Модели и алгоритмы специализированной информационно-вычислительной системы для планирования маневровой работы на промышленном транспорте тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.17, кандидат наук Нечай Татьяна Алексеевна

• Нечай Татьяна Алексеевна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Нечай Татьяна Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

1.1 Анализ информационных структур специализированных вычислительных систем

1.2 Методы нормирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте

1.3 Обобщенный анализ методик по нормированию времени маневровой работы

1.4 Анализ передовых разработок в области информационно-структурных моделей ведущих фирм производителей по нахождению времени маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте

1.5 Основные результаты и выводы к первому разделу

2 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ МИНИМАЛЬНОГО ПО ВРЕМЕНИ ЛИБО ТОПЛИВУ ПЛАНА МАНЕВРОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ СОСТАВА

2.1 Разработка структуры и функций специализированной информационно -вычислительной системы по планированию маневровой работы

2.2 Формализация задачи для алгоритма многоуровневого отбора маршрутов движения по графу путевого развития предприятия с использованием информации о состоянии его структуры

2.3 Методика построения маршрутов движения специализированной вычислительной системы

2.4 Основные результаты и выводы ко второму разделу

3 АДАПТАЦИЯ МЕТОДИКИ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ ПОД МАНЕВРОВУЮ РАБОТУ И НЕЙРОСЕТИ ДЛЯ НАХОЖДЕНИЯ ВРЕМЕНИ МАНЕВРОВОГО ПОЛУРЕЙСА

3.1 Общие положения

3.2 Адаптация методики тяговых расчетов для маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте

3.3 Применение нейронных сетей как альтернативы тяговым расчетам

3.4 Основные результаты и выводы к третьему разделу

4 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ МАНЕВРОВОЙ РАБОТЫ

4.1 Место разработанных моделей и алгоритмов в общей структуре программно-технической системы по планированию маневровой работы

4.2 Разработка программного модуля модифицированной методики тяговых расчетов для специализированной информационно-вычислительной системы

4.3 Модуль нахождения времени маневрового полурейса искусственной нейронной сети

4.4 Разработка программного модуля специализированной вычислительной системы для поиска безостановочных маршрутов

4.5 Результаты внедрения специализированной информационно-вычислительной системы

4.6. Результаты и выводы к четвертому разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК УПОТРЕБЛЯЕМЫХ ТЕРМИНОВ

Маневровая работа (маневры) - любые передвижения подвижного состава железнодорожного транспорта по станционным и другим путям для обеспечения поездной работы и производственной деятельности предприятий.

Маневровый состав - группа вагонов, сцепленных между собою и с локомотивом, выполняющим маневры.

Маневровый полурейс - перемещение по станционным путям вагонов с локомотивом или одного локомотива без перемены направления движения.

Вытяжной путь - станционный путь, являющийся продолжением группы сортировочных, погрузочно-выгрузочных или иных путей станции и предназначенный для выполнения маневровой работы по сортировке вагонов, формированию составов поездов и передач вагонов внутри узла, перестановке вагонов с одного пути на другой и т. п.

Метод осаживания - малопроизводительный способ сортировочной работы, при котором перестановка маневрового состава выполняется при максимальной допустимой скорости 10 км/ч и движение происходит таким образом, что в голове состава вагоны, а локомотив в хвосте.

Вытягивание - перемещение маневрового состава из парка приема на вытяжной путь перед началом сортировки.

Контроллер машиниста - многопозиционный коммутационный аппарат, с помощью которого машинист управляет режимом работы тяговых электродвигателей или дизеля.

Осность вагона - это общее число колесных пар вагона, осей.

Стрелочный перевод (СП) - устройство, служащее для перевода подвижного состава с одного пути на другой.

Нецентрализованный стрелочный перевод - стрелочный перевод, который переводится вручную с помощью переводного механизма.

Подъездные пути - пути, предназначенные для транспортного обслуживания одного или нескольких предприятий, организаций, учреждений, связанные с общей сетью железных дорог беспрерывным рельсовым путем и принадлежащие железной дороге или предприятию, организации, учреждению.

Уклон - элемент продольного профиля железнодорожного пути, имеющий наклон к горизонтальной линии.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Развитие современного промышленного производства в условиях цифровой экономики предполагает использование территориально распределённых производственных структур, объединённых единой логистической сетью. В качестве элементов такой структуры часто выступают производства, спроектированные и созданные в 2030 годах прошлого века, логистическая структура которых соответствует представлениям того времени. Уменьшение рисков, связанных с логистикой в условиях непрерывно усложняющейся территориально-производственной структуры, требует новых методических и алгоритмических решений в области логистической инфраструктуры. Важнейшим элементом современной логистики является информационно-структурная модель формирования минимального по затратам времени или топлива плана маневровых перемещений подвижного состава в сетях необщего пользования, физическая структура которых специфична и изменяется от предприятия к предприятию. В данной работе поставлена и решена задача создания специализированных информационно-структурных моделей и алгоритмов поиска оптимизированных маршрутов движения в соответствии с развитием путевой инфраструктуры на промышленном железнодорожном транспорте (ПЖдТ).

Анализ процессов принятия решений по основным операциям с вагонами обнаруживает их сложность и многокритериальность, а также наличие жестких временных ограничений при оперативном управлении перемещением вагонов, их выгрузкой и погрузкой в реальном времени. Все это обусловливает необходимость разработки новых моделей информационных процессов и совершенствования методов формирования оптимального плана маневровых перемещений состава в сети необщего пользования. При этом должна учитываться интерактивность процессов приема, передачи и обработки информации с ориентацией на использование программно-технических систем

(ПТС), а также адекватные информационно-структурные модели логистической инфраструктуры ПЖдТ.

На сегодняшний день разработаны аналитические методики обработки информации, выведены нормативные данные для информационного обеспечения ПТС по маневровой работе на магистральном транспорте. Однако анализ ключевых особенностей промышленного транспорта показал, что эти методики трудно применимы и не эффективны на ПЖдТ [32].

Большое количество данных, которые необходимо обработать на ПЖдТ в следствии наличия нецентрализованных стрелочных переводов (СП), путей с малыми радиусами в кривых, наличие на путях кустов из непригодных шпал, информация при прицепке и отцепке вагонов, подачах их на пути погрузки или выгрузки, данные при маневрах с вагонами, требующими особой осторожности, не позволяет использовать алгоритмы для магистрального транспорта [35].

Создание ПТС для планирования маневровой работы и программных модулей для получения плана и времени выполнения маневровой работы, основанных на точных расчетах, позволит открыть новые возможности использования эффективных методов оптимизации управления промышленным транспортом, что необходимо в современных условиях [40; 44], а информатизация систем ПЖдТ позволит решать актуальные задачи минимизации потерь от простоев вагонов и локомотивов [27].

Стоит отметить, что сегодня происходит переход информационного пространства железнодорожной отрасли от системы АСУЖТ, в рамках которой функционировали слабо связанные между собой системы, к Единой интеллектуальной системе управления и автоматизации производственных процессов на железнодорожном транспорте (ИСУЖТ) [107; 126]. По словам президента ОАО «РЖД» В.И. Якунина: «Новое информационное пространство отрасли должно стать бесшовным, лишенным практики стихийного формирования множества локальных систем» [130]. Реализации задуманного поможет суперкомпьютерная индустрия. Известно, что РЖД уже производит закупку суперкомпьютеров, способных выполнять высокопроизводительные

вычисления. Однако пока не создано системы по оперативному планированию маневровой работы, которую можно было бы интегрировать в ИСУЖТ.

Степень разработанности темы исследования. Исследования в области улучшения оперативного планирования и управления на транспорте, поиск оптимальных параметров организации движения проводились различными отраслевыми вузами (ДНУЖТ, УкрГУЖД, ДВГУПС, РГУПС и др.), а их результаты представлены в трудах ведущих ученых. Решением практических задач с помощью программной реализацией различных транспортных процессов занимаются также негосударственные компании [133-138].

Исследованиям в области создания современных технологий управления на железнодорожном транспорте, а также формированию стратегии дальнейшего развития эксплуатационной работы посвящены труды Бронивицкого С.С. [18], Вернигоры Р.В. [22], Афонина С.А. [6], Грунтова П.С. [3; 33; 122], Сотникова Е.А. [111], Тишкина Е.М. [29; 115-118], Мацюка В.И. [68], Акулиничева В.М. [4], Гончарова Н.Е. [26], Гренкевич О.О. [31], Березового Н.И. [11], Быкова В.П. [20], Дмитриева В.А. [38], Козлова П.А.[53] и др. ученых.

Улучшением оперативного планирования через построение суточных план-графиков занимались таких ученых, как: Коротаев В.В. [57], Коробйова Р.Г. [55], Бобровский В.И. [12-14], Короп Г.В. [56; 129], Козаченко Д.М. [52].

Основы моделирования технологического процесса ПЖдТ на ЭВМ заложены такими учеными, как: Дегтяренко В.Н. [34], Лазаревым Е.Г. [64], Бабушкиным Г.Ф. [8; 88].

Исследованиям по оптимизации технологии диспетчерского управления транспортной системой на промышленных предприятиях железнодорожного транспорта посвящены работы Афонин С.А. [6], Долгий И.Д. [39], Варгунин М.В. [21], Лаврухин О.В. [63].

К авторам новых работ, касающихся улучшения маневровой работы на транспорте, можно отнести следующих: Гренкевич О.О. [31], Воронько В.А. [23], Суслова О.А. [112], Ковалев А.А. [47], Коробйова Р.Г. [55], Журавель И.Л. [41; 51], Кожанов Е.М. [49], Когут Б.Б. [48].

Поиску оптимальных параметров движения маневровых локомотивов, посвящены работы Балабина В.Н. [10], Коссова Е.Е. [58].

Теоретико-прикладные исследования ученых оказали значительное влияние на развитие и оптимизацию систем организации управления на ПЖдТ.

Таким образом, создание моделей и алгоритмов для специализированных информационных систем планирования маневровой работой на промышленном железнодорожном транспорте представляет собой актуальную научную задачу.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка математических моделей и алгоритмов взаимодействия информационных процессов и структур для планирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте.

Основные задачи исследования:

1. Провести сравнительный анализ информационно-структурных моделей, алгоритмов и технических средств планирования и нормирования маневровой работы промышленного железнодорожного транспорта, выявить целесообразные направления их совершенствования.

2. Разработать информационно-структурные модели для специализированной вычислительной системы планирования и нормирования маневровой работы и алгоритмы определения оптимальных маршрутов движения на промышленном железнодорожном транспорте.

3. Создать специализированную вычислительную систему планирования и нормирования маневровой работы с использованием нейросетевых алгоритмов и разработать методику адаптированных тяговых расчётов как информационной технологии многофакторного прогнозирования времени маневровых операций.

4. Разработать технические решения по реализации специализированной вычислительной системы планирования и нормирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте в виде программного модуля, оптимизирующего процесс сбора и обработки информации.

Объектом исследования являются методы организации информационных процессов и структур, обеспечивающих технологические операции при

передвижении подвижного состава на промышленном железнодорожном транспорте.

Предмет исследования - математические и объектно-ориентированные модели информационных процессов и структур для оперативного управления маневровой работой подвижного состава.

Соответствие паспорту научной специальности. Тема и содержание диссертационного исследования соответствуют Паспорту специальности 05.13.17 в части пунктов:

1 - Исследование, в том числе с помощью средств вычислительной техники, информационных процессов, информационных потребностей коллективных и индивидуальных пользователей;

2 - Исследование информационных структур, разработка и анализ моделей информационных процессов и структур;

5 - Разработка и исследование моделей и алгоритмов анализа данных, обнаружения закономерностей в данных и их извлечениях, разработка и исследование методов и алгоритмов анализа текста, устной речи и изображений;

12 - Разработка математических, логических, семиотических и лингвистических моделей и методов взаимодействия информационных процессов, в том числе на базе специализированных вычислительных систем.

Методы исследования основаны на теории моделирования, теории транспортных процессов и систем, графоаналитических методах, теориях множеств и нейронных сетей, математическом программировании, теории систем и системного анализа, теории алгоритмов и логико-алгебраическом моделировании.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем.

1. Создана информационно-структурная модель специализированной вычислительной системы и алгоритм для планирования и нормирования маневровой работы, отличающаяся введением дополнительных параметров: тяговых характеристик локомотива, массы и структуры состава, руководящих уклонов, вспомогательных операций по ручной подготовке маршрута следования,

ограничений движения по участкам, что позволяет построить оптимальный маршрут на основе информации о временных и топливных резервах.

2. Разработана оригинальная методика сбора и обработки информации для планирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте, отличающаяся использованием новой информационно-структурной модели и модернизированного алгоритма тяговых расчётов, учитывающих зависимость силы тяги локомотива от позиции контроллера машиниста и тип маневрового полурейса, что позволяет оценить топливные и временные затраты и выбрать оптимальный вариант движения состава.

3. Разработана новая структура специализированной вычислительной системы, в которую включена нейросеть в виде многослойного персептрона, а в качестве обучающей выборки использованы результаты тяговых расчетов, что дает возможность увеличить быстродействие вычислительной системы при оценке длительности полурейса маневрового состава.

Практическое значение полученных результатов заключается в следующем.

1. Разработан программный модуль специализированной вычислительной системы, отличающийся алгоритмом поиска безостановочных маршрутов движения по графу станции, что позволяет строить маршрут, экономящий либо время движения состава, либо расход топлива при наличии временного резерва.

2. Разработан программный модуль специализированной вычислительной системы расчёта времени маневрового полурейса тяговыми расчетам, отличающийся адаптированностью к условиям промышленного железнодорожного транспорта, позволяющий получить точные временные и топливные затраты при известной длине маршрута движения.

3. В структуру специализированной вычислительной системы включен блок нейросети, отличающийся обучением на основании выборки, полученной с помощью модифицированной методики тяговых расчетов, позволяющий сократить время обработки массива данных при вычислениях времени в условиях крупных промышленных предприятий.

Полученные результаты носят прикладной характер и могут использоваться при создании специализированных информационно-вычислительных систем для нормирования и планирования операций по переформированию состава методом осаживания, использоваться руководителями для контроля своих подчиненных. Использование результатов исследования позволяет повысить продуктивность систем при оперативном планировании за счет упрощенной процедуры расчета времени переформирования состава, что весьма актуально в комбинаторных задачах и задачах, связанных с большим числом итераций.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Информационно-структурная модель специализированной вычислительной системы формирования минимального по времени либо по топливу плана маневровых перемещений состава в сети необщего пользования.

2. Алгоритм многоуровневого отбора маршрутов движения по графу путевого развития с использованием актуальной информации о состоянии структуры сети промышленного железнодорожного транспорта.

3. Методика сбора и обработки информации для информационно -структурной модели системы планирования и нормирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте, учитывающая переменную силу тяги локомотива в зависимости от позиции контроллера машиниста, а также типа маневрового полурейса.

4. Структура специализированной вычислительной системы, включающая нейросеть в виде многослойного персептрона, обучаемая по результатам тяговых расчетов с целью многофакторного прогнозирования времени полурейса.

Реализация и внедрение. Результаты диссертационной работы использованы в практической деятельности ОАО НПП «Кристалл», Ростовском-на-Дону ЭРЗ - филиала АО «Желдорреммаш», ООО «Донбасс-Луга», ЗАО «Внешторгсервис» - филиала №12 Алчевского металлургического комбината и ПП «Краснодонпогрузтранс» в виде программных модулей ввода и обработки информации для АРМ диспетчера промышленного транспорта «Транспорт», «Транспорт 08.М.У.» и «Маневровые маршруты» (свидетельство о

государственной регистрации авторского права на произведение № 28521 от 23.04.2009, № 28189 от 31.03.2009 и № 63479 от 11.01.2016 соответственно), о чем имеются акты внедрения.

Результаты диссертации использованы при выполнении базовой части государственного задания высшим учебным заведениям и научным организациям в сфере научной деятельности №2.6581.2017/8.9 «Модели и алгоритмы идентификации технического состояния сложных микросистем с использованием данных об изменениях параметров гетерогенных микроструктур».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрения на: I Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Проблемы глобализации и проблемы устойчивого развития экономики» (г. Луганск, Украина, 2009); Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Модернизация процессов перевозок, систем автоматизации и телекоммуникаций на транспорте» (г. Хабаровск, 2010); Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (г. Хабаровск, 2012); IV Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии на железнодорожном транспорте» (г. Париж, Франция, 2013); VII Всеукраинской научно-практической конференции «Современные тенденции развития информационных технологий в науке, образовании и экономике» (г. Луганск, Украина, 2013); 16-й Международной научно-технической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (г. Новочеркасск, 2016); Международной научной конференции «Современные технологии и развитие политехнического образования» (г. Владивосток, 2016); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной науки: теория и практика научных исследований» (г. Пенза, 2017).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 25 работ, в том числе 5 статей в журналах из Перечня ВАК, 2 статьи в изданиях, индексируемых в наукометрических базах Sсорus и Wеb of Sсiеnсе, 4 научных статьи в

профессиональных изданиях, утвержденных ВАК Украины. Получены 3 свидетельства о государственной регистрации программ в Государственной службе интеллектуальной собственности Украины. Выпущена в соавторстве 1 монография.

Личный вклад автора. Все результаты исследования, положенные в основу диссертации, получены автором самостоятельно. В работах, выполненных в соавторстве, автором предложена информационно-структурная модель ввода и обработки информации для планирования маневровой работы, разработаны алгоритмы тяговых расчетов и многоуровневого отбора оптимального маршрута следования по графу путевого развития, предложено включение нейросети в структуру специализированной вычислительной системы, обоснована её архитектура, осуществлено внедрение разработанных моделей и алгоритмов в программные модули планирования маневровой работы.

Научные подходы и технические решения автора сформировались в соответствии с приоритетными направлениями развития железнодорожной отрасли, определенными в Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года (утверждена распоряжением Правительства от 17 июня 2008 года №877-р), Стратегии развития отрасли информационных технологий в Российской Федерации на 2014-2020 годы и на перспективу до 2025 года (утверждена распоряжением Правительства от 1 ноября 2013 г. № 2036-р); на базе исследований в рамках проекта «Разработка теории и усовершенствование методов организации движения и обработки материальных и транспортных потоков на принципах логистики» (№ государственной регистрации ДН-0108Ш00162), выполненных в Восточноукраинском национальном университете им. В. Даля.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы из 145 наименований и 8 приложений. Текст изложен на 150 страницах, содержит 56 рисунков и 24 таблицы.

1 АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

1.1 Анализ информационных структур специализированных

вычислительных систем

На сегодняшний день информационные технологии являются основным элементом инфраструктуры любой отрасли. На их основе разрабатываются ПТС, методики для улучшения планирования работ, решается задача создания специализированных информационно-структурных моделей и алгоритмов поиска оптимизированных маршрутов движения в соответствии с развитием путевой инфраструктуры ПЖдТ [119].

Технология оперативного планирования на ПЖдТ заключается в построении суточного плана-графика работы подъездного пути, который увязывает работу железнодорожного цеха со станцией примыкания. При этом на склады предприятия должно быть подано необходимое количество вагонов с сырьем, а со складов отправлена готовая продукция, произведенная в течении суток [25]. При этом подача вагонов под выгрузку и погрузку должна быть по возможности равномерной в течении суток и учитывать перерабатывающую способность грузовых механизмов при минимальных затратах времени использования вагонов на предприятии.

Суточные план-графики работы станций примыкания составляются для обеспечения четкого оперативного обслуживания предприятий промышленного узла с учетом технологических и технических возможностей транспортной системы промышленного узла [96]. На основании суточного плана-графика определяются показатели использования вагонов, погрузочно-выгрузочных устройств и локомотивов предприятия.

Методы оперативного планирования на ПЖдТ при помощи полуавтоматического построения суточного план-графика представлены в работе

Коропа Г.В. [56]. Также в дальнейших исследованиях этого автора предлагается эргатическая система, в которой оператор в интерактивном режиме строит план -график [104]. В работе предложен алгоритм поиска решения по оптимальной последовательности уборки вагонов с грузовых фронтов на заводскую станцию. Данный алгоритм предназначался как инструмент для использования в ПТС построения суточного план-графика. Однако в обеих работах маневровая работа считается по упрощенной схеме, расчетное время перемещения с пути на путь не учитывает размер подвижного состава и мощность локомотива. Диаграмма прецедентов информационно-планирующей системы промышленного транспорта

предприятия представлена на Рисунке

Рисунок 1.1 - Диаграмма прецедентов информационно-планирующей системы

промышленного транспорта предприятия

В работе Нечаева Г.И. [78] предлагается система оперативного планирования с использованием интерактивных карт и редакторов суточных план-графиков. Информация о фактическом местонахождении состава должна поступать от датчиков и GPS-навигаторов [121]. Система предусматривает возможность контроля за отклонением фактической обстановки на полигоне от запланированной. В случае значительного отклонения система в автоматическом режиме корректирует план и предлагает рациональные варианты. Однако в данной работе слабо проработан расчет времени маневровой работы. Все маршруты перемещений по схеме предприятия - статичны и задаются в ручном режиме. При этом игнорируется факт представления полного рейса состава, как состоящего из отдельных полурейсов, смену направления движения состава, дополнительные операции между полурейсами. При данном подходе также сложно построить график перемещения подвижного состава по маршруту.

Среди стран, использующих системы управления третьего поколения на железных дорогах, можно выделить: Германию, Францию, Италию, Великобританию, Канаду, США Швейцарию, Швецию, Японию [104]. Эти системы характеризуются: наличием аппаратуры автоматического ввода информации в реальном масштабе времени; контролем за геолокацией и состоянием поездов, локомотивов, а иногда вагонов и грузов; массовым использованием специализированных аппаратно-программных систем на рабочих местах сотрудников, которые связаны с организацией движения подвижного состава.

С использованием ПТС выполняется прогнозирования грузо- и вагонопотоков, оперативная корректировка текущей ситуации для соблюдения графиков движения поездов, а также оперативное управление перемещением подвижного состава [17]. В США, Италии и Японии создаются экспертные самообучающиеся системы, которые применяются при оперативной корректировке графиков движения поездов.

Нужно отметить, что оперативное планирование работой станции имеет специфические особенности и отличается от планирования работой предприятия

[2]. При этом рациональная организация работы станции и обслуживание подъездных путей во многом зависит от эффективной организации маневровой работы [1]. За счет отсутствия выполнения грузовых операций на станции значительно уменьшается количество вариантов ведения технологических операций в сравнении с предприятием, которое уменьшает необходимость поиска оптимального варианта.

Коротаев В.В. [57] занимался исследованием и построением информационных структур в виде суточных планов-графиков при помощи разработки комплекса компьютерных программ. В работе представлен алгоритм построения суточного плана-графика, с помощью которого компьютерный комплекс выводит готовый чертеж, но все данные для программы берутся по нормативам, многие из которых не актуальны на данный момент, особенно нормативы на маневровую работу.

Важным направлением исследований является повышение экономической эффективности при переформировании подвижного состава, которая выполняется на сортировочных станциях [61]. Данному направлению посвящены исследования таких организаций, как УрГУПС, НИИЖТ, ДИИТ, РИИЖТ, БелГУТ которые нашли воплощение в комплексе моделирующих программ для ЭВМ, таких как ИСТРА.

Бронивицкий С.С. [18] предложил оптимизировать процесс расформирования и формирования поездов путем создания динамической модели сортировочной станции. Главную роль здесь играет маневровая работа на сортировочной горке, в то время как маневровой работе на вытяжных путях и в парках не уделено достаточного внимания.

Значительный вклад в решении задач повышения эффективности функционирования железнодорожных станций внес к.т.н. Вернигора Р.В. [22; 132], который описал подход к моделированию работы станцию через эргатическую систему. Ценность работы вызвана созданием модели тренажеров диспетчера и дежурного для железнодорожных станций. Для промышленных предприятий на данный момент таких аналогов нет.

Концепция эргатического моделирования была использована в работе Коробьевой Р.Г. [55], где предлагается имитационная модель работы железнодорожной станции, для создания которой было синтезировано графическое и имитационное моделирование станционных процессов. Имитация функционирования железнодорожной станции реализуется с помощью: модели путевого развития станции; модели системы станционной автоматики; модели технологического процесса станции; информационной модели, которая программно реализована в виде пульта-табло, где лицо, которое принимает решение, имитирует работу дежурного по станции. При этом время движения локомотивов и составов предлагается определять тяговыми расчетами, а время маневровых переформировок - регрессивной трехфакторной зависимостью с учетом количества вагонов в группе, средней массы состава, и расстояния перестановки. Недостатком работы является моделирование маневровых передвижений только для сортировочной горки, все тяговые расчеты и математическая модель характерны для профилей горок. Следует отметить, что элементы горки значительно отличаются от обычных подъездных путей предприятий, уклон тут только в одну сторону на всем участке пути, поэтому процесс моделирования в этом случае не учитывал возможность нахождения на одном пути уклонов с разным знаком, а также учет переменной кривизны участков, также для горок характерен определенный типовой вариант движения, здесь не нужно учитывать ручной перевод стрелок и остановки для этих целей состава с дальнейшим разгоном после перевода.

Бобровский В.И. [13; 14] разработал теоретические основы и методики создания эргатических функциональных моделей станций, в которых человек в процессе моделирования выполняет функции оперативно-диспетчерского персонала и моделировал сортировочную работу на горках. Так же в работе разработаны геометрические модели станции для графического ввода в ЭВМ немасштабных схем станции.

Таким образом, на данный момент существует достаточно много работ по моделированию работы на железнодорожных станциях, особенно сортировочных.

Рациональной технологией диспетчерского управления транспортной системой ПЖдТ занимался Афонин С.А. В его работе [6] разработана и внедрена система управления движением поездов в ОАО «Михайловский ГОК». Использование этой системы дает возможность улучшить качество транспортного обслуживания при добыче железорудного сырья. Экономия достигается за счет сокращения простоев локомотивов с вагонами в ожидании грузовых операций в том числе благодаря оптимизации управления движением. Но в работе не указаны принципы сокращения времени рейса и общего времени ведения маневровой работы.

Широкое распространение в последнее время получили модели транспортных объектов, разработанные на основе сетей Петри. Под руководством проф. Е.В. Нагорного разработана методика представления комплекса «сортировочная станция - примыкающие участки» в виде сети Петри [70; 71].

Значительный вклад в науку внес Лазарева Е.Г. Математическое моделирование технологического процесса работы маневрового района промпредприятия представлено в его диссертации [64] «Комплексное совершенствование работы предприятий промышленного железнодорожного транспорта с использованием имитационного моделирования». Тема имитационного моделирования на транспорте также представлена в работах Лещинского Е. [65], Рахмангулова А.Н. [105], Тютюнова Ю.П. [120], Нечаева Г.И. [77].

Исходя из анализа работ, вытекает необходимость разработать модель ПТС для маневровой работы на ПЖдТ, которая вместо нормативов времени передвижения по маршрутам, будет использовать многофакторное прогнозирование и давать точные значения для конкретного подвижного состава с предоставлением маршрута следования этого состава [142]. Диаграмма прецедентов информационно-планирующей системы промышленного транспорта предприятия, учитывающая точное время маневровой работы, представлена на Рисунке

Рисунок 1.2 - Диаграмма прецедентов информационно-планирующей системы промышленного транспорта предприятия, учитывающая точное время

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и алгоритмы специализированной информационно-вычислительной системы для планирования маневровой работы на промышленном транспорте»

маневровой работы

1.2 Методы нормирования маневровой работы на промышленном

железнодорожном транспорте

Задачи планирования и нормирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте и на магистральном имеют один корень [128]. Однако, большая часть работ современных отечественных ученых направлена на

решение проблем ОАО «РЖД» и ОАО «Укрзашзниця», которые подчинены их программам развития. Также стоит отметить, что одним из эффективных инструментов в улучшении планирования является создание современных информационно-структурных моделей сбора, хранения и обработки информации, позволяющих качественно изменить условия работы специалистов, обслуживающих ПЖдТ.

Характер маневровой работы на станциях магистрального транспорта сильно отличается от ПЖдТ, поэтому применение существующих доступных методик, алгоритмов и комплексов на магистральном транспорте носит ограниченный характер. Поэтому следует выделить ключевые отличия маневровой работы на промышленных предприятиях, и учитывать их при разработке информационно-вычислительных систем и многофакторного прогнозирования времени движения.

Во-первых, предприятия обладают гораздо более разветвленной железнодорожной сетью. Пример - Алчевский металлургический комбинат, представленный на Рисунке 1.3.

Во-вторых, эта сеть имеет характерные особенности, такие как: множество коротких соединительных путей, тупиков, обходных путей, небольшое число централизованных СП, значительное количество участков пути с кривыми малых радиусов и крутыми уклонами, что накладывает ограничения как по скорости, так и по числу перемещаемых вагонов по этим путям [83].

В-третьих, маневровые локомотивы некоторых предприятий способны вытягивать небольшое количество вагонов, а при наличии неблагоприятного уклона - 4-5 вагонов за один раз [66].

В-четвертых, преобладание маневровых операций, связанных с подачей и уборкой вагонов, расформирование поездов на непрофилированных вытяжных путях, отсутствие достаточного количества сортировочных путей.

Устаревание материальной базы и производственных фондов, включая изношенность локомотивов и верхнего строения пути, в свою очередь, тоже ведет к различного рода ограничениям при ведении маневровой работы.

Рисунок 1.3 - Фрагмент центральной части схемы путевого развития Алчевского металлургического комбината

Снизить затраты на маневровую работу позволят усовершенствования по таким направлениям:

• нормирование количества затрачиваемого топлива локомотивами, с помощью применения различных режимов ведения маневрового локомотива [28; 74]. Главным устройством, с помощью которого осуществляется управление тепловозом, является контроллер машиниста. Переводя рукоятки контроллера в определенное положение (позицию), машинист увеличивает или уменьшает скорость движения тепловоза. Бывают ситуации, когда для выполнения полурейса есть значительный запас времени. Из научных и практических исследований Балабина В.Н. [10] известно, что при ведении маневровой работы самый экономный режим - работа на малых скоростях, до 40 км/ч на 5-7 позиции контроллера машиниста. Поэтому одна из задач оперативного нормирования -своевременно выявлять и использовать резервы времени, избегая простоев.

• введение при выполнении маневровой работы сравнительной оценки маршрутов передвижения подвижного состава по станции. Поскольку станции имеют разветвленное путевое развитие, при совершении маневра из одного конца станции в другой может возникнуть несколько вариантов, по каким путям и СП двигаться, к тому же на промышленных предприятиях СП ручные.

500 400 300 200 100 0

стрелки переводить ненужно

переводится одна стрелка

переводятся три стрелки

Рисунок 1.4 - Диаграмма полурейса при различных маршрутах движения

Исходя из статистических данных, представленных на Рисунке 1.4, следует предположение, что в некоторых ситуациях следует выбирать тот маршрут, в который входит наименьшее число СП, поскольку много времени требуется на его перевод, к тому же при торможении состава и разгоне тратиться на 15% больше топлива, чем при безостановочном движении. Данное направление требует глубокого анализа.

• составление on-line технологических карт для оперативного планирования маневровой работы. Ежегодно разрабатываемые для предприятий технологические карты носят рекомендательный характер и представляют собой таблицу с последовательными операциями и конкретными временными нормами на их выполнение. Ввиду многообразия комбинаций при работе бывают ситуации, когда невозможно вложиться в норму времени, и такие, когда после выполнения остается значительный резерв времени. Поэтому создание on-line технологических карт позволит изначально заложить актуальные характеристики, при этом будет выдаваться несколько вариантов развития событий с предоставлением оптимального, что позволит оптимизировать, нормировать и рационально планировать работу.

Технологическая карта является наглядным инструментом для расчета времени маневровой работы, если заранее известна очередность полурейсов и действий с вагонами. Она учитывает все операции при переформировании, время на закрепление состава, отцепки, перевод стрелок, подачу распоряжений, испытания автотормозов и др., которые берутся из нормативов на железнодорожном транспорте [80].

Ниже представлен пример порядка построения технологических карт, установленного на данный момент. Беря за основу «Руководство по техническому нормированию маневровой работы» [106], с учетом предусмотренных «Инструкцией по движению поездов и маневровой работе на промышленном железнодорожном транспорте» [43], скоростей движения, установленных «Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» [97], разрабатывается таблица 1.1.

Таблица 1.1 - Технологическая карта времени переформирования состава

№ п/п Наименование элемента полурейс Длина полурейса, м Кол-во. ваг. Т, мин

начало конец

1 Получение распоряжения на ман. работу 0,37

2 Заезд подвижного состава на путь 1 СП1 Путь1 250 6 1,13

3 Проход составителем расстояние=1ваг 6 0,15

4 Укладка тормозного башмака с накатом 6 0,29

5 Расцепление вагонов 5 0,08

6 Полурейс подвижного состава за СП1 Путь1 СП1 235 5 1,05

7 Перевод сп2 вручную 5 0,25

8 Полурейс подвижного состава на путь 2 СП1 Путь 2 235 5 1,05

9 Проход составителем расстояние =3 ваг 5 0,3

10 Укладка тормозного башмака с накатом 5 0,29

11 Расцепление вагонов 2 0,08

12 Полурейс за СП1 Путь 2 СП1 190 2 0,85

13 Перевод сп1 вручную 2 0,25

14 Полурейс подвижного состава на путь 3 СП1 Путь 3 150 2 0,65

15 Проход составителем расстояние =2ваг 2 0,15

16 Укладка тормозного башмака с накатом 2 0,29

17 Расцепление вагонов и локомотива 0 0,08

18 Заезд локомотива за СП1 Путь 3 СП1 120 0 0,60

19 Перевод сп1 и сп2 вручную 0 0,50

20 Заезд локомотива на путь 1 СП1 Путь 1 140 0 0,60

21 Проход составителем расстояние =1ваг 0 0,15

22 Прицепка вагона к локомотиву 1 2,00

23 Изъятие тормозного башмака с осаживанием состава 0,41

24 Полурейс подвижного состава за СП1 Путь 1 СП1 155 1 0,85

25 Перевод сп2 вручную 1 0,25

26 Полурейс подвижного состава на путь 2 СП1 Путь 2 190 1 0,85

27 Изъятие тормозного башмака с осаживанием состава 1 0,41

28 Прицепка 3х вагонов 4 0,2

29 Проход состава за СП1 Путь 2 СП1 220 4 1,05

30 Перевод сп1 вручную 4 2,00

31 Полурейс подвижного состава на путь 3 СП1 Путь 3 180 4 0,85

32 Изъятие тормозного башмака с осаживанием состава 4 0, 41

33 Прицепка 2х вагонов 6 2,0

34 Полурейс подвижного состава за СП1 Путь 3 СП1 210 6 1,13

35 Зарядка воздушной магистрали и опробование автотормозов вагонов в маневровом составе 6 3,84

36 Доклад о выполнении маневровой работы 6 0,30

Итого 25,71

Целью нормировании маневровой работы является оптимальное использование маневровых локомотивов, нагрузка на них должна быть распределена равномерно. Для этого разрабатываются технические нормы исходя из условий работы на основании хронометражных измерений и расчетов [114].

Вышеприведенная техкарта составлена для состава из 6 вагонов, который нужно переформировать при числе путей равном 3, число групп в составе равно 4, причем первая и вторая группа состоят из 1 вагона, третья и четвертая - из 2-х. На Рисунке 1.5 стрелкой показано требующееся расположение вагонов после переформирования.

С ^ 4 4 2 3 3 1 СП2^ к^Т 2

I / • -э

О 50 Г 50 40 450

СП2 /- 1 -

о 1 2 3 3 4 4 • - 1 -

50 I 50 40 - О- 450

Рисунок 1.5 - Схема горловины для переформирования состава

В данном случае работа выполняется с обязательным закреплением вагонов с накатом. Закрепление производит составитель поездов. Полурейсы выполняются со скоростью 15 км/ч.

В данной технологической карте отсутствует два столбца, характерных для технологических карт, составляемых для магистрального транспорта, а именно: «Продолжительность выполнения операций с учетом % враждебности, мин.» и «Примечания», поскольку для ПЖдТ это не принципиально.

Построение подобных технологических карт требуют достаточно много времени, даже для такого простого примера потребовалось 36 пунктов

таблицы, с учетом того, что время полурейса не рассчитывалось тяговыми расчетами, а было взято по таблицам нормативов [80].

Основываясь на выделенных ключевых особенностях маневровой работы на ПЖдТ были выдвинуты предложения улучшения эффективности, которые необходимо учесть при разработке ПТС.

1.3 Обобщенный анализ методик по нормированию времени маневровой

работы

Время маневровой работы складывается из времени полурейсов и времени, затрачиваемом на дополнительные операции при этом. Данную информацию можно использовать для планирования. Наиболее частыми видами маневровой работы на ПЖдТ является подача, уборка вагонов, к более сложным и слабо прогнозируемым относится расформирование, формирование (обе эти операции объединяют в переформирование). Все это можно назвать общим термином -перестановкой составов и групп вагонов с пути на путь, т.е. полурейсом. Продолжительность каждого полурейса на путях промышленных предприятий определяется по формуле [106]:

П = а + Ь • тс , (1.1)

где а - продолжительность передвижения локомотива без вагонов, мин; Ь -дополнительные временные затраты, которые приходятся на каждый вагон, мин.; т - среднее число вагонов в переставляемом составе [106].

Время, полученное по формуле (1.1), в своих работах использовали многие авторы. Проанализируем методики, наиболее отвечающие задаче нахождения времени маневровой работы, которыми можно было бы воспользоваться для расчетов в условиях ведения работы на ПЖдТ.

При прогнозировании времени маневровой работы на железнодорожном транспорте можно воспользоваться такими методиками [76; 79]: МПС [69], В. М. Акулиничева [4], П. С. Грунтова [3] и Ф. П. Кочнева [59].

По методике МПС технологическое время переформирования составов складывается из времени расформирования состава и технологического время на сборку вагонов. Данная методика не учитывает количество вагонов в каждой из формируемых групп и их расположения в составе, однако ее преимуществом является удобство в применении. Она является классической и эффективна для получения приблизительного времени на переформирование состава, а также приобрела широкое распространение на железнодорожном транспорте.

Т = А ■ g + Б ■ nc +1,8 • р + 0,32 • ^JL п оч

р +1 ' (2)

где А и Б - нормативные коэффициенты, которые зависят от способа расформирования-формирования состава, типа локомотива, уклона вытяжных путей и стрелочной зоны, мин. В них учтены затраты времени на заезд локомотива под состав, вытягивание состава или его части на вытяжной путь [69], толчки для сортировки вагонов и оттягивания подвижного состава после ряда толчков; go - среднее количество отцепов в составе; пс - среднее количество вагонов в составе; р - количество путей, с которых вагоны переставляются.

Время маневровой работы согласно методике, приведенной Акулиничевым В. М., определяется по формуле:

Тос =у1 4ахт§(Ьв + boc ) + (ав + aoc )s + m/2ФВ + Ьос ), (1.3) где m - число вагонов в составе; х - количество отцепов; g - число частей, на которое делиться состав; а, аВ, аОС - длительность передвижения локомотива без вагонов при вытягивании и при движении вагонами вперед, мин.; ЬВ, ЬОС -дополнительные расходы времени, которые приходятся на каждый вагон при вытягивании и при движении вагонами вперед, мин.

Время выполнения маневровых операций при определении по приведенной выше формуле не включает время на расцепку вагонов, переключение СП, закрепление вагонов после работы с ними. Продолжительность этих операций устанавливается для каждого маневрового района станции.

При нормировании времени расформирования составов на вытяжных путях по методике, приведенной Грунтовым П. С. [3] «...определяют не только общее время расформирования состава, состоящего из т вагонов, но и число частей деления состава Х( при котором это время будет минимальным. Таким образом, одновременно с нормированием суммарного времени выполнения всех видов полурейсов в процессе расформирования решается задача

исследования функции Т0 на минимум: Т°сс(х{) = min ».

Т0с = (ав + bB m)X + 0хХ + «с (2g-X) + bm, (1.4)

Х X

где g' - число отцепов в составе; aВ, bВ - маневровые параметры при вытягивании, мин.; ах - параметры холостого полурейса, мин.; ас и Ьс -параметры сортировочных полурейсов, мин.

Число частей деления состава Хи при котором Т°сс(xt) = min , находится по формуле:

Х=1

brmg

(1.5)

«^ « X «с

Главное достоинство данной методики - расчет минимального числа отцепов для каждого случая отдельно, но при этом не учитывается количество выделенных путей для переформирования состава, а также количество вагонов в каждой из формируемых групп и их последовательность.

Методики, приведенные Гончаровым Н. Е. [26] и Кочневым Ф. П. [59 ], рассчитывают время точно также, как и методика МПС. Данные работы были выполнены еще в прошлом столетии и стали фундаментальными.

Среди новых теоретических исследований заслуживает внимания статья Д.М.Козаченко [50]. Здесь авторы обращаются к исследованиям проф. Фролова О.М., который использует для расчета полурейса формулу (1.1), что легло в основу методики МПС. Также приводятся формулы для расчета времени полурейса с учетом ограничений скорости на отдельных участках пути следования, что повышает точность нормирования маневровой работы. Но все-

таки, данная методика имеет те же недостатки, что и приведенные аналитические методики.

Практика применения выше перечисленных формул и их сравнение с действительным временем на переформирование [76], показывает значительные расхождения во времени, иногда до двух раз, что не позволяет планировать маневровую работу в единстве с технологическим циклом работы предприятия. Предлагается для нахождения времени маневровой работы применять тяговые расчеты вместе с технологической картой, поскольку только так можно получить точные результаты, которые учитывают специфику маневровой работы на ПЖдТ

[7].

Основы теории тяги поездов были заложены учеными Петровым Н.П и Бородиным А.П. Современную теорию усиливают работы ученых: Осипова С.И. [89], Коняева А.Н. [54], Закорецкого В.А [42], Фуфрянского Н.А. [103], Деева В.В [36] и многие другие.

Тяговые расчёты являются прикладной частью теории тяги поездов и позволяют решать многочисленные практические задачи. Расчетные данные, полученные с их помощью, позволяют моделировать технологическую работу на промышленных предприятиях. К числу важнейших задач при выполнении маневровой работы, относятся:

• расчет времени передвижения маневрового локомотива вхолостую и с вагонами по предприятию;

• регулирование интенсивности ведения маневровой работы;

• получение режимных карт ведения подвижного состава;

• затраты топлива при выполнении различных маневровых передвижений [86-87].

Решение названных задач служит основанием для оперативного планирования маневровой работы, выбора оптимального режима ведения локомотива при выполнении маневровой работы, нормирование маневровой работы, составлении технологических карт работы предприятий и т.д. Но главное, при моделировании сложнейших транспортных процессов на ЭВМ [15], таких как

маневровая работа, с помощью тяговых расчетов можно получить достоверные численные значения, такие как затраты времени при выполнении операции, пройденный путь, затраченное топливо [37] и т.д. Полученные данные позволяют корректировать существующие методы и заниматься планированием и нормированием операций.

На сегодняшний день разработаны аналитические методики обработки информации, выведены нормативные данные для информационного обеспечения ПТС по маневровой работе на магистральном транспорте. Однако анализ ключевых особенностей промышленного транспорта показал, что эти методики трудно применимы и не эффективны на ПЖдТ.

Таким образом, самым адекватным способом нахождения времени маневрового полурейса является методика тяговых расчетов, которую нужно адаптировать под маневровую работу на ПЖдТ.

1.4 Анализ передовых разработок в области информационно-структурных моделей ведущих фирм производителей по нахождению времени маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте

На данный момент программной реализацией различных транспортных процессов занимаются коллективы ДНУЖТ (например, программа MoveRW [133] и имитационные тренажеры на базе ПЭВМ [134; 145]), коллектив ДВГУПС (программа ИСКРА, ЭРА [136]), ООО «1С» [137] (Система «Железнодорожные перевозки», предназначенная для облегчения деятельности предприятия в сфере грузоперевозок на железнодорожном транспорте), МИИТ, УкрГУЖД, «Малленом Системс» [138] и др.

Разработками в области машинного обучения и компьютерного моделирования занимается компания «Малленом Системс» [138]. Для ПЖдТ представлено семейство решений АРСИС (АРЗС^) [138] по идентификации вагонов, управлению отгрузкой продукции ж/д транспортом, коммерческому осмотру вагонов, контролю передвижения и местонахождения вагонов,

построенное на платформе системы распознавания номеров вагонов и решающее задачи служб товарного производства и метрологии.

Перечисленные программные продукты являются специализированными и не предназначены для учебных целей в связи со сложностью интерфейса, многозадачностью и высокой стоимостью [92].

Одними из наиболее эффективных на данный момент программных продуктов для ПЖдТ в сфере планирования и оперативного управления, являются программные продукты, разрабатываемые компанией «ИТЛ Консалтинг» [135], в частности такие разработки, как:

• система оперативного диспетчерского управления транспортной логистикой предприятия (программный продукт «Ctrl+Вагон» [135]) является технологической информационной системой управления промышленным железнодорожным транспортом (TMS) класса YMS - (управление транспортом на притерминальной территории);

• продукт «ЖД Диспетчер» [135] предназначен для управления перевозками компании-экспедитора или транспортной компании (перевозчика), обеспечивающих платежи за выполняемые перевозки и предоставление клиентам собственных или арендованных вагонов;

• программный продукт «ИС УЖДП» [135] (Интегрированная система управления железнодорожными перевозками) предназначен для организации электронного документооборота между информационной системой предприятия и системой ЭТРАН ОАО «РЖД» перевозочными документами и первичной информацией по взаиморасчетам в режиме АСУ-АСУ с применением электронной цифровой подписи (ЭЦП).

При реализации математической модели тяговых работ на ЭВМ, трудности возникают при получении данных о состоянии системы и состоянии окружающей среды во время движения поезда, во вводе всех начальных параметров и состояний поезда и профиля пути.

К проблемам реализации также можно отнести недостаточную теоретическую базу, связанную с расчётом силы тяги поезда, так как во время

движения поезда может возникнуть ситуация, связанная с уменьшением силы тяги, и соответственно скорости движения поезда в зависимости от профиля и особенностей пути.

Необходимость исследований информационных процессов при планировании маневровых передвижений с помощью средств вычислительной техники заявлена в работе Байкова П.П. [9].

При маневровой работе затрачивается много топлива. Экономии дизельного топлива при маневровой работе посвящена работа Болжеларского Я.В. [16]. В работе проанализированы основные факторы, которые влияют на затраты топлива при выполнении заданного объема маневровой работы, к которым относятся условия выполнения маневров, техническая характеристика маневровых тепловозов, количество выполняемых рейсов режимы движения. В данной работе разработаны алгоритмы и расчеты для работы с пассажирскими вагонами, но сам принцип возможно применить и для ПЖдТ.

В работе Воронько В. В. «Обоснование выбора параметров маневровых и промышленных тепловозов с учетом условий эксплуатации» [23] представлена математическая модель движения маневровых тепловозов и разработана схема алгоритма расчета скорости и пути, пройденного локомотивом.

Несмотря на то, что на данный момент существуют программные комплексы для реализации различных транспортных процессов, в них не рассматривается задача улучшения планирования маневровой работы на ПЖдТ.

Таким образом, исходя из анализа источников литературы и задач исследования, была разработана методическая схема этапов и направлений исследований, представленная на Рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Методическая схема выполнения работ

Исследование и разработка ПТС для построения технологической карты маневровой работы предусматривает комбинированное использование разнотипных моделей и методов обработки информации [108]. Под интеграцией базы данных (БД) и нормативной базы вербальных документов понимается объединение и систематизация информации об объектах разрабатываемой системы (подъездные пути, перемещаемый подвижной состав, технологические операции и пр.). Методы и модели, а также полученные результаты будут представлены в последующих главах диссертации.

1.5 Основные результаты и выводы к первому разделу

1. В ходе исследований в области информационно-вычислительных систем на промышленном железнодорожном транспорте проведен сравнительный анализ информационно-структурных моделей, алгоритмов и технических средств планирования и нормирования маневровой работы и выявлено, что современные методы планирования и нормирования маневровой работы недостаточно формализованы для внедрения в современных специализированных информационно-вычислительных системах. Выявлены ключевые отличия маневровой работы на ПЖдТ от магистрального, учет которых должен позволить более экономно использовать технические средства и подвижной состав промышленных предприятий.

2. Выделены основные направления для разработки информационно-структурной модели для специализированной вычислительной подсистемы планирования и нормирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте: выполнять расчет времени движения для каждого маневрового полурейса, а не брать усредненные нормативные данные; разработать алгоритмы определения оптимальных маршрутов движения, которые будут рассматривать весь маршрут движения состава с учетом дополнительных операций и занятости путей и оперативной обстановки, т.е. наличие резерва времени для ведения работы, что позволит сэкономить топливо.

3. Были проанализированы аналитические методики нахождения времени маневрового полурейса для последующего использования их в специализированной вычислительной подсистеме планирования и нормирования маневровой работы. Ввиду наличия в них заметных недостатков, влияющих коренным образом на получаемое время, а именно отсутствия учета специфики выполнения маневровой работы на промышленном транспорте, сделан выбор в пользу методики тяговых расчетов, адаптированных под условия данной предметной области, как многофакторного прогнозирования.

4. В результате анализа теоретических предпосылок передовых достижений ведущих фирм производителей на промышленном железнодорожном транспорте, выявлена необходимость разработать технические решения по реализации информационно структурных моделей и алгоритмов для построения специализированной информационно-вычислительной подсистемы планирования и нормирования маневровой работы. Требуется разработать программный модуль, который оптимизирует процесс сбора и переработки информации при планировании маневровых работ.

5. Все вышеперечисленное требует исследовать и разработать математические модели и алгоритмы взаимодействия информационных процессов и структур для планирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте.

2 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ МИНИМАЛЬНОГО ПО ВРЕМЕНИ ЛИБО ТОПЛИВУ ПЛАНА МАНЕВРОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ СОСТАВА

2.1 Разработка структуры и функций специализированной информационно-вычислительной системы по планированию маневровой работы

Для описания разрабатываемой ПТС для планирования маневровой работы на ПЖдТ за основу была взята методология IDEF0 [5]. В отличие от методов, которые ориентированы на потоки данных (DFD) ГОЕБО дает возможность: выстраивать систему поэтапно и анализировать ее, если сложно еще представить ее воплощение; использовать описание для любых систем, а не только информационных (ОБО в основном применяется для описания ПО) [5].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нечай Татьяна Алексеевна, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аббасов И. Д. Исследование оптимального режима работы сортировочных станций по переработке вагонопотоков в адрес подъездных путей / И. Д. Аббасов // Вестн. Ростов. гос. ун-та путей сообщ. - 2002. - № 2. - С. 60-61.

2. Абрамов С. А. Основы построения автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ): Учеб. пособие - М. : МИИТ, 1981.- 93 с. : ил.; 20 с.

3. Автоматизированные диспетчерские центры управления эксплуатационной работой железных дорог / П. С. Грунтов [и др]. - М.: Транспорт, 1990. - 228 с.

4. Акулиничев В. М. Организация перевозок на промышленном транспорте: Учебник.- М.:Высш. шк., 1983.- 247 с., ил.

5. Анисимов, В.В. Проектирование информационных систем. Часть 1. Структурный подход: конспект лекций / В.В. Анисимов. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. - С.37-38.

6. Афонин С. А. Рациональная технология диспетчерского управления транспортной системой промышленного предприятия: автореферат дисс. ... канд.техн. наук: 05.22.08/ Сергей Александрович Афонин. - Москва, 2011. - 22 с.

7. Бабичков А.М. Тяга поездов и применение специализированных электронных вычислительных машин для тяговых расчетов / А.М. Бабичков, В. Ф. Егорченко. - 4-е изд., доп. и перераб. - М.: Трансжелдориздат, 1962. - 262 с.

8. Бабушкин Г.Ф. Технология и организация транспортно-складских работ на промышленном транспорте: Учебное пособие.-К.: ИСДО, 1993.- 200 с.

9. Байков П.П. Технологические основы управления работой предприятий промышленного железнодорожного транспорта: автореф. дис. ... канд. Техн. наук: 05.22.08, Москва, 1999 - 27 с.

10. Балабин В. Н. Исследование топливной экономичности и модернизация тепловозов на промышленных предприятиях (на примере тепловоза ТЭМ2УМ

Московского комбината "Стройпластмасс") / В. Н. Балабин // Локомотив-информ. - 2008. - № 3. - С. 11-13.

11. Березовий М. I. Шдвищення ефективност роботи залiзничних станцш шляхом удосконалення спецiалiзацii сортувальних колiй : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.20 / Березовий Микола 1ванович; Дншропетр. нац. ун-т заизничного транспорту iм. акад. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2010. - 20 с.

12. Бобровский В. И. Теоретические основы совершенствования конструкции и технологии работы железнодорожных станций: дис. ... д-ра техн. наук: 05.22.20 / Бобровский Владимир Ильич; Днепропетр. нац. ун-т железнодор. трансп. им. В.Лазаряна. - Днепропетровск, 2002. - 392 с.

13.Бобровский В. И. Функциональное моделирование железнодорожных станций в тренажерах оперативно-диспетчерского персонала / В. И. Бобровский, Р. В. Вернигора // Математичне моделювання. - 2004. - №6. - С. 17-21.

14.Бобровский В. И. Эргатические модели железнодорожных станций / В. И. Бобровский, Д. Н. Козаченко, Р. В. Вернигора // Зб. наук. праць КУЕТТ: Транспорты системи i технологи. - Вип. 5. - К.: КУЕТТ. - 2004. - С. 80-86.

15. Боев, В.Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World. [Текст] / В.Д. Боев. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 368 с.

16. Болжеларський Я. В. Удосконалення нормування витрати дизельного палива маневровими тепловозами: дисс. ... канд. техн. наук: 05.22.07/ Ярослав Володимирович Болжеларський; Дншропетровськ, 2007. - 169 с.

17.Бородин А. Ф. Автоматизированные центры управления местной работой/ А.Ф. Бородин, А.А. Москалев, Е.В. Прилепин // Ж.-д. трансп. - 2004. -№6. - С. 35-40.

18. Бронивицкий С.С. Автоматизация процессов мониторинга, идентификации и интеллектуальная поддержка принятия решений на сортировочных станциях: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.06 / Сергей Сергеевич Бронивицкий, Ростов-на-Дону, 2008. - 20 с.

19. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд./Пер. С англ. [Текст] / Г. Буч. - М.: „Издательство Бином", СПб.: „Невский диалект", 1999. - 560 с.

20. Быков В. П. Система поддержки принятия решений по управлению движением поездов на участках железных дорог: учеб. пособие / В. П. Быков; Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения. - Хабаровск : Издательство ДВГУПС, 2001. - 92 с.

21. Варгунин М. В. Совершенствование системы диспетчерского управления работой грузовой станции в условиях АСУ: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.08 / Михаил Владимирович Варгунин- М., 1995, - 24 с.

22. Вернигора Р. В. Пщвищення ефективност функцюнування заизничних станцш як ергатичних систем: автореферат дисс. ... канд. техн. наук : 05.22.20 / Роман Вггалшович; Дншропетровськ, 2008, - 21 с.

23. Воронько В.А. Обоснование выбора параметров маневровых и промышленных тепловозов с учетом условий эксплуатации: дисс. ... канд. техн. Наук: 05.22.07/ Владислав Алексеевич Воронько; Москва, 2005. - 149 с.

24. Горбань А. Н. Обучение нейронных сетей. — М.: СП ПараГраф, 1990. -160 с.

25. Гершвальд А.С. Исследование и разработка проблемы оптимизации оперативного управления процессом грузовых перевозок на железнодорожном транспорте России. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва - 2001. - 520 с.

26. Гончаров Н. Е. Маневровая работа на железнодорожном транспорте: научное издание/ Н. Е. Гончаров, В. П. Казанцев. - М.: Транспорт, 1978. - 183 с.: ил.

27. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. Изд. 2-е, испр.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 552 с.

28. Горбачев А. Н. Методы расчета оптимальных программ ведения поезда: дисс. ... канд. техн. наук: 05.22.07/ Горбачев Артем Николаевич; Омск, ОмГУПС -2000. - 125 с.

29. Горбунов В. А. О модели рынка транспортных услуг / В. А. Горбунов, Е. М. Тишкин // Ж.-д. трансп. - 2009. - № 11. - С. 53-57.

30. Гребенюк П.Т. и др. Тяговые расчеты: Справочник. - М. : Транспорт, 1987. - 272 с.

31. Гренкевич О.О. Разработка методики выбора оптимального способа формирования многогруппных составов по критерию эксплуатационных расходов на маневровую работу: автореф. дисс. ... канд.техн. наук: 05.22.01/05.22.08 / Ольга Олеговна Гренкевич; Новосибирск, 2004. - 24 с.

32.Губенко В. К., Паранукян В. Э. Общий курс промышленного транспорта. -Киев.: Высшая школа,- 1992. - 202 с.

33. Данько М. I. Науковi основи ресурсозбер^аючих технологш при оргашзацп вантажних зашзничних перевезень : дис. ... д-ра техн. наук: 05.22.01 / Данько Микола 1ванович ; Украшська держ. академiя заизничного транспорту. -Х., 2005. - 361 с.

34. Дегтяренко В. Н. АСУ промышленным железнодорожным транспортом. -Ростов.: РИСИ, - 1986, - 256 с.

35.Дегтяренко В.Н., Лазарев Е.Г., Колмакова Н.В., Филиппов Ю.Н. Моделирование технологического процесса предприятий промышленного железнодорожного транспорта на ЭВМ. Учебное пособие. - Ростов н/д: Рост. инж.-строит. ин-т, 1984. 90с. с ил

36. Деев В.В. и др. Тяга поездов. - М.: Транспорт, 1987. - 264 с.

37. Демченко Е. Б. Оценка расхода топлива маневровыми тепловозами при расформировании составов на сортировочных горках / Е. Б. Демченко // Транспортш системи та технологи перевезень : зб. наук. пр. Дншропетр. нац. унту заизн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна.- Дншропетровськ, 2013. - Вип. 6. - С. 3946.

38. Дмитриев В. А. Экономика промышленного железнодорожного транспорта / Дмитриев В. А., Зеленков В. И., Шишков А. Д. - М.: Транспорт -1989. - 360 с.

39.Долгий И.Д. Теоретические основы, методы и средства разработки интегрированных систем диспетчерского управления на базе интеллектуальных технологий: диссертация ... доктора технических наук: 05.13.06, Ростов-на-Дону, 2011. - 303 с.

40.Доронин А.М. Проблемы человека и информационные процессы, механика и математические методы обработки информации/ А.М.Доронин, Д.А. Романов, М.Л. Романова - 2005. - С. 243-249.

41.Журавель В. В. Пщвищення ефективност функцюнування промислово! станцп шляхом вдосконалення и конструкцп / В. В. Журавель, I. Л. Журавель // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2015. - № 2(3).- С. 61-67.

42.Закорецкий В.А., Онучак А.И. Тепловозы. Общие виды. Технические характеристики. Учебное пособие. - Луганск: Издательство Восточноук. Нац. унта им. В.Даля, 2003. - 124 с.: ил.94; библиогр. 11 наим.

43. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на промышленном железнодорожном транспорте. Утв. Распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации от 30 марта 2001 г. № АН-24-Р, Москва, 2001. - 448 с.

44. Информационные технологии на железнодорожном транспорте : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Э.К. Лецкий [и др.]. - М.: УМК МПС России, 2001. - 668 с.

45.Клюев А.А. Разработка автоматизированной системы расчета маневровых работ железнодорожного транспорта/ А.А. Клюев, Т.А. Нечай, Е.В. Пуха, Я.В. Соколова // Вюник СНУ iм.В.Даля. - Луганськ.: Вид-во СНУ iм.В.Даля, - 2012. -№10(181) - С. 170-175.

46.Клюев А.А. Автоматизация расчётов затрат на маневровую работу/ Клюев А.А., Нечай Т.А., Пуха Е.В. // Вюник СНУ iм.В.Даля. - Луганськ.: Вид-во СНУ iм.В.Даля, - 2013. - №4(193) - С. 90-92.

47.Ковальов А. О. Удосконалення технологи роботи шд'!зних колш незагального користування i вантажних станцш мапстрального транспорту : Авт. дис. к.т.н. : 05.22.20 / Антон Олександрович. Ковальов. - Х., 2006. - 21с.

48. Когут Б. Б. Оперативное планирование эксплуатационной работы технических станций в условиях функционирования ОАО "РЖД": автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.08 / Борис Борисович Когут; МИИТ. - М., 2004. - 23с.

49. Кожанов Е. М. Комплексное планирование поездной и местной работы железнодорожных участков: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.08/ Евгений Михайлович Кожанов; МИИТ. - М., 2001. - 24 с.

50. Козаченко Д. М. Нормирование продолжительности выполнения маневровых передвижений с учётом ограничения скорости движения на отдельных элементах следования составов/ Д.М. Козаченко, И.Л.Журавель, И.Ю. Левицкий // Железнодорожный транспорт Украины. -2014. - № 6. (109). - С. 3036.

51.Козаченко Д. М. Програмш засоби для функцюнального моделювання заизничних станцш / Д. М. Козаченко, I. Л. Журавель, О. М. Пашчний // Збiрник наукових праць Донецького шституту заизничного транспорту. - 2013. - № 36. -С. 25-33.

52.Козаченко Д. М. Програмний комплекс для iмiтацiйного моделювання роботи заизничних станцш на основi добового плану-графшу / Д.М. Козаченко, Р. В. Вернигора, Р. Г. Коробйова // Заизничний транспорт Украши. - 2008. 4 (70). - С. 18-20.

53. Козлов П. А. Теоретические основы, организационные формы, методы оптимизации гибкой технологии транспортного обслуживания заводов черной металлургии: дисс. ... д-ра. техн. наук: 05.22.20 / Петр Алексеевич Козлов; МИИТ. - М., 1986. - 366 с.

54. Коняев А. Н. Исследование тяговых свойств и экономичности тепловозов большой секционной мощности с целью их улучшения : дис. ... д-ра техн. наук : 05.05.01 / Алексей Николаевич Коняев - М., 1972. - 542 с.

55. Коробйова Р. Г. Пщвищення ефективност експлуатацп техшчних засобiв заизничних вузлiв при переробщ мюцевих вагошв: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.20 / Коробйова Руслана Геннадпвна; Дншропетр. нац. ун-т заизничного транспорту iм. акад. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2003. - 21 с.

56. Короп Г.В. Усовершенствование оперативного планирования обработки вагонопотоков в транспортных системах предприятий: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.12 / Геннадий Викторович Короп; Восточноукраинский нац. ун-т. - Луганск, 2012. - 227 с.

57. Коротаев В. В. Технология составления и оптимизации суточных планов-графиков при разработке единых технологических процессов работы подъездных путей и станций примыкания и оперативном планировании с помощью комплекса компьютерных программ: дисс. ... канд. техн. наук : 05.22.20 / Коротаев Валерий Валентинович: Петербургский государственный университет путей и сообщения. - Санкт-Петербург , 2000. - 120 с.

58. Коссов Е. Е. Влияние эффективности накопителя энергии на топливную экономичность локомотива / Е. Е. Коссов, В. А. Азаренко, А. Н. Корнев // Локомотив-информ. - 2008. - № 3. - С. 44-45.

59. Кочнев Ф. П., Сотников И.Б. Управление эксплуатационной работой железных дорог: Учебник для вузов ж.д. трансп., -М.: Транспорт, 1990, - 424 с.

60. Кузнецов В. Г. Техническое нормирование маневровой работы: пособие по дипломному, курсовому проектированию и расчетно-графическим работам / В. Г. Кузнецов, Ф. П. Пищик. - Гомель: БелГУТ, 2001. - 84 с.

61. Кузьменко С.В. Железнодорожные транспортные средства: практикум: учебное пособие / С.В.Кузьменко, С.П. Чередниченко, О.Л. Игнатьев. - Луганск: Изд-во «Ноулидж», 2012. - 120 с.

62. Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики. Персептроны и теория механизмов мозга. - М.: Мир, 1965. - 480 с.

63. Лаврухш О. В. Удосконалення Арм по!зного диспетчера з використанням нечггко! лопки: автореф. дисс. ... канд.техн. наук: 05.22.20/ Олександр Валершович Лаврухш; Харюв, 2004. - 22 с.

64. Лазарев Е.Г. Комплексное совершенствование работы предприятий промышленного железнодорожного транспорта с использованием имитационного моделирования: дис. канд. техн. наук: 05.22.12 / Лазарев Евгений Георгиевич. -Ростов-на-Дону: 1983. - 217 с.

65.Лещинский Е. Имитационное моделирование на железнодорожном транспорте / Лещинский Е. [пер. с польск.] - М.: Транспорт, 1977. - 176 с.

66. Лщук А.1. Територiально-органiзацiйна структура системи тдприемств промислового залiзничного транспорту та напрями И удосконалення: Автореф. дис... канд. екон. наук: 08.10.01 / Лщук Алла 1вашвна; НАН Украши, Рада по вивч. продукт. сил Украши. - К., 2005. - 18 с.

67. Лекции по теории графов / Емеличев В.А., Мельников О.И., Сарванов В.И., Тышкевич Р.И. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. - 384 с.

68.Мацюк В. I. Удосконалення системи розвозу мюцевих вагошв в заизничному вузлг автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.01 / Вячеслав 1ванович Мацюк; Державний економшо-технолопчний ун-т транспорту. - К., 2008. - 23 с.

69. Методические указания по расчету норм времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожном транспорте. Утверждены: ЦЗ МПС РФ 19.03.1998г. / Министерство путей сообщения РФ. // - М., 1998. - 84 с.

70. Нагорний С.В., Альошинський С.С. Економжо-математична модель функщонування лопстичного ланцюга транспортного комплексу "Сортувальна станщя - прилепи дшянки" // Зб. наук. праць ХарДАЗТ, - Вип. 42. - 2000. - с.51-57.

71.Нагорный Е.В. Алешинский Е.С. Моделирование функционирования комплекса «Сортировочная станция - прилегающие участки» с помощью сетей Петри. // Информационно - управляющие системы на железнодорожном транспорте. - 2000. - №2. - с. 98-103.

72. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему: Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1991. - 268 с. : ил.

73. Никитин А. Ю. О новом подходе к изучению случайных графов // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - Т. 2. - С. 159163. - URL: http: // e-koncept.ru/2017/570034.htm.

74.Нехаев В.А. Оптимизация режимов ведения поезда с учетом критериев безопасности движения (методы и алгоритмы) / Автореферат дис. ... доктора техн. наук : 05.22.07. - Омск, 1999. - 38 с.

75. Нечаев Г.И. Разработка графической модели подъездного пути для оперативного моделирования маневровой работы на промышленном транспорте/ Нечаев Г.И., Клюев А.А., Шкандибин Ю.А., Нечай Т.А. // Вестник ВНУ им.В.Даля. - Луганск.: Изд-во ВНУ им.В.Даля, - 2013. - №4(193) ч2. - С. 124-127.

76. Нечаев Г.1. Аналз юнуючих методiв визначення часу сортувально! маневрово! роботи методом осадження i витягування на промисловому заизничному транспорт^ Г.1.Нечаев, Г.В. Короп, Т.О. Нечай, О.В. Шикун // Вюник СНУ iм.В.Даля. - Луганськ.: Вид-во СНУ iм.В.Даля, - 2009. - №1(131) ч1.

- С. 109-115.

77.Нечаев Г. И. Применение имитационного моделирования в оперативном планировании работы промышленного транспорта / Г. И. Нечаев, Г. В. Короп, Ю. В. Короп // Вюник СНУ iм.В.Даля. - Луганск.: Вид-во СНУ iм.В.Даля, - 2008.

- №6(124). - С. 123-125.

78. Нечаев Г.И. Разработка автоматизированного рабочего места диспетчера железнодорожного транспорта на промышленном предприятии/ Нечаев Г.И., Заверкин А.В., Короп Г.В., Овчаренко А.А. // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - Ростов-на-Дону. Изд-во ООО «АРКОЛ», - 2011. - № 1 (41). - С. 124-129.

79. Нечай Т.А. Исследование методики нормирования и планирования переформирования состава методом осаживания на железнодорожном транспорте/ Нечай Т.А., Роговой А.С., Клюев А.А., Титаков С.А., Овчаренко А.А. // Вюник СНУ iм.В.Даля. - Луганськ.: Вид-во СНУ iм.В.Даля, - 2010. - №1(143) ч2. - С. 137-141.

80.Нечай Т.А. Моделирование операций на промышленном железнодорожном транспорте/ Нечай Т.А., Севостьянова Н.О., Короп Г.В. // Прогресивш технологи в наущ, освт та економщ.- Луганск.: Вид-во ЛНПУ iм. Т.Шевченка, -2008. - С.38-43

81.Нечай Т.А. Основные модули системы «Маневровая работа на путях необщего пользования»/ Нечай Т.А., Роганова Э.В., Романова А.А., Кривоногов С.В. // Вестник НГИЭИ, - 2017. - № 9 (76). - С. 7-15.

82.Нечай Т.А. Структура и функции информационной системы моделирования маневровой работы на путях необщего пользования // Вестник РГУПС. - 2015. - № 4 . - С.53-60.

83.Нечай Т.А. Программно-аппаратная система планирования маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте/ Т.А. Нечай, Г.В. Короп, Э.В. Роганова, С.М. Гущин, Т.А. Глебова, Т.В. Жашкова // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2019. Т.8. №1(45). С. 12-15.

84. Нечай Т.А. Разработка графического редактора для специализированной информационно-вычислительной системы планирования маневровой работы на промышленном транспорте / Т.А. Нечай, В.Р. Роганов, Н. Есимова, О.А.Кувшинова, Г.В. Короп // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. - 2019.Т.8. №4(48). - С.97-104.

85. Нормы времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожных станциях ОАО «РЖД», нормативы численности бригад маневровых локомотивов. - М.: Техинформ. 2007. - 101 с.

86. Овчинников В.М. К вопросу о расходе дизельного топлива в маневровой работе/ В.М. Овчинников, В.В. Скрежендевский, Е.В. Шкрабов // Материалы 5-й Междунар. науч.-практ. конф. «Проблемы безопасности на транспорте». -Гомель: БелГУТ, 2010. -с. 282-284.

87. Овчинников В.М. Сокращение расхода дизельного топлива на маневрах/ В.М. Овчинников, С.А. Пожидаев, Н.Г. Швец, В.В. Скрежендевский // Сборник научных трудов «Транспортные системы и технологии перевозок». -Д.: ДНУЗТ, 2011. - с. 62-70.

88. Организация перевозок и коммерческая работа на промышленном железнодорожном транспорте. Бабушкин Г. Ф., Завгородний И. П. - Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981. - 248 с.

89. Осипов С.И., Осипов С.С. Основы тяги поездов. Учебник для студентов техникумов и колледжей ж/д тр-та - М.: УМК МПС России, 2000. - 592 с.

90. Остапець Д. О. Шдвищення ефективност керування технолопчними процесами заизничних станцш шляхом удосконалення засобiв контролю та управлшня: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.22.20/ Денис Олександрович Остапець; Дншропетровськ, 2006. - 23 с.

91.Панкратов В. I. Оргашзащя та управлшня системою промислового заизничного транспорту на основi принцитв лопстики: автореф. дис... канд. техн. наук: 05.22.01 / Панкратов Володимир 1ванович ; Украшська держ. академiя заизничного транспорту. - Х., 2009. - 20 с.

92. Нечай Т.А. Технология выбора реперных моделей объектов для формирования модели виртуального пространства/ Т.А. Нечай, Т.В. Жашкова, А.М. Михеев, Н.С. Есимова, И. Е. Долганов // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: «Естественные и технические науки», -2018. - №11. - С.88-91.

93. Нейронные сети. Statistica Neural Networks: Методология и технологии современного анализа данных / ред. В. П. Боровикова.- 2-е издание, переработанное и дополненное. - М.: Горячая линия-Телеком, 2008. - 392 с.

94. Пожидаев М.С. Алгоритмы решения задачи маршрутизации транспорта: дисс. ... канд. техн. наук: 05.13.18/ Михаил Сергеевич Пожидаев; Томск, 2010. - 136 с.

95. Попов К. М. Выбор и обоснование параметров автоматизированной, адаптируемой к условиям эксплуатации системы учета и анализа расхода топлива маневровыми тепловозами: дисс. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Кирилл Михайлович Попов; Москва, 2011. - 186 с.

96. Попов В.В. Моделирование перемещений маневрового состава на виртуальном учебном полигоне промышленного железнодорожного транспорта / Попов В.В., Могильная Ю.Г., ЧернышёвА.А., Шкандыбин Ю.А., Короп Г.В. // Инновационные технологии в автоматике, информатике и телекоммуникациях: сб.тр.науч.-практ.конф. ученых трансп.вузов, инженерных работников и

представителей академической науки с междунар.участием, 11 - 12 октября/ под ред. О.В. Решетниковой. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2013. - С. 292-295.

97. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. В редакции приказа МПС РФ от 30.01.2018 № 36 и от 09.02.2018 №54. — М.: Транспорт, 2018. - 447 с.

98.Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985.287 с.

99. Райгородский А.М. Модели случайных графов. М.: Издательство МЦМНО, 2011. - 136 с.

100. Пуха Е.В. Этапы разработки учебных программных продуктов для выполнения тяговых расчетов / Пуха Е.В., Соколова Я.В., Клюев А.А., Нечай Т.А. // Вюник СНУ iм.В.Даля. - Луганськ.: Вид-во СНУ iм.В.Даля, - 2012. - №3(174) -С. 169-173.

101. Случайные графы: модели и предельные характеристики. М. Е. Жуковский, А. М. Райгородский. УМН, 70:1(421) (2015), 35-88 с.

102. О реализации случайных графов графами расстояний и диаметров в евклидовых пространствах А. В. Крот, А. М. Райгородский. Чебышевский сб., 16:2 (2015), С. 133-143.

103. Развитие локомотивной тяги / Фуфрянский Н. А., Нестрахов А. С., Долганов А. Н. и др. - М.: Транспорт. - 1982. - 303 с.

104. Модели и алгоритмы систем планирования технологических процессов локального железнодорожного комплекса промышленного предприятия/ Е.А.Асмолова, Г.В. Короп, М.Ю. Михеев, Т.А. Нечай, А.П. Ремонтов, В.Р. Роганов: Монография - Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. ун-т, 2016. - 112 с.: 37 ил. 5 табл., библиогр. 11 назв.

105. Рахмангулов, А. Н. Особенности построения имитационной модели технологии работы железнодорожной станции в системе AnyLogic / А. Н. Рахмангулов, П. Н. Мишкуров // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании' 2012 : Материалы междунар. науч. - практ. конф. (18 - 27 декабря 2012). - 2012. - Т. 2 , N0 4. - С. 7-13.

106. Руководство по техническому нормированию маневровой работы .М.: Транспорт. 1978 - 55 с.

107. Сарьян А. С. Системы поддержки интеллектуального функционирования на сортировочной станции: технологическое, математическое и методическое обеспечение: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : защищена 28.12.2010 / А. С. Сарьян ; Ростовский государственный университет путей сообщения. - Ростов-на-Дону, 2010. - 18 с.

108. Системы автоматизации и информационные технологии управления перевозками на железных дорогах: [учеб. для вузов ж.-д. транспорта] / В. А. Гапанович [и др.]. - М. : Маршрут, 2006. - 544 с.

109. Слащов В.А. Тяговi та гальмовi розрахунки на рейковому транспорт^- Луганськ: Вид-во СНУ iм. В.Даля, 2005.- 182 с.

110. Хайкин Саймон Нейронные сети: полный курс / Саймон Хайкин. -М.: «Вильямс», 2006. - 1104 с.

111. Сотников Е. А. Эксплуатационная работа железных дорог (состояние, проблемы, перспективы). - М.: Транспорт, 1986. - 256 с.

112. Суслова О.А. Оптимизация технологического процесса промышленного железнодорожного транспорта металлургического комбината: дисс. ... канд. техн. наук : 05.22.01 / Ольга Анатольевна Суслова; Липецк, 2006. -127 с.

113. Тимухина Е. Н. Повышение функциональной надежности железнодорожных станций при технологических сбоях: автореф. дис. ... доктора технических наук: 05.22.08 / Тимухина Елена Николаевна; Екатеринбург, 2012.44 с.

114. Типовые нормы времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожном транспорте М., Транспорт, 1987 - 97 с.

115. Тишкин E. М. Автоматизация управления вагонным парком. - М.: Интекст, 2000. - 224 с.

116. Тишкин Е. М. Метод комбинаторной сортировки вагонов - основа интенсивной технологии местной работы / Е. М. Тишкин // Вестник ВНИИЖТ. -1987. - № 2. - С. 1 - 6.

117. Тишкин Е. М. Метод ускоренного формирования многогруппных составов / Е. М. Тишкин // Промышленный транспорт. - 1987.- №4. - С. 5 - 8.

118. Топчieв М. П. Удосконалення технологи роботи техшчних засобiв сортувальних станцш на основi ресурсозбереження: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.20 / Микола Петрович Топчieв; Украшська державна академiя заизничноготранспорту. - Харюв, - 2004. - 20 с.

119. Трофимов С. В. Методы развития систем промышленного железнодорожного транспорта в изменяющихся условиях деятельности предприятий: монография / С. В. Трофимов, А. Н. Рахмангулов, С. Н. Корнилов. Магнитогорск : МГТУ, 2004. - 235 с.

120. Тютюнов Ю. П. Исследование технологии работы железнодорожных узлов методом имитационного моделирования: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.08 / Ю. П. Тютюнов ; Белорус. гос. ун-т трансп. - Гомель, 1995. - 16 с.

121. Уманский В. И. Автоматизация управления технологическими процессами железнодорожного транспорта на базе интеграции методов высокоточного спутникового позиционирования и инерциальной навигации / Автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.13.06. / 05.22.08/ Владимир Ильич Уманский; Москва, 2012. - 46 с.

122. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте : Учебник для вузов / Под. ред. П.С.Грунтова. - М. : Транспорт, 1994. - 543 с.

123. Устенко А.С . Основы математического моделирования и алгоритмизации процессов функционирования сложных систем/ А. С. Устенко // URL: http: // dit.isuct.ru/IVT/BOOKS/Model/Model2/index.htm

124. Френкель С. Я. Техника тяговых расчетов: учеб.-метод, пособие / С. Я. Френкель; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус, гос. ун-т трансп. -Гомель: БелГУТ, 2007. - 72 с.

125. Харари Ф. Теория графов. - М.: Мир, 1973. - 300 с.

126. Цуриков, А.Н. Программно-алгоритмическое и структурное обеспечение систем поддержки принятия решений в чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте: автореферат дисс. ... канд. техн. наук : 05.13.06/ Александр Николаевич Цуриков - Ростов-на-Дону, 2014. - 24 с.

127. Чеклов В. Ф. Розробка нових техшчних засобiв автоматизованого регулювання швидкост вщчетв на сортувальних прках : Авт. дис. к. т. н. : 05. 22. 20 / В.Ф. Чеклов. - Х., 2004. - 20 с.

128. Шапкин H.H., Юсипов P.A., Кожанов Е.М. Нормирование и прогнозирование на железных дорогах (методы, алгоритмы, технологии, расчеты) /Под. ред. к.т.н., доц. И.Н. Шапкина. М.: ИСПИ РАН, 2007. - 255 с.

129. Шкандыбин Ю. А. Автоматизация планирования сортировочной работы на железнодорожном транспорте/ Ю. А. Шкандыбин, С. А. Титаков, О. А. Овчаренко, Г. В. Короп // Вюник СНУ iм.В.Даля. - Луганск.: Вид-во СНУ iм.В.Даля, - 2009. - №1 (131 ), ч. 2. - С. 185-188.

130. Якунин В.И. Приветствие президента ОАО «РЖД» // Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте (ИСУЖТ-2013): Вторая научно-техническая конференция (21-22 октября 2013 г., Москва, Россия). - ОАО «НИИАС». - 2013 г. - С. 3.

131. Cay S. Horstmann, Gary Cornell. Core Java 2, vol.1 Fundamentals, vol.2 Advanced Features. 10th Edition, 2016. - 960 p.

132. Functional simulation of railway stations on the basis of finite-state automate V Bobrovskiy, D Kozachenko, R Vernigora Transport Problems 9 (3), p. 5765.

133. http: // brailsys.com/MoveRW_0.htm (дата обращения: 12.10.2019).

134. http: // ukrtransakad.com.ua/gotovye-proekty/ (дата обращения: 12.10.2019).

135. http: // www.itlc.ru/ (дата обращения: 12.10.2019).

136. https: // sites.google.com/site/isystemgdt/home (дата обращения: 12.10.2019).

137. https: // solutions.1c.ru/catalog/tms/features (дата обращения: 12.10.2019).

138. http: // www.mallenom.ru/company/about/ (дата обращения: 12.10.2019).

139. L. Leimane and O. Nikiforova, "Mapping of Activities for Object-Oriented System Analysis," Scientific Proceedings of Riga Technical University, Computer Science, Applied Computer Systems, Riga, Latvia, 2018, p. 5-11. https: // contentsciendo.com/view/joumals/acss/23/1/article-p5.xml (дата обращения: 12.10.2019).

140. L. Lovász: Large Networks and Graph Limits. American Mathematical Society, 2012. - 487 p.

141. Nechay T. The basic principles in development of the program module for calculating time of movement of enterprise's rolling stock / T. Nechay, Y. Shkandybin, A. Klyuev, T. Balitskaya // TEKA / Polska Akademia nauk. - Lublin, 2013. - Vol. 13.№4. - P. 184-190.

142. Nechai T. Information and Computing System for Planning of Management of Railway Stations of Industrial Enterprises / T. Nechai, G. Korop, V. Roganov, E. Roganova, M. Chirkina // Proceedings of the International Conference Communicative Strategies of Information Society (CSIS 2018). - 2018. - P. 246-251.

143. Nechay T. Improvement of operational planning for shunting service on non-public railway lines / T. Nechay, V. Roganov, T. Zhashkova, M. Chirkina, J. Lavendels, G. Korop // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. - 2019. -Vol.378, Iss. 1, No. 28. - P. 1-8.

144. Razborov A.A. On the Minimal Density of Triangles in Graphs // Combinatorics, Probability and Computing - 2008 - V.17, N.4 - P. 603-618.

145. Shmulevich Mikhail I., Starikov Aleksey E. Features of Regulation of Shunting Operations in the Station Simulation Model / World of transport and transportation, Vol. 13, Iss. 5, 2015. - P. 198-212.

Г ный директор

Ч'М^ Щербатов В.Д.

УТВЕРЖДАЮ

ООО НЛП «Кристалл» ный директор

«10» апреля 2019 г.

Акт

, внедрении результатов диссертационной работы Нечай Татьяны Алексеевны «Модели и алгоритмы специализированной информационно-вычислительной системы для планирования маневровой работы на промышленном транспорте»

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.17 - Теоретические основы информатики

Комиссия в составе:

Председатель комиссии - Генерального директора Щербатова В.Д. Члены комиссии:

Коммерческий директор Роганова Э.В. Научный руководитель к.т.н., доцент Роганов В.Р.

Настоящий акт составлен о том, что при выполнении НИОКР "Исследование и разработка сетей сбора данных, обеспечивающих контроль за работой объектов повышенной опасности, в режиме реального времени" по контракту №10426р/18697 от 08.06.2012 по контракту между ООО НЛП «Кристалл» и Федеральным государственным бюджетным учреждением "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере" при разработке системы управления распределённой сетью, объединяющей локальные системы управления объектами повышенной опасности (пиролизными печами) был использован, предложенный Нечай Т.А., алгоритм поиска маршрутов движения информации по графу распределённой сети, с выбором наиболее предпочтительного маршрута для своевременной локализации места появления предаварийной ситуации в контролируемой системе.

Председатель комиссии Генеральный директор

Члены комиссии: Коммерческий директор

Научный руководитель

Акт

о внедрении результатов диссертационной работы Нечай Татьяны Алексеевны «Модели и алгоритмы специализированной информационно-вычислительной системы для планирования маневровой работы на

промышленном транспорте» представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.17 - Теоретические основы информатики

На Ростовском-на-Дону электровозоремонтном заводе - филиале АО «Желдорреммаш» была применена методика сбора и обработки информации для подсистемы планирования и нормирования маневровой работы, учитывающая переменную силу тяги локомотивов ЧМЭЗ в зависимости от позиции контроллера, а также типа маневрового полурейса и структуры состава, что позволило выявить узкие мета в планировании и случаи нерационального выполнения маневровых полурейсов. На основании этого были разработаны рекомендации локомотивным бригадам по работе на конкретных участках путей завода.

Результаты диссертации в виде модуля автоматизированных тяговых расчетов, адаптированных под специфику работы промышленного железнодорожного транспорта, позволили повысить продуктивность систем анализа ситуаций при оперативном планировании за счет упрощенной процедуры расчета времени переформирования состава, что весьма актуально для завода. Результаты диссертационной работы также были учтены при разработке ежегодных нормативных документов.

Внедрение модулей и алгоритмов, реализованных в специализированном программном продукте, позволило использовать результаты расчётов при составлении единого технологического процесса работы станции примыкания и подъездного пути, а также в оперативном планировании подъездной работы на путях необщего пользования.

Технический директор

29.11.2019 г.

Воронов Г.Н.

Общество с ограниченной ответственностью

91006, Украина, г. Луганск, кв. Ленинского комсомола 2/116 тел. [phone] [phone]

Исх.

_

б<? от с4, {С. 2019г.

Р/С 2600703770 в АО «ВП БАНК»

г. Луганск МФО 304706

код ЕГРПОУ 30515998 свид. НДС №17243 997

Акт

о внедрении результатов диссертационной работы Нечай Татьяны Алексеевны «Модели и алгоритмы специализированной информационно-вычислительной системы для планирования маневровой работы на

промышленном транспорте»

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.17 - Теоретические основы информатики

Комиссия в составе:

Председатель комиссии - генеральный директор, к.т.н. Фастов А.Д. Члены комиссии:

Коммерческий директор, к.т.н. Лоботюк О.И. Главный инженер Федорченко В.И.

Настоящий акт составлен в том, что при выполнении НИОКР «Усовершенствование информационно-логистической системы ведения маневровой работы на подъездных путях предприятия» по договору подряда №143 от 01.04.2013 между Нечай Т.А. и ООО «Донбасс-Луга», предоставляющего комплексное обслуживание подъездных путей ОАО «ХК Лугансктепловоз», при разработке специализированной информационно-вычислительной системы для маневровой работы были внедрены информационная модель и алгоритмы для программного модуля «Построитель маневровых маршрутов», разработанный в рамках работы над диссертацией Нечай Т.А

В ходе эксплуатации за 2 года были получены следующие показатели:

- снижение занятости диспетчера на 83 % при нормировании маневровой работы на подъездных путях предприятия;

- точность планирования времени рейса маневрового состава увеличилась на 18%;

- точность нормирования топливных затрат повысилась на 7%;

время на создание информационной модели увеличилось на 10% из базового расчёта нормирования 10 мин/путь;

- время на ввод в систему всех возможных маршрутов движения состава, с указанием смены направления движения сократился на 100%, исходя из экспериментального норматива 5 мин на 1 маршрут;

время расчёта специализированной вычислительной системой минимального маневрового маршрута с использованием нейросети составляет 14% от времени расчёта по алгоритму адаптированных тяговых расчётов.

Время адаптации информационной системы под специфику предприятия составил пять рабочих дней.

К достоинству системы следует отнести:

- удобный и понятный интерфейс, не требующий от пользователя глубоких навыков работы на компьютере;

возможность накопления с целью дальнейшего анализа - статистических данных о маневровой работе.

Председатель комиссии Генеральный директор, к.т.н.

Члены комиссии: Коммерческий директор, к.т.н.

Лоботюк О.И.

Фастов А.Д.

Главный инженер

Федорченко В.И.

УТВЕРЖДАЮ

ЗАО «Внешторгсервис» - филиал №12 Алчевский металлургический комбинат Заместитель директора ДЖДТ по техничеа^^ работе

_Бабушко М.А.

Акт

о внедрении результатов диссертационной работы Нечай Татьяны Алексеевны «Модели и алгоритмы специализированной информационно-вычислительной системы для планирования маневровой работы на промышленном транспорте»

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.17 - Теоретические основы информатики

Комиссия в составе:

Председатель комиссии - заместитель директора ДЖДТ по технической работе. Бабушко М.А.

Члены комиссии:

Начальник грузовой службы - Иванов Д.А. Начальник технического бюро - Марченко И.А. Начальник цеха эксплуатации - Фоменко Р.В.

Настоящий акт составлен в том, что программный продукт «Транспорт», разработанный в диссертационном исследовании Нечай Т.А., был внедрён на предприятии ЗАО «Внешторгсервис» - филиал №12 Алчевский металлургический комбинат в январе 2018 года.

Представленная в диссертации методика сбора и обработки информации для маневровой работы, учитывающая переменную силу тяги локомотива в зависимости от позиции контроллера и типы маневровых полурейсов, взята в методические указания по составлению технологических карт по переформированию составов.

Разработанные программные модули ввода и обработки информации для АРМ диспетчера промышленного транспорта позволили оптимизировать работу диспетчера, освободившийся временной ресурс составил 15%, точность планирования маневровых передвижений возросла на 13%.

Используя методику оптимизации планирования, учитывающую наличие резерва времени, топливные затраты сократились на 8%.

УТВЕРЖДАЮ

ПП «Краснодонпогрузтранс» СП «Краснодонуголь» Начальник службы грузовой работы 'У^аи/, Бабина С.А.

« 05 » октября 2019 г.

Акт

о внедрении результатов диссертационной работы Нечай Татьяны Алексеевны «Модели и алгоритмы специализированной информационно-вычислительной системы для планирования маневровой работы на промышленном транспорте»

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.17 - Теоретические основы информатики

Комиссия в составе:

Председатель комиссии - начальник службы грузовой работы Бабина С.А. Члены комиссии:

заместитель директора по производству Аверьянова О.В. начальник службы эксплуатации Сыргий A.B.

Составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы: «Модели и алгоритмы специализированной информационно-вычислительной системы для планирования маневровой работы на промышленном транспорте», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, используются в аналитической и учебной деятельности на П11 «Краснодонпогрузтранс» СП «Краснодонуголь» в виде специализированной информационно-вычислительной системы.

Общая протяженность путей предприятия составляет 96,11 км, поэтому выбор оптимального маршрута следования является актуальным. С использованием методики обработки информации для маневровой работы на промышленном железнодорожном транспорте с помощью специализированной информационно-вычислительной системы и алгоритма поиска оптимизированных маршрутов движения по путям предприятия, проведены исследования, на основании которых разработаны рекомендации по режимам движения подвижного состава и приоритетности выбора оптимального маршрута в зависимости от занятости и профилей путей. Использование указанных результатов позволяет: повысить эффективность оперативного планирования маневровой работой на предприятии, снизить простои локомотивов и вагонов, а также повысить уровень подготовки специалистов, занимающихся эксплуатацией маневровых локомотивов.

Председатель комиссии Начальник службы грузовой работы

& />

МЯШ

ЗАКРЫТОГО АШУОИЕЛВПО СЗДСПВ «ВИЕГОРГСЕРвИС»

.П _ Ч,

Заместитель директора по производству >

Члены комиссии:

Начальник службы эксплуатации

Бабина С.А.

Аверьянова О.В. Сыргий Л.В.