Разработка и применение технологии, алгоритмов и устройства автоматизированной идентификации подвижного состава на железнодорожных станциях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, кандидат технических наук Филипченко, Сергей Анатольевич

• Филипченко, Сергей Анатольевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Филипченко, Сергей Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ И

СПОСОБОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ НА

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

1.1. Анализ достижений в области автоматического съема информации с подвижного состава.

1.2. Развитие теории и практики в области разработки динамических вагонных моделей.

1.3. Цели и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К КОМПЛЕКСУ

УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

ПОДВИЖНОГО СОСТАВА.

2.1. Технология регистрации вагонов на станции.

2.2. Общие технические требования и требования к составу комплекса устройств.

2.3. Требования по функциональному составу комплекса.

2.4. Требования к надежности, безопасности и условиям эксплуатации комплекса.

3. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ С ВАГОНАМИ НА

СТАНЦИЯХ.

3.1. Определение общего подхода к решению проблемы.

3.2. Методика расчёта оптимальной очередности обслуживания грузовых фронтов.

3.3. Особенности решения задачи при наличии дополнительных условий.

3.4. Алгоритм расчёта очередности подачи вагонов при занятости отдельных фронтов.

4. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕХНОЛОГИИ, АЛГОРИТМОВ И УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА СТАНЦИЯХ.

4.1. Разработка алгоритмов комплекса устройств автоматизированной идентификации подвижного состава.

4.2. Перечень информационных технологий автоматизированной идентификации подвижного состава.

4.3. Автоматизированная технология регистрации вагонов на сортировочной станции.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА.

5.1. Анализ опыта внедрения комплекса на станциях.

5.2. Методика расчета экономической эффективности комплекса.

5.3. Расчёт экономической эффективности от внедрения комплекса.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и применение технологии, алгоритмов и устройства автоматизированной идентификации подвижного состава на железнодорожных станциях»

В "Основных направлениях развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2005 года" [1], определены приоритетные научные и практические задачи в области информатизации и информационных технологий, в том числе:

- внедрение систем автоматического съема информации с подвижного состава и устройств автоматики, электронного документооборота;

- создание информационной среды, отражающей состояние всех объектов железнодорожного транспорта на основе динамических моделей в реальном масштабе времени и обеспечивающей необходимой информацией всех пользователей."

На решение этих приоритетных задач железнодорожного транспорта и направлено данное исследование.

В настоящее время все технологические операции, выполняемые с вагонами на железнодорожных станциях, непосредственно связаны с регистрацией номера вагона, его места дислокации, технических, технологических и коммерческих характеристик. В полном станционном цикле от прибытия до отправления номер вагона регистрируется многократно и фиксируется в многочисленных документах. Из-за отсутствия технических средств, способствующих ускорению регистрации, контроля, обработки, передачи номера вагона и сведений о нем, наиболее массовые технологические операции на станциях выполняются при низкой достоверности данных и со значительным опозданием от момента их свершения.

Разработки различных систем автоматической идентификации подвижного состава ведутся в России и за рубежом уже более 30 лет.

На железных дорогах США автоматическая идентификация внедряется с 1991 года на основе микроволновой системы фирмы АпЦес11, рекомендованной международной организацией стандартизации ISO. В ходе внедрения системы в США для оснащения 1,4 млн. грузовых вагонов и 22 тыс. локомотивов опознавательными маркерами американским железным дорогам потребовалось израсходовать в течение 3 лет около 300 млн. дол. при стоимости оборудования одной единицы подвижного состава в 130 дол. В целом расходы на создание системы автоматической идентификации подвижного состава составили 400 млн. дол. [21].

В России разработана система автоматической идентификации контейнеров и подвижного состава ПАЛЬМА Государственным центральным научно-исследовательским радиотехническим институтом (ГосЦНИРТИ). По техническому исполнению система ПАЛЬМА аналогична системе фирмы Amtech и отвечает международному стандарту ISO-10374 [23]. Но для внедрения системы на РЖД требуются очень большие первоначальные капиталовложения. Кроме того, широкому внедрению этой системы препятствует недостаточный уровень развития сетей передачи данных на станциях.

Так как решение проблемы автоматического считывания информации с подвижных объектов на РЖД откладывается на неопределённое время, то для повышения эффективности работы станций автором предлагается комплекс автоматизированной идентификации подвижного состава, предназначенный для автоматизированного ввода оператором номеров вагонов, номера пути и другой служебной информации, с последующей передачей ее через выделенные радиоканалы в пункты приема для обработки на базе динамической вагонной модели железнодорожной станции.

Для эффективного управления требуется автоматизировать не только процессы ввода, передачи, контроля и регистрации номеров вагонов, но также и процессы планирования и регулирования работы станции. С этой целью необходимо разработать математическую модель работы с вагонами на станции на основе достижений математической и железнодорожной науки.

Исследования в области моделирования работы железнодорожной станции ведутся в России и за рубежом уже более 40 лет. Необходимо отметить следующие результаты: имеется большой объем публикаций общего характера, в которых отражены практически все стороны работы станции и отдельных ее элементов; полностью разработана поездная модель работы станции; подробно отражена работа сортировочных станций; приводится большое количество различных имитационных моделей работы станции, разработанных для конкретных станций с определенными целями.

Однако в целом, несмотря на множество публикаций, разработка теории математического моделирования работы с вагонами на станции пока не завершена, так как ещё теоретически не решены многие актуальные производственные проблемы.

В данном исследовании ставится цель - решить первоочередную, прикладную задачу определения оптимальной очередности обслуживания грузовых фронтов. Её решение позволит сократить простой вагонов в ожидании подачи их под грузовые операции и уборки после окончания грузовых операций.

На основе указанных исследований разработан комплекс автоматизированной идентификации подвижного состава и новая технология работы, которая внедрена в опытную эксплуатацию на станции Ховрино Октябрьской ж.д., а также на станции Суховская Восточно-Сибирской ж.д. На станциях Валуйки Юго-Восточной ж.д. и Владимир Горьковской ж.д. ведется работа по применению комплекса при осуществлении коммерческого осмотра вагонов работниками ПКО. На станциях Москва-Павелецкая Товарная Московской ж.д. и Холмск Сахалинской ж.д. внедрена в эксплуатацию технология слежения за перемещением вагонов по территории станции с использованием этого комплекса путем

Результаты опытной эксплуатации показали высокую надежность и эффективность комплекса технических средств, программного обеспечения, а также и всей технологии автоматизированной идентификации подвижного состава в целом. В ближайшее время планируется внедрение этой технологии ещё на нескольких крупных станциях.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация технологических процессов и производств (в том числе по отраслям)», Филипченко, Сергей Анатольевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка и внедрение автоматизированных систем управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте требует достоверной и оперативной первичной информации о подвижном составе и его состоянии.

Выполненная работа позволяет прийти к решению проблемы автоматизированного съема информации с подвижных объектов и эффективной её передачи и обработки в целях функционирования динамической вагонной модели станции в реальном масштабе времени.

1. Автором предлагается вариант автоматизированной идентификации подвижного состава, предназначенный для автоматизированного ввода оператором номеров вагонов с последующей передачей их через выделенные радиоканалы в ЭВМ различных систем управления. Предложенный комплекс обеспечивает достоверность передаваемой информации не ниже 1-Ю'5 и по экспертным оценкам позволяет повысить оперативность передачи и обработки сведений о номере и состоянии вагона не менее чем в 2,5 раза по сравнению с существующей системой регистрации и доставки информации оператором.

2. Для эффективного управления требуется автоматизировать не только процессы ввода, передачи, контроля и регистрации номеров вагонов, но также и процессы планирования и регулирования работы станции. С этой целью была разработана математическая модель работы с местными вагонами на станции и решена важная, прикладная задача по определению оптимальной очередности обслуживания грузовых фронтов, которая позволит сократить простой вагонов в ожидании подачи их под грузовые операции и уборки после окончания грузовых операций, что по экспертным оценкам позволит сократить вагоночасы в ожидании подачи и уборки вагонов не менее чем на 3% в среднем по сети.

3. На основе указанных исследований разработан программно-аппаратный комплекс автоматизированной идентификации подвижного состава и новая технология его использования, нашедшая практическое применение на станциях: Ховрино Октябрьской железной дороги; Валуйки Юго-Восточной ж.д.; Владимир Горьковской ж.д.; Москва-Товарная Павелецкая Московской ж.д.; Холмск Сахалинской ж.д.

4. В диссертации проведен расчёт экономической эффективности программно-аппаратного комплекса автоматизированной идентификации подвижного состава, который показал прямую зависимость экономической эффективности комплекса от размеров переработки поездов на станции. На станциях Ховрино, Владимир и Валуйки с наибольшими размерами переработки в результате применения новой технологии достигнуто сокращение используемого на учётно-регистрационных работах персонала. На этих же станциях комплекс автоматизированной идентификации подвижного состава окупается уже в первый год эксплуатации, на станциях Москва-Товарная Павелецкая и Холмск комплекс окупится за два года.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Филипченко, Сергей Анатольевич, 1998 год

1. Основные направления развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2005 года. "Гудок" от 21.05.96.

2. Кочнев Ф.П., Акулиничев В.М., Макарочкин A.M. Организация движения на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1979, - 568 с.

3. Заглядимов Д.П., Петров А.П., Сергеев Е.С., Буянов В.А. Организация движения на железнодорожном транспорте. М. : Транспорт, 1978,-552 с.

4. Типовой технологический процесс работы сортировочной станции. М.: Транспорт, 1988. -239с.

5. Типовой технологический процесс работы грузовой станции. М.: Транспорт, 1991. -216с.

6. Буянов В.А., Ратин Г.С. Автоматизированные информационные системы на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1984. - 239 с.

7. Персианов В.А., Скалов К.Ю., Усков Н.С. Моделирование транспортных систем. М.: Транспорт, 1972, - 208 с.

8. Тишкин Е.М. Автоматизация разработки графика движения поездов.- М.: Транспорт, 1974, 135 с.

9. Кулаев К.В.,Тишкин Е.М. Информационная система в сфере управления. М.: Транспорт, 1978. - 88 с.

10. Кирьянова О.С.,Мухамедов Г.А.,Перминов А.С.Лернюгов А.Д. Местная работа на железных дорогах.- М.: Транспорт, 1975. 184с.

11. Тулупов Л.П., Жуковский Е.М., Гусятинер A.M. Автоматизированные системы управления перевозочными процессами на железных дорогах. М. : Транспорт, 1991. - 208 с.

12. Автоматизация грузовой работы железных дорог. Под ред. доктора тех. наук A.A. Смехова. М. : Транспорт, 1977. - 288 с.

13. Смехов A.A. Математические модели процессов грузовой работы. -М.: Транспорт, 1982. 256с.

14. Управление грузовой и коммерческой работой на железнодорожном транспорте. Под ред. A.A. Смехова. М. : Транспорт, 1990.- 351 с.

15. Развитие автоматизированной системы управления грузовой станции. Под ред. A.A. Смехова. -М.: Транспорт, 1996.-144с.

16. Танаев B.C., Шкурба В.В. Введение в теорию расписаний. -М.: Наука, 1975. 256 с.

17. Конвей Р.В., Максвелл B.J1., Миллер JI.B. Теория расписаний. -М.: Наука, 1975. 359 с.

18. Танаев B.C., Гордон B.C., Шафранский Я.М. Теория расписаний. Одностадийные системы. -М.: Наука, 1984. 385 с.

19. Бруно Дж.Л. и другие. Теория расписаний и вычислительные машины. -М.: Наука, 1984. 333 с.

20. Цифровая имитация автоматизированных систем. A.A. Болтянский и др. М.: Наука, 1983. - 260с.

21. Батисс Ф. Автоматическая идентификация подвижного состава// Железные дороги мира, 1997, N2, с.53-57.

22. Системы автоматического определения местоположения и идентификации подвижного состава// Железные дороги мира, 1998, N6, с.41-45.

23. Федоров В.Г., Романов В.Л., Угрюмов Г.А. Использование системы автоматической идентификации контейнеров и подвижных средств (САИД) // Автоматика, телемеханика и связь, 1996, N 7, с.27-30.

24. Ежов В.А. Увязка информационно-управляющей системы станции с аппаратурой железнодорожной автоматики II Автоматика, телемеханика и связь, 1996, N 10, с.33-35.

25. Косилов P.A., Кекало A.B., Рубцов Е.В., Рябинин А.Н. Те-левизионно-цифровой комплекс считывания номеров вагонов//Автоматика, телемеханика и связь, 1997, N2, с.9-13.

26. Горбунов В.А., Ежов В.А. Перспективы устройств автоматического считывания подвижного состава//Железнодорожный транспорт, 1997, N3, с.9-13.

27. Мамедов Ф.Т. Прогнозирование работы грузовой станции // Железнодорожный транспорт, 1977, N 12.-е. 48-49.

28. Герасимов Ю.М., Коченков В.Н., Мамедов Ф.Т. Эффективный метод планирования работы грузовой станции // Железнодорожный транспорт, 1981, N 1.-е. 23-27. .

29. Мамедов Ф.Т. Совершенствование планирования работы грузовой станции // Железнодорожный транспорт. Сер. Организация движения и пассажирские перевозки: ЭИ/ ЦНИИТЭИ МПС/ М.: 1983.- Вып.4. -С.10-19.

30. Кулаев К.В., Тишкин Е.М. Методы и модели автоматизированного управления перевозками на Советских железных дорогах. // Железные дороги мира, 1982, N 8, с. 2-18.

31. Тишкин Е.М., Макаров В.М., Климанов B.C. Интенсификация местной работы. // Железнодорожный транспорт, 1986, N 3 , с. 54-58.

32. Тишкин Е.М. Метод комбинаторной сортировки вагонов основа интенсивной технологии местной работы. // Вестник ВНИИЖТ, 1987, N 2, с. 1-6.

33. Тишкин Е.М., Макаров В.М., Рубинов А.Р., Кендыс Е.В. Математические основы метода комбинаторной сортировки вагонов // Вестник ВНИИЖТ, 1989, N8, с. 1-8.

34. Тишкин Е.М. Оптимизация управления в логистических системах // Вестник ВНИИЖТ, 1995, N 5, с. 3-10.

35. Макаров В.М. Ускоренное формирование многогруппных поездов на ограниченном числе сортировочных путей // Железнодорожный транспорт. Сер. Орг. движения и пассажир, перевозки : ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1986. -Вып. 1. - с. 1-26.

36. Макаров В.М. Интенсивная технология местной работы на базе персональных ЭВМ. // Проблемы применения вычислительной техники на железнодорожном транспорте / Сб. научн. трудов ВНИИЖТ под ред. Е.А. Сотникова. М: Транспорт, 1990, с. 31-45.

37. Ивницкий В.А., Ефремов Д.И. Математические модели функционирования в АСУЖТ. // Вестник ВНИИЖТ, 1983, N 4, с. 7-10.

38. Ивницкий В.А., Миркин А.Г. Быстродействующая модель сортировочной станции и ее применение // Вестник ВНИИЖТ, 1986, N 4.

39. Карпелевич Ф.И., Сотников И.Б. Очередность подачи-уборки групп вагонов//Вестник ВНИИЖТ. 1988, N 1,-с.8-11.

40. Иванченко В.Н., Лябах H.H., Гуда А.Н. Программно-алгоритмическое обеспечение задачи управления маневровой работы на сортировочной станции // Вестник ВНИИЖТ, 1994, N 8, с. 38-40.

41. Архангельский Е.В., Атаманенко Е.Г., Коваленко H.A., Ивницкий В.А.,Миркин А.Г. Определение числа маневровых локомотивов на станции с использованием моделирования на ЭВМ // Вестник ВНИИЖТ. 1988, N 7, с.11-15.

42. Ивницкий В.А., Миркин А.Г. Оперативный анализ работы и нормирование простоев на станции с использованием имитационного моделирования // Вестник ВНИИЖТ, 1990, N 7, с. 7-10.

43. Миркин А.Г. Расчет прогнозных показателей работы сортировочных станций в изменяющихся условиях эксплуатации с использованием имитационной модели // Вестник ВНИИЖТ, 1990, N 3, с. 1-3.

44. Миркин А.Г. Оперативный расчет эксплуатационных показателей сортировочной станции/ В сб.: Совершенствование эксплуатационных и экономических показателей железнодорожного транспорта. М.'Транспорт, 1985, с. 8-15.

45. Москалёв А.А.,Головченко С.Ю.,Лузик Р.С.,Озерков И.Л., Косенко С.А. Автоматизированная система управления работой сортировочной станции на базе ОС WINDOWS NTZ/Автоматика,телемеханика и связь, 1997, N6.-C.10-12.

46. Тишкин Е.М.,Макаров В.М. Отчёт ВНИИЖТ по теме:"Интенсивная технология местной работы",часть 2 (01.00.83.88.88.00). -М.:1988.-89с.

47. Справочник проектировщика АСУ ТП/ Под ред. Г.Л.Смилянского. М.: Машиностроение, 1983.-527с.

48. Филипченко С.А. О деятельности научно-инженерного центра // Вестник ВНИИЖТ. 1993. N 3 и N 4.

49. Филипченко С.А., Яшин А.И. Автоматизированная идентификация номеров вагонов на станциях (НИВА) // Вестник ВНИИЖТ. 1996. N 1. с.29-34.

50. Филипченко С.А., Кузин С.Б., Феофилов А.Н. Новая технология идентификации номеров вагонов на станциях (НИВА) // Вестник ВНИИЖТ. 1996. N2. с.23-26.

51. Филипченко С.А. Перспективные разработки научно-инженерного центра ВНИИЖТ // Вестник ВНИИЖТ. 1998. N 3.-С.46-49.