Технико-экономическое обоснование создания системы управления перевозками с применением спутниковых технологий: На примере Красноярской железной дороги тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 08.00.28, кандидат технических наук Васекин, Александр Иванович

• Васекин, Александр Иванович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Васекин, Александр Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗОЧНЫМ ПРОЦЕССОМ.

1.1. Анализ зарубежных систем управления перевозками.

1.2. Анализ отечественных систем управления перевозками.

1.3. Повышение эффективности систем управления перевозками.

2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗОЧНЫМ ПРОЦЕССОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПУТНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

2.1. Общая характеристика системы управления перевозочным процессом

2.2. Обоснование варианта структуры системы управления.

2.3. Функциональный состав системы управления.

2.4. Информационное обеспечение системы управления.

2.5. Взаимодействие с другими информационными системами.

2.6. Программа создания системы управления.

3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗОЧНЫМ ПРОЦЕССОМ.

3.1. Эффективность системы управления по качественным показателям.

3.2. Эффективность инвестиционной программы Комплексной модернизации средств железнодорожной автоматики.

3.3. Эффективность по хозяйствам пути и сигнализации, централизации и блокировки за счет сокращения эксплуатационных затрат на обслуживание, ремонт и высвобождение оборудования.

3.4. Эффективность при выводе из эксплуатации устройств автоблокировки.

3.5. Эффективность при выводе из эксплуатации устройств автоблокировки за счет перевода участков на средства полуавтоблокировки.

3.6. Эффективность при переводе станций на автодействие.

3.7. Эффективность при модернизации средств интервального регулирования.

3.8. Эффективность при полной и комплексной модернизации средств автоблокировки на более прогрессивную с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением аппаратуры.

3.9. Эффективность при модернизации и развитии средств электрической централизации.

ЗЛО. Эффективность при модернизации и развитии средств диспетчерской централизации и контроля.

3.11. Эффективность при внедрении средств диспетчерского контроля, поездного положения и состояния технических средств сигнализации, централизации и блокировки.

3.12. Эффективность при внедрении информационных систем съема и передачи данных.

3.13. Эффективность при реструктуризации диспетчерского управления, внедрения современных устройств в диспетчерской централизации, информационных систем и централизации контроля за состоянием средств сигнализации, централизации и блокировки.

4. ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗОЧНЫМ ПРОЦЕССОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПУТНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

4.1. Оборудование локомотивного парка устройствами КЛУБ-У.

4.2. Комплексная модернизация устройств СЦБ.

4.3. Информационные технологии АСУ хозяйств. На примере АСУ локомотивного хозяйства.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технико-экономическое обоснование создания системы управления перевозками с применением спутниковых технологий: На примере Красноярской железной дороги»

Актуальность проблемы. В современных условиях технология управления перевозочным процессом должна быть направлена на своевременное и качественное удовлетворение потребности населения и всех отраслей народного хозяйства в перевозках, формирование рынка перевозок, обеспечение безопасности движения поездов, повышение производительности труда, решение социальных проблем населения, сокращение эксплуатационных расходов и гибкое реагирование на изменение объемов перевозок. Решение этих проблем связано с созданием механизма управления оперативной и хозяйственной деятельностью предприятий железнодорожного транспорта, позволяющего в короткие сроки модернизировать технологию перевозок и процесс управления в зависимости от изменения объемов перевозок. На дорогах сети, несмотря на большую проделанную работу, так и не создан проект типового дорожного диспетчерского центра управления перевозочным процессом. Это связано, во-первых, с изменившейся технологией построения информационных систем, выразившейся в переходе от локальных автоматизированных рабочих мест (АРМ) к технологии Клиент \ Сервер, во-вторых, со сменой поколения вычислительной техники и средств автоматизации и связи, в-третьих, с изменившейся экономической ситуацией в стране и изменением акцентов в управлении перевозочным процессом в сторону снижения эксплуатационных расходов. На практике это выразилось практически в изменении смысла, который вкладывался в понятие "Диспетчерский центр", сейчас правильнее было бы назвать его "Центром управления эксплуатационной работой дороги". Сокращение эксплуатационных расходов связано с построением автоматизированных систем управления (АСУ) работой предприятий дороги и гибкой их реакции на изменяющиеся условия. Решению этих проблем в последнее время большое внимание уделяется Министерством путей сообщения РФ, принимаются соответствующие отраслевые программы, разрабатывается концепция построения типового центра управления перевозочным процессом.

Цель работы. Целью работы, является научное обоснование проекта построения центра управления перевозками (ЦУП), обеспечивающего повышение эффективности технологии перевозочного процесса за счет технического перевооружения дороги, удовлетворения уровня информационного обслуживания всех звеньев управления, выполнения требований клиентов к режиму и условиям доставки грузов (сохранность, срок доставки и т.д.), снижения капитальных вложений и эксплуатационных расходов, поэтапный переход от существующих технологий и программно -технических средств к предлагаемым в диссертационной работе. Объект исследования - железная дорога.

Предмет исследования - организационные, технологические, экономические и технические основы обеспечения управления перевозочным процессом из ЦУП в пределах железной дороги. Основные задачи исследования:

1. Анализ построения систем управления.

2. Исследование структуры взаимодействия отраслевых служб по графику исполненного движения.

3. Определение технологических требований к архитектуре построения ЦУП.

4. Построение архитектуры ЦУП на базе современных информационных технологий и технических средств.

5. Определение этапов разработки и внедрения ЦУП.

6. Экономическая оценка полученных результатов.

Научные положения, представленные к защите:

1. Технико-экономическое обоснование создания системы управления перевозками с применением спутниковых технологий.

2. Проект типового варианта построения ЦУП.

Научная новизна. Исследование выполнено на реальном материале участков Красноярской ж.д. различной категории и интенсивности движения. Научно обоснован и рекомендован к внедрению дорожный ЦУП, как информационно-технологический комплекс задач среди, которых:

• Технблогия перевозочного процесса, обеспечивающая сокращение эксплуатационных расходов и оптимальные пропускную и провозную способность линий, потребность в локомотивах и вагонах, функциональные требования к прикладному программному обеспечению и средствам железнодорожной автоматики и телемеханики;

• Информационные технологии, обеспечивающие сбор, передачу, анализ и обработку, представление и. отображение данных для решения задач планирования, прогнозирования, контроля и управления ходом перевозочного процесса в сложившихся условиях;

• Технические средства железнодорожной автоматики и телемеханики, направленные на обеспечение безопасности движения поездов с сосредоточением аппаратуры на локомотивах и станциях при минимальном количестве дорогостоящих напольных устройств и концентрации управления в ЦУП, за счет применения различных каналов связи и передачи данных;

• Технико-экономическое обоснование внедрения средств железнодорожной автоматики.

Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты позволяют:

1. Сократить избыточную напольную автоматику за счет передачи части функции локомотивной автоматике нового поколения КУРС-Б;

2. Перейти от бумажных перевозочных документов (маршрут машиниста, натурный лист поезда и др.) к "электронным";

3. Автоматизировать передачу информации в единую дорожную базу данных (БД) с подвижного состава, пунктов обработки поездов и т.д.;

4. Перейти с ручного режима ведения графика исполненного движения (ГИД) на автоматический режим.

5. Автоматизировать анализ показателей работы дороги (по ГИД) и решать на основе анализа задачи планирования.

6. Оптимизировать работу всех подразделений дороги относительно ГИД.

Реализация результатов работы. Материалы работы включены в раздел № 3.4.12. «Комплексные информационно-управляющие системы перевозочным процессом» концепции развития средств железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ), принятой президиумом Научно - технического совета (НТС) МПС РФ протокол №28 от 20.10.98г., где Красноярская ж.д. определена опытным полигоном по внедрению новых технических средств и технологий. Постановлениями расширенных заседаний Коллегий МПС РФ №26 от 22 - 23 декабря 1998г. и № 23 от 24 - 25 декабря 1999г. на эти цели Красноярской дороге выделены инвестиции в объеме 47.8 млн.руб. в 1999г. и 236 млн.руб. в 2000г. В 1999 году по этой программе оборудован мало деятельный участок Енисей - Дивногорск протяженностью 32 км и участок главного хода Бугач -Красноярск - Базаиха протяженностью 26 км современными средствами автоматики. Проведены испытания элементов системы на участке Москва -Красноярск - Хабаровск подтвердившие принятые проектные решения.

Апробация работы. Основные разделы работы были представлены в виде докладов на заседаниях:

1. Президиума НТС МПС РФ "Программа модернизации и развития средств железнодорожной автоматики и телемеханики на период 2000-2004гг." 23 сентября 1999г.;

2. НТС МПС РФ "Применение космической навигации в системе управления движением поездов" 21 ноября 1996г.;

3. НТС МПС РФ "Комплексная система автоматизации рабочих мест в локомотивных депо и ее подключение к АСУ железнодорожного транспорта" 29 февраля 2000 г.;

4. На совещаниях Главных инженеров железных дорог Сибири и Дальнего Востока, проходивших в ДВГУПС (г. Хабаровск) в 1995г., 1998г., 1999г. Материалы опубликованы в сборниках тезисов докладов;

5. Научно-практической конференции "ТРАНССИБ-99" в г. Новосибирск. Материалы опубликованы в сборнике тезисов докладов конференции.

Публикации. По результатам выполненной работы опубликовано 11 печатных работ, получено 3 патента.

Заключение диссертации по теме «Организация производства», Васекин, Александр Иванович

Выводы.

1. При разработке этапов создания системы управления учитывались утвержденные МПС РФ объемы внедрения по отраслевым инвестиционным программам на период до 2005 года.

2. АСУТ на базе системы управления финансово - хозяйственной деятельностью 11/3 позволяет интегрировать все хозяйственные процессы в единую систему планирования, управления и контроля за деятельностью предприятия.

3. Предложенные этапы внедрения предусматривают последовательное наращивание функциональных возможностей системы управления и ввод их в эксплуатацию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований представлены подходы к решению технологических, технических и экономических проблем направлены на комплексное развитие всех хозяйств дороги, получения экономии эксплуатационных средств за счет людских ресурсов, внедрения новых и продления сроков службы существующих технических средств, совершенствования технологии перевозочного процесса. Основные результаты, выводы и рекомендации диссертации заключаются в следующем:

1. На Российских железных дорогах создана техническая и информационная инфраструктура, которая может быть основой ЦУП. В работе показано, что проект ЦУП построенный на существующей базе и последних достижениях техники и информационных технологий, не уступает по функциональным возможностям аналогичным зарубежным проектам.

2. Анализ функционирующих в настоящее время на Российских железных дорогах систем показывает, что информационная среда формируемая разнородными и слабо связанными базами данных, обслуживающих отдельные задачи и комплексы задач, несовершенна и непригодна для разработанных в настоящее время сетевых задач по управлению ресурсами перевозочного процесса.

3. Отсутствие единого типового проекта привело к тому, что на каждой дороге функционирует своя система управления, и в сетевом масштабе остро стоит проблема единого информационного пространства для решения таких сетевых задач как, например, ДИСПАРК.

4. Рассмотренные в диссертации четырехуровневые информационные потоки обеспечивают информационную прозрачность системы управления от подвижной единицы до уровня МПС РФ с формированием графиков исполненного движения (ГИД) на каждом из уровней и получения всей необходимой информации для управления перевозочным процессом непосредственно с ГИД.

5. Единые взаимоувязанные требования к системе управления, объединяющие автономно действующие АСУ хозяйств, позволят значительно сократить эксплуатационные расходы и оптимизировать технологические процессы в смежных хозяйствах.

6. Требования к аппаратно - программному комплексу сформулированы по принципу открытых систем. Так как первоначальная формулировка требований никогда не бывает полной, она всегда в некоторой степени неопределенна и противоречива; следовательно, возможны корректировки проекта, и он должен быть открыт для дальнейшего развития.

7. В работе изложена инфраструктура информационной среды на основе технологии клиешЛсервер, определен состав баз данных и даны рекомендации по использованию действующих информационных систем.

8. Поэтапное внедрение элементов ЦУП обеспечивает существенное улучшение качественных показателей использования подвижного состава (оборот вагона, простой вагона, участковая скорость, оборот локомотива и др.), организации труда локомотивных бригад и других работников, связанных с перевозочным процессом.

9. Рекомендуемые в работе технические решения направлены на приведение технических средств в соответствие с объемом перевозок и категорийностью линий, сокращение количества единиц оборудования с одновременным расширением функциональных возможностей за счет применения современных технических средств и переноса функций напольных устройств непосредственно на объекты управления.

10.Применение спутниковой навигации в сочетании цифровым радиоканалом передачи данных, позволяет решать навигационные задачи, которые ранее выполняли напольные устройства, и в короткие сроки обеспечить ГИД первого уровня исходной информацией о местоположении поезда.

11 .Комплексная программа модернизации средств железнодорожной автоматики, выполненная в 1999 году, позволила продлить срок службы

105 устройств на 15 лет, и получить экономический эффект в сумме 22 млн. руб. С окончанием программы создаются предпосылки реализации проекта, представленного в диссертационной работе.

12.Техническая диагностика подвижных объектов и напольных устройств с централизацией этой информации в центре управления позволяют высококачественно и своевременно обслуживать технические средства по их состоянию, увеличивать межремонтные сроки и сокращать непроизводительные простои подвижного состава.

13.Сокращение количества единиц оборудования, помимо снижения эксплуатационных расходов, приведёт к увеличению надёжности в работе и повышению безопасности движения поездов.

14.Рекомендованные в работе этапы внедрения проекта предусматривают последовательное наращивание функциональных возможностей системы управления и ввод их в эксплуатацию.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Васекин, Александр Иванович, 2000 год

1. Постановление расширенного заседания Коллегии МПС РФ 22 23.12.98г. № 26.

2. Постановление расширенного заседания Коллегии МПС РФ 24 25.12.99г. №23.

3. Концепция информатизации железнодорожного транспорта России. Расширенное заседание Коллегии МПС РФ 28.02 96г., протокол № 5.

4. Концепция развития Средств Железнодорожной Автоматики и Телемеханики (СЖАТ), принята президиумом НТС МПС РФ протокол № 28 от 20.10.98г.

5. Материалы президиума Научно технического совета МПС РФ. Программа модернизации и развития средств железнодорожной автоматики и телемеханики на период 2000-2004гг. 23.09.99г.

6. Материалы Научно-технического совета МПС РФ от 21 ноября 1996 года с повесткой дня: "Применение космической навигации в системе управления движением поездов".

7. Материалы Научно-технического совета МПС РФ от 29 февраля 2000 года с повесткой дня: "Комплексная система автоматизации рабочих мест в локомотивных депо и ее подключение к АСУ железнодорожного транспорта".

8. Материалы Научно-технического совета МПС РФ от 28 сентября 1999 года с повесткой дня: "Проект автоматизированной справочно информационной и управляющей системы локомотивного хозяйства дороги".

9. Журналы 'Железные дороги мира' № 1-12 1995-2000г.

10. Журналы 'Железнодорожный транспорт' № 1-12 1995-2000г.11 .Журналы 'Вестник ВНИИЖТ' № 1-6 1995-2000г.

11. Журналы 'Автоматика, связь информатизация' № 1-12 1995-2000г.

12. ВНИИЖТ. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно технического прогресса на железнодорожном транспорте. М. Транспорт 1991г.

13. ВНИТИ. Методические рекомендации по обоснованию эффективности инноваций на железнодорожном транспорте. Москва 1999г.

14. CPS Глобальная Система Позиционирования. М. АО ПРИН 1994г.

15. Г. Буч. Объектно ориентированный анализ и проектирование. М. Бином 1997г.

16. Д. Васкевич. Стратегии клиент\сервер. Киев 1996г.

17. Б. А. Волков. Экономическая эффективность инвестиций на железнодорожном транспорте в условиях рынка. М. Транспорт 1996г.

18. В.В. Ковалев. Методы оценки инвестиционных проектов. М. Финансы и статистика 1999г.

19. Д. Марка, К. МакГоуэн. Методология структурного анализа и проектирования БАБТ. М. МетаТехнология 1993г.

20. В.П. Савчук, С.И. Прилипко, Е.Г. Величко. Анализ и разработка инвестиционных проектов. Киев 1999г.

21. Васекин А.И., Зенченко В.М., Карпенко С.Л. «Цифровые электронные устройства автоматики». Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности 0639 всех форм обучения. Сибирский технологический институт, 1987г., усл.печ.л.2,0.

22. Васекин А.И., Зенченко В.М., Карпенко С.Л. «Аналоговые электронные устройства автоматики». Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности 0639 всех форм обучения. Сибирский технологический институт, 1987г., усл.печ.л.1,75.

23. Васекин А.И., Абрамов С.В., Аринчин С.А., Тюриков П.Ф., Шоперов И.В. «Математическая модель пневмотранспортного потока технологической щепы». Сборник тезисов Сибирского технологического института, 1986г.

24. Васекин А.И., Дорошенко В.А., Чванов Ю.И., Чмых Г.И., Харитонов И.В. «Параметрический базис для автоматизированного проектирования измерительных устройств». Сборник тезисов Сибирского технологического института, 1986г.

25. Васекин А.И., Дорошенко В.А., Зенченко В.М., Соловьева В.М. «Система измерения параметров полимерных материалов». Сборник тезисов Сибирского технологического института, 1986г.

26. Васекин А.И., Дорошенко В.А., Петровский B.C., Харитонов И.В. «Структура алгоритма проектирования автоматизированных технологических комплексов первичной обработки древесины». Сборник тезисов Сибирского технологического института, 1986г.

27. Васекин А.И., Дорошенко В.А., Шанько A.B., Харитонов И.В. «Автоматизация проектирования автоматизированных технологических комплексов первичной обработки древесины». Сборник тезисов международной научно-технической конференции. Г.Петрозаводск, 1986 г.

28. Васекин А.И., Дорошенко В.А., Рыбочкин О.В., Харитонов И.В. «Метод выбора комплекса технических средств при автоматизированном проектировании». Сборник тезисов международной научно-технической конференции. Г.Петрозаводск, 1986 г.

29. Васекин А.И., Болдырев В.И., Кокорин В.И., Чмых М.К., Шабалин Н.Г. «Испытания приемоиндикатора спутниковой радионавигационной системы для автоматического слежения за продвижением поездов». ВЕСТНИК №2 1996, с. 46-47.

30. Васекин А.И., Болдырев В.И., Шарафетдинов И.Г. «АСУ Магистраль». Железнодорожный транспорт №12 1997, с. 8-11.

31. Васекин А.И., Казыдуб H.A., Коловский Ю.В., Тен В.П., Шабалин Н.Г. «Система диагностики износа колес и рельсов». Информационный листок № 439. ДИБЦ Красноярской ж.д. 1998. 4 с.

32. Васекин А.И. «Счетчики подвижного состава». Информационный листок № 449. ДИБЦ Красноярской ж.д. 1998, 2 с.

33. Васекин А.И., Болдырев В.И., Чмых М.К. «Космические технологии на железнодорожном транспорте». Автоматика, связь, информатика №9 1998, с. 8-9.

34. Васекин А.И. «Построение графика исполненного движения при помощинавигационной спутниковой системы». Автоматика, связь, информатика №9 1998, с. 22.

35. Васекин А.И., Шабалин Н.Г. «Система управления перевозочным процессом». Материалы научно-практической конференции. Новосибирск. СГУПС. 1999, с. 50-56.

36. Васекин А.И., Шарафетдинов И.Г., Хабаров В.И. «Моделирование процесса перевозок на железной дороге с использованием агентно-ориентированного подхода». Материалы научно-практической конференции. Новосибирск. СГУПС. 1999, с. 156-161.

37. Васекин А.И., Аксенов В.А., Полиновский JI.A., Шабалин Н.Г. «Обработка бандажей колесных пар локомотивов». Материалы научно-практической конференции. Новосибирск. СГУПС. 1999, с. 162-165.

38. Васекин А.И. "Эксперимент не имеет аналогов". Газета "Красноярский железнодорожник" № 19, 1999г.

39. Васекин А.И., Зенченко В.М., Дорошенко В.А., Харитонов И.В. Авторское Свидетельство № 1308833 от 8 января 1987г. «Устройство для измерения геометрических размеров изделий».

40. Васекин А.И., Дорошенко В.А., Рыбочкин О.В., Титович М.В., Харитонов И.В. Авторское Свидетельство № 1587338 от 22 апреля 1990г. «Устройство для измерения геометрических параметров движущихся лесоматериалов».

41. Васекин А.И., Дорошенко В.А., Зенченко В.М., Рыбочкин О.В., Титович М.В., Харитонов И.В., Цитайшвили C.B. Авторское Свидетельство № 1677518 от 15 мая 1991г. «Ультразвуковой способ измерения диаметра круглых изделий».

42. Васекин А.И., Болдырев В.И., Кокорин В.И., Чмых М.К., Шабалин Н.Г. Патент N2 2115140 от 10 июля 1998г. «Способ контроля положения подвижных объектов, например подвижных железнодорожных составов, и система для его осуществления (варианты)».

43. Васекин А.И., Болдырев В.И., Гребенников A.B., Кокорин В.И., Чмых М.К., Шабалин Н.Г., Шиповалов Ю.Г. Патент № 2145423 от 10 февраля 2000г.1.l

44. Способ определения координат подвижных объектов, например железнодорожных поездов».

45. Васекин А.И., Болдырев В.И., Гребенников A.B., Кокорин В.И., Чмых М.К., Шабалин Н.Г., Шиповалов Ю.Г. Патент № 2139215 от 10 октября 1999г. «Система контроля положения подвижного железнодорожного состава».

46. Васекин А.И. Комплексная модернизация устройств СЦБ на Красноярской железной дороге. Сб. статей молодых учёных СГУПС. Н., СГУПС, 2000г.1. АКТ

47. О внедрении приборов безопасности КЛУБ-У и программымодернизации устройств СЦБ в рамках создания Центра управления Красноярской железной дороги с применением спутниковых технологий по результатам диссертационной работы1. Васекина А.И.

48. Создание методики и цифровой карты дороги для системы автоведения и управления движением поездов.

49. Оборудование новых локомотивов ЭП1 системой КЛУБ-У в варианте с радиоканалом и спутниковой навигацией.1. ПРОТОКОЛсовещания по вопросу использования спутниковых технологий в управлении движением поездов.17 октября 1997 годг. Москва

50. Председатель: Первый заместитель Министрапутей сообщения РФ Беседнн И.С.

51. Предлагаемые решения предусматривают естественную смену технологий перевозочного процесса и в максимальной степени соответствуют европейской, системе автоматического )иравления движением поездов (ETCS).

52. На основе рассмотренного материала совещание считает целесообразным:

53. Включить работу по применению спутниковых технологий в план НИОКР МПС 1998 года. Определить Заказчика системы.

54. Определить Красноярскую дорогу опытным полигоном в освоении данного направления, учитывая уже выполненные по инициативе дороги опытно-конструкторские работы и наличие на ней квалифицированных специалистов.

55. Считать первоочередной задачей использование информационно-навигационного комплекса, как дополнение к. существующим устройствам безопасности, а последующей -переход к управляющим системам.

56. Провести сравнительный стоимостной анализ аналогичных систем, разрабатываемых в России и за рубежом, в том числе по программе Правительства РФ, принятой 2.10.1997г.исп. НИИЖА декабрь 1997г.

57. Подготовить предложения по вхождению в Правительственную программу по навигационным системам.исп. НИИЖА декабрь 1997г.

58. Первый заместитель Министра путей сообщения РФййййи й й 0й