Система для адаптивного управления пригородным железнодорожным направлением
SYSTEM FOR ADAPTIVE CONTROL OF UPTOWN RAILWAY DIRECTION

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в аппаратно-программных комплексах диспетчерского управления движением преимущественно на пассажирских железнодорожных направлениях.
Известно техническое решение по созданию транспортных коридоров на однопутной железной дороге с двухпутными вставками при диспетчерской централизации, в условиях интенсивного пригородного движения поездов одинакового приоритета (RU 2391242, B61L 23/00, 10.06.2010).
Данное техническое решение предназначено для построения графика движения пригородных электропоездов в условиях значительных пассажиропотоков, при этом место остановки электропоездов на двухпутных вставках (реперные точки) заранее обозначается эмпирическим путем, исходя из фиксированных границ рельсовых цепей. Границы рельсовых цепей при этом устанавливаются без учета наилучшего использования пропускной способности.
В качестве прототипа принята система для определения пропускной способности участка железной дороги, предназначенная для использования в комплексах диспетчерского управления движением для минимизации эксплуатационных расходов, связанных с пропуском потоков поездов с изменяющимися условиями движения (RU 133083, B61L 27/00, 10.10.2013).
Известная система содержит сервер дороги с блоком памяти, соединенный с процессором автоматизированного рабочего места работника службы движения, к которому подключены блок памяти, монитор и блок ввода информации, блок задания условий движения поездов, блок ввода параметров нормативного графика движения поездов и блок вычисления параметров инфраструктуры, блок вычисления наличной пропускной способности, блок вычисления потребной пропускной способности, блок сравнения и блок сравнения с установленным значением, при этом первый вход блока вычисления наличной пропускной способности соединен с выходом блока задания условий движения поездов, второй вход соединен с выходом блока вычисления параметров инфраструктуры, выход блока вычисления наличной пропускной способности соединен с первым входом блока сравнения, первый вход блока вычисления потребной пропускной способности соединен с выходом блока вычисления параметров инфраструктуры, второй вход соединен с выходом блока ввода параметров нормативного графика движения поездов, выход блока вычисления потребной пропускной способности соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к входу блока сравнения с установленным значением, первый выход которого соединен с процессором автоматизированного рабочего места работника службы движения, а второй выход соединен с сервером дороги, сервер автоматизированных систем служб управления подвижным составом и инфраструктурой, вход/выход которого через канал связи соединен с одним входом/выходом сервера дорожного уровня автоматизированной системы обработки данных об отказах элементов подвижного состава и элементов железнодорожной инфраструктуры, другой вход которого соединен с третьим входом сервера дороги.
В данной системе результаты сравнения наличной и потребной пропускной способности передаются на дорожный сервер только для последующего хранения в блоке памяти вместе со статистическими данными об отказах подвижного состава и инфраструктуры и технологических отказов с сервера автоматизированных систем служб управления подвижным составом и инфраструктурой. Однако система не формирует управляющего воздействия на конкретные единицы подвижного состава и тем самым никак не влияет на режим работы инфраструктуры в случае недостатка наличной пропускной способности по условиям электроснабжения. Это означает, что следующим эволюционным этапом для подобных систем является переход от чисто справочно-информационного характера к системам информационно-управляющим.
Кроме этого, известная система при оценке резерва пропускной способности абсолютно не учитывает:
- необходимость пропуска по участку поездов разных категорий, особенности инфраструктуры участка в части перерывов пропуска поездов (например, разводные мосты). Помимо этого, прототип не имеет возможности сравнивать загрузку инфраструктуры для ситуации в конкретные сутки. Это происходит ввиду того, что на вход процессора АРМ не поступает информация о нормативном графике, не происходит его актуализация и не имеется информации о вариантном графике на конкретные сутки.
- также отсутствует обратная связь от объектов тягового подвижного состава (поездов и электропоездов).
В настоящее время управление работой железнодорожной линией с пригородным движением осуществляется на основании актуализированного на данные сутки нормативного графика движения поездов. При этом если в конкретные сутки планируется осуществление технологического окна для производства работ на основании актуализированного нормативного графика, разрабатывается вариантный график движения. Этот график в виде расписания доводится до машинистов, участвующих в движении электропоездов. Контроль над выполнением вариантного графика возлагается на поездного диспетчера данного направления. При возникновении сбоев, приводящих к невозможности возвращения в нормативный график, поездным диспетчером разрабатывается оперативный план пропуска путем корректировки вариантного графика. Минимизация величины потребляемой электроэнергии при этом возлагается на каждого конкретного машиниста. Машинист путем применения рекуперативного торможения старается минимизировать суммарное потребление для конкретного электропоезда. Однако при отсутствии потребителя в данный конкретный момент для рекуперируемой энергии она гасится на реостатах. По экспертным оценкам коэффициент потребления рекуперируемой энергии варьируется от 0,3 до 0,75. Предлагаемая система позволяет строить и корректировать график движения поездов таким образом, что при использовании автоведения время, когда осуществляется режим торможения у одного поезда, совпадает со временем осуществления режима тяги у другого поезда, тем самым максимизируется коэффициент потребления рекуперируемой энергии.
Задачей изобретения является создание системы для оперативного мониторинга, анализа и корректировки плана пропуска поездов на основе динамического вариантного графика с учетом минимального энергопотребления на линии и минимизации износа элементов инфраструктуры и подвижного состава.
Технический результат заключается в повышении эффективности системы управления движением на линии за счет обеспечения оптимального использования энергоресурсов и минимального износа элементов инфраструктуры и подвижного состава.
Технический результат достигается тем, что в систему для адаптивного управления пригородным железнодорожным направлением, содержащую три сервера, первый сервер с блоком памяти посредством каналов связи соединен со вторым сервером и с процессором автоматизированного рабочего места работника по управлению движением, к которому подключены блок памяти, монитор, блок ввода информации, блок задания условий движения поездов, блок ввода параметров нормативного графика движения поездов и блок вычисления параметров инфраструктуры, при этом выход блока задания условий движения поездов соединен с первым входом блока вычисления наличной пропускной способности, а его второй вход соединен с первым выходом блока вычисления параметров инфраструктуры, второй выход которого соединен с первым входом блока вычисления потребной пропускной способности, ко второму входу которого подключен выход блока ввода параметров нормативного графика движения поездов, выходы блока вычисления наличной пропускной способности и блока вычисления потребной пропускной способности подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, соединенного выходом с входом блока сравнения с установленным значением, первый выход которого подключен к входу процессора автоматизированного рабочего места работника по управлению движением, а его второй выход соединен с первым сервером, согласно изобретению введены два приемопередающих модуля, соединенные по каналам связи с приемопередатчиками, установленными на локомотивах поездов, и блок формирования вариантных графиков движения поездов, соединенный через блок актуализации графиков с блоком памяти, в котором записан нормативный график движения поездов, выход блока формирования вариантных графиков движения поездов подключен к входу блока задания условий движения поездов и к входу процессора, первый приемопередающий модуль подключен ко второму серверу, а второй приемопередающий модуль подключен к третьему серверу, который посредством канала связи соединен с первым сервером.
Сущность предлагаемой системы для адаптивного управления пригородным железнодорожным направлением поясняется чертежом.
Система для адаптивного управления пригородным железнодорожным направлением содержит три сервера, первый сервер 1 с блоком 2 памяти посредством каналов связи соединен со вторым сервером 3 и с процессором 4 автоматизированного рабочего места 5 работника по управлению движением, к которому подключены блок 6 памяти, монитор 7, блок 8 ввода информации, блок 9 задания условий движения поездов, блок 10 ввода параметров нормативного графика движения поездов и блок 11 вычисления параметров инфраструктуры, выход блока 9 задания условий движения поездов соединен с первым входом блока 12 вычисления наличной пропускной способности, а его второй вход соединен с первым выходом блока 11 вычисления параметров инфраструктуры, второй выход которого соединен с первым входом блока 13 вычисления потребной пропускной способности, ко второму входу которого подключен выход блока 10 ввода параметров нормативного графика движения поездов, выходы блока 12 вычисления наличной пропускной способности и блока 13 вычисления потребной пропускной способности подключены соответственно к первому и второму входам блока 14 сравнения, соединенного выходом с входом блока 15 сравнения с установленным значением, первый выход которого подключен к входу процессора 4 автоматизированного рабочего места 5 работника по управлению движением, а его второй выход соединен с первым сервером 1, два приемопередающих модуля 16 и 17 соединены по каналам связи с приемопередатчиками, установленными на локомотивах поездов 18, блок 19 формирования вариантных графиков движения поездов соединен через блок 20 актуализации графиков с блоком 21 памяти, в котором записан нормативный график движения поездов, выход блока 19 формирования вариантных графиков движения поездов подключен к входу блока 9 задания условий движения поездов и к входу процессора 4, первый приемопередающий модуль 16 подключен ко второму серверу 3, а второй приемопередающий модуль 17 подключен к третьему серверу 22, который посредством канала связи соединен с первым сервером 1.
Система для адаптивного управления пригородным железнодорожным направлением используют следующим образом.
В блоке 21 памяти хранится разработанный и утвержденный нормативный график движения поездов, представляющий собой расписание движения поездов на каждый день года. Блок 20 актуализации графиков выбирает из блока 21 памяти расписание на конкретный день (актуализирует нормативный график движения поездов для этого дня). Блок 19 формирования вариантных графиков движения поездов исходя из существующего плана проведения «окон» на основе актуального графика формирует вариантный график движения. Блок 9 задания условий движения поездов на основе оперативного плана пропуска, который вводится блоком 8, исходя из конкретных возможностей отправления поездов, их веса и длины, формирует информацию для блока 12, который осуществляет расчет наличной пропускной способности данной линии. В это же время блок 11 вычисления параметров инфраструктуры, с учетом полученной через блок 8 информации об ограничениях скорости движения и др., формирует исходную информацию для блока 13 вычисления потребной пропускной способности. Нормативно-справочная информация для блока 13 вычисления потребной пропускной способности поступает из блока 10 ввода параметров нормативного графика движения поездов. Ретроспективная нормативно-справочная информация о нормативном графике хранится в блоке 6 памяти. Таким образом, на основе информации из блоков 12 и 13, в блоке 14 производится сравнение наличной и потребной пропускной способности, и результат сравнения поступает в блок 15 сравнения с установленным значением, который на своем выходе формирует сигнал, несущий информацию о возможности пропуска заданного поездопотока.
После обработки полученной информации из блока 15 сравнения с установленным значением и блока 19 формирования вариантных графиков движения поездов, процессор 4 передает на первый сервер 1 актуальный вариант расписания для каждого электропоезда с учетом максимизации коэффициента использования рекуперируемой энергии.
После обработки полученной информации на основе нормативно-справочной информации из блока 2 памяти о характеристиках стационарных устройств электроснабжения первый сервер 1 формирует актуальную карту ведения и передает ее на третий сервер 22, который посредством приемопередающего модуля 17 по двустороннему защищенному каналу связи передает информацию на поезда 18 и по полученным от них ответам убеждается в ее получении и восприятии.
В случаях отклонения от полученных расписаний каждый поезд 18 по каналу связи передает информацию на приемопередающий модуль 16, с выхода которого эта информация поступает на второй сервер 3.
Во втором сервере 3 анализируется полученная информация и по результатам анализа делается вывод о величине влияния данного отклонения на выданное ранее на поезда управленческое решение в виде расписания, и Результаты обработанной на втором сервере 3 информации передаются посредством канала связи на первый сервер 1 для корректировки исходного расписания.
Таким образом, система формирует оптимальные управленческие решения и передает их на конкретные поезда, находящиеся на участке железнодорожного пути. При этом осуществляется контроль качества их исполнения, включая пересчет оптимальных управлений в режиме реального времени.
В блоке 21 памяти предлагаемой системы хранится информация о нормативном графике за предыдущие периоды и существующий нормативный график на весь полигон сети и план проведения «окон». Блок 20 выбирает действующий нормативный график и производит его пониточную выверку для заданных суток. На выверенный график накладываются «окна», которые будут проводиться в этот день, и производится его корректировка в блоке 19 формирования вариантных графиков движения поездов. Поэтому в блок 9 задания условий движения поездов поступает информация о возможностях пропуска поездов в конкретные сутки с учетом необходимости пропуска пассажирских и пригородных поездов в этот день и возможности инфраструктуры с учетом необходимости проведения «окон» различной продолжительности.