АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТОЙ НАПРАВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СЕТИ В УСЛОВИЯХ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ
COMPUTER-AIDED SYSTEM FOR CONTROL OVER RAILWAY SYSTEM ROUTING TRAIN SERVICE UNDER CONDITIONS OF REPAIR

Изобретение относится к железнодорожном транспорту и может быть использовано преимущественно для управления поездной работой на направлении железнодорожной сети в условиях проведения ремонтных и строительно-монтажных работ на участках направления в границах нескольких железных дорог.
Известна комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом на железнодорожном транспорте, содержащая взаимоувязанный с путевыми устройствами и исполнительным оборудованием комплекс программно-аппаратных средств, объединенных в нескольких промышленных компьютерах и предназначенных для расчета переменной скорости роспуска, контроля расцепа отцепов, управления маршрутами движения отцепов, контроля хода роспуска с контролем заполнения путей подгорочного парка, регулирования скоростей скатывания отцепов, учета накопления вагонов, оперативного управления и отображения хода роспуска и обмена информацией с автоматизированной системой управления сортировочной станцией, интерактивный микропроцессорный пульт, предназначенный для отображения информации о состоянии напольного оборудования и управления средствами централизации и механизации сортировочной горки с поста управления, сервер баз данных, содержащий конфигурационные данные конкретной сортировочной горки и предназначенный для протоколирования работы напольного оборудования и действий оперативного персонала и работы системы (RU 95623U1, B61L 17/00, 10.07.2010).
Известная система автоматизации управления сортировочным процессом решает задачу оптимизации сортировочного процесса в рамках сортировочной станции с помощью программно-аппаратных средств оперативно-диспетчерского персонала и напольного оборудования станции без учета ситуации на железнодорожном направлении, к которому она относится.
Известна сетевая интегрированная российская информационно-управляющая система «СИРИУС», работающая в режиме реального времени и предназначенная для анализа, прогноза и принятия решений по организации перевозочного процесса по управлению вагонными и локомотивными парками, погрузкой и выгрузкой подвижного состава (ст. Опыт внедрения и перспективы развития системы СИРИУС. По материалам сетевой школы в Нижнем Новгороде, ж. «Железнодорожный транспорт», №11, 2005 г.).
Известная система направлена на оптимизацию распределения вагонных и локомотивных парков. Однако она не решает задачу автоматизированного управления и контроля поездопотоков на направлении железнодорожной сети в условиях проведения на нем ремонтных работ.
Наиболее близким аналогом является автоматизированная система для планирования работы сортировочной станции, содержащая первый персональный компьютер, установленный на автоматизированном рабочем месте оперативного работника станции, второй персональный компьютер, установленный на автоматизированном рабочем месте маневрового диспетчера, процессоры персональных компьютеров посредством канала связи соединены между собой, к процессору первого персонального компьютера через канал связи подключен первый вход первого вычислительного блока, а через другой канал связи подключен первый вход формирователя параметров последовательности пропуска поездов, выход которого через первый блок моделирования соединен со вторым входом первого вычислительного блока, процессор второго персонального компьютера через второй блок моделирования соединен со вторым входом формирователя параметров последовательности пропуска поездов, к третьему входу которого подключен первый выход второго вычислительного блока, согласно предложению введены включенные последовательно третий, четвертый и пятый блоки моделирования, и формирователь параметров маршрутов поездов, при этом вход третьего блока моделирования соединен с выходом первого вычислительного блока, а выход пятого блока моделирования подключен ко входу второго вычислительного блока, второй выход которого через формирователь параметров маршрутов поездов соединен с процессором второго персонального компьютера (RU 87671 U1, В61В 1/00, 10.20.2009).
Известная система позволяет повысить эффективность работы станции за счет минимизации временных затрат на продвижение поездов по участку с ограничивающим перегоном при своевременном выполнении ремонтных работ. Однако известная система не решает задачу управления работой станций на целом направлении железнодорожной сети, когда ремонтные работы необходимо проводить согласованно на всех участках направления в границах нескольких железных дорог.
Задачей изобретения является создание автоматизированной системы для управления поездной работой направления железнодорожной сети в условиях проведения ремонтных работ, обеспечивающей снижение эксплуатационных расходов при пропуске поездопотоков в период проведения ремонтных и строительно-монтажных работ на железнодорожном направлении.
Технический результат заключается в снижении потерь при пропуске поездов по участкам направления за счет планирования погрузки на предстоящий месяц с учетом внутримесячных колебаний, прогнозирования поездопотоков, повышения эффективности использования пропускной способности направления на основе предварительного определения «узких» мест по участкам направления и суткам месяца с учетом внуримесячных колебаний поездопотоков и планируемых «окон», сокращения случаев задержек поездов по отправлению со станции направления за счет сменно-суточного планирования отправления поездов с сортировочных станций направления с выделением ядра графика, сокращения случаев задержек поездов при пропуске по участкам.
Это достигается тем, что автоматизированная система для управления поездной работой направления железнодорожной сети в условиях проведения ремонтных работ содержит автоматизированные рабочие места специалистов центральной дирекции управления движением, дорожной дирекции управления движением, оперативно-распорядительного отдела центра управления перевозками и отдела разработки и планирования «окон», к входам/выходам процессора каждого из которых подключены через сервер связи посредством сети передачи данных выходы/входы базы данных графика движения поездов и посуточного плана проведения «окон», аппаратно-программных устройств автоматизированных систем управления сортировочными и грузовыми станциями, автоматизированных рабочих мест дежурных по станциям или паркам станций на направлении железнодорожной сети и дежурных по локомотивным депо направления, а также блок моделирования поездной работы направления железнодорожной сети, включающий формирователь вариантов графика движения поездов по отправлению со станций направления, последовательно соединенные формирователь вариантов погрузки по станциям дорог, влияющих на работу направления, блок прогноза погрузки по железным дорогам, влияющих на работу направления, и модель поездной работы по станциям и участкам направления, блок прогноза отправления поездов со станций направления по назначениям, включенный между выходом формирователя вариантов графика движения поездов по отправлению со станций направления и вторым входом блока прогноза погрузки по железным дорогам, влияющих на работу направления, последовательно соединенные формирователь поездопотоков по категориям и весам поездов и блок прогноза поездопотоков по отправлению с выделенных станций и проследованию по участкам, первым выходом подключенный ко второму входу модели поездной работы по станциям и участкам направления, а вторым входом - ко второму выходу блока прогноза погрузки по железным дорогам, влияющих на работу направления, последовательно соединенные формирователь вариантов тягового обслуживания поездов в границах направления и блок моделирования тягового обслуживания поездов в границах направления, выходом подключенный к третьему входу модели поездной работы по станциям и участкам направления, а вторым входом - ко второму выходу блока прогноза поездопотоков по отправлению с выделенных станций и проследования по участкам, последовательно соединенные блок прогноза «узких мест» по участкам направления и блок моделирования «узких» мест в границах направления, вторым входом подключенный ко второму выходу блока моделирования тягового обслуживания поездов в границах направления, а выходом - к четвертому входу модели поездной работы по станциям и участкам направления, выход которой соединен с соответствующими входами процессоров автоматизированных рабочих мест специалистов центральной и дорожной дирекций управления движением, оперативно-распорядительного отдела центра управления перевозками и отдела разработки и планирования «окон», и база данных пропускной способности участков и емкости приемо-отправочных парков станций, выходом подключенная ко второму входу блока прогноза отправления поездов со станций направления по назначениям, при этом соответствующий выходы процессоров автоматизированных рабочих мест специалистов центральной и дорожной дирекций управления движением подключены к входам базы данных пропускной способности участков и емкости приемо-отправочных парков станций и формирователей вариантов графика движения поездов по отправлению со станций, вариантов погрузки по станциям дорог, влияющих на работу направления, поездопотоков по категориям и весам поездов и вариантов тягового обслуживания поездов в границах направления, другие входы двух последних формирователей соединены с выходом процессора автоматизированного рабочего места специалиста оперативно-распорядительного отдела, выход процессора автоматизированного рабочего места специалиста отдела разработки и планирования «окон» подключен к входу блока прогноза «узких» мест по участкам направления, автоматизированные рабочие места специалистов центральной и дорожной дирекции управления движением, оперативно-распорядительного отдела центра управления перевозками и отдела разработки и планирования «окон» включают дополнительный блок памяти, их блок отображения выполнен в виде графического интерфейса, а процессоры взаимосвязаны между собой.
Для контроля работы направления сети на каждой станции направления установлены датчики прибытия и отправления поездов, выходами подключенные к входам блока сопряжения, выход которого посредством сети передачи данных через сервер связи соединен с соответствующим входом процессора автоматизированного рабочего места специалиста оперативно-распорядительного отдела и отдела разработки и планирования «окон» центра управления перевозками.
Сущность заявленной автоматизированной системы для управления поездной работой направления железнодорожной сети в условиях проведения ремонтных работ поясняется фиг.1 и фиг.2.
На фиг.1 представлена структурная схема автоматизированной системы для управления поездной работой направления железнодорожной сети в условиях проведения ремонтных работ, на фиг.2 - структурная схема блока моделирования поездной работы направления в условиях проведения ремонтных работ.
Автоматизированная система для управления поездной работой направления железнодорожной сети в условиях проведения ремонтных работ содержит автоматизированные рабочие места 1, 2 и 3 специалистов центральной дирекции управления движением (дирекции управления движением), оперативно-распорядительного отдела центра управления перевозками и отдела разработки и планирования «окон», к входам/выходам процессора 4(5)(6) каждого из которых подключены через сервер 7 связи посредством сети 8 передачи данных выходы/входы базы 9 данных графика движения поездов, автоматизированных систем 10 и 11 управления сортировочными станциями и управления грузовыми станциями (АСУ 10 ГС и АСУ 11 СС), а также выходы/входы аппаратно-программных устройств 12 и 13 автоматизированных рабочих мест дежурных по станциям направления железнодорожной сети и дежурных по локомотивным депо направления железнодорожной сети (АРМ 12 ТЧ и АРМ 13 ДСП), блок 14 моделирования поездной работы направления железнодорожной сети.
При этом автоматизированные рабочие места 1, 2 и 3 специалистов центральной дирекции управления движением и дорожной дирекции управления движением (АРМ 1 ЦЦ(Д)), оперативно-распорядительного отдела центра управления перевозками (АРМ 2 ОРО) и отдела разработки и планирования «окон» (АРМ 3 РПО) включают соответственно блоки 15, 16 и 17 памяти, блоки 18, 19 и 20 ввода/вывода и блоки 21, 22 и 23 отображения, выполненные в виде графического интерфейса, причем процессоры 4, 5 и 6 взаимосвязаны между собой.
На каждой станции направления установлены датчики 24 прибытия и отправления поездов, выходами подключенные к входам блока 25 сопряжения, выход которого посредством сети 8 передачи данных через сервер 7 связи соединен с соответствующим входом процессора 5 автоматизированного рабочего места специалиста оперативно-распорядительного отдела центра управления перевозками.
Блок 14 моделирования включает формирователь 26 вариантов графика движения поездов по отправлению со станций направления, последовательно соединенные формирователь 27 вариантов погрузки по станциям дорог сети, влияющих на работу направления, блок 28 прогноза погрузки по железным дорогам, влияющих на работу направления, и модель 29 поездной работы по станциям и участкам направления, блок 30 прогноза поездопотоков со станций по назначениям, включенный между выходом формирователя 26 и вторым входом блока 28 прогноза погрузки по железным дорогам, влияющих на работу направления, последовательно соединенные формирователь 31 поездопотоков по категориям и весам поездов и блок 32 прогноза поездопотоков по отправлению с выделенных станций и проследованию по участкам, первым выходом подключенный ко второму входу модели 29, а вторым входом - ко второму выходу блока 28, последовательно соединенные формирователь 33 вариантов тягового обслуживания поездов в границах направления дорог и блок 34 моделирования тягового обслуживания поездов в границах направления, выходом подключенный к третьему входу модели 29, а вторым входом - ко второму выходу блока 32, последовательно соединенные блок 35 прогноза «узких мест» по участкам дороги в границах направления и блок 36 моделирования «узких» мест в границах направления, вторым входом подключенный ко второму выходу блока 35, а выходом - к четвертому входу модели 29, выход которой соединен с соответствующими входами процессоров 4, 5 и 6, и база 37 данных пропускной способности участков и емкости приемо-отправочных парков, выходом подключенная ко второму входу блока 30 прогноза поездопотоков со станций по назначениям.
Соответствующий выход процессора 4 подключен к входам базы 37 и формирователей 26, 27, 31 и 33, вторые входы последних из которых соединены с выходом процессора 5. Выход процессора 6 соединен с входом блока 35.
Предлагаемая система осуществляет прогнозирование поездопотоков на предстоящий планируемый период с учетом планируемых объемов погрузки, прогнозирование «узких» мест с учетом планируемых ремонтно-путевых и строительно-монтажных работ («окон»), а также проведение регулировочных мероприятий по развязке затруднений в пропуске поездопотока с минимальными потерями.
Работа системы реализуется в два этапа.
На первом этапе осуществляют предварительное месячное моделирование пропуска поездов и корректировку плана проведения «окон» на сетевом уровне с разработкой мероприятий для железных дорог в границах направления.
На втором этапе осуществляют детализированное сменно-суточное моделирование пропуска поездов, уточнение плана проведения «окон» на уровне дороги с последующим согласованием показателей сменно-суточных планов железных дорог на сетевом уровне.
При этом на сетевом уровне осуществляют предварительную оценку плана пропуска поездов и корректировку плана проведения «окон» на месяц (с подекадной корректировкой) ответственный работник центральной дирекции управления движением поездов совместно со специалистами оперативно-распорядительного отдела и отдела разработки и предоставления «окон».
На дорожном уровне сменно-суточное моделирование пропуска поездов и уточнение плана проведения «окон» аналогичным образом осуществляет ответственный работник дорожной дирекции управления движением поездов с передачей проекта плана ответственному работнику центральной дирекции управления движением на сетевом уровне.
При месячном моделировании поездной работы направления проводят оценку возможности пропуска поездов по декадам и суткам месяца на основе прогноза поездопотоков с использованием данных о средних параметрах размеров движения по участкам направления и декадам месяца с учетом плана погрузки на месяц.
При декадном моделировании поездной работы осуществляют декадную корректировку плана пропуска поездов на основе уточненных данных плана погрузки на месяц, сокращенного варианта графика движения поездов для направления, плана проведения «окон». Корректировку плана осуществляют путем моделирования вариантов пропуска поездов в условиях проведения ремонтных работ на направлении и вариантов обслуживания локомотивами готовых к отправлению составов.
При сменно-суточном планировании осуществляют детализацию плана пропуска поездов на основе сменно-суточного вариантного графика движения поездов для железных дорог направления и уточненного прогноза поездопотоков, а также пономерного моделирования пропуска поездов и тягового обслуживания по суточному вариантному графику.
На первом этапе моделирования специалист центральной дирекции управления движением поездов с помощью блока 18 ввода/вывода вводит соответствующие команды процессору 4 для формирования запросов базе 9 данных графика движения поездов, АСУ 11 СС, АСУ 10 ГС. Сформированные запросы сервер 7 направляет по сети передачи данных в базу 9 данных графика движения, АСУ 10 ГС и АСУ 11 СС. После получения запроса в процессор 4 по сети 8 передачи данных из базы 9 данных поступает информация об актуальном вариантном графике движения поездов на планируемый период, из АСУ 10 ГС - информация о планах погрузки по станциям дорог сети, влияющих на работу направления, и дорог направления по суткам месяца, АСУ 11 СС - о наличии составов и групп вагонов на сортировочных станций и графике сортировочной работы станций.
В процессор 4 в режиме реального времени от АРМ 2 ОПО поступает также информация о реальной обстановке на направлении железнодорожной сети и отображается на мониторе графического интерфейса 21.
Процессор 5 АРМ 3 ОРО проводит анализ реальной обстановки на направлении на основе данных от АРМ 12 ТЧ о количестве локомотивов, предписанных к работе на данном направлении, и готовности локомотивных бригад к работе, от АРМ 13 ДСП грузовых и сортировочных станций о погрузке, выгрузке, производстве маневров на станции, нестандартных и чрезвычайных ситуациях на станции и др., от датчиков 24 о прибытии и отправлении поездов на станциях. Результаты анализа реальной обстановки на направлении процессор 5 формирует в виде соответствующих форм и по каналам связи направляет ее в процессор 4.
Кроме того, в процессор 4 поступает информация от АРМ 3 РПО об актуальном плане проведения ремонтных работ по участкам направления на планируемый период.
С помощью блока 14 ввода/вывода ответственный работник АРМ 1 ЦД выбирает станцию на дороге, процессор 4 запрашивает в блоке 15 памяти данные по этой станции за предыдущий плановый месяц. По результатам анализа работы станции за предыдущий месяц процессор 4 выделяет мощные и устойчивые струи по прибытию и отправлению поездов.
С учетом результатов анализа работы станции за предыдущий плановый месяц, реальной обстановки на направлении железнодорожной сети и плана проведения ремонтных работ специалист АРМ 1 ОД (Д) корректирует график движения поездов по отправлению по станции и с помощью блока 15 ввода/вывода направляет его в блок 14 моделирования поездной работы направления.
Кроме того, в блок 14 моделирования поездной работы направления непосредственно на входы формирователей 31 и 33 процессор 5 АРМ 2 ОРО периодически направляет данные о реальной обстановке на направлении.
В блок 14 моделирования с выхода процессора 6 АРМ 3 РПО непосредственно на вход блока 35 прогноза «узких» мест по участкам дороги в границах направления направляют информацию о графике проведения «окон» на направлении.
На основании представленной информации в блоке 14 моделирования поездной работы формирователь 26 формирует варианты графиков движения по отправлению со станции, формирователь 27 - варианты графиков погрузки по станциям дорог сети, влияющих на работу направления, и дорог направления, формирователь 31 - поездопотоки по категориям и весам поездов, а формирователь 33 - варианты тягового обслуживания поездов в границах направления.
Причем при формировании поездопотоков по категориям и весам поездов в формирователе 31 и вариантов тягового обслуживания поездов в границах направления в формирователе 33 результаты формирования могут корректироваться в зависимости от реальной обстановки на направлении.
По данным, представленным в блок 14, в базе 37 формируется база данных пропускной способности участков и емкости приемо-отправочных парков станций направления.
По каждому участку в блоке 30 на основании вариантов графика отправления поездов с граничных станции участка прогнозируют поездопотоки по отправлению со станции и направляют эту информацию в блок 28. В блоке 28 на основании вариантов погрузки по станциям дорог сети, влияющих на работу направления, и прогноза поездопотоков со станций по назначениям прогнозируют режим погрузки по станциям.
Результаты прогнозирования погрузки по железным дорогам сети, влияющих на работу направления, а также дорог направления блок 28 направляет в блок 32, который с учетом данных о поездопотоках по категориям и весам поездов уточняет прогноз поездопотоков по отправлению с выделенных станций дорог и проследованию по участкам и направляет его в блок 34.
В блоке 34 с учетом вариантов тягового обслуживания поездов формируют модели тягового обслуживания поездов в границах направления и направляют их в блок 36.
В блоке 35 осуществляют прогнозирование «узких» мест по участкам дороги в границах направления. Результаты прогнозирования направляют в блок 36, который на основании представленных данных осуществляет моделирование «узких» мест в границах направления с учетом планируемых «окон» и размеров погрузки.
Результаты прогнозирования погрузки по станциям, поездопотокам по выделенным станциям дорог, а также результаты моделирования тягового обслуживания поездов и «узких» мест в границах направления направляют в модель 29 поездной работы по станциям и участкам.
Модель 29 включает информацию обо всех этапах прогнозирования поездной работы направления железнодорожной сети в условиях проведения ремонтных работ по всем станциям и участкам направления.
При этом промежуточная и конечная информация моделирования поездной работы направления с помощью команд блока 18 ввода/вывода может отображаться на мониторе графического интерфейса 21 для специалиста АРМ 1 ЦД (Д), с помощью команд блока 19 ввода/вывода - на мониторе графического интерфейса 22 для специалиста АРМ 2 ОРО, а с помощью команд блока 20 ввода/вывода - на монитор графического интерфейса 23 для специалиста АРМ 3 РПО.
На основании сформированной в блоке 14 модели поездной работы направления железнодорожной сети в условиях проведения ремонтных работ ответственный работник центральной дирекции управления движением:
- уточняет погрузку сети и определяет ее влияние на прогнозные размеры движения поездов по выделенным участкам;
- уточняет прогноз поездопотоков на предстоящий месячный период по декадам;
- определяет влияние погрузки сети на прогнозные поездопотоки по отправлению грузовых поездов со станций;
- выделяет устойчивые поездопотоки по декадам предстоящего месяца для определения проездов на нитки актуального варианта графика;
- прогнозирует «узкие» места на дороге в границах направления по суткам предстоящего месяца;
- уточняет съем поездов по вариантному графику по участкам направления с учетом планируемых «окон»;
- оценивает возможность пропуска поездопотоков по железнодорожному направлению по декадам (суткам) месяца на основе прогноза средних размеров движения на дороге в границах направления и месячного плана проведения «окон»;
- разрабатывает регулировочные мероприятия по развязке «узких» мест на направлении по причине проведения ремонтных работ.
Разработанные ответственным работником AMP 1 ЦД(Д) прогнозные мероприятия передаются в аппаратно-программные устройства отдела разработки и планирования «окон» (РАРМ 3 ОПО) и оперативно-распорядительный отдела (АРМ 2 ОРО) для разработки и оперативных мер и выдачи команд поездным диспетчерам, дежурным по станциям, энергодиспетчерам, линейным работникам службы пути, ремонтным бригадам и другим работникам для:
- согласованного закрытия движения поездов для производства работ на участках направления с минимальными потерями пропускной способности;
- пропуска пассажирских поездов без изменений расписаний и сдачи их без опоздания на соседние участки;
- увеличения пропуска грузовых поездов в период, предшествующий «окну» за счет передачи команд на локомотивы движущихся по участкам поездов максимального использования пропускной способности (увеличения скорости движения, сокращения интервалов попутного следования, оптимального регулирования напольных и локомотивных сигналов, сдваивания поездов и др.);
- своевременного подвода к зоне работ всех хозяйственных поездов с техникой и материалами и своевременный вывод их из зоны работ после «окна»;
- выдачи команд на локомотивы поездов, пропускаемых с ограничением скорости после «окна».
На электрифицированных линиях для обеспечения равномерной нагрузки тяговых подстанций в зависимости от продольного профиля участка, схем питания электроэнергией, межпоездных интервалов, весов поездов и других факторов энергодиспетчеры или соответствующие ответственные работники выдают команды на тяговые трансформаторы по регулировке напряжения в контактной сети.
Оптимизация пропуска поездопотока по направлению в условиях проведения ремонтных работ напрямую связана с обслуживанием движения поездов локомотивами, основой которого является информация о дислокации и состоянии локомотивов по станциям и участкам направления. Ответственный специалист оперативно-распорядительного отдела по результатам вариантного моделирования поездной работы на направлении дает указания локомотивному диспетчеру направления (на фигурах не показано) о тяговом обслуживании формируемых поездов локомотивами. В соответствии с суточным (вариантным) графиком движения осуществляется приведение графика оборота локомотивов по основным и оборотным депо (ТЧ) путем проведения регулировочных мер, таких как: уточнение графика ремонта и техосмотра локомотивов, плана работы локомотивных бригад, режимов работы пунктов экипировки, пунктов оборота локомотивов, пунктов смены локомотивных бригад, с учетом пробега локомотивов и времени работы локомотивных бригад.
Таким образом, предлагаемая система позволяет за счет планирования погрузки на предстоящий месяц с учетом внутримесячных колебаний, прогнозирования поездопотоков снизить потери при пропуске поездов по участкам направления, на основе предварительного определения «узких» мест по участкам направления и суткам месяца с учетом внуримесячных колебаний поездопотоков и планируемых «окон» повысить эффективность использования пропускной способности направления, за счет сменно-суточного планирования отправления поездов с сортировочных станций направления с выделением ядра графика сократить случаи задержек поездов по отправлению со станции и при пропуске по участкам.