Введение к работе
Актуальность темы. Метрополитен является наиболее перспективным видом рельсового пассажирского транспорта в условиях больших городов с насыщенным движением. Московский метрополитен имеет сложную развивающуюся структуру и отличается высокой пропускной способностью. Движение поездов по линиям метрополитена осуществляется в соответствии с плановым графиком движения (ПГД), составление которого представляется сложной интеллектуальной задачей. В связи с этим актуальной является задача автоматизации составления ПГД.
Анализ линий метрополитена показал, что автоматизация составления ПГД имеет единую методологическую основу, но требует разработки специализированных алгоритмов для линий разной конфигурации. Увеличение продолжительности линий и пассажиропотока может привести к нехватке ресурсов (недостаточное количество единиц электроподвижного состава (ЭПС) или недостаточная пропускная способность отдельных участков линии). В этих случаях, а также в случае, когда пассажиропоток на конечных участках линии метрополитена намного меньше, чем на центральном участке, используется плановый график движения зонного типа (ГЗТ). При создании «традиционного» ПГД обороты составов происходят на конечных станциях линии. При построении ГЗТ часть составов с заданной периодичностью оборачивается на промежуточных станциях с путевым развитием, тем самым поддерживается разный интервал движения поездов на различных участках линии.
Среди множества радиальных линий выделим линии с «вилочным» движением. «Вилочным» движением называется такая организация работы линии, при которой движение составов осуществляется по различным путям после проследования станции разветвления. Станция разветвления - это станция, путь до которой для всех составов линии не различается, а после -для части составов различен. Такая организация движения оказывает влияние на вид ПГД и рассматривается как частный случай ГЗТ.
Планирование перевозочного процесса в условиях нехватки ресурсов требует организации четкого взаимодействия автоматизированной системы управления перевозочным процессом метрополитена (АСУ ППМ) и автоматизированной системы управления ресурсами предприятия (АСУ РП). Это определило тематику диссертационного исследования.
В нашей стране и за рубежом накоплен значительный опыт автоматизации планирования и управления движением поездов метрополитена. Большой вклад в этой области внесли ученые нашей страны: Балакина Е.П., Баранов Л.А., Быков В.П., Василенко М.Н., Дегтярев Д.П., Жербина А.И., Козлов В.П., Логинова Л.Н., Сеславин А.И., Сидоренко В.Г., Тишкин Е.М., Феофилов А.Н. и другие.
Целью диссертации является создание методики автоматизированного планирования зонного движения поездов на линии метрополитена.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Провести анализ и классификацию задач планирования перевозочного процесса метрополитена и методов их решения.
-
Разработать структуру и методику взаимодействия АСУ ППМ и АСУ РП при планировании перевозочного процесса.
-
Формализовать задачу планирования перевозочного процесса в условиях нехватки ресурсов и построить математическую модель линии метрополитена для построения ГЗТ.
-
Разработать сценарии построения ГЗТ.
-
Выполнить программную реализацию разработанных сценариев построения ГЗТ.
-
Проверить функционирование разработанной методики автоматизированного планирования зонного движения поездов на примере линий Московского метрополитена.
Методы исследований. Результаты диссертационной работы получены на основе использования системного анализа, теории управления, теории расписаний, методов имитационного моделирования.
Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обусловлена корректностью постановок задач, обоснованностью принятых допущений, удовлетворительной сходимостью результатов моделирования с реальными ПГД.
Научная новизна работы состоит в том, что:
выполнена формализация задачи построения ГЗТ при планировании перевозочного процесса в условиях нехватки ресурсов;
получены условия построения стационарного процесса ГЗТ при заданных начальных условиях;
на основе разработанной графической модели ГЗТ получены аналитические выражения для определения параметров ГЗТ;
разработаны сценарии построения стационарного процесса ГЗТ и переходного процесса снятия составов с учетом обеспечения требуемой равномерности движения поездов после снятия;
разработан сценарий построения «вилочного» движения как частного случая стационарного процесса ГЗТ.
Практическая значимость:
создано алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее автоматизировать построение стационарного процесса ГЗТ в условиях нехватки ресурсов;
создано алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее автоматизировать построение переходного процесса снятия составов;
создано алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее автоматизировать процесс построения «вилочного» движения как частного случая стационарного процесса ГЗТ;
реализация программных средств автоматизированного построения ГЗТ с развитым человеко-машинным интерфейсом позволила значительно сократить временные и трудовые затраты на создание ПГД.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов»
(2008г.), научных конференциях «Неделя науки» (2008, 2009г.), международных научно-практических конференциях «TRANS-MECH-ART-СНЕМ» (2008г., 2010г.), на международной научной конференции «Проблемы регионального и муниципального управления» (РГГУ, 2010г.), заседаниях кафедры «Управление и информатика в технических системах» МИИТа (2008-2012 гг.).
Реализация результатов работы. Разработанные алгоритмы автоматизированного построения ГЗТ являются составной частью автоматизированной системы построения планового графика движения пассажирских поездов на линии метрополитена (АСП ПГД ППМ), внедренной на Московском метрополитене, и используются при построении процессов ГЗТ и «вилочного» движения для линий Московского метрополитена. Результаты диссертации используются в учебном процессе кафедры «Управление и информатика в технических системах». Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 работ, одна из них - в издании из перечня, определенного ВАК России для опубликования основных результатов диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, 1 приложения, списка литературы, включающего 103 наименования, изложена на 141 странице и поясняется 60 рисунками и 6 таблицами.
