Введение к работе
Актуальность проблемы. В процессе создания и внедрения автоматизированных технологических комплексов управления движением поездов важное место занимают методы и алгоритмы синтеза и оптимизации кабельных сетей (КС) железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ). В связи с широкой модернизацией, реконструкцией и заменой устройств СЦБ, внедрением компьютерных технологий во всей отрасли для сокращения сроков разработки и повышения качества технической документации необходимо совершенствовать методы и алгоритмы синтеза и оптимизации схем ЖАТ.
КС ЖАТ являются важным звеном, обеспечивающим правильное функционирование напольных устройств ЖАТ. В то же время на практике в настоящее время достаточно сложно отслеживать фактическое размещение кабелей на местности под землей. Данная информация, как правило, практически не отражается в документации на станцию или перегон. Внедрение недавно разработанной технологии прокладки КС ЖАТ с использованием подземных муфт еще более осложняет точное определение местоположения объектов КС под землей. Это делает актуальным разработку методов и технологий обнаружения и хранения информации о подземных объектах КС ЖАТ.
В области синтеза дискретных устройств железнодорожной автоматики и телемеханики широко известны фундаментальные работы Н.О. Рогинского, М.И. Вахнина, Н.В. Лупала, В.В. Сапожникова, Вл.В. Сапожникова, Х.А. Христова, Д.В. Гавзова и ряда других. В развитие современной теории управления перевозками большой вклад внесли отечественные ученые В.А. Буянов, Ф.П. Кочнев, В.А. Кудрявцев, Ю.А. Муха, В.Е. Павлов, Е.А. Сотников, А.К. Угрюмов, и другие. В создании и развитии теории и практики синтеза, анализа и моделирования автоматизированных систем управления движением поездов велика роль таких ученых, как Л.А. Баранов, А.М. Брылеев, В.Н. Иванченко, И.М. Кокурин, Н.Ф. Котляренко, Ю.А. Кравцов, В.М. Лисенков, А.С. Переборов, М.Н. Василенко, В.П. Быков, Е.В. Симаков, М.С. Трясов, О.А. Максименко и других. Однако проблема синтеза и оптимизации КС ЖАТ так и не была решена.
В настоящее время при разработке кабельных планов методы и алгоритмы оптимизации практически не применяются в связи со сложностью проблемы формализации. При создании технической документации КС ЖАТ качество работы в значительной мере зависит от опыта и интуиции специалистов, выполняющих построение кабельных планов.
Цель работы – формализация процесса синтеза станционных КС и оптимизация их прокладки по критерию стоимости работ и материалов с учетом накладываемых ограничений по безопасности.
Объектом исследования являются КС ЖАТ на станциях.
Областью исследования являются методы и алгоритмы синтеза и оптимизации КС ЖАТ.
В диссертационной работе поставлены следующие задачи:
– разработка формализованной технологической схемы синтеза КС ЖАТ;
– разработка формализованной методики автоматизированного синтеза и оптимизации КС ЖАТ;
– разработка модуля автоматизированного синтеза и оптимизации КС ЖАТ и испытание предложенной методики на примерах;
– разработка технологии создания и ведения документации в электронном виде для КС ЖАТ;
– экономическое обоснование внедрения разработанных технологий и программных продуктов.
Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовались математические методы теории алгоритмов, теории графов и теории множеств.
Достоверность научных положений обоснована практическими результатами опытной эксплуатации и внедрения разработанных методов и алгоритмов в составе программного обеспечения автоматизированных рабочих мест ведения технической документации (АРМ ВТД) на сети дорог РФ, в проектных и учебных организациях.
Научная новизна работы заключается в следующем:
– обоснована актуальность задач автоматизации синтеза и оптимизации КС ЖАТ и разработана формализованная технологическая схема синтеза и оптимизации станционных КС ЖАТ;
– предложены формализованные методы и алгоритмы составления кабельных планов на основе двухниточного плана станции и дополнительной информации, содержащейся в пользовательских настройках и базах данных нормативно-справочной информации;
– на основе формализованного представления возможных вариантов прокладки трассы кабеля и отдельных кабелей в виде графа разработаны метод и алгоритмы оптимизации прокладки трассы кабеля и построения КС в целом, включая вопросы определения мест установки оборудования (дополнительных релейных шкафов и муфт), группировки объектов по муфтам и кабелям.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в получении программных модулей, позволяющих автоматизировать процесс синтеза и оптимизации КС ЖАТ, повысить производительность и качество работы с технической документацией, снизить расходы на прокладку кабеля путем выбора минимального по стоимости варианта прокладки трассы кабеля.
Реализация результатов работы. Полученные в работе теоретические и практические результаты используются в составе комплекса АРМ ВТД, внедренного на сети дорог РФ, в проектных и учебных организациях. Объемы внедрения модуля по работе с кабельными сетями составляют 1222 рабочих мест на 17 дорогах.
Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на XI Санкт-Петербургской международной конференции “Региональная информатика-2008” (Санкт-Петербург, ПГУПС, 5-8 декабря 2008г.), на международных конференциях «Инфотранс 2008» и «Инфотранс 2009» в Санкт-Петербурге, пятьдесят восьмой, пятьдесят девятой, шестьдесят первой и шестьдесят второй научно-технических конференциях с участием студентов, молодых специалистов и ученых (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2006, 2007, 2008 и 2009 гг.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, из них 4 работы в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 109 страниц основного текста, 23 рисунка, 15 таблиц.
