Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время, в связи с ростом народонаселения и расширением административных границ больших городов наблюдается постоянный рост внутригородских пассажироперевозок, что приводит к необходимости развития транспортной системы. Она включает в себя наземный пассажирский транспорт, метрополитен и пригородное железнодорожное сообщение. Метрополитен рассматривается как наиболее перспективный вид городского транспорта. Развитие метрополитена предполагает строительство новых станций» пересадочных узлов, линий метрополитена и рационализацию использования существующих.
В области исследования проблем метрополитена известны работы многих авторов: Астрахани В.И., Баранова Л.А., Василенко М.Н., Голови-чера Я.М., Дегтярева Д.П., Елсукова В.А., Ембулаева В.Н., Ерофеева Е.В., Катушкиной Н.В., Козлова В.П, Левановой Д-С^ Маркова ДС, Межоха А.К., Сидоренко В.Г., Симакова Е.В., Смирнова В.И., Соколова В.Б. Их работы и исследования посвящены вопросам организации движения, подвижного состава, анализу пассажиропотоков, автоматизированным комплексам, системам автоматизированного управления, проектированию станций метрополитена с учетом расположения объектов железнодорожного транспорта. Задача автоматизации определения режимов работы устройств метрополитена остается нерешенной. В диссертационной работе исследуется влияние режимов работы устройств: эскалаторов, дверей, касс, турникетов, пешеходных переходов и эскалаторов на переходах с учетом емкостей накопителей, на комфортность и безопасность, т.е. качество обслуживания пассажиров. Под режимами работы устройств подразумеваются технологические ситуации с определенными состояниями устройств. Оптимизация режимов работы устройств представляет собой определение оптимальных режимов работы устройств^ависимости от пассажиропотоков. В то же время, очевидно, что рациональное управление устрой-
ствами улучшает качество обслуживания пассажиров и позволяет сократить эксплуатационные расходы метрополитена, как организации предоставляющей услуги по перевозке пассажиров. Поэтому задача оптимизации режимов работы устройств является актуальной и имеет практическое значение. На основе её решения должна быть создана система поддержки принятия решений (СППР), позволяющая автоматизировать выбор режимов работы устройств метрополитена в зависимости от интенсивности пассажиропотоков в пересадочном узле,
В разработанной на кафедре «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» ПГУПС и внедренной в эксплуатацию на Санкт-Петербургском метрополитене в 2000 г. экспертной системе метрополитена (ЭС-М) решены вопросы организации обслуживания пассажиропотоков. Однако недостатком ЭС-М является то, что в явном виде не учитываются пересадочные узлы. Поэтому задача оптимизации режимов работы устройств пересадочных узлов метрополитена остается актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка метода оптимизации режимов работы устройств станций и пересадочных узлов метрополитена в рамках СППР.
Для достижения сформулированной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:
-
Разработка формализованного описания задачи оптимизации, позволяющего выбрать метод и разработать математическую модель оптимизации режимов работы устройств пересадочных узлов метрополитена.
-
Разработка математической модели входного пассажиропотока пересадочных узлов с целью получения достоверных исходных данных для расчетов в СППР.
-
Разработка метода оптимизации режимов работы устройств метрополитена, позволяющего сократить эксплуатационные расходы при сохранении требуемого уровня качества обслуживания пассажиров.
-
Разработка технологии автоматического определения режимов работы устройств.
-
Разработка методики учета взаимодействия пассажиропотоков пересадочных узлов метрополитена с пассажиропотоками вокзальных комплексов железнодорожного транспорта при прогнозировании входных пассажиропотоков метрополитена.
Методы исследования. Для решения поставленных в диссертации задач были применены методы линейного программирования (ЛП) и статистического анализа. Использован язык логических схем алгоритмов (ЛСА) для формализации описания взаимодействия пассажиропотоков метрополитена и железнодорожного вокзального комплекса.
Достоверность и адекватность. Достоверность параметрического описания метрополитена, как объекта исследования, основывается на использовании данных нормативных документов (СНИПы). Возможность применения метода ЛП обуславливается линейным характером целевой функции и ограничений. Адекватность модели линейного программирования обеспечивается применением стандартного программного обеспечения (ПО) для решения задачи ЛП и достоверностью исходных данных по пассажиропотокам.
Достоверность структурно-алгоритмического отображения ЛСА подтверждена результатами натурного обследования и экспертной оценкой работниками Службы Движения Санкт-Петербургского метрополитена.
Научная новизна. Сформулированы требования к СППР, определяющие целесообразность применения метода ЛП для исследования пересадочных узлов метрополитена и позволяющие сформулировать задачу, как многомерную вариационную задачу при наличии ограничений. Предложена математическая модель пассажиропотоков в пересадочном узле метрополитена, позволяющая обеспечить адекватность отображения пассажиропотоков внутри узла. Предложена формализованная схема переса-
дочных узлов метрополитена» позволяющая впервые применить метод ЛП для определения режимов работы устройств пересадочного узла метрополитена. Решена задача оптимизации режимов работы устройств пересадочных узлов метрополитена в зависимости от параметров пассажиропотоков по разработанной методике решения «задач ЛП для заданного интервала времени. Дано формализованное описание взаимодействия пассажиропотоков метрополитена и железнодорожного вокзального комплекса на языке ЛСА, обеспечивающее возможность прогнозирования входных пассажиропотоков в метрополитен.
Практическая ценность. Полученные в диссертационной работе результаты решают задачу оптимизации режимов работы устройств пересадочных узлов метрополитена и взаимодействия пассажиропотоков пересадочного узла метрополитена и железнодорожного вокзального комплекса. Разработана методика автоматизации выбора режимов работы устройств пересадочных узлов метрополитена в различных технологических ситуациях.
Реализация результатов работы.
Предложенная технология оптимизации режимов работы устройств пересадочного узла метрополитена использована в ЭС-М, внедренной в Службе Движения Петербургского метрополитена при решении практических задач: составление технологических карт режимов работы устройств для различных интервалов времени от 5 мин.; составление технологических карт режимов работы устройств при плановых ремонтах; расчет режимов работы устройств на нештатные ситуации пассажиропотоков (концерты, футбольные матчи и т.п.). Использование в автоматизированном рабочем месте (АРМ) системы ЭС-М,
Апробация работы. Основные результаты докладывались на Научно-технических конференциях «Шаг в будущее» (Санкт-Петербург, 2002,
2003, 2004 гг.) и заседаниях кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» ПГУПС (2005,2006 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 124 с. основного текста, 35 рисунков, 3 таблицы, 13 приложений на 53 с. Библиографический список состоит из 99 наименований.
