При автоматизированном диспетчерском управлении процессы сбора, обработки, хранения и распределения информации о временных ограничениях скорости (как плановых, так и внеплановых), о снятии ограничений по условиям безопасности сконцентрированы в ДЦУ. Это позволяет обеспечить их своевременную оперативную обработку, ввод и отмену, сократить вынужденные задержки поездов. При этом возникает необходимость обеспечения безопасной обработки и передачи информации в устройствах ДЦ, т.е. создании и применении специализированных устройств и методов обеспечения безопасности в них.
Новые требования к системам управления определяют необходимость единого системного подхода к процессу диспетчерского управления и его автоматизации. Возникла потребность в создании интегрированных многоуровневых систем управления, включающих в себя как станционные устройства с реализацией в них функций управления стрелками и сигналами на станциях и автоблокировки на перегонах, так и устройства верхнего уровня, обеспечивающие автоматизированное диспетчерское управление движением поездов в регионе.
Обеспечение безопасности движения поездов в системах автоматизированного диспетчерского управления является обязательной функцией, выполняемой каждой из функциональных, технических или программных подсистем. Специальные технические решения и дополняющие их алгоритмы обработки ответственных команд определяют возможность создания устройств с параметрами, обеспечивающими безопасность движения поездов при минимальной аппаратной избыточности вычислительных средств и аппаратно-программных методов контроля их функционирования.
Современная система диспетчерской централизации не должна иметь ограничений для применения. Ее задачи - обеспечивать возможность включения одного или нескольких распорядительных постов в любом месте управляемого участка, подключение с помощью специальных адаптеров к каналам существующих систем ДЦ с сохранением их функций и расширением возможностей поездного диспетчера по автоматизации его действий и оптимизации управляемого процесса. Длина управляемого и контролируемого участка при этом не ограничивается техническими средствами, как и количество управляемых и контролируемых объектов.
Система должна обеспечивать автоматическое управление движением поездов на участке при отсутствии отклонений от заданного графика, прогнозировать возможные отклонения от заданного графика и выдавать диспетчеру рекомендации о необходимых мерах по предотвращению этого отклонения. Предусмотрено отображение и документирование графика исполненного движения поездов, действий операторов по управлению движением поездов и информации, вырабатываемой в автоматическом режиме.
В зависимости от поездной ситуации, наличия ограничений скорости и установленного маршрута следования по станции система осуществляет управление скоростью движения поездов на участке и обеспечивает обмен необходимой информацией с устройствами соседних участков и информационно-управляющими системами верхнего уровня. Система должна быть открытой. При необходимости перечень ее функций и АРМ диспетчерского или оперативного персонала может быть расширен без значительных затрат на технические средства.
Движение на железнодорожном транспорте относится к сложным объектам управления. Это обусловлено распределенными в пространстве объектами управления при большом их количестве, наличием подвижных объектов, перемещающихся в пространстве, часто со случайным характером исходных параметров и необходимостью быстрого принятия решения с высокой ответственностью за безопасность управляемого процесса.
Одной из важных характеристик любой сложной системы управления является оптимальное сочетание принципов централизации и децентрализации, которые должны реализоваться в системе диспетчерского управления. Органы оперативного управления, расположенные на нижнем уровне иерархии, самостоятельно решают свою тактическую задачу - управление работой конкретных станций и диспетчерских участков. Они оперируют быстро меняющейся информацией о поездной ситуации и ходе маневровой работы. На верхних уровнях иерархии управления проводится анализ сложившейся ситуации, выявляются отклонения от планового графика технологического процесса и решается стратегическая задача координации работы нижних уровней, смежных по управлению между собой.
Основным элементом системы
диспетчерского управления является человек - диспетчер. От того, насколько
рационально решен вопрос его взаимодействия с техническими средствами, во
многом зависит эффективность всей системы
2. Технико-эксплуатационная характеристика
центра управления перевозками
.1 Структура и технология информационного
обеспечения ЦУП
Чтобы обеспечить соответствие организационной схемы работы возросшим требованиям, разработана программа реформирования железнодорожного транспорта. Ее цель - повышение эффективности за счет развития конкуренции и привлечения инвестиции. При этом сохраняется единство железнодорожного транспорта и государственный контроль его деятельности.
С технической точки зрения высокий уровень требований к эффективности управления в настоящее время во многом определяется уровнем информатизации. Информационные технологии сегодня - это не просто средства поддержки управления, а основной элемент инфраструктуры железнодорожного транспорта. Из разряда вспомогательных средств они переместились в класс основных технологий и превратились в один из главных механизмов совершенствования управления перевозками. Сегодня можно сказать, что информационные технологии стали бизнес-образующим фактором для железнодорожного транспорта и во многом определяют, насколько эффективно он может работать на рынке перевозок.
В связи с этим в настоящее время мы существенно пересмотрели подходы к информатизации. Было выстроено дерево целей отрасли. В программе информатизации определены глобальные цели и на их основе конкретизированы среднесрочные задачи, в число которых вошли и рост эффективности работы железнодорожного транспорта, и повышение безопасности движения, и создание единого информационного пространства как основы эффективного управления отраслью. Среднесрочные цели определяют направления работ на несколько лет.
В соответствии с этими целями осуществляется интенсивная модернизация информационной среды отрасли. Создается сеть ЦУПов - интегрированная система мониторинга перевозочного процесса и диспетчерского управления на уровне АО НК «КТЖ», регионов (РЦУП) и опорных центров (ОЦ). Целью ставится не автоматизация отдельных рабочих мест, функций и элементов технологии, а разработка сквозных комплексных информационно-технологических «вертикалей» управления перевозочных процессом. Это позволяет увеличить эффективность управления, снизить эксплуатационные затраты.
Введена в промышленную эксплуатацию система номерного слежения за вагонами ДИСПАР. Она позволяет лучше обеспечивать заявки отправителей, контролировать работу вагона, анализировать эффективность его использование и лучше управлять вагонным парком.
Вводится в действие АСУ контейнерными перевозками. Она обеспечивает информационное обслуживание работников контейнерных пунктов и грузовых станций и улучшает контроль передвижения и использования контейнеров. В дальнейшем предполагается продлить слежение до склада получателя и обеспечить более полный информационный сервис клиентам.
Новые условия работы отрасли на рынке перевозок заставляют по-новому взглянуть на задачи автоматизации управления. Произошло резкое усложнение функций управления. Начат переход от информационных систем к информационно-управляющим.
В рыночных условиях произошло изменение целей управления. Если раньше основная задача железных дорог формулировалась как «перевозки», то теперь это - «транспортное обслуживание». Эти два понятия оперируют разными экономическими категориями. При взаимодействии транспорта и производства возникают так называемые «стыковые потери». Предприятия создают резервы перерабатывающей способности грузовых фронтов, складов, содержат дополнительные пути, вагоны, локомотивы, штат. Из-за несвоевременного подвода порожняка и грузов простаивает оборудование. При первой задаче (перевозке) стыковые потери относились на производство, при второй («транспортное обслуживание») - на железные дороги.
Во втором случае транспорт стремится обеспечить надежные и эффективные транспортные связи между поставщиками и потребителями, то есть сделать территориально распределенную производственную систему высокоорганизованной. Теперь нужно не просто привезти груз (допустим, выдержав срок доставки), а осуществлять транспортное обслуживание по различным классам качества, минимизируя стыковые потери. Ранее эта задача не могла быть поставлена из-за чрезвычайной перегрузки железной дороги. Сейчас ситуация изменилась. Но качественное транспортное обслуживание с минимальными резервами не может быть эффективно осуществлено без принципиально новых функций автоматизации управления [5].
Новый объект управления - сеть транспортных связей поставщиков и потребителей- характеризируется структурой, направлениями и объемами перевозок, а также их динамикой: темпами отгрузки, ритмами перевозок и графиками поставок. При управлении необходимо учитывать динамически меняющиеся требования клиентов к темпам и объемам отправки и получения грузов, резервы и ресурсы транспортной системы.
Новая цель управления - обеспечение надежных и эффективных транспортных связей - предполагает:
· снижение стыковых потерь;
· сокращение простоев транспорта, а также оборудования поставщиков и потребителей;
· минимизацию затрат на перевозки;
· оптимальное согласование ритмов работ поставщиков, потребителей и транспорта.
В соответствии с этим в структуру новой АСУ перевозочным процессом наряду с информационной компонентой, собирающей информацию о ходе перевозок, включена управляющая система, которая формирует оптимизированные управляющие воздействия на объекты транспорта. Управляющая компонента призвана решить ряд серьезных проблем. Среди них, например, согласованный подвод грузов к портам (поскольку сейчас судовая партия накапливается на припортовых складах, где лежит до подхода судна, затем ее снова грузят в вагоны и перегружают на судно). Важная задача - согласованный подвод грузопотоков к крупным потребителям, пограничным переходам. Что касается управления потоками порожняка, то они сейчас стали многоструйными (вагоны могут как российские, так и стран СНГ; кроме того, учитывается вид груза, под который они пригодны).
При рассмотрении этих в динамике диспетчер из-за изобилия возможных вариантов не в силах в разумные сроки выбрать лучший из них. Для этого требуются специальные оптимизационные модели. Для оптимизации используется метод динамического согласования производства и транспорта. Согласование состоит в возможном сдвиге во времени ритмов работы поставщиков. В основе метода - модель строгой оптимизации. Ее функционал выражает минимум суммы транспортных расходов, расходов на содержание резервов и затрат на изменение ритмов работы поставщиков, а качестве ограничений служат условия баланса потребления и наличия продукта у поставщика и потребителя. Эти модели будут работать совместно с задачами мониторинга и контроля перевозочного процесса, обеспечивая работу диспетчерского аппарата в системе ЦУП АО НК «КТЖ» - РЦУП-ОЦ.
В основу вертикали управления ЦУП АО НК «КТЖ» - РЦУП - ОЦ - положена система серверов баз данных и приложений, обеспечивающих доступ к оперативной модели перевозочного процесса сети и дорог. Существующая модель основана на информации из АСОУП. Ее ведение обеспечивается на серверах ИВЦ дорог. При этом дорожные базы недостаточно взаимоувязаны, могут содержать рассогласования, не позволяют эффективно отслеживать объекты, выходящие за пределы дорог, управлять грузопотоками и вагонопотоками в рамках регионов, охватывающих несколько дорог, или сети в целом.
Для преодоления этих ограничений в настоящее время развернуты работы по созданию новой единой модели перевозочного процесса (ЕМПП), которая придет на смену старой АСОУП. Новая ЕМПП - это логически упорядоченная и непротиворечивая совокупность текущих (оперативных), исторических (архивных) и прогнозных данных, правил и способов их ведения, предназначенная для организации, управления и осуществления перевозок. Она позволит реализовать ряд принципиально важных функций для АСУ перевозочным процессом, в частности:
· мониторинг и контроль грузопотоков, вагонопотоков и тяговых ресурсов в рамках регионов и сети диспетчерским аппаратом РЦУП и ЦУП АО НК «КТЖ»;
· сквозное управление потоками по вертикали ЦУП - РЦУП - ОЦ, включая планирование, оперативное регулирование и диспетчерское управление;
· оценку эффективности управления и параметров транспортных связей на основе аналитических приложений;
· адаптацию расчетных и прогнозных моделей к текущим условиям работы за счет использования аналитических оценок.
Новая модель будет приспособлена для автоматизированного управления грузопотоками, погрузочными и тяговыми ресурсами на уровне регионов и сети. Как база оперативных состояний любой сложной системы управления она будет включать модель состояния объектов управления (транспорта и грузопотоков), описание целей управления (плановых и технологических нормативов), модель поведения объектов системы (показатели перевозочного процесса, параметры транспортных связей и грузопотоков, оценки эффективности результатов планирования и диспетчерского управления).
АСУ перевозочным процессом на базе новой ЕМПП - сложная иерархическая система, в которой процессы управления реализуются взаимосвязанными контурами, располагающимися на разных уровнях системы. Основными из этих контуров являются планирующий и отслеживающий сформированные планы.
На верхних уровнях системы (сеть и регион) должно осуществляться оптимальное планирование грузопотоков, а также распределение погрузочных и тяговых ресурсов в соответствии с заявками клиентов на согласованный подвод грузо- и вагонопотоков. Для этого на уровне сетевого и регионального центра появляются новые приложения:
· автоматизированное управление грузопотоками в рамках региона и сети (планирование согласованного подвода грузов к крупным потребителям, планирование и управление потоками порожняка, управление тяговыми ресурсами);
· формирование управляющих воздействий через ЕМПП;
· автоматизация прогнозирования, контроля и оперативного отслеживания планов по грузопотокам на базе ЕМПП;
· анализ эффективности управления на основе данных из ЕМПП.
В региональный центр интегрируются задачи ЕДЦУ по автоматизации работы поездных диспетчеров (АРМ ДНЦ в увязке с ДЦ или АСДК).
На уровнях сети и региона должны работать контуры оперативного отслеживания сформированных планов, решающие диспетчерские задачи контроля и регулирования грузопотоков в соответствии с рассчитанными плановыми нормами. Их цель состоит в обеспечении продвижении конкретных грузо- и вагонопотоков к потребителям в соответствии с рассчитанными оптимальными планами с учетом заданных ограничений и запретов. При обнаружении существенных отклонений потоков от расчетных должно происходить обращение к вышестоящему контуру для перепланирования.
В результате решения задач управления грузо- и вагонопотоками формируются установочные задачи для контуров управления поездной работой диспетчерского аппарата ЕДЦУ. Задания по местной работе адресуются управленческому аппарату линейных опорных центров и станций.