будет иметь следующий вид
Рис.
Нередко бывает так, что на размер вагонопотока или грузопотока один из факторов влияет в значительно большей степени чем остальные (например, фактор сезонности или вид смены: ночная или дневная, если рассматривается сменный вагонопоток). Тогда распределение переменной величины не будет подчиняться нормальному закону. В таких случаях процесс рекомендуется рассматривать при постоянном значении сильно влияющего фактора, например, для зимнего и летнего периода или для ночных и дневных смен разрабатывать отдельные варианты технологического процесса.
Одно из свойств нормального закона - правило трех сигм. Оно говорит о том, что для нормально распределенных переменных величин практически все их значения (с вероятностью 0,997) укладываются в пределах от до . Отсюда могут быть определены максимальное и минимальное значения переменной величины
,
.
При нормальном законе распределения можно установить расчетное значение переменной величины , которое не будет превышено ее фактическими значениями с заданной вероятностью .
.
Так, например, можно установить потребную производительность производственного объекта в транспортной системе, которая будет соответствовать значению
где
- квантиль нормального распределения, соответствующая уровню вероятности (см. таблицу).
0,90 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 0,98 | 0,99 | ||
1,28 | 1,34 | 1,41 | 1,48 | 1,56 | 1,65 | 1,75 | 1,88 | 2,05 | 2,33 |
3.4 Оперативное управление перевозочным процессом
Ранее уже была речь о том, что перевозочному процессу на железнодорожном транспорте объективно присуща неравномерность. Каждое из десятков тысяч предприятий, отправляющих грузы по железной дороге, не может ежедневно отгружать одно и то же количество вагонов в строго определенное время в одни и те же адреса. Поэтому и поезда из погруженных вагонов образуются на станциях каждый день по разному, т.е. в разное время и в разных количествах. Следовательно, необходимо каждый раз находить такие управляющие решения, чтобы все вагоны при сложившихся обстоятельствах быстрее покидали станции, поезда быстрее продвигались к пунктам назначения, груженые вагоны без лишних задержек передавались получателям грузов, а порожние доставлялись в пункты новой погрузки. Поиск таких решений и составляет предмет оперативного управления.
Оперативное управление перевозочным процессом включает оперативное планирование и диспетчерское регулирование.
Цель оперативного планирования поездной и грузовой работы железных дорог - обеспечить в конкретных условиях планируемого периода безусловное и качественное выполнение принятых железными дорогами заявок на перевозки грузов с минимальными эксплуатационными затратами.
Оперативное планирование включает в себя:
1. Суточное планирование поездной и грузовой работы, устанавливающее задание для каждой железной дороги и по сети в целом на предстоящие сутки;
2. Сменно-суточное планирование поездной и грузовой работы, устанавливающее задание для подразделений железной дороги (дорожных направлений, отделений железных дорог, диспетчерских участков) на предстоящие отчетные сутки и на 12-часовые периоды работы диспетчерских и станционных смен.
3. Текущее планирование поездной и грузовой работы на 4-6 часов, устанавливающее в зависимости от изменений в оперативной обстановке уточнение времени отправления грузовых поездов с пономерным прикреплением поездных локомотивов и назначением поездок локомотивных бригад.
Диспетчерское регулирование предназначено для реализации оперативного управления перевозочным процессом. Оно осуществляет контроль за выполнением оперативных планов, реализует ход перевозочного процесса по железнодорожным направлениям, участкам и станциям, обеспечивает компенсацию отклонений, возникающих в ходе реализации текущих планов.
Диспетчерский аппарат представлен сейчас на трех уровнях управления. На верхнем общесетевом уровне управления в центре управления перевозками (ЦУП) диспетчеры непосредственно и непрерывно регулируют ход перевозочного процесса на дорогах и их подразделениях, входящих в данное сетевое направление. Их работу возглавляет главный диспетчер ЦУП.
Эти функции на дорожном уровне выполняются дорожным диспетчерским центром. Эксплуатационную работу диспетчерских участков регулируют поездные диспетчеры, возглавляет смену старший дорожный диспетчер.
На крупных станциях регулирование станционных процессов осуществляет маневровый диспетчер, являющийся руководителем станционной смены. На станциях, где объем работы меньше и где в штате маневровые диспетчеры на предусмотрены, эксплуатационную работу регулирует дежурный по станции.
3.5 Понятие о надежности транспортных систем
Надежностью технического средства называется вероятность безотказной работы технического средства в течение заданного периода времени. Под отказом понимается выход из строя технических средств, поломка. В качестве заданного периода времени может выступать срок службы.
Так как вероятность может изменяться в пределах от 0 до 1, то и надежность будет находиться в этих же пределах. Как влияет отказ на транспортный процесс? Если отказ технического средства выявлен и устранен в период между движением поездов или маневрами, то в этом случае отказ не повлияет на ход транспортного процесса. В противном случае отказ технического средства вызовет задержку движения поездов или маневровой работы. Может быть и нарушение безопасности движения, которое повлечет аварию или крушение поездов. Поэтому технические средства должны иметь высокую надежность, близкую к единице.
Поскольку в движении поездов отказы технических средств, например, обрыв контактной сети, неисправность проходного светофора, обрыв автосцепки и др.) вызывают задержки поездов, то такие задержки уменьшают пропускную способность железнодорожных линий. Поэтому при расчете пропускной способности учитывают коэффициент надежности, меньший единицы.
Помимо надежности технических средств используется понятие эксплуатационной надежности транспортных систем. Если, например, речь идет о приеме или пропуске поездов, то эксплуатационной надежностью будем называть вероятность безотказного приема или пропуска поездов транспортной системой, например, станцией или ее парком. Под отказом будем понимать задержку поезда по неприему. Применительно к железнодорожной станции отказом будет как задержка поезда по неприему у входного сигнала, так и задержка на подходе. Если поездной диспетчер, видя складывающуюся поездную обстановку, приходит к выводу, что какая-то станция неизбежно задержит данный поезд на какое-то время у входного сигнала, он принимает решение о временной задержке поезда на путях другой станции. Так делают потому, что задержка поезда у входного сигнала имеет более отрицательное последствие и для пропускной способности и даже для безопасности движения, чем задержка на путях другой станции. Но и такая задержка тоже считается отказом.
Виды отказов в приеме и пропуске поездов могут быть разными, по разным причинам.
Отказы технических средств, о них была речь выше.
Технологические отказы. Например, если одновременно прибывают поезда из И и , а пути 1 и 2 заняты, то принять одновременно их невозможно, один из поездов будет задержан (см. рис.).
Рис.
3. Отказы в системе работы людей (внезапное наступившее ухудшение самочувствия у лица, связанного с движением поездов, нарушение дисциплины и т.п.), что приводит к задержкам поездов.
4. Отказы, вызванные случаями превышения пропускной способности элементов транспортной системы (парков станции, ее горловин) фактическими размерами движения в отдельные отрезки времени.
Эксплуатационная надежность работы транспортной системы по приему поездов
где - общее число поездов за рассматриваемый период времени, поступивших в транспортную систему;
- число поездов, задержанных на подходе или у входного сигнала.
Например, за 3 месяца станцией было принято 1800 поездов, из них задержано 72 поезда. Тогда эксплуатационная надежность станции
.
Для обеспечения работы транспортной системы с высоким уровнем эксплуатационной надежности необходимо, чтобы интенсивность обслуживания была выше интенсивности входящего потока , т.е. с учетом одновременно работающих устройств .
Разность представляет технологический резерв транспортной системы в отличие от резервов в перерабатывающей способности, заложенных для освоения роста перевозок. Необходимость технологических резервов обусловлена такими факторами транспортного процесса, как внутрисуточная неравномерность движения грузовых поездов, отсутствие строгого чередования прибытия на станцию транзитных и разборочных поездов, разная продолжительность выполнения одних и тех же операций с разными составами, возникновение отказов технических средств и др.
4. Информационные технологии в управлении перевозками
4.1 Понятие об информационных технологиях
Поскольку перевозки осуществляются в условиях непрерывного изменения многочисленных влияющих внешних и внутренних факторов, управление перевозками требует постоянного планирования и регулирования на различных стадиях: на текущий момент времени, на ближайшие 4-6 ч (текущее планирование), на ближайшие 12 ч или сутки (сменно-суточное планирование), а также планирование на более отдаленный период - на пятидневку, неделю, декаду, месяц, квартал, год. Принятие решений и планирование могут быть достоверными только при наличии полной, достоверной и своевременной информации. Если информация неполная или недостоверная, то и решения будут недостоверными. Если информация будет несвоевременной, то процесс доставки грузов замедляется, а эксплуатационные расходы возрастают. Например, если на сортировочную станцию прибудет поезд, информация о вагонах которого заблаговременно получена не будет, то станционные работники должны сначала с помощью перевозочных документов установить, куда необходимо отправить каждый вагон этого состава, затем составить план его расформирования и только потом приступать к маневрам по расформированию состава.
Согласно формулировке государственного стандарта, «Информационная технология - это система приемов, способов и методов сбора, хранения, обработки, передачи, представления и использования информации».
В условиях широко разветвленной сети железных дорог и значительных размеров грузовых перевозок объемы информации также очень велики, и они непрерывно обновляются. Поэтому необходимы соответствующие технические средства и системы для сбора информации, ее упорядочения, переработки и передачи на значительные расстояния, соизмеримые с протяженностью железных дорог. Необходима широкая автоматизация всего этого процесса.
В настоящее время понятие информационной технологии не только на железнодорожном транспорте, но повсеместно во всем мире связывают с использованием электронных средств передачи и обработки информации. Поэтому распространение получило понимание информационной технологии как системы сбора, хранения, обработки, передачи, представления и использования информации, основанной на применении средств электроники и вычислительной техники.
Во второй половине прошлого века для переработки информации на ж.д. транспорте начали применяться ЭВМ. Был создан Главный вычислительный центр МПС (ГВЦ МПС), который обрабатывал информацию в масштабе всей сети дорог и являлся основным предприятием по внедрению вычислительной техники на ж.д. транспорте. На дорогах стали функционировать дорожные информационно-вычислительные центры. Были разработаны и внедрены интегрированные системы обработки данных (ИСОД).
ИСОД создали условия для:
Хранения в памяти ЭВМ и системного использования постоянных данных;
Передачи информации в ЭВМ в момент ее зарождения и подготовки;
Изменение структуры первичных документов и организации формирования результативных документов;
Организации потока информации между органом (субъектом) управления и объектом управления через ЭВМ.
Благодаря ИСОД обеспечивается однократное формирование и многократное использование набора исходных данных, единая схема исходных данных, интеграция процедур преобразования информации, единая нормативно-справочная база.
В итоге на базе ГВЦ МПС и ИВЦ дорог с использованием ИСОД появилась комплексная автоматизированная система управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ).
Автоматизированная система управления представляет собой человеко-машинную систему, обеспечивающую автоматический сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности. АСУЖТ включает в себя совокупность административных, технологических и экономико-математических методов, средств вычислительной техники и связи, позволяющих аппарату управления эффективно управлять ж.д. транспортом.
АСУЖТ делиться на ряд подсистем, которые можно объединить в 3 основные группы:
1 группа объединяет межотраслевые подсистемы, выполняющие неспецифические для ж.д. транспорта функции («Управление кадрами » - АСУ-кадры, «Управление капитальным строительством» - АСУКС и др.);
2 группа - это подсистемы, выполняющие специфические для ж.д. транспорта функции, обеспечивающие эксплуатационную работу («Управление локомотивным хозяйством» - АСУТ, «Управление эксплуатацией устройств сигнализации и связи» - АСУШ и др.);
3 группа - подсистемы, выполняющие связанные с эксплуатационной работой функции («Управление перевозочным процессом» - АСУД, «Управление пассажирскими перевозками» -АСУЛ, «Управление грузовой и коммерческой работой» - АСУМ), АСУД в свою очередь подразделяется на субподсистемы, одна из которых АСОУП - «Оперативное управление перевозочным процессом».
АСУЖТ представляет собой трехуровневую автоматизированную систему: на верхнем уровне автоматизируются функции департаментов МПС, а также создан Центр управления перевозками (ЦУП). На втором уровне функционирует АСУ дороги, автоматизируются функции дорожных служб и дорожного диспетчерского центра. На нижнем уровне функционируют АСУ сортировочной станции (АСУСС), грузовой (АСУГС), АСУ других линейных предприятий. Именно здесь зарождается основная первичная информация, которая затем обрабатывается в АСУЖТ.
Когда использовались ЭВМ только вычислительных центров, осуществлялась лишь автоматизация локальных процессов. Качественно новый уровень переработки и использования информации достигается только тогда, когда компьютерная техника стала приходить непосредственно на рабочие места управленцев и участников перевозочного процесса. Это осуществилось благодаря появлению персональных компьютеров и создание на их базе автоматизированных рабочих мест (АРМ).
В состав АРМ входят персональный компьютер с клавиатурой и монитором, печатающее устройство (принтер), аппаратура приема-передачи информации, а при необходимости и другие технические средства (телефонный коммутатор, магнитофон и др.).
В первую очередь создаются АРМы для тех оперативных работников, у которых регистрируются первичные данные о ходе перевозочного процесса - дежурных по станции, маневровых диспетчеров, операторов станционных технологических центров, дежурных по локомотивным депо, товарных кассиров.
Входной информацией, необходимой для функционирования АРМ ряда профессий станционный работников, является предварительная информация о подходе поездов, где о каждом вагоне представлены сведения, содержащиеся в натурном листе поезда, а также сообщения об отправлении поезда с соседней станции, состояние путей, сигналов, положение стрелок на станции. Эти данные вводятся автоматически, если АРМ подключен к дорожному ИВЦ, к напольным устройствам автоматики и телемеханики, в частности электрической централизации стрелок.
АРМ поездного диспетчера обеспечивает отображение поездного положения на участке, ведение графика исполненного движения, составление прогнозного графика на 3 ч вперед, выдачу по запросу диспетчера варианта пропуска поезда по участку, данных о любом поезде и др. При этом реализуется автоматический съем информации из рельсовых цепей при наличии устройств диспетчерского контроля или диспетчерской централизации. При автоблокировке источником информации является АРМ дежурного по станции, подключаемый к АРМу поездного диспетчера через концентратор информации.
Компьютеры используются в качестве АРМ отдельных лиц, либо всего оперативного персонала подразделения. В последнем случае они объединяются в локальные вычислительные сети с единой базой данных посредством сетевых адаптеров. Любая такая сеть должна иметь орган управления (так называемый файловый сервер), включенные в сеть рабочие станции (АРМы), источник бесперебойного питания и другое вспомогательное оборудование.
В современных условиях информационная технология перевозки грузов - это управление процессом транспортировки на основе точных знаний о потребностях и данных о ходе перевозочного процесса в режиме реального времени, когда задействованные мощности и ресурсы максимально адекватны объему выполняемой в данный период работы, а принимаемые решения отвечают не локальным, а общеотраслевым экономическим интересам.
4.2 Техническая база информационных технологий
К средствам реализации информационных технологий относят аппаратные (технические) средства, программные средства, аппаратно-программные комплексы и автоматизированные информационные системы. Автоматизированные информационные системы - это совокупность аппаратных и программных средств, а также работающих с ними пользователей (персонал), обеспечивающих ввод, передачу, хранение, обработку и представление информации.
На железнодорожном транспорте информационные системы базируются на информационно-вычислительных центрах дорог (ИВЦ) и сети телекоммуникаций для передачи данных. За последние годы произошло удвоение суммарной мощности ИВЦ. Там используются высоко производительные большие ЭВМ Mainframe с новой операционной системой OS/390.
Эффект от внедрения информационных технологий будет тем выше, чем больше исходной информации вводится в автоматическом режиме, а не вручную. В управлении перевозочным процессом к числу первоочередных относится информация о фактическом поступлении вагона с подъездного пути, об отправлении со станции, о прибытии на попутную станцию или на станцию назначения, о поступлении на пункт выгрузки. Автоматизация получения и ввода этой информации может быть осуществлена при помощи недавно созданной специальной системы автоматической идентификации подвижного состава «Пальма».
