Введение к работе
Актуальность темы исследования. Стратегия развития железнодорожного транспорта, принятая ОАО «РЖД» на заключительном этапе реформирования, предусматривает решение, в первую очередь, трех ключевых задач, к которым относятся обеспечение роста эффективности, устойчивости и безопасности перевозок, развитие новейших систем управления технологическими процессами на основе инновационных технологий, снижение негативного влияния «человеческого фактора» за счет внедрения современных информационных и компьютерных технологий
Одним из приоритетных направлений работ является повышение эффективности процессов расформирования и формирования поездов на сортировочных станциях (СС)
Для этого в ОАО «РЖД» разработана «Программа совершенствования и развития сортировочных станций железных дорог на 2006-2015 годы», которая предусматривает «расширение зоны автоматизации и контроля на всю территорию станции, построение систем мониторинга на базе модульных подсистем реального времени, объединенных с исполнительными устройствами и разработку интеллектуальных АРМов»
В рамках «Программы информатизации станций» Департаментом управления перевозками предусматривается создание новых интеллектуальных АСУ, повышение достоверности информации о дислокации и наличии подвижных едшшц в реальном масштабе времени, автоматический ввод в АСУ информации о перестановках вагонов на станции, создание графических и табличных интерфейсов по дислокации вагонов на путях, оборудование АРМов дополнительными мониторами и информационными экранами, дающими достаточную информацию для планирования и управления маневровой работой, автоматическое прогнозирование нештатных и опасных ситуаций
Одной из возможностей ведения достоверной динамической модели СС, функционирующей в рамках единого информационного пространства и реального масштаба времени, является автоматизация мониторинга и идентификации процессов расформирования и формирования поездов
Решение такой проблемы на основе локальных компьютерных подсистем с интеллектуальными возможностями вызывает необходимость адаптации фундаментальных принципов теории ситуационного управления и искусственного интеллекта, методов и теоретических подходов современных информационных и компьютерных технологий, что позволяет считать тему диссертационного исследования актуальной
Степень разработанности проблемы Постановке перечисленных задач предшествовали многочисленные теоретические исследования, труды и практические разработки ученых и специалистов в России и за рубежом
Решению важных теоретических и практических вопросов создания современных технологий управления на железнодорожном транспорте, формированию стратегии дальнейшего развития эксплуатационной работы посвящены труды Апатцева В И, Батурина А П, Бородина А Ф , Буянова В А , Ґрунтова П С , Елисеева СЮ , Ефименко Ю И, Зубкова В Н, Осьмннина А.Т., Павлова
В Е, Сотникова Е А, Тишкина Е М, Тулупова Л П, Числова О Н. и др ученых
Разработке теории и методологии создания систем на микропроцессорной базе посвящены труды Гуды А Н, Долгого И Д, Ефимова В Е., Кочеткова А А, Кравцова Ю А, Лисепкова В М, Сапожникова В.В , Сапожпикова Вл В и др
Вопросам теории построения, методологии разработки и внедрения систем автоматизации сортировочных процессов посвящены труды Боровкова Ю Г, Дудниченко А.М, Иванченко В Н, Кузнецова Л П, Кулькина А Г , Лябаха Н Н, Никифорова Н А , Одикадзе В Р , Савицкого А Г, Самойленко Ю А, Соколова В Н, Фонарева Н М, Шабельникова А Ы, Шелухина В И и др
Большой вклад в теорию и практику управления сложными динамическими объектами с использованием искусственного интеллекта внесли Аверкин А Н, Берштейн Л С , Белявский Г И, Вагин В.Н, Гуда А Н, Еремеев А Г, Ковалев СМ, Курейчик В М , Поспелов Д А, Попов Э В , Осипов Г С, Фоминых И Б идр
В качестве объекта исследования в работе выступает интегрированная система управления СС на основе локальных подсистем мониторинга, идентификации и визуализации сложных оперативно-технологический ситуаций в реальном режиме времени
Предметом исследования являются методы и модели мониторинга оперативно-технологических ситуаций, идентификации нарушений технологических процессов, а также алгоритмы интеллектуальной поддержки принятия решений и визуализация состояшія СС на АРМах диспетчерского и дежурного персонала
Цель диссертационного исследования — разработка методов, моделей мониторинга и идентификации процессов расформирования и формирования поездов, а также алгоритмов интеллектуальной поддержки принятия решений на основе интеграции вновь создаваемых локальных подсистем информационного обеспечения (ПИО) и АРМов с АСУ СС и устройствами СЦБ
Для достижения поставленной цели в диссертации были решены следующие задачи
1. Предложен новый подход к интеграции АСУ СС, сие гем управления сортировочной горкой (СГ). устройств СЦБ и АРМов диспетчерских звеньев для достижения целей мониторинга, идентификации и интеллектуализации процессов расформирования и формирования составов
-
Разработана методология построения локальных подсистем информационного обеспечения (ПИО), обеспечивающих в реальном времени ведение динамической модели технологических процессов в парках СС и на СГ, расширение зоны мониторинга подвижных единиц и идентификацию за счет увязки с устройствами СЦБ
-
Разработан метод ведения пространственно-временных моделей перемещения вагонов и локомотивов
-
Разработан метод качественного нечеткого описания процессов идентификации первоочередных маневровых передвижений на СС
-
Разработаны на экспертной основе алгоритмы действий маневровых диспетчеров (ДСП) и дежурных по горке (ДСПГ) в нештатных оперативно-технологических ситуациях и на их базе предложены алгоритмы интеллектуаль-
ной поддержки принятия решений
6 Разработан класс графических интерфейсов визуализации результатов мониторинга, идентификации и интеллектуальной поддержки процессов управления СС
Методы исследования Исследования проводились с использованием системного анализа, теории ситуационного моделирования, методов теории искусственного интеллекта, теории нечеткігх множеств, статистического анализа, ло-і ико-алгоритмических подходов инженерной психологии
Научная новизна работы заключается в следующем.
разработана методология построения нового поколения подсистем информационного обеспечешш, позволяющих в реальном времени автоматизировать процессы мониторинга и идентификации состояния СС;
разработана новая прострапствеїшо-временная модель слежения за подвижными единицами, повышающая достоверность процессов мониторинга и идентификации;
на основе исследования мультиагентной структуры управления СС выявлен новый класс задач, требующих интеллектуальной поддержки принятия решений,
предложен подход к интеграции базы данных (БД) и базы знаний (БЗ) и разработан метод оптимизации вывода в БЗ на основе продукционных моделей
разработаны метод нечеткого описагаш процессов идентификации, основанный на конъюнктивном представлении функций принадлежности и алгоритмы интеллектуальной поддержки принятия решений в нештатных ситуациях.
Практическая ценность работы заключается в применении результатов исследования для построения ПИО и их интеграции с АСУ верхних уровней управления СС с целью автоматизации мониторинга и идентификации нештатных ситуаций и интеллектуальной поддержки принятия решении
Достоверность и обоснованность результатов подтверждается экспертными оценками диспетчерского и дежурного персонала СС, вычислительными экспериментами на этапе программной реализации алгоритмов и технологических «окон» АРМов, публикациями и апробацией работы на региональных, отраслевых и международных научно-технических конференциях, а также актами внедрения результатов работы.
Апробация результатов работы Основные положения и результаты докладывались и одобрены на совместном заседании кафедр «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» и «Информатика» РГУПС, кафедре «Системный анализ и телекоммуникации» Технологического института Южного федерального университета (г. Таганрог 2007), на Международном симпозиуме «14-th International symposium Zilma, Slovensko Rep , 2006», V Международной научно-практической конференции «TRANS-MECH-ART-CHEM» - M МИИТ, 2008
Публикации По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ (из них 1 в издании, рекомендованном ВАК), в том числе учебное пособие для вузов железнодорожного транспорта объемом 144 стр.
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 106 наименований и приложений
Общий объем работы 197 страниц, включая 76 рисунков, 4 таблицы, 14 страниц приложения и актов о внедрении
