Содержание к диссертации
Введение
1 Надёжность и эффективность систем железнодорожной автоматики и телемеханики 10
1.1 Эффективность функционирования технических систем 10
1.2 Показатели функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 17
1.3 Стратегии, критерии и задачи управления показателями функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 34
1.4 Сравнительная оценка методов анализа надёжности и эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 38
1.5 Выводы 55
2 Математическое моделирование процесса функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 57
2.1 Постановка задачи 57
2.2 Модель обслуживающего прибора 59
2.3 Параметры обслуживающего прибора 68
2.4 Модель процесса функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 2.4.1 Общие положения 83
2.4.2 Модель процесса функционирования перегонных систем железнодорожной автоматики и телемеханики 86
2.4.3 Модель процесса функционирования станционных систем железнодорожной автоматики и телемеханики 89
2.5 Выводы 98
3. Метод анализа эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 99
3.1 Методы оценки экономических показателей функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 99
3.2 Анализ стратегий управления показателями функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 106
3.3 Решение задач по управлению показателями функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 119
3.4 Алгоритм анализа эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 134
3.5 Выводы 136
4 Интеграция метода анализа эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики в информационное пространство ОАО «РЖД» 138
4.1 Метод анализа эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики как элемент интегрированной системы управления качеством 138
4.2 Принципы управления надёжностью систем железнодорожной автоматики и телемеханики с использованием автоматизированной системы АСУ-Ш2 142
4.3 Автоматизация метода анализа эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 147
4.4 Рекомендации по практическому использованию метода анализа эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики 153
4.5 Выводы 154
Заключение 155
Список литературы 157
Приложение1 167
Приложение 2 171
Приложение 3 175
Приложение 4 180
Приложение 5 185
Приложение 6 189
Приложение 7 192
Приложение 8 199
- Показатели функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики
- Параметры обслуживающего прибора
- Анализ стратегий управления показателями функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики
- Автоматизация метода анализа эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время железнодорожная отрасль находится на пути инновационного развития, цель которого направлена на достижение параметров экономической эффективности, функциональной безопасности и устойчивости отечественного железнодорожного транспорта, определенных Транспортной стратегией Российской Федерации и стратегией развития ОАО «Российские железные дороги». Развитие железнодорожного транспорта основывается на повышении эффективности работы за счёт внедрения современных методов и средств управления перевозочным процессом, создания новых форм обслуживания клиентов. Повышение эффективности функционирования железнодорожного транспортного комплекса требует внедрения новейших технических систем там, где это действительно целесообразно. Эффективность процесса движения поездов в значительной степени обеспечивается бесперебойным функционированием систем железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ). Значительный вклад в решение задач по повышению надёжности и эффективности функционирования систем ЖАТ внесли известные учёные и специалисты Безродный Б.Ф., Бестемьянов П.Ф., Ведерников Б.М., Горелик А.В., Дмитренко И.Е., Кравцов Ю.А., Лисенков В.М., Меньщиков Н.Я., Розенберг Е.Н., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Талалаев В.И., Шалягин Д.В., Шаманов В.И., Шелухин В. И., Шишляков А.В., Ягудин Р.Ш. и многие другие.
Отечественными учеными разработано несколько методов исследования эффективности функционирования систем ЖАТ, однако большинство из них носят частный характер и не учитывают в комплексе такие факторы, как размеры движения поездов, технологию технического обслуживания, потоки отказов средств ЖАТ в зависимости от применяемых технических средств, экономические критерии. В настоящее время на сети железных дорог эксплуатируется и внедряется множество систем и устройств ЖАТ, различающихся техническими решениями, элементной базой, стоимостью и эксплуатационно-техническими характеристиками. Учитывая значительное усложнение и высокую степень интеграции внедряемых современных микропроцессорных систем ЖАТ, методы и подходы, используемые для анализа надежности и эффективности при разработке, производстве и эксплуатации систем ЖАТ предыдущего поколения, в современных условиях часто оказываются малоэффективными.
В связи с этим возникает проблема научно обоснованного, комплексного анализа эффективности функционирования систем ЖАТ при различных условиях эксплуатации с целью рационального использования материальных ресурсов и обеспечения требуемых параметров перевозочного процесса.
Целью диссертации является разработка комплексного метода анализа эффективности функционирования систем ЖАТ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– разработать системную модель исследования эффективности функционирования систем ЖАТ;
– разработать математические модели, позволяющие производить комплексный анализ и оценку различных показателей эффективности функционирования систем ЖАТ;
– на основе предложенных моделей разработать метод анализа эффективности функционирования систем ЖАТ;
– разработать технологический алгоритм анализа эффективности функционирования систем ЖАТ с учётом его интеграции в информационное пространство предприятий железнодорожной отрасли.
Методы исследования. Проведенные в диссертации исследования базируются на использовании методов теории надёжности, теории массового обслуживания, теории сетей массового обслуживания, математического моделирования и системного анализа, теории случайных процессов и теории графов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждена математическими доказательствами и обусловлена корректностью математических моделей, обоснованностью принятых допущений, а так же результатами практического использования предложенного в работе метода анализа эффективности функционирования систем ЖАТ.
Научная новизна результатов, полученных автором диссертации, состоит в том, что автором впервые применены методы теории массового обслуживания для комплексного анализа эффективности функционирования систем ЖАТ с учётом экономических критериев и процесса движения поездов, в частности:
– автором разработана системная модель исследования эффективности функционирования систем ЖАТ, сформулированы основные критерии, стратегии и задачи по управлению показателями функционирования систем ЖАТ;
– на основе теории массового обслуживания разработана и исследована модель, позволяющая производить комплексный анализ и оценку показателей эффективности функционирования систем ЖАТ;
– предложен и обоснован новый метод анализа эффективности функционирования систем ЖАТ при различных условиях эксплуатации.
Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем:
– предложенный в диссертации метод позволяет объективно оценить эффективность функционирования систем ЖАТ при различных условиях эксплуатации по критериям надёжности и экономической эффективности;
– разработанная в диссертации методика анализа эффективности функционирования систем ЖАТ позволила снизить, а в некоторых случаях, оптимизировать затраты на проектирование, внедрение и эксплуатацию систем ЖАТ.
Реализация результатов работы. Результаты исследований, полученные в диссертации, нашли применение при рабочем проектировании систем автоматики и телемеханики на метрополитенах, при проектировании систем бесперебойного и гарантированного электроснабжения, а также при оценке экономической эффективности микропроцессорных систем ЖАТ для обоснования инвестиционной программы по проектированию и внедрению систем микропроцессорной централизации (МПЦ) на сети железных дорог. В частности, метод показал высокую точность при расчёте экономических потерь, связанных с задержками поездов. Относительная погрешность расчёта составила 4 %, что существенно ниже, чем у других известных методик. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ в лекционных курсах и лабораторном практикуме по дисциплине «Организация производства дистанции сигнализации и связи», а также при дипломном проектировании по специальности 190402.65 – «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Надёжность и качество» (Пенза, 2008, 2009), межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экономической и социально-экологической безопасности Поволжского региона» (Казань, 2009), XX межвузовской студенческой конференции «Актуальные проблем естествознания» (Нижний Новгород, 2008), II международной научно-практической конференции «Молодёжь и наука: реальность и будущее» (Невинномысск, 2009), межрегиональной научно-практической конференции «История и перспективы развития транспорта на севере России» (Ярославль, 2009), XX научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва 2009), а также на заседаниях кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» РГОТУПС и МИИТ.
Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертационной работы, изложены в 17 печатных работах. Три из них опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 91 наименования, 8 приложений (на 38 страницах). Диссертация содержит 121 страницу основного текста, 31 рисунок, 5 таблиц.
Показатели функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики
Для того чтобы определить критерии эффективности функционирования системы ЖАТ, необходимо выделить из каждого множества W/10" , И72Ж4Г, Wf 1 , Wf017 те показатели, которые наиболее полно характеризуют эффективность функционирования системы ЖАТ.
Множество W iT составляют показатели, которые характеризуют загрузку систем ЖАТ с точки зрения их использования для регулирования движения поездов, что соответствует нагруженности рассматриваемого участка. В соответствие с основной целью функционирования железнодорожного транспортного комплекса, можно выделить основные характеристики нагруженности участка по пропуску поездов:
1) Потребная пропускная способность железнодорожных линий Nn — число транспортных единиц, которые должны пройти по участку за расчётный период, чтобы обеспечить выполнение заданного объёма перевозок.
2) Наличная пропускная способность железнодорожных линий N[{ — наибольшее число транспортных единиц, которое может обслужить участок за расчётный период при достигнутом уровне технологии и организации потоков [66]. Для осуществления эффективной работы участка важно обеспечить соответствие между потребной и наличной пропускной способностью за весь период работы, т. е. NH Nn.
В [82] указывается, что для расчёта пропускной способности используются следующие основные методы:
1) аналитический метод, отличающийся простотой, возможностью быстрого анализа взаимосвязей между числом транспортных единиц и параметрами, характеризующими работу участка;
2) графический метод, обеспечивающий при правильной методике сбора и подготовки исходных данных более достоверный результат, по сравнению с аналитическим методом;
3) статистическое моделирование, применяющееся при сложных схемах участка, когда использование графического метода оказывается трудоёмким.
Пропускная способность железнодорожных линий рассчитывается комплексно, то есть по перегонам, станциям, деповским и экипировочным устройствам, устройствам электроснабжения на электрифицированных участках железных дорог. По наименьшим из подсчитанным по этим элементам значениям пропускной способности, называемой результативной, и устанавливают пропускную способность участка или линии в целом [82].
Потребная пропускная способность железнодорожных линий определяется исходя из грузо- и пассажирооборота с учётом неравномерности перевозок.
В частности известно [66], что максимальная суточная потребная пропускная способность участка Nni выраженная в поездах или парах поездов параллельного графика, определяется суммой грузовых Nu, поездов, включая ускоренные NyCK, сборные NCb, пассажирские NnAC и пригородные Nnp, которые будут находиться в обращении в течение месяца максимальных перевозок на данном участке. Причём пассажирские, пригородные, ускоренные и сборные поезда приводятся к грузовым с помощью соответствующих коэффициентов съёма є .
При расчёте потребной пропускной способности необходимо также учесть дополнительные потери в пропускной способности участка в связи с производством ремонтных работ в период максимальных перевозок.
Исходные данные для расчёта наличной пропускной способности устанавливаются в соответствие с [30, 31, 79] и проверяются хронометражными наблюдениями.
Для расчета наличной пропускной способности станции используются: схема станции и техническо-распорядительный акт, технические нормы и технологический процесс работы станции, характеристика технического оснащения станции и прилегающих участков, размеры движения поездов на расчетный период [69].
В работе [31] в качестве исходных данных для расчёта пропускной способности перегонов предлагается использовать:
- путевое развитие раздельных пунктов;
- принятый тип графика движения;
- времена хода поездов по перегонам;
- станционные и межпоездные интервалы;
- особые условия организации движения поездов (подталкивание и двойная тяга поездов, обслуживание примыканий на перегоне, порядок следования по сплетениям путей, перегонам с однопутными мостами на двухпутных линиях и др.).
Наличная пропускная способность двухпутных перегонов определяется при безостановочном следовании поездов через раздельные пункты по каждому пути. Для перегонов с автоматической блокировкой и диспетчерской централизацией наличную пропускную способность определяют по формуле [31]
Наличная пропускная способность станции определяется наиболее вероятным числом грузовых поездов (отдельно без переработки и с переработкой) и заданным числом пассажирских поездов, которые могут быть пропущены станцией за сутки по всем примыкающим к ней направлениям при условиях работы, обеспечивающих полное использование имеющихся ТС. При расчёте пропускной способности используются прогрессивные технологические нормы на выполнение всех операций, учитывающие передовые приёмы труда, движение соединённых поездов, техническое оснащение и специфику работы станции.
Параметры обслуживающего прибора
Математическое описание параметров потоков обслуживающего прибора и установление взаимосвязей между ними позволит с помощью предложенной модели наиболее полно проанализировать уровень эффективности функционирования системы ЖАТ с учётом эксплуатационных характеристик рассматриваемого участка [47].
С помощью обслуживающего прибора можно смоделировать как всю систему ЖАТ, так и её отдельные объекты и элементы. Чтобы осуществить данную операцию необходимо, во-первых, знать распределение промежутков времени между последовательными требованиями (А) и распределение времени их обслуживания (В). Обслуживающие приборы можно классифицировать по данному признаку (классификация по Кендаллу [36, 38]): А/В/т, где т- число обслуживающих приборов. В качестве параметров А и В при моделировании системы ЖАТ могут быть использованы следующие обозначения:
- М - марковская модель (экспоненциальное распределение интервала времени);
- Ек - эрланговское распределение к-ого порядка;
- G - произвольное распределение интервала времени.
Так как в обслуживающий прибор поступает два потока заявок, которые могут различаться как по параметру А так и по параметру В, то обслуживающий прибор может иметь две определяющие классификации для заявок перового и второго класса в отдельности. В общем случае обслуживающий прибор можно обозначить как G/G/1 - система с произвольным законом распределения интервала времени между входящими заявками, с произвольным временем обслуживания заявок и одним сервером, с допущением размера входного накопителя неограниченным, т.е. нет ограничения на длину очереди на входе обслуживающего прибора [38]. Для того чтобы получить формальные выражения при моделировании системы ЖАТ необходимо произвести сравнение статистических распределений случайных величин с нормирующими и сделать вывод о законе, по которому изменяется данная величина.
Осуществим математическое описание параметров потока отказов средств ЖАТ [6]. Зная значение промежутка времени АҐ, В течение которого проводилось статистическое наблюдение отказов устройств ЖАТ на участке, количество Nt устройств соответствующего а, типа и количество произошедших с ними отказов, приводящих к задержкам движения поездов и,(дг), можно рассчитать интенсивность отказов устройств а, типа на участке по формуле
Наиболее часто в теории надёжности используют следующие законы распределения: экспоненциальный, нормальный, Рэлея, гамма-распределения, распределения Вейбулла. Часто принимается гипотеза [24, 37, 46, 70] о простейшем потоке отказов, который обладает свойствами стационарности, отсутствия последействия и ординарности. В этом случае, поток отказов, поступающий на вход обслуживающего прибора, имеет случайный характер с параметром Я = const. Вероятность поступления в промежуток времени t ровно к заявок задаётся формулой Пуассона
Произведём математическое описание параметров входящего потока передвижений. Как известно [24], одним из основных законов теории массового обслуживания является закон Эрланга. Применяют его для потоков с ограниченным последействием, характеризуют двумя параметрами: средней интенсивностью потока в единицу времени Л, и целочисленным коэффициентом Эрланга к. Кривая распределения вероятностей по форме близка к статистической, что и обусловило применение этого закона в качестве аппроксимирующего для интервалов между поездами [24]. В качестве входящего потока передвижений рассматриваются заявки на пропуск поездов по маршруту, т. е. на использование средств ЖАТ, входящих в соответствующий маршрут. Так как заявки первого класса поступают на вход обслуживающего прибора через определённые интервалы времени (два поезда подряд не могут следовать, потому что разделены путевыми участками (блок-участками)), то входящий поток передвижений обладает свойством последействия и, следовательно, не подчиняется пуассоновскому закону распределения случайной величины. Согласно [22], время обслуживания заявок в системе будет подчинено закону Эрланга определённого порядка, при этом наиболее точнее распределение интервалов между поездами будет описывать закон Эрланга второго порядка.
Учитывая, что станционные системы осуществляют оперативное регулирование движением поездов и позволяют производить одновременно несколько маршрутных передвижений, входящий поток передвижения будет являться суммой нескольких потоков Эрланга. В таких случаях входящий поток заявок первого класса можно принять как простейший \ = const, при условии доказательства данного предположения (Приложение 1).
Распределение времени обслуживания заявок второго класса может быть подчинено показательному закону в том случае, когда имеется возможность устранять возникающие отказы средств ЖАТ параллельно (т.е может устраняться два и более отказа одновременно) за малый промежуток времени, тогда /л2 = const и обслуживающий прибор обозначается как М/М/1. Зачастую на практике добиться такого эффекта крайне сложно из-за ограниченного размера эксплуатационного штата, удалённости и рассредоточенности объектов системы ЖАТ, к тому же устранение отказа устройства ЖАТ подразумевает совершение последовательности определённых действий (используются алгоритмы — информационные диаграммы поиска и устранения отказов средств ЖАТ [64]). Что же касается обслуживания заявок первого класса, в некоторых случаях, например на перегоне или на промежуточной станции на двухпутном участке железной дороги с незначительным объемом маневровых передвижений, и, как правило, с безостановочным пропуском большинства поездов по главным путям, время обслуживания на участках будет примерно одинаковым, и можно считать поток обслуживания заявок распределённым в этом случае по показательному закону //, = const, следовательно, обслуживающий прибор будет соответствовать типу М/М/1. В общем случае, очевидно, что даже на одной станции напольные и постовые устройства СЦБ одного типа используются с различной частотой. Последнее касается количества переводов стрелок за определенный период времени, проследовании подвижных единиц через изолированный участок, изменения показаний поездных и маневровых светофоров и т. д. [22]. В таком случае распределение времени обслуживания заявок нельзя описать показательным законом.
Учитывая вышесказанное, особенности и принципы обслуживания заявок первого и второго класса вносят свойство последействия в процесс их обслуживания. Описать такой процесс целесообразно методом этапов, предложенным А. К. Эрлангом и в работе [36].
Основой метода этапов является свойство отсутствия последействия у показательного распределения: если время обслуживания заявок в системе распределено по закону Эрланга определенного порядка, то данное распределение может быть разложено в набор составляющих показательных распределений. В общем случае система с последовательно-параллельными этапами обслуживания [22, 36] представляет собой обслуживающий прибор, состоящий из R параллельных ветвей, каждая из которых состоит из nf (р = 1 - поток заявок первого класса, р = 2 - поток заявок второго класса) последовательных этапов (i=l, 2, ..., R); время обслуживания на каждом этапе z-ой ветви распределено по показательному закону с параметром г? ц1 (рис. 2.3). Следовательно, время обслуживания на каждой ветви будет распределено в соответствии с нормированным законом Эрланга г,—го порядка с параметром ЯрЯ = jf ц р.
Внутри такой системы из всего множества составляющих ее этапов в каждый момент времени может быть занят заявкой один и только один из этапов, и никакая новая заявка не может поступить в данную ветвь обслуживающего прибора до тех пор, пока предыдущая заявка не покинет её.
Таким образом, прибор будет по-разному обслуживать заявки различных классов в зависимости от заданных условий. Характеристики прибора необходимо учесть при определении исходящего потока передвижений. Основные возможные варианты типов обслуживающих приборов, которые могут быть применены на практике, представлены в таблице 2.2.
Анализ стратегий управления показателями функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики
Используя рассмотренные методы расчёта экономических потерь и учитывая взаимосвязь показателей функционирования систем ЖАТ, задаваемую посредством математической модели функционирования систем ЖАТ, можно произвести анализ стратегий С/,, U2, U3 для выработки метода решения задач (формулы (1.30) — (1.32)).
Необходимо отметить, что экономический эффект от мероприятий по повышению надёжности систем и устройств ЖАТ определяется показателем 3. Согласно (1.14) 3 состоит из С3 годовых приведенных строительно-эксплуатационных затрат на разработку и эксплуатацию системы ЖАТ и Су средней величины ущерба, нанесенного в течение года, вследствие ненадежности системы ЖАТ.
Согласно первой стратегии /, (формула (1.22)), рассматривается зависимость коэффициента готовности систем ЖАТ от суммарных приведённых строительно-эксплуатационных затрат Kr=f(3). В данном случае для анализа этой стратегии удобно представить её в следующем виде
Согласно [52] зависимость р2=Л(С3) показывает, каким образом модернизация системы ЖАТ либо изменение технологии технического обслуживания рассматриваемой системы ЖАТ влияет на значение параметра р2. Суммарные затраты можно рассчитать по следующей формуле [6, 19,21]: C3(t)=3TO(t)+fl-3Hr(t)+6-3TOfl0n(t)+3B(t), (3.11) где 3TO(t) - затраты на техническое обслуживание рассматриваемой системы; Знт(0 " затраты на модернизацию существующей системы, либо внедрение новой системы; Зтодоп(0 _ затраты, связанные с изменением принципов и периодичности технического обслуживания системы ЖАТ; 3B(t) - затраты, связанные с интенсивностью восстановления системы ЖАТ, зависящие от времени поиска и устранения отказов устройств ЖАТ; а - коэффициент, определяемый эмпирическим путём:
- если а =0, то рассматривается существующая система ЖАТ;
- если 0 а 1, то происходит внедрение новой системы ЖАТ, либо модернизация существующей, значение коэффициента зависит от типа системы и параметров рассматриваемого участка; Ъ - коэффициент, определяемый эмпирическим путём:
- если Ь 0, то происходит увеличение периодичности технического обслуживания;
- если Ь=0, то принципы и периодичность технического обслуживания остаются прежними;
- если Ь 0, то происходит уменьшение периодичности технического обслуживания, следовательно, возрастают затраты по данной статье.
Категорийность рассматриваемого участка с учётом фактической интенсивности движения поездов влияет на принципы организации и периодичность технического обслуживания устройств ЖАТ, что в свою очередь определяет суммарные затраты на техническое обслуживание
Суммарные затраты на техническое обслуживание устройств ЖАТ Зто являются составляющей суммарных затрат С3, которые рассчитываются по формуле (3.11). При внедрении новой техники или модернизации существующей системы необходимо учитывать затраты 3 , которые берутся из расчётной сметы. Это в свою очередь повлечёт изменение принципов и периодичности технического обслуживания, что учитывают затраты Зтодоп (рассчитываются по формуле (3.12)).
Обоснованная организация периодичности технического обслуживания приводит не только к снижению интенсивности отказов устройств ЖАТ Л2, но и к уменьшению времени восстановления системы ЖАТ после отказа Те. Поэтому в суммарных затратах можно выделить расходы Зв, которые непосредственно влияют на уменьшение времени восстановления системы ЖАТ после отказа
Приведём графическую иллюстрацию стратегии /,. Для анализа стратегии строится несколько семейств графиков зависимостей, отличающихся изменением различных показателей (рис. 3.1):
- семейство 1 - изменяется значение показателя Зто, что задаёт разные принципы технического обслуживания для рассматриваемой системы ЖАТ при прочих равных условиях (Зтш Зто2 Зтоз);
- семейство 2 - изменяется коэффициент а, посредством которого задаются параметры самой системы (aj а2 а3);
- семейство 3 - изменяется р, что задаёт первоначальные параметры потока отказов для рассматриваемой системы ЖАТ при прочих равных условиях О", р22 р\\ ).
При фиксированном значении р2, также можно построить графики зависимости =/(С3) (рис. 3.2), а при фиксированном значении Я - графики зависимости //2 =f(C3) (рис. 3.3).
Автоматизация метода анализа эффективности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики
Сбор информации для достоверного анализа должен производиться с участием нескольких хозяйств, в частности хозяйства автоматики и телемеханики и перевозок. Согласно [83] исходные данные для вычисления необходимых комплексных показателей должны формироваться с помощью автоматизированных систем, где основное внимание должно быть уделено не только статистике отказов, но в целом контролю полноты и правильности технологических процессов эксплуатации и ремонта технических средств, а также самого процесса организации перевозок. Для определения параметров входящего потока передвижений предлагается- воспользоваться системой "ГИД УРАЛ-ВНИИЖТ" - автоматизированной системой ведения и анализа графика исполненного движения [80]. Основными функциями системы "ГИД УРАЛВНИИЖТ" являются
-график исполненного движения;
- вариантные графики с "окнами";
- оперативное планирование пропуска поездов;
— поездное положение;
— табло диспетчерского контроля;
- дислокация и состояние локомотивов;
- элементы анализа работы локомотивов и локомотивных бригад;
— учет местной работы;
— предупреждения на поезда;
— оперативный анализ поездной работы;
- взаимодействие с системами АСОУП, АСУСС.
Система ГИД «Урал-ВНИИЖТ» предназначена для управления ходом перевозочного процесса с автоматизированных рабочих мест диспетчерского и руководящего аппарата всех уровней управления эксплуатационной работой. Кроме того, информационные возможности системы используется работниками других служб и ведомств. Она включает в себя функции прогнозирования, планирования, контроля, регулирования, учета и анализа.
В основе универсального интерфейса системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ» положен «машинный» график исполненного движения. На машинном графике размещается вся информация о выполненной работе: движении поездов, задержках и сбоях, обработке и закреплении составов и отдельных вагонов, наличии действующих предупреждений, предоставляемых окнах и др. Сигналы от устройств ЖАТ используются для автоматической генерации графика исполненного движения поездов, который является основным выходным документом системы.
График исполненного движения ведется, автоматически или в автоматизированном режиме на основе фактических данных о прибытии, отправлении и проследовании поездами раздельных пунктов, а также операций формирования, расформирования, соединения, разъединения, бросания, с учетом категорий поездов, рода подвижного состава и других признаков. При отсутствии съема данных с устройств СЦБ - график исполненного движения ведется вручную с рабочих мест ДНИ, и ДСП. За ведение графика исполненного движения отвечает дежурный персонал Департамента управления перевозками.
График исполненного движения дополняется пометками, характеризующими окна на станциях и перегонах, сбои в работе и задержки поездов, закрепление составов и отдельных вагонов, ход обработки составов поездов в парках станций, закрытие путей станций для движения, действующие предупреждения, развоз местного груза, отправление местных вагонов и другие параметры. Ввод пометок является необходимым для полного и правильного отражения хода перевозочного процесса на участке (полигоне), вверенном диспетчеру (или дежурному).
Подробный график исполненного движения включает в себя все основные раздельные пункты (станции, разъезды, обгонные пункты и блокпосты), по которым зафиксированы расписания поездов данного участка, узла или направления. Подробный график также может включать в себя путевые, вспомогательные посты и даже пассажирские остановочные пункты в пригородном движении.
Предусмотрена возможность вместе с графиком исполненного движения отображать (при необходимости отключать) в правой части от оси текущего времени план пропуска поездов по участку (направлению). Также вместе с графиком исполненного движения можно отображать темно-серым цветом нормативный, в том числе вариантный, или прогнозный график.
Таким образом, с помощью системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ» можно как в реальном времени, так и на основе архивных данных определять интенсивность входящего потока передвижений Яу, интенсивность пропуска поездов цх по участку.
Для определения параметров потока отказов эффективнее воспользоваться автоматизированной системой АСУ-ТЇТ2 [67, 68]. АСУ-Ш-2 разработана и развивается в рамках программы информатизации ОАО "РЖД" и является составной частью системы АСУ "Инфраструктура железнодорожного транспорта". Основными целями системы АСУ-Ш-2 являются повышение эффективности функционирования хозяйства автоматики и телемеханики за счет обеспечения полноты и достоверности оперативной информации о состоянии хозяйства, информационной поддержки принятия решений, обеспечение безопасности движения поездов. На систему и все её компоненты разработан полный комплект эксплуатационной документации. АСУ-Ш-2 эксплуатируется в подразделениях дистанций сигнализации, централизации и блокировки, служб автоматики и телемеханики и департамента автоматики и телемеханики на всей сети железных дорог России.
Для определения необходимых показателей потребуются следующие подсистемы АСУ-Ш2:
- учёт и анализ отказов, повреждений и неисправностей устройств ЖАТС (КЗ УО-ЖАТС) [68]. Данная подсистема позволяет определить фактическую интенсивность отказов средств ЖАТ на участке, интенсивность восстановления средств ЖАТ после отказов и другие параметры. Пример представления информации данной подсистемы приведён в Приложении 7;
- учёт и анализ технической оснащённости ж.д. устройствами ЖАТ с ведением паспортов по объектам (КЗ ТехОс-Ц) [67]. Данная подсистема позволяет строить детализированные модели функционирования системы ЖАТ, а также определять расчетное значение интенсивности отказов средств ЖАТ на участке. Схемы и таблицы, генерируемые с помощью данной подсистемы, приведены в Приложении 7.
Основными направлениями совершенствования и развития системы АСУ-Ш2 являются:
- применение карманных компьютеров для учёта приборов и контроля выполнения работ по техобслуживанию устройств ЖАТ (штрих-коды, GPS, GSM, взаимодействие с системами технической диагностики и мониторинга);
- разработка задачи «Расследование нарушений в работе устройств АЛС и САУТ с применением карманного персонального компьютера (АЛС-КПК)»;
- оптимизация планирования технического обслуживания и замены приборов, включая планирование "по состоянию";
- интеграция с другими автоматизированными системами ОАО "РЖД" (АС "Окна", ГИД "Урал", ИВК-АЛС, РПС САУТ, СУД-У).
