Введение к работе
з
Актуальность работы. Актуальность диссертационного исследования обусловлена отребностью в едином подходе, информационно-математическом обеспечении и соот-етствующей информационной технологии для целей формирования экономически эффективного плана переустройства железнодорожного направления. В связи с этим рабо-а посвящена созданию математической модели, метода расчета и базовых программных юдулей информационной технологии планирования переустройства на основе логико-етевого моделирования.
Разработка плана переустройства железнодорожного направления должна осущест-ляться с учетом: технологии работы железной дороги; сезонности, порядка, допускае-іьіх сроков и продолжительности выполнения мероприятий; лимитов материалов, фи-ансов и мощности подразделений, выполняющих работы и т.д. Таким образом, реаль-ый план переустройства должен быть разработан в виде рациональной совокупности іероприятий, упорядоченных в пространстве и времени и объединенных в целенаправ-енную систему посредством организационных, технологических, ресурсных и других существенных связей. Наиболее адекватной моделью такого плана является календарный \^ етевой график. Все виды, существенных для целей планирования, связей между меро-риятиями могут представляться как соответствующие бинарные отношения. Данные от-ошения задаются булевыми матрицами, что обеспечивает их единообразную и простую жксацию в памяти компьютера и означает возможность автоматического формирования ариантов сетевого плана переустройства с учетом рассмотренных связей.
В связи с невозможностью формирования и оценки всех теоретически возможных ариантов календарного сетевого плана переустройства в работе ставится задачи их интеза и параметрической оптимизации с применением ЭВМ по схеме последовательно-э анализа и отсева вариантов в сочетании с методом частичного перебора и структурной екомпозиции.
Цель работы состоит в создании методики и базового программного обеспечения .
" ^* """ '/
злендарного сетевого планирования экономически эффективного переустройства же-
езнодорожного направления (на основе логико-сетевого моделирования). Для достиже-
ия поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
выбрать и обосновать критерии экономической эффективности для оценки планов переустройства железнодорожного направления;
разработать математическую модель-задачи формирования области экономически эффективных альтернатив переустройства железнодорожного направления в виде календарных сетевых планов; ...
выбрать и обосновать методы структурного синтеза и параметрической оптимизации календарных сетевых планов переустройства железнодорожного направления;
создать методику формирования области экономически эффективных календарны> сетевых планов переустройства железнодорожного направления;
разработать алгоритмы и~базовые программы для эффективной реализации мето дики на практике;
апробировать методику на конкретном примере.
Объектами исследования являются железнодорожное направление, возможные мероприятия по повышению экономической эффективности его работы, связи и отношения между данными мероприятиями, а также существующие методы и технология планирования переустройства.
Методы исследования. ЕЬработе использованы методы системного анализа и ис
следования операций, математическая логика, теория выбора и принятия решений, тео
рия графов, сетевого планирования-и управления, а также современные средства вычис
лительной, техники; -..-; '
- Научная новизна работы состоит в следующем:
--планирование переустройства железнодорожного направления рассматривается
как задача синтеза-и параметрической оптимизации календарного сетевого.плана меро
приятий, объединенных-в целенаправленную систему посредством организационных, ре
сурсных,технологических;-'временных и других существенных связей;
- разработана математическая^модель задачи формирования плана переустройства
которая описывает все существенные связи и отношения между возможными мероприя
тиями в виде булевых матриц,-что "необходимо для автоматического (компьютерного^
формирования плана работ. Для последовательного формирования структуры календар
ного плана предложено использовать "аддитивный" алгоритм (метод частичного перебо
ра);
--созданы алгоритмы, базовые информационно-расчетные модули и-методика фор
мирования'области экономически-'эффективных календарных сетевых планов мероприя
тий, работающие на основе схемы последовательного анализа и отсева вариантов в со
четании с методом частичного перебора и структурной декомпозиции.
Практическая ценность работы. Разработанная математическая модель; методике и базовые информационно-расчетные модули-представляют, основу для создания информационной технологии сетевого планирования'экономически-эффективного переустройства железнодорожных направлений. Содержащиеся в работе модули могут быть использованы при решении следующих задач:
определение допускаемых скоростей движения поездов "в кривых участках пути и их сопряжений с формированием приказа об установлении допускаемых скоростей по" состоянию железнодорожного пути;
расчеты потерь времени хода,"дополнительных затрат топлива (электроэнергии) и дополнительных эксплуатационных расходов' от действия ограничений скорости;
разработка и обоснование планов по улучшению или спрямлению трассы направления, повышению допускаемых скоростей и'ликвидации предупреждений об ограничении скорости движения'поездов; ,:
планирование и выбор мероприятий по модернизации подвижного состава, железнодорожного пути и других сооружений и устройств.
Достоверность научных результатов подтверждена практическим применением методики при разработке плана переустройства железнодорожного направления Архара- и Владивосток (заказ Дальневосточной железной дороги);
На защиту выносятся:
математическая постановка задачи формирования календарных сетевых планов переустройства железнодорожного направления;
методика формирования области экономически эффективных календарных сете-ч вых планов переустройства железнодорожного направления;
алгоритмы и базовое программное обеспечение для реализации методики календарного сетевого планирования переустройства железнодорожного направления.
Реализация и апробация работы. Отдельные результаты работы использованы в 10 научно-исследовательских работах, выполненных по заданию Департам'ента'управле-ния перевозками МПС РФ, ВНИИЖТа, железных дорог России й' проектйых институтов Ленгипротранс и Гипротранссигналсвязь. Основными из них являются:"
-
Разработка типовой интегрированной системы для решения задач организации и' управления перевозочным процессом на базе проведения тяговых расчетов на ПЭВМ (Заказ ВНИИЖТ в 1995г. на основании Указания MnC.N П-756у от 07.09.92 г.).
-
Внедрение и сопровождение типовой интегрированной системы тяговых расчетов ИСТРА ДВ на железных дорогах России (Заказ ВНИИЖТ в 1995г.. на основании Указания МПС N П-756у от 07.09.92 г.). . ..,.,„,„ , ...,
-
Роль Байкало-Амурской железной дороги в освоении природных ресурсов Дальневосточного региона (Заказ Байкало-Амурской железной дороги, для подготовки мате-эиалов на выездную коллегию МПС РФ, 1995г.).
-
Программный комплекс для решения задач организации и управления перевозоч- . чым процессом на базе тяговых расчетов с применением ПЭВМ (Заказ ВНИИЖТ, 1997г.). ..
5. Разработка автоматизированной системы планирования и управления мощностью железных дорог (Часть I. Разработка концепции, математических моделей и методов) (Отчет о фундаментальной НИР, ДВГУПС, 1998).
.; .. 6. Поддержка внедрения и сопровождение программного комплекса для вариантных тягово-энергетических и экономических расчетов движения поездов в дорогах России (Заказ Департамента управления перевозками МПС РФ от 01.01.98г.).
7. Внедрение и сопровождение информационно-аналитической системы технико-экономических расчетов и вариантного анализа движения . поездов в Департаменте управления перевозками и дорогах Центрального и Восточно-Сибирского регионов России (Заказ Департамента управления перевозками МПС РФ от 01.01.99г.).
Разработанные в диссертационном исследовании модули информационной технологии ПТЭР и СМИ доложены на школах передового опыта МПС РФ по автоматизации разработки графика движения поездов 1996 и 1997 годах. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на I международной научной конференции творческой молодежи (ДВГУПС, 1999г.), на семинаре секции "Математическое моделирование" при НИИ Компьютерных технологий ХГТУ (2000г.), на семинаре Вычислительного центра ДВО РАН (2000г.), на научно-практических конференциях ДВГУПС (1996-1998гг.), на научных семинарах Института транспортного строительства ДВГУПС (1997 и 1998гг.), а также на заседаниях кафедры "Инженерные изыскания и геодезия" ДВГУПС (1996-2000гг.). Отдельные разработки информационной технологии преподаются на курсах повышения квалификации работников железнодорожного транспорта в РАПС, а также в учебном процессе на факультете "Строительство железных дорог" ДВГУПС.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 статей.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка литературы, включающего 117 наименований. Объем работы составляет 150 страниц, в том числе 21 рисунок и 29 таблиц.