В настоящее время во всем мире интенсивно развиваются системы управления наземным пассажирским транспортом (автобусным, троллейбусным, трамвайным, железнодорожным). Это обусловлено постоянно повышающимся уровнем потребностей населения в качестве пассажирских перевозок. При этом, совершенствование систем управления осуществляется как в направлении улучшения схемных решений отдельных узлов существующих систем, так и в области общей концепции реализации. На сегодняшний день известно несколько разновидностей систем управления и контроля пассажирскими перевозками [1, 2]. Все системы управления перевозками можно объединить в группы в зависимости от назначения, решаемых задач, применимости в тех или иных условиях.
Анализ существующей литературы позволяет классифицировать автоматизированные системы управления пассажирскими перевозками (АСУ ПП) по нескольким признакам.
По возможности управления тем или иным видом транспорта:
- АСУ пассажирскими перевозками на автобусных маршрутах и маршрутными такси;
- АСУ пассажирскими перевозками на городском электрическом транспорте;
- АСУ пассажирскими перевозками железнодорожным транспортом;
- комбинированные.
По назначению:
- АСУ, предназначенные для контроля и учета выполнения расписания на маршрутах;
- АСУ, предназначенные для управления перевозками;
- комплексные АСУ, выполняющие функции контроля, учета и управления перевозками.
По охватываемому масштабу:
- АСУ пассажирскими перевозками на городских маршрутах;
- АСУ пассажирскими перевозками на внегородских сообщениях.
По времени реакции на возникшие изменения:
- АСУ с фиксированным периодом обновления исходных данных;
- АСУ с нефиксированным периодом обновления исходных данных;
- АСУ с автономным адаптивным обновлением данных.
По видам организации обмена с центром управления движением:
- АСУ, использующие гальванические коммуникации, связывающие подвижные единицы с центром управления движением только на строго определенных контрольных пунктах;
- АСУ, использующие радиоканалы;
- комбинированные, т.е. использующие гальванические коммуникации, связывающие подвижные единицы с центром управления движением, а также использующие радиоканалы.
По архитектуре:
- централизованные АСУ, т.е. построенные по принципу территориальной концентрации технических средств, например, в центре управления движением;
- распределенные АСУ, т.е. имеющие некоторое нефиксированное множество узлов территориальной концентрации технических средств.
Принципы построения автоматизированных систем, ориентированных на управления различными видами транспорта (автобусным, троллейбусным, трамвайным, железнодорожным) имеют существенные различия в силу различий в структуре управляющих воздействий.
Кроме этого, имеет существенное значение масштаб управления (город, пригород, междугородние сообщения).
Как показывает анализ литературы и практика эксплуатации систем, проблема управления пассажирскими перевозками наиболее ярко выражена в области эксплуатации городского электрического транспорта (ГЭТ) - трамвайного и троллейбусного. Это обусловлено тем, что наряду с развитием АСУ другими видами транспорта автоматизированные системы управления ГЭТ не получили должного развития.
Вместе с тем, логика построения систем, разработанных для управления городским автобусным транспортом, позволяет с некоторой степенью приближения использовать их для управления перевозками ГЭТ. Это в достаточной мере продемонстрировал опыт эксплуатации системы НЭ ЖАН в г. Курске. Благодаря отмеченному свойству, в процессе построения АСУ ГЭТ оказывается возможным использовать принципы построения систем управления автобусными перевозками.
Очевидно, что предпочтение одной АСУ другой, характеризуемой наличием (либо отсутствием) того или иного признака, для внедрения в том или ином городе должен производиться на основании требований и конкретных условий, которые определены структурой маршрутной сети, принципами организации перевозок, типом рельефа города и другими весьма существенными требованиями и условиями, которые в целом ряде случаев оказываются безапелляционными [1,2].
Проблемам выбора структуры систем автоматизированного управления посвящено множество работ. В этих работах рассматриваются различные варианты построения таких структур. Причем, их построение рассматривается, как правило, в непосредственной связи с требуемыми функциональными возможностями и приоритетностью решения тех или иных задач, направленных на удовлетворение населения в пассажирских перевозках, являющее собой основную цель управления [3, 4]. Достижение основной цели управления перевозочным процессом связано с решением следующих технологических задач [1]:
- поддержание планового уровня провозных возможностей, т. е. выполнение запланированных рейсов;
- поддержание соответствия нормативных элементов организации движения подвижных единиц на маршрутах (нормы времени на пробеги между контрольными пунктами, допуски на отклонение от расписания) фактическим условиям безопасности перевозок;
- рациональное распределение наличного ресурса подвижного состава по маршрутам и графикам с учетом их приоритетности;
- восстановление движения при сбойных ситуациях;
- обеспечение регулярности движения;
- информирование пассажиров о текущих режимах движения транспорта.
Анализ существующих систем и опыт эксплуатации одной из наиболее распространенных отечественных систем - АСУ ГШ семейства НЭ ЖАН позволяет сделать вывод о недостаточной полноте решаемых задач [5]. Это обусловлено конкретными требованиями к системе, которые предъявляются на стадии разработки и внедрения, так как в большинстве случаев построение полнофункциональной АСУ нецелесообразно с точки зрения затрат на эксплуатацию и возможностей заказчика. Но при разработке новой системы необходимо рассматривать тесные взаимосвязи между всеми возможными функциями проектируемой системы.
В литературе описаны требования, которым наряду с обеспечением ряда описанных функциональных возможностей, обусловленных назначением и решаемыми задачами, должна удовлетворять АСУ пассажирскими перевозками в реальных условиях. АСУ должна базироваться на следующих принципах:
- возможность наращивания системы как по функциям, так и по количеству объектов управления и контроля (модульность);
- обеспечение регламентированного доступа к массивам данных;
- надежность функционирования и живучесть;
- минимум дополнительных операций при работе водителя;
- технологичность монтажа и регламентных работ;
- минимальные затраты на эксплуатацию.
АСУ пассажирским транспортом также должна быть пригодна как для рельсового, так и безрельсового транспорта, обладать высокой приспособляемостью к различным требованиям благодаря модульному исполнению, не требовать больших капиталовложений благодаря стандартизации компонентов аппаратного и программного обеспечения.
В различных существующих системах перечисленные задачи решались более или менее удовлетворительно, однако все еще остается нерешенным ряд проблем, так или иначе связанных с проблемами эксплуатационного, функционального или технического содержания.
Так, опыт эксплуатации получивших широкое распространение систем серии НЭЖАН, а также анализ литературы, освещающей ряд других систем, показывают, что задача автоматизации восстановления движения в сбойных ситуациях решена по крайней мере не вполне удовлетворительно. Процесс восстановления сводится к длительному и неудобному в практическом применении перераспределению («переключению») каждой конкретной подвижной единицы с маршрута на маршрут. При этом процесс выбора диспетчерского воздействия автоматизации не подлежит. И хотя эта система получила достаточно широкое распространение, по-прежнему остается ряд проблем, которые могут быть сформулированы в следующем виде:
- автоматизация процесса управления движением в случаях сбоев, нарушающих плановое течение перевозочного процесса;
- полноценное информирование субъектов управления о ходе выполняемого ими перевозочного процесса;
- оперативное планирование перевозок на основании сложившейся ситуации.
Задача оперативного планирования перевозок, являющаяся более общей по отношению к функции рационального распределения наличного ресурса подвижного состава и в большинстве случаев достаточно трудоемкой, все еще решается на уровне эвристического подхода. Эта задача является базовой для успешной автоматизации процесса оперативного управления движением в случаях сбоев. Последнее, очевидно, требует полноценного информирования водительского состава о произошедших изменениях.
Это лишь только часть всех возможных возникающих проблем, которые в настоящее время не решены или решены не полностью. Подобные задачи следует рассматривать как еще более актуальные, когда задача автоматизации управления перевозочным процессом касается городского наземного электрического транспорта. Так, если в отношении технологии автобусных перевозок подвижные единицы можно называть независимыми или очень слабо связанными друг с другом, то применительно к электрическому транспорту, а тем более к рельсовому, такое утверждение, очевидно, окажется неправомерным.
На основании изложенного задачу разработки более совершенной системы управления пассажирскими перевозками городским электрическим транспортом, отвечающей ряду перечисленных требований, можно определить как перспективную и актуальную.
Целью диссертационной работы является разработка автоматизированной системы управления пассажирскими перевозками городским электрическим транспортом с улучшенными характеристиками. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- разработка математической модели представления исходных данных в задаче составления расписания движения городского электротранспорта;
- разработка математической модели распределения подвижного состава между маршрутами;
- разработка алгоритма построения таблиц времен проследования контрольных пунктов;
- разработка алгоритмов диспетчерского управления перевозками;
- построение архитектуры автоматизированной системы управления с централизованным управлением с использованием управляющего вычислительного комплекса шинной топологии;
- разработка алгоритма распределения контрольных пунктов на маршрутной сети города;
- разработка алгоритма взаимодействия устройств подвижной единицы и контрольных пунктов.
В этой работе произведен анализ существующих зарубежных и отечественных систем, их принципов построения, преимуществ и недостатков, а также осуществлена попытка построения вытекающей из этого анализа более совершенной системы с учетом конкретных условий ее применения - условий города Курска.
Методы исследования базируются на теории массового обслуживания, теории проектирования элементов и устройств вычислительной техники, теории многокритериальной оптимизации, теории исследования операций, теории выбора и принятия решений.
Научная новизна работы заключается во введении и обосновании математических моделей представления исходных данных в задаче составления расписания движения городского электротранспорта, а также распределения подвижного состава между маршрутами, алгоритма построения таблиц времен проследования контрольных пунктов, алгоритмов диспетчерского управления перевозками, архитектуры автоматизированной системы управления с централизованным управлением с использованием управляющего вычислительного комплекса шинной топологии, алгоритма распределения контрольных пунктов на маршрутной сети города, алгоритма взаимодействия устройств подвижной единицы и контрольных пунктов.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что ее результаты позволяют составлять расписания движения городского электрического транспорта наиболее рационально, осуществлять адекватное управление перевозочным процессом в ситуациях массовых нарушений с обеспечением снижения потерь перевозочных ресурсов в 1,5, а в отдельных случаях - в 2,5 раза, уменьшить себестоимость оборудования в конкретных условиях внедрения за счет рационального распределения контрольных пунктов, минимизировать потери и искажение информации за счет устранения человеческого фактора в режимах регистрации на контрольных пунктах. Основные результаты, выносимые на защиту:
- математическая модель представления исходных данных в задаче составления расписания движения городского электротранспорта;
- математическая модель распределения подвижного состава между маршрутами;
- алгоритм построения таблиц времен проследования контрольных пунктов;
- алгоритм диспетчерского управления перевозочным процессом;
- архитектура автоматизированной системы управления с централизованным управлением с использованием управляющего вычислительного комплекса шинной топологии;
- алгоритм распределения контрольных пунктов на маршрутной сети;
- алгоритм взаимодействия устройств подвижной единицы и контрольных пунктов.
Публикации и апробация работы.
По результатам диссертации опубликовано 8 научных работ, подано две заявки на выдачу патента Российской Федерации.
Достоверность полученных результатов основана на корректном применении математических методов теории массового обслуживания, теории выбора и принятия решений, теории проектирования элементов и устройств вычислительной техники, теории многокритериальной оптимизации, теории исследования операций, а также на корректном использовании методов статистического анализа на ЭВМ и на многочисленных экспериментальных результатах, полученных в ходе практической эксплуатации в рамках управления движением городского пассажирского транспорта в г. Курске в период с 1998 по 2000 гг.
Реализация результатов работы.
Методики, способы, устройства и элементы, разработанные в рамках работы, нашли применение в практике управления движением городского пассажирского транспорта г. Курска Муниципальным унитарным предприятием «Управление пассажирскими перевозками», в разработке расписаний движения городского электрического транспорта Муниципальным унитарным предприятием «Курскэлектротранс». Это подтверждено соответствующими актами о внедрении.
Анализ существующей литературы позволяет классифицировать автоматизированные системы управления пассажирскими перевозками (АСУ ПП) по нескольким признакам.
По возможности управления тем или иным видом транспорта:
- АСУ пассажирскими перевозками на автобусных маршрутах и маршрутными такси;
- АСУ пассажирскими перевозками на городском электрическом транспорте;
- АСУ пассажирскими перевозками железнодорожным транспортом;
- комбинированные.
По назначению:
- АСУ, предназначенные для контроля и учета выполнения расписания на маршрутах;
- АСУ, предназначенные для управления перевозками;
- комплексные АСУ, выполняющие функции контроля, учета и управления перевозками.
По охватываемому масштабу:
- АСУ пассажирскими перевозками на городских маршрутах;
- АСУ пассажирскими перевозками на внегородских сообщениях.
По времени реакции на возникшие изменения:
- АСУ с фиксированным периодом обновления исходных данных;
- АСУ с нефиксированным периодом обновления исходных данных;
- АСУ с автономным адаптивным обновлением данных.
По видам организации обмена с центром управления движением:
- АСУ, использующие гальванические коммуникации, связывающие подвижные единицы с центром управления движением только на строго определенных контрольных пунктах;
- АСУ, использующие радиоканалы;
- комбинированные, т.е. использующие гальванические коммуникации, связывающие подвижные единицы с центром управления движением, а также использующие радиоканалы.
По архитектуре:
- централизованные АСУ, т.е. построенные по принципу территориальной концентрации технических средств, например, в центре управления движением;
- распределенные АСУ, т.е. имеющие некоторое нефиксированное множество узлов территориальной концентрации технических средств.
Принципы построения автоматизированных систем, ориентированных на управления различными видами транспорта (автобусным, троллейбусным, трамвайным, железнодорожным) имеют существенные различия в силу различий в структуре управляющих воздействий.
Кроме этого, имеет существенное значение масштаб управления (город, пригород, междугородние сообщения).
Как показывает анализ литературы и практика эксплуатации систем, проблема управления пассажирскими перевозками наиболее ярко выражена в области эксплуатации городского электрического транспорта (ГЭТ) - трамвайного и троллейбусного. Это обусловлено тем, что наряду с развитием АСУ другими видами транспорта автоматизированные системы управления ГЭТ не получили должного развития.
Вместе с тем, логика построения систем, разработанных для управления городским автобусным транспортом, позволяет с некоторой степенью приближения использовать их для управления перевозками ГЭТ. Это в достаточной мере продемонстрировал опыт эксплуатации системы НЭ ЖАН в г. Курске. Благодаря отмеченному свойству, в процессе построения АСУ ГЭТ оказывается возможным использовать принципы построения систем управления автобусными перевозками.
Очевидно, что предпочтение одной АСУ другой, характеризуемой наличием (либо отсутствием) того или иного признака, для внедрения в том или ином городе должен производиться на основании требований и конкретных условий, которые определены структурой маршрутной сети, принципами организации перевозок, типом рельефа города и другими весьма существенными требованиями и условиями, которые в целом ряде случаев оказываются безапелляционными [1,2].
Проблемам выбора структуры систем автоматизированного управления посвящено множество работ. В этих работах рассматриваются различные варианты построения таких структур. Причем, их построение рассматривается, как правило, в непосредственной связи с требуемыми функциональными возможностями и приоритетностью решения тех или иных задач, направленных на удовлетворение населения в пассажирских перевозках, являющее собой основную цель управления [3, 4]. Достижение основной цели управления перевозочным процессом связано с решением следующих технологических задач [1]:
- поддержание планового уровня провозных возможностей, т. е. выполнение запланированных рейсов;
- поддержание соответствия нормативных элементов организации движения подвижных единиц на маршрутах (нормы времени на пробеги между контрольными пунктами, допуски на отклонение от расписания) фактическим условиям безопасности перевозок;
- рациональное распределение наличного ресурса подвижного состава по маршрутам и графикам с учетом их приоритетности;
- восстановление движения при сбойных ситуациях;
- обеспечение регулярности движения;
- информирование пассажиров о текущих режимах движения транспорта.
Анализ существующих систем и опыт эксплуатации одной из наиболее распространенных отечественных систем - АСУ ГШ семейства НЭ ЖАН позволяет сделать вывод о недостаточной полноте решаемых задач [5]. Это обусловлено конкретными требованиями к системе, которые предъявляются на стадии разработки и внедрения, так как в большинстве случаев построение полнофункциональной АСУ нецелесообразно с точки зрения затрат на эксплуатацию и возможностей заказчика. Но при разработке новой системы необходимо рассматривать тесные взаимосвязи между всеми возможными функциями проектируемой системы.
В литературе описаны требования, которым наряду с обеспечением ряда описанных функциональных возможностей, обусловленных назначением и решаемыми задачами, должна удовлетворять АСУ пассажирскими перевозками в реальных условиях. АСУ должна базироваться на следующих принципах:
- возможность наращивания системы как по функциям, так и по количеству объектов управления и контроля (модульность);
- обеспечение регламентированного доступа к массивам данных;
- надежность функционирования и живучесть;
- минимум дополнительных операций при работе водителя;
- технологичность монтажа и регламентных работ;
- минимальные затраты на эксплуатацию.
АСУ пассажирским транспортом также должна быть пригодна как для рельсового, так и безрельсового транспорта, обладать высокой приспособляемостью к различным требованиям благодаря модульному исполнению, не требовать больших капиталовложений благодаря стандартизации компонентов аппаратного и программного обеспечения.
В различных существующих системах перечисленные задачи решались более или менее удовлетворительно, однако все еще остается нерешенным ряд проблем, так или иначе связанных с проблемами эксплуатационного, функционального или технического содержания.
Так, опыт эксплуатации получивших широкое распространение систем серии НЭЖАН, а также анализ литературы, освещающей ряд других систем, показывают, что задача автоматизации восстановления движения в сбойных ситуациях решена по крайней мере не вполне удовлетворительно. Процесс восстановления сводится к длительному и неудобному в практическом применении перераспределению («переключению») каждой конкретной подвижной единицы с маршрута на маршрут. При этом процесс выбора диспетчерского воздействия автоматизации не подлежит. И хотя эта система получила достаточно широкое распространение, по-прежнему остается ряд проблем, которые могут быть сформулированы в следующем виде:
- автоматизация процесса управления движением в случаях сбоев, нарушающих плановое течение перевозочного процесса;
- полноценное информирование субъектов управления о ходе выполняемого ими перевозочного процесса;
- оперативное планирование перевозок на основании сложившейся ситуации.
Задача оперативного планирования перевозок, являющаяся более общей по отношению к функции рационального распределения наличного ресурса подвижного состава и в большинстве случаев достаточно трудоемкой, все еще решается на уровне эвристического подхода. Эта задача является базовой для успешной автоматизации процесса оперативного управления движением в случаях сбоев. Последнее, очевидно, требует полноценного информирования водительского состава о произошедших изменениях.
Это лишь только часть всех возможных возникающих проблем, которые в настоящее время не решены или решены не полностью. Подобные задачи следует рассматривать как еще более актуальные, когда задача автоматизации управления перевозочным процессом касается городского наземного электрического транспорта. Так, если в отношении технологии автобусных перевозок подвижные единицы можно называть независимыми или очень слабо связанными друг с другом, то применительно к электрическому транспорту, а тем более к рельсовому, такое утверждение, очевидно, окажется неправомерным.
На основании изложенного задачу разработки более совершенной системы управления пассажирскими перевозками городским электрическим транспортом, отвечающей ряду перечисленных требований, можно определить как перспективную и актуальную.
Целью диссертационной работы является разработка автоматизированной системы управления пассажирскими перевозками городским электрическим транспортом с улучшенными характеристиками. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- разработка математической модели представления исходных данных в задаче составления расписания движения городского электротранспорта;
- разработка математической модели распределения подвижного состава между маршрутами;
- разработка алгоритма построения таблиц времен проследования контрольных пунктов;
- разработка алгоритмов диспетчерского управления перевозками;
- построение архитектуры автоматизированной системы управления с централизованным управлением с использованием управляющего вычислительного комплекса шинной топологии;
- разработка алгоритма распределения контрольных пунктов на маршрутной сети города;
- разработка алгоритма взаимодействия устройств подвижной единицы и контрольных пунктов.
В этой работе произведен анализ существующих зарубежных и отечественных систем, их принципов построения, преимуществ и недостатков, а также осуществлена попытка построения вытекающей из этого анализа более совершенной системы с учетом конкретных условий ее применения - условий города Курска.
Методы исследования базируются на теории массового обслуживания, теории проектирования элементов и устройств вычислительной техники, теории многокритериальной оптимизации, теории исследования операций, теории выбора и принятия решений.
Научная новизна работы заключается во введении и обосновании математических моделей представления исходных данных в задаче составления расписания движения городского электротранспорта, а также распределения подвижного состава между маршрутами, алгоритма построения таблиц времен проследования контрольных пунктов, алгоритмов диспетчерского управления перевозками, архитектуры автоматизированной системы управления с централизованным управлением с использованием управляющего вычислительного комплекса шинной топологии, алгоритма распределения контрольных пунктов на маршрутной сети города, алгоритма взаимодействия устройств подвижной единицы и контрольных пунктов.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что ее результаты позволяют составлять расписания движения городского электрического транспорта наиболее рационально, осуществлять адекватное управление перевозочным процессом в ситуациях массовых нарушений с обеспечением снижения потерь перевозочных ресурсов в 1,5, а в отдельных случаях - в 2,5 раза, уменьшить себестоимость оборудования в конкретных условиях внедрения за счет рационального распределения контрольных пунктов, минимизировать потери и искажение информации за счет устранения человеческого фактора в режимах регистрации на контрольных пунктах. Основные результаты, выносимые на защиту:
- математическая модель представления исходных данных в задаче составления расписания движения городского электротранспорта;
- математическая модель распределения подвижного состава между маршрутами;
- алгоритм построения таблиц времен проследования контрольных пунктов;
- алгоритм диспетчерского управления перевозочным процессом;
- архитектура автоматизированной системы управления с централизованным управлением с использованием управляющего вычислительного комплекса шинной топологии;
- алгоритм распределения контрольных пунктов на маршрутной сети;
- алгоритм взаимодействия устройств подвижной единицы и контрольных пунктов.
Публикации и апробация работы.
По результатам диссертации опубликовано 8 научных работ, подано две заявки на выдачу патента Российской Федерации.
Достоверность полученных результатов основана на корректном применении математических методов теории массового обслуживания, теории выбора и принятия решений, теории проектирования элементов и устройств вычислительной техники, теории многокритериальной оптимизации, теории исследования операций, а также на корректном использовании методов статистического анализа на ЭВМ и на многочисленных экспериментальных результатах, полученных в ходе практической эксплуатации в рамках управления движением городского пассажирского транспорта в г. Курске в период с 1998 по 2000 гг.
Реализация результатов работы.
Методики, способы, устройства и элементы, разработанные в рамках работы, нашли применение в практике управления движением городского пассажирского транспорта г. Курска Муниципальным унитарным предприятием «Управление пассажирскими перевозками», в разработке расписаний движения городского электрического транспорта Муниципальным унитарным предприятием «Курскэлектротранс». Это подтверждено соответствующими актами о внедрении.
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Автоматизированная система управления автотранспортным предприятием AutoCRAFT обеспечивает не только учет и оперативный контроль на предприятиях АТП, но и обладает функциями анализа и планирования. Наличие встроенной подсистемы настройки AutoCRAFT позволяет гибко адаптироваться к особенностям организационной структуры АТП. К тому же система распространяется бесплатно, что делает ее наиболее очевидным решением для организации автоматизации автотранспортных предприятий.
О системе | Преимущества | Функции | Скачать