Система стратегического мониторинга инфраструктуры железнодорожного транспорта

Введение

Одним из приоритетных направлений стратегии развития ОАО «РЖД» является оптимизация перевозочного процесса.

В основе обеспечения перевозок грузов и пассажиров лежит инфраструктура железнодорожного транспорта, представляющая собой совокупность объектов хозяйств отрасли.

Совершенствование управления и развития инфраструктуры железнодорожного транспорта в современных условиях возможно только при широком внедрении в организацию перевозочного процесса комплексных информационных технологий, функционирующих в единой информационной среде.

В настоящее время задачи, решаемые в отдельной АСУ эксплуатационной работой хозяйства, не выходят за рамки «узких» интересов конкретного хозяйства, что делает невозможным осуществление комплексного подхода в вопросах управления развитием инфраструктуры с учетом оптимизации перевозочного процесса.

Создание автоматизированной системы стратегического мониторинга эксплуатационных мощностей железнодорожного транспорта (АСУ-СМИ) позволит поддерживать в актуальном состоянии оценку эксплуатационных мощностей железнодорожного транспорта, формируя интегральные характеристики провозных способностей железнодорожных линий по направлениям на базе информации о состоянии технических средств отдельных объектов инфраструктуры и в соответствии с требуемыми сетевыми экономическими показателями на перспективу. Такой подход даст возможность адаптировать управление развитием инфраструктуры железнодорожного транспорта к реальным условиям работы российских железных дорог.

Разработанная система является составной частью Единого комплекса автоматизированных систем управления инфраструктурой железнодорожного транспорта (АСУ-И).

Постановка задачи

Целью разработки системы АСУ-СМИ является автоматизация процессов сбора и анализа информации о наличии и состоянии технических средств, на основе которых осуществляется определение наличной пропускной и провозной способностей. Сопоставление наличной и потребной провозной способностей позволит определять «узкие места» для освоения ожидаемых объемов перевозок и формировать исходные параметры для моделирования вариантов развития инфраструктуры и эффективных технологий эксплуатационной работы.

В целях ускорения внедрения АСУ-СМИ осуществляется поэтапное внедрение системы.

Первая очередь внедрения системы включает в себя:

- технологические задачи автоматизации сбора и обработки основной исходной информации, используемой для оценки пропускной и провозной способности направлений, а также их готовности к внедрению новых информационных технологий в управление перевозочным процессом;

- наиболее актуальные задачи по определению лимитирующих объектов для моделирования развития инфраструктуры на основе выполнения следующих критериев:

- соответствия планируемых размеров движения расчетной результирующей наличной пропускной способности участков;

- обеспечения провозной способности при обращении тяжеловесных составов на основе весовых норм и наличия приемо-отправочных путей для формирования длинносоставных поездов;

- обеспечения пропускной способности при обращении скоростных поездов;

- оценки готовности направлений к внедрению новых технологий в управление перевозочным процессом;

- оценки готовности направлений для организации перевозок определенных видов грузов (в т.ч. контейнерных, нефтеналивных и т.п.).

- основные обеспечивающие подсистемы для решения задач первой очереди.

Вторая очередь разработки системы будет направлена на решение аналитико-управляющих задач, необходимых для оптимизации развития деятельности железнодорожного транспорта.

В «контуре» управления инфраструктурой железнодорожного транспорта АСУ-СМИ является связующим звеном между АСУ отдельными хозяйствами инфраструктуры и АСУ развитием хозяйств для достижения общей цели оптимизации эксплуатационных мощностей, обеспечивающих перевозочный процесс.

Структура АСУ-СМИ

К основным компонентам первой очереди комплекса АСУ-СМИ относятся:

- автоматизированная подсистема ведения данных;

- база данных (БД-СМИ);

- автоматизированная подсистема анализа эксплуатационных мощностей по заданным критериям, включающая программно-аналитический комплекс расчета НПС по нормативам и программное обеспечение для решения задач первой очереди;

- автоматизированная подсистема формирования данных для развития инфраструктуры;

- автоматизированная подсистема формирования исходных данных для разработки требований к эксплуатационной работе;

- программно-технологический интерфейс для ручного ввода данных;

Рис. 1. Общая структура АСУ-СМИ

- программно-технологический интерфейс для автоматизированного ввода данных из внешних прикладных систем (ПТК «ИСКРА» и др.);

- программно-технологический интерфейс для получения информации в виде выходных форм.

Вторая очередь системы включает:

- программно-аналитический комплекс расчета НПС с учетом фактического состояния инфраструктуры;

- программно-аналитический комплекс определения потребной пропускной и провозной способностей с учетом интегрированных характеристик мощностей объектов инфраструктуры.

Каждый компонент включает в себя комплексы задач, находящихся на различных стадиях разработки и внедрения, увязанных между собой в единой информационной среде АСУ-И и построенных на следующих принципах:

- применение современных технических средств, операционных систем, СУБД, СПД и инструментария разработки;

- использование единой информационной среды отрасли на базе ЕНСИ и СБД-И;

- применение типовых общесистемных программных средств. На рис. 1 представлена общая структура АСУ-СМИ.

Функциональный состав АСУ-СМИ

Функциями АСУ-СМИ являются:

- мониторинг данных:

- о наличии основных технических средств и их фактическом состоянии;

- о перспективных грузо- и пассажиропотоках ( по направлениям и основным номенклатурным группам);

- об ограничениях параметров использования технических средств (длины приемо-отправочных и сортировочных путей, скоростей движения, статической нагрузки на путь, негабаритных мест, силы тока, характеристик вагонов, локомотивов и т.д.), оперативно влияющих на перевозочный процесс, в т.ч. коэффициенты использования пропускной способности участка и лимитирующих элементов;

- по весовым нормам на сети дорог;

- предоставление информации по исходным параметрам для расчета пропускной способности участков ж.д.;

- анализ «узких мест» в обеспечении перевозочного процесса и разработка мер по их ликвидации на основе определения лимитирующего объекта с указанием границ участка по заданному критерию оптимизации эксплуатационной работы (соответствия потребной пропускной расчетной НПС участка, обеспечения пропуска тяжеловесных поездов, исходя из установленных весовых норм и оснащения приемо-отправочными путями длиной 100 м и более, организации скоростного движения, внедрению информационных технологий и т.д.) (1-й этап);

- анализ «узких мест» в обеспечении перевозочного процесса и разработка мер по их ликвидации на основе расчета наличной пропускной способности с учетом фактического состояния инфраструктуры и расчета потребной пропускной и провозной способностей с учетом прогноза объемов перевозок (2-й этап);

- формирование исходных данных для перспективы развития инфраструктуры и исходных требований к техобслуживанию потребных транспортных средств и производственных мощностей (2-й этап).

Визуализация результатов анализа эксплуатационных мощностей предполагает использование графического интерфейса на основе единой электронной схемы сети железных дорог России, линейных диаграмм отображения паспортных данных и состояния объектов инфраструктуры в привязке к станциям, перегонам и в необходимых случаях к путям, километрам и метрам на пути.

Функциональный состав Пускового комплекса АСУ-СМИ представлен на рисунке 2.

Взаимодействие с внешней информационной средой

Взаимодействие с АСУ хозяйствами обеспечивает ведение исходных данных для автоматизации процесса анализа эксплуатационных мощностей хозяйств. Для решения поставленной задачи в АСУ-СМИ предоставляются следующие данные:

- паспортные данные о наличии технических средств на основных объектах хозяйства в привязке к основным объектам транспортной сети железных дорог (станции, перегоны, пути, км, пк, метр);

- технико-эксплуатационные характеристики и физические параметры технических средств, объектов инфраструктуры, непосредственно участвующих в перевозочном процессе, производственных мощностей;

- данные об ограничениях параметров использования технических средств (скоростей движения, статической нагрузки на путь, негабаритных мест, силы тока, характеристик вагонов, локомотивов), оперативно влияющих на перевозочный процесс;

- данные по фактическому состоянию объектов инфраструктуры (из носу и надежности технических средств);

- данные по обеспечению техобслуживания потребных производственных мощностей.

Взаимодействие с другими действующими АСУ перевозочного процесса обеспечивает ведение данных по скорости хода поездов, межпоездному интервалу, исполненным размерам движения, характеристикам вагоно-потоков (по типу, массе и длине подвижного состава) и информации по перспективным объемам перевозок.

Взаимодействие с АСУ-РИ должно обеспечивать формирование исходных данных для экономической оценки выбранного варианта развития инфраструктуры и исходных требований к техобслуживанию потребных транспортных средств и производственных мощностей.

Алгоритм оценки эксплуатационных мощностей

На первом этапе оценка эксплуатационных мощностей осуществляется с использованием действующей Инструкции по расчету наличной пропускной способности железных дорог, утвержденной в 1989 году МПС СССР. Однако существующая методика не отражает в полной мере реальной картины пропуска поездов повышенного веса и длины, и в дальнейшем предусматривается ее переработка с учетом реальных условий эксплуатационной работы.

Эксплуатационные мощности каждого хозяйственного объекта инфраструктуры определяются созданной технической инфраструктурой и реализованной технологией работы. При традиционном подходе любому состоянию технической базы и применяемой технологии работы соответствует строго определенная провозная способность железнодорожного транспорта, определяемая как совокупность наличной пропускной способности участков по перегонам (N), пропускной или перерабатывающей способности станций (n), инвентарных парков вагонов (П) и локомотивов (М).

Участки для расчета пропускной способности устанавливаются службой перевозок и являются одинаковыми для всех хозяйств. Расчетный участок характеризуется близкими по величине размерами движения на всем протяжении и устанавливается между станциями зарождения и погашения грузо- и пассажиропотоков или между одной из них и станцией оборота локомотивов, сортировочной или участковой станцией, узловой станцией, станцией перелома весовых норм, стыковой станцией дороги и т.п. К числу расчетных участков относятся также пригородные зоны с большим перепадом пригородного движения.

Результирующая наличная пропускная способность направления в целом определяется по расчетному участку, входящему в направление и имеющему наименьшую пропускную способность.

Результирующая наличная пропускная способность отдельных участков устанавливается по следующим элементам:

перегонам - ограничивающие перегоны на участке; станциям — приемо-отправочные пути и стрелочные горловины; устройствам электроснабжения электрифицированных линий - системы тягового электроснабжения.

При установлении результирующей пропускной способности сортировочных станций учитывается перерабатывающая способность сортировочных устройств (сортировочные горки и вытяжные пути).

По другим устройствам железнодорожных хозяйств проверяется степень обеспечения этими устройствами полученной результирующей пропускной способности расчетного участка.

Таким образом, эксплуатационная мощность каждого конкретного хозяйственного объекта инфраструктуры характеризуется матрицей расчетных параметров {Nξ, nξ, Пξ, Мξ …}, которая сравнивается с потребными характеристиками данного объекта {Nξ, nξ, Пξ, Мξ …}, необходимыми для освоения планируемых объемов перевозок и выполнения установленного качества транспортного обслуживания.

На основании сравнительного анализа выявляются «узкие места» и формируются исходные данные для проведения технико-экономической оценки (в АСУ-РИ) возможных вариантов их ликвидации.

На 2-м этапе внедрения системы расчетные параметры эксплуатационных мощностей корректируются с учетом фактического состояния объекта инфраструктуры, исходя из износа технических средств и параметров надежности (статистики отказов), т.е. идеальная параметрическая матрица {Nξ, nξ, Пξ, Мξ …} приводится к реальной (фактической) {Nξ, nξ, Пξ, Мξ …}.

Учитывая выше сказанное, алгоритм анализа эксплуатационных мощностей объекта инфраструктуры можно представить в следующем виде (см. Рис.3):

Заключение

Полученные оценки эксплуатационных мощностей будут являться исходными данными для технико-экономического обоснования лимитирующих и приоритетных объектов, лежащего в основе формирования инвестиционных программ развития ОАО «РЖД».

Результатом разработки и внедрения комплекса АСУ-СМИ будет выполнение следующих показателей:

- обеспечение перевозок предъявленных объемов грузов при снижении эксплуатационных расходов хозяйств за счет информационной поддержки принятия решений в реальном режиме времени;

- снижение затрат на развитие инфраструктуры путем построения оптимальных моделей развития инфраструктуры и эффективных технологий эксплуатационной работы железнодорожных направлений исходя из перспективных требований перевозочного процесса и стратегических интересов России;

- повышение конкурентоспособности железнодорожного транспорта за счет приведения инфрастуктуры к современным требованиям транспортного обслуживания.