3. Учет вывозных локомотивов также вносит малые поправки на значение ПЛ. Вывозные локомотивы работают мало и на небольших участках. Для таких поездо-локомотивов длина пройденного маршрута будет маленькой, а значит, их вклад тоже будет маленьким (всего было запланировано 33 (2.11%) локомотива с коротким пробегом).

Проанализировав в целом представленные качественные показатели, можно прийти к заключению, что разработанная система управления железнодорожными перевозками предоставляет адекватное решение задачи планирования прикрепления локомотивов к составам поездов, повышая эффективность использования эксплуатируемого локомотивного парка.

В рамках ввода системы в опытную эксплуатацию были проведены показы заказчику в ЦУТР запуска планировщика на реальных данных, а также последующее согласование проектных решений по техпроцессу планирования поездов на 3-7 суток, планированию ТПС на 3 суток и корректировок пользователей в этих процессах. После чего последовало внедрение построенной автоматизированной системы управления грузоперевозками в Региональный Центр Управления Поездов (РЦУП). На Рисунке 7а приведена схема взаимодействия модуля планирования расписания грузоперевозок (модуль «Оперативное управление эксплуатационной работой») в составе проекта «Единая Интеллектуальная Система Управления и Автоматизации Производственных Процессов на Железнодорожном Транспорте (ИСУЖТ)» с другими модулями управления грузоперевозками, используемыми РЦУП. На Рисунке 7б представлены снимки интерфейса диспетчера с полученными графиками планов пропуска поездов и подвязки тяговых ресурсов.

Таким образом выглядит выходная информация, предоставляемая построенным модулем планирования расписания грузоперевозок, в процессе работы диспетчера по сменно-суточному планированию. Как видно из рисунков, интерфейс диспетчера предоставляет полную информацию о поезде, его графике следования, подвязанных к нему локомотивах и бригадах, а также графиках следования локомотивов и бригад. Процесс работы указанных специалистов по корректировке и анализу качества разработанной системы в рамках ее ввода в опытную эксплуатацию предоставляет потенциал для ее дальнейшего улучшения и доработки.

а. Схема взаимодействия модуля планирования расписания грузоперевозок с другими модулями в процессе внедрения в РЦУП

б. Снимки интерфейса диспетчера с графиками планов подвязки

Рисунок 7. Введение построенного модуля планирования расписания грузоперевозок в опытную эксплуатацию

Перед введением в опытную эксплуатацию модуля планирования содержания тяговых ресурсов на установленную потребность с целью оценки эффективности его работы было проведено тестирование на данных Восточного полигона. Часть результатов представлена в таблицах ниже. Данные представленных запусков имели следующий объем: планирования ТПС - 4974 секции и 4 региональных дирекции; ЛБ - 34 депо и 30895 ТЧМ и ТЧМП. Для планирования такого объема данных планировщику потребовалось 12,36 секунд.

Таблица 3. Результаты работы модуля планирования содержания тяговых ресурсов на реальных данных

а. Результаты планирования содержания парка ТПС

б. Результаты планирования содержания ЛБ для эксплуатационного локомотивного депо Боготол

Как видно из таблиц, в результате использования построенных модулей квартального прогноза и планирования содержания тяговых ресурсов для обеспечения перевозочного процесса прогнозный эксплуатируемый парк ТПС был полностью приведен к потребному, и фактическое содержание сотрудников становится равным потребному. В настоящий момент разработанная система находится в опытной эксплуатации, что предоставляет потенциал для дальнейшего улучшения построенного модуля с последующим введением его в промышленную эксплуатацию.

В заключении подводятся основные итоги диссертационного исследования.

Основные результаты и выводы

1. В ходе исследования были разработаны две различные системы управления перевозочным процессом и предложен подход моделирования транспортных потоков, позволяющий прогнозировать требуемое для перевозочного процесса количество ресурсов.

2. Для решения задачи построения эффективного расписания и прикрепления к ним тяговых ресурсов были разработаны методы ее формализации и учета ограничений, связанных со спецификой железнодорожной инфраструктуры, а также модель управления грузоперевозками, построенная на основе разработанных методов. Была сформулирована задача оптимизации для поиска наилучшего расписания грузоперевозок. Для решения данной задачи предложен гибридный вариант использования методов аукциона и имитации отжига, применяющий каждый из них в соответствии с поставленными в текущий момент требованиями.

3. Разработана система квартального планирования содержания тяговых ресурсов. Процесс построения указанной системы включал в себя: анализ разветвленной структуры требований и ограничений подзадач содержания ТПС и ЛБ, их формализация, разработка алгоритма их решения, учитывающего ограничения и технологические регламенты по содержанию ТПС и ЛБ и его реализация на языке Java с использованием многопоточного подхода и мультиагентных технологий.

4. Для прогнозирования пассажиропотоков предложена нейро-нечеткая модель пассажиропотока с использованием релаксационных алгоритмов для параметрической идентификации. Предложенная модель прогнозирования транспортных потоков в совокупности с созданной системой планирования содержания тяговых ресурсов на установленную потребность применена в монорельсовой системе типа H-Bahn.

5. Созданы системы управления грузоперевозками, которые были протестированы на реальных данных с Восточного полигона РЖД и частично внедрены в опытную эксплуатацию на указанном полигоне. По итогам проверки системы планирования расписания грузоперевозок на специально разработанных тестовых сценариях было показано, что при планировании учитываются основные требования и критерии, а также успешно обходится множество технологических ограничений, что позволяет формировать адекватное решение, удовлетворяющее всем условиям моделируемой системы. Проведено исследование работы предложенных алгоритмов оптимизации в сравнении с другими общеизвестными методами. Сравнение результатов работы указанных алгоритмов подтвердило теоретическую оценку их скорости, а также проиллюстрировало превосходство возможностей гибридного варианта их использования. Рассчитанные качественные показатели работы системы планирования расписания грузоперевозок на реальных данных, показали, что разработанная система предоставляет адекватное решение задачи планирования прикрепления ТПС к поездам, повышая эффективность использования эксплуатируемого локомотивного парка.

6. Анализ тестирования построенного модуля квартального прогноза и планирования содержания ЛБ и ТПС для обеспечения перевозочного процесса показал, что фактическое содержание сотрудников и фактический парк ТПС становится равным или приближается к потребному. В настоящий момент разработанная система находится в опытной эксплуатации, что предоставляет потенциал для дальнейшего улучшения построенного модуля с последующим введением его в промышленную эксплуатацию.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях

Список научных статей, опубликованных в журналах, входящих в перечень Высшей Аттестационной Комиссии России:

1. Минашина И.К., Захарова Е.М., «Обзор методов многомерной оптимизации», научный электронный журнал Информационные процессы, Том 14, 3, стр. 256-274, 2014

2. Кузнецов Н.А., Пащенко Ф.Ф., Рябых Н.Г., Минашина И.К., Захарова Е.М., «Алгоритмы оптимизации в задачах планирования на рельсовом транспорте», научный электронный журнал Информационные процессы, Том 14, 4, стр. 307-318, 2014

3. N.A. Kuznetsov, I.K. Minashina, F.F. Pashchenko, N.G. Ryabykh, E.M. Zakharova, Design and Analysis of Optimization Algorithms for Multi-agent Railway Control System, Procedia Computer Science, Volume 37, 2014, Pages 211-219, ISSN 1877-0509

4. Zakharova, E.M., Minashina, I.K. , Review of multidimensional optimization methods, Journal of Communications Technology and Electronics, 06/2015; 60(6):625-636. DOI: 10.1134/S1064226915060194

5. N.A. Kuznetsov, I.K. Minashina, F.F. Pashchenko, N.G. Ryabykh, E.M. Zakharova «Optimization Algorithms in Scheduling Problems of the Rail Transport», ISSN 1064-2269, Journal of Communications Technology and Electronics, 2015, Vol. 60, No. 6, pp. 637-646. © Pleiades Publishing,Inc., 2015.

6. F.F. Pashchenko, N.A. Kuznetsov, N.G. Ryabykh, I.K. Minashina, E.M. Zakharova, O.A. Tsvetkova, Implementation of Train Scheduling System in Rail Transport using Assignment Problem Solution, Procedia Computer Science, Volume 63, 2015, Pages 154-158, ISSN 1877-0509.

7. N.A. Kuznetsov, I.K. Minashina, N.G. Ryabykh, E.M. Zakharova, F.F. Pashchenko, Design and Comparison of Freight Scheduling Algorithms for Intelligent Control Systems, Procedia Computer Science, Vol. 98, 2016, pp. 56-63, ISSN 1877-0509.

8. Pashchenko, N.A. Kuznetsov, I.K. Minashina, N.G. Ryabykh, E.M. Zakharova, Intelligent Control System For The Rail Transportations / AICT2016 Conference Printed Proceedings. Baku: Curran Associates, Inc., 2016. № 1. p. 383-387. 10th International Conference on Application of Information and Communication Technologies (AICT2016), Baku, Azerbaijan,12 - 14 of October 2016

9. F.F. Pashchenko, A.F. Pashchenko, N.A. Kuznetsov, I.K. Minashina, E.M. Zakharova, Analysis of the adaptive algorithms behaviour applied to the railway optimization problems, Procedia Computer Science, Volume 109, 2017, Pages 560-567, ISSN 1877-0509.

10. Захарова Е.М., Пащенко Ф.Ф., Такмазьян А.К., Минашина И.К., Кузнецов Н.А. Intelligent Control Systems for the Rolling Equipment Maintenance of Rail Transport / Proceedings of the 11th IEEE International Conference on Application of Information and Communication Technologies (AICT2017, Moskow). М.: IEEE, 2017. v.1., p. 423-425.

Список научных статей, опубликованных в изданиях, выпускаемых в Российской Федерации и за рубежом (исключая статьи, входящие в предыдущий список):

1. Свиридова И.К. «Использование релаксационных алгоритмов для оценки параметров в нейро-нечетких моделях в системах принятия решений», Труды 55-й научной конференции МФТИ. Радиотехника и кибернетика. Т.2.-М.:МФТИ, 2012 - с.36-38.

2. Пащенко Ф.Ф., Минашина И.К., Захарова Е.М., «Использование релаксационных алгоритмов для оценки параметров в нейро-нечетких моделях», Вестник МАСИ. М.,2013, стр. 112-118

3. Пащенко Ф.Ф., Минашина И.К., Захарова Е.М., «Нейро-нечёткое моделирование пассажиропотоков», Вестник МАСИ.Т.15.ч.1.2013.с.102-107

4. Пащенко Ф.Ф., Минашина И.К., Захарова Е.М. «Нейро-нечёткое моделирование пассажиропотоков», сборник трудов первой научно-технической конференции «Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте», ИСУЖТ-2012, М.,15-17 ноября 2012, с. 105-108

5. Минашина И.К., Захарова Е.М. «Нейро-нечеткое моделирование в управлении пассажироперевозками», сборник конференции «Управление большими системами» УБС-10, Уфа,2013, Том 1, 251

6. Минашина И.К., Захарова Е.М. «Использование релаксационных алгоритмов для оценки параметров в нейро-нечетких моделях» сборник конференции «Управление большими системами» УБС-10, Уфа, 2013, Том 1, 247

7. Пащенко Ф.Ф., Минашина И.К., Захарова Е.М., «Нейро-нечеткое моделирование пассажиропотоков», Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD'2013): Материалы Седьмой международной конференции, 30 сентября - 2 октября 2013 г., Москва: в 2 т. / Ин-т проблем упр. им. В.А. Трапезникова Рос. акад. Наук. - Т. 2. Секции 4-10. - М.: ИПУ РАН, 2013. - 445 с. - с. 144.

8. Пащенко Ф.Ф., Кузнецов Н. А., Минашина И. К., Захарова Е. М. «Использование релаксационных алгоритмов для оценки параметров нейро-нечетких моделей», 4th International Conference ICDQM-2013, Life Cycle Engineering And Management, Proceedings, June 27-28 2013. Belgrade, Serbia. Editor-in-Chief: Ljubisa Papic Publisher: Research Center DQM, p.94-100.

9. Н.А.Кузнецов, В.С. Козякин, П.Ю.Чеботарев, П.О.Скобелев, Н.И. Капустин, В.А. Матвиенко, Н.Г.Рябых, Н.А. Гречишкина, О.М.Цыганова, Е.М.Захарова, И.К. Минашина «Качественный анализ и моделирование алгоритмов оптимизации мультиагентной системы управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте», Труды второй научно-технической конференции ИСУЖТ-2013, стр. 58-61, 21-22 октября 2013, Москва.

10. Международная молодежная научно-практическая конференция «Человек и космос», 9-11 апреля 2013г., Днепропетровск. Ф.Ф. Пащенко, И.К. Минашина, Е.М. Захарова. «Построение алгоритмов оптимизации планирования перевозочных процессов»

11. Пащенко Ф.Ф., Кузнецов Н.А., Рябых Н.Г., Захарова Е.М., Минашина И.К., «Моделирование алгоритмов оптимизации мультиагентной системы управления перевозочным процессом», Вестник МАСИ, Информатика, Экология, Экономика 2014, Т.16, №1, с.9-15

12. Пащенко Ф.Ф., Захарова Е.М., Минашина И.К., Рябых Н.Г., «Моделирование алгоритмов оптимизации перевозочным процессом на железнодорожном транспорте», Вестник Международной Академии Системных Исследований, Информатика, Экология, Экономика, 2014, Т.16, №1, с.90-99.

13. Минашина И.К., Захарова Е.М., «Разработка и анализ алгоритмов оптимизации в задачах планирования на железнодорожном транспорте», Труды третьей научно-технической конференции ИСУЖТ-2014, стр. 24-29, 19 ноября 2014г., Москва.

14. Рябых Н.Г., Захарова Е.М., Минашина И.К., Корчагин Т.А., «Реализация привязки поездов на нитки вариантного графика с помощью решения задачи о назначениях», Труды третьей научно-технической конференции ИСУЖТ-2014, стр. 48-51, 19 ноября 2014г., Москва.

15. Захарова Е.М., Минашина И.К., «Анализ и разработка оптимизационных алгоритмов для мультиагентной системы в железнодорожном комплексе», Труды 57-й научной конференции МФТИ. Радиотехника и кибернетика. М:МФТИ, 24-29 ноября 2014 года, стр.182-184.

16. Захарова Е.М., Минашина И.К., Такмазьян А.К., Алтунин В.П., «Планирование и прогноз содержания тягового подвижного состава для обеспечения перевозочного процесса», Труды четвертой научно-технической конференции с международным участием ИСУЖТ-2015, с. 37 - 41, 18 ноября 2015 г., Москва.

17. Рябых Н.Г., Захарова Е.М., Минашина И.К., Пащенко Ф.Ф., Реализация привязки поездов на нитки вариантного графика с помощью решения задачи о назначениях, Тезисы 58-й научной конференции МФТИ (Долгопрудный, 2015). Москва-Долгопрудный-Жуковский: МФТИ, 2015. С. http://conf58.mipt.ru/static/reports_pdf/818.pdf

18. Захарова Е.М., Минашина И.К., Такмазьян А.К., Пащенко Ф.Ф., Планирование и прогноз содержания тягового подвижного состава для обеспечения перевозочного процесса, Тезисы 58-й научной конференции МФТИ (Долгопрудный, 2015). Москва-Долгопрудный-Жуковский: МФТИ, 2015. С. http://conf58.mipt.ru/static/reports_pdf/831.pdf

19. Захарова Е.М., Матвиенко В.А., Симонов А.В., Минашина И.К., Бородулин С.В., «О подходе к эффективному планированию содержания локомотивных бригад для обеспечения перевозочного процесса на больших временных горизонтах», Труды пятой научно-технической конференции с международным участием «Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте. Компьютерное и математическое моделирование. ИСУЖТ-2016», стр. 103 - 106, 17-18 ноября 2016, г. Москва

Размещено на Allbest.ru