Система для управления работой направления железнодорожной сети на основе виртуальной сортировки вагонов Российский патент 2020 года по МПК B61L27/00 B61B1/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для управления сортировочными станциями и поездообразованием на выделенном полигоне сети.

Известна система для планирования работы сортировочной станции, содержащая первый персональный компьютер, установленный на автоматизированном рабочем месте оперативного работника станции, второй персональный компьютер, установленный на автоматизированном рабочем месте маневрового диспетчера, процессоры персональных компьютеров посредством канала связи соединены между собой, к процессору первого персонального компьютера через канал связи подключен первый вход первого вычислительного блока, а через другой канал связи подключен первый вход формирователя параметров последовательности пропуска поездов, выход которого через первый блок моделирования соединен со вторым входом первого вычислительного блока, процессор второго персонального компьютера через второй блок моделирования соединен со вторым входом формирователя параметров последовательности пропуска поездов, к третьему входу которого подключен первый выход второго вычислительного блока, включенные последовательно третий, четвертый и пятый блоки моделирования и формирователь параметров маршрутов поездов, при этом вход третьего блока моделирования соединен с выходом первого вычислительного блока, а выход пятого блока моделирования подключен к входу второго вычислительного блока, второй выход которого через формирователь параметров маршрутов поездов соединен с процессором второго персонального компьютера (RU 87671, В61В 1/00, 20. 10.2009).

Известная система позволяет оптимизировать работу отдельной сортировочной станции за счет моделирования перерабатывающей способности сортировочных устройств, интенсивности поступления и величины составов, поступающих на сортировочный комплекс, числа назначений поездов, формируемых на сортировочных и отправочных путях. Однако она не учитывает условия работы грузовых и сортировочных станций железнодорожного направления, к которому она отнесена.

В качестве прототипа принята система для управления работой сортировочных станций направления, содержащая автоматизированное рабочее место ответственного работника дирекции управления движением, включающее процессор с блоком ввода/вывода и монитором, блок памяти, вход/выход которого подключены к соответствующим выходу/входу процессора, первый выход которого соединен с входом блока обработки и формирования выходных данных, выходом соединенного с другим входом монитора, блок моделирования работы сортировочных станций, включающий последовательно соединенные блок расчета вариантов разложения поездов, блок выбора последовательности расформирования составов, блок выбора последовательности накопления вагонов и блок моделирования отправления сформированных поездов, выход которого соединен с первым входом процессора, а также блок расчета показателей работы сортировочных и грузовых станций за прошедший период, вход которого соединен с первым выходом процессора, а выход - с первым входом блока расчета вариантов разложения поездов, блок формирования плановых показателей работы сортировочных и грузовых станций, вход которого соединен со вторым выходом процессора, а выход - со вторым входом блока расчета вариантов разложения поездов, блок формирования актуального плана формирования, вход которого соединен с третьим выходом процессора, а выход - с блоком анализа вариантов последовательности расформирования поездов, блок формирования усредненных вагонопотоков сортировочных станций, вход которого соединен с четвертым выходом процессора, а выход - с входом блока выбора последовательности накопления вагонов, при этом другие входы/выходы процессора соединены через сервер по сети передачи данных с соответствующими выходами/входами аппаратно-программных устройств автоматизированной системы управления сортированными и грузовыми станциями, автоматизированной системы оперативного управления перевозками и автоматизированного диспетчерского центра, а также с выходами/входами первого и второго блоков сопряжения, входы первых блоков сопряжения подключены к установленным на путях сортировочных станций направления датчикам подхода грузовых поездов, а входы/выходы вторых - к выходам/входам аппаратно-программных устройств центров комплексного диагностического контроля технического состояния подвижного состава движущих поездов (RU2500558, B61B 1/00, 10.12.2013).

Система для управления работой сортировочных станций направления железнодорожной сети позволяет осуществлять управление работой сортировочных станций во взаимодействии с работой направления железнодорожной сети на этапах сменно-суточного и текущего планирования, проверку выполнения плана на сортировочных станциях и движения поездов по участкам направления, согласование показателей сменно-суточных планов работы в границах направления и выработки оптимальных управляющих решений.

Недостатком известной системы являются ограниченные функциональные возможности по управлению вагонопотоками, обусловленные тем, что при моделировании и управлении работой сортировочных станций взаимозаменяемые порожние вагоны перерабатываются в соответствии с их назначениями, указанными в перевозочных документах. Это приводит к увеличению количества маневровых операций при переработке транзитных и местных вагонопотоков, простоев вагонов под накоплением и в пути, снижению перерабатывающих способностей сортировочных станций.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности управления вагонопотоками, за счет сокращения нерациональных перевозок.

Технический результат достигается тем, что в системе для управления работой направления железнодорожной сети на основе виртуальной сортировки вагонов, содержащей компьютеры автоматизированных рабочих мест операторов, каждый из которых включает процессор, с подключенными к нему блоком ввода/вывода, блоком памяти, монитором и блоком обработки и формирования выходных данных, выход которого соединен с другим входом монитора, входы/выходы процессора соединены по сети передачи данных с сервером и соответствующими выходами/входами аппаратно-программных устройств автоматизированной системы управления сортированными и грузовыми станциями, автоматизированной системы оперативного управления перевозками и автоматизированного диспетчерского центра, а также с выходами/входами первого и второго блоков сопряжения, входы первых блоков сопряжения подключены к установленным на путях сортировочных станций направления датчикам подхода поездов, а входы/выходы вторых - к выходам/входам аппаратно-программных устройств центров комплексного диагностического контроля технического состояния подвижного состава движущих поездов, согласно изобретению каждый компьютер автоматизированного рабочего места оператора снабжен программным блоком поддержки принятия решений о порядке роспуска составов, включающим модуль нечеткого прогноза, и блоком памяти с данными нормативно справочной информации, которые подключены к процессору, соединенному посредством сети передачи данных с внутренней шиной данных сервера, к которой подключены дополнительно введенные программный модуль корректировки расписаний и моделирования, блок памяти с копией базы данных автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки и блок памяти с базой данных BigData, включающей истории работы сортировочных станций направления, управляющих решений и продвижения потоков поездов, который подключен ко входу программного модуля корректировки расписаний и моделирования и ко входу блока формирования результатов работы алгоритмов машинного обучения, выходом соединенного с входом блока отбора по заданным фильтрам перераспределения направлений вагонов, выход которого соединен с входом корректировки очередности роспуска и отправления программного модуля корректировки расписаний и моделирования, а к его второму входу подключен блок памяти с копией базы данных автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки, который соединен с блоком памяти с базой данных BigData, включающей истории работы сортировочных станций направления, при этом к сети передачи данных подключены компьютеры операторов автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки и блок автоматизированной системы управления сортировочной горки.

На чертеже приведена функциональная схема системы для управления работой направления железнодорожной сети на основе виртуальной сортировки вагонов.

Система для управления работой направления железнодорожной сети на основе виртуальной сортировки вагонов содержит компьютеры 1 автоматизированных рабочих мест операторов, каждый из которых включает процессор 2, с подключенными к нему блоком 3 ввода/вывода, блоком 4 памяти, монитором 5 и блоком 6 обработки и формирования выходных данных, выход которого соединен с другим входом монитора 5, входы/выходы процессора соединены по сети 7 передачи данных с сервером 8 и соответствующими выходами/входами аппаратно-программных устройств автоматизированной системы управления сортированными 9 и грузовыми 10 станциями, автоматизированной системы 11 оперативного управления перевозками и автоматизированного диспетчерского центра 12, а также с выходами/входами первого 13 и второго 14 блоков сопряжения, входы первых блоков 13 сопряжения подключены к установленным на путях сортировочных станций направления датчикам 15 подхода поездов, а входы/выходы вторых - к выходам/входам аппаратно-программных устройств 16 центров комплексного диагностического контроля технического состояния подвижного состава движущих поездов, каждый компьютер 1 автоматизированного рабочего места оператора снабжен программным блоком 17 поддержки принятия решений о порядке роспуска составов, включающим модуль 18 нечеткого прогноза, и блоком 19 памяти с данными нормативно справочной информации, которые подключены к процессору 2, соединенному посредством сети 7 передачи данных с внутренней шиной 20 данных сервера 8, к которой подключены дополнительно введенные программный модуль 21 корректировки расписаний и моделирования, блок 22 памяти с копией базы данных автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки и блок 23 памяти с базой данных BigData, включающей истории работы сортировочных станций направления, управляющих решений и продвижения потоков поездов, который подключен ко входу программного модуля 21 корректировки расписаний и моделирования и ко входу блока 24 формирования результатов работы алгоритмов машинного обучения, выходом соединенного с входом блока 25 отбора по заданным фильтрам перераспределения направлений вагонов, выход которого соединен с входом корректировки очередности роспуска и отправления программного модуля 21 корректировки расписаний и моделирования, а к его второму входу подключен блок 22 памяти с копией базы данных автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки, который соединен с блоком 23 памяти с базой данных BigData, включающей истории работы сортировочных станций направления, при этом к сети 7 передачи данных подключены компьютеры 26 операторов автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки и блок 27 автоматизированной системы управления сортировочной горки.

Система для управления работой направления железнодорожной сети на основе виртуальной сортировки вагонов функционирует следующим образом.

Система использует данные информационных систем, которые на дорожном уровне обеспечивают выполнение в автоматизированном режиме следующих функций:

- прогноз вагонопотоков для сортировочной станции направления на планируемый период;

- планирование объемов переработки вагонопотоков на сортировочной станции железной дороги с учетом пропуска транзитных поездов на основе актуального плана формирования;

- планирование отправления поездов с сортировочной станции на основе актуального графика во взаимодействии с прилегающими полигонами.

На сетевом уровне в автоматизированном режиме предлагаемая система осуществляет:

- согласование работы сортировочных станций железных дорог в границах направления на планируемый период;

- корректировку назначений порожних вагонов с целью минимизации общего количества групп вагонов, следующих в адрес отдельных отправителей;

- оценку плана работы сортировочной станции во взаимодействии с работой железнодорожного направления на планируемый период;

- формирование и выдачу заданий сортировочным станциям направления на планируемый период.

Нормативно-технологической основой работы сортировочной станции направления являются:

- типовой технологический процесс работы сортировочной станции;

- актуальный план формирования поездов для направления на планируемый период;

- актуальный нормативный и вариантный (если есть в заданную дату) график отправления поездов со станции на направление на планируемый период;

- технические нормы эксплуатационной работы станции и направления.

Для взаимодействия сортировочных станций направления железнодорожной сети проводят анализ работы сортировочной станции за прошедший учетный период; осуществляют планирование на основе маркетингового прогноза плановой погрузки сети и дорог направления на учетный период; прогнозирование (планирование) погрузки по родам, собственникам подвижного состава и другим признакам на планируемый период; осуществляют контроль фактического составообразования на сортировочных станциях, с учетом которого корректируют модель подхода поездов с вагонами по категориям с различных направлений на прогнозируемый период.

Управление работой сортировочных станций направления осуществляется в три этапа.

На первом этапе осуществляют предварительное планирование (прогнозирование) работы сортировочной станции направления на суточный период.

На втором этапе осуществляют уточнение предварительного суточного плана работы сортировочных станций.

На третьем этапе решают задачу детализированного текущего планирования работы сортировочных станций на дорожном уровне в течение смены и суток с последующим согласованием показателей сменно-суточных планов работы станций, а в случае необходимости и железных дорог, в границах направления на сетевом уровне.

Ответственный работник дирекции управления движением с компьютера 1 своего автоматизированного рабочего места запрашивает из аппаратно-программных устройств автоматизированной системы управления сортированными 9 и грузовыми 10 станциями (АСУ 9 СС и АСУ 10 ГС) информацию о типовых и фактически действующих на текущий момент технологических процессах работы сортировочных и грузовых станций. Эта информация поступает по сети 20 передачи данных в сервер 8, который передает ее в процессор 2 компьютера 1. Процессор 2 осуществляет обработку информационных данных по каждой станции направления и записывает ее в блок 4 памяти. В блоке 4 памяти также хранится информация актуального плана формирования поездов и актуального нормативного графика движения поездов для станций и участков направления на планируемый период и технические нормы эксплуатационной работы направления.

На основании расчетных вариантов последовательностей накопления и уровней заполнения вагонами в парках отправления сортировочных станций, аппаратно-программные устройства автоматизированной системы 11 оперативного управления перевозками (АСОУП 11) осуществляют моделирование вариантов отправления сформированных на сортировочных станциях поездов. При заполнении приемоотправочных парков сортировочных станций до таких значений, когда появляются затруднения в работе станций, АСОУП 11 анализирует варианты перераспределения поездной работы между сортировочными станциями направления, отклоняет вагонопотоки, меняет очередность подвода поездов к станциям. Информацию о вариантах моделей отправления сформированных поездов АСОУП 11 передает в процессор 2, который записывает ее в блок 4 памяти, а также передает в блок 6 обработки и формирования выходных данных, который осуществляет соответствующую обработку и преобразование для ее визуального представления на экране монитора 5 в табличном и/или графическом виде.

На третьем этапе осуществляют моделирование работы сортировочных станций сети и на основании суточного плана - моделирование сменно-суточное работы сортировочных станций направления. За исходные показатели принимаются наименьшие значения простоев вагонов на сортировочных станциях, полученные на втором этапе моделирования.

При оперативном прогнозировании (планировании) работы сортировочных станций учитывают фактическое разложение вагонов в движущихся поездах и их техническое состояние. Информация о фактическом разложении вагонов в движущихся поездах и их техническом состоянии поступает из аппаратно-программных устройств 16 центров комплексного диагностического контроля технического состояния подвижного состава движущих поездов (ИЦ 16 КДК).

Данные об идентификации вагона и его техническом состоянии поступают в ИЦ 16 КДК при проходе поезда от его устройства безопасности, размещенного на локомотиве, и соответствующих датчиков 15, установленных на путях следования поезда.

Информация о разложении состава поезда поступает из аппаратно-программного устройства автоматизированной системы 11 оперативного управления перевозками, а о характеристике и текущем состоянии перегонов и станций направления - из автоматизированного диспетчерского центра 12 управления.

Результаты моделирования прогнозов переработки вагонов на сортировочных станциях поступают в процессор 2, который записывает их в блок 5 памяти, а также передает в блок 6 обработки и формирования выходных данных, который осуществляет соответствующую обработку и преобразование информации для ее визуального представления на экране монитора 5.

Для наглядности выходную информацию представляют на мониторе 5 в виде графиков, например, почасового отправления поездов с сортировочных станций, гистограмм отправления вагонов в поездах, таблиц времени нахождения вагонов на сортировочных станций и др.

При подходе поезда к входному светофору станции датчики 15, представляющие собой датчики счета осей, определяют количество осей и тип вагонов поезда, по которому идентифицируется поезд. Соответствующая информация передается в автоматизированную систему 11 оперативного управления перевозками и учитывается при оперативном планировании подачи поездов на сортировочную горку и расформировании его вагонов.

Данные от датчиков 15 подхода поездов после первичной проверки и обработки на сервере 8 поступают в программный блок 17 поддержки принятия решений о порядке роспуска составов компьютера 1, и затем в модуль 18 нечеткого прогноза. С учетом информации из автоматизированной системы 11 оперативного управления перевозками и данных из блока 19 памяти, в котором содержится нормативно-справочная информация по участку (НСИ), система выдает прогноз работы сортировочной станции. Так происходит на нескольких сортировочных станциях сети.

Одновременно с этим, в автоматизированной системе подготовки и оформления перевозочных документов (ЭТРАН) и системе Центра фирменного транспортного обслуживания (ЦФТО) у нескольких операторов системы фирменного транспортного обслуживания (СФТО) через соответствующие компьютеры 26 обрабатывается информация о потребных ресурсах (вагонах) и соответствующих назначениях таких вагонов, то есть о том, где образуется потребность в погрузочных ресурсах («потенциальная погрузка»).

Информация о работе сортировочных станций (для каждой из сортировочных станций) и сведения из автоматизированной системы ЭТРАН подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки («потенциальная погрузка») передается в программный модуль 21 корректировки расписаний и моделирования, который наряду с отсылкой информации в блок 23 памяти для записи и дальнейшей обработки, проводит увязку («баланс жадным алгоритмом») между местами ожидания образования порожних вагонов и местами спроса на них. Эта форма баланса (с предварительной увязкой) также передается в блок 23 памяти.

Информация из этого блока 23 памяти подвергается интеллектуальной обработке в программном модуле 21 корректировки расписаний и моделирования. На первом этапе получения результатов, через блок 24 формирования результатов работы алгоритмов машинного обучения и блок 25 отбора по заданным фильтрам перераспределения направлений вагонов в блоке 24 генерируются возможные решения, после чего в блоке 25 отбора этих решений по заданным фильтрам (например, регион назначения, род груза, род подвижного состава, период упреждения и т.п.) производится выбор необходимых. С учетом выбранных вариантов даются команды на изменение работы ряда сортировочных станций (изменение порядка роспуска или порядка отправления).

С учетом порядка роспуска, сформированного после обработки данных, программный блок 17 поддержки принятия решений о порядке роспуска составов формирует команду на изменение порядка роспуска для реализации его на автоматизированной системе управления сортировочных горок (при ее отсутствии команда поступает на пост горочной автоматической централизации).

После проведения роспуска и появления информации о накоплении составов поездов в моделях сортировочного парка и в моделях отправления, из программного модуля 21 корректировки расписаний и моделирования сведения поступают в ЭТРАН для создания сопроводительной документации и передачи этой документации на локомотивы поездов (для выполнения).

Таким образом, с использованием нескольких программных модулей 17 поддержки принятия решений о порядке роспуска составов при работе сортировочных станций, блока 23 памяти с базой данных BigData, включающей истории работы сортировочных станций направления, и сведений о характере грузовой работы формируется виртуальная динамическая модель погрузочных ресурсов сети, реализуя которую на мощном персональном компьютере или на кластере сокращается количество отцепов в составах расформировываемых поездов, сокращается количество маневровых операций при подборке групп отцепки, что позволяет сократить объём маневровой работы при работе с транзитным и местным вагонопотоком, а также ускорить переработку вагонопотока и повысить перерабатывающую способность сортировочной станции. Это приводит к сокращению нерациональных перевозок, к снижению простоев вагонов под накоплением и в пути, включая синдром брошенных по неприему поездов. Формируется процесс виртуальной сортировки вагонов.

Изобретение относится к средствам управления сортировочными станциями и поездообразованием на выделенном полигоне сети. Система содержит компьютеры (1) АРМ операторов, каждый из которых включает процессор (2), блок (3) ввода/вывода, блок (4) памяти, блок (6) обработки и формирования выходных данных, блок (19) памяти с данными нормативно-справочной информации, блок (17) поддержки принятия решений о порядке роспуска составов, включающий модуль (18) нечеткого прогноза, сервер (8) с внутренней шиной (20), включающий модуль (21) корректировки расписаний и моделирования, блок (22) памяти с копией базы данных автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки и блок (23) памяти с базой данных BigData, включающей истории работы сортировочных станций направления, управляющих решений и продвижения потоков поездов, сеть (7) передачи данных, связанную с компьютерами (26) операторов автоматизированной системы подготовки и оформления документов на железнодорожные грузоперевозки, блоком (27) автоматизированной системы управления сортировочной горки, устройствами автоматизированной системы управления сортировочными (9) и грузовыми (10) станциями, автоматизированной системой (11) оперативного управления перевозками, автоматизированным диспетчерским центром (12), а также с первым (13) и вторым (14) блоком сопряжения, входы которых подключены к установленным на путях сортировочных станций направления датчикам (15) подхода поездов и к аппаратно-программным устройствам (16) центров комплексного диагностического контроля технического состояния подвижного состава движущих поездов соответственно. Достигается повышение эффективности управления вагонопотоками. 1 ил.

Система для управления работой направления железнодорожной сети на основе виртуальной сортировки вагонов, содержащая компьютеры автоматизированных рабочих мест операторов, каждый из которых включает процессор, с подключенными к нему блоком ввода/вывода, блоком памяти, монитором и блоком обработки и формирования выходных данных, выход которого соединен с другим входом монитора, входы/выходы процессора соединены по сети передачи данных с сервером и соответствующими выходами/входами аппаратно-программных устройств автоматизированной системы управления сортировочными и грузовыми станциями, автоматизированной системы оперативного управления перевозками и автоматизированного диспетчерского центра, а также с выходами/входами первого и второго блоков сопряжения, входы первых блоков сопряжения подключены к установленным на путях сортировочных станций направления датчикам подхода поездов, а входы/выходы вторых - к выходам/входам аппаратно-программных устройств центров комплексного диагностического контроля технического состояния подвижного состава движущих поездов, отличающаяся тем, что каждый компьютер автоматизированного рабочего места оператора снабжен программным блоком поддержки принятия решений о порядке роспуска составов, включающим модуль нечеткого прогноза, и блоком памяти с данными нормативно-справочной информации, которые подключены к процессору, соединенному посредством сети передачи данных с внутренней шиной данных сервера, к которой подключены дополнительно введенные программный модуль корректировки расписаний и моделирования, блок памяти с копией базы данных автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки и блок памяти с базой данных BigData, включающей истории работы сортировочных станций направления, управляющих решений и продвижения потоков поездов, который подключен ко входу программного модуля корректировки расписаний и моделирования и ко входу блока формирования результатов работы алгоритмов машинного обучения, выходом соединенного с входом блока отбора по заданным фильтрам перераспределения направлений вагонов, выход которого соединен с входом корректировки очередности роспуска и отправления программного модуля корректировки расписаний и моделирования, а к его второму входу подключен блок памяти с копией базы данных автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки, который соединен с блоком памяти с базой данных BigData, включающей истории работы сортировочных станций направления, при этом к сети передачи данных подключены компьютеры операторов автоматизированной системы подготовки и оформления перевозочных документов на железнодорожные грузоперевозки и блок автоматизированной системы управления сортировочной горки.