Автоматизированные информационные технологии организации вагонопотоков (АСОВ)
Общие положения
Процесс организации вагонопотоков является составной частью процесса организации грузопотоков. Поэтому правомочно считать, что объектом автоматизации является процесс организации перевозки грузов по железным дорогам с учетом организации грузопотоков в ваго-нопотоки и участием нескольких видов транспорта в перевозочном процессе.
Данный процесс включает в себя множество технологических операций — от согласования заявок на перевозку и оказания услуг до выдачи грузополучателям перевезенных грузов.
Весь комплекс операций составляет три основные группы:
- технологические операции до помещения груза в вагон;
- технологические операции в процессе перемещения груза в вагоне до пункта выгрузки или перегруза в другой подвижной состав (вид транспорта);
- технологические операции после выгрузки или перегруза груза в другой вид транспорта.
Если взять только вторую составляющую, то задачу организации вагонопотоков можно сформулировать как оптимальное перемещениегру-женых вагонов к местам их выгрузки или назначения. Однако для обеспечения погрузки необходимо осуществить подбор соответствующего порожнего подвижного состава, организовать транспортировку подобранного подвижного состава к местам погрузки. Поэтому задачу организации вагонопотоков необходимо рассматривать в комплексе с учетом перемещения как груженых, так и порожних вагонов к пунктам выгрузки и погрузки соответственно.
Функции управления перевозками сосредоточены в Департаменте управления перевозками ОАО «РЖД» — ЦД (конкретнее — в Центре управления перевозками—ЦУП) и в соответствующих структурах на железных дорогах. Роль других департаментов направлена на обеспечение эффективной работы по организации перевозочного процесса и так же значительна для управления: ЦФТО (Центр фирменного транспортного обслуживания) — по планированию перевозок и организации взаимодействия с клиентурой, ЦМ (Департамент коммерческой работы в сфере грузовых перевозок) — по четкому соблюдению правил и условий приема, выдачи грузов, по обеспечению выполнения перевозок с соответствующим уровнем качества и сохранности перевозимых грузов. На Управление статистического учета, отчетности и анализа (ЦЧУ) возложены статистика грузовых перевозок и учет подвижного состава, на ГВЦ ОАО «РЖД» и ИВЦ дорог—все информационное обеспечение.
При разработке «Концепции информатизации железнодорожного транспорта» проблема управления перевозочным процессом была определена как одна из первоочередных глобальных функций железнодорожного транспорта.
Объектами управления в комплексе технологий по организации перевозок были выделены:
- грузы (отправки грузов), принятые к перевозке;
- вагоны и контейнеры, находящиеся в распоряжении перевозчика;
- поезда всех категорий;
-локомотивы эксплуатируемого парка;
-локомотивные бригады.
К объектам управления относятся также все территориальные единицы железных дорог, участвующих в выполнении операций по транспортировке грузов:
- станции погрузки, включая подъездные пути, места общего пользования (в том числе механизированные дистанции погрузочно-разгру-зочных работ, грузовые дворы, контейнерные и грузосортировочные платформы и пр.);
- грузовые, припортовые и пограничные станции;
- станции переработки вагонопотоков;
- смены локомотивов и локомотивных бригад;
- технические станции;
- диспетчерские участки;
- пункты технического и коммерческого осмотра вагонов;
- основные и оборотные локомотивные депо.
Автоматизированная технология организации вагонопотоков имеет
общесетевой и общедорожный характер и является одной из комплексных сквозных информационных технологий.
Организация вагонопотоков в поезда—одна из основных и сложнейших технологических задач эксплуатационной работы железнодорожного транспорта. Особенно в настоящее время, когда вагонный парк имеет различных собственников: ОАО «РЖД», страны СНГ и Балтии, операторские компании (рис. 13.1,13.2).
Организация вагонопотоков была одной из первых сфер, с которых начиналось внедрение ЭВМ на железнодорожном транспорте.
Первые попытки расчетов плана формирования поездов (ПФП) на ЭВМ были предприняты в 1961 г. Основными недостатками при решении данной задачи были сложность кодирования исходных данных, ограничение расчетного полигона 24-мя станциями и большая длительность непосредственного расчета на ЭВМ.
Основным критерием оценки ПФП были приняты затраты на организацию вагонопотоков, выражавшиеся приведенными вагоно-часами, на накопление вагонов и пропуск их без переработки.
В 1969 г. профессор С.В. Дувалян разработал алгоритм для последовательных расчетов ПФП, который оказал существенное влияние на развитие теории методов расчета плана формирования, выполняемых с применением теории множеств, теории графов и ЭВМ. Оценка способов организации работы на участке производилась по: затратам ваго-но-, локомотиво- и бригадо-часов, степени использования пропускной <; способности участка, эксплуатационным расходам.
С начала 1990-х гг. развитие рыночных отношений между железными дорогами и грузоотправителями, усиление конкуренции в перевозках грузов разными видами транспорта, спад производства и ряд других причин заставили рассматривать задачу организации вагонопотоков как экономическую, а расчет ПФП вести в рамках действующих автоматизированных информационных систем.
Профессором В.И. Ковалевым было предложено вместо нормативов экономии приведенных вагоно-часов использовать удельные (приходящиеся на один вагон, отправляемый в поездах своего формирования) эксплуатационные расходы, связанные с простоем вагонов и маневровой работой. Эти расходы определяют с учетом оптимизации числа маневровых локомотивов на технологических линиях расформирования и формирования поездов, а основа для решения задачи—типовая методика расчета внутридорожного плана формирования поездов и созданный ВНИИЖТом программный комплекс.
Профессор А.Т. Осьминин предложил применять анализ финансовой безубыточности для оценки управленческих решений в этой сфере, полагая, что варианты организации вагонопотоков всесторонне оцениваются набором некоторых критериев: вагоно-километры, вагоно-часы, потребное число локомотивов, энергозатраты.
Разработанная им теория предполагает общий подход к задаче выбора оптимальной организации вагонопотоков на основе метода многокритериальной оптимизации. Он включает в себя несколько этапов:
- определение «шахматки» груженых и порожних корреспондирующих вагонопотоков;
-разработка модели и конструирование вариантов организации вагонопотоков;
- определение критериев, которые всесторонне характеризуют эти варианты и однозначно не могут быть приведены к стоимостному критерию;
- расчет, с использованием разработанной аналитической модели, критериев для всех возможных вариантов и формирование оптимизационной матрицы;
- выбор рациональных (по Парето) решений по организации вагонопотоков в интерактивном режиме работы с ЭВМ в условиях предпочтения тех или иных критериев;
- окончательный выбор варианта организации вагонопотоков на основе анализа финансовой безубыточности.
Петербургский государственный университет путей сообщения (ПГУПС) в настоящее время является головным в разработке и внедрении автоматизированной системы по расчету плана формирования поездов (АС РПФП). В основе системы—теоретические положения, разработанные учеными университета.
Состав комплекса информационных технологий (АСОВ)
В настоящее время автоматизированная система организации вагонопотоков (АСОВ) — это понятие, а не конкретное программное обеспечение или АС.
АСОВ можно назвать комплексом информационных технологий организации и управления вагонопотоками, предусматривающим интеграцию системы разработки нормативного плана формирования поездов и динамических систем оперативного управления.
Создание и внедрение этой системы Правление ЦД ОАО «РЖД» рассматривает как одну из приоритетных задач. Развитие АСОВ в новых условиях управления перевозками должно обеспечить:
- интеграцию системы разработки нормативного плана формирования поездов и динамических систем оперативного управления;
- повышение обоснованности решений по продвижению вагонопотоков при снижении трудозатрат и энергозатрат на их организацию, переработку и перемещение;
- переход к системе непрерывного оперативного контроля за выполнением плана формирования поездов на сети дорог с учетом возможностей современной информационной среды и программных средств.
Разработчики системы — ВНИИАС, ГВЦ ОАО «РЖД», ПГУПС и другие — к настоящему времени обеспечили внедрение следующих типовых программных комплексов, функционирующих на железных дорогах России и на верхнем (сетевом) уровне управления отраслью.
Автоматизированная система расчета плана формирования поездов на основе многокритериальной оптимизации (АС РПФП). Система в 2002 г. была доработана по результатам опытной эксплуатации и сдана в промышленную эксплуатацию на Куйбышевской и Октябрьской железных дорогах. Опытная эксплуатация сетевого уровня систе-' мы началась в 2003 г. В 2004 г. АС РПФП была внедрена на Московской, Северной, Приволжской, Юго-Восточной, Калининградской, Северо-Кавказской, Горьковской железных дорогах. Ведется внедрение АС РПФП на остальных железных дорогах. Разработчик—Петербургский государственный университет путей сообщения.
Система централизованного анализа выполненных вагонопотоков по техническим станциям (ДО-17). Разработано программное обеспечение для оперативного анализа вагонных струй с любой задаваемой пользователем детализацией (по станциям назначения, грузам, грузополучателям) и для обеспечения работы клиентских мест системы на сетевом уровне. Программное обеспечение с 2002 г. внедрено на всех дорогах сети. Разработчик — Барыбинский филиал ВНИИАС.
Комплекс задач «АРМ специалиста по маршрутизации перевозок грузов» (АРМ ДММ). Комплекс задач разработки плана формирования отправительских и ступенчатых маршрутов. Разработчик—ВНИИАС.
Автоматизированная система ведения сетевой книги плана формирования и вспомогательных таблиц к нему. Ядром данной системы является специальный редактор для ввода и корректировки текстовых описаний плана формирования поездов железнодорожных станций. На основе этих описаний формируются так называемые вспомогательные таблицы (т.е. план формирования в кодах единой сетевой разметки). В 2002 г. выполнен перевод информационного обеспечения системы на новое Тарифное руководство № 4. Модернизированные программные средства установлены на рабочих местах в Ц ДО ОАО «РЖД» и службах перевозок всех железных дорог. Разработчик—ГВЦ ОАО «РЖД».
Автоматизированная система «Компьютерный паспорт сортировочной станции». Система обеспечивает ведение нормативно-справочной информации о сортировочных станциях сети, необходимой для расчета плана формирования поездов. Разработчик—ВНИИАС.
Автоматизированная система определения экономически целесообразных направлений вагонопотоков («Сеть-3»), Система обеспечивает выполнение широкого спектра технико-экономических расчетов по обоснованию параметров организации вагонопотоков в поезда. Разработчик —ВНИИАС.
Система слежения за использованием цистерн инвентарного парка. Система предназначена автоматизировать получение работниками Департамента управления перевозками ОАО «РЖД» и управлений информации о местонахождении цистерн на сети дорог СНГ, Балтии и использовании цистерн парка ОАО «РЖД», а также обеспечить подъем уровня организации перевозок наливных грузов.
Система позволяет автоматизировать следующие функции при организации работ инвентарного и выделенных парков цистерн:
- слежение за дислокацией цистерн на железнодорожных администрациях, на дорогах и станциях с учетом принадлежности и типа груза;
- слежение за отправлением и назначением цистерн с/на станции (дороги, железнодорожные администрации) с учетом типа груза и принадлежности;
- анализ простоев цистерн (с учетом заданного количества суток);
- контроль за операциями погрузки и выгрузки;
- слежение за нарушениями при использовании цистерн;
контроль за выполнением плановых видов ремонтов;
- предоставление информации по номерам вагонов;
- предоставление оперативной информации по номеру цистерны с учетом всех показателей.
Особенность системы заключается в том, что информация для работы поступает из общей базы о цистернах, находящейся в ГВЦ ОАО «РЖД», путем ежесуточного формирования специального среза данных за отчетные сутки.
Система может функционировать в двух режимах:
- в локальном варианте (база находятся на компьютере клиента);
- в варианте клиент-сервер (база находится на сервере).
Система разработана для функционирования на IBM PC/AT. Программы разработаны с использованием системы SAS.
Система информационного обслуживания ЦД ОАО «РЖД» («Национальный парк»). Система позволяет получать информацию о местонахождении и использовании парка грузовых вагонов; предназначена для использования работниками центрального аппарата и железных дорог.
Основными функциями данной автоматизированной системы являются:
- анализ распределения и наличия груженых, порожних вагонов и вагонов нерабочего парка на дорогах России, в странах СНГ по времени нахождения в государстве (на дороге), с разбивкой по видам подвижного состава;
- распределение вагонов России в других государствах (по видам подвижного состава);
- анализ объемов погрузки по дорогам назначения с учетом собственника вагонов;
- анализ погрузки с распределением по родам подвижного состава;
- анализ объемов выгрузки по дорогам России.
Система позволяет получать информацию: о дислокации вагонов на дорогах и на станциях дороги; о времени нахождения вагонов на дорогах; о погрузке-выгрузке; о дислокации груженых (порожних) вагонов.
При этом пользователь имеет возможность запрашивать информацию по номеру вагона, получая данные о станциях отправления и назначения вагона, станции совершения операций с вагоном и др.
Особенность системы заключается в том, что информация для работы поступает из «Обобщенной модели перевозочного процесса», находящейся в ГВЦ ОАО «РЖД».
Система функционирует в режиме «клиент-сервер». При этом база данных находится в OS/390, а клиент функционирует под Windows 9х.
Система разработана для функционирования на ПЭВМ IBM PC/AT. Программы разработаны с использованием системы SAS.
Основные программные комплексы АСОВ, функционирующие на железных дорогах России
Рассмотрим более подробно основные составляющие АСОВ, которые уже функционируют на сети железных дорог России и зарекомендовали себя с положительной стороны.
Компьютерный паспорт сортировочной станции содержит:
- средства ведения баз данных, характеризующих станции;
- программы расчета нормативов по станциям для оценки вариантов плана формирования поездов при его разработке и корректировке;
- итоговые наборы оценочных характеристик для решения прикладных задач организации вагонопотоков: расчетов порядка направления вагонопотоков и плана формирования поездов, плана отправительской маршрутизации; расчетов нормативных сроков доставки грузов; обоснования высвобождения мощностей сортировочных станций (с учетом возможных потерь на станциях выполнения грузовых операций).
Нормативы Инструктивные указания по организации вагонопотоков (1984 г.) были нацелены на повышение транзитное™ вагонопотоков в условиях высоких загрузок станционных устройств и определялись по фактическому техническому состоянию станций и технологий. В отличие от «Инструктивных указаний...» нормативы в составе компьютерного паспорта исходят из поддержания работы станций в экономически оптимальном режиме в условиях нестабильности объемов перевозок грузов и характера сортировочной работы, в том числе с оптимизацией: числа маневровых локомотивов, их распределения по сменам и технологическим линиям, а также норм времени на обработку составов бригадами ПТО.
Компьютерная система «Сеть-3» позволяет вести расчеты по выбору направлений пропуска вагонопотоков по сети дорог на основе назначенного пользователем критерия (минимум расстояния, время следования, эксплуатационные затраты с выделением расхода топливно-энергетических ресурсов, выбор участков с преимущественно электрической или тепловозной тягой).
В настоящее время специалистами ВНИИАС, ГипротрансТЭИ и ГВЦ ОАО «РЖД» переработана и распространена программа для персональной ЭВМ по определению экономически целесообразных направлений вагонопотоков с учетом обновленных базовых данных, учитывающих действующие расходные нормы и условия работы.
Варианты направления вагонопотоков на полигонах сети выбираются по эксплуатационным расходам, связанным с продвижением поездов, простоем и выполнением операций на попутных технических станциях. Дополнительными показателями целесообразности рассматриваемых вариантов направления вагонопотоков служат: расстояние следования вагонов, в том числе по электрифицированным и тепловозным ходам; время на проследование вагонами участков и станций; расход топливно-энергетических ресурсов; потребный штат работников.
Создана новая версия системы «Сеть-3», которая обеспечивает:
- переход от среднедорожных укрупненных оценок поездо-километ-ров пробега к расчетам зависящих эксплуатационных расходов по каждому участку работы локомотивных бригад на основе единичных расходных ставок;
- создание базы данных, позволяющей вести расчеты по оптимизации не только направления вагонопотоков, ной норм веса и длины грузовых поездов на направлениях.
Для повышения достоверности расчетов и снижения трудоемкости подготовки данных в системе «Сеть-3» предусматривается: автоматизированный ввод информации из ведомостей потребности локомотивов для грузового движения формы ЦД Л-13 и из паспортов сортировочных станций; определение поучаспсового расхода топливно-энергетических ресурсов и на этой основе—комплексный расчет технико-экономических показателей.
При этом на модель сети дорог, состоящую из перегонов и станций, «накладывается» сеть бригадных участков и технических станций (показатели по которым формируются в соответствующих дорожно-сете-вых комплексах построения графиков оборота локомотивов и бригад) и расчет показателей их использования.
В процессе оценки вариантов направления и организации вагонопотоков на сеть бригадных участков и технических станций должна, в свою очередь, «накладываться» сеть назначений поездов с их характеристиками. После чего проверяются ограничения по пропускной и перерабатывающей способности станций и участков и используемому локомотивному парку; рассчитываются параметры, зависящие от величины вагонопотоков по станциям и участкам, И итоговые показатели по сопоставляемым вариантам направления вагонопотоков и их организации в поезда.
При этом определяются соответствующие измерители для груженых и порожних вагонов и для одиночного следования локомотивов. По техническим станциям подлежат оценке операции по обработке транзитных поездов с учетом структуры сети гарантийных участков ПТО вагонов, возможностей по переработке вагонопотоков, перелому веса и длины поездов, а также дополнительным операциям с угловыми ваго-нопотоками на технических станциях.
Централизованный анализ выполненных вагонопотоков по техническим станциям (ДО-17).
Дорожно-сетевой комплекс задач «Централизованный анализ выполненных вагонопотоков по техническим станциям» (далее — ДО-17) представляет собой систему, включающую в себя компоненты линейного, дорожного и сетевого уровней.
Комплекс задач обеспечивает:
- подготовку отчетности о вагонопотоках по назначениям плана формирования поездов формы ДО-17, утвержденной ЦЧУ в 1993 г. приказом № 1ЦЗ, в автоматизированном режиме;
- единство информационного обеспечения за счет унификации и централизованного ведения НСИ по плану формирования поездов и оперативной информации из динамических моделей перевозочного процесса;
- единство результатов расчетов для сетевого и дорожного уровней по всем станциям, включенным в работу по межгосударственному и сетевому плану формирования поездов;
- существенное расширение детализации данных по сравнению с существующей отчетностью ДО-17;
- полную характеристику работы станций и сортировочных систем двухсторонних сортировочных станций с потоками вагонов и поездов — с расчетом характеристик веса и длины поездов по назначениям;
- выделение порожних вагонов при анализе струй вагонопотоков по их принадлежности и типам—с оценкой «несвойственных» потоков, а также фактического съема переработки вагонов маршрутами с мест погрузки и поездами более дальних назначений, чем установлено планом формирования поездов;
- возможность для пользователей сетевого и дорожного уровней настройки НСИ с детализацией груженых вагонопотоков по задаваемым признакам — коды грузов, грузополучателей, владельцев подвижного состава, наличие охраны, опасные грузы и др.
Комплекс задач позволяет пользователям анализировать данные о работе станций с потоками груженых и порожних вагонов, поездов и поездных групп по назначениям плана формирования в суточном, декадном или месячном разрезах.
Результаты решения задачи анализа вагонопотоков формируются в виде пяти выходных форм, которые выдаются на мониторы пользователей и, в случае необходимости, на печать, а также хранятся в базе данных в соответствии с установленной структурой и форматом. Выходные формы ДО-17 можно разбить на две группы. Первая группа включает в себя сведения о перерабатываемых вагонопотоках по назначениям, в том числе о порожних вагонах в регулировку по прибытию и по отправлению; вторая—сведения о работе с поездами и поездными группами.
Все выходные формы запрашиваются по коду станции совершения операции за конкретный период времени, в том числе с нарастающим итогом с начала отчетного периода до текущего момента.
Комплекс программ по накоплению информации состоит также из пяти программ. Программы работают на основе оперативной информации базы данных АСОУП DB2, используя данные таблиц поездной и вагонной подсхем.
С 2003 г. программное обеспечение ДО-17 введено в эксплуатацию на всех вычислительных центрах железных дорог России.
Разработчиками намечаются следующие перспективы развития комплекса ДО-17:
- при формировании суточной формы «Перерабатываемые вагонопотоки по назначениям» будут учитываться временные изменения плана формирования поездов;
- планируется разработать форму с расширенной детализацией перерабатываемых вагонопотоков по назначениям, для формирования которой будет использоваться специальная таблица НСИ, обеспечивающая сортировку данных о вагонах с выделением до 10 позиций расширенной детализации по каждой станции, входящей в план формирования поездов;
- база данных ДО- 17с результатами расчетов будет использоваться для работы прикладных задач АСОВ, а также для составления различных аналитических справок в табличном и графическом виде, в том числе с применением стандартных офисных программ.
