[08-2023] Интеллектуальная система построения графиков работы машинистов метрополитена

[Admin]

Интеллектуальная система построения графиков работы машинистов метрополитена

СИДОРЕНКО Валентина Геннадьевна, Российский университет транспорта, кафедра «Управление и защита информации», профессор, д-р техн, наук, Москва, Россия
МАРКЕВИЧ Агата Владимировна, ООО «Терралинк Девелопмент», ведущий консультант практики ERP решений, Москва, Россия

Ключевые слова: интеллектуальная система, автоматизированное управление, программное обеспечение, машинист, построение расписаний, метрополитен
Аннотация. Стремительный рост новых линий и станций Московского метрополитена повышает нагрузку на подразделения, задействованные в планировании и управлении движением электроподвижного состава. На текущий момент построение графиков работы машинистов реализуется преимущественно без использования средств автоматизации. В статье представлены принципы построения и результаты апробации интеллектуальной системы построения графика работы машинистов метрополитена. Произведено сравнение параметров графиков работы основных и подменных машинистов, полученных с помощью интеллектуальной системы, с реальными графиками нарядов сотрудников депо «Замоскворецкое» Замоскворецкой линии и депо «Выхино» Таганско-Краснопресненской линии Московского метрополитена.

Построение графика работы машинистов метрополитена -процесс достаточно трудоемкий. В настоящее время этот процесс для разных линий Московского метрополитена не унифицирован и выполняется высококвалифицированными инженерами со значительными временными затратами. Кроме того, обладающие необходимыми компетенциями сотрудники находятся в дефиците.
Задачам планирования и управления движением поездов уделяется много внимания, в то время как планирование работ персонала на железнодорожном транспорте и метрополитене освещается недостаточно широко. Наибольший интерес представля
ют труды, связанные с автоматизацией составления графика работы локомотивных бригад на железной дороге [1-5].
Три графика для планирования и управления движением электроподвижного состава, а именно: плановый график движения пассажирских поездов метрополитена (ПГД ППМ), график оборота электроподвижного состава (ГО ЭПС) и график работы машинистов метрополитена (ГР ММ), объединены единым жизненным циклом [6]. В рамках построения ГР ММ можно выделить 3 типа: для основных, подменных и маневровых машинистов. При этом они связаны между собой, и в них могут быть задействованы общие ресурсы.
При создании математического обеспечения интеллектуальной системы построения графика работы машинистов метрополитена (ИСП ГР ММ) учитывались обязательные требования соблюдения законодательства РФ и локальных нормативных актов. Дополнительные требования, связанные с компактностью нагрузки и минимизацией общей численности машинистов, выступали в качестве критериев качества решения поставленных задач. Свойство открытости программного кода созданной ИСП ГР ММ подтверждено тем, что путем изменения соответствующих настроек предоставляется возможность проводить расчеты не только для условий Московского метрополитена, но и для МЦК [7].

Решение задачи формирования ГР основных ММ проводилось в два этапа. Вначале выполнено деление элементов ГО ЭПС на рабочие интервалы (РИ), затем произведено распределение ММ на график РИ и формирование рабочих смен (PC) с учетом перерывов в работе, времени приемки и сдачи ЭПС [6].
Алгоритм, с использованием которого производилось распределение ММ по графику РИ, заключается в рекурсивном вызове процедуры добавления в ГР ММ РИ, необходимого для реализации каждой PC, и проверки в рамках направленного перебора ММ возможности такого добавления с участием уже задействованных ММ согласно обязательным требованиям к труду и отдыху машинистов. Направленный перебор реализован так, что при переходе к следующему РИ первой рассматривается возможность назначения того ММ, который за последнюю неделю сформированного ГР привлекался к работе меньше остальных. Таким образом, были получены решения для депо «Замоскворецкое» и «Выхино» Московского метрополитена.
Решения выбирались на основе минимизации среднеквадратичного отклонения суммарных занятостей всех задействованных ММ в реализации всего множества PC. Часть из них отсеивалась ввиду превышения мощности множества основных ММ над максимально допустимым.

Для определения качества созданной модели проведено сравнение фрагмента ГР основных ММ для Замоскворецкой и Таганско-Краснопресненской линий. Выявлено, что загрузка каждого машиниста в качестве основного согласно реальным ГР не достигает еженедельной нормы в 36 ч, поэтому они еще привлекаются к работе в качестве маневровых и подменных машинистов. При использовании ИСП ГР ММ можно добиться более равномерного распределения PC ММ, задействованных в качестве основных.
При росте значения первичного шага разбиения ГО ЭПС на РИ снижается количество PC и суммарная продолжительность основных PC, поскольку в эту величину входит не только фиксированное время движения согласно ГО ЭПС, но и время приемки/сдачи ЭПС. Решение для полного ГО ЭПС формируется путем масштабирования решения для первого маршрута.
В соответствии с требованиями труда и отдыха для основных ММ должны быть предусмотрены обеденные перерывы (ОП). Для этого формируются ГР подменных ММ. При этом для каждой рассматриваемой линии выбирается станция метрополитена, оборудованная под проведение ОП для основных ММ [6, 7].
Алгоритм составления дерева решений данной задачи предполагает формирование всех возможностей для проведения ОП: сортировку элементов перечня возможностей исходя из времени начала каждого промежутка для сокращения числа рассматриваемых решений, назначение подменных ММ на сформированный перечень ОП. При этом критерием выбора является минимум продолжительности промежутков простоя между их привлечениями к работе при использовании минимального числа подменных ММ. Время работы подменных ММ ограничивается 12 ч в сутки.

Стоит отметить, что значение критерия простоев внутри PC подменных ММ не принимает значения, близкие к нулевым. Это связано с тем, что несколько ОП реализуются параллельно, и между ОП могут быть продолжительные промежутки в несколько часов.
График работ подменных ММ может быть построен с учетом разных приоритетов: плотной загрузки машиниста в рамках всей PC, привлечения к подменам и простоев в работе, локального привлечения машинистов к осуществлению подмен.
В случае, если промежуток простоя превышает заданную продолжительность времени, сотрудникам может быть назначен ОП или они могут привлекаться к маневровой деятельности между осуществлением подмен. Когда привлечение предполагается на
незначительную часть рабочего дня, работу может выполнять один из основных ММ, если это позволит снизить суммарные простои и не приведет к нарушению обязательных требований.
Сравнение полученных с использованием ИСП ГР ММ и реальных графиков нарядов сотрудников показало, что число задействованных основных и подменных ММ в ГР, построенных в ИСП ГР ММ, на 18-28 % меньше реальных значений для разных депо. Это говорит о возможности учета больничных, отпусков и прогулов машинистов, оставаясь в рамках фактических трудовых ресурсов метрополитена. Разработанная интеллектуальная система построения графика работы машинистов метрополитена позволяет оптимизировать привлечение кадрового потенциала сотрудников, а также снизить временные издержки на формирование его загрузки.

СПИСОК источников
1. Пазойский Ю.О. Автоматизация составления графика работы локомотивных бригад в пригородном сообщении // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 1996. № 4. С. 33-39.
2. Сальченко В.Л. Совершенствование системы организации работы локомотивных бригад по именным графикам : дис. ... канд. техн, наук : 05.22.08/ВНИИЖТ. М., 1996. 214 с.
3. Автоматизация разработки графиков работы пассажирских станций, локомотивных бригад и оборота МВПС / Э. Ю. Тимохин [и др.] // Железнодорожный транспорт. 2004. № 1. С. 71-76.
4. Мищенко Н.Г. Оптимизация длин участков обращения локомотивов и работы локомотивных бригад // Вестник РГУПС. 2002. № 2. С. 62-68.
5. Тишкин Е.М. Организация работы локомотивных бригад на основе графика движения поездов. М.: Транспорт, 1968. 27 с.
6. Markevich A.V., Sidorenko V.G. Automation of scheduling for drivers of the subway rolling stock П Proceedings of the 2021 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS). Batumi, 2021. P.129-138.
7. Маркевич А.В. Результаты апробации интеллектуальной системы планирования графика работы машинистов метрополитена/А. В. Маркевич, В.Г. Сидоренко И Интеллектуальные транспортные системы : материалы II Международной научно-практической конференции. М.: РУТ (МИИТ), 2023. С. 275-281.