[Статья] Опыт работ по разработке и внедрению автоматизированных систем для станций
 

Опыт работ по разработке и внедрению автоматизированных систем для станций

Е.Т. Ермаков, заведующий лабораторией АЛУ БФ ВНИИАС МПС

В середине семидесятых годов, когда за счет постоянного роста объема перевозок резко возрос сопровождающий его поток обрабатываемой информации, были выдвинуты качественно новые требования при работе с этой информацией. Для реализации этих требований и стала разрабатываться в 1975 году первая типовая автоматизированная система управления сортировочными станциями (АСУСС) на базе мини-ЭВМ ЕС-1010.

Разработку вели специалисты ПКТБ АСУЖТ (БФ ВНИИАС) с участием ВЦ нескольких железных дорог и ВНИИЖТ.

Ее основным отличием от прообразов - АСУ технической конторы (АСУ ТК) Октябрьской ж.д. на ЭВМ "Минск-22", АСУ Орехово-Зуево на ЭВМ "Днепр", АСУ ТК на "Наири-К" Горьковской ж.д. - было то, что она создавалась как первая система реального времени с наличием абонентских пунктов, отнесенных на значительное расстояние от обрабатывающей ЭВМ.

Первоначально планировалось иметь только 8-12 таких рабочих мест(для работников технических контор), но сразу же выяснилось, что и оперативные работники станции (дежурные по станции и паркам, маневровые и горочные диспетчера и руководство станцией) хотят работать напрямую с ЭВМ, поэтому пришлось идти на дозаказ оборудования для подключения 18-25 рабочих мест.

Типовость системы, учитывающей особенности технологии работы большинства сортировочных станций, достигалась за счет введения технологического паспорта станции, имеющего более 120 показателей, по которым производится настройка на конфигурацию и технологию работы конкретной станции.

Первая очередь системы ( обработка расформирования-формирования и ведение поездной и вагонных моделей станции ) была внедрена на станции Дарница в 1977 году, а в 1978 году система уже в полном объеме была внедрена на шести сортировочных станциях сети ж.д. Внедрение проходило очень трудно: абонентам (станционному персоналу) приходилось начинать с азбуки общения с терминалами и ЭВМ, да к тому же подпитка предварительной информацией оставалась на очень низком уровне: и неполной, и зачастую, недостоверной. Однако, уже после внедрения еще 10-15 станций на сети нам удалось связать многие из этих локальных систем выделенными телеграфными каналами и снабжение информацией было доведено до 80-90 %. И снова оказалось, что для наиболее мощных станций рабочих мест не хватает, а мощности ЕС-1010 не позволяли увеличить их число простым расширением: не было ни аппаратных возможностей, ни оперативной памяти, не удовлетворяла и мощность процессора. И пришлось создавать новую систему на базе более мощных ЭВМ ЕС-1011. Параллельно было решено ориентироваться и на свою отечественную технику:создавалась аналогичная система на мини-ЭВМ СМ-2М (которая впоследствии также стала импортной). В итоге эти три системы и получили широкое внедрение на всей сети дорог бывшего СССР - к концу 1990 года были автоматизированы 101 станция, включая несколько станций на ЕС-1022 (разработки Московской и Октябрьской ж.д.).

АСУСС на базе ЕС-1010 была внедрена на 42 станциях (в дальнешем 8 из них были переведены на ЕС-1011); на базе ЕС-1011 - на 24 станциях; на СМ-2М - на 38 станциях.

С 1982 года внедрение пошло более быстрыми темпами, т.к. появились первые дорожные автоматизированные системы оперативного управления перевозками (АСОУП), с которыми стали взаимодействовать АСУСС и началось взаимное снабжение поездной информацией. Однако, появились и первые трудности во взаимодействии между станционными системами и дорожной: различные требования к достоверности информации, различные алгоритмы реализации одних и тех же требований, плохие каналы связи (или даже их отсутствие).

Со средины 80-х годов на железнодорожный транспорт начало поступать значительное число микропроцессорной техники. Правда, ее мощности были совсем незначительны, однако, было одно основное преимущество перед работой с "неинтеллектуальными" терминалами - возможность работы в интерактивном режиме. На транспорте начались попытки внедрить ее в многочисленных отраслях деятельности и одновременно на всех железных дорогах. Централизованная разработка технологии и программного обеспечения не смогла охватить все требуемые сферы применения микропроцессорной техники, что вызвало самодеятельное творчество большого числа разработчиков из информационно-вычислительных центров (ИВЦ) железных дорог. Попытки решать локальные задачи или не учитывать технологические и информационные связи в действующих системах привело к потере темпов освоения техники, дополнительным затратам на разработку и переработку программного обеспечения, дублированию разработок по одной и той же тематике.

Одна из причин такого положения - отсутствие концепции развития автоматизированной системы управления грузовыми перевозками, которая позволила бы многочисленным разработчикам ответить на вопросы о том, какие требования необходимо выполнить, чтобы "вписаться" в общую концепцию, стратегию и практику разработки АСУЖТ, в частности, в ее низовой уровень.

В начале 90-х годов уже были разработаны несколько таких систем для сортировочной станции на базе ПЭВМ: информационно-планирующая система для сортировочной станции (ИПССС) разработки ПКТБ АСУЖТ, АСУСС разработки ЗАО "Магитраль", комплексная система автоматизированных рабочих мест (КСАРМ) разработки "ЦИТТранс" и АСУСС разработки ТОО "ИНТРА". Все выполненные в последние годы дополнительные разработки (АРМ станций передачи вагонов, АРМ товарного кассира, АРМ приемосдатчиков, АРМ пунктов технического обслуживания и АРМ вагонного депо и т.п.) функционируют фактически автономно, не составляя целостной интегрированной станционной системы, могущей на равных взаимодействовать с дорожной системой при ведении ею всех видов моделей. Технология взаимодействия на уровне поездной модели дороги (ПМД) еще как-то отлажена ( но за какой срок!).

В настоящее время и по набору выполняемых функций, и по техническим схемам реализации, и по средствам взаимодействия с другими системами все они похожи друг на друга как близнецы.

Все вышеописанные АСУСС являются только информационными системами, отслеживающими существующие технологии переработки вагонопотоков и ориентироваными только на обработку телеграммы - натурного листа (ТНЛ) поезда, при этом в каждой из них дублируются функции АСОУП по обработке поездных сообщений и логическому контролю поездной информации, а также технологической обработке сведений о вагонах. АСУСС, КСАРМ удовлетворяют основным потребностям работников станций в информационном обеспечении процессов переработки вагонопотоков, но ни одна из них не соответствует сегодняшним требованиям к управлению перевозочным процессом на дороге и сети целом, когда на первое место выдвинута конкурентная борьба с другими видами транспорта за привлечение клиентуры к перевозкам по железной дороге. А этого можно добиться только за счет удовлетворения всех потребностей грузоотправителей и грузополучателей и резкого повышения сервисного обслуживания клиентов.

Ни одна из существующих АСУСС не может быть адаптирована (без коренной переделки) на решение важнейших сетевых проблем:
создания достоверных пономерных вагонных моделей с учетом дислокации, состояния вагонов и цепочек операций с ними (ДИСПАРК). И уже здесь проблем стоит гораздо больше, чем при ведении ПМД;
отсутствие в вагонной модели дороги (ВМД) полного дислокационного моделирования на станции объекта "вагон", если он находится не в составе поездов, а также моделирования всех состояний вагона никак не контролируются в станционных системах, что при включении вагона в поезд может привести к разрыву или пропуску цепочек слежения за состоянием и дислокацией вагона и не даст возможности для нормальной работы ДИСПАРКа. Практически для существующих станционных систем необходимо дорабатывать весь объем операций с вагоном, которые есть в ВМД и к тому же синхронизировать их с ВМД дороги. Далее то же самое будет происходить с контейнерными, отправочными, локомотивными и бригадными моделями;
поддержания технологии работы национальным парком вагонов со срочным возвратом "чужих" вагонов;
создание комплексной системы фирменного транспортного обслуживания клиентов, требующей на всех уровнях управления, в том числе и в станционных системах, значительно более подробной информации, чем в ТНЛ поезда, а именно такой, как в с.4770, 410, 251 и т.п.;
решения задач оптимизации затрат на перевозку грузов с учетом выполнения сроков доставки грузов грузополучателям;
отслеживания эффективности выполнения всех операций по переработке вагонопотока и поиска резервов по снижению себестоимости перевозок;
и т.п.
В связи с тем, что за последнее время, при значительном падении объема перевозок, серьезно увеличились мощности ЭВМ ИВЦ дорог и резко повысилась их надежность, а также увеличилась скорость обмена данными между ИВЦ и станциями дороги, было принято решение о создании в составе системы АСОУП новой системы, которая могла бы поддерживать вышеотмеченные технологии - она была названа "Автоматизированной информационной системой для технических и сортировочных станций на базе ПТК АСОУП (АИСТ)".

Принципиальное отличие системы АИСТ от всех существующих станционных АСУ заключается в следующих факторах:
АИСТ - это подсистема АСОУП и ведение базы станции (обработка информации об изменении дислокации или состояния объектов моделирования: поездов, локомотивов и вагонов, парков и путей, ведение нормативно-справочной информации) осуществляется в ИВЦ на дорожной машине ( МАINFRАМЕ ). Вследствие этого, отсутствует необходимость в синхронизации баз данных АСУ станций и АСОУП. Все АСУ станций, хотя и могут обеспечить контроль за дислокацией вагонов и поездов на самой станции и других объектах узла, но не синхронизируют эти модели с дорожными моделями ПМД и ВМД. Это практически нельзя осуществить из-за невозможности организации идентичного логического контроля вводимой информации в АСУСС и АСОУП из-за различия в наполнении баз данных на дороге и станциях.

Как итог, в АСОУП невозможно достоверное моделирование точной дислокации вагона и изменения всех его состояний в ВМД по станциям с АСУСС ( погрузка, выгрузка, отстановка в резерв или изъятие из резерва и т.п.), т.к. в этом случае в АСУСС необходимо обрабатывать весь объем операций с вагоном на основе данных, которые есть в АСОУП, но отсутствуют в АСУСС;
данная система фактически отменяет существующий стандарт внутрисистемного и межсистемного взаимодействия - обмен символьными сообщениями, принятыми для взаимодействия системы АСОУП со станционными системами, обеспечивая полную совместимость на уровне выполненияприкладных алгоритмов в одной ЭВМ и оставляя старый стандарт только на уровне взаимодействия с АРМ, подключенными в настоящее время к АСУСС и не являющимися ее составной частью;
реализация различных принципов взаимодействия АРМ и ЦЭВМ;
это и запросы, принятые в настоящее время в системах АСУСС на мини-ЭВМ и АСОУП и использующих "неинтеллектуальные" терминалы типа дисплей или телетайп для взаимодействия с ними;
это и технология клиент/сервер, реализованная на сетевых терминалах и телекоммуникационном центре (ТКЦ) и характеризующаяся тем, что в системе архитектурно разделены компоненты, обеспечивающие хранение и обработку информации от компонент, организующих интерфейс с пользователем;
использование первичных данных, находящихся в настоящее время в ПМД и ВМД, (сейчас в ВМД хранятся и многие данные из отправочных и контейнерных моделей) для формирования перевозочных документов;
полная адаптируемость к изменениям в системе управления перевозками (любые расширения информационной базы АСОУП и новые функции системы становятся сразу же достоянием станционных работников);
резкое повышение уровня сопровождаемости АСУ железной дорогой в целом за счет необходимости внесения изменений только в одну систему и устранения возможности расхождения баз данных о поездах, вагонах, контейнерах, отправках в АСОУП и станционных системах;
обмен информацией с другими системами на основе организации репликаций базы данных из АСОУП (в систему передается необходимый срез информации, используя технологию взаимодействия с реляционными базами данных) для решения своих прикладных задач, не имеющих аналогов в рамках АСОУП. Созданная совместно БФ ВНИИАС (бывшее ПКТБ АСУЖТ) и ИВЦ Горьковской ж.д. АИСТ предназначена, в первую очередь, для замены АСУСС и КСАРМ;
реализован весь функциональный состав, необходимый для вышеназванных систем, т.е. автоматизации информационного обслуживания персонала основных абонентов станции, участвующих в перевозках, в части составления и передачи потребителям учетно-отчетных форм документации при переработке вагонопотоков.

Кроме того, она позволяет:
произвести интеграцию информации о техническом состоянии вагонов, имеющейся в АСОУП и его функциональных комплексах, с информацией о размещении их в поездах и на путях станции и увязку этой информации с дополнительно разрабатываемыми комплексами задач в АСОУП и на станции;
создать информационную основу для полной автоматизации информационных взаимосвязей между всеми подразделениями станции, обмена с другими подсистемами АСУЖТ и АРМами подразделений, ведущими работу со всеми подвижными объектами;
добиться достоверного ведения поездной, вагонной, локомотивной, а далее контейнерной и отправочных моделей как на станционном уровне, так и на уровне дороги и на основе этой информации поддерживать вышеописанные сетевые технологии;
создать условия для перехода к безбумажной технологии обмена информацией и, соответственно, улучшить обслуживание всех потребителей.

Разработка системы проводилась в два этапа. На первом этапе, необходимом для замены АСУСС и КСАРМ - реализован весь функциональный состав, необходимый для вышеназванных систем. Техническая схема реализации для этого этапа приведена на рис. 1. Эта схема недорогостоящая и рассчитана на минимальные финансовые вложения для замены физически и морально устаревших систем на базе мини-ЭВМ.

Комплекс технических средств для АИСТа представляет собой телекоммуникационный центр (ТКЦ) с адаптерами для соответствующих каналов и, при необходимости, модемов и преобразователей телеграфных сигналов, а также набора рабочих мест с различными оконечными терминалами.

Для уровня станций ТКЦ реализует, в первую очередь, связевые функции (поддержание связи с различными видами терминалов - интеллектуальными и неинтеллектуальными - по различным протоколам обмена, организация вычислительного процесса, реализация системы очередей, средств восстановления и т.д.).

Для второго этапа реализации, представленного на рис.2, характерным является совмещение в одной ПЭВМ функций ТКЦ и некоторых функций файлового сервера (ТКЦ/ФС):
выполнение всех функций ТКЦ, использующего для работы как стандартные протоколы обмена информации по сети (TCP/IP), так и специализированные протоколы (АП70, АП70+, СТДП). ТКЦ/ФС может выполнять роль и маршрутизатора, и почтового сервера, что позволяет сократить расходы при создании современных сетей передачи данных;
организация интерактивного диалога с пользователями, используя технологию "тонкого клиента", причем на рабочих местах не требуется установка мощных компьютеров и специализированного программного обеспечения, а только простые сетевые видеотерминалы. Программы же, обеспечивающие интерактивный режим работы пользователя, находятся на ТКЦ/ФС;
ведение реплицированной копии базы данных АСОУП, необходимой как для реализации этой технологии, так и для автономного использования этой базы в процессе решения части станционных задач, не имеющих аналогов в рамках АСОУП и реализующих графические приложения для:
моделирования поездообразования;
формирования специализированных и произвольных отчетов и справок в виде диаграмм или гистограмм;
организации качественного анализа работы станции по критериям, заданным руководителями и т.п.;
реализация режимов справочного характера по информации, накопленной в ТКЦ/ФС, а также ведения своей локальной базы данных для решения станционных задач, не имеющих непосредственного отношения к процессу перевозок.

Система была создана в 1998 году и стала внедряться на Горьковской железной дороге в два этапа. На первом этапе проводилась опытная, а затем и производственная эксплуатация фрагментов системы АИСТ на грузовой (Горький-Автозавод-ГАЗ) и технической (Шахунья) станциях. На этом этапе отрабатывались следующие задачи:
эксплуатация ТКЦ/ФС (работа меню запросов и шаблонных форм);
эксплуатация задач АИСТ по обработке информации: о подходе поездов к станции; прибытии поезда на станцию; обработке результатов техничес кого и коммерческого осмотра состава; о корректировке ТНЛ за свою и другие станции; расформировании составов - или путем роспуска через горку, или путем маневровых операций - подаче вагонов на подъездные пути автозавода; выставке группы или одиночных вагонов с подъездных путей; формирование документов на отправляемый поезд на основе обработки списка выставленных вагонов и сверки документов; отправление состава.

Вторым этапом было внедрение системы на крупной сортировочной станции - Горький-Сортировочный.

Основной трудностью при внедрении было то, что теперь станционная система работала не на своей локальной базе (как все АСУСС), а на базе данных АСОУП и при наличии ошибок в программном обеспечении можно было испортить всю дорожную базу ПМД и ВМД. Если по первому этапу больших трудностей не возникало, так как внедрение шло практически с нуля, то на станции Горький-Сортировочный необходимо было заменить уже действующую систему АСУСС, где эксплуатировалось много нетиповых задач (собственной разработки ИВЦ ГЖД), да к тому же надо было опробовать процесс репликации базы данных АСОУП в ТКЦ/ФС.

В связи с тем, что АСОУП пока не ведет реляционной базы данных, репликации ведутся на уровне регламентной передачи структурированных символьных сообщений, которые в ТКЦ/ФС преобразовываются в структуры реляционной базы данных, а затем уже используются как для поддержания интерактивного режима работы с абонентами, так и для решения своих локальных задач.

Для отработки вопросов использования удаленной базы данных АСОУП, распределения вычислений между верхним уровнем и серверной частью, получения данных о характеристиках взаимодействия клиента и сервера, а также сервера и МАINFRАМЕ, выполнены экспериментальные разработки некоторых АРМ для оперативных работников станции (ДСП, ДС, ДСЦС), использующих разработанные структуры баз данных.