Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Сидоренко Валентина Геннадьевна. Методологическое и алгоритмическое обеспечение автоматизации управления движением поездов метрополитена : диссертация ... доктора технических наук : 05.13.06 / Сидоренко Валентина Геннадьевна; [Место защиты: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения"].- Москва, 2004.- 424 с.: ил.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. Метрополитены крупных городов несут наибольшую нагрузку по перевозке пассажиров в городском общественном транспорте. Постоянное увеличение пассажиропотоков требует развития линий метрополитена и повышения- провозной способности при безусловном выполнении требований безопасности движения. В этих условиях усложняется процесс управления движением поездов, становится более напряженным труд работников метрополитена. Решение возникающих проблем тесно связано с автоматизацией процесса управления движением поездов метрополитена.

Значительный вклад в разработку методов управления и моделей для решения задач автоматизации управления движением поездов железных дорог и метрополитена- внесли российские ученые Абрамов В.М., Астрахан В.П., Баранов Л.А, Беляков И.В., Василенко М.Н., Головичер Я.М., Горелик В.Ю., Дмитренко И.Е., Ерофеев Е.В., ЖербинаАИ., Калиниченко АЛ., Кравцов Ю.А, Козлов В.П., Козлов П.А, Лисенков В.М., Лисицын А.Л., Максимов В.М., Мугинштейн Л.А, Никифоров БД., Розенберг Е.Н., Савоськин А.Н., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Тишкин Е.М., Феофилов АН., Фирсов Н.И., Шалягин Д. В. и многие другие.

Ведущими учеными, работниками метрополитенов- и проектных

организаций при непосредственном участии и под руководством кафедры

"Управление и информатика в технических системах" (УИТС) Московского

государственного университета путей сообщения (МИИТа) в середине 90-х

г.г. XX века были разработана концепция построения автоматизированного

метрополитена и интегрированной автоматизированной системы управления

метрополитена (ИАСУМ). Анализ современных систем управления

движением поездов метрополитена показал, что задачи планирования

перевозочного процесса, управления движением поездов, оценки качества

системы управления, обучения персонала, участвующего в управлении

) РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ |
і
БИБЛИОТЕКА I

I СПстербург /~Г/Л

« 09 V» Y"b'&[

движением, диагностики исправной, работы объектов линии, связанных с управлением движением поездов, и информационного обмена могут и должны решаться в рамках единой системы. Следовательно, актуальным является решение проблемы создания автоматизированной системы управления перевозочным процессом метрополитена (АСУ ППМ), которая позволяет комплексно решать перечисленные выше задачи.

В основе создаваемой системы должны лежать следующие принципы:

использование единой формализации при- планировании и оперативном управлении движением поездов;

использование единых методов построения систем поддержки принятия решения (СППР) и систем обучения;

реализация > единого объектно-ориентированного подхода при создании математического и программного обеспечения АСУ ППМ;

создание единого информационного пространства средств автоматизации на метрополитене;

автоматизация управления объектами линии метрополитена, связанными с организацией движения.

Решение поставленных перед системой задач на базе этих принципов позволит повысить качество управления движением поездов и эффективность внедряемых средств автоматизации, облегчить труд персонала, связанного с управлением движением поездов, улучшить информационное обеспечение персонала и средств автоматизации, а также создаст новые возможности обучения, обмена опытом и повышения квалификации персонала.

Целью исследований является решение проблемы создания методологического, математического, информационного и программного обеспечения автоматизированной системы управления перевозочным процессом метрополитена (АСУ ППМ).

5 Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Провести анализ и классификацию задач управления движением поездов, формализацию критериев качества управления, анализ современных методов управления движением поездов.

  2. Разработать концепцию построения АСУ ППМ, включающую в себя формализацию задач, решаемых системой, синтез структуры системы и образующих ее подсистем, распределение задач между подсистемами.

  3. Провести формализацию задач планирования перевозочного процесса, которая позволит реализовать алгоритмы автоматизированного синтеза планового графика движения пассажирских поездов по линии метрополитена (далее, планового графика) с учетом ограничений, существующих на реальных линиях, и является основой для формализации задач оперативного управления движением поездов.

  4. Разработать модели объектов линии метрополитена, связанных с движением поездов, для различных подсистем АСУ ППМ.

  5. Провести формализацию и синтез алгоритмов решения задач диспетчерского управления, в частности, автоматизации управления объектами линии метрополитена для выполнения планового графика движения, автоматической оценки качества управления, алгоритмов оперативного управления поездами, алгоритмов диспетчерской диагностики.

  6. Создать программные средства АСУ ППМ с использованием разработанных принципов построения системы, формализации, алгоритмов и моделей.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты исследования:

1. Концепция построения АСУ ППМ, включающая в себя анализ множеств пользователей системы и их задач, создание иерархической

структуры системы, распределение задач пользователей между элементами множества прикладного программного обеспечения.

  1. Единая формализация задач планирования перевозочного процесса и оперативного управления движением поездов.

  2. Модели объектов линии метрополитена, связанных с движением поездов.

  3. Алгоритмы решения задач диспетчерского управления- и диагностики, а также оценки качества управления.

  4. Программные средства АСУ ППМ, функционирующие в рамках единого информационного пространства с использованием разработанных формализации, алгоритмов и моделей.

Методы исследования. Проведенные в диссертации исследования, базируются на использовании методов системного анализа, математического моделирования, теории автоматического управления, теории оптимальных систем, теории графов, теории нечетких множеств, сетей Петри, нейронных сетей, теории вероятностей, статистической обработки данных и объектно-ориентированного программирования.

Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, определяется корректностью исходных математических положений, обоснованностью принятых допущений, соответствием результатов математического моделирования результатам экспериментальных исследований в реальных условиях.

Научная новизна результатов, полученных автором диссертации, состоит в следующем:

  1. Обоснованы принципы построения АСУ ППМ и ее структура.

  2. Проведена формализация модели функционирования линии метрополитена, основанная на декомпозиции системы с учетом ее специфики, на описании законченных модулей системы, определяемом

7 свойствами объектов линии и правилами их взаимодействия с другими модулями, на формировании множества императивов объединения модулей.

  1. Реализован сценарный подход к формализации и решению задачи' синтеза планового графика движения с учетом реальных ограничений.

  2. Проведен синтез множества императивов, позволяющих в рамках единого подхода решать задачи автоматизированного построения планового графика и формализовать команды диспетчерского управления движением поездов.

  3. Предложены способы диспетчерского управления движением поездов в случае сбоя, основанные на использовании принципов нечеткой логики.

  4. Разработаны методы автоматизации решения задач диспетчерской, диагностики, основанные на принципах построения нейронных сетей и нечетких множеств.

  5. Разработаны принципы построения тренажеров поездных диспетчеров линии метрополитена.

  1. Синтезированы алгоритмы синтеза энергооптимальных траекторий движения поездов с учетом их взаимного влияния.

Практическая ценность полученных результатов.

  1. Разработанные принципы построения тренажеров, модели, методы диспетчерского управления и оценки качества управления легли в основу создания тренажеров поездных диспетчеров линий Московского метрополитена, внедрение которых позволило повысить эффективность обучения, расширить тематику тренировочных занятий и обеспечить объективность оценки действий диспетчера.

  2. Автоматизация процесса составления планового графика позволила уменьшить время его создания, повысить оперативность учета новых требований и ограничений, объективно оценивать качество составленного графика.

  1. Учет взаимодействия поездов через систему энергоснабжения позволил осуществлять выбор способов управления поездами с целью минимизации расхода энергии натягу с более высокой точностью.

  2. Формализация описания объектов линии метрополитена, методы решения задач синтеза планового графика и автоматизации задач диспетчерского управления и диагностики, составляющие интегрированной модели линии метрополитена, явились основой для программной реализации составляющих АСУ ППМ и создания типовой базы данных линии метрополитена.

  3. Построение интегрированной модели линии метрополитена и формализации описания объектов линии метрополитена в соответствии с принципами' объектно-ориентированного программирования повысило производительность труда при создании программной реализации составляющих АСУ ППМ и типовой базы данных линии метрополитена.

  4. Универсальность моделей и методов управления позволила использовать разработанные средства автоматизации для различных линий.

  5. Многие составляющие АСУ ППМ являются многофункциональными системами, т. е. могут использоваться на нескольких уровнях для решения смежных задач и входить в состав других составляющих АСУ ППМ. Разработанная структура АСУ ППМ дает возможность использовать ряд моделей и процедур в различных ее подсистемах. Это позволило сократить трудозатраты, время и стоимость разработки системы в целом.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли применение в средствах автоматизации, внедренных на Московском метрополитене.

Разработанные модели, алгоритмы диспетчерского управления и диагностики, оценки качества управления в реальном времени реализованы в средствах автоматизации диспетчерского управления движением поездов

9 по линии метрополитена, в частности, в тренажерах поездного диспетчера линий Московского метрополитена (для Замоскворецкой линии - 1999г., для Серпуховско-Тимирязевской линии - 2002г., для Таганско-Краснопресненской - 2003г.). Опыт эксплуатации тренажера поездного диспетчера подтвердил адекватность разработанных в диссертации моделей и методов управления, возможность их адаптации к условиям различных линий. Имитация широкого спектра нештатных режимов функционирования объектов линии способствует расширению тематики занятий.

В автоматизированной системе построения планового графика движения поездов, работы по внедрению которой на Московском метрополитене ведутся в настоящее время, реализованы человеко-машинная процедура построения графика оборота подвижного состава и графика движения, сценарии синтеза планового графика, принципы автоматической проверки полученных результатов. Система обеспечена базами данных шести линий Московского метрополитена.

Автоматизированная система энергооптимальных тяговых расчетов ASTRA-M используется в четырех депо Московского метрополитена с 1998г. Внедрение АРМов, построенных на основе этой, системы, подтвердило ожидаемый эффект от внедрения системы: экономия энергоресурсов на тягу поездов до 5-6% (2-3% за счет оптимальных режимов ведения поездов по перегону при заданном времени хода, и 2-3% за счет оптимального распределения участкового времени хода по перегонным).

Результаты исследований, проведенных в процессе работы над диссертацией, используются также в учебном процессе на кафедре УИТС МИИТа, в частности, в лекционном курсе по дисциплине "Системы автоведения поездов" и при дипломном проектировании.

Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами. і

Апробация! работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры УИТС МИИТа (с 1998 по 2003 г.), а также на международных научных конференциях и семинарах за рубежом (в Дрездене (Германия) - 2001г., Жилине (Словакия) - 2001, 2003г.г., Праге (Чехия) - 2001г., Софии (Болгария) - 2001, 2002г.г... Белграде (Югославия 1997, 1998, 2000г.г., Варшаве (Польша) - 1999, 2001 г.г.) и в нашей стране (в ИПУ РАН - 2001г., МЭИ - 1999г., РГГУ - 2000- 2003г.г., МГИЭМ -2001, 2002г.г., РГУПС - 2000г., МИИТ - 1998-2003 и др.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (297 наименований), 5 приложений, содержит 280 страниц основного текста, 69 рисунков, 11 таблиц.

Подобные работы
Васильева Марина Алексеевна
Энергооптимальные режимы управления движением поезда метрополитена
Воробьева Людмила Николаевна
Алгоритмы централизованного управления движением поездов на линии метрополитена
Мельцер Анастасия Борисовна
Автоматизация и управление обеспечением экологических показателей качества на примере электроэрозионного прошивания отверстий
Сизова Ирина Александровна
Автоматизация и управление обеспечением экологических показателей качества на примере электрохимического маркирования
Иванов Александр Васильевич
Автоматизация и управление реструктуризацией информационного обеспечения для полиграфического производства
Рябов Сергей Александрович
Автоматизация обеспечения экологического качества технологических процессов на примере управления электромагнитными отходами
Барков Алексей Владимирович
Методы построения программного обеспечения автоматизации испытаний космических аппаратов связи и навигации
Иванов Яков Викторович
Математическое и алгоритмическое обеспечение автоматизации процесса формования кондитерских масс с использованием цифровой видеосъемки
Матвеев Сергей Вячеславович
Методическое обеспечение автоматизации селективной сборки устройств гарантированного электропитания аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики
Синко Михаил Георгиевич
Автоматизация обеспечения экологических показателей качества при эксплуатации копировальной техники

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net