ВВЕДЕНИЕ
Значение ЭВМ и современных информационных технологий для автоматизации управления перевозочным процессом.
Начало применения вычислительной техники на железнодорожном транспорте страны относится к 1950-м годам, когда приступили к созданию системы автоматизации процессов управления эксплуатационной работой с применением ЭВМ, информационных технологий и математических методов. К числу этих процессов относятся
1. Управление перевозками в целом, то есть планирование и оперативное регулирование эксплуатационной работы. Сюда входит разработка планов формирования и графиков движения поездов, расчет технических норм эксплуатационной работы и ее анализ, сменно-суточное планирование и регулирование поездной и грузовой работы.
2. Управление движением поездов на участке и маневровой работой на станциях, куда следует отнести систему автоматического выполнения основных функций участкового диспетчера. Система состоит из управляющей вычислительной машины, устройств диспетчерской централизации и переходных устройств. Последние служат для ввода в вычислительную машину получаемой информации о продвижении поездов и для переработки выданных машиной команд в управляющие приказы устройств диспетчерской централизации. Машина составляет и выдает план-график движения поездов в зависимости от конкретных условий на заданное число часов вперед. Она же регулирует движение поездов, посылая управляющие коды диспетчерской централизации. В эту же группу процессов входит автоматизация роспуска вагонов с сортировочной горки, регулирования расформирования и формирования поездов, приема и отправления поездов на станциях.
3. Автоматизация учета, коммерческих операций и технико-экономических расчетов (составление отчетностей, оформление перевозочных документов, резервирование мест в пассажирских поездах, определение провозной платы, себестоимости перевозок и др.).
Большая роль в автоматизации процессов управления перевозками принадлежит системе вычислительных центров с дистанционной передачей данных (оргсвязь). Первичные данные о грузовой работе, локомотивном и вагонном парках и отчетные сведения поступают со станций и депо в вычислительный центр (ИВЦ). Здесь с помощью ЭВМ составляют оперативные планы поездной и грузовой работы дороги и отделений, получают отчетные показатели по всем видам перевозок, подсчитывают сумму доходов от них, устанавливают степень использования подвижного состава. Разработанные на ЭВМ планы и указания передаются по каналам оргсвязи хозяйственным единицам для исполнения.
При использовании ЭВМ информация передается в режиме межмашинного обмена сразу в ИВЦ дороги. Съем первичных данных осуществляется программно-аппаратными средствами и оргсвязью присоединением к каналу ВЦ трансмиттеров линейных пунктов. Основная часть информации фиксируется на магнитных носителях (например, на магнитных дисках). Обработанная информация выдается на печатающее устройство ЭВМ или на линию. Эти данные автоматически распределяются по потребителям и там печатаются.
На железнодорожном транспорте ведутся работы по созданию структуры сети передачи данных, переходу от локальных задач к задачам совершенствования информационного обеспечения и управления эксплуатационной работой на основе использования современных вычислительных средств и динамических моделей размещения подвижного состава. Экономическая эффективность подсистем автоматизированных систем управления (АСУ) во многом определяется широким использованием недорогостоящей микропроцессорной техники, рациональной структурой размещения больших и малых ЭВМ, оптимальным распределением функций автоматизированного диспетчерского центра управления, линейных предприятий и хозяйств. Большие эксплуатационные издержки в результате завышения штатов вычислительных центров, использование дорогостоящих ЭВМ, разрозненная информационная база для решения эксплуатационных задач снижают функциональную и экономическую эффективность АСУ. Главная особенность развития АСУ в последнее время – ЭВМ приходит непосредственно на рабочее место. Прогрессивную роль в этом играет широкое распространение микропроцессорной техники.
На станциях, в особенности сортировочных, участковых и грузовых, ведутся работы по автоматизации первичных технологических процессов и созданию АСУ технологическими процессами (АСУ ТП) нижнего уровня. Осуществляется интеграция этих подсистем в АСУ ТП с более расширенными функциями.
Основные понятия
Вагоны, отправляемые со станций и следующие по определенным направлениям, образуют вагонные потоки.
Правильная организация этих потоков обеспечивает ускорение оборота вагона, наименьшую затрату маневровых средств, экономию эксплуатационных расходов. Система организации и продвижения груженых и порожних вагонопотоков в пункты назначения определяется планом формирования поездов. Разрабатывается он на основе плана перевозок, который устанавливает корреспонденцию вагонопотоков между районами погрузки и выгрузки.
План формирования устанавливает, какие поезда, из вагонов какого назначения и в адрес каких станций формирует каждая участковая, сортировочная, грузовая или другая станция. Таким образом, он определяет станции назначения или расформирования поездов, а также характер и объем работы всех станций. При составлении этого плана стремятся включить как можно большее число вагонов в маршруты, чтобы поезда следовали на большие расстояния без переработки (переформирования) на попутных станциях. При формировании подбираются вагоны, следующие до одной станции назначения или расформирования. При этом ускоряется продвижение груза, улучшается использование подвижного состава, снижаются затраты на перевозки. В этом – суть и значение маршрутизации перевозок.
Маршрутизация может осуществляться непосредственно с мест (станций) массовой погрузки (отправительская маршрутизация) и на технических станциях (сортировочных, участковых), где из прибывших вагонов накапливаются составы определенных назначений, проходящие без переработки не менее одной технической станции (техническая маршрутизация). Отправительские маршруты организуются на одной станции из вагонов, загруженных одним гроузоотправителем и следующих на одну станцию выгрузки или распределения по точкам выгрузки.
Участок (полигон) диспетчерского управления – участок линии или полигон, в пределах которого осуществляется управлением движением поездов одним поездным диспетчером. Его длина зависит от размеров движения поездов и информационной загрузки диспетчера: от 50-100 км до 250 – 350 км и более при оборудовании диспетчерского места средствами автоматизации в диспетчерских центрах управления.
Расчетный полигон – совокупность близлежащих участков - перегонов между техническими станциями, на которой надо провести расчеты.
Железнодорожный узел представляет собой совокупность регулярно взаимодействующих железнодорожных объектов – сортировочных, пассажирских, грузовых, промежуточных станций, раздельных пунктов, локомотивных депо, соединительных линий и транспортных развязок, размещенных на пересечении двух и более железнодорожных линий. Железнодорожный узел, в свою очередь, является составной частью общетранспортного узла, представляющего собой комплекс взаимодействующих систем разных видов транспорта – автомобильного, речного, морского, авиационного.
Схема проверки вагонопотоков
Создание таблицы 1
В среде Microsoft Excel создадим таблицу Схема проверки вагонопотоков размером 29*29. Для этого:
1. В 1 ячейке набираем с клавиатуры 1, во второй – 2. Выделив две этих ячейки, распространяем нумерацию столбцов (а затем и строк) до 29. Для этого подводим стрелку к правому нижнему углу ячейки до тех пор, пока она не примет вид черного креста и растягиваем вправо до 29. Нумерация строк производится аналогично распространением вниз.
2. Сделаем рамку. Выделим таблицу и выберем из ниспадающего меню для кнопки границы все границы.
3. Сделаем ячейки квадратными. Выделим всю таблицу, выберем пункт меню формат – строка – высота. Наберем с клавиатуры 22,5. Затем для выделенной таблицы также выберем пункт меню формат – столбец – ширина и наберем с клавиатуры 4.
4. Разобьем таблицу на сектора. На панели инструментов рисование выбираем прямую линию, проводим диагональ в таблице, а также вертикальные и горизонтальные линии, которые и разделяют таблицу на сектора. При этом надо учесть, что сектор четный ввоз по количеству ячеек равен сектору нечетный вывоз; сектор нечетный ввоз равен четному вывозу; четный транзит равен нечетному транзиту, а сектора четное и нечетное местное сообщение образуют квадрат. Эти линии сделаем жирными. Для этого щелкаем правой кнопкой мыши на линии, выбираем из контексного меню формат автофигуры, находим толщину линии и делаем ее равной 1,25пт. Для первой ячейки сделаем ее диагональ также прямой линией с панели инструментов рисование. Скопируем эту линию с помощью, например, контекстного меню для линии и вставим во все последующие ячейки, через которые проходит жирная диагональ таблицы также с помощью контекстного меню – вставить.
5. Заливкой с панели инструментов рисование обозначим сектора различными цветами. Для этого выделим нужный диапазон и выберем в ниспадающем меню для заливки подходящий цвет.
6. На этом этапе получившуюся таблицу можно скопировать на лист 2 этой же книги. Для этого выделим таблицу, выберем пункт меню правка – копировать, перейдем на второй лист и теперь выберем правка – вставить.
7. Получившиеся сектора обозначим буквами. Для этого с панели инструментов рисование выберем средство надпись. Установим рамку для надписи в нужном месте и расставим соответствующие буквы.
8. Аналогичным способом подпишем и названия самих секторов. Как видно, сектора нечетный вывоз, четный вывоз и четный транзит подписаны вертикально. Это делается следующим способом:
· Рамка для надписи устанавливается в нужном месте сектора (но не растягивается)
· В рамку вносится название сектора
· После нажатия правой кнопкой мыши по границе рамки выбираем в контекстном меню формат надписи – выравнивание – ориентация и ищем нужный тип ориентации.
9. Над таблицей с помощью надписи с панели инструментов рисование подпишем ее название
10. Получилась таблица с секторами: GBCZ – четный ввоз, CDKZ – четный транзит, LEGM – нечетный вывоз, MNTS – четный ввоз, NZKP – четный вывоз, GZN – четное местное сообщение, GNM – нечетное местное сообщение.
Таблица корреспонденции общих вагонопотоков на расчетном полигоне
СОЗДАНИЕ ТАБЛИЦЫ2
1. В скопированную нами с 1 листа таблицу (называемую теперь Таблицей корреспонденции общих вагонопотоков на расчетном полигоне) внесем любые числа, учитывая, что:
· В секторах четного ввоза и вывоза, нечетного ввоза и вывоза расположены числа от 0 до 999 включительно
· В секторах четного и нечетного местных сообщений числа от 0 до 99;
· В секторах четного и нечетного транзитов числа от 0 до 9999.
2. Создадим вспомогательную таблицу 1 Количественные показатели работы.
· В ячейке с координатами ввоз: четное направление установим курсор, в строке формул введем = и выберем функцию СУММ.
· В строке Число 1 введем диапазон ячеек четного ввоза, указывая здесь первым адрес ячейки левого верхнего угла диапазона и через двоеточие адрес ячейки правого нижнего угла диапазона.Аналогично заполним ячейки четных вывоза, транзита, нечетных ввоза, вывоза и транзита.
· Для расчета суммы четного и нечетного местных сообщение разделим эти сектора на диапазоны там, где это возможно, просуммируем их (записывая каждый диапазон через точку с запятой между собой), а оставшиеся ячейки запишем в строке формул через точку с запятой.
· Ячейка приема заполняется с помощью суммирования значений ввоза и транзита соответствующих направлений. Для этого в ячейке ПРИЕМ вводим =, вызываем функцию СУММ., и в качестве слагаемых через точку с запятой выделяем ячейки ввоза и транзита.
· Аналогично вычисляется сдача. Разница состоит в слагаемых. Ими являются вывоз и транзит.
· Проанализируем значения в таблице и добьемся равенства четного приема нечетной сдаче и нечетного приема четной сдаче. Для этого отредактируем числа в ячейках основной таблицы корреспонденций вагонопотоков.
3. Создадим вспомогательную таблицу 2 Количество поездов по стыковым путям.
· В ячейке Количество вагонов в составе введем 50.
· В ячейке вагоны четного направления рассчитаем сумму четного ввоза, вывоза, транзита и местного сообщения, ссылаясь на данные вспомогательной таблицы 1.
· Количество поездов четного направления равно количеству вагонов четного направления (ссылка на предыдущую ячейку), деленному на количество вагонов в составе (ссылка на ячейку со значением 50).
· Аналогичные действия проведем и с количеством вагонов и поездов нечетного направления.
· ВСЕГО вагонов равно сумме количества вагонов четного и нечетного направлений.
· ВСЕГО поездов равно ВСЕГО вагонов разделить на 50 (ссылка на ячейку со значением 50).
· Дробные значения округлим до целых. Для этого выделим всю таблицу. Выберем пункт меню Формат – ячейки. Выберем числовой формат, а в количестве десятичных знаков установим 0
Таблица вагонопотоков, маршрутизируемых с мест погрузки
СОЗДАНИЕ ТАБЛИЦЫ3
Для заполнения таблицы 3 воспользуемся сначала вспомогательной таблицей, раскрывающей смысл функции ЕСЛИ.
Создадим таблицу 2*4. Первый столбец назовем X, второй назовем Y. В столбец Х внесем любые значения, чтобы среди них были значения и больше, и меньше или равные десяти. Предварительно мы имеем условие: если Х>=10, то Y=500 иначе Y= -0.5. Введем в первой ячейке столбца Y равно, выберем функцию ЕСЛИ. В строке логическое выражение введем соответствующую данной ячейке ячейку из столбца Х, затем с клавиатуры наберем >=10. В строке истина введем 500, в строке ложь введем –0,5.
Заполним третью таблицу вагонопотоков, маршрутизируемых с мест погрузки. Рядом с пустой таблицей в любую ячейку внесем значение 0,05 и в следующей за ней запишем коэффициент маршрутизации. Ниже введем значение 10, назовем это порогом погрузки. В основной таблице в ячейке с координатой 2:1 поставим знак =, вызовем функцию ЕСЛИ. В строке логическое выражение сделаем ссылку на ячейку со значением коэффициента маршрутизации, затем нажмем клавишу F4 (увидим, что адрес столбца стал заключенным в знаки “доллара” - это абсолютная ссылка). Затем введем знак умножения с клавиатуры, перейдем на лист 2 и с помощью относительной ссылки введем в строке формул адрес ячейки, которая также имеет координаты 2:1. Затем наберем с клавиатуры знак <, вернемся на лист 3, сделаем абсолютную ссылку на ячейку со значением порога погрузки (введем ее адрес и нажмем F4). В строку истина введем выражение, стоящее в строке логического выражения до знака «меньше». В строку ЛОЖЬ введем 0. Распространим эту формулу по всей таблице.
Абсолютная ссылка здесь используется потому, что значения коэффициента маршрутизации и порога погрузки остаются постоянными для вычисления в данной формуле.
Округлим дробные значения до целых таким же способом, как и в таблице 2.
Таблица корреспонденций вагонопотоков, охваченных маршрутизацией между техническими станциями
СОЗДАНИЕ ТАБЛИЦЫ4
Заполним таблицу корреспонденций вагонопотоков, охваченных маршрутизацией между техническими станциями.
В каждой ячейке должна быть разница между соответствующими значениями в таблицах 2 и 3. Для этого выделим ячейку с координатами 2:1, введем знак =, переходим на лист 2, вносим в строку формул адрес соответствующей ячейки (с координатами 2:1) с этого листа, далее вводим с клавиатуры знак минус, переходим на третий лист и вносим адрес соответствующей ячейки на листе 3. Далее ОК. Распространяем эту формулу на всю таблицу