ФГБОУ ВО
Уральский государственный университет путей сообщения
(УрГУПС)

Ural State University of Railway Transport
USURT

Личный кабинет

УрГУПС

WorldSkills

Телефон приемной комиссии: (343) 221-25-25

Бесплатная горячая линия
приемной комиссии: 8-800-250-42-00

Анкета для абитуриентов Екатеринбург EXPO 2025

Научная деятельность


Основные научные направления, развиваемые на кафедре, основываются на применении математических методов для совершенствования перевозочного процесса на транспорте. Можно выделить два больших класса исследуемых задач, в основе которых лежит метод имитационного моделирования и методы на базе потоковых оптимизационных задач.

По данным научным направлениям защитили докторские диссертации:

  • Александров А.Э. "Расчет и оптимизация транспортных систем с использованием моделей"
  • Тимухина Е.Н. "Повышение функциональной надежности железнодорожных станций при технологических сбоях"
  • Тушин Н.А. "Системная интеграция в транспортных процессах"

Кандидатские диссертации:

  • Якушев Н.В. «Построение распределенных транспортно-складских систем с логистической организацией грузопотоков»
  • Ковалев И.А. «Автоматизация процесса управления перевозками массовых грузов кольцевыми маршрутами»
  • Сурин А.В. «Автоматизация сквозной технологии оперативного сменно-суточного планирования поездообразования и поездной работы железной дороги»
  • Колокольников А.В. «Автоматизированное структурно-технологическое исследование железнодорожных станций»
  • Кащеева Н.В. «Интерактивное исследование железнодорожных станций»
  • Шипулин А.В. «Автоматизированное построение прогнозируемого графика движения поездов»
  • Окулов Н.Е. «Методы и способы совершенствования взаимодействия производства и транспорта»

На кафедре создана имитационная система ИСТРА, предназначенная для расчёта сложных систем магистрального и промышленного железнодорожного транспорта. Студенты изучают ряд новых методов оптимизации транспортных процессов в движении:

  • динамическая транспортная задача с задержками;
  • метод динамического согласования производства и транспорта;
  • метод оптимизации структуры транспортных систем с использованием ЭВМ ЕС - 1036.

Разработана и постоянно обновляется новая методика проведения лабораторных работ по дисциплинам "Теория принятия решений", "Моделирование транспортных систем", "Информационные технологии на транспорте", "Оптимизация транспортных систем" с использованием пакета прикладных программ для имитационного моделирования железнодорожных станций на ЭВМ "ISТRA Windows 32" версии 1.4 или выше.

Научные направления на базе имитационного моделирования

1. Автоматизированное моделирование объектов железнодорожного и промышленного транспорта.
Имитационное моделирование работы магистральных и промышленных железнодорожных станций, железнодорожных и промышленно-транспортных узлов при решении задач, связанных с обоснованием инвестиционных решений по развитию транспортной инфраструктуры, разработке технологии перевозочного процесса на требуемый период времени, а также решений по оперативному управлению перевозками.

Задачи направления:

  • определение пропускной способности транспортной подсистемы при известном путевом развитии, технологии работы и структуре управления;
  • определение времени нахождения вагонов различных категорий и назначений по фазам технологического процесса и в целом для исследуемого объекта;
  • выявление "узких мест" путевого развития и технического оснащения транспортного объекта;
  • выявление "узких мест" технологии работы транспортного объекта;
  • оценку влияния организации вагонопотоков, норм веса и длины поездов, технологии поездной работы на загрузку и показатели работы транспортного объекта;
  • прогнозирование ситуации на транспортном объекте, транспортном узле, полигоне, основываясь на текущем состоянии и графиках движения поездов.

Позволяет проводить:

  • имитационную экспертизу решений по совершенствованию путевого развития, технического оснащения и технологии работы транспортного объекта при заданных грузо- и вагонопотоках;
  • имитационную экспертизу распределения и использования имеющихся ресурсов, а также оценку нагрузок на эти ресурсы при заданном грузо- и вагонопотоке.

2. Интеллектуальный тренажер на базе имитационной модели

Безопасная и эффективная работа станций в значительной мере зависит от уровня подготовки дежурных по станции, маневровых и станционных диспетчеров. Анализ показывает, что принятие рациональных решений в обычной напряженной обстановке определяется не столько теоретическими знаниями, сколько приобретенными долгим опытом навыками быстро оценивать ситуацию и быстро принимать решения. Собственно, широта набора ситуаций и проверенных рациональных решений к ним и отличает опытных диспетчеров от неопытных. Предвидеть дальние последствия решения неопытному диспетчеру на сложных загруженных станциях практически невозможно.

Поэтому важна отработка навыков, то есть накопления возможных ситуаций и корректных с точки зрения безопасности и рациональных с точки зрения эффективности решений.

Интеллектуальный тренажер представляет собой полную и подробную имитационную модель станции, которая должна отображать техническую характеристику станции, технологию работы и деятельность диспетчерского аппарата по принятию решений. Модель должна позволять осуществлять прерывания для передачи управления обучаемому. Тот принимает решение, а модель его реализует. Обучаемый должен видеть то же, что и диспетчер на экране АСУ станции.

Процесс обучения включает несколько этапов:

  • ознакомление со схемой станции и изучение технологии;
  • начальный уровень управления работой станции;
  • отработка мастерства управления;
  • анализ работы.

Тренажер позволяет проследить, какие и в какой ситуации принимались решения обучаемым, а какие принимала модель в аналогичной обстановке. Можно сравнивать и анализировать.

3. Информационно-планирующая система поездообразования на полигоне дороги.

Существующая традиционная технология планирования поездообразования  осуществляется на станционном уровне. Единая система планирования поездообразования в рамках дороги позволит существенно повысить качество поездной работы железной дороги за счет:

  • более точного прогноза поездообразования для каждой станции полигона, поскольку планирование будет охватывать одновременно все расчетные станции в пределах полигона. Это позволит учитывать для каждой расчетной станции в прогнозе прибытия не только организованные на момент начала расчета составы поездов, но и те составы, которые будут сформированы в течение планируемого периода на других станциях полигона;
  • рационального управления продвижением вагонопотоков диспетчерским аппаратом дороги. Имея прогноз поездообразования в целом по дороге, диспетчер дорожного уровня сможет заранее оценить вероятные затруднения в работе своего полигона и своевременно применять упреждающие меры.

Единая система планирования поездообразования в рамках дороги позволит также повысить точность планирования сдачи поездов по междорожным стыкам за счет учета особенностей путевого развития и технологии работы на всех основных расчетных станциях дороги.

4. Повышение функциональной надежности железнодорожных станций при возникновении технологических сбоев.

Для эффективной организации работы железнодорожных станций в условиях, когда из-за физического износа технических средств сохраняется высокая вероятность технологических сбоев, разработана методология оценки технологических потерь с помощью имитационного моделирования. Разработаны требования к моделям и технология их построения для этих целей, а также последовательность экспериментов и методика оценки результатов. Важным новым подходом является структурно-функциональный анализ работы станции с помощью имитационной модели. Предложены оригинальные подходы по повышению функциональной надежности станций при технологических сбоях. Снижение функциональной уязвимости предлагается осуществлять определением проблемных элементов и их функциональной разгрузкой. Повышение адаптивности станций можно осуществлять за счет гибкого управления технологией с помощью специального метода И-МДС, встроенного в АСУ. Для разработки специальных режимов работы в случае сложных типов сбоев предложена процедура интерактивного моделирования, когда гармонично соединяются возможности имитационной модели и интеллект человека.

Научные направления на базе оптимизационных потоковых задач

1. Оптимальное управление грузопотоками

Автоматизированное решение задач управления грузопотоками при обслуживании производства, портов и пограничных пунктов.

Теоретической основой системы является метод линейного программирования и один из его разделов - динамическая транспортная задача, которая позволяет описывать полигоны железнодорожной сети с учетом максимального количества факторов.

Направлено на решение следующих задач:

  • автоматизированного составления планов согласованного подвода грузопотоков к потребителям;
  • автоматизированного сбора данных для планирования;
  • контроля за продвижением грузопотоков;
  • выработки рекомендаций для регулировочных мероприятий в случае отклонения от плана.

Направления по развитию информационно-аналитических задач

1. Информационная поддержка и автоматизация диспетчерского управления крупными железнодорожными объектами

Направлена на обеспечение комплексной информационной поддержкой деятельности ДСЦ, ДСЦС и ДНЦУ и автоматизации основных диспетчерских функций по наблюдению и управлению работой станции (группы станций).

В составе единого комплекса рабочих мест АСУ Станции (АСУСТ) обеспечивается выполнение следующих функций:

  • непрерывное наблюдение за участком ответственности диспетчера на основе данных АСУСТ;
  • автоматическое ведение графика исполненной работы (ГИР), в том числе, отображение движения поездов по заданному набору станций района управления;
  • слежение за оборотом поездных локомотивов с дифференциацией по виду тяги и автоматической привязкой локомотива к поезду по отправлению (прибытию) со станции;
  • ведение и отображение на графике оперативного плана отправлений поездов с планированием подвязки локомотивов (в том числе, с использованием результатов прогнозирования);
  • предоставление необходимой справочной информации по поездам, вагонам и локомотивам;
  • расчёт аналитических показателей работы станций и диспетчерской смены. При необходимости проведение бальной оценки;
  • вывод исполненного и прогнозного графиков на печать.

Основывается на стандартном потоке данных АСУСТ и не требует передачи каких-либо дополнительных сообщений. Обеспечена возможность подключения имитационной прогнозной модели сортировочных станций и автоматического расчёта на этой основе рационального плана-прогноза работы станции с представлением оперативного прогноза и прогнозной истории, с возможностью проведения сравнительного анализа результатов прогнозирования и фактических данны.