ФГБОУ ВО
Уральский государственный университет путей сообщения
(УрГУПС)

Ural State University of Railway Transport
USURT

Личный кабинет

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

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

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.