CC BY
87
Автоматика, телемеханика и связь на железных дорогах
89
Рис.4. Структура синтеза блока g (x) •
3. Заключение
Особенность предлагаемого подхода заключается в том, что он позволяет целенаправленно решать задачу полной поверки в рамках самопроверяемый структуру дополнительных контрольных элементов (СПТ, М2, TRC). Используя метод логического дополнения применительно к контрольным примерам системы MCNC были получены экспериментальные результаты, которые показали его эффективность. Таким образом, принцип логического дополнения позволяет получать новые отличающиеся от традиционных, самопроверяемые схемы комбинационных структур.
4. Литература
Согомонян Е.С., Слабаков Е.В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989
Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Самопроверяемые дискретные устройства. СПБ.: Энергоатомиздат, 1992
УДК 656.342
МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСТРОЙСТВ СТАНЦИЙ, УЗЛОВ И ЛИНИЙ МЕТРОПОЛИТЕНА
Т. Ю. Константинова
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/1
90
Автоматика, телемеханика и связь на железных дорогах
Аннотация
Эксплуатация метрополитена предполагает решение задач обеспечения комфортности и безопасности перевозки пассажиров и снижения эксплуатационных расходов, повышения доходности.
Применяемые в настоящее время методы управления не обеспечивают возможности качественного решения всего комплекса задач.
В статье предлагается использовать компьютерные технологии на основе имитационного моделирования. А также оптимизационные методы работы устройств пересадочного узла метрополитена. Приведен способ сопряжения устройств метрополитена с устройствами пригородного железнодорожного сообщения.
Ключевые слова: пассажиропотоки; экспертная система; целевая функция; пересадочный узел; имитационная модель
Введение
Транспортная система крупного города включает в себя наземный пассажирский транспорт (автобусы, трамваи, троллейбусы и коммерческие маршруты), метрополитен и пригородные электропоезда. Метрополитен является основой данной транспортной системы.
В настоящее время важной проблемой метрополитена является определение оптимальных режимов работы его устройств, позволяющих снизить дефициты их пропускных способностей в часы «пик» и рационально расходовать имеющиеся ресурсы в межпиковые часы. На сегодняшний день графики режимов работы устройств метрополитена строятся заранее на заданные промежутки времени.
Наиболее сложным и ответственным объектом транспортной системы является пересадочный узел. В метрополитене узел состоит из двух станций, перехода и иногда дополняется эскалатором на переходе.
Работа узла метрополитена эффективно оценивается методом имитационного моделирования. Для этого можно воспользоваться уже разработанной имитационной моделью обслуживания пассажиропотоков на метрополитене. В настоящее время модель дает точечную оценку, поэтому необходимо разработать надстройку для управления этой моделью. Разработка надстройки для управления моделью является необходимым условием в решении проблемы оптимизации режимов работы устройств. Однако данная модель является инструментом. Чтобы с её помощью перейти к автоматизации определения режимов работы устройств узла, необходимо формализовать описание объекта
исследования пересадочного узла.
2004/1
Известия Петербургского университета путей сообщения
Автоматика, телемеханика и связь на железных дорогах
91
1. Современное состояние проблемы определения режимов работы устройств метрополитена
Построенные на заданный промежуток времени графики, не чувствительны к изменению пассажиропотоков. Поэтому задача определения динамических режимов работы устройств метрополитена является актуальной.
1.1. Определение множества рассматриваемых устройств и их свойств. Постановка задачи.
Представлена формализованная схема станций, узлов и линий метрополитена как объектов формализации. Рассмотрена на примере узла Санкт-Петербургского метрополитена ст. «Пл. Восстания I, II -Маяковская». Моделируя отдельный пересадочный узел, определяются оптимальные значения для всех станций, узлов и линий метрополитена.
Целевая функция зависит от:
- потоков пассажиров (Пвх; ППвых; ППвх; Пвых);
- потоков поездов (Пт; Ппн);
- количества работающих устройств (W3);
- пропускных способностей емкостей и устройств( Wd);
Таким образом, она выглядит так:
W= Wd W3 {Пвх; ППвых; ППвх; Пвых} {Ппч; Ппн}, (1)
где критерии оптимизации:
Wd =^>Wd min; W3 =^>W3 min;
Wd - суммарный дефицит (очереди) пропускных способностей устройств и емкостей. Емкости - это платформы, зона между турникетами и эскалатором, зона между эскалатором и платформами, вестибюль.
W3 - количество работающих устройств по группам (двери, турникеты, эскалаторы и т. п.) Эксплуатационные расходы;
Структура целевых функций для показателей Wd, W3.
Wd W3 = {Пвх; ППвых; ППвх; Пвых; Хд; ХК; Хэ; ХТ; Хп; Хэп}^>wd W3 min; (2)
Пассажиропотоки в одном эксперименте считаются постоянными. Дискретные управляемые в экспериментах переменные.
Хд - переменные для входных дверей;
Хк - переменные для касс;
Хэ - переменные для эскалаторов;
Хт - переменные для турникетов;
Хп - переменные для переходов (пешеходные);
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/1
92
Автоматика, телемеханика и связь на железных дорогах
Хэп - переменные для эскалаторов на переходах;
2. Разработка метода оптимизации определения режимов работы устройств метрополитена
В данном методе целесообразно свести факторы к двухуровневым. Для чего все факторы, в которых более двух уровней, разбиваются на два двухуровневых. Например, Хэ разбиваем на два фактора Хэв -переменная эскалатора направленного вверх, и Хэн. - переменная эскалатора направленного вниз. Таким образом:
Хэв= 0, Хэн=0 - эскалатор закрыт;
Хэв= 1, Хэн=0 - подъем;
Хэв 0 Хэн 1 - спуск.
Хэв= 1, Хэн=1 - запрещенная комбинация и в эксперименте не используется.
Хп разбиваем на два фактора Хпп - переменная прямого направления перехода, и Хпо. - переменная обратного направления перехода. Также получим:
Хпп= 0, Хпо=0 - переход закрыт;
Хдп= 1, Хпо=0 - переход открыт в прямом направлении;
Хпп= 0, Хпо=1 - переход открыт в обратном направлении;
Хпп= 1, Хпо=1 - переход открыт в обоих направлениях.
А для эскалатора на переходе:
Хэпв= 0, Хэпн=0 - эскалатор закрыт;
Хэпв= 1, Хэпн=0 - подъем;
Хэпв 0 Хэпн 1 - спуск.
Хэпв= 1, Хэпн=1 - запрещенная комбинация и в эксперименте не используется.
Для автоматических турникетов, которые могут быть как с автоматическим пропуском, так и с ручным пропуском Хт разбивается на Хта - переменная автоматического режима работы, Х^ - переменная ручного режима работы.
Хта= 0, Хтр=0 - турникет закрыт;
Хта= 1, Хтр=0 - работа турникета в автоматическом режиме;
Хта= 0, Хтр=1 - работа турникета в автоматическом режиме;
Хта= 1, Хтр=1 - запрещенная комбинация и в эксперименте не используется.
Таким образом, увеличивая число факторов мы сводим их к двухуровневым.
при ограничениях: Ze<Em Z3m_3<E3m_3 Zn< Епн,
где,
- Евн - нормативная емкость вестибюля;
- Ze - фактическое заполнение вестибюля;
2004/1
Известия Петербургского университета путей сообщения
Автоматика, телемеханика и связь на железных дорогах
93
- Езт.э - нормативная емкость зоны;
- 2зт.э - фактическое заполнение зоны между турникетами и
эскалатором.
- Епн - нормативная емкость платформы;
- Zn - фактическое заполнение платформы.
Емкости вестибюлей, платформ, зон между турникетами и эскалаторами, а также плановый и аварийный ремонты не являются управляемыми переменными, а возникают в качестве ограничений с воздействием на устройства (двери, турникеты).
3. Гибридная экспертная система на основе метода оптимизации режимов работы устройств метрополитена
Основой надстройки является гибридная экспертная система, которая строится по формализованной схеме станций, узлов и линий метрополитена.
Основой экспертной системы является разработанная в лаборатории кафедры имитационная модель «ЭС-М». (Шеннон, 1978).
Метрополитен рассматриваем как автоматизированный технологический комплекс (АТК) с обеспечением всех подсистем, управления входным потоком пассажиров и поездов.
Для реализации функций разработана система АТК-М, неотъемлемой частью которой является система СМАКОП - (М) - (система
моделирования и анализа качества обслуживания пассажиропотоков метрополитена), оперирующая двумя видами потоков -пассажиропотоками и потоками поездов. При этом система непосредственно взаимодействует с подсистемой автоматизированной системы качества обслуживания пассажиров на метрополитене (АСКОП-М), которая является генератором входных пассажиропотоков и системой автоматизированного построения графика (САПР-ГРАФ), которая является генератором потока поездов.
Развитие данной методики является перспективным направлением для анализа комплекса сопряжения: устройств; ж. д. станций - станций метрополитена; городского транспорта - станций метрополитена.
Обе составляющие: входной пассажиропоток из метрополитена и входной пассажиропоток с улицы входного пассажиропотока на железнодорожный вокзал узла «станция метрополитена -
железнодорожный вокзал» учитываются с помощью системы АСКОП-ЖД как входной пассажиропоток, а качественную оценку части входного пассажиропотока, приходящей с метрополитена мы оценим согласно увеличению значения выходного пассажиропотока при наложении на него графика движения пригородных электропоездов.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2004/1
94
Автоматика, телемеханика и связь на железных дорогах
Выходной пассажиропоток учитывается на выходных турникетах системы АСКОП-ЖД.
4. Сопряжение устройств метрополитена с устройствами городского транспорта и устройствами пригородного железнодорожного транспорта
Поставленная задача транспорта включает в себя не только задачу оптимизации устройств метрополитена, но и сопряжение этих устройств с устройствами наземного пассажирского транспорта и пригородного сообщения железнодорожного транспорта. Рассмотрено сопряжение узла метрополитена с железнодорожным вокзалом.
Пригородный железнодорожный транспорт выполняет перевозку пассажиров, пункты отправления и назначения которых находятся в непосредственной близости от железнодорожных станций, т.е. вместо наземного транспорта и метрополитена используется пригородное железнодорожное сообщение.
В связи с тем, что метрополитен играет одну из важнейших ролей в сети городского пассажирского транспорта необходимо рассмотреть пассажирообмен между метрополитеном, как крупнейшим перевозчиком пассажиров по городу, и пригородным сообщением. (Сухнин, 2000).
5. Заключение
В настоящее время разрабатывается математическая модель решения этой задачи, как задачи линейного программирования. (Ермаков и др., 1987).Эта модель апробирована на примере эскалаторов на входах-выходах, и переходе, где,
Х0 - число эскалаторов на спуск «Восстания»;
Xi - число эскалаторов на спуск «Московский вокзал»;
Х2 - число эскалаторов на спуск «Маяковская»;
Х3 - число эскалаторов на подъём «Восстания»;
Х4 - число эскалаторов на подъём «Московский вокзал»;
Х5 - число эскалаторов на подъём «Маяковская»;
D - Пропускная способность эскалатора за 5 мин. D=2000 чел. /5 мин. V - Потоки пассажиров эскалатора за 5 мин;
В - число пассажиров за пятиминутку на платформе станции. Разработка полной модели, охватывающей режимы работы всех устройств, находится на стадии разработки.
6. Литература
Шеннон Р. Имитационное моделирование систем. Искусство и наука. М: «Мир», 1978 Ермаков С.М., Жиглявский А.А. Математическая теория оптимального эксперимента. М.: «Наука», 1987
Сухнин М.Ф. Численное решение некоторых экстремальных задач. М: Изд-во РУДН, 2000
2004/1
Известия Петербургского университета путей сообщения
