CC BY
90
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ
УДК 656.212
Д. Н. КОЗАЧЕНКО1*
1 Каф. «Управление эксплуатационной работой», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, 49010, Днепропетровск, Украина, тел. +38 (056) 371 51 09, эл. почта [email protected]
ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ
Цель. Целью статьи является совершенствование функциональной модели железнодорожных станций, направленное на сокращение затрат времени на формализацию технологических процессов их работы за счет использования типовых элементов технологии. Методика. В качестве основных элементов функционирования железнодорожной станции рассматриваются технологические операции, исполнители и объекты технологии. В ходе исследования использовались методы теории массового обслуживания, имитационного моделирования, конечных автоматов и объектно-ориентированного анализа. Результаты. В результате исследования разработаны формальные структуры данных, которые позволяют моделировать функционирование железнодорожной станции с любой степенью детализации. В соответствии с принципами объектно-ориентированного подхода в разработанной модели отдельные элементы станционной технологии представляются совместно с описанием их поведения. Предложенная модель реализована в виде программного комплекса. Научная новизна. За счет применения объектно-ориентированного подхода при организации данных усовершенствована модель функционирования железнодорожных станций, что позволяет создавать библиотеки элементарных технологических процессов и сократить затраты времени на формализацию технологии работы станций. Практическая значимость. Использование программного комплекса, разработанного на базе предложенной модели, позволяет сократить затраты времени технологов на получение технико-эксплуатационной оценки проектируемых и существующих железнодорожных станций.
Ключевые слова: железнодорожная станция; технологический процесс; план-график работы; математическая модель; объектно-ориентированный подход
Введение
Эффективным средством анализа и оценки показателей функционирования железнодорожных станций, их технико-технологических и экономических параметров является имитационное моделирование станционных процессов. Использование имитационных моделей при выполнении проектных работ, а также при оперативном управлении на станциях позволяет принимать наиболее рациональные решения, направленные на сокращение собственных расходов станций и увеличение прибыли от перевозок.
Исследования по проблемам создания имитационных моделей железнодорожных станций для анализа и оптимизации их работы были начаты в 60-х годах прошлого века с появлением серийных ЭВМ [6, 12]. В указанных работах для изучения загрузки технических устройств станций предлагалось использовать статистическое моделирование технологических процессов. При этом для учета неравномерности
моделируется случайный входящий поток поездов, а продолжительность обслуживания поезда на станции моделируется как случайная величина с заданным законом распределения. По результатам моделирования определяются «узкие» места на станции, задержки и простои поездов.
Появление ЭВМ более высокой производительности создало возможности для разработки имитационных моделей, позволяющих детально моделировать сложные технологические процессы, происходящие на сортировочных станциях и в железнодорожных узлах [7, 11]. Недостатком таких моделей являлось то, что они представляли программное описание функционирования конкретной станции и для их создания необходимы были как технологи, так и программисты.
Преодоление данной проблемы достигается путем отделения формального представления технологии работы станции от универсального моделирующего модуля. Такой подход позво-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
ляет использовать различные специализированные редакторы для автоматизированного построения технологических процессов работы станций. Для формализации технологических процессов применяются сети Петри [13-15], сетевые графики [1], конечные автоматы [2, 3, 8, 9] и др.
Опыт практического использования модели, предложенной в [3], показал ее высокую эффективность при моделировании функционирования технических станций. Преимуществами данной модели является возможность проведения имитационных экспериментов как в автоматическом, так и в автоматизированном режиме с участием человека. Это позволило построить на ее основе широкий круг приложений [5, 8].
В то же время были выявлены и недостатки модели [3], связанные со значительными затратами времени на описание технологии работы станций, особенно грузовых и промышленных. В отличие от условий работы технических станций, где обрабатывается большое количество однотипных объектов, для грузовых и промышленных станций характерна обработка небольшого количества объектов, но со сложной и уникальной технологией. Решением данной проблемы может быть разработка методов, позволяющих формализовывать технологию работы станции с использованием библиотеки типовых элементов.
Цель
Целью статьи является совершенствование функциональной модели железнодорожной станции, направленное на сокращение трудозатрат на формализацию технологических процессов их работы за счет использования типовых элементов технологии.
Методика
Решение поставленной задачи совершенствования модели функционирования железнодорожной станции выполнялось с применением методов имитационного моделирования, конечных автоматов и объектно-ориентированного анализа.
В качестве базовой в исследовании использовалась модель, представленная в [3]. В данной модели станция или ее отдельный техноло-
гический комплекс рассматривается как управляемая многофазная многоканальная система массового обслуживания. При этом входящий поток образуют объекты, требующие обслуживания на станции (поезда, составы, локомотивы). Фазами обслуживания являются отдельные технологические операции (закрепление состава, технический осмотр и др.), которые выполняются в определенной последовательности в соответствии с технологическим процессом. Продолжительности операций технологического процесса могут принимать постоянные значения или моделируются как случайные величины, параметры которых зависят от характеристик объекта. Как обслуживающие устройства рассматриваются исполнители технологических операций (маневровые локомотивы, сортировочные горки, бригады ПТО и др.).
Основными элементами технологического процесса на станции являются технологические операции Q, исполнители Е и объекты технологии О.
Для возможности создания библиотеки типовых элементов станционной технологии необходимо разработать структуры данных для формального представления функционирования отдельных объектов станций независимо от работы других элементов станций.
Функционирование станции связано с выполнением технологических операций с грузами, вагонами, локомотивами, поездами и др., предусмотреных ее технологическим процессом. В разработанной модели каждая технологическая операция представляется структурой
Чг = {К, и ч , ^ , ^ , ^ К 1 = 1,2,_ Пса ,
где - идентификатор шаблона технологической операции; - список исполнителей, занятых выполнением операции; ^ - список условий окончания технологической операции;
- момент окончания выполнения технологической операции; sq - состояние выполнения технологической операции; п, - общее количество операций, выполняемых су-м объектом.
Параметр представляет собой переменную, которая характеризирует текущее состояние операции для объекта О,. При этом
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
= 0, если операция qi может быть начата с объектом О■ и ожидает освобождения исполнителей необходимой специализации; я = 1, если операция qi выполняется; я = 2, если
выполнено условие продолжительности операции и она находится в состоянии выполнения условий ее завершения.
Шаблоны технологических операций содержат информацию, которая необходима для параметризации отдельных операций q
= , А ,^, ^, ^, Р* Ь ] = 1'2'...' ,
где А - функция, которая определяет продолжительность выполнения технологической операции; - функции, выполняемые в момент разрешения начала выполнения операции, после ее начала, перед завершением и после завершения; я* - сигнал, посылаемый в конечный автомат, описывающий технологический процесс обработки объекта при завершении операции; г* - тип значка, соответствующего технологической операции; р* - список исполнителей, необходимых для выполнения технологической операции; п№ - общее количество шаблонов технологических операций.
Порядок выполнения технологической операции отдельным исполнителем р* из списка Р* описывается как
рК = {У, Ар , 2р , 2д , } ,
где у - специализация исполнителя; /р - параметр, указывающий на порядок освобождения исполнителя после окончания технологической операции; гр, , - параметры, указывающие на необходимость графического вывода значка работы на плане-графике станции [10] при использовании исполнителя, а также значков ожидания технологической операции перед и после ее выполнения соответственно.
Выполнение технологических операций на станции обеспечивают исполнители. Принято, что каждую технологическую операцию должны выполнять исполнители строго определенной специализации (например, закрепление состава выполняет сигналист, осмотр вагонов -
бригада ПТО, роспуск состава - маневровый локомотив и сортировочная горка и т. д.). В то же время исполнитель определенной специализации может выполнять несколько различных операций (например, сигналист выполняет закрепление состава и уборку тормозных башмаков). Для упрощения модели станции пути и стрелочные зоны также могут рассматриваться как исполнители.
Каждый исполнитель, который работает на станции, в модели технологического процесса может представляться структурой
Ег = {1е,Y,^ г = п,
где 1е - идентификатор исполнителя; ge - показатель активности исполнителя; пе - общее число исполнителей на станции.
Исполнители имеют специализацию у, определяющую работы, которые они могут выполнять. Если на станции есть несколько исполнителей одной специализации, то для выполнения работы может использоваться любой из свободных исполнителей данной специализации.
Использование исполнителей для выполнения работ на станции моделируется с помощью динамически изменяемых списков и. Исполнитель Ег считается занятым, если в текущий момент времени он выполняет некоторую технологическую операцию (находится в списке и какой-либо операции) или находится в списке ожидания выполнения следующих операций с тем же объектом (список ио какого-либо объекта). Для учета свободных исполнителей в модели технологического процесса ведется динамический список иг. Например, после выполнения операции закрепления состава тормозными башмаками выполняющий ее сигналист освобождается и может выполнять другую операцию с любым объектом. Напротив, после выполнения операции прицепки маневрового локомотива к составу для расформирования этот локомотив не освобождается, а ожидает уборки башмаков и выполняет с данным составом надвиг и роспуск.
Порядок освобождения исполнителей определяется параметром /р шаблона работы:
- если / =-1, то после окончания выпол-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
нения технологическом операции исполнителя необходимо переместить в список свободных исполнителей станции иг;
- если /р = 0, то после окончания выполнения технологической операции исполнителя необходимо переместить в список исполнителей, ожидающих выполнения операций ио того же объекта, который им обслуживался;
- если /р > 0, то после окончания выполнения технологической операции исполнителя необходимо переместить в список исполнителей, ожидающих выполнения операций ио объекта, идентификатор которого равен /' .
В начале моделирования все исполнители считаются свободными.
В процессе занятия и освобождения исполнителя в соответствии с параметрами zp, гд, гп,
а также типом значка zи, выполняемой им технологической операции подаются команды в информационную модель [10] для формирования плана-графика.
В качестве объектов в модели [3] рассматриваются локомотивы и составы. При этом в процессе моделирования предполагается, что объект по мере обслуживания должен перейти из исходного состояния 5о в конечное состояние 5к, после чего он исключается из системы обслуживания. На грузовых и промышленных станциях, в отличие от технических, работа производится с отдельными вагонами; при этом могут реализовываться различные варианты их обслуживания. В результате возникает необходимость создания большого количества объектов, соответствующих отдельным вагонам, со сложной технологией. Кроме того, на промышленных станциях обращаются вагоны внутреннего парка, которые после выполнения определенного цикла операций не исключаются из системы обслуживания, а используются для выполнения того же или другого цикла операций. Для преодоления указанных проблем предлагается рассматривать функционирование станции не как обслуживание отдельных объектов от момента их поступления до момента убытия со станции, а как процесс согласованного взаимодействия элементарных технологических объектов. В качестве таких объектов
могут рассматриваться как объекты, поступающие на станцию для обслуживания (поезда, поездные локомотивы, вагоны, грузы и т.п.), так и отдельные технические средства станции (маневровые локомотивы, сортировочные пути, фронты грузовой работы и т.п.).
В соответствии с объектно-ориентированной парадигмой каждый отдельный объект характеризуется свойствами и поведением [4]. В модели станции под поведением объекта рассматриваются технологические операции, которые с ним выполняются, а также определенный технологическим процессом порядок выполнения этих операций. Формализация объектов совместно с их поведением позволяет создавать библиотеки элементарных технологических процессов и за счет их использования сократить затраты времени на формализацию технологии работы станций.
Свойства объектов и их поведение описываются в шаблонах й . Шаблоны объектов представляются структурами
йу = [I,,Рс,,Ей, А}, у = 1,2,...,п,,
где 1Л - идентификатор шаблона объекта; Рс -множество свойств объекта со значениями, устанавливаемыми по умолчанию; - шаблоны технологических операций, выполняемых с объектом; Ей - список исполнителей, необходимых для обслуживания объекта; А - конечный автомат, описывающий порядок выполнения технологических операций с объектом.
При этом параметры Рс представляют свойства объекта, а и А - его поведение.
Технологический процесс (ТП) объекта представляется в виде детерминированного конечного автомата (КА)
А = [ X, 2,5, ^, ^},
где X, 2 - соответственно входной и выходной алфавиты; 5 - множество состояний автомата; , ^ - функции выходов и переходов.
Каждое состояние автомата соответствует определенному состоянию ТП обслуживания объекта. Множество состояний автомата определяется числом различных фаз обслуживания объекта, которые различаются комбинациями
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
технологических операции, имеющих разную степень завершенности.
ВходноИ алфавит X автомата включает три подмножества входных сигналов
X = {Х1, Х2, Х3}; здесь Х1 - окончание технологических операциИ; Х2 - эксплуатационное событие; Х3 - команды, поступающие от лица, выполняющего моделирование (ЛВМ).
Функции выходов и переходов автомата А выполняют превращение входноИ последовательности сигналов хj = {х1,х2,...,хк} в соответствующую исходящую последовательность = {г1,2г,..,гк} . Для формализации разных вариантов технологии обслуживания некоторого объекта используются разные входные последовательности х ■ . Выбор последовательности х ■
осуществляется ЛВМ. Порядок обработки сигналов при их поступлении в КА зависит от того, к какому из подмножеств они относятся. По завершению некотороИ последовательности операциИ объекты исключаться из модели станции либо остаются в состоянии ожидания выполнения следующеИ последовательности операциИ.
Учитывая, что таблицы выходов и переходов соответствующих КА являются сильно разреженными, то для представления автоматов выбран ориентированныИ граф.
При добавлении шаблона объектов к модели станции из библиотеки устанавливается соответствие между исполнителями объекта Ел и исполнителями станции Е.
В процессе моделирования на основании шаблонов классов объектов йу при инициализации модели станции по командам, поступающим от генератора входного потока или от других объектов, производится создание экземпляров объектов О ■. При этом объекты
представляются с помощью структур:
О] = {10,,Р, и0,00}, ] = 1,2,...,п0,
где 10 - идентификатор объекта; Р - множество своИств объекта; 5 - текущее состояние объекта, которое определяет фазу технологического процесса его обслуживания; ио - список исполнителеИ, которые ожидают начала выполнения операциИ с объектом; Q0 - список
технологических операциИ, выполняемых с объектом в текущиИ момент времени; п0 -общее число объектов, находящихся в системе обслуживания.
СвоИства объектов в памяти ЭВМ хранятся в виде ассоциативного списка, каждыИ элемент которого описывается структуроИ, содержащеИ ключ и данные. Ключ представляет собоИ целое число. Значение ключа соответствует типу данных:
1001-1999 - целые числа;
2001-2999 - вещественные числа;
3001-3999 - текстовые значения.
При этом значения ключеИ 1001-1500, 2001-2500, 3001-3500 используются для обязательных своИств, а ключеИ 1501-1999, 25012999, 3501-3999 для своИств, определяемых пользователем.
ТехнологическиИ процесс отдельного объекта моделируется последовательностью переходов КА из одного состояния в другое по мере выполнения предусмотренных операциИ.
Результаты
Предложенная модель реализована в виде программного комплекса для функционального моделирования железнодорожных станциИ. ПрограммныИ комплекс содержит две основные программы - редактор технологического процесса работы станциИ и суточныИ план-график работы станциИ.
Редактор технологического процесса работы станциИ, главное окно которого представлено на рис. 1, позволяет в графическом виде создавать графы переходов конечного автомата, а также заполнять данные об объектах, их своИ-ствах, работах и др. в виде специальных форм.
Программа «СуточныИ план-график работы станции» предназначена для имитационного моделирования работы железнодорожных станциИ с целью определить технико-эксплуатационные показатели их работы. Использование этоИ программы позволяет находить узкие места в работе станциИ и разрабатывать мероприятия по их ликвидации.
Главное окно программы содержит изображение технологического процесса работы станции на часовоИ сетке в виде суточного плана-графика и элементы управления. ОбщиИ вид главного окна изображен на рис. 2.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
Рис. 1. Главное окно редактора технологического процесса работы станций
Рис. 2. Главное окно программы «Суточный план-график работы станции»
Результатами функционального моделиро- ских файлов wmf и eps, а также показатели
вания работы железнодорожной станции с по- работы станции, такие как загрузка отдельных
мощью программы «Суточный план-график» исполнителей и продолжительности нахожде-
является план-график работы станции, который ния объектов в отдельных фазах обслуживания. может быть экспортирован в формате графиче-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з&тзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
Научная новизна и практическая значимость
В результате выполненных исследований с применением объектно-ориентированного подхода при организации данных усовершенствована модель функционирования железнодорожных станций, что позволяет создавать библиотеки элементарных технологических процессов и за счет этого сократить затраты времени на формализацию технологии работы станций.
Разработанная модель реализована в виде программного комплекса, использование которого позволяет сократить затраты времени технологов при решении задач получения технико-эксплуатационной оценки проектируемых и существующих железнодорожных станций.
Выводы
1. В соответствии с принципами объектно-ориентированного подхода предложена структура модели, обеспечивающая формализацию объектов совместно с их поведением. Такой подход позволяет описывать функционирование отдельных объектов независимо от работы других элементов станций и создавать на их основании библиотеки типовых элементов технологических процессов.
2. Использование библиотеки типовых элементов технологических процессов при формализации технологии работы станций позволяет ускорить разработку их моделей и повысить эффективность работы проектировщиков и технологов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Бобровский, В. И. Функциональное моделирование железнодорожных станций в тренажерах оперативно-диспетчерского персонала /
B. И. Бобровский, Р. В. Вернигора // Матема-тичне моделювання. - 2000. - № 2 (5). -
C. 68-71.
2. Бобровский, В. И. Эргатические модели железнодорожных станций / В. И. Бобровский, Д. Н. Козаченко, Р. В. Вернигора // Зб. наук. пр. КУЕТТ. Сер. «Трансп. системи i технологи». - К., 2004. - Вип. 5. - С. 80-86.
3. Бобровский, В. И. Технико-экономическое управление железнодорожными станциями на основе эргатических моделей / В. И. Бобровский, Д. Н. Козаченко, Р. В. Вернигора // 1нформ.-
керуюч1 системи на зал1зн. трансп. - 2004. -№ 6. - С. 17-21.
4. Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений (UML 2) / Г. Буч, Р. А. Максимчук, М. У. Энгл. - 3-е изд. - М. : Вильямс, 2010. - 720 с.
5. Вернигора, Р. В. Шдготовка ДСП станцш д1лянки з використанням тренажерного комплексу / Р. В. Вернигора, В. В. Малашшн // Трансп. системи та технологи перевезень. -Д., 2010. - Вип. 1. - С. 34-37.
6. Ветухов, Е. А. Определение уровня загрузки станций методом моделирования их работы на ЭЦВМ / Е. А. Ветухов, Е. А. Сотников // Ж.-д. трансп. - 1969. - № 7. - С. 34-37.
7. Ивницкий, В. А. Оперативный анализ работы и нормирование простоев на станции с использованием имитационного моделирования /
B. А. Ивницкий, А. Г. Миркин // Вестн. ВНИ-ИЖТа. - 1990. - № 7. - С. 7-10.
8. Козаченко, Д. М. Програмний комплекс для 1мггацшного моделювання роботи зал1зничних станцш на основ1 добового плану-граф1ку / Д. М. Козаченко, Р. В. Вернигора, Р. Г. Коробйова // Зал1зн. трансп. Украши. -2008. - № 4 (70). - С. 18-20.
9. Коробйова, Р. Г. Адекватшсть математичних моделей для визначення техшко-експлуатацшних показнишв роботи станцш / Р. Г. Коробйова // Вюник Дшпропетр. нац. унту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. -Д., 2009. - Вип. 28. - С. 29-33.
10. Коробьева, Р. Г. Информационная модель для анализа станционных процессов на ЭВМ / Р. Г. Коробьева // В1сник Дншропетр. нац. унту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. -Д., 2010. - Вип. 31. - С. 50-54.
11. Лещинский, Е. И. Имитационное моделирование на железнодорожном транспорте / Е. И. Лещинский. - М. : Транспорт, 1977. -176 с.
12. Шабалин, Н. Н. Моделирование процессов массового обслуживания на станциях / Н. Н. Шабалин // Ж.-д. трансп. - 1971. - № 5. -
C. 64-65.
13. A fuzzy Petri net model to estimate train delays / S. Milinkovic, M. Markovic, S. Veskovic et al. -2013. - № 33. - Р. 144-157.
14. Giua, A. Modeling and supervisory control of railway networks using Petri nets / A. Giua, C. Seatzu // IEEE Trans. on Automation Science and Engineering. - 2008. - Vol. 5, № 3. - Р. 431-445.
15. Szücs, G. Railway Simulation with the CASSANDRA Simulation System / G. Szücs // Journal of Computing and Information Technology - CIT. - 2001. - Vol. 9, № 2. - Р. 133-142.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ
Д. М. КОЗАЧЕНКО1*
1 Каф. «Управлшня експлуатацшною роботою», Дншропетровський нацюнальний ушверситет затзничного транспорту iMeHi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, 49010, Дтпропетровськ, Украша, тел. +38 (056) 371 51 09, ел. пошта [email protected]
ОБ'еКТНО-ОР1еНТОВАНА МОДЕЛЬ ФУНКЦ1ОНУВАННЯ ЗАЛ1ЗНИЧНИХ СТАНЦ1Й
Мета. Метою статгi е вдосконалення функцюнально1 моделi залiзничноl станци, спрямоване на скоро-чення трудовитрат на формалiзацiю гехнологiчних процесiв 1х роботи за рахунок використання типових елеменпв технологи. Методика. Як основн елементи функцiонування залiзничноl станци розглядаються технологiчнi операцп, виконавцi та об'екти технологи. У ходi дослiдження використовувалися методи теори масового обслуговування, iмiтацiйного моделювання, к1нцевих автоматiв i об'ектно-орiенто-ваного аналiзу. Результата. У результатi дослщження розроблено формальнi структури даних, яш дозволяють моделювати функцiонування залiзничноl станци з будь-яким рiвнем деталiзацil. Вщповвдно до принципiв об'ектно-орiентованого шдходу в розробленiй моделi окремi об'екти станцшно! технологи представляються разом з описом гх поведiнки. Запропонована модель реалiзована у виглядi програмного комплексу. Наукова новизна. За рахунок застосування об'ектно-орiентованого пiдходу при оргашзацп даних удосконалено модель функцiонування залiзничних станцш, що дозволяе створювати бiблiотеки елементарних технолопчних процесiв i скоротити витрати часу на формалiзацiю технологи роботи станцш. Практична значимкть. Використання розробленого на базi запропоновано! моделi програмного комплексу дозволяе скоротити витрати часу технолопв на виршення завдань отримання техшко-експлуатацшно1 оцiнки проектованих та юнуючих залiзничних станцiй.
Ключовi слова: залiзнична станцiя; технологiчний процес; план-графiк роботи; математична модель; об'ектно-орiентований пiдхiд
D. M. KOZACHENKO1*
1 Dep. «Management of Operational Work», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan Str., 2, 49010, Dnipropetrovsk, Ukraine, tel. +38 (056) 373 15 04, e-mail [email protected]
OBJECT-ORIENTED MODEL OF RAILWAY STATIONS OPERATION
Purpose. The purpose of this article is improvement of the railway stations functional model; it leads to time expenditure cut for formalization technological processes of their work through the use of standard elements of technology. Methodology. Some technological operations, executives and technology objects are considered as main elements of the railway station functioning. Queuing techniques were used as the methods of research, simulation, finite state machines and object-oriented analysis. Findings. Formal data structures were developed as the result of research that can allow simulating the operation of the railway station with any degree of detail. In accordance with the principles of object-oriented approach in the developed model, separate elements of station technology are presented jointly with a description of their behavior. The proposed model is implemented as a software package. Originality. Functional model of railway stations was improved through the application of object-oriented approach to data management. It allow to create libraries of elementary technological processes and reduce time expenditure for formalization the technology of stations work. Practical value. Using of software package that was developed on the base of proposed model will reduce time expenditure of technologists in order to obtain technical and operational assessment of projected and existing rail stations.
Keywords: railway station; technical process; plan-schedule of work; mathematical model; an object-oriented approach
REFERENCES
1. Bobrovskiy V.I., Vernigora R.V. Funktsionalnoye modelirovaniye zheleznodorozhnykh stantsiy v trenazherakh operativno - dispetcherskogo personala [Functional modeling of railway stations in simulators of operational -dispatching personnel]. Matematychne modeliuvannia - Mathematical modeling, 2000, no. 2 (5), pp. 68-71.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2013, вип. 4 (46)
2. Bobrovskiy V.I., Kozachenko D.N., Vernigora R.V. Ergaticheskiye modeli zheleznodorozhnykh stantsiy [Er-gatic models of railway stations]. Zbirnyk naukovykh prats Kyivskoho universytetu ekonomiky i tekhnolohii transportu: Seriya "Transportni systemy i tekhnolohii" [Proc. of State Economy and Technology University of Transport: Series "Transportation Systems and Technology"], 2004, issue 5, pp. 80-86.
3. Bobrovskiy V.I., Kozachenko D.N., Vernigora R.V. Tekhniko-ekonomicheskoye upravleniye zheleznodorozh-nymi stantsiyami na osnove ergaticheskikh modeley [Technical and economic management of railway stations on the basis of ergatic models]. Informatsiino- keruiuchi systemy na zaliznychnomu transporti - Information management systems for railways transport, 2004, no. 6, pp. 17-21.
4. Buch G., Maksimchuk R.A., Engl M.U. Obyektno-oriyentirovannyy analiz i proyektirovaniye s primerami prilozheniy (UML 2). 3-ye izdaniye [Object-Oriented Analysis and Design with Applications (UML 2). The 3-rd edition]. Moscow, Vilyams Publ., 2010. 720 p.
5. Vernygora, R.V., Malashkin V.V. Pidhotovka DSP stantsii dilianky z vykorystanniam trenazhernoho kom-pleksu [Attendants Stations Training at a plot using a training set]. Transportni systemy ta tekhnolohii per-evezen [Transport systems and technologies of transportation], 2010, issue 1, pp. 34-37.
6. Vetukhov Ye.A., Sotnikov Ye.A. Opredeleniye urovnya zagruzki stantsiy metodom modelirovaniya ikh raboty na ETsVM [Determination of stations charging floor with simulation technique of their work on a electronic digital computer]. Zheleznodorozhnyy transport - Railway Transport, 1969, no. 7, pp. 34-37.
7. Ivnitskiy V.A., Mirkin A.G. Operativnyy analiz raboty i normirovaniye prostoyev na stantsii s ispolzovaniyem imitatsionnogo modelirovaniya [Operational work analysis and detention settings at a station with the simulation technique use]. Vestnik VNIIZhTa - VNIIZhTBulletin, 1990, issue 7, pp. 7-10.
8. Kozachenko D.N., Vernigora R.V., Korobyova R.H. Prohramnyi kompleks dlia imitatsiinoho modeliuvannia roboty zaliznychnykh stantsii na osnovi dobovoho planu - hrafiku [Software system for simulation of railway stations operation based on a daily plan - schedule]. Zaliznychnyi transport Ukrainy - Railway Transport of Ukraine, 2008. no. 4 (70), pp. 18-20.
9. Korobyova R.H. Adekvatnist matematychnykh modelei dlia vyznachennia tekhniko-ekspluatatsiinykh po-kaznykiv roboty stantsii [Adequacy of mathematical models for determining the technical and process indicators of station activity]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2009, issue 28, pp. 29-33.
10. Korobyova R.G. Informatsionnaya model dlya analiza stantsionnykh protsessov na EVM [The information model for the analysis of station processes on a computer]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho univer-sytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2010, issue 31, pp. 50-54.
11. Leshchinskiy Ye.I. Imitatsionnoye modelirovaniye na zheleznodorozhnom transporte [Simulation on railway transport]. Moscow, Transport Publ., 1977. 176 p.
12. Shabalin N.N. Modelirovaniye protsessov massovogo obsluzhivaniya na stantsiyakh [Simulation of queuing processes at the stations]. Zheleznodorozhnyy transport - Railway Transport, 1971, no. 5, pp. 64-65.
13. Milinkovic S., Markovic M., Veskovic S., Ivic M., Pavlovic N. A fuzzy Petri net model to estimate train delays. Simulation Modeling Practice and Theory, 2013, no. 33, pp. 144-157.
14. Giua A., Seatzu C. Modeling and supervisory control of railway networks using Petri nets. IEEE Trans. on Automation Science and Engineering, 2008, vol. 5, no. 3, pp. 431-445.
15. Szûcs G. Railway Simulation with the CASSANDRA Simulation System. Journal of Computing and Information Technology, CIT, 2001, vol. 9, no. 2, pp.133-142.
Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. В. И. Бобровским (Украина);
д.т.н., проф. С. В. Мямлиным (Украина)
Поступила в редколлегию 21.11.2012
Принята к печати 18.07.2013
