RU2743260C1 - A system for operational control of the train operation of a railroad section based on the determination of its throughput capacity - Google Patents
A system for operational control of the train operation of a railroad section based on the determination of its throughput capacity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743260C1 RU2743260C1 RU2020123667A RU2020123667A RU2743260C1 RU 2743260 C1 RU2743260 C1 RU 2743260C1 RU 2020123667 A RU2020123667 A RU 2020123667A RU 2020123667 A RU2020123667 A RU 2020123667A RU 2743260 C1 RU2743260 C1 RU 2743260C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- block
- input
- output
- model
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
- B61L27/60—Testing or simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано управляющим и оперативным персоналом на железнодорожных полигонах. The invention relates to railway transport and can be used by managers and operational personnel at railway landfills.
Известна система для определения пропускной способности участка железной дороги, содержащая сервер с блоком памяти, соединенный каналом связи с автоматизированным рабочим местом работника службы движения, включающим процессор работника службы движения с блоком памяти, монитором и блоком ввода информации, блоками задания условий движения поездов, ввода параметров нормативного графика движения поездов, вычисления параметров инфраструктуры, в автоматизированном рабочем месте работника службы движения установлены блоки вычисления наличной и потребной пропускной способности, сравнения вычислений между собой и с установленным значением, при этом первый вход блока вычисления наличной пропускной способности соединен с выходом блока задания условий движения поездов, второй вход соединен с выходом блока вычисления параметров инфраструктуры, выход блока вычисления наличной пропускной способности соединен с входом блока сравнения вычислений, первый вход блока вычисления потребной пропускной способности соединен с выходом блока вычисления параметров инфраструктуры, второй вход соединен с выходом блока ввода параметров нормативного графика движения поездов, выход блока вычисления потребной пропускной способности соединен с входом блока сравнения вычислений, выход которого связан с входом блока сравнения с установленным значением, первый выход которого соединен с процессором работника службы движения, а второй вход соединен каналом связи с сервером (RU 86926, B61L 27/04. 20.09.09).A known system for determining the throughput of a section of a railway, containing a server with a memory unit, connected by a communication channel with an automated workstation of a traffic service employee, including a processor of a traffic service employee with a memory unit, a monitor and an information input unit, units for setting train traffic conditions, entering parameters the standard train schedule, the calculation of infrastructure parameters, in the automated workplace of the traffic service employee, units for calculating the available and required bandwidth are installed, comparing the calculations with each other and with the set value, while the first input of the unit for calculating the available bandwidth is connected to the output of the block for setting traffic conditions trains, the second input is connected to the output of the infrastructure parameters calculation unit, the output of the available bandwidth calculation unit is connected to the input of the calculation comparison unit, the first input of the calculation unit is the required bandwidth is connected to the output of the block for calculating the parameters of the infrastructure, the second input is connected to the output of the block for inputting the parameters of the normative train schedule, the output of the block for calculating the required throughput is connected to the input of the comparing computation block, the output of which is connected to the input of the comparison block with a set value, the first output of which is with the processor of the employee of the traffic service, and the second input is connected by a communication channel with the server (RU 86926, B61L 27/04. 09/20/09).
Использование известного технического решения не позволяет обеспечить эффективное и качественное управление движением поездов вследствие того, что состояние объектов на железнодорожной линии периодически меняется и подвержено влиянию различных факторов, а план пропуска поездов в результате этого не является в полной степени соответствующим сложившейся обстановке.The use of a known technical solution does not allow to ensure effective and high-quality control of train traffic due to the fact that the state of objects on the railway line changes periodically and is influenced by various factors, and the plan for the passage of trains, as a result, is not fully consistent with the current situation.
В качестве прототипа выбрана система для оперативного управления поездной работой участка железной дороги на основе определения его пропускной способности, содержащая компьютер автоматизированного рабочего места работника службы движения, в котором первый вход/выход процессора через канал связи, соединен с первым выходом/входом сервера центра обработки данных, второй вход/выход процессора соединен с выходом/входом блока памяти, первый вход процессора соединен с выходом блока ввода информации, первый выход процессора соединен с входом монитора, третий вход/выход процессора соединен с блоком ввода параметров нормативного графика движения поездов, второй выход процессора соединен с входом блока вычисления параметров инфраструктуры, первый выход которого соединен с первым входом блока вычисления наличной пропускной способности, а второй выход блока вычисления параметров инфраструктуры соединен с первым входом блока вычисления потребной пропускной способности, второй вход которого соединен с выходом блока ввода параметров нормативного графика движения поездов, третий выход упомянутого процессора соединен с входом блока задания условий движения поездов, выход которого соединен со вторым входом блока вычисления наличной пропускной способности, выход блока вычисления наличной пропускной способности соединен с первым входом блока сравнения вычислений, выход блока вычисления потребной пропускной способности соединен со вторым входом блока сравнения вычислений, выход которого соединен с входом блока сравнения с установленным значением, выход которого соединен со вторым входом упомянутого процессора, в центре обработки данных размещены база данных цифровой модели инфраструктуры, первый выход которой соединен с входом блока генерации нормативно справочной информации, выход которого соединен с входом блока базы нормативно справочной информации, выход которого соединен с входом блока формирования имитационной модели, с элементами искусственного интеллекта, выход которого соединен с входом блока верификации с функцией обучения, выход которого соединен с входом блока интеграции модели в систему поддержки принятия решений, выход которого соединен с входом блока формирования вариантов пропуска поездов, выход которого соединен с входом/выходом сервера центра обработки данных (RU 2662351, B61L 27/04, 25.07.2018).As a prototype, a system for the operational control of the train operation of a railway section based on the determination of its throughput was selected, containing a computer of an automated workstation of a traffic service employee, in which the first input / output of the processor through a communication channel is connected to the first output / input of the data center server , the second input / output of the processor is connected to the output / input of the memory unit, the first input of the processor is connected to the output of the information input unit, the first output of the processor is connected to the input of the monitor, the third input / output of the processor is connected to the unit for inputting the parameters of the standard train schedule, the second output of the processor connected to the input of the infrastructure parameters calculation unit, the first output of which is connected to the first input of the available bandwidth calculation unit, and the second output of the infrastructure parameters calculation unit is connected to the first input of the required bandwidth calculation unit, the second input of which is connected with the output of the unit for inputting the parameters of the normative train schedule, the third output of the said processor is connected to the input of the unit for setting the conditions for the movement of trains, the output of which is connected to the second input of the unit for calculating the available bandwidth, the output of the unit for calculating the available bandwidth is connected to the first input of the comparing unit, the output the block for calculating the required bandwidth is connected to the second input of the comparing computation block, the output of which is connected to the input of the comparison block with a set value, the output of which is connected to the second input of the said processor, a database of the digital infrastructure model is located in the data processing center, the first output of which is connected to the input block for generating normative reference information, the output of which is connected to the input of the block of the base of normative reference information, the output of which is connected to the input of the block for generating the simulation model, with elements of artificial intelligence, the output of which is connected with the input of the verification unit with the learning function, the output of which is connected to the input of the model integration unit into the decision support system, the output of which is connected to the input of the train pass options generation unit, the output of which is connected to the input / output of the data center server (RU 2662351, B61L 27 / 04, 25.07.2018).
Известная система обладает недостаточной оперативностью управления поездной работой из-за медленности расчетов и моделирования при корректировке параметров графика движения поездов.The known system has insufficient efficiency of train operation control due to the slowness of calculations and modeling when adjusting the parameters of the train schedule.
Технический результат изобретения заключается в повышении оперативности управления поездной работой за счет сокращения времени необходимого для корректировки параметров графика движения поездов. The technical result of the invention is to increase the efficiency of train operation control by reducing the time required to adjust the parameters of the train schedule.
Технический результат достигается тем, что в системе для оперативного управления поездной работой участка железной дороги на основе определения его пропускной способности, содержащей компьютер автоматизированного рабочего места работника службы движения, включающий процессор, с подключенными к нему первым блоком памяти, блоком ввода информации, монитором, блоком ввода параметров нормативного графика движения поездов, блоком вычисления параметров инфраструктуры и блоком задания условий движения поездов, при этом выход блока задания условий движения поездов соединен с первым входом блока вычисления наличной пропускной способности, второй вход которого соединен с первым выходом блока вычисления параметров инфраструктуры, второй выход которого и выход блока ввода параметров нормативного графика движения поездов соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычисления потребной пропускной способности, выход которого и выход блока вычисления наличной пропускной способности подключены к соответствующим входам блока сравнения вычислений, выход которого соединен с входом блока сравнения с установленным значением, который подключен к процессору компьютера автоматизированного рабочего места работника службы движения, первый вход/выход процессора соединен с первым выходом/входом сервера центра обработки данных, в центре обработки данных установлены последовательно соединенные, второй блок памяти, в котором записана база данных цифровой модели инфраструктуры, блок генерации нормативно-справочной информации, третий блок памяти, в котором записана база данных нормативно-справочной информации, блок формирования имитационной модели, с элементами искусственного интеллекта, блок верификации с функцией обучения, ко второму входу которого подключен второй блок памяти, с записанной в нем базой данных цифровой модели инфраструктуры, блок интеграции модели в систему поддержки принятия решений и блок формирования вариантов пропуска поездов, выход которого соединен с первым входом сервера, согласно изобретению в центре обработки данных установлен программно-аппаратный блок симуляции и отработки квантовых вычислений, вход и выход которого через соответствующие преобразователи сигналов подключены соответственно к блоку ввода информации и ко входу процессора компьютера автоматизированного рабочего места работника службы движения, вход/выход которого соединен с выходом/входом программно-аппаратного блока симуляции и отработки квантовых вычислений, и введены последовательно включенные блок формирования модели, описываемой в квантовом виде, и блок формирования модели с функцией обучения, выход которого соединен со вторым входом сервера, а вход блока формирования модели, описываемой в квантовом виде соединен с третьим блоком памяти, в котором записана база данных нормативно-справочной информации, при этом блок генерации нормативно-справочной информации снабжен программным обеспечением, позволяющим обеспечить генерацию всех вариантов технологии расписаний в виде функций распределения, записанных в квантовом виде.The technical result is achieved by the fact that in the system for the operational control of the train operation of a section of the railway based on the determination of its throughput, which contains a computer of an automated workstation of a traffic service worker, including a processor, with a first memory unit connected to it, an information input unit, a monitor, a block input of the parameters of the normative train schedule, the block for calculating the infrastructure parameters and the block for setting the conditions for the movement of trains, while the output of the block for setting the conditions for the movement of trains is connected to the first input of the block for calculating the available capacity, the second input of which is connected to the first output of the block for calculating the parameters of the infrastructure, the second output which and the output of the unit for inputting the parameters of the standard train schedule are connected, respectively, with the first and second inputs of the unit for calculating the required throughput, the output of which and the output of the unit for calculating the available throughput are connected the first input / output of the processor is connected to the first output / input of the server of the data processing center in the data processing center; the first input / output of the processor is connected to the first output / input of the data center server data are installed in series, the second memory block, in which the database of the digital model of the infrastructure is recorded, the block for generating normative and reference information, the third memory block, in which the database of normative and reference information is recorded, the block for forming a simulation model, with elements of artificial intelligence, the block verification with a learning function, to the second input of which a second memory block is connected, with a database of the digital infrastructure model recorded in it, a block for integrating the model into a decision support system and a block for generating train pass options, the output of which is connected to the first input m of the server, according to the invention, a software and hardware unit for simulation and processing of quantum computations is installed in the data processing center, the input and output of which are connected through the corresponding signal converters, respectively, to the information input unit and to the input of the computer processor of the automated workplace of the traffic service worker, the input / output of which connected to the output / input of the hardware-software block for simulation and testing of quantum computations, and a series-connected block for forming a model described in quantum form and a block for forming a model with a learning function are introduced, the output of which is connected to the second input of the server, and the input of the block for forming a model, described in quantum form is connected to the third memory block in which the database of normative and reference information is recorded, while the block for generating normative and reference information is equipped with software that allows generating all variants of the schedule technology in the form of functions distributions written in quantum form.
На чертеже приведена функциональная схема системы для оперативного управления поездной работой участка железной дороги на основе определения его пропускной способности.The drawing shows a functional diagram of a system for the operational control of the train operation of a section of the railway based on the determination of its throughput.
Система для оперативного управления поездной работой участка железной дороги на основе определения его пропускной способности содержит компьютер 1 автоматизированного рабочего места (АРМ) работника службы движения, включающий процессор 2, с подключенными к нему первым блоком 3 памяти, блоком 4 ввода информации, монитором 5, блоком 6 ввода параметров нормативного графика движения поездов, блоком 7 вычисления параметров инфраструктуры и блоком 8 задания условий движения поездов, при этом выход блока 8 задания условий движения поездов соединен с первым входом блока 9 вычисления наличной пропускной способности, второй вход которого соединен с первым выходом блока 7 вычисления параметров инфраструктуры, второй выход которого и выход блока 6 ввода параметров нормативного графика движения поездов соединены соответственно с первым и вторым входами блока 10 вычисления потребной пропускной способности, выход которого и выход блока 9 вычисления наличной пропускной способности подключены к соответствующим входам блока 11 сравнения вычислений, выход которого соединен с входом блока 12 сравнения с установленным значением, который подключен к процессору 2 компьютера автоматизированного рабочего места работника службы движения, первый вход/выход процессора 2 соединен с первым выходом/входом сервера 13 центра 14 обработки данных, в центре 14 обработки данных установлены последовательно соединенные, второй блок 15 памяти, в котором записана база данных цифровой модели инфраструктуры, блок 16 генерации нормативно-справочной информации (НСИ), третий блок 17 памяти, в котором записана база данных нормативно-справочной информации, блок 18 формирования имитационной модели, с элементами искусственного интеллекта, блок 19 верификации с функцией обучения, ко второму входу которого подключен второй блок 15 памяти, с записанной в нем базой данных цифровой модели инфраструктуры, блок 20 интеграции модели в систему поддержки принятия решений и блок 21 формирования вариантов пропуска поездов, выход которого соединен с первым входом сервера 13, в центре 14 обработки данных установлен программно-аппаратный блок 22 симуляции и отработки квантовых вычислений, вход и выход которого через соответствующие преобразователи 23 и 24 сигналов подключены соответственно к блоку 4 ввода информации и ко входу процессора 2 компьютера 1 автоматизированного рабочего места работника службы движения, вход/выход которого соединен с выходом/входом программно-аппаратного блока 22 симуляции и отработки квантовых вычислений, и последовательно включенные блок 25 формирования модели, описываемой в квантовом виде, и блок 26 формирования модели с функцией обучения, выход которого соединен со вторым входом сервера 13, а вход блока 25 формирования модели, описываемой в квантовом виде соединен с третьим блоком 17 памяти, в котором записана база данных нормативно-справочной информации, при этом блок 16 генерации нормативно-справочной информации снабжен программным обеспечением, позволяющим обеспечить генерацию всех вариантов технологии расписаний в виде функций распределения, записанных в квантовом виде.The system for the operational control of the train operation of a section of the railway based on the determination of its throughput contains a computer 1 of an automated workstation (AWP) of a traffic service worker, including a processor 2, with the first memory unit 3 connected to it, an information input unit 4, a monitor 5, a unit 6 input of the parameters of the normative train schedule, block 7 for calculating infrastructure parameters and block 8 for setting the conditions for train traffic, while the output of block 8 for setting the conditions for train traffic is connected to the first input of block 9 for calculating the available throughput, the second input of which is connected to the first output of block 7 calculations of infrastructure parameters, the second output of which and the output of the block 6 for inputting the parameters of the standard train schedule are connected, respectively, to the first and second inputs of the block 10 for calculating the required throughput, the output of which and the output of the block 9 for calculating the available throughput are connected to the corresponding to the input inputs of the comparing unit 11, the output of which is connected to the input of the comparison unit 12 with the set value, which is connected to the processor 2 of the computer of the workstation of the traffic service worker, the first input / output of the processor 2 is connected to the first output / input of the server 13 of the data center 14 , in the data processing center 14 are installed in series, the second memory unit 15, in which the database of the digital model of the infrastructure is recorded, the unit 16 for generating reference information (NSI), the third memory unit 17, in which the database of reference information is recorded, block 18 for generating a simulation model, with elements of artificial intelligence, a verification block 19 with a learning function, to the second input of which a second memory block 15 is connected, with a database of a digital infrastructure model recorded in it, a block 20 for integrating the model into a decision support system and block 21 formation of options for the passage of trains, you the course of which is connected to the first input of the server 13, a software and hardware unit 22 for simulation and testing of quantum computations is installed in the data processing center 14, the input and output of which are connected through the corresponding signal converters 23 and 24, respectively, to the information input unit 4 and to the input of the computer processor 2 1 of an automated workstation of a motion service worker, the input / output of which is connected to the output / input of the hardware and software unit 22 for simulation and testing of quantum computations, and the sequentially connected unit 25 for forming a model described in quantum form and unit 26 for forming a model with a learning function, the output of which is connected to the second input of the server 13, and the input of the block 25 for generating the model described in quantum form is connected to the third memory unit 17, in which the database of reference information is recorded, while the unit 16 for generating reference information is equipped with software, allowing the general all variants of the scheduling technology in the form of distribution functions written in quantum form.
Система для оперативного управления поездной работой участка железной дороги на основе определения его пропускной способности функционирует следующим образом.The system for the operational control of the train operation of a section of the railway based on the determination of its carrying capacity operates as follows.
Процессор 2 компьютера 1 автоматизированного рабочего места обменивается информацией с сервером 13 центра 14 обработки данных и с программно-аппаратным блоком 22 симуляции и отработки квантовых вычислений. Компьютер 1 автоматизированного рабочего места получает от сервера 13 центра обработки данных информацию об исходных значениях провозной и пропускной способностей и инфраструктуре участка железной дороги. Диспетчер анализирует информацию, отображаемую на мониторе 5, вводит корректировки с помощью блока 4 ввода информации, например, графика движения поездов и записывает эти данные в блок 3 памяти. Затем из процессора 2 данные поступают в блок 6 ввода параметров нормативного графика движения поездов, блок 7 вычисления параметров инфраструктуры и блок 8 задания условий движения поездов. Первичные исходные данные из блоков 7 и 8 поступают в блок 9 вычисления наличной пропускной способности, а из блоков 6 и 7 в блок 10 для вычисления потребной пропускной способности. Из блока 9 и из блока 10 результаты вычислений поступают в блок 11 для сравнения. Наличная пропускная способность должна быть больше потребной на определенную установленную величину, закладываемую в блок 12 сравнения с установленным значением. Если разница между наличной и потребной пропускными способностями меньше установленного значения, данные о ней поступают в процессор 2, где формируется команда на задание в блоке 6 новых параметров нормативного графика движения поездов и в блоке 8 задания условий движения поездов. По достижению приемлемого значения потребной пропускной способности участка железной дороги, что устанавливает на мониторе 5 работник службы движения, вся результирующая информация по каналу связи из процессора 2 компьютера 1 автоматизированного рабочего места поступает и запоминается в памяти сервера 13 центра обработки данных.The processor 2 of the computer 1 of the workstation exchanges information with the server 13 of the data processing center 14 and with the hardware-software unit 22 for simulation and development of quantum computations. The computer 1 of the workstation receives from the server 13 of the data processing center information about the initial values of the carrying and carrying capacity and the infrastructure of the railway section. The dispatcher analyzes the information displayed on the monitor 5, enters corrections using the information input unit 4, for example, the train schedule, and writes this data to the memory unit 3. Then, from the processor 2, the data is sent to the block 6 for inputting the parameters of the standard train schedule, the block 7 for calculating the infrastructure parameters and the block 8 for setting the conditions for the train movement. Primary initial data from blocks 7 and 8 are fed to block 9 for calculating the available bandwidth, and from blocks 6 and 7 to block 10 to calculate the required bandwidth. From block 9 and from block 10, the results of the calculations are sent to block 11 for comparison. The available throughput must be greater than the required by a certain set value, which is put into the comparison unit 12 with the set value. If the difference between the available and required throughput is less than the set value, the data about it is sent to processor 2, where a command is formed to set new parameters of the standard train schedule in block 6 and in block 8 for setting the train traffic conditions. Upon reaching an acceptable value of the required throughput of the railway section, which is set on the monitor 5 by the employee of the traffic service, all the resulting information via the communication channel from the processor 2 of the computer 1 of the workstation is received and stored in the memory of the server 13 of the data center.
В сервере 13 центра обработки данных имеются данные и программные модули для интеллектуальной поддержки оперативных решений диспетчера. В частности, в центре 14 обработки данных имеется блок 15 памяти, в котором записана база данных цифровой модели инфраструктуры, включая архив (Big Data), откуда, через блок 16 генерации нормативно-справочной информации, необходимая для оперативной поддержки информация поступает в блок 17 памяти для записи в базу данных нормативно-справочной информации.The data center server 13 contains data and software modules to intelligently support the dispatcher's operational decisions. In particular, in the data processing center 14 there is a memory block 15, which contains a database of a digital model of the infrastructure, including an archive (Big Data), from where, through the block 16 for generating reference information, the information necessary for operational support enters the memory block 17 for entry into the database of normative and reference information.
В базе данных, записанной в блоке 15, хранится полный срез информации о работе полигона: как инфраструктурные данные (топология путей, контактной сети и пр.), так и сведения о внешних воздействиях и сведения о реальных условиях, влияющих на режим движения поездов (уровень напряжения, реальный межпоездной интервал и пр.). Блок 16 производит отбор из базы данных блока 15 только тех показателей, которые необходимы для оптимизации управления движением поездов. Отобранная информация поступает в базу данных нормативно-справочной информации блока 17 памяти.The database recorded in block 15 stores a complete slice of information about the operation of the landfill: both infrastructure data (topology of tracks, contact network, etc.), and information about external influences and information about real conditions affecting the train traffic mode (level voltage, real train interval, etc.). Block 16 selects from the database of block 15 only those indicators that are necessary to optimize train traffic control. The selected information enters the database of normative and reference information of the memory unit 17.
Из базы нормативно-справочной информации блока 17 памяти данные поступают в блок 18 формирования имитационной модели с элементами искусственного интеллекта. Элементы искусственного интеллекта в блоке 18 используются при отборе ряда входных данных, необходимых для работы имитационных моделей в блоке 18 формирования имитационной модели. Отбор данных производиться ансамблем искусственных нейронных сетей (на чертеже не показаны), из которых первая группа сетей на основе обучения на информации из базы данных блока 15 о реальном состоянии полигона дает прогноз, по которому выбирается какая-то из технологических цепочек и формируются ее частные параметры. В процессе обучения искусственной нейронной сети происходит минимизация функционала ошибки в процессе выстраивания технологических цепочек зависимостей между исходной информацией и предлагаемыми сценариями действий поездного диспетчера по управлению движением поездов. Обученная искусственная нейронная сеть дает прогноз, по которому выбирается какая-то из технологических цепочек, и проигрыванием на имитационной модели формируются ее частные параметры. Система ранжирует варианты решений по соотношениям «выгода/потери». Если диспетчер выбирает один из вариантов, связанный с движением, то формируются конкретные расписания и указания, передаваемые непосредственно на поезда для исполнения.From the base of normative and reference information of the memory unit 17, the data is sent to the unit 18 for generating a simulation model with elements of artificial intelligence. Elements of artificial intelligence in block 18 are used when selecting a number of input data necessary for the operation of simulation models in block 18 for generating a simulation model. The selection of data is carried out by an ensemble of artificial neural networks (not shown in the drawing), of which the first group of networks, based on training on information from the database of block 15 about the real state of the polygon, gives a forecast, according to which one of the technological chains is selected and its particular parameters are formed ... In the process of training an artificial neural network, the error functional is minimized in the process of building technological chains of dependencies between the initial information and the proposed scenarios for the train dispatcher's actions to control the movement of trains. The trained artificial neural network makes a forecast, according to which one of the technological chains is selected, and its particular parameters are formed by playing on the simulation model. The system ranks decision options according to profit / loss ratios. If the dispatcher chooses one of the options related to the movement, then specific schedules and instructions are generated that are transmitted directly to the trains for execution.
Вторая группа искусственных нейронных сетей на основании анализа информации из базы данных блока 15 памяти производят модификацию модели, отключая или активизируя некоторые элементы имитационной модели в блоке 18 формирования имитационной модели с элементами искусственного интеллекта. The second group of artificial neural networks, based on the analysis of information from the database of the memory unit 15, modifies the model by disabling or activating some elements of the simulation model in the unit 18 for forming a simulation model with elements of artificial intelligence.
Блок 18 на сформированной модели передает результаты моделирования вариантов организации движения поездов по участку в блок 19 верификации с функцией обучения, куда также поступает информация из базы данных цифровой модели инфраструктуры блока 15 памяти, включая архив (Big Data). Прошедшая верификацию модель и расчеты на ее основе из блока 19 поступают в блок 20 интеграции модели в систему поддержки принятия решений, откуда через блок 21 формирования вариантов пропуска поездов поступает в сервер 13 центра обработки данных. Из сервера 13 информация по каналу связи поступает в процессор 2 компьютера 1 автоматизированного рабочего места работника службы движения для их использования диспетчерами при управлении движением поездов.Block 18 on the generated model transmits the results of modeling the options for organizing the movement of trains along the section to the verification block 19 with the learning function, which also receives information from the database of the digital model of the infrastructure of the memory block 15, including the archive (Big Data). The verified model and calculations based on it from block 19 are sent to the model integration block 20 into the decision support system, from where, through the block 21 for generating train pass options, it enters the server 13 of the data center. From the server 13, the information via the communication channel enters the processor 2 of the computer 1 of the automated workstation of the traffic service worker for their use by dispatchers when controlling the movement of trains.
Конкретные управленческие решения, поступающие с сервера 13 центра обработки данных в процессор 2 компьютера 1 автоматизированного рабочего места, записываются в блок 3 памяти. Они могут быть выведены диспетчером на монитор 5 с помощью блока 4 ввода информации. С компьютера 1 автоматизированного рабочего места по каналам радиосвязи (на чертеже не показано) приказы диспетчера передается непосредственно на поезда.Specific management decisions coming from the server 13 of the data center to the processor 2 of the computer 1 of the workstation are recorded in the memory block 3. They can be displayed by the dispatcher on the monitor 5 using the information input block 4. From the computer 1 of the automated workstation, via radio communication channels (not shown in the drawing), the dispatcher's orders are transmitted directly to the trains.
Поддержка принятия решений для диспетчеров заключается в разработке нескольких вариантов пропуска поездов по полигону на различный временной горизонт для выбора одного из них в качестве основного. Одним из компонентов решения являются расписания пропуска заданных поездов, а также сценарии работы технических станций.Decision support for dispatchers consists in the development of several options for the passage of trains along the polygon for a different time horizon to select one of them as the main one. One of the components of the solution is the schedules for the passage of given trains, as well as scenarios for the operation of technical stations.
Например, пусть на полигоне находится N поездов, каждый из которых обладает массой, определенным составом, вагоны которого находятся в различном техническом состоянии и пр., сцеплен с определенным локомотивом (с определенной силой тяги, техническим состоянием и пр.). Данные поезда имеют разный приоритет, назначение и для них необходимо построить прогноз плана пропуска по участку, включая расположенные на нем станции.For example, suppose there are N trains on the range, each of which has a mass, a certain composition, the cars of which are in a different technical condition, etc., coupled to a certain locomotive (with a certain traction force, technical condition, etc.). These trains have different priorities, purposes, and for them it is necessary to build a forecast of the pass plan for the section, including the stations located on it.
Каждая станция характеризуется техническим состоянием (закрыты или открыты пути, какие поезда можно пропускать по каким путям), также есть информация о линии, о напряжении в контактной сети, о сложившемся межпоездном интервале и т.п. Все эти сведения содержатся в базе данных блока 15 памяти, размещенного на одном из полигонных центров 14 обработки данных. Each station is characterized by a technical condition (tracks are closed or open, which trains can be passed on which tracks), there is also information about the line, about the voltage in the contact network, about the existing train spacing, etc. All this information is contained in the database of the memory unit 15 located at one of the polygon data processing centers 14.
Поезда, двигаясь по участку, дополняют информационные потоки информацией о своем состоянии. Эта информация поступает по радиоканалам связи (на чертеже не показано) на сервер 13 обработки данных центра 14. Trains moving along the section supplement information flows with information about their condition. This information is transmitted via radio communication channels (not shown in the drawing) to the data processing server 13 of the center 14.
Система изо всей полученной информации формирует нормативно-справочную информацию, которая необходима для расчета плана пропуска, и преобразует ее в соответствии с форматами используемого программного обеспечения. Образуется так называемый сценарий, который закладывается в базу нормативно-справочной информации блока 17 памяти. Сценарий выполнен в виде взаимоувязанного набора множеств, каждое из которых характеризует состояние всех элементов, которые влияют на план пропуска: «Инфраструктура», «Перегон», «Станция», «Поезд», «Отказы», «Локомотив», «Бригада» и пр.From all the information received, the system generates regulatory and reference information, which is necessary for calculating the pass plan, and converts it in accordance with the formats of the software used. A so-called scenario is formed, which is put into the base of reference information of the memory unit 17. The scenario is made in the form of an interconnected set of sets, each of which characterizes the state of all elements that affect the pass plan: Infrastructure, Ferry, Station, Train, Failures, Locomotive, Brigade and etc.
Сценарий, подается на вход ансамбля упомянутых выше искусственных нейронных сетей. Первая сеть на основании поданного сценария формирует исходные данные для расчета варианта плана пропуска на имитационной модели. The script is fed to the input of the ensemble of the above-mentioned artificial neural networks. The first network, on the basis of the submitted scenario, forms the initial data for calculating the variant of the pass plan on the simulation model.
Вторая сеть с учетом актуальной информации из базы данных блока 15 памяти формирует схему имитационной модели, подключая или отключая необходимые ветви с помощью конструкции switch/case.The second network, taking into account the actual information from the database of the memory block 15, forms a circuit of the simulation model, connecting or disconnecting the necessary branches using the switch / case construction.
Созданная модель подвергается верификации в блоке 19 верификации с функцией обучения. Верифицированная модель обладает конечным набором параметров, на котором можно осуществлять прогнозирование. The created model is verified in the verification block 19 with the learning function. The verified model has a finite set of parameters for forecasting.
Через блок 20 интеграции модели в систему поддержки принятия решений и блок 21 формирования вариантов пропуска поездов модель встраивается в систему поддержки принятия решений для диспетчера. Поддержка принятия решений для диспетчера заключается в разработке нескольких вариантов пропуска поездов по полигону на различный временной горизонт для выбора одного из них в качестве основного. Одним из компонентов решения являются расписания пропуска заданных поездов, а также сценарии работы технических станций.Through the block 20 for integrating the model into the decision support system and the block 21 for generating options for the passage of trains, the model is embedded in the decision support system for the dispatcher. Decision support for the dispatcher consists in the development of several options for the passage of trains along the polygon at different time horizons to select one of them as the main one. One of the components of the solution is the schedules for the passage of given trains, as well as scenarios for the operation of technical stations.
Эти варианты передаются с сервера 13 центра обработки данных в компьютер 1 АРМ диспетчера. Диспетчер, рассмотрев параметры предлагаемого системой плана, в том числе и по экономическим критериям (маршрутная скорость продвижения поездопотока на полигоне, времена, величина просрочек и коммерческих потерь), согласовывает вариант плана и вводит его в действие. В случае несогласования вариант возвращается в систему для перерасчета.These options are transmitted from the server 13 of the data center to the computer 1 of the dispatcher's workstation. The dispatcher, having considered the parameters of the plan proposed by the system, including according to economic criteria (route speed of train traffic on the landfill, times, the amount of delays and commercial losses), agrees on the version of the plan and puts it into effect. If there is no agreement, the variant is returned to the system for allocation.
Расписания при утверждении диспетчером предложенного плана через радиоканалы доводятся для исполнения до машинистов поездов, а для контроля до поездных диспетчеров. Планы работы технических станций передаются по корпоративной системе передачи данных РЖД станционным диспетчерам (маневровым диспетчерам). The schedules, when the dispatcher approves the proposed plan, through radio channels, are brought to the train drivers for execution, and for control to the train dispatchers. The work plans of the technical stations are transmitted via the corporate data transmission system of the Russian Railways to the station dispatchers (shunting dispatchers).
Основным отличием предлагаемой системы является применение квантовых алгоритмов в работе блока 22. В блоке 16 генерации НСИ, обеспечивающим генерацию всех вариантов технологии расписаний в виде функций распределений, записанных в квантовом виде, формируется полный спектр технологических вариантов одновременно (суперпозиция состояний) и вычисления проводятся над кубитами. Формализация также дается в особой форме. Расчет осуществляется в блоке 22, для обмена информацией с которым используются блоки 23 и 24 преобразования входных и выходных сигналов.The main difference of the proposed system is the use of quantum algorithms in the operation of block 22. In block 16 of generation of the reference data, which provides the generation of all variants of the scheduling technology in the form of distribution functions written in quantum form, a full range of technological variants is formed simultaneously (superposition of states) and calculations are performed on qubits ... Formalization is also given in a special form. The calculation is carried out in block 22, for information exchange with which blocks 23 and 24 are used for converting input and output signals.
Работа блока 25 формирования модели, описываемой в квантовом виде, осуществляется следующим образом. В блоке 25 содержится упорядоченная информация о рассматриваемой железнодорожной системе, причем в формализме квантовой модели, а именно: блок содержит информацию о всех возможных состояниях путей, линии, участников перевозочного процесса, технологических связей между участниками процесса, включая и нормированный набор квадратов вероятностей каждого состояния.The operation of the block 25 for generating a model described in quantum form is carried out as follows. Block 25 contains ordered information about the railway system under consideration, and in the formalism of a quantum model, namely: the block contains information about all possible states of tracks, lines, participants in the transportation process, technological connections between participants in the process, including a normalized set of squares of probabilities for each state.
При использовании квантовых алгоритмов в блоке 22, (см., например, https://azure.microsoft.com/ru-ru/services/quantum/ и публ. Вялый, М. Квантовые алгоритмы: возможности и ограничения https://compsciclub.ru/media/courses/2011-spring/spb-quantumalgorithms/materials/20110403_quantum_algorithms_vyali_lecture_notes.pdf.) с помощью квантового компьютера и/или его эмулятора вследствие коллапса волной функции системы происходит фиксация всех участков перевозочного процесса в некотором определенном состоянии уже с вероятностью 1. Это записывается в блок 17 памяти и далее используется в блоке 18 формирования имитационной модели.When using quantum algorithms in block 22, (see, for example, https://azure.microsoft.com/ru-ru/services/quantum/ and publ. Sluggish, M. Quantum algorithms: opportunities and limitations https: // compsciclub .ru / media / courses / 2011-spring / spb-quantumalgorithms / materials / 20110403_quantum_algorithms_vyali_lecture_notes.pdf.) using a quantum computer and / or its emulator due to the collapse of a wave of the system function, all sections of the transportation process are fixed in a certain state already with probability 1 This is written into the memory unit 17 and then used in the unit 18 for generating a simulation model.
Из блока 22 информация поступает в сервер 13 и в процессор 2 компьютера 1 автоматизированного рабочего места работника службы движения для ее использования диспетчерами при управлении движением поездов.From block 22, the information goes to the server 13 and to the processor 2 of the computer 1 of the automated workstation of the traffic service worker for its use by dispatchers when controlling the movement of trains.
Конкретные управленческие решения, поступающие в процессор 2 компьютера 1 автоматизированного рабочего места, записываются в блок 3 памяти. Они могут быть выведены диспетчером на монитор 5 с помощью блока 4 ввода информации. С компьютера 1 автоматизированного рабочего места по каналам радиосвязи приказы диспетчера передается непосредственно на поезда.Specific management decisions entering the processor 2 of the computer 1 of the automated workstation are recorded in the memory block 3. They can be displayed by the dispatcher on the monitor 5 using the information input block 4. From the computer 1 of the automated workstation, via radio communication channels, the dispatcher's orders are transmitted directly to the trains.
Расписания при утверждении диспетчером предложенного плана по радиоканалам доводятся для исполнения до машинистов поездов, а для контроля до поездных диспетчеров. The schedules, when the dispatcher approves the proposed plan, via radio channels, are brought to the train drivers for execution, and for control to the train dispatchers.
Предлагаемая система обеспечивает поэтапное повышение оперативности управления поездной работой за счет сокращения времени требуемого для корректировки параметров графика движения поездов, вследствие предоставления возможности возрастающего применения настоящих квантовых вычислений при решении задач, требующих особенно больших вычислительных ресурсов.The proposed system provides a step-by-step increase in the efficiency of train operation control by reducing the time required to adjust the parameters of the train schedule, due to the possibility of increasing the use of real quantum computing in solving problems that require especially large computing resources.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123667A RU2743260C1 (en) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | A system for operational control of the train operation of a railroad section based on the determination of its throughput capacity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123667A RU2743260C1 (en) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | A system for operational control of the train operation of a railroad section based on the determination of its throughput capacity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2743260C1 true RU2743260C1 (en) | 2021-02-16 |
Family
ID=74666177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020123667A RU2743260C1 (en) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | A system for operational control of the train operation of a railroad section based on the determination of its throughput capacity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2743260C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803102C1 (en) * | 2023-05-23 | 2023-09-06 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | System for determining the volume of movement of trains of all categories in the transport corridor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU133083U1 (en) * | 2013-05-08 | 2013-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") | SYSTEM FOR DETERMINING THE ACCESSIBILITY OF A RAILWAY SECTION |
| RU2500563C1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | System for train operating control in railway network course |
| RU2653334C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-05-07 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Информатизации, Автоматизации И Связи На Железнодорожном Транспорте" | System for adaptive control of uptown railway direction |
| RU2662351C1 (en) * | 2017-10-05 | 2018-07-25 | Акционерное общество Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте | Railway section traffic activity operational control system |
-
2020
- 2020-07-16 RU RU2020123667A patent/RU2743260C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2500563C1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | System for train operating control in railway network course |
| RU133083U1 (en) * | 2013-05-08 | 2013-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") | SYSTEM FOR DETERMINING THE ACCESSIBILITY OF A RAILWAY SECTION |
| RU2653334C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-05-07 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Информатизации, Автоматизации И Связи На Железнодорожном Транспорте" | System for adaptive control of uptown railway direction |
| RU2662351C1 (en) * | 2017-10-05 | 2018-07-25 | Акционерное общество Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте | Railway section traffic activity operational control system |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Abril M., Barber F. и др. Оценка пропускной способности железных дорог. Транспортные исследования. Часть E /(An Assessment of Railway Capacity, Transportation Research Part E), vol. 44, No. 5, 2008, стр. 774-806. * |
| Abril M., Barber F. и др. Оценка пропускной способности железных дорог. Транспортные исследования. Часть E /(An Assessment of Railway Capacity, Transportation Research Part E), vol. 44, No. 5, 2008, стр. 774-806. Озеров А. В., Переднев В. А., Охотников А. Л. "КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ" - сетевое издание "Наука и технологии железных дорог" N1, март, 2020, стр. 69-77. * |
| Озеров А. В., Переднев В. А., Охотников А. Л. "КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ" - сетевое издание "Наука и технологии железных дорог" N1, март, 2020, стр. 69-77. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803102C1 (en) * | 2023-05-23 | 2023-09-06 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | System for determining the volume of movement of trains of all categories in the transport corridor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Equity-based timetable synchronization optimization in urban subway network | |
| Kang et al. | A practical model for last train rescheduling with train delay in urban railway transit networks | |
| Kecman et al. | Rescheduling models for railway traffic management in large-scale networks | |
| Jovanović et al. | Tactical scheduling of rail operations: the SCAN I system | |
| Liu et al. | A review of public transport transfer coordination at the tactical planning phase | |
| Dündar et al. | Train re-scheduling with genetic algorithms and artificial neural networks for single-track railways | |
| Hansen et al. | The future of rail automation: A scenario-based technology roadmap for the rail automation market | |
| Yaghini et al. | Multicommodity network design problem in rail freight transportation planning | |
| RU2662351C1 (en) | Railway section traffic activity operational control system | |
| Li et al. | Train rescheduling with stochastic recovery time: A new track-backup approach | |
| Yang et al. | Rescheduling trains with scenario-based fuzzy recovery time representation on two-way double-track railways | |
| RU2723051C1 (en) | System for operative administration of movement of transit trains | |
| Minbashi et al. | Machine learning-assisted macro simulation for yard arrival prediction | |
| Leng et al. | Communicating delays and adjusted disposition timetables: Modelling and evaluating the impact of incomplete information to passengers | |
| Liu et al. | Prediction algorithms for train arrival time in urban rail transit | |
| Leilich | Application of simulation models in capacity constrained rail corridors | |
| Berger et al. | Passenger flow-oriented train disposition | |
| Jusup et al. | A review of real-time railway and metro rescheduling models using learning algorithms | |
| RU2743260C1 (en) | A system for operational control of the train operation of a railroad section based on the determination of its throughput capacity | |
| Ding et al. | A memetic algorithm for high-speed railway train timetable rescheduling | |
| Martino et al. | TRIMODE: integrated transport model for Europe | |
| Hao et al. | A train timetabling and stop planning optimization model with passenger demand | |
| He et al. | The shunting scheduling of EMU first-level maintenance in a stub-end depot | |
| Gholamian | A discrete-event optimization framework for mixed-speed train timetabling problem | |
| Azadeh et al. | A hybrid computer simulation–genetic algorithm for scheduling optimisation of cargo trains with time and queue limitations |