07 мая 2021 19:57

Найти ответ из миллиардов вариантов

Имитационные модели позволяют гармонично настраивать работу сети с учётом экономических связей и грузовых потоков

В условиях большой загруженности отдельных направлений сети, особенно с учётом перехода на полигонные технологии управления, большим подспорьем в организации перевозочного процесса могут стать компьютерные модели для железнодорожного транспорта. Именно они сегодня позволяют наиболее корректно оценить возможности самой сложной станции, узла и даже полигона и, что немаловажно, избежать больших экономических потерь. Об этом наша беседа.
Пётр Козлов, лауреат Государственной премии, доктор технических наук, профессор, президент научно-производственного холдинга «СТРАТЕГ»
– Пётр Алексеевич, расскажите, как вы пришли к идее создания имитационных систем, с какими трудностями пришлось при этом столкнуться?
– В далёкие 60-е тогда ещё молодой учёный, а ныне профессор, доктор наук Владимир Александрович Персианов начал моделировать работу станций на самых первых и ещё очень слабых компьютерах. Тогда же он вовлёк и нас, нескольких студентов МИИТа, в этот процесс.
И эта страсть, несмотря на то что занимаюсь этим делом вот уже десятилетия, у меня осталась до сих пор.
Сразу поясню, что модели можно разделить на два класса – расчётные и оптимизационные. Дело в том, что проекты развития транспортной инфраструктуры очень дорогие. Ошибки в расчётах впоследствии могут привести к потере миллиардов рублей. Но ведь нельзя ничем иным корректно оценить будущую работу сложной станции, а тем более узла или полигона, как только путём полного воспроизведения этой работы на компьютерной модели. Для этого у нас есть две системы имитационного моделирования – ИСТРА и ИМЕТРА. Первая предназначена для создания подробных моделей железнодорожных станций, вторая – укрупнённых моделей узлов и полигонов.
Система ИСТРА представляет собой весьма сложный, но эффективный аппарат. Приведу один пример. Полное описание модели сложной станции с отображением всех технологических операций и вариантов выполнения каждой, с записью участвующих в них путей, стрелок, грузовых и сортировочных устройств, локомотивов, бригад и т.п., а также параметров их использования представляет собой массив из 600–700 тыс. строк. Задать это вручную практически невозможно – во-первых, очень долго, а во-вторых, представляете, сколько трудноопределяемых ошибок может сделать при такой адской работе человек?! А система ИСТРА 99% этого процесса выполняет автоматически и безошибочно.
И выдаёт потом исчерпывающую характеристику будущему объекту.

– Так что же мешает зажечь зелёный свет её внедрению?
– Как известно, с внедрением новых разработок у нас в стране всегда были трудности. Какое ведомство ни возьми, везде нужно сначала пройти согласования в ряде департаментов у многих чиновников, прежде чем дойдёшь до лица, принимающего решение. Представьте себе положение чиновника, если он скажет: «Пойдёт!» Тогда ему надо разбираться в весьма сложных вещах, организовывать внедрение и отвечать за этот процесс. Поэтому куда проще сказать: «Не пойдёт!»
С такими проблемами мы и сталкиваемся всё время. Но ИСТРА всё же пробивается! Очень помог нам старший вице-президент ОАО «РЖД» Валентин Гапанович. По его заданию мы оценивали несколько проектов, и он дал весьма высокую оценку результатам. Рассчитывали мы и системы транспорта крупных заводов, даже на Украине. А владельцы этих предприятий – олигархи, и деньги они считать умеют.
Нам предложили дать заключение и об эффективности ряда проектов для узла из одиннадцати станций вокруг сортировочной станции Дёма. Модель показала, что примерно половина предложений эффекта не даёт, а результативными оказались те, на которые в принципе и надежд не возлагалось. Такая вот неожиданность.
Вы знаете, если в целом говорить о моделировании, то смею утверждать, что оно развеяло многие устоявшиеся мифы. Например, что «узким местом» является наиболее загруженный элемент. Далеко не всегда! Здесь очень важен и такой фактор, как характер загрузки.

– Так возможно ли внедрение ИСТРЫ на сети РЖД?
– Могу только сказать, что сейчас в компании имеется программный комплекс этой системы, идёт процесс частичного её внедрения. ИСТРА ведь многофункциональная. На её основе, например, уже работает система планирования поездообразования на станции Екатеринбург-сортировочный.

– А как обстоят дела с другой упомянутой вами системой – ИМЕТРА?
– Это новая система укрупнённого (но содержательного!) моделирования узлов и полигонов. Там заложены другие принципы. Начало её применению уже положено. По инициативе главного инженера Свердловской магистрали Игоря Набойченко мы построили модель главного хода дороги – а это 88 станций, из них полтора десятка технических. Речь идёт об оценке проектов развития станций на этом полигоне с учётом внедрения тяжеловесного движения. Рассмотрены возможные варианты развития инфраструктуры полигона. Произведено много расчётов. Модель позволяет выбрать наилучшую последовательность этапов. Такое моделирование делается впервые на сети. Сейчас рассматривается возможность построения такого рода модели и на всём направлении от Кузбасса до Усть-Лужского узла.
Этот подход весьма важен при определении стратегии развития инфраструктуры. Как обычно рассчитывается пропускная способность полигона? Однопутка пропустит столько-то миллионов тонн, двухпутка – столько-то, станция со столькими-то путями и такой-то горкой переработает такой-то вагонопоток. Но когда все эти элементы начинают работать во взаимодействии, может получиться совсем неожиданный эффект. Имитационная экспертиза крупных проектов, как это делается в странах с развитой экономикой, должна стать составной частью проектов, тем более что утверждённые и действующие сейчас инструкции по расчёту безнадёжно устарели. Только с таким подходом можно построить сеть, гармонично соответствующую экономическим связям и грузопотокам страны.

– Вы ещё упомянули, помимо расчётных, оптимизационные модели. Что они собой представляют?
– Оптимизационная модель позволяет находить наилучший вариант из огромного их числа, не перебирая весь массив. Её особенность заключается в том, что в качестве результата она выдаёт оптимальный вариант динамического процесса. Это очень важно. Существующие же подходы предлагают статическую схему потоков, что приходит в рассогласование с динамической сущностью процессов. И их внедрить нельзя.

– Каковы возможности этих моделей?
– С помощью метода динамического согласования можно рассчитать согласованный подвод грузов к портам и оптимальное управление потоками порожняка в динамике. Модель «Лабиринт» позволяет определить схему оптимального оборота поездных локомотивов. Сейчас тестируется метод АЛГОРА. Это не что иное, как математическая основа технологии УРРАН. Вместе с системой ИСТРА он позволит определить оптимальное распределение средств с целью получить наибольший технологический эффект при любой их величине и любой конфигурации станции. Во всех этих задачах – многие миллиарды вариантов. Но организовать полноценное внедрение этих моделей мы сами не можем. Ведь они должны работать в оперативном режиме, а для этого их надо подключать к информационным системам, чтобы сделать, по сути, оптимизирующими блоками в существующих АСУ.

– Вы долгое время работали преподавателем в вузе, я и сам был вашим студентом. Можно ли говорить сегодня о каких-либо новшествах, внедряемых в учебный процесс транспортных вузов?
– На Урале сотрудники нашей фирмы работают преподавателями в УрГУПСе. Там налажено изучение моделей, и делаются на них расчёты. Но работа ведётся не только там, в МИИТе, например, внедряется интеллектуальный тренажёр для станционных диспетчеров. Это интерактивная система, которая может работать и в автоматическом, и в ручном режиме. В отличие от обычных тренажёров, задача которых доводить до автоматизма выполнение рутинных функций, здесь формируется и отрабатывается способность специалиста быстро оценивать ситуацию и оперативно принимать решение. Зачастую при подготовке движенцев на самом деле из них формируются технологи. Но большинство из них работать идут оперативными руководителями. А ведь нельзя же научить, к примеру, играть в водное поло на берегу. Вот тренажёр и помогает стажёру видеть то же, что и диспетчер видит в реальности, принимать те же решения. Модель их реализует, а потом выдаёт им подробную оценку.
Можно моделировать любые ситуации – задавать разные потоки, менять число локомотивов, имитировать снег, сходы и т.п. И в этом случае стажёр за какие-то две недели приобретёт опыт, который он получил бы на практике в течение года. Думаю, этот подход может применяться и в системе повышения квалификации кадров. Такие тренажёры будут весьма полезными и для поездных, узловых и дорожных диспетчеров.

Беседовал Олег Сергеенко


Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31