Сафронов А.И., Сидоренко В.Г.

Синтез сценариев построения планового графика движения пассажирских поездов для кольцевых линий метрополитена

Московский метрополитен является крупной транспортной системой, для которой действуют законы и правила, характерные для муниципальных транспортных систем. В качестве объектов управления на Московском метрополитене выступают поезда, а управляющим органом, в данном случае, является поездной диспетчер. Для слаженного планирования перевозочного процесса диспетчерам необходимо владеть исходной информацией по движению на отдельно взятой линии. Классифицируются линии следующим образом:

- радиальная линия;
- кольцевая линия;
- линия с «вилочным» движением (с переходом на другую линию) [1].

Прежде всего, необходимо рассмотреть характерные этапы построения планового графика движения (ПГД):

- ночная расстановка;
- выход из ночной расстановки (равномерный ввод составов);
- утренний пик (максимальная парность);
- уход в депо и на ТО (равномерное снятие составов);
- дневной непик (минимальная парность);
- выход на вечерний пик (равномерный ввод составов);
- вечерний пик (максимальная парность);
- вечерний съём (равномерное снятие составов);
- процесс расстановки составов на ночь;
- ночная расстановка [2].

В данной статье авторами предложен подход к сценариям автоматизированного синтеза, выполняемых при построении (ПГД) пассажирских поездов метрополитена в период подготовки перевозочного процесса к утреннему пику. Не следует забывать, что ПГД обладает свойством симметрии, а посему синтез сценариев всех утренних этапов может быть успешно применён и к другим этапам с учётом индивидуальных особенностей и отличий. Подытоживая сказанное, можно выделить три уровня зеркальной симметрии ПГД:

- относительно центра отрезка времени, на котором осуществляется движение с минимальной парностью;
- относительно центра отрезка времени, на котором осуществляется движение с максимальной парностью, для каждой из ранее выделенных частей;
- расстановки составов в выбранных точках ночной расстановки вечером и выходом составов из точек ночной расстановки утром.

Особое внимание уделено сценариям автоматизированного синтеза выхода составов из ночной расстановки на Кольцевой линии. Именно этот этап является одним из основополагающих и, одновременно, сложных при автоматизированном построении ПГД пассажирских поездов метрополитена, поскольку здесь должна быть реализована правильная последовательность движения составов от указателей.

Задачей автоматизации на данном этапе является выявление всевозможных сценариев выхода из ночной расстановки с учётом действующих ограничений. Пользователь, в конечном итоге, должен получать реализуемые и оптимальные варианты. Не исключены случаи, когда ни один из вариантов невозможно реализовать. Для таких случаев необходимо предусмотреть возможность изменений пользователем условий выхода из ночной расстановки. Очевидно, что невозможность реализации рассматриваемого этапа, так или иначе, связана с предыдущим этапом равномерного ввода составов, где уже производится привязка составов к депо и указателям.

Важно помнить, что автоматизированное построение планового графика проводится с применением оптимизации по критерию равномерности и, таким образом, все этапы построения проводятся на основе упомянутого критерия. Гибкость управления при выходе из ночной расстановки связана, в основном, с тем, что в ранние часы работы метрополитена равномерностью можно пренебречь в пользу моментов времени выхода первого состава от того или иного указателя.

Иными словами, равномерное изменение парности соседствует с режимами входа/выхода из ночной расстановки. Они являются симметричными, однако, особенность утреннего выхода заключается в большей свободе, поскольку маршруты ещё не назначены.

В этапе выхода из ночной расстановки можно выделить несколько характерных интервалов времени. Для радиальной линии такое разбиение было выполнено с учетом изменения условий оборота составов по конечным станциям, связанного с изменением числа бригад, участвующих в этой операции, и, следовательно, длительности станционного оборота. На кольцевой линии обороты составов с одного пути на другой в общем случае не выполняются, что значительно упрощает задачу автоматизированного построения ПГД. Переход составов с одного пути на другой связан, исключительно, с обеспечением равномерного заполнения путей составами. Возможность равномерного заполнения линии изначально может отсутствовать, поскольку точки ночной расстановки составов входят в число исходных данных, варьирование которых запрещено. Таким образом, авторы считают нужным учитывать момент времени первого оборота состава на кольцевой линии и называть его моментом перехода состава на другой путь. При указанных допущениях этап выхода из ночной расстановки на кольцевой линии разбивается на следующие характерные моменты времени:

- отправление первого поезда из депо по каждому из путей;
- отправление первого поезда с линии по каждому из путей;
- первого перехода на другой путь;
- совершения полного оборота первого поезда, вышедшего из депо по каждому из путей;
- совершения полного оборота первого поезда, вышедшего с линии по каждому из путей.

Все линии разные и времена полного оборота состава на линиях, соответственно, разные. Время полного оборота состава равно времени, необходимому составу для возвращения поезда в ту точку на линии, из которой он начал движение. Частота изменения парности остаётся постоянной на протяжении одного часа, а сама процедура изменения парности рассчитана на время полного оборота, поскольку за это время можно восстановить равномерность интервалов [3]. При проведении расчётов с временем полного оборота состава значительно меньше 1 часа для нескольких выполняемых процедур изменения парности частота остаётся одинаковой и взаимное положение снимаемых/вводимых составов в двух последовательно выполняемых процедурах может оказаться одинаковым. Если снимаемые/вводимые составы будут следовать друг за другом, то это приведёт к резкой вариации интервалов и создаст дополнительную неравномерность. Посему следует рассматривать несколько уровней равномерности.

На первом выбирается равномерно расположенные составы с частотой, равной требуемой, умноженной на количество последовательно выполняемых процедур изменения парности.

На втором уровне в каждой из процедур равномерного снятия из сформированной последовательности выбирается одна из неиспользованных ранее последовательность равномерно расположенных составов с частотой, равной требуемой. Число таких последовательностей равно количеству процедур изменения парности.

Для радиальных линиях с двумя депо (вне зависимости от их привязки к путям) добавляется еще один уровень равномерности. На котором последовательность равномерно снимаемых составов разбивается между депо так, чтобы уход составов в каждое из депо был также равномерен.
В случае, когда время полного оборота состава соизмеримо или больше 1 часа, наложение последовательностей снятия не столь заметно, так как при переходе от одного часа к другому частота снятия, как правило, меняется. При переходе от одной частоты к другой вероятность последовательного снятия поездов снижается. Кроме того, увеличение времени оборота приводит к тому, что этот эффект становится менее заметен визуально.

Таким образом, в результате проведенных исследований множества линий авторам удалось выделить промежуточный уровень равномерности.
В настоящее время процедуры выравнивания интервалов, равномерного ввода-снятия составов реализованы авторами в рамках автоматизированной системы построения планового графика движения пассажирских поездов линий Московского метрополитена. Проводится их адаптация к условиям различных линий и включения в процедуру автоматизированного поэтапного синтеза ПГД.

Литература

1. Сафронов А.И., Сидоренко В.Г. Применение критерия равномерности в сложных транспортных системах // Проблемы управления безопасностью сложных систем: Труды XVII Международной конференции. С. 289-292.

2. Сидоренко В.Г., Власова И.А., Рындина Е.Ю. Подсистема автоматизированного построения выхода составов метрополитена из расстановки на ночь // Труды научно-практической конференции «Неделя науки-2008. Наука МИИТа транспорту». М.: МИИТ, 2008. – C. VII–38.

3. Сеславин А.И., Сеславина Е.А. Принципы равномерности в задачах управления потоками пассажирского транспорта // Прикладная информатика, 2009, №2(20). С. 91-95.

Библиографическая ссылка:

Сафронов, А. И. Синтез сценариев построения планового графика движения пассажирских поездов для кольцевых линий метрополитена / А. И. Сафронов, В. Г. Сидоренко // Проблемы регионального и муниципального управления. Сборник докладов международной научной конференции Москва, 21 апреля 2010 г. – М.: РГГУ. – 2010. – С. 166-170.