Тиражирование и внедрение мультиагентной системы оперативного управления движением поездов в ОАО «РЖД»

Мультиагентная система оперативного управления движением поездов («Оперативный планировщик») в 2019 году введена в постоянную эксплуатацию на новых направлениях:

  • Мариинск-Тайшет,

  • Междуреченск-Тайшет,

  • Невельская-Хани,

  • Тыреть-Петровский завод.

Таким образом, наш планировщик принят в постоянную эксплуатацию на всех участках Восточного полигона ОАО «РЖД», на которых велась опытная эксплуатация. Напомним, что ранее эта система была успешно внедрена на ряде направлений Октябрьской железной дороги и на ряде направлений еще продолжается опытная эксплуатация.

 Вост полигон 2019.jpg

Целью системы является пропуск всех находящихся на участке и прибывающих на участок поездов по наилучшим траекториям с максимальной участковой скоростью (с учетом приоритетов поездов). При этом на участке действуют плановые и неплановые помехи в движении, которые необходимо заблаговременно объезжать, меняя траектории движения поездов и добавляя им задержки, выбирая пути прохождения станций и т.д.

Система позволяет заблаговременно (за 6 и более часов) запланировать действия, необходимые для безопасного пропуска всей совокупности поездов по направлению с полным соблюдением технологии и требований безопасности движения поездов. Причем делать это как в штатном режиме работы направления, так и в режиме проведения ремонтов пути и возникновения отказов технических средств.

 

Преимущества использования системы:

1.      Повышается безопасность движения поездов.

2.      Внимание диспетчера переключается с микро-управления прибытиями и отправлениями поездов и переключения стрелок - на решение более тактических вопросов (в частности, за счет автоматического управления станционными маршрутами, переключения стрелок в соответствии с автоматически рассчитанным планом).

3.      Создается потенциал объединения диспетчерских участков с соответствующим повышением качественных показателей работы направления: более высокая маршрутная скорость, пропускная способность и др.

 

Система работает в режиме, приближенном к реальному времени, выдавая новый план пропуска в течение 1 минуты с момента обнаружения помехи, решая достаточно сложные и трудоемкие проблемные ситуации:

  • Планируется направление, имеющее размер от 1 до 10 диспетчерских участков: до 100 станций, каждая из которых может имеет сложное путевое развитие – до 1000 и более станционных секций.

  • Горизонт планирования составляет не менее 6 часов, что предполагает возможный анализ миллионов вариантов.

  • За это время на направлении должны пройти до 700 различных поездов, которые оказываются связанными между собой.

  • Каждый из этих поездов имеет большую свободу выбора: различные варианты проезда по каждой станции, необходимость задержки на станции для обгона или скрещения со встречными поездами, выбор, если это целесообразно, встречных путей для движения по перегону, если нет других вариантов, и т.д.

Мультиагентная система использует метод построения и оптимизации сетей «потребность-возможность» (ПВ-сетей). Предпочтения по выбору путей перегонов, внутристанционных маршрутов для проезда поездами станций с остановками и без моделируются в виде штрафных функций различной формы. При этом общее количество учитываемых в штрафных функциях параметров – более 80.

Для выхода из локальных максимумов в мультиагентной системе используется метод табу, дополненный детектором циклов.

Важной особенностью задачи является требование обеспечить стабильность решения в условиях частой некорректности входных данных о текущем положении поездов и об отказах технических средств. Поэтому дополнительно в системе реализована логика фильтрации сигналов на основе физических параметров инфраструктуры и поездов. В критических случаях система переходит на ручное диспетчерское управление, при котором диспетчеру даются подсказки.

 

Разработка этой системы началась с налаживания движения по расписаниям «Сапсанов» на участке Москва-Санкт-Петербург, где сейчас система управляет движением более 700 поездов, включая кроме высокоскоростных, еще скорые и обычные пассажирские, товарные поезда, электрички и ремонтные поезда.

Сапсан 2019.jpg

На 2020 год запланировано окончание опытной эксплуатации на двух направлениях Октябрьской железной дороги и начало опытной эксплуатации на новых направлениях ОАО «РЖД».

При разработке системы использованы результаты гранта Министерства образования и науки РФ 11-07-13119-офи-м-2011-РЖД - Разработка сетецентрического подхода к созданию интеграционной платформы и интеллектуальной системы управления ресурсами грузовых сортировочных станций в реальном времени (2011-2013).

 

Публикации по теме:

  • Еремин А.С. «Характерные особенности решения задачи построения оперативных графиков движения поездов в системе ИСУЖТ»// Труды пятой научно-технической конференции с международным участием «Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте. Компьютерное и математическое моделирование» (ИСУЖТ-2016). 17-18 ноября 2016г., Москва. Москва, ОАО «НИИАС», 2016. – С. 31-36.

  • Rzevski, G., Skobelev, P. Intelligent adaptive schedulers for railways // International Journal of Transport Development and Integration. – Vol. 1, Is. 3, 2017. – Pp. 414-420.

  • A.A. Belousov, P.O. Skobelev, M.E. Stepanov. Network-centric approach to adaptive real-time train scheduling in large-scale railway systems / Y. Tan et all. (Eds.) // Proceedings of the Sixth International Conference on Swarm Intelligence (ICSI 2015), 26-29 June, 2015, Beijing, China. Part II. – LNCS 9141. – Springer, 2015. – P. 290-299. ISBN 978-3-319-20471-0. DOI 10.1007/978-3-319-20472-7_31.
  • A.A. Belousov, A.A. Goryachev, P.O. Skobelev, M.E. Stepanov. Multiagent method to adaptive real-time train scheduling with conflict limitations // Proceedings of the International Conference on Complex Systems in Business, Administration, Science and Engineering (Complex Systems 2015), 12 - 14 May, 2015, New Forest, UK. 2015. – P. 253-265.
  • Alexander A. Belousov, Petr O. Skobelev, Maxim E. Stepanov. Network-centric approach to adaptive real-time train scheduling // Proceedings of the ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics, June 29 - July 2, 2015, Barcelona, Catalonia, Spain 2015. – P. 1190-1199.
  • Степанов М.Е., Колесников С.М., Белоусов А.А. Исследование характеристик железнодорожной инфраструктуры посредством имитационного моделирования движения поездов // Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD’2015): Материалы Восьмой международной конференции, 29 сент. - 1 окт. 2015 г., Москва: в 2 т. / Ин-т проблем упр. им. В.А.Трапезникова Рос. акад. наук; под общ. ред. С.Н.Васильева, А.Д.Цвиркуна. – Т. 2: Секции 5 – 12 – М.: ИПУ РАН, 2015. – С. 96-97. – ISBN 978-5-91450-169-0
  • А.А. Белоусов, Г.А. Ефремов, М.Е. Степанов, А.Б. Шабунин. Мультиагентный подход к решению сложной задачи построения расписаний в крупномасштабной системе управления железнодорожным движением // «Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD’2014)»: Сборник научных трудов / под общ. ред. С.Н.Васильева, А.Д.Цвиркуна; Ин-т проблем управления им. В.А.Трапезникова Рос. акад. наук. – М.: ИПУ РАН, 2014. – С. 252-262. – ISBN 978-5-91450-161-4.
  • А.А. Белоусов, Г.А. Ефремов, М.Е. Степанов, А.Б. Шабунин. Сетецентрическая мультиагентная система для адаптивного управления железнодорожным движением в реальном времени // XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014, Москва,16 – 19 июня 2014 г.: Труды. [Электронный ресурс] М.: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2014. – С. 8912-8924. Электрон. текстовые дан. (1074 файл: 537 МБ). 1 электрон. опт. диск (DVD-ROM). ISBN 978-5-91459-151-5. Номер государственной регистрации: 0321401153.
  • Степанов М.Е. Разрешение конфликтов в графике движения поездов в реальном времени с использованием сетецентрической мультиагентной системы в условиях конфликтных ограничений // Материалы международной научно-практической конференции, 17–19 нояб. 2014 г, Москва / под общ. ред. В.Н. Буркова, Ин-т проблем упр. им. В.А. Трапезникова – Электрон. текстовые дан. (2 файла: 13,1 Мб.). – М.: ИПУ РАН, 2014. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Систем. требования: Pentium 4; 1,3 ГГц и выше; Internet Explorer; Acrobat Reader 4.0 или старше. – Загл. с экрана. – ISBN 978-5-91450-160-7.– Номер госрегистрации: 0321403629. – С. 185-186.

Возврат к списку