ГЛАВА 7
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПАРКОВ СОРТИРОВОЧНЫХ, УЧАСТКОВЫХ, ПАССАЖИРСКИХ, ТЕХНИЧЕСКИХ И ДРУГИХ СТАНЦИЙ 7.1. Формализация процессов в подсистемах станций
Между станциями, участками, депо, подъездными путями и другими звеньями перевозочного конвейера существуют постоянно реализуемые взаимосвязи. По железным дорогам постоянно, непрерывно во времени следуют локомотивы и поезда. Это постоянно меняет состояние технологических систем и подсистем. Отсюда и сложность технологии и управления этими системами и подсистемами: затруднения, задержки в работе одних систем вызывают соответствующие изменения в других системах.
В работе станций также существуют постоянные технологические и информационные взаимосвязи между элементами: входными и выходными участками, парками, сортировочными устройствами. Формализовать работу различных категорий станций и их технологических линий по транзитным, перерабатываемым и местным вагонопотокам, а также технологию каждого элемента необходимо с учетом функциональных связей между ними, обоснованного размещения этих элементов на линии, в системе и подсистеме.
Станция как технологическая система состоит из нескольких регулярно взаимодействующих элементов: входных участков ВхУ, парков прибытия, подгорочных, сортировочных, транзитных, отправления, сортировочных устройств и горок Г, вытяжных путей, выходных участков ВыхУ и др. Все они объединены во взаимосвязанные подсистемы, которые имеют четкие функции. В свою очередь каждую подсистему можно разделить на функциональные элементы: бригады и группы ПТО и ЦТК, обрабатывающие поезда и документы по прибытии, горочные локомотивы, локомотивы вытяжных путей формирования, бригады и группы ПТО и ЦТК, обрабатывающие поезда, вагоны и документы по отправлению. Структура этих систем и подсистем, их технология наряду с отличительными особенностями имеет много общих признаков.
Между подсистемами станции и их элементами существуют функциональные связи, которые разделяют на прямые и обратные. Функционально они взаимосвязаны, но не идентичны с прямыми и обратными связями между системой и управлением. Прямые связи проявляются в том, что воздействие предыдущих элементов (подсистем) изменяет состояния последующих (передача требований — заявок от одного обслуживающего элемента к другому). Обратные связи приводят к изменению состояния предыдущих элементов (подсистем) под воздействием последующих. Они являются результатом отказа в работе последующих элементов и подсистем (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Прямые и обратные связи между подсистемами
Как правило, действие обратной связи вызывает задержку выполнения технологических операций, возрастание простоев вагонов, составов, поездов, нарушение поточности выполнения технологического процесса. Обратные связи—следствие недостатка пропускной и перерабатывающей способности отдельных элементов, некомплексного их развития, а также результат ошибок в оперативном планировании и управлении. Чем реже и меньше по времени проявление обратных связей, тем выше эксплуатационная надежность как отдельных подсистем, так и всей системы в целом.
Станция, таким образом, представляет собой комплекс нескольких технологических линий, значительного числа взаимодействующих систем, подсистем и их элементов, объединенных в одно целое множеством функциональных технологических прямых и обратных связей, возникающих при реализации технологического (производственного) процесса. Эти связи в свою очередь обусловливают значительное число информационных потоков между управляемым процессом в системах станции и управляемыми системами и подсистемами.
Представление станции в виде композиции взаимодействующих элементов — бригад ПТО и ЦТК, парков, каналов, горки, вытяжных путей и других обслуживающих каналов — позволяет создать модель работы на основе типовых операторов. При этом каждое требование предыдущего канала (будем называть это требование сигналом) является входным для последующего*. Это полностью учитывает прямые и обратные связи между обслуживающими каналами.
*Входной сигнал агрегата — поступающие на обработку поезда, составы, подачи вагонов и др. — в зависимости от типа станции; выходной — обработанные поезда, составы, передачи, группы вагонов и др.
Всякий обслуживающий канал станции можно рассматривать как унифицированный элемент — агрегат. Он характеризуется в каждый момент времени Т входным X и выходным U сигналами и состоянием Ζ. Формальное описание агрегата рассматривается в теории сложных систем [10].
В момент tj поступает новая заявка. Если агрегат дает отказ в приеме на обслуживание [п (() > 0], то заявка поступает в очередь. При этом Ζ1 (t) не изменяется, а п (t) увеличивается на единицу. Так формализуют и однозначно определяют на каждый момент времени t состояние каналов, систем и подсистем станций. Это позволяет исследовать критические состояния систем и подсистем станций.