vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2024-83-3-259-269https://elibrary.ru/rxclkzvestnikvniizht-810Research ArticleАвтоматизация и управление технологическими процессами на железнодорожном транспортеAUTOMATION AND CONTROL OF TECHNOLOGICAL PROCESSES IN RAILWAY TRANSPORTПланирование работы машинистов городского рельсового транспортаПланирование работы машинистов городского рельсового транспортаМаркевичА. В.MarkevichA. V.

Агата Владимировна МАРКЕВИЧ, канд. техн. наук, бизнес-аналитик практики САП

115088, г. Москва, 2-й Южнопортовый проезд, д. 33, стр. 1

Author ID: 3308-0237

Agata V. MARKEVICH, Cand. Sci. (Eng.), Business Analyst of SAP Practice

115088, Moscow, 33/1, 2 Yuzhnoportovyy pas.

Author ID: 3308-0237

vlasjuk.a@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4941-9008СидоренкоВ. Г.SidorenkoV. G.

Валентина Геннадьевна СИДОРЕНКО, д-р техн. наук, профессор, кафедра «Управление и защита информации»

127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9

Author ID: 1071-6147

Valentina G. SIDORENKO, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Control and Information Security

127994, Moscow, 9, bldg. 9, Obraztsova St.

 Author ID: 1071-6147

Терралинк ДевелопментРоссияTerralink DevelopmentRussian FederationРоссийский университет транспорта (РУТ (МИИТ)РоссияRussian University of TransportRussian Federation202426092024833259269Copyright © Маркевич А.В., Сидоренко В.Г., 20242024Маркевич А.В., Сидоренко В.Г.Markevich A.V., Sidorenko V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/810Введение

Введение. Статья посвящена обобщению опыта решения задач планирования работы машинистов городского рельсового транспорта, результаты которого оказывают существенное влияние на безопасность движения. Целью исследования является выявление общих черт в подходах к планированию работы производственных и человеческих ресурсов городского рельсового транспорта; анализ результатов, достигнутых в планировании работы машинистов; определение направления расширения сферы применения и дальнейших исследований, связанных с комбинированием различных методов при решении задач планирования.

Материалы и методы

Материалы и методы. Объектом исследования является математическое обеспечение элементов интеллектуальных транспортных систем, связанных с планированием работы машинистов. Для формализации задачи построения графиков работы машинистов введено описание результатов построения в формате кортежей, т. е. последовательностей компонентов.

Результаты

Результаты. Анализ опыта создания сценариев управления различными видами ресурсов (производственными и человеческими) позволил выявить единство постановок задач и подходов к их решению при повышении комфортности получения транспортных услуг и условий работы людей, чему уделяется существенное внимание на этапе планирования перевозочного процесса. Проанализированы результаты функционирования созданных авторами систем, которые являются составными частями интеллектуальных транспортных систем, и достигаемые при этом эффекты. Предложен новый для отечественных железных дорог подход к формализации задачи планирования работы машинистов, иллюстрирующий предложенную классификацию задач планирования и позволяющий объединить результаты построения графиков работы машинистов, выполняющих разные типы работ. Показана возможность применения метода динамического программирования Беллмана и генетического алгоритма к решению поставленной задачи. Выполнена статистическая обработка полученных данных. Выявлены предпосылки для создания единой методологии интеллектуализации планирования работы ресурсов разных типов на городском рельсовом транспорте.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Полученные результаты могут быть использованы и при формировании графиков работы локомотивных бригад, например, для условий Московского центрального кольца, при дополнении существующей модели. Использование разработанных алгоритмов позволяет улучшить показатели равномерности автоматически построенных графиков работ по сравнению с построенными вручную применительно к реальным транспортным системам.

Введение

Введение. Статья посвящена обобщению опыта решения задач планирования работы машинистов городского рельсового транспорта, результаты которого оказывают существенное влияние на безопасность движения. Целью исследования является выявление общих черт в подходах к планированию работы производственных и человеческих ресурсов городского рельсового транспорта; анализ результатов, достигнутых в планировании работы машинистов; определение направления расширения сферы применения и дальнейших исследований, связанных с комбинированием различных методов при решении задач планирования.

Материалы и методы

Материалы и методы. Объектом исследования является математическое обеспечение элементов интеллектуальных транспортных систем, связанных с планированием работы машинистов. Для формализации задачи построения графиков работы машинистов введено описание результатов построения в формате кортежей, т. е. последовательностей компонентов.

Результаты

Результаты. Анализ опыта создания сценариев управления различными видами ресурсов (производственными и человеческими) позволил выявить единство постановок задач и подходов к их решению при повышении комфортности получения транспортных услуг и условий работы людей, чему уделяется существенное внимание на этапе планирования перевозочного процесса. Проанализированы результаты функционирования созданных авторами систем, которые являются составными частями интеллектуальных транспортных систем, и достигаемые при этом эффекты. Предложен новый для отечественных железных дорог подход к формализации задачи планирования работы машинистов, иллюстрирующий предложенную классификацию задач планирования и позволяющий объединить результаты построения графиков работы машинистов, выполняющих разные типы работ. Показана возможность применения метода динамического программирования Беллмана и генетического алгоритма к решению поставленной задачи. Выполнена статистическая обработка полученных данных. Выявлены предпосылки для создания единой методологии интеллектуализации планирования работы ресурсов разных типов на городском рельсовом транспорте.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Полученные результаты могут быть использованы и при формировании графиков работы локомотивных бригад, например, для условий Московского центрального кольца, при дополнении существующей модели. Использование разработанных алгоритмов позволяет улучшить показатели равномерности автоматически построенных графиков работ по сравнению с построенными вручную применительно к реальным транспортным системам.

интеллектуальные транспортные системыкритерии качества управленияпланированиелокомотивные бригадымашинистэлектроподвижной составграфик движения поездовравномерностьинтеллектуальные транспортные системыкритерии качества управленияпланированиелокомотивные бригадымашинистэлектроподвижной составграфик движения поездовравномерностьReferencesТроицкая Н. А., Титова С. С. Интеграция Московского центрального кольца и центральных диаметров в транспортную систему столицы // Транспортное строительство. 2023. № 1. С. 2–5. EDN: https://elibrary.ru/maqpwr.Troitskaya N. A., Titova S. S. Integration of the Moscow Central Ring and central diameters into the capitals transport system. Transport construction. 2023;(1):2-5. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/maqpwr.Николаев К. Ю. Выбор полигона и параметров применения технологии «трамвай — поезд» в России // Транспорт Российской Федерации. 2020. № 5 (90). С. 40–44. EDN: https://elibrary.ru/zpawcl.Nikolayev K. Yu. Selection of operating domain and parameters for application of the tram — train technology in Russia. Transport of the Russian Federation. 2020;(5):40-44. (In Russ.). (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/zpawcl.Вакуленко С. П. Разработка вариантов модернизации Московской монорельсовой транспортной системы / С. П. Вакуленко [и др.] // Метро и тоннели. 2020. № 4. С. 28–35.Vakulenko S. P., Romenskiy D. Yu., Mnatsakanov V. A., Dorokhov A. V., Vlasov D. N. Development of upgrade options for the Moscow Monorail. Metro and tunnels. 2020;(4):28-35. (In Russ.).Опыт и перспективы автоматизации управления перево зочным процессом скоростного транспорта городских агломераций / В. Г. Сидоренко [и др.] // Автоматика на транспорте. 2023. Т. 9, № 1. С. 33–48. https://doi.org/10.20295/2412-9186-2023-9-01-33-48.Sidorenko V. G., Kopylova E. V., Safronov A. I., Tumanov M. A. Experience and perspectives of transportation process control automation for rapid-transit transport of urban agglomerations. Transport automation research. 2023;9(1):33-48. (In Russ.). https://doi.org/10.20295/2412-9186-2023-9-01-33-48.Подходы к оценке качества планирования и управления движением пассажирских поездов метрополитена / Т. А. Искаков [и др.] // Автоматика на транспорте. 2020. Т. 6, № 1. С. 38–63. https://doi.org/10.20295/2412-9186-2020-6-1-38-63.Iskakov T. A., Safronov A. I., Sidorenko V. G., Chzho M. A. Approaches to quality assessment of subway traffic planning and management. Transport automation research. 2020;6(1):38-63. (In Russ.). https://doi.org/10.20295/2412-9186-2020-6-1-38-63.Сидоренко В. Г., Сафронов А. И. Применение генетических алгоритмов при решении задач планирования перевозочного процесса городской рельсовой транспортной системы // Автоматика на транспорте. 2023. Т. 9, № 1. С. 49–62. https://doi.org/10.20295/2412-9186-2023-9-01-49-62.Sidorenko V. G., Safronov A. I. Application of genetic algorithms at solution of tasks for transportation process planning of city rail transport system. Transport automation research. 2023;9(1):49-62. (In Russ.). https://doi.org/10.20295/2412-9186-2023-9-01-49-62.Маркевич А. В., Сидоренко В. Г. Интеллектуальная система построения графика работы машинистов метрополитена // Надежность. 2023. № 23 (3). С. 63–72. https://doi.org/10.21683/1729-2646-2023-23-3-63-72.Markevich A. V., Sidorenko V. G. An intelligent system for constructing metro train driver working schedules. Dependability. 2023;(23):63-72. (In Russ.). https://doi.org/10.21683/1729-2646-2023-23-3-63-72.Сидоренко В. Г., Сафронов А. И. К вопросу об оценке быстродействия метода выравнивания временных интервалов // Информатизация образования и науки. 2014. №1 (21). С. 120–130.Sidorenko V. G., Safronov A. I. Concerning the estimation of the fastness of the time interval equalisation method. Informatizatsiya obrazovaniya i nauki. 2014;(1):120-130. (In Russ.).Сидоренко В. Г., Чжо М. А. Исследование возможности применения генетических алгоритмов к решению задач планирования работы электроподвижного состава метрополитена // Электроника и электрооборудование транспорта. 2017. № 6. С. 37–40.Sidorenko V. G., Chzho M. A. Application of genetic algorithms to the scheduling of metro electric rolling stock. Electronics and electrical equipment of transport. 2017;(6):37-40. (In Russ.).Бархатный В. Д., Крюков Н. Д. Выбор участков и способов организации работы локомотивных бригад. М.: Транспорт, 1974. 36 с.Barkhatnyy V. D., Kryukov N. D. Selection of sections and methods of organisation of locomotive crew work. Moscow: Transport Publ.; 1974. 36 p. (In Russ.).Высоцкий Ю. Л. Сокращение времени нахождения локомотивных бригад на станциях пунктов их оборота // Труды НИИЖТа. 1979. Вып. 201/14. С. 55–61.Vysotskiy Yu. L. Reduction of locomotive crew time at their turnaround stations. Trudy Nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta. 1979;201/14:55-61. (In Russ.).Мищенко Н. Г. Оптимизация длин участков обращения локомотивов и работы локомотивных бригад // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения (Вестник РГУПС). 2002. № 2. С. 62–77.Mishchenko N. G. Optimisation of locomotive turnaround section lengths and locomotive crew work. Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya (Vestnik RGUPS). 2002;(2):62-77. (In Russ.).Пазойский Ю. О. Автоматизация составления графика работы локомотивных бригад в пригородном сообщении // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 1996. № 4. С. 33–39.Pazoyskiy Yu. O. Automation of locomotive crew scheduling in suburban traffic. Russian Railway Science Journal. 1996;(4):33-39. (In Russ.).Помазунов С. И., Муха Ю. А., Нестеренко С. И. Планирование и организация работы локомотивных бригад // Железнодорожный транспорт. 1977. № 6. С. 40–44.Pomazunov S. I., Mukha Yu. A., Nesterenko S. I. Scheduling and organisation of locomotive crew work. Zheleznodorozhnyy transport. 1977;(6):40-44. (In Russ.).Некрашевич В. И., Сальченко В. Л., Ковалев В. Н. Организация работы локомотивных бригад по именным графикам // Железнодорожный транспорт. 2001. № 2. С. 68.Nekrashevich V. I., Salchenko V. L., Kovalev V. N. Organisation of work of locomotive crews according to nominal schedules. Zheleznodorozhnyy transport. 2001;(2):68. (In Russ.).Тишкин Е. М. Организация работы локомотивных бригад на основе графика движения поездов. М.: Транспорт, 1968. 27 с.Tishkin E. M. Organisation of locomotive crew work on using train schedules. Moscow: Transport; 1968. 27 p. (In Russ.).Pang Shinsiong, Chen Mu-Chen. Optimize railway crew scheduling by using modified bacterial foraging algorithm. Computers & Industrial Engineering. 2023;180:109218. https://doi.org/10.1016/j.cie.2023.109218.Pang Shinsiong, Chen Mu-Chen. Optimize railway crew scheduling by using modified bacterial foraging algorithm. Computers & Industrial Engineering. 2023;180:109218. https://doi.org/10.1016/j.cie.2023.109218.Janacek J., Kohani M., Koniorczyk M., Marton P. Optimization of periodic crew schedules with application of column generation method. Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2017; 83:165-178. https://doi.org/10.1016/j.trc.2017.07.008.Janacek J., Kohani M., Koniorczyk M., Marton P. Optimization of periodic crew schedules with application of column generation method. Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2017; 83:165-178. https://doi.org/10.1016/j.trc.2017.07.008.Neufeld J., Scheffler M., Tamke F., Hoffmann K., Buscher U. An Efficient Column Generation Approach for Practical Railway Crew Scheduling with Attendance Rates. European Journal of Operational Research. 2020;293:113-1130. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2020.12.058.Neufeld J., Scheffler M., Tamke F., Hoffmann K., Buscher U. An Efficient Column Generation Approach for Practical Railway Crew Scheduling with Attendance Rates. European Journal of Operational Research. 2020;293:113-1130. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2020.12.058.Rählmann C., Thonemann U. Railway crew scheduling with semi-flexible timetables. OR Spectrum. 2020;42:835-862. https://doi.org/10.1007/s00291-020-00592-y.Rählmann C., Thonemann U. Railway crew scheduling with semi-flexible timetables. OR Spectrum. 2020;42:835-862. https://doi.org/10.1007/s00291-020-00592-y.Heil J. A Solution Approach for Railway Crew Scheduling with Attendance Rates for Multiple Networks. In: Operations Research Proceedings. [S. l.]; 2018. p. 547–553 https://doi.org/10.1007/978-3-030-18500-8_68.Heil J. A Solution Approach for Railway Crew Scheduling with Attendance Rates for Multiple Networks. In: Operations Research Proceedings. [S. l.]; 2018. p. 547–553 https://doi.org/10.1007/978-3-030-18500-8_68.Markevich A. V., Sidorenko V. G. Automation of Scheduling for Drivers of the Subway Rolling Stock. In: IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS), Batumi, Georgia. 2021. [S. l.]; 2021. p. 1–10. https://doi.org/EWDTS52692.2021.9580990.Markevich A. V., Sidorenko V. G. Automation of Scheduling for Drivers of the Subway Rolling Stock. In: IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS), Batumi, Georgia. 2021. [S. l.]; 2021. p. 1–10. https://doi.org/EWDTS52692.2021.9580990.Baranov L. A., Sidorenko V. G., Safronov A. I., Aung K. M. Application of Genetic Algorithms for the Planning of Urban Rail Transportation System. In: Traffic Flow Theory and Research in Civil and Transportation Engineering (TSTP 2021). Lecture Notes in Intelligent Transportation and Infrastructure. Cham: Springer; 2022. p. 21–39. https://doi.org/10.1007/978-3-030-93370-8_2.Baranov L. A., Sidorenko V. G., Safronov A. I., Aung K. M. Application of Genetic Algorithms for the Planning of Urban Rail Transportation System. In: Traffic Flow Theory and Research in Civil and Transportation Engineering (TSTP 2021). Lecture Notes in Intelligent Transportation and Infrastructure. Cham: Springer; 2022. p. 21–39. https://doi.org/10.1007/978-3-030-93370-8_2.Кулагин М. А., Маркевич А. В., Сидоренко В. Г. Единство подходов к интеллектуализации цифровой трансформации управления производственным и человеческим потенциалом на железнодорожном транспорте // Наука 1520 ВНИИЖТ: Загляни за горизонт: сб. материалов II Междунар. конф., Москва, 24–25 августа 2023 г. М., 2023. С. 256–260.Kulagin M. A., Markevich A. V., Sidorenko V. G. Unity of approaches to the intellectualisation of digital transformation of production and human potential management on railway transport. In: Science 1520 VNIIZhT: Look beyond the horizon: Proceedings of the II International Conf., Moscow, 24–25 August 2023. Moscow; 2023. p. 256–260. (In Russ.).Копылова Е. В., Туманов М. А., Сидоренко В. Г. Проблемы и перспективы создания интеллектуальных систем управления технологическими процессами на линейных объектах пассажирского комплекса железнодорожного транспорта // Наука и техника транспорта. 2023. № 4. С. 95–100. EDN: https://elibrary.ru/ynespv.Kopylova E. V., Tumanov M. A., Sidorenko V. G. Problems and prospects of creating smart control systems of technological processes at linear objects of passenger railway transport complex. Science and Technology in Transport. 2023;(4):95-100. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/ynespv.Baranov L. A., Sidorenko V. G., Balakina E. P., Safronov A. I. Minimization of Energy Consumption for Urban Rapid-Transit Traction. Russian Electrical Engineering. 2021;92:492-498. https://doi.org/10.3103/S1068371221090030.Baranov L. A., Sidorenko V. G., Balakina E. P., Safronov A. I. Minimization of Energy Consumption for Urban Rapid-Transit Traction. Russian Electrical Engineering. 2021;92:492-498. https://doi.org/10.3103/S1068371221090030.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.