Модель данных системы информационного обеспечения проектирования развития МТС с учетом изменения облика и мощности её элементов

Проблема проектирования изменения облика и мощности элементов МТС характеризуется большой размерностью и сложностью, которая заключается в учёте динамики, недетерминированности и многокритериальности процесса развития МТС. Её решение связано со сбором, обработкой и анализом значительных по объёму массивов данных. К ним относятся:

- параметры и показатели, характеризующие техническое состояние и работу МТС и её элементов;

- информация о пунктах зарождения и погашения грузов, потребных объемах перевозок и динамики их изменения на расчетный период времени;

- данные о мероприятиях по изменению облика и мощности элементов МТС;

- характеристика проектных альтернатив развития МТС – вариантов комплексного плана мероприятий по изменению облика и мощности элементов МТС и технологий их реализации, направленного на достижение поставленных целей, обусловленных сценариями социально-экономического развития регионов;

- данные об инвестиционных ресурсах на развитие МТС;

- нормативно-справочная информация (НСИ).

В функциональной модели системы перечисленная информация представлена хранилищами данных: «Облик и мощность МТС»; «Варианты Г_п(t) по объектам МТС»; «Альтернативы изменения облика и мощности МТС»; «Инвестиции».

В хранилище данных«Облик и мощность МТС» дано информационное описание базовых сущностей системы проектирования развития МТС:

- элементов МТС – «мультимодальных транспортных коридоров (МТК)», «мультимодальных транспортных узлов (МТУ)», «мультимодальных транспортных звеньев (МТЗ)»;

- событий, к которым относятся операцииперевозочного процесса; мероприятия по текущему содержанию, плановым ремонтам, реконструкции и модернизации устройств и сооружений на элементах МТС, а также изменению технологии перевозок; отказы в работе МТС; природно-климатические явления.

Информация, используемая для описания элементов МТС, событий, происходящих в процессе функционирования МТС, а также для расчетов технико-эксплуатационных и экономических показателей работы МТС, может быть классифицирована по следующим признакам:

1. Данные, определяющие местоположение элементов и событий.

2. Параметры, с помощью которых описываются свойства объектов, их элементов и событий.

3. Данные, характеризующие пространственные и технологические связи между элементами, между событиями, между элементами и событиями.

4. Данные, определяющие время начала и продолжительности события.

С применением указанной классификации, учитывая микроскопическое представление МТС и функциональные связи между её подсистемами, авторами выполнена декомпозиция МТС на виды транспорта и разработана структура базовых сущностей системы информационного обеспечения проектирования комплексного развития МТС для региональной сети железных дорог (рис. 2.19).

В соответствии с предложенной авторами трехуровневой декомпозицией облика РСЖД информационная модель системы включает в себя хранилище данных«Облик и мощность РСЖД» и сущности «полигоны сети железных дорог», «железнодорожные магистрали (линии)», «железнодорожные узлы» и «железнодорожные звенья», представляющие собой совокупность объектов РСЖД, объединенных пространственными и технологическими связями, а также сущности «раздельные пункты с путевым развитием» и «перегоны», которые являются компонентами (подсистемами) «участков работы локомотивных бригад» и «железнодорожных узлов».

Свойства и отношения перечисленных сущностей приведены на диаграммах ERD (см. рис.2.20 – 2.22).

Сетевой уровень декомпозиции в модели данных хранилища «Облик и мощность РСЖД» представлен сущностью «полигоны сети железных дорог». Полигон сети железных дорог (ПСЖД) является административно-территориальным филиалом ОАО «РЖД» и включает в себя железнодорожные узлы, звенья РСЖД и обслуживающие их линейные предприятия. Например, региональная сеть железных дорог Сибири и Дальнего Востока состоит из трёх ПСЖД: Восточно-Сибирской, Забайкальской и Дальневосточной железных дорог.

	Рис. 2.19. Структура базовых сущностей системы информационного обеспечения проектирования развития РСЖД
	Иметь Принадлежать Иметь Принадлежать		Железнодорожные узлы
	Наименование #Код узла Код ПСЖД Прямоугольные координаты Число станций в узле Назначение станций в узле Длина приемоотправочных путей Пропускная способность Перерабатывающая способность Поездо-часы стоянок на станциях узла Поездо-часы задержек из-за отказов в работе станций узла Коэффициент готовности узла к освоению потребных перевозок Эксплуатационные расходы Капитальные затраты на развитие
	Полигоны сети железных дорог
	Наименование #Код ПСЖД Пропускная способность Провозная способность Эксплуатационные расходы Капитальные затраты на развитие Погрузка Выгрузка Грузооборот Оборот вагона Техническая скорость Участковая скорость Средний вес поезда Среднесуточный пробег локомотива Среднесуточная производительность локомотива Поездо-часы задержек из-за отказов в работе узлов и звеньев Коэффициент готовности ПСЖД к освоению потребных перевозок
	Железнодорожные звенья
	Наименование #Код звена Код узла 1 Код узла 2 Код магистрали Код ПСЖД Число путей Специализация путей по направлениям движения поездов Длина путей на звене по направлениям Тип графика движения поездов Вес грузового поезда Тип грузового локомотива Средства СЦБ и связи Пропускная способность Провозная способность Поездо-часы в движении Поездо-часы стоянок на участковых станциях Поездо-часы стоянок на промежуточных станциях Поездо-часы задержек из-за отказов в работе звена Поездо-километры Коэффициент готовности звена к освоению потребных перевозок Эксплуатационные расходы Капитальные затраты на развитие

Рис. 2.20. Диаграмма ERD для сущностей «полигон сети железных дорог», «железнодорожные узлы» и «железнодорожные звенья»

На рис. 2.20 изображена диаграмма ERD для сущностей «полигоны сети железных дорог», «железнодорожные узлы» и «железнодорожные звенья». На диаграмме отражены отношения между сущностями и свойства, характеризующие техническое состояние и работу полигонов сети железных дорог, их узлов и звеньев. Математическое описание свойств приведено в табл. 2.3.

Таким образом, на высшем (сетевом) уровне в информационной модели представлены данные, характеризующие облик и мощность РСЖД в целом:

- расположение ПСЖД, узлов и звеньев на РСЖД;

- технологические взаимосвязи ПСЖД, узлов и звеньев;

- основные технические параметры звеньев (число и специализация главных путей, тип графика движения поездов, вес грузового поезда, тип грузового локомотива, средства СЦБ и связи);

- основные технические параметры узлов (число станций в узлах, их назначение и длина приемоотправочных путей);

- технико-эксплуатационные и экономические показатели работы ПСЖД, железнодорожных узлов и звеньев;

- показатели надежности функционирования ПСЖД, железнодорожных узлов и звеньев.

Месторасположение узлов и звеньев на РСЖД и их отношения в процессе выполнения перевозок определяются топологией региональной сети. В настоящем исследовании за основу математической модели топологии РСЖД принята модель, предложенная В.С. Шварцфельдом в [23] в виде ориентированного графа G = { YZ, ZV }, где YZ = { yz₁, yz₂,…, yz_i,…, yz_n } = { yz_i } – множество узлов сети; ZV = { zv_ij }, - множество звеньев, соединяющих смежные узлы, между которыми существуют отношения.

Местоположение узлов на РСЖД определяется в предлагаемой модели прямоугольными координатами , звеньев – координатами узлов и , ограничивающих данное звено.

Для идентификации узлов используются их наименование name_yz, код , код полигона сети железных дорог . Звенья формально определяются как упорядоченная пара узлов РСЖД, для точного их обозначения используются коды граничных узлов. Звену присваивается идентификационный код kod_zv , код ПСЖД и код магистрали .

Технические параметры, технико-эксплуатационные и экономические показатели работы полигонов сети железных дорог, узлов и звеньев РСЖД, их математическое описание сведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Исходные данные и показатели, характеризующие