Диспетчерское управление на железнодорожном транспорте (стр. 2 из 3)

Более сложным поведением обладают кибернетические системы (рис. 1.1, б), в которые технические системы входят как подсистемы (элементы). В отличие от технической системы для оценки входной ситуации используются многие критерии и соответственно для определенного набора входных данных могут быть выбраны разные программы управления. Кибернетическая система имеет возможность перекомбинации программ управления под воздействием внешнего или внутреннего управления. В одной и той же ситуации однотипные кибернетические системы могут вести себя, с одной стороны, по-разному, а с другой — одинаково в различных ситуациях, т.е. для кибернетических систем характерно формирование поведения исходя из оценки внешней ситуации по определенному критерию в соответствии с внутренней целью.

Рис. 1. Структурные схемы технической и кибернетической систем

В отличие от технических систем, где соблюдается жесткое соответствие между ситуацией на входе и реакцией системы на выходе, в кибернетических системах принимается то или иное управляющее решение (программа управления) и при нестандартной ситуации на ее входе.

Такой же формой поведения обладают и все системы более высоких классов, т.е. биологические и общественные (производные от индивидуума). Это сходство в поведении объясняется наличием таких общих свойств у кибернетических, биологических и общественных систем, как возможность восприятия и распознавания внешних воздействий и формирования образа (модели) среды; наличие исходной информации о среде, хранимой в виде образов среды; наличие исходной информации о себе, своих свойствах и возможностях, хранимых в виде образов системы.

Разумеется, глубина отображения существенно различна у систем разных классов и даже у разных систем одного класса. Важно подчеркнуть, что во всех случаях поведение системы — это результат распознавания, сопоставления и преобразования информационных образов той или иной сложности.

Таким образом, управление требует критерия, информации о ситуации и исходной информации о системе и среде.

Качество управления прежде всего зависит от объема исходной информации и полноты представления ситуации на входах системы, от которых зависят точность опознания ситуации и, следовательно, правильный выбор программы управления. Это объяснятся тем, что обычно каждой ситуации однозначно противопоставлена определенная программа управления.

Ошибки в опознании ситуации на входах системы неизбежно ведут к потере эффективности в управлении независимо от причины ошибки, т.е. безразлично, была ли непредусмотрена ситуация или неправильно опознана предусмотренная.

Кроме внутреннего управления (самоуправления), система может подвергаться внешнему управлению, если она входит как элемент (подсистема) в более сложную целенаправленную систему в качестве управляемой или сотрудничающей. Взаимоотношения с другими системами могут быть организованы по разным структурам: цепочечной (рис. 1.2, а), централизованной радиальной (рис. 1.2, б), кольцевой (рис. 1.2, в), многосвязевой (рис. 1.2, г).

Рис. 2. Структурные схемы взаимосвязи систем

Под структурой системы принято понимать множество возможных отношений между подсистемами и элементами внутри системы. Структуры реализуются при помощи связей, осуществляющих взаимодействие между подсистемами (элементами). По характеру взаимодействия различают прямые и обратные связи. Этим выражается направленность передачи управляющей и контрольной информации между подсистемами. Часто структура выражает только соотношение между подсистемами по управлению (подчиненность).

В диспетчерском управлении железнодорожным транспортом получили распространение иерархические централизованные структуры (рис. 1.2, д). В этом случае каждый более высокий уровень управления имеет радиальные связи с однотипными управляемыми системами. Число систем на каждом уровне зависит от сложности целевых функций и управляемых систем.

Главной причиной появления любой иерархии является несоответствие между сложностью объекта управления и способностью управляющего органа охватить и переработать информацию об объекте с требуемой точностью в заданное время. Действительно, любой сложный производственный процесс требует своевременного формирования согласованных с другими процессами правильных решений, ведущих к цели.

Всем иерархическим системам управления присущи следующие основные особенности:

последовательная вертикальная соподчиненность;

правом вмешательства в действие любой системы обладает только система вышестоящего уровня;

действия любой системы фактически зависят от исполнения своих функций управляемыми подсистемами;

более высокие уровни управления имеют дело с более крупными подсистемами и более широкими аспектами поведения всей системы в целом, т.е. чем выше уровень, тем больше общность отображения объекта управления;

более высокий уровень управления имеет больший период выработки управляющего решения из-за необходимости сбора и обработки большего количества разнородной информации;

чем выше уровень управления, тем больше неопределенностей в выработке математически точной программы управления объектом.

Основным видом управления в иерархических системах является программное (командное) управление. Для эффективного функционирования систем при таком управлении необходима хорошо отлаженная технология информационного обмена между уровнями, позволяющая достаточно оперативно и полно отражать управляемый объект. Однако практически в сложной иерархической системе это сделать трудно и поэтому все недостатки в информационном обмене оборачиваются потерей эффективности управления.

При недостаточно полном отражении объектов управления вышестоящими уровнями более эффективной является передача управляемой подсистеме не программы, а критерия для выработки программы управления в подсистеме на основе оценки ситуации. Такой способ называется рефлексивным управлением.

В нестандартных ситуациях или при неполном отражении состояния среды и системы для выбора правильной формы поведения может использоваться метод адаптивного управления. Он предполагает втягивание систем в однотипное поведение на основе подражания наиболее эффективным образцам.

Вообще любые формы поведения сложных систем (кибернетических, биологических, общественных) могут быть представлены той или иной комбинацией программного, адаптивного и рефлексивногоуправлений, доля которых колеблется в зависимости от ситуации на входах и глубины исходной информации в системе.

В кибернетических системах и внутреннее и внешнее управления являются программными, так как другие виды управления еще не имеют технической реализации (в автоматических системах).

Однако адаптивное и рефлексивное управления используются в сложных технологических системах с людьми и автоматизированными подсистемами и, в частности, в диспетчерском управлении железнодорожным транспортом.

Например, если самый нижний уровень управления обеспечивает выбор программы управления на основе оценки входной информации от объектов и командных предписаний от вышестоящего уровня, то уже второй уровень, имеющий в управлении несколько однотипных систем, может использовать адаптивную или рефлексивную форму управления.

На железнодорожном транспорте нижним (первым) уровнем иерархии диспетчерского управления является система управления движением на участке поездным диспетчером.

На крупных станциях диспетчерское руководство осуществляет сменный маневровый диспетчер.

В управлении у поездных и маневровых диспетчеров находится ряд однотипных технологических подразделений, непосредственно управляющих объектами железнодорожного транспорта. Техническое оснащение диспетчерского управления наиболее развито пока только для выполнения основных задач поездных и станционных (маневровых) диспетчеров.

Поездной диспетчер руководит движением поездов на участке (диспетчерский круг) железной дороги, содержащем ряд станций. Протяженность участка зависит от размеров движения и объема грузовой работы.

Основными приемами диспетчерского регулирования движения поездов являются: сокращение времени стоянок поездов; ускорение хода поезда по перегонам относительно скорости, предусмотренной расписанием; изменение пунктов и порядка скрещения, обгона и технических стоянок поездов; использование неправильного пути на двухпутных линиях (параллельное движение в одну сторону по двум путям); отправление поездов вслед; пропуск сдвоенных поездов; первоочередной пропуск опаздывающих поездов или применение скоростного подталкивания; регулирование подхода поездов к станциям. Любые регулировочные задания диспетчера заблаговременно передаются дежурным по станциям и другим ответственным лицам для исполнения.

Объем работы поездных диспетчеров велик, особенно по сбору и обработке информации о состоянии участка (почти 70 % рабочего времени), поэтому большое значение для улучшения организации движения имеют технические средства, облегчающие деятельность диспетчеров. Наиболее эффективны устройства диспетчерской централизации, т.е. совокупность устройств электрической централизации (ЭЦ) на станциях, автоблокировки (АБ) на перегонах между станциями и системы телемеханики, объединяющей территориально рассредоточенные объекты ЭЦ и АБ в единую систему управления. Если для диспетчера организуется только сбор информации о состоянии объектов на перегонах и станциях, то такую систему принято называть системой диспетчерского контроля (ДК). Если диспетчер имеет возможность не только контролировать, но и управлять объектами ЭЦ и АБ, речь идет о системе диспетчерской централизации (ДЦ).