Макромодель c потенциалом

Основой организации железнодорожного движения являются графики поездов. Их ежесуточная разработка с учетом актуальных условий – «окон», ограничения скорости движения, расписания пассажирских и пригородных поездов, выполняется специалистами железных дорог с использованием разработанной АО «ВНИИЖТ» автоматизированной системы построения прогнозных графиков движения поездов на основе имитационного моделирования АПК «ЭЛЬБРУС».

В 2020 году эта система была внедрена на всей сети ОАО «РЖД». Разработанные с помощью АПК «ЭЛЬБРУС» графики движения поездов поступают в системы диспетчерского управления и отчетности.

Данные всех прогнозных и нормативных графиков, а также графиков исполненного движения, технологические «окна», ограничения скорости и пометки поездных диспетчеров концентрируются на сетевом уровне в базе данных «ЭЛЬБРУС». Этот объем информации позволяет не только рассчитывать текущие показатели, характеризующие движение поездов на сети железных дорог, но и прогнозировать дальнейшие изменения этих показателей.

Для решения таких задач в 2021 году на основе АПК «ЭЛЬБРУС» разработана новая автоматизированная система –цифровая прогнозная макромодель движения поездопотоков «ЭЛЬБРУС-М».

Она предназначена для анализа движения поездопотоков на уровне макропоказателей, нахождения «узких мест» и проведения комплексной оценки управляющих решений по пропуску поездопотока и эффективности использования инфраструктуры. «ЭЛЬБРУС-М» использует базы данных АПК «ЭЛЬБРУС», а также цифровые модели АПК «ЭЛЬБРУС», в точности воспроизводящие железнодорожные участки, что обеспечивает максимальную достоверность расчетов, сказал первый заместитель генерального директора АО «ВНИИЖТ» Михаил Мехедов.

Особенность системы – использование уникальных алгоритмов, позволяющих существенно повышать точность прогнозов, а также высокая степень адаптивности модели к изменениям в параметрах работы железнодорожного транспорта. Макромодель может использовать для анализа данные о продвижении поездопотоков глубиной до двух лет. Это российское ПО соответствует всем современным требованиям к безопасности данных и защищено от уязвимостей, что подтверждается информацией из Банка данных угроз безопасности информации ФСТЭК России.

Основными пользователями макромодели сегодня являются специалисты и руководители региональных центров корпоративного управления, Центральной дирекции управления движением и Департамента управления бизнес-блоком «Железнодорожные перевозки и инфраструктура» ОАО «РЖД».

Функционал «ЭЛЬБРУС-М» включает расчет и сравнительный анализ параметров прогнозных, нормативных и исполненных графиков движения поездов, прогнозирование развития поездной ситуации при краткосрочном и долгосрочном планировании, поиск «барьерных» элементов и выявление факторов, влияющих на выполнение прогнозных графиков движения поездов по показателю участковой скорости.
Актуальность этих задач определяется активной переориентацией грузопотоков, внедрением новых технологий перевозок и планированием масштабных инфраструктурных проектов. При этом наблюдается ежегодный объективный рост объемов грузов, предъявляемых к перевозке, включая транзитные контейнерные. На ряде ключевых грузонапряженных направлений в настоящее время достигнуты предельные значения использования пропускной и провозной способности.

Разработка актуальных прогнозных графиков обеспечивается за счет поддержания актуальности всех параметров имитационной модели, то есть их соответствия реальным. Они соответствуют фактическими параметрам реального полигона – его инфраструктуры и технологии пропуска поездов.
Это позволяет считать имитационные модели АПК «ЭЛЬБРУС» для построения прогнозных графиков движения поездов цифровыми двойниками соответствующих железнодорожных участков. Сейчас система включает в себя цифровые модели более 6 тыс. раздельных пунктов, общая протяженность цифрового полигона – свыше 90 тыс. км.

Пользовательский интерфейс «ЭЛЬБРУС-М» позволяет по запросу получить расчет пропускной способности и ее возможных изменений при корректировке условий поездопотока как на карте полигона, так и в формате диаграмм или в виде графика движения поездов.

В целом макромодель является эффективным средством решения многих задач сетевого уровня, отметил Михаил Мехедов. Это и выявление полигонов, близких к исчерпанию пропускной способности, и прогноз развития поездной ситуации при оперативном и долгосрочном планировании. Также она позволяет проводить оценку эффективности различных сценариев управления движением поездов, выбирать варианты долгосрочного изменения направлений поездопотоков и их структуры.

Аппаратно-программный комплекс, организованный по многоуровневой сетевой архитектуре, интегрирован с другими информационными системами ОАО «РЖД», в том числе с системами нового поколения. Последовательно выполняется перевод всех разработок на импортонезависимые технологии. Серверное программное обеспечение, базы данных, программное обеспечение рабочих мест пользователей АПК «ЭЛЬБРУС», а также серверное программное обеспечение и базы данных «ЭЛЬБРУС-М» в настоящий момент полностью импортонезависимы.
Архитектура системы использует программные продукты, включенные в Единый реестр российских программ. Сама прогнозная макромодель также включена в реестр как программное обеспечение «относящееся к сфере искусственного интеллекта».

Важнейшая перспективная задача — автоматизированный факторный анализ для определения причин невыполнения планируемых показателей. К таким показателям относится участковая скорость, тесно связанная с себестоимостью железнодорожных перевозок, а также с качеством предоставляемых потребителям услуг.
По экспертным оценкам, выявление и устранение причин невыполнения участковой скорости позволят увеличить ее значение на 10%, что будет иметь значительный экономический эффект. Это направление развития «ЭЛЬБРУС-М» является одним из приоритетных.

В 2024 году в АО «ВНИИЖТ» разработана методика факторного анализа, подготовлена информационная и технологическая база, в настоящее время выполняются работы по реализации этой методики и ее внедрению на сети железных дорог.
В перспективе методы макромоделирования, реализуемые в «ЭЛЬБРУС-М», помимо участковой скорости, позволят анализировать и прогнозировать широкий спектр других показателей, говорит Михаил Мехедов. Это, например, расход топливно-энергетических ресурсов, наличие вагонного парка, локомотивов и локомотивных бригад, сроки доставки грузов и многое другое. Эти методы могут быть применены и к другим видам транспорта.

«ЭЛЬБРУС-М» ориентирован на такие секторы, как транспортная и логистическая сфера, а также на организации, работающие в области инфраструктуры железных дорог. Предполагается, что основными пользователями программы станут планировщики поездок, операционные управленцы и аналитики, которым необходимо осуществлять высокоточные прогнозы для оперативного и стратегического управления движением поездов.