Эффективные методы и модели прогнозирования транспортных процессов и систем

Õ.Ø. Çÿáèðîâ,  È.Í. Øàïêèí, Ð.À. Þñèïîâ
ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ
И МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ ПРОЦЕССОВ
И СИСТЕМ
ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ
И МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ТРАНСПОРТНЫХ ПРОЦЕССОВ
И СИСТЕМ
Финансы и статистика
Москва
2024

УДК 656.2.07:005.521
ББК 39.280.3+39.284.025
    З-99
Рецензент:
А.Т. Осьминин,
доктор технических наук, профессор, 
заместитель председателя Объединенного 
ученого совета ОАО "РЖД"
З-99
Зябиров Х.Ш., Шапкин И.Н., Юсипов Р.А.
Эффективные методы и модели прогнозирования 
транспортных процессов и систем. – М.: Финансы и статистика, 2024. – 298 с.: ил. 
ISBN 978-5-00184-114-2
Рассмотрены основы теории прогнозирования, история ее 
возникновения, термины и классификация методов прогнозирования, виды прогнозов, а также приведена общая схема решения 
задач прогнозирования. 
Описаны методы прогнозирования эксплуатационной работы на железнодорожном транспорте, использование методов 
многофакторного прогнозирования (СЭМП) в технологических 
процессах работы станции, ситуационно-эвристический метод 
нормирования, расчет коэффициентов влияния градиентным методом, формирование модели учета влияния погодных условий 
на продолжительность выполнения технологических процессов. 
Приведены примеры использования методов прогнозирования 
для решения задач сетевого суточного планирования поездной 
и грузовой работы, поездообразования на станциях, расчета показателя «Сдача порожних полувагонов железной дороги» и др.
Рассмотрены математическая модель управления транспортными потоками и методы многокритериальной оптимизации 
транспортных потоков, предложено решение задачи календарного планирования работы кольцевых маршрутов с использованием методов динамического моделирования.
Для студентов, аспирантов и магистров соответствующих 
специальностей транспортных вузов, а также специалистов 
в области планирования и прогнозирования эксплуатационной 
работы на железнодорожном транспорте.
УДК 656.2.07:005.521
ББК 39.280.3+39.284.025
© Зябиров Х.Ш., Шапкин И.Н.,
Юсипов Р.А., 2024
© ООО «Издательство «Финансы 
и статистика», 2024
ISBN 978-5-00184-114-2

kе" oе2!%",ч Š3л3C%" " 1953 г. “ %2л,ч,ем %*%…ч,л 
.*“Cл3=2=ц,%……/L -=*3ль2е2
 lhhŠ=. b% "!ем  3чеK/ 
=*2,"…% 3ч=“2"%"=л " …=3ч…%-,““лед%"=2ель“*%L !=K%2е 
*=-ед!/ &}*“Cл3=2=ц,  ›елеƒ…/. д%!%г[.
a3д3ч, “23де…2%м 5 *3!“=,
 %… !=ƒ!=K%2=л 2=Kл,ч…/L ме2%д
 !=“че2= Cл=…= -%!м,!%"=…,  %д…%г!3CC…/. 
г!3ƒ%"/. C%еƒд%". }2%2
 ме2%д
 K/л 3“Cеш…% "…ед!е… …= 
C!едC!, 2, . ›елеƒ…%д%!%›…%г% 2!=…“C%!2= , C%л%›е… 
3

" %“…%"3
 *=…д,д=2“*%L д,““е!2=ц,,,
 
 Kле“2 ?е ƒ=?,?е……%L kь"%м oе2!%",чем C%д
 !3*%"%д“2"%м …=3ч…%г% 
!3*%"%д,2ел ,
 д%*2%!= 2е.…,че“*,. …=3*,
 C!%-е““%!= 
t.o. j%ч…е"=.
o%“ле ƒ=?,2/ *=…д,д=2“*%L д,““е!2=ц,, k.o. Š3л3C%" Cе!ешел …= !=K%23
 …= *=-ед!3
 &}*“Cл3=2=ц,  ›елеƒ…/. д%!%г[ aел%!3““*%г% ,…“2,232= ,…›е…е!%" ›елеƒ…%д%!%›…%г% 2!=…“C%!2=,
 *%2%!3ю " .2% "!ем  "%ƒгл="л л 
",д…/L 3че…/L " %Kл=“2, .*“Cл3=2=ц,, ›елеƒ…/. д%!%г 
д%*2%! 2е.…,че“*,. …=3*,
  C!%-е““%! h.c. Š,.%м,!%". 
g= =*2,"…3ю C!еC%д="=2ель“*3ю , …=3ч…3ю де 2ель…%“2ь 
k.o. Š3л3C%"3
 K/л% C!,“"%е…% 3че…%е ƒ"=…,е д%це…2=.
a3!…%е !=ƒ",2,е "/ч,“л,2ель…%L 2е.…,*, , “%ƒд=…,е 
="2%м=2,ƒ,!%"=……/. “,“2ем 3C!="ле…,  …= ›елеƒ…%д%!%›…%м 2!=…“C%!2е " 60-70-. г%д=. uu
 "е*= *%!е……/м 
%K!=ƒ%м C%"л, л% …= …=3ч…3ю “3дьK3
 kь"= oе2!%",ч=. n… 
K/л C!,гл=ше… …= !=K%23
 
 " %2деле…,е "/ч,“л,2ель…%L 2е.…,*, bmhhfŠ=,
  *%2%!/м !3*%"%д,л чле…-*%!!е“C%…де…2
 
`m qqqp,
 д.2.….,
 C!%-е““%!,
 cе!%L “%ц,=л,“2,че“*%г% 
2!3д= `.o. oе2!%".
b  %2деле…,, "/ч,“л,2ель…%L 2е.…,*, bmhhfŠ= 
k.o. Š3л3C%" !=K%2=л “ 1959 C% 1982 гг. " д%л›…%“2, 
ƒ="ед3ю?ег% л=K%!=2%!,еL &t3…*ц,%…=ль…/L “%“2=" 
`qrfŠ[. n… “2=л Cе!"/м 3че…/м,
  C!едл%›,"ш,м 
Cе!е.%д
 …= ="2%м=2,ƒ,!%"=……3ю &KеƒK3м=›…3ю[ 2е.…%л%г,ю Cе!е"%ƒ%ч…%г% C!%це““=.
o%д
 ег% !3*%"%д“2"%м , C!, ег% …еC%“!ед“2"е……%м 
3ч=“2,, K/л, !=ƒ!=K%2=…/:
4

–  классификатор объектов и операций для автоматизированной системы оперативного управления перевозками;
–  система нумерации грузовых вагонов,
 принятая 
ОСЖД/МСЖД
 для всех железных дорог Европы и 
части стран Азии;
–  система кодирования станций и раздельных пунктов (Единая сетевая разметка),
 операций в грузовой и 
коммерческой работе;
–  типовая методика сменно-суточного планирования 
эксплуатационной работы железных дорог,
 отделений,
 
 
сортировочных станций;
–  система оперативного прогнозирования поездной 
работы на полигонах железных дорог («Дорожный диспетчер»);
–  ситуационно-эвристические методы прогнозирования эксплуатационной работы на 4–7 суток и многофакторного нормирования продолжительности выполнения 
технологических операций (СЭМП и СЭМН).
Лев Петрович принимал активное участие в разработке технических заданий на АСУЖТ и ее отдельных 
функциональных подсистем.
В  1975 г. Л.П. Тулупов успешно защитил докторскую 
диссертацию,
 
 посвященную вопросам автоматизированного оперативного управления эксплуатационной работой.
В  1982 г. Л.П. Тулупов переходит
 на работу
 в 
МИИТ на должность профессора кафедры «Управление 
эксплуатационной работой»,
 где он продолжает
 активно 
5

заниматься научной работой,
  умело сочетая ее с преподавательской деятельностью. Ему
 принадлежит
 разработка модульно-рейтинговой системы оценки знаний студентов при изучении дисциплин АСУЖТ И АСУСС,
 
используемой в МИИТе.
Лев Петрович Тулупов является автором и редактором ряда учебников:
–  Автоматизированные системы управления перевозочными процессами на железных дорогах. –  М.:
 
Транспорт,
 1991 г.;
–  Управление и информационные технологии на железнодорожном транспорте. –  М.:
 Маршрут,
 2005 г.
Л.П. Тулупов сформулировал основные положения 
развития АСОУП с переходом на управляющий режим.
За время работы на кафедре УЭР под
 руководством 
проф. Л.П. Тулупова было подготовлено и успешно защищено 5 кандидатских диссертаций. Под
 его руководством подготовлены кандидаты технических наук для 
республики Конго и Китайской Народной Республики.
Профессор Л.П. Тулупов опубликовал более 150 научных и методических работ,
 обогативших эксплуатационную науку.
Несмотря на свой принципиальный и бескомпромиссный характер,
 в обычной жизни,
 среди своих друзей и 
коллег Лев Петрович был веселым,
 
 добрым и отзывчивым человеком. Он активно принимал участие во всех 
мероприятиях,
 
 проводимых на кафедре УЭР,
 пользовался 
заслуженным уважением у
 коллег и студентов.

Проблему развития транспортного комплекса России 
невозможно решить без совершенствования и развития 
наукоемкого комплекса формальных моделей, прикладных методов и алгоритмов принятия решений в транспортных системах. Системы поддержки принятия решений (Decision Support System) оказывают необходимую 
конкретную помощь и содействие людям, принимающим 
решения, и позволяют обеспечить своевременное и адекватное управление в сложных ситуациях.
Постоянно растущая производительность компьютеров 
позволяет решить такие чрезвычайно сложные вычислительные задачи, как обработка и хранение больших объёмов исходных данных, полученных от объектов управления, формирование многокритериальных решений и их 
оценка, согласование действий с лицом, принимающим 
решения (ЛПР), выбор наилучшего варианта решения 
и его реализации.
Анализ 
современных 
условий 
функционирования 
транспорта показывает, что появляются такие проблемы, для которых разработанные ранее методологические 
инструменты 
оказываются 
плохо 
приспособленными 
и требуется создание нового поколения моделей и методов поддержки принятия решений в трудных ситуациях. Разрабатываемые модели и методы должны, с одной 
стороны, учитывать новые функциональные требования, 
предъявляемые к информационно управляющим системам на транспорте, а с другой стороны, обеспечить использование современных тенденций в построении этих 
моделей, методов и алгоритмов.
8

Трудности построения глобальной модели управления 
для такой крупномасштабной системы, какой является 
железнодорожный транспорт, вызваны огромным размером такого моделирования, наличием большого числа 
противоречивых или плохо совместимых целей и ограничений, отсутствием лаконичных и выразительных моделей. Они не могут быть разрешены на базе старых подходов и методов, которые разобщенно рассматривают 
вопросы моделирования в устоявшихся предметных областях управления с помощью традиционных видов математических моделей. Поэтому в условиях коренных реформ 
необходимо создание: развитой методологии формирования; органически целостного комплекса взаимосвязанных и взаимодополняющих категорий моделей и методов 
управления нового поколения, обеспечивающих адаптацию управляющей системы к изменившимся целям функционирования железнодорожного транспорта. Разнородность формируемых категорий требует создания единого 
универсального языка описания знаний о различных моделях и методах управления.
Выбор оптимальных структур управления транспортными системами и производством является сложной научной задачей, для которой в настоящее время отсутствуют адекватные модели и методы решения. Эффективным 
подходом к ее решению, позволяющим лучше адаптироваться к конъюнктуре перевозок, является разработка многоуровневых иерархических структур управления 
путем оптимальной декомпозиции транспортной сети 
на полигоны. С проблемой совершенствования структур 
управления тесно связана проблема создания структурноориентированных методов оптимизации управляющих решений.
Принципиально новой проблемой при формировании 
более адекватного поколения моделей и методов является отсутствие методологического инструментария компактного и наглядного макроуровневого моделирования, 
9

позволяющего давать единое описание и представление 
интегральных характеристик всей системы управления 
потоками на транспортной или производственной сети. 
Особую значимость разработка такой макромодели имеет 
для целей аналитического исследования системы организации вагонопотоков, обладающей слабыми возможностями по анализу, из-за сложного комбинаторного характера 
и огромной размерности решаемых задач.
Кроме того, важной проблемой, возникающей в условиях экономических реформ, является резкое повышение 
роли субъективного фактора в процессе принятия управляющих решений. В этих условиях многие актуальные 
задачи управления возникают в сложных контекстах социальных, экономических и технических явлений, относятся к слабоформализуемым и могут быть реализованы 
только с помощью интеллектуального вмешательства человека. Необходимость учета человеческого фактора с его 
уникальными возможностями классифицировать ситуации, вырабатывать цели, стратегии и методы их достижения в условиях неопределенности, оперировать неполной 
и неоднозначной информацией существенно усложняет 
математическое описание задач управления транспортными системами и производством. Поэтому в ситуациях, 
носящих субъективный характер и трудно поддающихся 
формализации с помощью традиционных методов исследования операций, на передний план выдвигается разработка моделей и методов поддержки принятия управляющих решений. Такие ситуации возникают при выборе 
маршрутов следования в условиях, когда только учет слабоформализуемых факторов позволяет выбрать маршруты следования; транспортных потоков, удовлетворяющих 
всем требованиям лица, принимающего решения (ЛПР). 
Роль человеческого фактора особенно велика в системах 
оперативного диспетчерского управления, задачах распределения и перераспределения погрузочных ресурсов 
и многих других задачах управления.
10