Prihlásenie

Železničná doprava má dlhodobo stabilné miesto v oblasti prepravy osôb a tovarov. Pre jej efektívne fungovanie sa ako jedna z mnohých dôležitých zložiek ukazuje kvalita operatívneho riadenia v železnič ných dopravných uzloch, preto je nevyhnutné zaoberať sa možnosťami poskytnutia podpory riadenia ich prevádzky. V súčasnosti sú v jednotlivých železničných dopravných uzloch využívané rôzne systémy, ktoré slúžia dispečerom ako podporný prostriedok pre realizáciu ich rozhodnutí. Vo veľkej miere sa jedná najmä o dispozičné systémy, v rámci ktorých zvyčajne nie sú plne využité všetky možnosti, ktoré by systém na podporu rozhodovania mohol poskytnúť. Pre zlepšenie kvality poskytnutej podpory sa ako vhodné ukazuje vytvorenie systému, ktorého základ je tvorený simulačným modelom a táto práca sa zaoberá návrhom takéhoto systému. Nevyhnutnou podmienkou existencie takéhoto systému je zabezpečenie kva litných vstupných informácií z reálneho systému železničného uzla. V rámci práce sú popísané možnosti získavania takýchto informácií, či už o polohe jednotlivých vlakov, personálu, ale aj mnohých ďalších. Vpráci navrhujeme systém, v ktorého jadre stojí simulačný model, a preto uvádzame aj analýzu existujú cich simulačných nástrojov, ktoré umožňujú tvorbu simulačných modelov železničných dopravných uzlov. Ako vhodný sa ukázal simulačný softvér Villon, ktorý využíva agentovo orientovanú architektúru ABAsim. Pre zabezpečenie použiteľnosti simulačných modelov vytvorených v tomto softvéri, boli realizované via ceré zmeny v implementácii tohto softvéru. Bol implementovaný systém, ktorý zabezpečuje aktuálnosť stavu simulačného modelu vzhľadom na reálny systém. Súčasťou práce je metodika, ktorá popisuje všetky kroky, ktoré je potrebné realizovať, pri tvorbe navrhovaného systému na podporu rozhodovania. Dôle žitou časťou navrhovaného systému je aj použitie sofistikovaných metód, akými sú algoritmy postavené na exaktných matematických modeloch, heuristiky, neurónové siete a iné. V rámci overenia navrhovaného konceptu je v práci uvedené použitie dvoch rôznych optimalizačných prístupov na vybraných úlohách. Týmito prístupmi sú na simulácii založený optimalizačný algoritmus a vybraný algoritmus učenia posil ňovaním. Dosiahnuté výsledky ukazujú zlepšenie v porovnaní so štandardnými metódami používanými v simulačných modeloch a potvrdzujú použiteľnosť navrhovaných prístupov. Kľúčové slová: Simulácia, optimalizácia, železničná doprava, podpora rozhodovania

The railway transport has a long-standing and stable role in the transportation of people and goods. For its effective functioning, the quality of operational management in railway transport hubs appears to be one of the many important components, therefore it is necessary to address the possibilities of providing support for the management of their operation. Currently, several different systems are used in the railway transport nodes to support dispatchers in their decision-making. Most of those are disposition systems, which do not fully exploit all the possibilities that a decision support system could offer. The development of a system based on a simulation model appears to be an appropriate solution to improve the quality of decision support provided. This thesis deals with the proposal of such a system. A necessary prerequisite for the existence of such a system is ensuring quality input information from the real system of the railway node. The possibilities of obtaining such information, about the position of individual trains, personnel, and many other data are described in this thesis. We propose a system whose core is a simulation model, we also present an analysis of existing simulation tools that allow the creation of simulation models of railway nodes. The Villon simulation software, which is based on the agent-based ABAsim architecture, was found to be an appropriate choice. Several changes have been made in the implementation of this software to ensure the applicability of the simulation models created in it. A mechanism to ensure that the state of the simulation model is up-to-date with respect to the real system has been implemented. The thesis includes a methodology that describes all the steps necessary to implement the proposed decision support system. An important part of the proposed system is also the use of sophisticated methods, such as algorithms based on exact mathematical models, heuristics, neural networks, and others. In order to verify the decision support system with proposed architecture, the thesis presents the use of two different optimization approaches in selected tasks. These approaches are a simulation-based optimization algorithm and a selected reinforcement learning algorithm. The achieved results show an improvement over the standard methods used in simulation models and confirm the applicability of the proposed approaches. Key words: Simulation, optimization, railways, decision support