Розглянуто методи та засоби керування виконавчим (програмним) шаром через керуючий (інформаційний) шар в інформаційно-програмному забезпеченні гнучкої автоматизованої системи транспортного типу. Описано ескізний проект реалізації системи контролю за рухомими об'єктами на полігоні залізниці.

Освещены проблемы системы научно-технической информации на железнодорожном транспорте Украины. Показаны основные направления развития этой системы.

Доведено, що своєчасність і точність розв'язання задач з керування залізничним транспортом залежить від оперативності й вірогідності обробки та передачі відеоінформації. Розроблено метод стиску зображень на підставі формування масивів довжин серій зі зменшеним діапазоном та їх комбінованим поліадичним кодуванням. Стиск зображень досягається за рахунок скорочення структурної й комбінаторної надмірності. Запропоновано метод відновлення зображень, що забезпечує декодування комбінованих кодів, ієрархічно - конвеєрну організацію одержання відеоінформації та підвищення перешкодостійкості стиснених даних до помилок у каналі зв'язку.

Розроблено та реалізовано моделі, методи та засоби інформаційної технології паралельного логічного керування об'єктами залізничної автоматики. Досліджено сучасні інформаційні технології, які використовуються для логічного керування об'єктами залізничної автоматики, виявлено їх недоліки, зокрема, в питаннях швидкодії та вірогідності реалізації логічних функцій, а також трудомісткості програмування алгоритмів керування. Вперше одержано математичну модель логічного керувального автомата паралельної дії, який на відміну від існуючих керується потоком станів входів, що дозволяє підвищити швидкодію та вірогідність реалізації функцій логічного керування. Розроблено універсальний алгоритм функціонування та синтезовано структуру логічного керувального автомата. Запропоновано концепцію створення, розроблено синтаксис і семантику удосконаленої мови програмування паралельного логічного керування ЯПЛК-М. Запропоновано метод програмування алгоритмів паралельного логічного керування, що забезпечує автоматичну трансляцію створеної технологічної мови у мову програмування ПЛІС-контролерів і дозволяє знизити кількість можливих помилок під час розробки керувальних програм. Розроблено HDL-модель логічного керувального автомата паралельної дії, на базі якого синтезовано структуру ПЛІС-контролера паралельної дії як функціонально завершеного пристрою. Наведено експериментальний зразок ПЛІС-контролера паралельної дії.

  Скачати повний текст

Розв'язано задачі підвищення пропускної спроможності каналу передачі відеоданих, обробки реалістичних зображень у реальному масштабі часу зі збереженням інформаційної структури повідомлення. Розроблено та досліджено новий спосіб формування серій, що грунтується на дослідженні функцій за допомогою похідної. Для опису функції параметра візуалізації запропоновано математичний апарат, в якому використано поліноміальну функцію регресії та метод найменших квадратів для числового знаходження її параметрів. На базі запропонованого способу формування серій і математичного апарату їх опису розроблено метод представлення відеоінформації, алгоритми та структурну схему технічного засобу стиску відеоданих. Виконано порівняльну оцінку розробленого методу, який дозволяє усувати статистичну та психовізуальну надмірності, виконувати згладжування, зменшувати об'єм відеоданих і підвищувати пропускну спроможність каналів передачі даних.

Дисертація присвячена питанню розробки способів та засобів компактного представлення зображень у автоматизовані системи управління залізничним транспортом (АСУЗТ), які дозволять обробляти і здійснювати передачу зображень у реальному масштабі часу з повним збереженням інформації, забезпечувати високий коефіцієнт стиснення при відсутності будь-яких погрішностей. Розробляються математична і інформаційна моделі, які дозволять здійснювати дослідження імовірних і інформаційних характеристик відеоданих у аналітичній формі при усуненні статистичного надміру відеоданих. Розроблений спосіб кодування "гнучкою" розрядною сіткою, який дозволяє підвищити коефіцієнт стиску і зменшити обсяг відеоданих. Запропонований метод представлення відеоданих із виокремленням серій максимальної довжини, який містить 3 етапи кодування та 2 етапи відновлення. Для підвищення коефіцієнта стиску запропоновані алгоритми адаптації під тип зображень довжин серій. Дослідження містить патентно-здатні технічні рішення.

Досліджено питання вдосконалення безперервних колійних перетворювачів автоматизованих систем управління рухомим складом залізниць шляхом формування у реальному часі додаткового інформаційного забезпечення про їх стан і умови експлуатації. Проаналізовано структуру та параметри хвильових сигналів безстикових тональних рейкових кіл, що дозволяє обгрунтувати теоретичні положення про можливість побудови та реалізації хвильових методів контролю їх стану. Розроблено математичну модель для установлення впливу руху поїзда на частоту відбитого сигнального струму, що дозволяє визначати реальну швидкість руху та координати рухомого складу на ділянці залізниці за результатами вимірювання зрушення частоти будь-якої з гармонік напруги відбитої хвилі. Удосконалено математичну модель, яка дозволяє впровадити фазовий метод визначення наявності на ділянці залізниці рухомих одиниць шляхом обробки послідовності оцінок осей.

Визначено шляхи удосконалення експлуатаційної діяльності залізниць у контексті відновлення і розвитку систем керування перевізним процесом. Викладено загальну методику розрахунку ефективності від впровадження мікропроцесорних систем залізничної автоматики (СЗА). Увагу приділено питанням розрахунку економічної ефективності впровадження СЗА на базі обчислювальної та мікропроцесорної техніки.

Висвітлено історію автоматизації технологічних процесів залізничного транспорту (ЗТ) України. Розкрито особливості формування інформаційних та геоінформаційних систем, концепцію інформатизації ЗТ. Описано вітчизняні інформаційні системи (ІС) керування вантажними та пасажирськими перевезеннями. Проаналізовано сучасний стан і перспективи розвитку електронного документообігу ЗТ. Вивчено закордонний досвід формування й експлуатації ІС ЗТ.

Описано математичні моделі та програми для розрахунків, дослідження й оптимізації процесів руху поїзда з визначенням оптимального режиму його керування, процесів у силовому колі електровоза, в системі автоматичного регулювання (САР) частоти обертання дизеля пересувної електростанції (ДПЕС), електромеханічних приводів технологічного обладнання локомотивних депо. Розглянуто питання розробки алгоритму програми розрахунку оптимальних за витратами енергоресурсів режимних карт, підвищення ефективності використання зчіпної маси локомотива. Висвітлено загальні положення застосування ЕОМ за математичного моделювання для досліджень динаміки САР двигуна внутрішнього згоряння. Наведено функціональну схему САР частоти обертання ДПЕС з паралельним коригувальним пристроєм. Подано розрахункові зовнішні швидкісні характеристики дизеля, паливного насосу високого тиску та регулятора частоти обертання.

Показано як змінюються розрахункові співвідношення параметрів методу оптимізації руху електричного транспортного засобу колією, що прокладено на горизонтальній площині, за умов обмеження на швидкість.

Складено формальні моделі у вигляді діаграм станів комутатора у разі ініціалізації та зміни топології комп'ютерної мережі відповідно до алгоритму покривного дерева. Розроблено програмну модель "STA", в основу якої покладено створені формальні моделі відповідно до алгоритму покривного дерева у разі ініціалізації та зміни топології мережі. Вхідні параметри моделі "STA": кількість комутаторів, кількість портів, МАС-адреси комутаторів, пріоритет та індекс портів і комутаторів; вихідні дані моделі "STA": визначення кореневого комутатора, кореневих портів, назначених портів та комутаторів. Досліджено встановлення та зміни конфігурації покривного дерева в комп'ютерній мережі станції Нижньодніпровськ-Вузол на програмній моделі "STA", одержано відповідну конфігурацію покривного дерева в мережі. Запропоновано модифіковану структуру в комп'ютерній мережі на станції Нижньодніпровськ-Вузол з використанням технології VLAN і алгоритму покривного дерева, що включає 2 маршрутизатора і 6 комутаторів. Існуюча структура комп'ютерної мережі є частковим випадком пропонуємої конфігурації мережі. Використання комутації усередині віртуальних локальних мереж забезпечує високошвидкісний зв'язок між станціями, а маршрутизація між віртуальними локальними мережами дозволяє розділити ресурси та скоротити широкомовний трафік до мінімуму.

Доступ к сети интернет с помощью мобильных сетей 3G, в сравнении с другими системами, имеет значительно более низкую стоимость реализации, а также лучшие показатели скорости, что делает его использование более целесообразным. Для организации беспородного доступа к сети интернет на железнодорожном транспорте целесообразно использовать Wi-Fi сеть, к маршрутизаторам которой и подключаются 3G модемы. Проведен расчет энергетики поля Wi-Fi в железнодорожном вагоне и выбор точек установки антенн.

Рассмотрены особенности нормирования, доказательства и обеспечения функциональной безопасности микропроцессорных систем железнодорожной автоматики. Обоснована необходимость открытости для экспертизы конструкторской документации на микропроцессорные контроллеры и другие технические средства, а также всех составляющих программного обеспечения систем управления и контроля, непосредственно связанных с безопасностью движения поездов.

Перехід систем залізничної автоматики та телемеханіки з початку нового століття на мікропроцесорну елементну базу розширює функціональні можливості щодо управління поїздів, підвищує показники надійності та безпечності систем централізації стрілок та сигналів, забезпечує архівування всієї технологічної та діагностичної інформації, знижує габарити апаратури, тим самим, зменшує потребу в приміщеннях, скорочує кількість ручних перевірок та регулювань, покращує умови праці, підвищує престиж професії СЦБіста.

Розглянуто базові технології локальних мереж і можливості їх використання в інформаційних системах залізничного транспорту. Подано інформацію про технології WLAN, VLAN, FDDI, Token Bus, Token Ring, імітаційну модель VG. Наведено класифікацію алгоритмів маршрутизації. Увагу приділено дослідженню протоколів внутрішньої маршрутизації в комп'ютерних мережах Придніпровської залізниці.

Мета дослідження - розробка методики визначення послідовності призначення потоків для розглянутого фрагменту комп'ютерної мережі Укрзалізниці (УЗ). За умов оптимізації управління трафіком в мережах MPLS важливу роль відіграє технологія інжинірингу трафіка (Traffic Engineering, TE). Основний механізм TE в MPLS - використання односпрямованих тунелів (MPLS TE tunnel) для завдання шляху проходження певного трафіку. Складено математичну модель задачі інжинірингу трафіка в комп'ютерній мережі УЗ за технологією MPLS TE. Комп'ютерна мережа УЗ представлена зваженим орієнтованим графом, вершинами якого є маршрутизатори комп'ютерної мережі, а кожна дуга моделює зв'язок між вузлами. Критерієм оптимізації виступає мінімальне значення максимального коефіцієнта використання ТЕ-тунелів. Знайдено шість варіантів призначення потоків, визначено раціональну послідовність потоків, за якої значення максимального коефіцієнта використання ТЕ-тунелів розглянутого спрощеного фрагменту комп'ютерної мережі УЗ не перевищує 0,5. Запропоновано методику розв'язання задачі інжинірингу трафіка в багатопротокольній комп'ютерній мережі УЗ за технологією MPLS ТЕ; для різних класів будується свій шлях у залежності від смуги пропускання та завантаження каналу. Встановлено можливість визначення значення максимального коефіцієнта використання ТЕ-тунелів у комп'ютерних мережах УЗ на основі розробленої програмної моделі "TraffEng". Вхідні параметри моделі: кількість маршрутизаторів, пропускна здатність каналів, кількість потоків, середня швидкість потоків. Як результат роботи моделі "TraffEng" надано варіанти вибору ТЕ-тунелів із відповідними значеннями максимальних коефіцієнтів їх використання.

Для отечественных дизель-поездов c тяговыми асинхронными электродвигателями разработана обобщенная структура бортовой интеллектуальной компьютерной системы поддержки принятия решений машинистом, которая в реальном времени выдает необходимую информацию для ведения поезда по железнодорожному перегону. Предлагаемая система в реальных условиях эксплуатации подвижного состава при возникновении изменений погодных условий или дорожной ситуации выдает машинисту закон управления дизель-поездом, при котором соблюдается график движения и минимизируется расход топлива.

Розглянуто можливості подальшого розвитку комп'ютерних мереж в інформаційних та інформаційно-керувальних автоматизованих системах на трьох рівнях залізничного транспорту: рівні лінійних підприємств (зокрема, сортувальних станцій), рівні залізниці, рівні Укрзалізниці (УЗ). Описано для рівня лінійних підприємств використання базових технологій локальпих мереж, для рівня залізниці - варіанти побудови об'єднаних комп'ютерних мереж, рівня УЗ - організацію відмовостійких комп'ютерних мереж. Обгрунтовано доцільність впровадження на залізничному транспорті гетерогенних комп'ютерних мереж, важливим аспектом яких є маршрутизація.