Розглядається недетермінована, істотно нелінійна ЦУС з перестроюваною структурою. Показано, що для оптимальної настройки регулятора, що забезпечує ціль управління, можливе застосування дискретного варіанта засобу динамічного програмування в стохастичній постановці. Припускалося, що з використанням даної методики вдасться розбити простір станів на ряд областей, всередині яких необхідно застосувати задане для цієї області управління. Проте при проведенні розрахунків були знайдені області простору станів, всередині яких кінцева помилка управління не залежить від керуючих діянь з точністю до зневажно малих величин - області "байдужого" управління. Наявність таких областей дозволяє забезпечити певну компенсацію помилок ідентифікації координати об'єкта, а також збільшити крок квантування в процесі управління.

С целью сокращения оборота вагонов рассмотрена задача оптимизации режимов торможения на сортировочных горках. Показано, что поиск таких режимов необходимо осуществлять в области допустимых режимов, параметры которой зависят от характеристик отцепа и условий скатывания.

Проаналізовано структуру і функціональну схему цифрової системи управління гальмуванням вагона в сповільнювачі з дискретним вимірником швидкості. Показано, що на відміну від традиційних імпульсних систем, де відбувається квантування координати часу, дану систему зручно представити як імпульсну систему з квантуванням по дорозі.

Дисертацію присвячено питанням удосконалення технологічних процесів сортування відчепів на станціях магістрального і промислового залізничного транспорту на базі автоматичних та автоматизованих систем управління. Розвивається новий напрямок створення подібних систем: цифрові керуючі системи для автоматизації сортувальною роботою. На підставі вдосконалених математичних та імітаційних моделей розроблено структури і методи параметричної оптимізації регуляторів гальмової позиції, а також методи ідентифікації параметрів об'єкту управління й регулятора.

Вирішено наукову проблему вдосконалення теорії експлуатації та методів розрахунку параметрів сортувальних гірок з урахуванням збереження паливно-енергетичних, виробничих і перевізних ресурсів. З даною метою гірку розглянуто як систему, раціональний варіант конструкції та технології роботи якої визначається за критерієм мінімуму сумарних капітальних та експлуатаційних витрат за період життєвого циклу. Для комплексного розрахунку висоти та поздовжнього профілю сортувальних гірок розроблено моделі нелінійного та стохастичного програмування. За цього для урахування випадкової природи параметрів метеорологічних умов за розрахунків гірки та моделювання сортувального процесу створено метод розрахунку швидкості та напряму вітру в точці місцезнаходження вагону. Вказаний метод використано в розробленій імітаційній моделі процесів скочування окремих відчепів з гірки, насуву, розпуску та розформування потоку вагонів. Для підвищення достовірності результатів моделювання, які використовуються для розрахунку приросту синергетичного ефекту системи за період життєвого циклу, в імітаційній моделі застосовано нову форму представлення плану та поздовжнього профілю елементів сортувального комплекту. З метою збереження виробничих ресурсів сформовано нові структури гіркових горловин з вагонними уповільнювачами легких типів. Ефективне керування процесом розформування потоку вагонів забезпечено шляхом вдосконалення системи підтримки прийняття рішень для гіркових операторів.

Проаналізовано та виявлено недоліки сучасної технології сортування вагонів на гірках. Проведено обгрунтування необхідності автоматизації процесу розпуску. Розглянуто російський досвід автоматизації, запропоновано пропозиції щодо удосконалення функціонування існуючої системи автоматизації процесу розпуску.

Проаналізовано форми представлення плану і поздовжнього профілю у відомих імітаційних моделях гіркових технологічних процесів. Запропоновано новий підхід до математичного опису колійного розвитку. Удосконалено структури представлення в імітаційних моделях дільниць колії, вагонних уповільнювачів, стрілочних переводів та маршрутів прямування відчепів.

Представлено принципи побудови системи імітаційних моделей гальмівних уповільнювачів, що дозволяють адекватно моделювати процес гальмування відчепів на сортувальних гірках з урахуванням параметрів та принципів дії уповільнювачів, ступеня гальмування, характеристик вагонів відчепа.

Досліджено метеорологічні умови, в яких експлуатуються сортувальні гірки Харківського вузла. Запропоновано новий підхід до форми їх представлення у ході розрахунку гірки і моделювання сортувального процесу.

Рассмотрены существующие методики расчета числа путей. Дан анализ путевого развития парка приема Южной системы сортировочной станции Основа. Рассчитана экономическая эффективность от оптимизации путевого развития парка приема.

Проаналізовано досвід експлуатації автоматизованих сортувальних гірок. Доведено необхідність формування керуючих дій за прогнозних значень параметрів метеорологічних умов. Обгрунтовано метод прогнозування значень вказаних параметрів.

Розроблено наукові основи побудови й експлуатації систем автоматизації залізничних сортувальних станцій, що працюють у реальному масштабі часу. Наукові положення грунтуються на розроблених концептуальних моделях сортувальних станцій і гірок, дискретних моделях систем реального часу, інтегральних інформаційно-функціональних і часових моделях систем автоматизації (М-моделі, φ-транзакції). На основі цього сформульовано принципи декомпозиції систем гіркової автоматики. Наведено нові методи одержання оптимальних інформаційних структур систем автоматизації, методи пошуку раціональних технічних структур з використанням удосконалених генетичних алгоритмів, методи оцінювання раціональних рівнів децентралізації в розподілених системах гіркової автоматики. Сформульовано наукові положення для оцінювання рівнів функціональної надійності ACK MP сортувальної гірки і математичні моделі дослідження впливу діагностики в розподілених системах на показники їх надійності. Удосконалено математичну модель і метод обчислення надійності нечітких систем з розмитими показниками надійності її компонентів.

Вперше розроблено метод визначення параметрів системи розподіленого регулювання швидкості відчепів на спускній частині сортувальної гірки, який дозволяє оцінити доцільність використання точкових вагонних уповільнювачів замість балкових. Вперше одержано залежності показників якості процесу заповнення сортувальних колій вагонами від параметрів системи розподіленого регулювання, які дозволяють розробити нормативи для проектування сортувальних гірок, обладнаних такими системами. Вперше сформульовано та розв'язано задачу векторної оптимізації із визначення раціональних параметрів систем розподіленого регулювання швидкості відчепів точковими регуляторами, що забезпечують ефективні значення показників якості процесу заповнення сортувальних колій вагонами.

Досліджено вплив режимів керування вагонними уповільнювачами на точність гальмування відчепів на спускній частині гірки. Встановлено залежність точності реалізації заданої швидкості виходу відчепів з гальмівних позицій від параметрів керування уповільнювачами.

Розглянуто можливість використання методу оптимізації режиму розформування составів для розрахунку швидкостей виходу відчепів з гальмівних позицій на автоматизованих сортувальних гірках з метою підвищення якості сортувального процесу. Запропонований метод враховує умови розподілення як суміжних, так і несуміжних відчепів составу і використовує математичну модель скочування відчепів з гірки, що надає змогу реалізувати задані швидкості виходу з гальмівних позицій у разі регулювання зони гальмування відчепу.

Приведены результаты расчета рекомендуемой длины юза при торможении вагонов на немеханизированных тормозных позициях сортировочных горок в современных условиях их работы. В качестве влияющих факторов рассмотрены: величина теплового потока в пятне контакта "колесо-рельс", коэффициент трения скольжения, критическая температура, скорость движения вагонов, скатывающихся с сортировочной горки, и другие. Даны рекомендации по ограничению длины юза при изменении различных факторов для обеспечения сохранности подвижного состава, перерабатываемого на немеханизированных сортировочных горках, и безопасности движения.

Розглянуто удосконалений метод оптимізації керованих відчепів в розрахунковій групі, що, на відміну від існуючих, враховує вплив випадкових факторів та надає змогу використовувати його для оперативного управління процесом скочування відчепів з гірки. При цьому запропоновано критерій оптимізації режимів гальмування відчепів состава за умов відхилення фактичних параметрів відчепів від розрахункових значень та неточність реалізації гальмовими позиціями заданих режимів гальмування. У дослідженні використано імітаційне моделювання процесу скочування відчепів з гірки. Для оптимізації режимів гальмування відчепів застосовано ітераційний метод. Врахування впливу випадкових факторів, які діють на відчеп у процесі скочування під час оптимізації режимів гальмування відчепів надає змогу підвищити точність регулювання швидкості між відчепами. Удосконалено метод оптимізації режимів гальмування керованих відчепів в розрахунковій групі, що на відміну від існуючих, враховує вплив випадкових факторів та дозволяє використовувати його для оперативного управління процесом скочування відчепів з гірки. Результати досліджень можна використовувати під час розробки програмних засобів техніко-економічної оцінки конструкцій та технічного забезпечення сортувальних гірок в системах проектування, а також в автоматизованих системах управління сортувальними станціями.

Розглянуто можливості підвищення ефективності експлуатації сортувальних гірок з урахуванням безпеки їх використання на основі розроблених процедур управління сортувальним процесом, оцінки ризиків виникнення порушень безпеки функціонування та зменшення впливу людського фактора. Запропоновано науковий підхід до управління безпекою функціонування сортувальних гірок, що забезпечує раціональне управління безпекою розформування поїздів за умовою мінімізації ризиків, що можуть бути на цьому технічному засобі, та вироблення цілеспрямованих управляючих впливів на керовану систему. Розроблено математичні моделі управління безпекою розформування поїздів на гірках, визначення рекомендованих параметрів керування вагонними уповільнювачами, сценарну логіко-імовірнісну модель ризику виникнення порушень безпеки функціонування сортувальної гірки. Удосконалено ергатичну систему управління безпекою функціонування сортувальної гіркі, яка надає можливість підвищити ефективність та надійність роботи оперативного персоналу.

Виконано статистичний аналіз числа розділень відчепів у поїздах, що розформовуються на існуючих сортувальних гірках. Одержано залежності загальної та питомої кількості розділень від числа відчепів у поїзді для діючих сортувальних гірок.

Для проведения исследований процесса расформирования составов на сортировочной горке использован метод имитационного моделирования. Выполнены исследования условий разделения отцепов расчетной группы и их связи с режимами торможения управляемого отцепа на основе системного подхода. При этом рассматривались интервалы между отцепами расчетной группы одновременно и на стрелках, и на замедлителях спускной части горки. Отмечены особенности интервального регулирования на сортировочных горках с различным взаимным расположением головной стрелки и верхней тормозной позиции. Установлено, что при оптимизации режимов торможения группы отцепов необходимо обеспечить наилучшие условия разделения отцепов на стрелочных переводах и на замедлителях тормозных позиций спускной части горки. Формально оптимизирована задача выбора режима торможения управляемого отцепа в группе, при котором наименьший из интервалов обращается в максимум. Это способствует повышению эффективности сортировочного процесса при автоматизации расформирования составов на горке.