Автоматика на транспорте

В статье приведены результаты разработки математических моделей надежности для систем железнодорожной автоматики и телемеханики на этапе использования их по назначению - с момента окончания периода приработки после пуска в эксплуатацию системы до списания. Созданные граф-модели учитывают защитные отказы и четыре состояния: новое, стареющее, предотказное, отказ. Они обеспечили возможность разработки системы дифференциальных уравнений А. Н. Колмогорова для общего случая технической эксплуатации системы и при функционировании ее в наиболее вероятном режиме работы. В первой модели все работы, направленные на восстановление ресурса системы (работы по модернизации, профилактические работы, капитальные ремонты и замены устройств) объединены в одно состояние - ремонты. При синтезировании второй модели дополнительно учтено, что переходы из стареющего состояния в новое и из состояния отказа в предотказное, а также появление отказов при выполнении работ по модернизациям систем, заменам устройств и ремонтам на месте эксплуатации маловероятны. При известных численных значениях интенсивностей переходов разработанные модели обеспечивают возможность вычислять вероятности нахождения системы в любом из рассматриваемых состояний непосредственной подстановкой этих значений в найденные системы дифференциальных уравнений. Разработаны также модели на базе стохастических матриц, использующих вероятности переходов из одного состояния в другое. Последовательность изменения состояний во времени описывается марковской цепью со стационарными вероятностями переходов. Математическая модель процесса включает в себя вектор-столбец, задающий вероятностное распределение состояний в нулевой момент времени, и стохастическую матрицу вероятностей перехода из одного состояния в другое. Такие модели наглядны и являются наиболее полными, если учитываются переходы между всеми возможными или рассматриваемыми состояниями объекта. Приведен пример использования модели на базе стохастических матриц.

Системный подход к принятию ответственных решений все чаще используется руководителями различных организаций.Реализация системного подхода невозможна без поиска альтернативных вариантов достижения целей и выбора оптимального варианта по заданному критерию или их совокупности.Единственным относительно малозатратным вариантом генерации альтернатив является математическое моделирование деятельности предприятия в заданных условиях.Математическое моделирование транспортных систем составляет основу системного анализа функционирования этих систем с целью повышения их эффективности и снижения себестоимости. Одной из сложных транспортных задач является управление потоками вагонов. В ОАО «РЖД» создана и используется автоматизированная система управления железнодорожным транспортом, которая постоянно совершенствуется и дополняется модулями оптимизации, использующими решения задач линейного программирования.В статье рассматривается постановка и решение замкнутой транспортной задачи. Предложен новый метод поиска ее оптимального решения, дающий результат за меньшее число шагов, чем в известных методах. Метод сходен с методом потенциалов, однако сами потенциалы строк и столбцов не рассчитываются. Основу метода составляет построение опорного решения методом минимальной цены; вторая часть метода, при использовании критерия оптимальности, введенного в методе потенциалов, позволяет быстро найти оптимальный план за счет исключения из базиса элемента плана, имеющего максимальную цену, и введения в базис нового элемента (ячейки) с меньшей ценой.

Анализируются результаты работы подсистемы непрерывного мониторинга вибрационных воздействий на железнодорожную контактную подвеску на опытном участке линии скоростного сообщения Санкт-Петербург - Москва. В ходе изучения диагностической информации обработано свыше миллиона диагностических событий. Полученные статистические данные позволили систематизировать все диагностические события и установить некоторые закономерности, присущие тем или иным нештатным ситуациям в работе железнодорожной контактной подвески, в том числе удалось выделить некоторые типовые предотказные состояния и отказы. Результаты работы подсистемы непрерывного мониторинга железнодорожной контактной подвески позволяют судить о положительном опыте и необходимости расширения функциональных возможностей системы для дальнейшего ее применения и тиражирования, что немаловажно при строительстве скоростных и высокоскоростных железнодорожных магистралей.

Показан принципиально новый подход, позволяющий обеспечить мониторинг деформационных процессов, которые происходят в строительной части гидротехнических сооружений. Описываются характеристики разработанной для измерительных целей аппаратуры, принципы ее функционирования, а также методы организации системы учета и анализа поступающих данных. Отличие представленных разработок - в использовании открытых технологий и платформы Arduino для построения программных средств. Представлен измерительный комплекс с сетевой структурой, обеспечивающий возможность в минимальные сроки и при экономически обоснованных издержках создать сеть для эффективного контроля технического состояния гидротехнических сооружений. Предложены подходы к оценке особенностей текущего состояния строительной части гидротехнических сооружений на базе интегральных критериев. Это является залогом достоверности и однородности данных при анализе поступающих информационных сведений. Обоснована возможность разработки системы оповещений, способной обеспечить эффективное и своевременное уведомление о недопустимых режимах функционирования гидротехнических сооружений.

Одной из целей развития холдинга ОАО «РЖД» является обеспечение безопасного курсирования подвижных единиц по сети железных дорог России. В связи со значительной территорией Российской Федерации и протяженностью сети железных дорог (второе место по протяженности в мире) вопрос безопасности имеет очень высокий приоритет. Тысячи поездов по всей России, следуя из пункта А в пункт Б, должны обеспечить безопасность движения, дабы не понести убытков и, что еще важнее, довезти до места в сохранности людей. Одним из потенциально опасных элементов в инфраструктуре ОАО «РЖД» является стрелочный перевод. Часто крушения и сходы поездов происходят именно на них. Причина тому - «человеческий фактор» (неправильные действия ДСП, машиниста) или неисправности самого стрелочного перевода.Вышеуказанные причины можно исключить, введя в эксплуатацию системы мониторинга состояния тех или иных объектов инфраструктуры. На сегодняшний день технического обслуживания стрелочных переводов, которое выполняется в определенный момент времени, недостаточно. В регионах России с трудными климатическими условиями техническое обслуживание может быть перенесено на другое время из-за погодных условий, что приведет к увеличению времени между осмотрами и обслуживанием. Своевременное обнаружение предотказного состояния особенно важно при решении вопроса увеличения безопасности на железных дорогах.В данной статье речь пойдет о построении системы мониторинга подвижных частей стрелочного перевода. Для примера расчетов взят стрелочный перевод с маркой крестовины 1/9. Рассматриваются вопросы установки датчиков для контроля расстояния между остряком и рамным рельсом, построения сети датчиков и описание функционирования данной системы на станции. Произведен перенос стрелочного перевода с маркой крестовины 1/9 на график функции и рассчитаны уравнения положения остряков. С использованием методов технической диагностики и непрерывного мониторинга решается вопрос повышения безопасности передвижения составов по железным дорогам Российской Федерации.

Автоматизированное распознавание принципиальных электрических схем железнодорожной автоматики и телемеханики - актуальная и сложная задача. Общий алгоритм распознавания разделяется на несколько специализированных алгоритмов и решение задач становится более простым и понятным. Основными подзадачами можно называть выделение и распознавание структуры: приниципиальной схемы, текста, штампа и прочей информации. В данной статье описывается метод выделения структуры принципиальной схемы железнодорожной автоматики и телемеханики.Методы выделения структуры схемы, предлагаемые в статье, не решают задачу ее полного распознавания с определением элементов и расстановкой связей между ними, решение требует более глубокого и трудоемкого анализа. Однако задача отделения графической структуры от остальной информации схемы является подготовительной и необходимой для дальнейшего процесса распознавания.Предлагаются модификация известного алгоритма построения скелета изображения Zhang-Suen для распознавания существующих печатных и рукописных принципиальных электрических схем железнодорожной автоматики и телемеханики, методы предобработки изображений, производится выбор минимально необходимого набора алгоритмов предобработки. Приводится пример фрагмента реальной принципиальной электрической схемы. Делается вывод о возможности реализации системы дальнейшего распознавания на основании выделенной структуры

В статье исследованы особенности электронного документооборота технической документации железнодорожной автоматики и телемеханики. Рассмотрены задачи синтеза математического описания электронного документооборота технической документации железно-дорожной автоматики и телемеханики. Исследованы реальные процессы создания, проверки и использования технической документации на примере ведения заказных спецификаций систем автоматики и телемеханики, что позволило выявить сценарии документооборота, а также протоколы свойств технических документов. Разработана методика создания модели электронного документооборота технической документации на основе аппарата теории графов. Описаны методы определения множеств для предлагаемой модели, предложена алгебра документооборота технической документации с использованием графов.Для задания матричной формы представления документооборота документации предлагается использовать множество плоских прямоугольных матриц, каждая из которых представляет состояние системы в некоторую дискретную единицу времени. Полученные матрицы инцидентности определяют графовую модель документооборота рассматриваемого процесса, а совокупность этих матриц задает все возможные сценарии движения документов в процессе, описывает возможные состояния документов и определяет возможных участников. Применение предложенной методики построения математической модели на основе теории графов позволяет разработать прикладное программное обеспечение для решения задач оперативного документооборота технической документации.

С каждым годом в хозяйстве автоматики и телемеханики растет число информационных систем. В настоящее время существуют программные решения, которые позволяют вести все основные процессы, связанные с устройствами автоматики и телемеханики, от проектирования до эксплуатации систем. Но методология построения данных систем не учитывает требований обмена данными между ними. В целях решения задач интеграции был разработан отраслевой формат технической документации на устройства автоматики и телемеханики.В данной статье, являющейся первой в цикле статей об отраслевом формате технической документации, говорится о концепции создания и основных понятиях отраслевого формата технической документации на устройства сигнализации, централизации и блокировки. Данный формат разработан как средство интеграции данных различных информационных систем отрасли.В статье описываются существующие информационные системы и задачи, которые вы-двигают требования к интеграции данных систем. Рассмотрены цели создания отраслевого формата, а также основные требования к форматам технической документации транспортной отрасли. Проанализированы используемые на мировом рынке форматы, описаны их основные недостатки. Сделан обзор особенностей формата DWG/DXF фирмы AutoDesk, в настоящее время являющегося самым распространенным при проектировании и представлении данных технической документации. С учетом этих недостатков сформулированы требования к новому формату, который может быть использован в качестве отраслевого. Выбраны язык описания и основные архитектурные составляющие данного формата. Описаны основные особенности разработанного формата по представлению данных, а также его структура. Рассмотрены особенности, необходимые для понимания описания документов в отраслевом формате. Представлен весь список составляющих отраслевого формата данных.

Описывается процесс синтеза асинхронных JK-триггеров с различными свойствами с использованием теории конечных автоматов. Выявляется недостаток обычной реализаций асинхронного JK-триггера, после чего описывается процесс синтеза JK-триггера без этого недостатка. Представлены четыре реализации JK-триггеров в виде принципиальной схемы в программе Multisim. При реализации триггеров в программе Multisim были предусмотрены некоторые конструктивные особенности, необходимые для корректной работы триггеров. Описана работа каждой реализации JK-триггера в виде временных диаграмм. На временных диаграммах показаны недостатки обычных реализаций JK-триггеров и отсутствие таковых в синтезированных триггерах. Смоделирована работа триггера марки 74LS107D в программе Multisim. Показано, что реальные схемы триггеров не имеют описанных недостатков.

Данная работа содержит материалы третьего раздела неизданной монографии первого заведующего кафедрой «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта Николая Васильевича Лупала «Развитие устройств сигнализации, централизации и блокировки на железных дорогах России». Освещаются вопросы состояния и развития железнодорожного транспорта в Российской империи в период империализма (1906-1917 гг.), описываются особенности сигнализации и связи на железных дорогах.