Розвиток наукових основ побудови і експлуатації систем автоматизації залізничних сортувальних станцій
eaDNURT - the electronic archive of the Dnepropetrovsk National University of Railway Transport
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Розвиток наукових основ побудови і експлуатації систем автоматизації залізничних сортувальних станцій
Развитие научных основ построения и эксплуатации систем автоматизации железнодорожных сортировочных станций Development of scientific bases of construction and exploitation of the automation systems of railways marshalling yards |
|
| Creator |
Косолапов, Анатолій Аркадійович
Косолапов, Анатолий Аркадьевич Kosolapov, Anatoly A. |
|
| Subject |
ресурсоощадні методи
автоматизація технологічних процесів на станціях системи реального часу наукові основи побудови удосконалення надійність діагностика інформаційні технології сортувальні станції ресурсосберегающие методы автоматизация технологических процессов на станциях системы реального времени научные основы построения усовершенствование надёжность диагностика информационные технологии сортировочные станции resource-saving methods automation of the marshalling yards RTS scientific bases of construction improvement diagnostics marshalling yards information technologies reliability |
|
| Description |
Косолапов, А. А. Розвиток наукових основ побудови і експлуатації систем автоматизації залізничних сортувальних станцій : авт. дис. д-ра т. н / А. А. Косолапов ; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. - Д. : Вид-во Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна, 2014. ГРНТИ 73.29.21 УДК 004:656.212.5(043.3) Захист - 27 лютого 2014 р.
UK: АНОТАЦІЯ У дисертації розроблені наукові основи побудови і експлуатації систем автоматизації залізничних сортувальних станцій, працюючих в реальному масштабі часу. Наукові положення базуються на розроблених концептуальних моделях сортувальних станцій і гірок, дискретних моделях систем реального часу, інтегральних інформаційно-функціональних і часових моделях систем автоматизації (М-моделі, -транзакції). На основі цього сформульовані принципи декомпозиції систем гіркової автоматики. Розроблені методи отримання оптимальних інформаційних структур систем автоматизації, методи пошуку раціональних технічних структур з використанням удосконалених генетичних алгоритмів, методи оцінки раціональних рівнів децентралізації в розподілених системах гіркової автоматики. Сформульовані наукові положення для оцінки рівнів функціональної надійності АСК МР сортувальної гірки і математичні моделі дослідження впливу діагностики в розподілених системах на показники їх надійності. Удосконалені математична модель і метод обчислення надійності нечітких систем з розмитими показниками надійності її компонентів. RU: АННОТАЦИЯ Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной проблемы в области железнодорожного транспорта, которая заключается в создании научных основ построения и эксплуатации систем автоматизации, работающих в реальном мастабе времени. В Украине только 4 горки на 15 решающих сортировочных станциях автоматизированы частично, технические средства автоматизации изношены на 50-90 %. Хотя известно, что без таких систем потери энергоресурсов на станциях составляют до 30 % на один вагон с переработкой и трудозатраты завышены на 10-15 %. Это говорит о необходимости ускорения процессов разработки и внедрения систем автоматизации на станциях. В диссертации сформулированы теоретические предпосылки развития АСУ ТП сортировочных станций. Это смена парадигмы построения систем (переход к интеллектуальным АСУ), сложность АСУ СС как объекта автоматизации, как объекта проектирования, как объекта управления, четырёхуровневая модель организации взаимодействия между подсистемами, работа в реальном масштабе времени, интеграция с системой АСУ ГП УЗ-Е. В работе исследованы эксплуатационные характеристики АСУ ГП УЗ-Е, которые показали, что в этой системе используются только 17 % её вычислительных ресурсов, что говорит о возможности её дальнейшего функционального развития. Для АСУ ТП СС как дискретных систем реального времени разработаны теоретические основы исследования и обоснования принципов и направлений их декомпозиции/композиции, для чего использовалась многосортная алгебра и теория иерархических многоуровневых систем. Введено описание дискретных систем реального времени в виде восьмерки с граничными значениями функций переходов, доказана возможность их последовательной и параллельной композиции/декомпози-ции, а также морфизм и изоморфизм их структур. Получены 4 принципа декомпозиции технологических процессов на сортировочных горках: объектно-топологичес-кий, функционально-топологический, технологический и событийный. Построены концептуальные модели автоматизированной сортировочной станции и горки. Определены основные критерии проектирования систем автоматизации реального времени: время реакции, производительность, ёмкость, пропускная способность, стоимость. Впервые предложен комплексный научный подход к многокритериальному поэтапному проектированию и усовершенствованию АСУ ТП на станциях на основе ресурсосберегающих моделей и методов и общей информационной и параметрической базы. Это позволит получить научно обоснованные рациональные технические структуры систем горочной автоматики, уменьшить количество проектных ошибок и сократить сроки разработки. Разработанный подход имеет программную поддержку в виде 5 программ, защищённых авторскими свидетельствами. В составе методики предложена информационно-функциональная модель описания АСУ ТП станций и методы её оптимизации по критерию минимизации приращения информационных потоков и построения максимального остовного дерева. Для решения задачи предложены два метода на основе усовершенствованных генетических алгоритмов, отличающихся кодированием структур, выполнением генетических операторов и организацией поиска рациональных структур. На основе этого подхода исследована информационно-функциональная структура ИПС СС и получен рациональный вариант её технической структуры. Для определения структур распределённых АСУ РСГ разработан набор ресурсосберегающих методов, позволяющих определить рациональную степень децентрализации по критерию минимизации технологических потерь на горке из-за отказов оборудования и стоимости микроконтроллеров и УВМ, по критерию эффективного использования вычислительных ресурсов в системе с учётом режимов её работы и резервирования, по критерию минимизации затрат на обработку и топологию кабельных структур. Для распределённых горочных систем автоматизации количество подсистем находится в пределах 3-5. На основе предложенной графоаналитической модели ( -транзакции) получены аналитические выражения для интегральной оценки эксплуатационных характеристик АСУ ТП СС: среднее время обработки заявок, среднее время реакции системы, среднее время ожидания, среднее быстродействие микропроцессора на смеси команд исследуемой системы, информационные потоки сообщений, управляющих воздействий и потоки к базе данных, приоритеты обработки заявок и требуемые скорости каналов передачи данных. Сформулированы научные положения для оценки уровней функциональной надёжности АСУ сортировочной горки и математические модели исследования влияния диагностики в распределённых системах на показатели их надёжности. На этой основе разработан набор надёжных структур УВК с резервированием и диагностикой для системы АСУ МД ст. Пермь-Сортировочная. Усовершенствованы математическая модель и метод вычисления надёжности нечётких систем с размытыми показателями надёжности её компонентов, которые отличаются введением унифицированного четырёхместного кортежа для описания треугольных и трапециевидных функций принадлежности и табличного способа выполнения арифметических операций для оценки коэффициентов готовности сложных, неоднородных структур автоматизации. Это позволяет ускорить и упростить получение показателей надёжности нечётких систем, которые включают напольное оборудование, устройства низовой автоматики, микроконтроллеры и УВМ. EN: ANNOTATION In dissertation scientific bases of construction and improvement of the systems of au-tomation of technological processes at the marshalling yards are developed with the pur-pose of their service performance increase. Scientific positions are based on the developed conceptual models of the marshalling yards and humps, discrete models of the real-time systems (RTS), integral information, functional and temporary models of the systems of automation. On this basis principles of decomposition of the systems of hump automation are formulated. The resource-saving methods of receipt of optimum information structures of the sys-tems, methods of search of rational technical structures with the use of the improved ge-netic algorithms, resource-saving methods of estimation of rational levels of decentraliza-tion in the distributed systems of hump automation are developed. Scientific positions are formulated for the estimation of high level of functional reli-ability of ACS TR on hump yard and mathematical models of research of influencing of diagnostics in the distributed systems on their reliability. A mathematical model and method of calculation of reliability of the fuzzy systems is improved with the vague reliability of its components. |
|
| Date |
2014-02-10T12:02:56Z
2014-02-10T12:02:56Z 2013-01 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://eadnurt.diit.edu.ua:82/jspui/handle/123456789/2008
|
|
| Language |
Ukrainian
|
|
| Publisher |
Видавництво Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
|
|