Фактори, що впливають на вибір структури системи МПЦ на станції. Частина 2 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

18. Булатов Ю. Н. Алгоритм

сглаживания эмпирической оценки комплексной передаточной функции при идентификации электроэнергетических систем [Текст] / Ю. Н. Булатов, И. В. Игнатьев // Информационные системы контроля и управления в промышленности и на транспорте: сб. научн. трудов. -2010. -№ 17. -С. 18-23.

Анотацн:

Ключов1 слова: лшшна система, непараме-трична щентифжащя, iмпульсна характеристика

Виконане порiвняння застосування методу корекцп спектрiв до щентифжацп лшшно! дискретно! системи у виглядi структури зi ск1нченною

iмпульсною характеристикою за iмпульсним тес-товим сигналом, який недостатньо точно апрокси-муе необх1дну еталонну дiю, в часовш та частотнiй областях.

Выполнено сравнение применения метода коррекции спектров к идентификации линейной дискретной системы в виде структуры с конечной импульсной характеристикой по импульсному тестовому сигналу, который недостаточно точно аппроксимирует необходимое эталонное воздействие, во временной и частотной областях.

Comparison of spectrum correction procedure use for linear discrete system identification as a finite-impulse response structure after pulse excitation, which is a poor etalon test signal approximation, at time and frequency domains performed.

УДК 656.257

МЕЛЕХОВ А.А., старший викладач (УкрДАЗТ); С1РОКЛИН 1.М., к.т.н., доцент (УкрДАЗТ).

Фактори, що впливають на B^ip структури системи МПЦ на станцп. Частина 2

Вступ

При розробщ систем мкропроцесо-рно! централ1зацп (МПЦ) на передових зал1зницях св1ту розробники, при вибор1 структури, користуються накопиченим до-свщом, показниками надшносп та функ-цюнально! безпечносп, а також факторами, що пов'язаш з експлуатацшними характеристиками станцп та процесами пе-

ревезень. Зазвичай вибiр грунтусться на накопиченому досвiдi фахiвцiв компани розробника МПЦ та залежить вiд ряду суб'ективних факторiв.

Iнертнiсть мислення та прихильшсть до типових ршень систем часто обумов-люе недостатню ефективнiсть функщону-вання або необгрунтоване пiдвищення ва-ртостi систем МПЦ. Визначення факторiв, що впливають на вибiр ефективно'1 структури МПЦ, обгрунтування ïx значущостi,

а також впливу на надшшсть, безпечшсть та вщмовостшюсть системи е актуальною науковою задачею, що стае при впрова-дженш м^о^о^^рно!' технiки на заль зничних станщях Украши.

Мета

Визначити найбшьш значущi факто-ри, що впливають на рацiональнiсть вибо-ру структури МПЦ. Обгрунтування необ-хiдностi розробки експертноi моделi та формалiзащi досвщу провiдних фахiвцiв в сферi проектування i розробки систем мь кропроцесорно'1' централiзащi.

Постановка проблеми. На даний час велика кшьюсть компанiй розробниюв пропонують системи МПЦ власноi розробки для впровадження на станщях залiзнич-ного транспорту. Системи вiдрiзняються не тшьки технiчними засобами та програмним забезпеченням, але й структурою керуван-ня об'ектами станцiйноi автоматики. Проведений аналiз технiчних засобiв, що за-стосовуються, показав 1'х взаемозамiннiсть та типову структуру побудови. Ушфшащя програмного забезпечення значно усклад-нене i не знаходить широко1 тдтримки серед розробникiв i е питанням окремого до-слiдження.

На сучасному етапi розвитку систем МПЦ актуальною задачею е саме визна-чення критерпв, що впливають на ращо-нальнiсть структури вщповщно до умов 11 функцiонування. Для виршення задачi визначення факторiв впливу на вибiр структури системи МПЦ постае необхщ-нiсть застосувати досвщ експертсв-розробникiв та експертсв-

проектувальниюв в галузi автоматики та автоматизацп на залiзничному транспортi - систем МПЦ.

Анал1з останн1х дослщжень 1 публжацш

Критичний аналiз останнiх досль джень, а також досвiд експлуатаци стан-цiйних систем м^о^о^^рно!' центра-

лiзацii на залiзничному транспортi та промислових тдприемствах за кордоном та в Украши свiдчать, що вщ факторiв, якi пов'язанi з експлуатацшними характеристиками станцп та процесами перевезень залежить вибiр структури системи МПЦ, а також ефективнють експлуатаци, надшшсть та функщональна безпечшсть [1-6]. Однак, задача формалiзацii та визначення величини взаемозв'язюв факторiв до те-перiшнього часу не виршувалася.

Основний матер1ал

Постановка задачi вимагае застосу-вання методу експертних ощнок, що до-зволяе проаналiзувати велику кшьюсть факторiв впливу на структуру системи МПЦ й ощнити стутнь 'хньо! важливостi [7, 8]. Проведене опитування експертiв з метою ранжирування факторiв впливу дало змогу видшити найбiльш значущi, та визначити граничш умови та характер 1'х впливу

Розглянемо видiленi експертами фак-тори бiльш детально.

Тип пасажирських станцiй. В зага-льнiй практищ прийнято видiляти три ос-новш типи пасажирських станцiй першого виду в залежносп вiд характеру прийма-льно-вiдправочних колiй [9]:

- з тупиковими прийомо-вiдправними колiями;

- з наскрiзними прийомо-вщправними колiями;

- комбiнований з наявшстю нас^з-них i тупикових прийомо-вщправних ко-лiй.

Схеми пасажирських станцш з тупиковими прийомо-вiдправними колiями залежать вiд числа головних дорш на тд-ходi i 1'х спещалiзащi, взаемного розташу-вання в межах станцп колiй для примюь-кого i руху на дальш вiдстанi, розмiщення технiчних паркiв, локомотивного госпо-дарства i iнших пристрохв. Новi пасажир-ськi станцп тупикового типа не будують.

На станщях нас^зного типу з вокзалом, розташованим збоку шляхiв, влаш-

товуються для зв'язку з платформами переходи в рiзних рiвнях: тунель, тшохщ-ний мют, а в деяких випадках - конкорс над тшями.

Основну групу пасажирських стан-цiй складають станцп, що мають наскрiзнi прийомо-вщправш колп.

СтанцГi комбiнованого типу у бшь-шостi випадкiв мають основну групу на-скрiзних прийомо-вiдправних колш для обслуговування далекого, мiсцевого i примiського пасажирського руху та декь лька додаткових тупикових колiй призна-

чених головним чином для вщправлення примiських i мiсцевих поiздiв одного на-пряму.

Схеми комбiнованого типу застосо-вують в тих випадках, коли на одному з пiдходiв з'являеться значна кiлькiсть кш-цевих примюьких поiздiв рух яких не мо-жна органiзувати по маятниковому графь ку, i мiсцевi умови затрудняють укладан-ня достатнього числа нас^зних колiй в основному парку.

Тодi функцiя належностi буде записана за допомогою виразу:

о::,„ =

централ1зована, якщо Гис - наскр1зна,

централ1зована(децентралгзована), якщо Гис - комбтована, (1) децентралгзована, якщо Гис - тупикова,

де &Тсип - функцiя належностi «тип пасажирсько'1 станцп».

Отже аналiзуючи вираження (1), для можливосп чисельного визначення нале-жностi чи шшо'1 станцп до поняття на-скрiзна, тупикова чи комбшована станцiя необхiдно ввести коефщент КПС„, який характеризуе належнiсть до типу пасажирсько'1 станцп. Вiн мае меж вимiрю-вання КПС„ е [0;1]. Таким чином, для станци нас^зного типу КПС„ = 0, комбшова-ного типу КПС„ = 0.5, тупикового типу КПСп = 1. Визначення коефщента саме таким чином, дае можливють вибору його значення в широких межах залежно вщ конкретних умов проектування станцп,

наприклад: К2п = 0 5.

Розмiри руху вантажних, пасажирських i примiських поiздiв (пар приведе-них поiздiв на добу). Наявна пропускна спроможнють станцп визначаеться найбь льшим числом вантажних поiздiв (при за-данiй кiлькостi пасажирських), яке може бути пропущене станцiею протягом доби,

з урахуванням якнайкращого використан-ня наявних техшчних засобiв i застосу-вання передово'1 технологи.

Сумарнi розрахунковi розмiри руху поiздiв на i-м пiдходi [9]:

S Np = S Nj + tfi-^ni, (2)

j=i

j=i

де S Np - сумарнi розрахунковi ро-

j=i

змiри руху поiздiв на i-м тдходц

n _

S Nij - сумарнi середнi розмiри ру-

j=i

ху поiздiв j-й категорп на i-м пiдходi; tp - параметр (1.65 - 1.75);

опй - середне квадратичне вщхилен-

ня прогнозованих розмiрiв руху поiздiв на j-му пiдходi в i-му рощ.

Описання розмiрiв руху вантажних, пасажирських i примiських поiздiв, аналiз виразу (2) та урахування норм проектування в Укрш'ш [10], дае можливють сфо-рмулювати функцiю належносп:

врр„ =

централгзована, якщо Е Ы? < 25,

}=1

централ1зована(децентрал1зована), якщо 25 < Е Ы? < 60

}=1

децентрал1зована, якщо 60 <Е Ы?,

}=1

(3)

де

в рр

функцiя належностi «роз-

мiри руху вантажних, пасажирських i примюьких поiздiв».

Розрахункова рiчна приведена ван-тажонапруженiсть, млн. ткм/км.

Вантажонапруженiсть, млн. ткм/км в рш - найважливший показник, що визна-чае потужшсть залiзницi, потрiбну для забезпечення перевезень. Вантажонапру-женiсть дшянки залiзничноi лшп визнача-еться за формулою [11]:

Г =

Е (г ■ I)

Ь

(4)

де г - окремi складовi перевезень (по родам вантаж1в), т;

1 - довжина 1'х пробiгу по проектова-нiй лшп, км.;

Ь - загальна довжина лшп, км. Вантажонапруженiсть нетто - без урахування маси тари, тобто маси рухо-мого складу, - середньозважувана корисна вантажна робота. Для розрахунку рiчноi приведено' вантажонапруженосп нетто у вантажному напрямi Гпр, млн. ткм/км в рш застосовуеться формула [11]:

ГПр = Ггр + 365 ■ пп

■ Он -10 6, (5)

■ х^пас ' V /

пр - розрахункова рiчна приведена

де Г

вагонопотужнють, млн. ткм/км у рш;

Ггр - рiчна вантажонапруженiсть нетто у вантажному напрям^ млн. ткм/км у рш;

ппас - число пар пасажирських по'здш за добу, пар по'здав/добу на 10-й рк експлуатаци; О^ас - середня маса пасажирського

по'зда нетто, т.

Розрахункова рiчна приведена ван-тажонапружешсть повинна встановлюва-тися на основi технiко-економiчних об-грунтувань.

Вiд рiчного транзитного i мiсцевого вантажообiгу в тисячах тонн за рш пере-ходять до добового вагонообшу з ураху-ванням нерiвномiрностi перевезень, зале-жно' вiд сезонностi перевезень сшьсько-господарських вантаж1в, закриття нав^а-цп на водних шляхах та iн. Показником нерiвномiрностi перевезень а вважають вщношення найбiльшого мiсячного ван-тажного потоку до середньомюячного. Кiлькiсть вагонiв в середньому за добу мюяця найбшьшо' роботи дорiвнюе [11]:

В =

1000Га 365дн

(6)

де Г - рiчний вантажопотiк, тис. т.; а - коефщент нерiвномiрностi ван-тажних перевезень;

- середньозважуване наванта-ження вагону (нетто).

Описання розрахунково' рiчноi приведено' вантажонапруженосп, аналiз формул (4 - 6) та урахування норм проекту-вання в Укрш'ш [10], дае можливють сфо-рмулювати функцiю належносп:

п

^Гпр _

централ1зована, якщо Г < 10,

централ1зована(децентрал1зована), якщо 10 < Г < 30, децентрал1зована, якщо 30 < Гпр,

(7)

де вгп"ирп - функцiя належносп «роз-рахункова рiчна приведена вантажонап-руженють».

Кiлькiсть централiзованих стрiлок на станци. Всi станци, з погляду систем автоматики i телемеханiки, по кiлькостi об'ектiв управлiння (традицшно по кшь-костi стрiлок) можна роздшити на: малi, середнi та велика

Експертами було запропоновано на-ступний розподiл кiлькостi централiзова-них стрiлок по структурах:

- кшьюсть централiзованих стрiлок на станци до 15 - структури з децентраль зованим розмщенням апаратури;

- кшьюсть централiзованих стрiлок на станци вщ 15 до 30 - структури з централiзованим або децентралiзованим розмщенням апаратури;

- кiлькiсть централiзованих стршок на станци вiд 30 i бiльше структури з централiзованим розмщенням апаратури.

Розподiл кiлькостi централiзованих стршок на станци експертами дае можли-вiсть сформулювати функцiю належностi:

(}Ыцс =

децентрал1зована, якщо ^ < 15,

централ1зована(децентрал1зована), якщо 15 < ^ < 30, централ1зована (3р1вня), якщо 30 < Кцс,

(8)

Г~<Ыцс де втип

функщя належностi «кшь-

кiсть централiзованих стрiлок на станци».

При проведенш анкетування була побудована структура впливу факторiв на вибiр структури системи МПЦ на станци, а також визначений вплив структури на по-казники системи (рис. 1).

У подальшому експертам буде запро-поновано ощнити фактори, що впливають на вибiр структури системи МПЦ на станци за допомогою методу ранпв [7, 12, 13].

Ранжирування дозволяе вибрати з дослщжувано' сукупносп факторiв най-бiльш iстотний. По методу ранпв експер-ти здiйснюють ранжирування (впорядку-вання) дослiджуваних факторiв системи залежно вщ 'х вщносно' значущостi (пе-ревазi) [12].

Цей метод дозволяе визначити мюце дослiджуваного фактора серед шших фак-торiв, що впливають на вибiр структури системи МПЦ.

Проведет розрахунки дали змогу отримати значення коефщента конкорда-ци Ж = 0,83. Значущють коефiцiента пе-

2 ^

ревiрено за крш^ем % . В результатi порiвняння зi значенням коефiцiента для п'ятивщсоткового рiвня значущостi (кшь-кiсть ступешв свободи шiсть) отримано пiдтвердження високого рiвня узгоджено-стi вiдповiдей експертив.

Для полiпшення зручностi викорис-тання результат дослiджень, розрахова-но ваговi коефiцiенти факторiв: тип паса-жирських станцш (0,2175), розташування приймально-вiдправних колш (0,2013), загальна довжина жил кабелю (0,1843), розмiри руху вантажних, пасажирських i примiських поiздiв (0,1786), розрахункова рiчна приведена вантажонапруженiсть (0,0925), кшькють централiзованих стрь лок на станци (0,0714), використання без-печних структур керування (0,0544)

<

<

Експлуатацшш фактори, якп впливають на виб1р структури системи

1. Типи пасажирських станцш;

2. Розташування приймально-вщправних колш;

3. Рстпри руху вантажних, пасажирських 1 примюьких П01зд1в (пар приведених П01зд1в на добу);

4. Використання безпечних структур керування;

5. Довжина кабелю СЦБ, жила-км;

6. Розрахункова р\ чпа приведена

вантажонапружешсть, млн ткм/км;

7. Кшыасть централ1зованих стршок на станцп;

8. Обмежешсть плопц примпцень для розмщення шаф об'ектними контролерами;

та шше

Центральный

функцюнальний

вузол

Стршки, свплофори, рей ков I кола

Центральный функцюнальний вузол

Функшональш

вузли об'екпв

Стршки, свплофори, рейков! кола

Центральный функцюнальний вузол

Районный ' ¿5) функцюнальний вузол

Функшоналы-п

вузли об'екпв

Технпсо-економ1чт иоказники, на яю впливають вибраш структури системи

1. 1мов1ршсть небезпечно! вщмови;

2. Середнш нароби-ок до небезпечно! вщмови;

3. Середня тривалють вщновлення теля виникнення вщмови;

4.1мов1ршсть вщновлення;

5. Техшчне обслуговування системи;

6. Термш служби системи;

7. Кашталып витрати на впровадження системи;

8. Питом1 експлуатацшш витрати;

9. Термш окупностц

10. Наслщки збптку;

11. Умови роботи оператора (ДСП); та шше

Стршки, свплофори, рейков! кола

Рис.1. - Вплив фактор1в на виб1р структури керування системи МПЦ

Висновки

Ршення задачi вибору рацюнально' структури МПЦ для станцп е актуальною задачею, що вимагае врахування багатьох факторiв та використання досвщу фахiв-цiв галуз!

1. Проведена робота по досль дженню факторiв впливу на оптималь-нiсть структури системи МПЦ на станцп з використанням методу експертних ощнок з послiдуючою обробкою результапв за допомогою математичного апарату статистики дало змогу визначити, що доцшьно видiлити сiм найбiльш значущих факто-рiв.

2. В рамках дослщження отрима-но ваговi коефщенти визначених факто-рiв, що дае змогу використовувати 'х зна-чення при побудовi експертно' моделi. Отримаш значення вагових коефiцiентiв склали: тип пасажирських станцiй (0,2175), розташування приймально-вiдправних колiй (0,2013), загальна дов-жина жил кабелю (0,1843), розмiри руху вантажних, пасажирських i примюьких по'адв (0,1786), розрахункова рiчна приведена вантажонапружешсть (0,0925), кь льюсть централiзованих стрiлок на станцп (0,0714), використання безпечних структур керування (0,0544).

3. Не явшсть зв'язкiв та багатофа-кторнють задачi формалiзацii вибору раць онально' структури МПЦ обумовлюе ви-сновок про доцшьшсть використання ма-тематично' теори нечiтких множин. Саме цей математичний апарат найбшьш ефек-тивно описуе взаемозв'язок факторiв при неповнш та не чiткiй шформацп, що е найбшьш поширеною задачею при проек-туваннi ново' системи на станцп.

4. В результат опитування та об-робки вiдповiдей експер^в визначено гра-ничнi параметри впливу факторiв та його характер в формi правил нечiткоi логiки, що дозволяе ефективно використати отриманий матерiал при розробцi матема-тично' модель

Список лггератури

1. Пресняк, С.С. Разработка, внедрение и перспективы отечественных систем микропроцессорной централизации [Текст] / С.С. Пресняк [и др.] // Автоматика, связь, информатика. - 2001. - №10. -С. 27 - 29.

2. Ягудин, Р.Ш. Перспективы применения и развития микропроцессорной техники в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики [Текст] / Р.Ш. Ягудин // Автоматика, связь, информатика. - 2001. - №12. - С. 23 - 25.

3. Сапожников, В.В. Какими должны быть микропроцессорные системы железнодорожной автоматики и телемеханики [Текст] / В.В. Сапожников [и др.] // Автоматика, телемеханика и связь. - 1988. - № 5. - С. 32 - 34.

4. Малинов, В.М. Современные зарубежные системы МПЦ. [Текст] / В.М. Ма-линов // Автоматика, связь, информатика.

- 2000. - №7. - С. 45 - 47.

5. Мелiхов, А.А. Кшькюний анашз структур функцюнування мшропроцесор-них центрашзацш на зашзничному транспорт! [Текст] / А.А. Мелiхов,

B.С. Коновалов // Зб. наук. праць УкрДАЗТ.

- 2003. - Вип. 56. - С. 61 - 66

6. Мелiхов, А.А. Аналiз показниюв резервованих об'екпв з вщновленням. [Текст] / А.А. Мелiхов // 1нформацшно-керуючi системи на залiзничному транспорт! - 2009. - №1. - С. 12 - 17

7. Голотов, В.А. Экспертные методы определения весовых коэффициентов. [Текст] / В.А. Голотов, В.В. Павельев // Автоматика и телемеханика. - 1976. -№12. - С. 95 - 107

8. Ларичев, О.И. Человекомашинные процедуры принятия решений (обзор). [Текст] / О.И. Ларичев // Автоматика и телемеханика. - 1971. - №12. - С. 130 -142

9. Савченко, И.Е. Железнодорожные станции и узлы [Текст]: учебник для вузов ж.-д. трансп. / И.Е. Савченко,

C.В. Земблинов, И.И. Страковский; под

ред. В.М. Акулиничева, Н.Н. Шабалина. -4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980. - 479 с.

10. Державш будiвельнi норми Украши. Норми проектування. Споруди транспорту. [Текст]: ДБН В.2.3-19-2008. -Кшв, Мшрепонбуд Украши, 2008.

11. Турбин, И.В. Изыскания и проектирование железных дорог [Текст]: учебник для вузов ж.-д. трансп. / И.В.Турбин, А.В.Гавриленков, И.И.Кантор и др.; под ред. И.В. Турбина. - М.: Транспорт, 1989. - 479 с.

12. Малишев, Н.Г. Нечеткие модели для экспертных систем в САПР [Текст] / Н.Г. Малышев, Л.С. Берштейн, А.В. Бо-женюк. - М.: Энергоатомиздат, 1991. -482 с.

13. Леоненков, А.В. Нечёткое моделирование в среде MATLAB и fuzzy TECH [Текст] / А.В. Леоненков. - СПб.: БВХ-Петербург, 2005. - 736 с.

Анотацн:

З використанням метода експертних оцшок отримано величину значущосп факторiв, що впли-вають на рацюнальшсть вибору структури системи мiкропроцесорноï централiзацiï. Встановлено гра-ничнi умови факторiв. Обгрунтовано доцiльнiсть використання теорiï нечiтких множин для побудо-ви моделi.

С использованием метода экспертных оценок получено величину значимости факторов, которые влияют на рациональность выбора структуры системы микропроцессорной централизации. Определены граничные условия факторов. Обоснована целесообразность использования теории нечётких множеств для построения модели.

Quantity of factors value is defined by the method of expert evaluations. It influences the rational choice of the structure of microprocessor centralization system. The author defines factors boundary conditions and grounds appropriateness of fuzzy-set theory for the model construction.

УДК 656.256.3

БАБАЕВ М. М., д.т.н. (УкрГАЖТ); САЯПИНА И. А., аспирант (УкрГАЖТ).

Анализ современных систем регулирования движением поездов

Введение

Украина является второй по величине страной Европы и находится на пересечении транспортных путей между странами Западной Европы и Азии. Этим обусловлено прохождение через ее территорию международных транспортных коридоров (МТК).[1]

В связи с увеличением интенсивности движения актуальным направлением развития железнодорожного транспорта Украины является обеспечение увеличе-

ния скоростей. Это вызвано несколькими факторами, например:

- введением ускоренного движения и обеспечения скорости до 160 км/ч в рамках подготовки Украины к проведению финальной части Евро-2012;

- для развития и поддержания конкурентоспособности МТК необходимо уменьшение общей себестоимости перевозок, что возможно благодаря повышению скорости доставки грузов;

- в связи с возможностью единого таможенного пространства Украины с Ев-