автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Алгоритмические и программные средства систем обеспечения безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте

л"

\ министерство путей сообщения российской федерации московский государственный университет путей сообщения

(миит)

На правах рукописи

ГОРЕЛИК Александр Владимирович УДК 656.25:681.3

алгоритмические и программные средства систем обеспечения безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических

процессов и производств (транспорт)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ).

Научный руководитель - доктор техничнских наук,

профессор Шалягин Д.В..

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор, заслуженный деятель науки ГО Баранов Л. А. ' кандидат технических наук

Серганов И.Г.

Ведущее предприятие - Московское отделение Октябрьской

железной дороги

Защита состоится ^^. в & час. ^ мин. на заседании диссертационного совета К 114.05.10 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 101475, ГСП, Москва, А-55, ул. Образцова, 15,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим присылать по адресу совета университета.

Автореферат разослан ^ 1997

Ученый секретарь

диссертационного совета д.т.н. проф.

.охлов Ю.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Значительные успехи в разработке и внедрении микропроцессорной техники создали необходимые условия для проектирования систем управления движением поездов с высокими показателями безопасности, надежности, экономичности и технологической эффективности.

Системы управления движением поездов представляют собой комплекс технических и технологических систем, важнейшее место в котором занимайт системы обеспечения безопасности перевозочного процесса (СОБ). К ним относятся системы электрической и диспетчерской централизации, автоматической блокировки и локомотивной сигнализации. Важным компонентом систем железнодорожной автоматики и телемеханики, построенных на основе микропроцессорной техники, является их алгоритмическое и программное обеспечение ■ (АиПО). При разработке АиГО, как и любого другого элемента сложной системы, необходимо оценивать его качество.

До настоящего времени вопрос надежности программного обеспечения (ПО) систем управления решался преимущественно активными методами поиска и устранения ошибок. Однако данные методы только дополняют пассивные методы безошибочного проектирования АиПО, являющихся основой надежности и безопасности программ.

Решение проблемы безошибочного проектирования АиПО СОБ неразрывно связана со стоимостью. Во-первых, суммарная стоимость устранения ошибок в ПО на различных стадиях его тестирования

примерно в 6 раз больше стоимости их устранения или недопущения на стадии проектирования. Во-вторых, не менее важной проблемой является построение СОБ единого функционального назначения на основе унифицированных решений АиПО, что приведет к снижению его стоимости за счет серийного проектирования алгоритмических и программных средств.

Показателем качества высшего ранга, оценивающим технологическую систему в целом, является ее технологическая эффективность, т. е. степень достижения целей системы. Особенности работы и дополнительные возможности микропроцессорных СОБ требуют разработки принципиально новых методик оценки их технологической эффективности.

Таким образом, проблема разработки новых методов проектирования и оценки качества алгоритмических и программных средств СОБ является актуальной.

Исходной основой диссертации являются: теоретические и прикладные исследования проектирования безопасных систем управления движением поездов Брылеева A.M., Вахнина М.И., Варшавского В.И., Каляева A.B., Лисенкова В.М., Рогинского Н.О., Сапожникова В.В., Сапожникова Вл.В., Шалягина Д.В. и других;

фундаментальные работы по теории надежности программ и теории массового обслуживания Майерса Г., Липаева В.В., Гласса Г., Эрланга А.К., Клейнрока Л. и других;

исследования по проектированию автоматизированных производственных систем Дружинина Г.В., Губинского A.M., Сергеевой И.В., Иыуду К.А. и других.

Целью диссертации является разработка теории и методов проектирования, практической реализации и оценки качества алгоритмических и программных средств микропроцессорных СОБ движения поездов.

Методы исследования.

В диссертации теоретические исследования проводились на основе теории вероятностей, теории множеств, теории массового обслуживания, теории надежности, теории нечетких множеств, теории проектирования автоматизированных систем управления и методов математического моделирования.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена математическими доказательствами, результатами расчетов и опытной эксплуатацией системы диспетчерского управления "Диалог" и системы управления малыми станциями "Диалог МС".

Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:

- разработана априорная модель надежности АиГО систем управления движения поездов, позволяющая осуществлять апиорную сравнительную оценку надежности алгоритмов и программ с произвольной структурой. На основе априорной модели надежности выделены основные типы ошибок ПО;

- установлена и проанализирована взаимосвязь эксплуатационных показателей надежности алгоритмических и программных средств и показателей их безопасности с учетом ошибок контроля второго рода; сформулированы основные определения и предложена методика формального описания и анализа средств обеспечения безопасности алгоритмов и программ СОБ на основе обобщенного структурного метода и теории нечетких множеств;

- в качестве модели АиПО систем железнодорожной автоматики и телемеханики предложена кумулятивная модель алгоритмического обеспечения (АО), основанная на фреймовом описании СОБ. Доказано, что по сравнению с существующими моделями данного класса, эта модель обладает наилучшими показателями априорной надежности и экономичности; обоснована возможность ее серийного использования с применением автоматизированной системы проектирования АиПО;

- для реализации кумулятивной модели АО предложена гомоморфная модель функционирования СОБ и разработан алгоритм ее построения при помощи специальной формальной грамматики;.

- для оценки технологической эффективности систем микропроцессорной централизации (МПЦ) предложен и разработан метод оценки оперативности обработки данных в системе в зависимости от заданной пропускной способности станции; разработан алгоритм автоматизированного проектирования ПО систем МПЦ.

Практическая ценность полученных в диссертации результатов состоит в следующем:

- разработаны методы сравнительной оценки априорной надежности и безопасности алгоритмов и программ для микропроцессорных систем железнодорожной автоматики и телемеханики;

- предложена кумулятивная модель АО СОБ; разработаны методы оценки технологической эффективности систем МПЦ, позволяющие снизить стоимость проектирования и повысить надежность алгоритмических и программных средств СОБ.

- разработанные методы синтеза и оценки качества

АиПО систем управления движением поездов послужили основой для проектирования систем диспетчерского управления и МПЦ.

Реализация результатов. Теоретические исследования и практические разработки выполнены в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых по приказу Министра путей сообщения: "Разработка комплекса программно-аппаратных средств управления устройствами электрической централизации" (1995 -1997 гг.). Тема включена в "Программу разработки и внедрения средств СЦБ, связи и вычислительной техники на железных дорогах России на период до 2000 г.", выполняемую в соответствии с Указом Министра путей сообщения (Л52-у от 1 июля 1993 года.

Результаты исследований, полученные в диссертации, послужили основой для разработки, внедрения и эксплуатации микроэлектронной системы диспетчерской централизации "Диалог" и системы управления малыми станциями "Диалог МС", а также для разработки алгоритмического и программного обеспечения системы управления станциями "РИФ -ЭЦ", техническое задание на которую утверждено Департаментом сигнализации, связи и вычислительной техники МПС РФ, а разработку проекта внедрения ведет институт Гипротранссигналсвязь для станции Суйда Октябрьской железной дороги.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на:

заседаниях кафедр "Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте" Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ) и Российского

государственного открытого технического университета путей сообщения (1993-1997);

второй Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" (Москва. 1996)

четвертой Всероссийской научно-технической конференции "Качество информации" (Москва, 1994)

научно-методической конференции "Современные научные аспекты функционирования транспортного комплекса и развитие его кадрового потенциала" (Москва, 1996);

ежегодных межвузовских научно-методических конференциях "Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта" (Москва, 1996, 1997).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 13-и публикациях, из которых пять написаны лично автором.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, 3 приложении. Общий объем работы - 183 страницы, в том числе 135 страниц основного текста, 27 иллюстраций, 1 таблица, список литературы из 110 наименовании.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, приводится краткий обзор состояния основных вопросов, поставлена цель и задачи исследования.

В первой главе "Качество алгоритмических и программных средств систем обеспечения безопасности движения поездов"

проанализированы методы повышения надежности АиПО и оценки его качества, а также методы проектирования и формализации алгоритмов функционирования СОБ движения поездов.

В работе систематизированы и предложены определения, касающиеся надежности и безопасности АиПО.

Оценка безопасности АиПО всегда предполагает наличие ошибок контроля второго рода. Это связано с принципиальными различиями в методах контроля и диагностики работоспособности аппаратных и программных средств. Применение методов обеспечения безопасности с учетом ошибок контроля второго рода, т.- е. предотвращения опасных последствий возможных отказов аппаратуры или АО на основе анализа диагностических показателей об их предпосылках, может существенно ухудшить фактическую надежность системы.

В работе приведена классификация моделей надежности и безопасности программ. Априорные модели надежности и безопасности АиПО СОБ могут быть построены при помощи аппарата функциональных сетей на основе обобщенного структурного и логико-вероятностного методов. Эффективность методов обеспечения безопасности АиПО может быть оценена при помощи дискретных эмпирических моделей надежности и безопасности ПО с учетом ошибок контроля второго рода.

Внешние спецификации АО СОБ могут быть получены при помощи формализации процесса функционирования человеко-машинных систем с учетом специализированных методов обеспечения безопасности и надежности проектируемого алгоритма. В диссертации приведена классификация существующих методов формализации работы сложных технологических систем. Анализ этих методов показал, что среди

языково-алгебраических систем наибольшими возможностями описания и оценки процессов функционирования человеко-машинных систем, по сравнению с сетевыми методами и другими моделями, обладают функциональные сети.

В диссертации проводится анализ методов построения программного и информационного обеспечения существующих микропроцессорных системах автоматики, позволяющий выделить несколько основных методов повышения безопасности алгоритмов СОБ: методы многоканального контроля; метод программной реализации конечноавтоматических алгоритмов; методы контроля структуры АиПО.

Стандартизация и унификация ПО, а также его структурирование и модульное построение применяются при проектировании микропроцессорных СОБ в качестве методов повышения надежности ПО с целью упрощения тестирования программ и их отдельных функциональных модулей. Кроме того, унифицированное ПО разрабатывается один раз и может быть использовано для соответствующих технологических систем, вне зависимости от количества и взаимосвязей объектов контроля и управления.

На основе проведенного анализа для достижения унификации и упрощения ПО систем МПЦ в диссертации предлагается отказаться от увязки напольных устройств с их определенным типом или соответствующим блоком релейной централизации. Любому типу напольных объектов ставится в соответствие универсальный логический модуль - фрейм объекта, отражающий состояние строго определенной координатной области на плане станции.

Вторая глава посвящена построению и анализу априорной и дискретной эмпирической моделей надежности и безопасности АиПО.

- и -

Априорная модель надежности АиГО основана на выделении его типовых функциональных единиц (ТФЕ). В соответствии с заданными функциями АиПО выделяются две ТФЕ: квазинепрерывная структурная единица алгоритма (СЕА) и переход (поток управления) между квазинепрерывными СЕА. Квазинепрерывной СЕА называется непрерывная последовательность арифметических и логических операций алгоритма или программы до генерации переменной любого типа или ее переадресации.

На основе построенной модели предлагается методика оценки априорной надежности АиПО, которая заключается в следующем:

- алгоритм или программа, представленные на к-ом языковом уровне, разбиваются на ТФЕ в соответствии с введенными рабочими операциями;

- на основе полученной структуры строится функциональная сеть АиПО;

- в соответствии со статистическими характеристиками навыка коллектива разработчиков рассчитываются вероятностные характеристики надежности каждой ТФЕ для заданных рабочих операций и функций элементов при предположении, что данные показатели обладают относительной устойчивостью;

- с использованием библиотеки ТФС производится эквивалентирование элементов функциональной сети АиПО;

- при помогай логико-вероятностного метода для АиПО в целом рассчитывается значение априорной вероятности Р[(Н) безошибочной реализации алгоритма или программы, представленных на Ьом языковом уровне, за период полного тестирования или верификации данного АиПО.

Таким образом, может быть осуществлена сравнительная характеристика априорной надежности различных алгоритмов или программ, имеющих произвольную структуру.

При наличии нескольких альтернативных вариантов алгоритмов управления следует стремиться к сокращению стандартных процедур управления различными техническими устройствами путем их объединения "по функциям" в единый программный модуль (ПМ) (кумулятивную модель АО).

На основе априорной модели надежности АиПО выделены основные типы ошибок ПО. Используя данную классификацию можно оценить эксплуатационную надежность программ на этапе тестирования при помощи статистической модели Миллса.

Дискретная эмпирическая модель надежности с учетом ошибок контроля второго рода как функция надежности АиПО основана на зависимости: )П.4

р.рм- i-к ■)i-(си**)*м * )\

1 n=l 1 J 1/1

где pi - вероятность ошибки контроля второго рода в одном прогоне ПО.

Qotï. H ■ вероятность отказа АиПО в n-ом прогоне с начала эксплуатации, при условии, что ошибка, допущенная в АиПО, приведет к неправильной реализации единственного вектора х- входных данных.

По аналогии с дискретной моделью надежности дискретная эмпирическая модель безопасности АиПО записывается в виде:

pftw-i-e {a-^wrw-)}

И*1 ■> *

гдеВ.(к)- вероятность безопасной работы АиПО, т.е. вероятность

того, что за п прогонов программы в процессе эксплуатации опасный отказ АиПО не наступит; сим - вероятность опасного отказа АиПО при п-ом прогоне программы в процессе эксплуатации. Дискретная эмпирическая модель безопасности АиПО с учетом ошибок контроля имеет вид:

РРМ= 1-Х (^-^опсЫГ^опсЫ^-^)

Л ,

гдеР^М- вероятность безопасной работы АиПО в течение п прогонов АиПО с учетом ошибок контроля второго рода. Одним из способов формального описания методов обеспечения безопасности алгоритмических и программных средств является использование аппарата функциональных сетей. В этом случае типовые функциональные структуры, введенные для оценки априорной надежности АиПО, дополняются структурами: последовательное выполнение рабочей операции и контроль функционирования; последовательное выполнение рабочей операции и контроль работоспособности. При использовании в качестве метода обнаружения ошибок в ПО диверситетных программ на основе предложенного метода могут быть определены типовые функциональные структкры эквивалентной функциональной сети АиПО СОБ, которые следует дополнить функционерами "контроль функционирования" с целью достижения заданного уровня априорной надежности и безопасности проектируемого АиПО. р

В диссертации показано, что значения вероятностей и для различных методов контроля функционирования АиПО могут быть получены с использованием экспертно-аналитических методов при

помощи теории нечетких множеств.

Третья глава посвящена описанию и синтезу кумулятивной модели АО СОБ движения поездов.

Данная модель разработана в соответствии с задачей оптимизации:

РнС^Мй) и СнО'ХП-п^ , где Рн и Сн - обозначения функционалов, характеризующих соответственно зависимости априорной вероятности а также затрат Си на проектирование АиПО от свойств $ и Р алгоритма; $' - вариант структуры $ при использовании ПМ в качестве

ее элементарного компонента; $ - вариант структуры $ одного ПМ при использовании СЕА

в качестве ее элементарного компонента; Г - вариант реализации структуры данных АиПО.

Особенности процесса управления СОБ требуют его представления в виде пространственной гомоморфной модели технологической системы, реализация которй в виде АиПО системы управления позволяет получить кумулятивную модель АО.

В основе пространственной гомоморфной модели лежит понятие гомоморфизма данных о процессе функционирования технологической системы, введенное Г.В. Дружининым и И.В. Сергеевой. Под гомоморфизмом данных понимается техническое свойство данных отражать действительность с помощью малого числа символов. Гомоморфизм есть составляющая свойства данных небольшого объема достаточно полно отражать действительность, т.е. кумулятивности. Данное свойство реализуется при помощи кумулятивной модели АО за

счет объединения по функциям, заключающегося в выделении интегрированного ПМ, характеризующегося небольшим числом параметров. При этом такой ПМ может состоять из многих элементов первичного описания и выполнять роль элемента в кумулятивной модели АО.

Преобразование пространственной гомоморфной модель СОБ в кумулятивную модель АО осуществляется с помощью специальной языковой формальной системы - кумулятивного структурного метода.

реализации внутренней структуры интегрированного ПМ и множеством

кумулятивная модель АО и методом улучшенных подстановок решается задача бездефектного синтеза АиПО системы управления.

Пространственная гомоморфная модель СОБ строится на основе обобщенной модели технологической., системы, в которой человек-оператор и технические средства рассматриваются не по отдельности, а в комплексе. Обобщенная модель представляется в виде перечня баз знаний и данных (БЗиД), содержащих информацию о компонентах технологической системы (компонентных структурах) и перечня БЗиД о взаимосвязях между объектами (морфологических структурах), объединенных в БЗиД об организации технологической системы.

На основе рассмотренной обобщенной модели СОБ строится гомоморфная модель, основным элементом которой является фрейм объета. Фреймом объекта называется его минимальное описание, которое содержит всю существенную информацию об объекте.

Сравнительная характеристика существующих вариантов АО

Далее в соответствии с множеством

вариантов

вариантов структуры данных строится исходная

систем МПЦ, и АО, построенного при помощи кумулятивной модели, показывает, что предложенная модель обладает наивысшим показателем гомоморфизма данных.

Исключив из известных алгоритмов управления передвижениями по станции функцию выбора УС^с) типа элементов управления и контроля (напольных объектов), кумулятивная модель АО может быть представлена в виде:

А - Л [Си^ач)], (1)

¿■1

где х^ - состояние фрейма объекта по 1-ой координате, соответствующей ординате напольного объекта любого типа по плану станции;

Я- предикат, означающий возможность передвижения на отрезке от Ьой координаты до 1+1 координаты по плану станции при условии, что управляемая система находится в состоянии .

Фрейм объекта включает в себя действительный элемент ^ОЭД-И; «,¿6//; и мнимые значимые элементы СОБ. Значение предиката С^С^) изменяется в зависимости от текущего состояния элемента управления или контроля, а также соответствующих ему значений логических условий множества . При этом информация о мнимых объектах управления и контроля, которые условно располагаются в этой же координатной области является постоянной. Например, множество признаков о состоянии стрелки будет содержать постоянную информацию о ее минусовом положении, если данный фрейм объекта поставлен в соответствие бесстрелочному участку на одном из главных путей станции, что соответствует признаку

"передвижение возможно". Данное свойство фреймрв объекта определяет структуру Р кумулятивной модели АиПО.

В связи с тем, что состояние устройств управления и контроля СОВ, а также наличие команд (условий) человека-оператора определяется аппаратными средствами, множество 1(7ы'г. •••«/») удобно рассматривать как предикат, переменные которого принимают значения И (истинное), если соостояние элемента а^ соответвует признаку "передвижение возможно" и Л (ложно). Признаком фрейма будем называть значение функции:

.....¿*Ни.л}-{и,л} ,

тогда (1) примет вид:

А* ^[О-Си.!,,!'».....¿.Л*»]

Таким образом, гомоморфная модель СОБ представляет собой отношение ^на множестве V* { ^ VI .---А}, каждому элементу которого соотвествует фрейм объекта I. По сравнению с моделью программной реализациии блочной централизации данная модель имеет коэффициент гомоморфизма, максимальное значение которого Уг = 0.035.

Кумулятивная формальная грамматика (КФГ) представляет собой набор правил б построения кумулятивной модели АО СОБ и выбора способа ее реализации методом улучшающих подстановок:

в • < А,У, 5', Э*, Г> где А - алфавит основных элементов КФГ;

V - алфавит вспомогательных элементов КФГ; Б' - аксиома (исходная структура алгоритма управления СОБ в виде кумулятивной модели АО);

$"- множество вариантов внутренней структуры интегрированного ПМ кумулятивной модели АО;

Р - множество варантов структуры кумулятивной модели АО.

Основным правилом КФГ является отношение: Л ш) = т^-

где м,- и ^ соответственно действительное и мнимое /- ое условие управление или контроля.

Решение задачи бездефектного синтеза АиГО СОБ методом улучшающих подстановок позволяет уменьшить сложность интегрированного ПМ кумулятивной модели АО, что приведет к повышению априорной надежности АиГО систем управления.

Четвертая глава "Синтез алгоритмического и программного обеспечения систем микропроцессорной централизации" посвящена разработке методов оценки технологической эффективности систем МПЦ и методов проектирования АиПО этих систем. Основным показателем технологической эффективности является вероятность достижения цели работы системы. В диссертации предложено использовать в качестве такого показателя ценность информации о состоянии технологической системы.

Для оценки технологической эффективности систем МПЦ в работе предложен и разработан метод оценки оперативности обработки данных в системе в зависимости от заданной пропускной способности станции. С учетом взаимно враждебных передвижений по станции в качестве математической модели системы МПЦ предложено использовать систему массового обслуживания с последовательно-параллельными этапами.

Используя предложенную модель с учетом взаимной враждебности маршрутов, в диссертации выведен закон изменения ценности информации о поездной ситуации на станции:

/

= Ц(Тох), при С * С, ¿»р« Тнлх ;

- и, (О- ПРИ 10*-ТмЛ*-

ц (С) • 1 -грк с > То". иР>т„„

где текущее значение времени ожидания начала обслуживания для заявки при отсутствии очереди в системе;

Т0£ - среднее или расчетное значение соответствующей случайной величины.

р - вероятность того, что данная заявка поступила на приготовление маршрута приема или сквозного пропуска ();

^'("Ьмс.) " Функция распределения случайной величины Гож" интервала времени между соседними заявками в суммарном потоке, подвергнутому операции "случайного разрежения", когда из суммарного потока каждое событие с вероятностью р исключается.

Па его основе с учетом враждебности маршрутов может быть проанализирована эффективность работы- систем МПЦ:

- соответствие заданного объема перевозок и технологических операций пропускной способности станций и перегонов, оборудуемых микроэлектронными системами обеспечения безопасности;

- целесообразность использования в рассматриваемых системах микропроцессорных средств с учетом их быстродействия;

- эффективность применения различных методов сбора информации о состоянии управляемой системы, период опроса датчиков, допустимые объемы диагностической информации и вспомогательных функций системы;

- необходимая длина участка оповещения и приближения для исключения задержек поездов перед входным светофором.

В диссертации разработано АО системы МПЦ, построеное на основе кумулятивной модели, предложены принципы построения АиПО для систем управления станцией "РИФ-ЭД". В работе рассмотрены также основные принципы построения и алгоритмы функционирования системы автоматизированного проектирования ПО систем МПЦ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертации состоят в следующем:

1. Показано, что качество алгоритмических и программных средств СОВ существенно влияет на технические характеристики систем железнодорожной автоматики и телемеханики в целом. Обоснована необходимость разработки методов проектирования и практической реализации АиПО систем управления с высокими показателями надежности, безопасности, экономичности и технологической эффективности, а также методик оценки АиПО по этим показателям.

2. На основе анализа существующих моделей надежности ПО предложена априорная модель надежности АиПО систем управления движения поездов для алгоритмов и программ с произвольной структурой. Предложенная модель основана на использовании аппарата функциональных сетей, анализируемых при помощи логико-вероятностного метода.

На основе априорной модели надежности АиПО выделены основные типы ошибок ПО.

3. Разработаны дискретные эмпирические модели надежности и безопасности ПО, соответствующие математической модели потока отказов для программных средств.

4. На основе анализа известных подходов к оценке безопасности технических средств в системах управления движением поездов установлена и проанализирована взаимосвязь показателей надежности алгоритмических и программных средств и показателей их безопасности с учетом ошибок второго рода. Сформулированы основные определения и предложена методика формального описания и анализа средств обеспечения безопасности алгоритмов и программ СОБ на основе обобщенного структурного метода и теории нечетких множеств.

Предложена методика априорной сравнительной оценки по критериям надежности и безопасности алгоритмов и программ в микропроцессорных СОБ.

5. В качестве модели АО систем железнодорожной автоматики и телемеханики предложена кумулятивная модель АО, основанная на фреймовом описании СОБ. Доказано, что данная модель обладает наилучшими показателями априорной надежности и экономичности. Для ее реализации предложена гомоморфная модель функционирования СОБ движения поездов и разработан алгоритм ее построения.

6. Для преобразования гомоморфной модели функционирования технологической системы в кумулятивную модель АО разработана специальная языковая формальная система - кумулятивный структурный метод, сформулированы правила и приведен пример его практического использования.

7. Проведена сравнительная характеристика существующих моделей АО систем микропроцессорной централизации и АО этих систем, построенного при помощи кумулятивной модели. Доказано, что предложенная модель обладает наивысшим показателем

гомоморфизма данных.

8. Обоснована возможность использования кумулятивной модели АО серийно с применением автоматизированной системы проектирования, на основе унифицированных решений, что существенно снижает затраты на разработку и внедрение микропроцессорных систем железнодорожной автоматики. Разработан алгоритм автоматизированного проектирования АиПО систем МПЦ.

9. Для оценки технологической эффективности систем МПЦ предложен и разработан метод оценки оперативности обработки данных в системе в зависимости от заданной пропускной способности станции. С учетом взаимно враждебных передвижений по станции в качестве математической модели системы МПЦ предложено использовать систему массового обслуживания с последовательно-параллельными этапами.

10. На основе анализа актуальности информации в системах МПЦ по критериям ценности и старения информации сформулирован обобщенной закон ценности информации для данных систем, выведены расчетные формулы оценки эффективности систем МПЦ как систем массового обслуживания и описана методика расчета их технологической эффективности.

И. Разработано АО систем МПЦ, построенное на основе кумулятивной модели, разработаны принципы построения АиПО для систем МПЦ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Горелик A.B. Выбор и количественная оценка критериев безопасности алгоритмического обеспечения систем управления

движением поездов. - М., 1994, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС N 5937-эд94.

2. Горелик A.B. Оперативность обработки информации в микроэлектронных системах обеспечения безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте. - М., 1994, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС N5980- ЖД94.

3.Горелик A.B. Алгоритмические средства микропроцессорных систем обеспечения безопасности движения поездов // Современные научные аспекты функционирования транспортного комплекса и развитие его кадрового потенциала: Тезисы докл. Научно-методической конференции. -М. :РГ0ТУПС, 1995. С. 53.

4. Горелик A.B. Новые методы разработки и сертификации программного обеспечения систем микропроцессорной централизации // Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тезисы докл. первой межвуз. научно-методической конференции. В 3-х частях -М.: РГОТУПС, 1996 - Ч. I. С.100-105.

5. Горелик A.B. Априорная модель надежности программного обеспечения // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов.-М.: РГОТУПС, 1997 - С. 78.

6. Горелик A.B., Поменков Д.М. Моделирование систем -железнодорожной автоматики с помощью кумулятивного структурного метода. - М., 1997, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС N 6110-жд97.

7. Шалягин Д.В., Горелик A.B. Методы оценки качества программных и аппаратных средств микропроцессорных систем обеспечения безопасности движения поездов по критериям ценности информации // Качество информации: Тезисы докл. 4-ой Всероссийской конференции.-М.:МИИТ, 1994. С. 19.

8. Шалягин Д.В., Горелик A.B., Коннова Т.В. Функциональное резервирование в системах управления движением поездов и их алгоритмическое и программное обеспечение // Автоматика, телемеханика и связь. 1994. N 10. С. 30-34.

9. Поменков Д.М., Горелик A.B. Структура базы данных системы микропроцессорной централизации // Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тезисы докл. первой межвуз. научно-методической конференции. В 3-х частях -М.: РГОТУПС, 1996 - Часть II. С. 106-111.

10. Шалягин Д.В., Горелик A.B., Коннова Т.В. Построение безопасных микропроцессорных систем управления движением поездов // Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тезисы докл. первой межвуз. научно-методической конференции. В 3-х частях -М.: РГОТУПС, 1996 - Часть III. С. 120-124.

ГОРЕЛИК Александр Владимирович

АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств (транспорт)

Подписано к печати Н.97, Формат 60*90 1/16. Усл. печ. л. 1,5 Заказ Тираж 80 экз.

Типография МИИТа, 101475, Москва, ГСП, ул.Образцова 15.