автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Совершенствование информационного обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте

? Г Б ОД

1 С І'ІОІІ

На правах рукописи

ШЕХАБИ Юсеф

УДК 656.254.16:656.2.08

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

05.22.08 — Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая устройства сигнализации, централизации и блокировки)

05.12.02 — Системы и устройства передачи информации по каналам связи

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1995

Работа выполнена на кафедре «Радиотехника» Петербургского государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор А. Е. КРАСКОВСКИЙ

Официальные оппоненты: доктор технических наук В. Я. ГАЛЬЧУК; кандидат технических наук, доцент Г. М. ГРОШЕВ

Ведущее предприятие — Октябрьская железная дорога.

.1 О0

Защита состоится 28 июня 1995 г. в . .77.................

на заседании специализированного совета по присуждению степеней Д 114.03.03 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Московский пр., 9, ауд. 7-320.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан « . » июня 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

канд. техн. наук В. Б. КУЛЬТ И Н

Подписано к печати 05.06.95 г. Уел. печ. л. 1,4. Формат 60Х84'/іб- Бумага для множ. апп. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 605.

Тип. ПГУПС. 190031, С.-Петербург, Московский пр., 9.

подразделения «.-д. трюгяорт?: я-ло, стшчи, пунхты тї\ниі.‘.:к(-їо ОбслуК1!52НКЙ. Мокку Т*а» nj'Rtstmsm# теки* технологий значительно сбгвГЧГ.ЭТ рутяйиую jnOory по гіой!ото»і:г, пердаче ийформспко, е? xjjancUmo,

отслеживанию основных этапов ее использования и принципиально номе возможности для применения математических иетодоз анализа и обобщения поступающей информации, выработки решений, иоделирозапкя последствий, связанных с принятием разных решений и, наконец, построения экспертных систем по вопросам БД.

Решение этих сопросов в целой должно способсгвовать повышению БД особенно в нынешних условиях гсшсса технических средств , снижения дисциплины и необходимости усиления контрольных функций со стороны ревизорского аппарата.

Поэтому совершенствование информационного обеспечения безопасности движения по пути применения коэых методов обработки, анализа и использования информации ка Сазе компьютерных систем азлкстсл актуально!! на сегодняшний день задачей, решению которой к посвящена диссертационная работа.

Тема диссертационного исследования актуальна к для Сиркйсхой Арабской республики, что подтверждено дирекция} Сирийских железных дорог.

В научном плаке задача сзодится к выяснению суги информации в глубоком смысле, имея Евиду ее источники, технологии сбора и обработки, сбязи и анализ. Отдельные аспекты зюй проблемы рассматривались о раде работ по вопросам БД - это публикации Б.МЛнсенкова, Ю.М.Гсрасимова, Г.А.Крыжановсксго, В.А.Кудрязцс®а, Г.И-Дружшшка, В.В.Сапоя.кикоза, Вл.В.Са-пожникова, Л.А.Сосиовского, Л.Н.Косареаа, В.И.Скороходо&а и других. В диссертации выполнен подробный ебзор раЗот этих авторов.

Приведенный обзор показал, что рад рг'Зот подлипает вопросы количестсенной оценки безопасности, предлагаются Бссьиа обоснованные и полезные критерии оценки БД. Однахэ эти кргпгрл;:, ка наиз взгаяд. нилот разрозненный характер и нуждаются в скстеиат.'.зацг-к. Достаточно сказать, что в литературе по вопросам БД на келез.чедорелкзм транспорте до сит пс^ отсутствует классификация количественных показателей и критериев оценки БД. Между тем знание такой классификации значительно облегчает синтез как частных, так и общих, универсальных показателей сцекхк к прогнозирования уровня безопасности. ■. . .

Существующие методы обработки статистических данных о нарушениях БД нацелены в основном на применение ручного труда и дают довольно простые рекомендации. В связи с началом внедрения автоматизированных систем с Сора и

обработки информации по вопросам ВД эти методы нуждаются в существенном пересиотрз, математизации к» базе прикладных программ обработки статистических данных, моделирования систем показателей и выработки обоснованных рекомендаций.

Цель днссертацяоииоЯ работы состоит в разработке методологии и программио-алгаритмнчесхого обеспечения информационной системы сбора и обработки данных по безопасности движения поездов.

Осноеиими задачлма исследования в диссертации явлхются:

1. Разработка методики статистического анализа данных о нарушениях БД, ориентированной на применение компьютерной обработки информации.

2. Разработка классификации и синтез показателей оценки и прогнозирования уровня аварийности для практического применения на железнодорожном транспорте.

3. Теоретическое обоснование многоуровневой автоматизированной системы информационного обмена данными по вопросам БД на ж.-д. транспорте.

4. Разработка практических рекомендаций по улучшению информационного обеспечения БД, в честности по повышению качества каналов связи с движущимся поездом, и разработка прикладных программ анализа статистических данных о нарушениях БД.

Научная нопака работы состоит в следующем:

» приведена нозая классификация источников информации, касающейся БД на

ж.-д. транспорте;

• разработана методика статистического анализа на ПЭВМ всех видов брака, позволяющая выявить закономерности и взаимосвязи динамики количества браков, а также скрытые фахтори аварийности;

« разработана методика анализа крушений, как цепочек отдельных нарушений БД, с помощью которой раскрываются причинно-следственные связи и определяются значимости отдельных факторов;

• составлена классификация и предложен ряд новых критериев оценки и прогнозирования БД;

• разработана математическая модель и алгоритмические оснозы функционирования многоуровневой автоматизированной системы информационного обеспечения БД.

Праяягичгсми ^cmuki.u йисырля ,*ч з тылй* в с.ид

1. Методика ст.тхстпчшссго очплам д*-1зы& о «йуча.-х бргкез » рг,5оте ио«ег быть исггол».»огана дк>> квартального а годогхго отчёта» о состоянии базопасаосгн дыикенля иг. дороге.

2. Р;:.преда*гние числи надов Cpaxs но факторам - укрупненным (.рнчкнаы рекомендуется применять кал liOBjiO форму сутгксптской отчётности, ьаглддио оСо&цзющую направление работу по певьигмяо КД.

3. Векторный кр.перий БД целесообразно пслслалогать для каличеегдешюй и слабительной oar>»:.i Ссэоласпогтм и прогнозирования е8 уровне.

<i. Теоретические разработка МАСИ-БД рекомендуется ишольэовать d 1ачссгие основы при разработке программны?. продухгоэ и организации информационного обеспечения БД.

5. Методика оценки качества радис~т"1 и практические п;/едтозсеши ко ликвидации мертвы* зон могут быть испохьзоаакы дал улучшения г.екгзателей поеэдиой раД!!ОСЭЯ311. .

Методика исслгдоииил.

13 качества методов исследования диссертации ыполхзоаан математический annapaj теории вероятности и математической ст&тпстихи и так5!к его разделал, кок регрессионный, коррелхционнап н факторный ааггагш, а текке пакеты прикладных программ для еггтсстичесхего моделирование и оптимизации, принятия решений. -

Агробац и» работы.

Основные положения диссертации Gix.u доложили kj !„'«гду5;ародяо;л симпозиуме “Безопасность пгрзвэю чпих г:рсц:;;оо:.'" 1655 г., at. дзух

зсеросспйскнх коафереациях по премиям транспорта (1993-!9>4 гг.) на заседаниях кафедры “Радкотехниха" ПГУПС, а tsuko ка издглгх пгукп (15>У2-1995 it.) н в Институте проблем Транспорта ври FAB.

Пу&зяхация.

По теме диссертации опубликованы 8 пгютш» работ , зшчительг.ал часть результатов диссертации кеточепа в учгСыос поссо::« "Информационное обеспечение безопасности двшеепи поядоь", прздстгсдсиоск изданию с 1995 году(ПГУПС). Отдвдьпые раздели работы ксвсльзокжл и нзучно-иссхедовзтмьских отчгтах института проблем транспорта РАН (IW3-1W4 гг.).

О&ъем двссержифа

Диссертация состоит из введения, пяти глгэ, заключения, списка литературы и |ф!ШО'ХеН!1Я.

Материал диссертации нзложен на 155 страницах, содержит 39 таблиц и 41 рисунок. Список используемой л:ггературы включеег 70 наименований.

СсЗгржант работа.

Выполненный в первой главе аитлиз состояния информационных систем обеспечения безопасности на различных видах транспорта позволил установить, что основньшн показателями, определяющими качество информационных систем яяляются:

1. Уровень автоматизации сбора, обработки, передачи и хранения информации;

2. Степень разветвленности 11 технической обеспеченности сети обмена информации;

3. Надежность капала передачи с щдвижиым объектом;

4. Своегремсннссть доставки и полнота информации;

5. Глубина и обоснованность рекомендаций по результатам анализа данных о происшествиях и предпосылок к ннм н надежности транспортных средств;

6. Качество контроля и оценки эффективности принимаемых для повышения

безопасности мер; ,

7. Обеспеченность нормативно-справочными и руководящими документами;

8. Надежность человека в системе информационного обеспечения

безопасности. ■

Наиболее успешно перечисленные задачи решаются “ в авиации, где существуют 3 автоматизированные информационные подсистемы “надежность", "безопасность”, “эффективность”, назначением которых являются ведение базы данных, их компьютерная обработка и своевременная передача пользователю необходимой информации и рекомендаций. Информационные системы безопасности судовождения основаны на ведении бюллетеней, радисбюллетенеЯ и путевых листов.

Информационное обеспечение безопасности движения на железнодорожном транспорте составляют три системы:

а) Система документооборота по вопросам безопасности движения и ревизорские проверки;

b) Смскга взаямвого икформнромкил ра'Зопіі'.ио.' л.шспьм.ч по^рмдгазний по обеспечению БДП;

c) Система опочещенна яолмнсстп;.'* г.ии о крушениях, авариях, сходах подбижно.'о состава.

Недостаточно решенными д.ія жеасзнодоро:*ього транспорта являются проблемі: (3), (4), (8), особенно (1) н, ісах. ел;дствие (5), имея лвиду, что применение, *:омпь:отерцой тє.чннхи і; сбуег созданил программного обеспечения, їіоаьк методик а математических мі гсгеш обработки данных. .

Исследования, .проводимые " следующих глагих дг'сссртадн’, і.осв.іщаіогсе аиболсе акту?.. аопрссаь: ссвгршеї.стсопаніія систем (а) н (Ъ).

Во второй тлйы . рассматриваются вопросы количественной оцгл;си безопасности движения. К ним относятся классификация і.ригі'рнгв оценки БД, синтез нсзых показателей БД с позиции теории риска , вопроси прогнозирования уровня безопасности я интегральней оценки состояния безопасности в подразделениях »>д. транспорта. . .

Системный подход в решении Еопросоз количественной оценки безопасности базируется ка классификации крі•, лез к показателей БДІІ. Классификация позволяет собраті, воедино весь Спектр показателей безопасности, о том числе и разнородных, понять место и значимость каждого из них, установить связи между ним», вхлючаа и новые, а гланиос * сыавкть напбоїее объективные показатели н критерии безопасности или наметить пути разработки таких критериев.

Анализ существующих классификаций показателей к критериев безопасности движения на различных гліда* транспорта показал, что они, водервых, на кшяются полными, ко-ьгорых, ке учитывают спсцчфики ж.д. транспорта, а именно деления показателей бсаоклепоетн по видам ЇІБД, по подразделениях! ж д. транспорта, по службам, ко маршрутам спсдоэаизя поездов и ряду другі;* признатсох . ■ ■. . ‘ ' ■ . , . '

ПредлОАС;:па;,: класснфіікацііл крїгггрисв сценки "безопасности движения на келезнодерожном транспорте показана на рис.І. Она охватывает многообразие показателей и крктериез, имеющих кас статистическую природу, тах и дзющкх сценку безопасности на качественном уровне по ссем признакам, характерным для хі.-д.трікспгртс. '■ ' ■ ,

Ка-'лчесгао браков в р-боте не долнао превышать критического уровня, с протнелом случае эго, как правило, приводит к более крупным происшествиям -авариям и крушеншш. Этим объяснастсл важнейшая связь о предложенной

КріГГріП! 6С?ЭП2С!!ЭСТН ДОііЗСЄІЯ'Я

' t X

г_ 1 -1

КачССІЗСННЬІС

V

Моиситче

с

По фату j-

Штатная , *■ Нсіяімііїя 1 Й’.іл и факта ! ♦ . iV;i м скры-

ctrryauin cinywa чссгис мои- j тые причины

' 1 чииыНБД і Ні>Д

і ГТеспасна»

Опасна?____J

классификации между показателями: браков в работе с одної', стороны и гаарпіі

и крушений с другой сторони. .

Количественная оценка безопасности имеет своей целью получить такие количественные характеристики происшествий, как:

• число нарушений безопасности движения по видам, службам и подразделениям, общее число НБД;

• величина материального ущерба;

• численные характеристики причин и скрытых характеров НБД;

• комбинированные показатели происшествий, а также выработать критерии для оценки безопасности в подразделениях, службах, предприятиях ж.д. транспорта и по конкретным маршрутам следования поезда.

Современная трактовка этих показателей БД базируется на использовании общего показателя риска потерь. В диссертации получены математические выражения риска пот ерь для транспортной системи. Пусть

А “ (Аі, Аг,..., Ал )

- совокупность территориальных объектов Аі в подразделении жд. транспорта.

В — ( Ві , Вг......Вм )

- совокупность подсистем В) транспортного средства.

Назовём К ( X ) н Е ( X ) • соотвзтстоекно априорными к апостериорными рисками. Определим эти показатели во времени:

Прошлое Будущее

К(А) *' Н(Л,)

К(И) К(В.)

Б простейшем случае К ( X ) = К ( X )

С учетом тенденции, имеющей часто линейный характер Я(Х)=уЯ(Х)

,где у - показатель тенденций.

Суммарные риски потерь равны :

' - N .

R( А ) = Z R( Ai )

. i=*

R( В) = Ф|[ R( Bj ) Д( Bj).........R( Вм) ]

3 чгсг.чем случал: . ,

. л М л

R( В ) = Z Pj R( Bj)

J=1

где Pj - мсовыг коэффициенты. .

Аналогичны: г.ырал;ения справедливы и для априоркг’-о риска.

Риск ,:хля поезда, следующего по маршруту от пункта Ам до пункта Asi может быть определен по формуле •

N2 ГП д .

R(X) = E ZFiR(Ai),R(Bj) ] i-“nlj=l

Вид ^унг.ции Ф| определяется конструкции.! транспортного средства, степенью его игпрагнсстн, квалификацией н бдительностью машиниста, а функция F -гяз:плм обрззом динамикой взаимодг?сп!ня пути и педзажного состава. Пусть Г<«РС) , Яб (X) .Tin (X) - соответственно: прошлый, будущий и настоящий рисхи. A Ro( X ) является нормой риска. Тогда ректор

. R = (RH(X) , Ro(X) , Ru{X)) опредгллет состояние и прогноз безопасности в сопоставление с нормой Rc( X ).

Примгром векторного показателя безопасности может служить следующее представление '

. ' R = (N,Nmta .Ыср.гУ

где N - количество происшествий за последний интервал наблюдений;

Wmie , N’q> - минимальное и среднез число происшествий за всё время наблюдений. .

у - это показатель тенденций изменения уровня аварийности.

Из данного набора параметров векторной величины зоэможно построение скалярных показателей безопасности. В диссертации предложен рад показателей, например

І

2 А 8п(.і)сц І=і-к

Г<( Бп ) ~ -:-----:------

пііп Бп ((т , і), 0)

Є є(х,1)

гдг Бп (і, І ) - количество браков за время ( т , І ), относящихся к К-оіі службе:

/д 2п( j ) = Бп( 1-І, і) - 5п( 1-2, 1-1 ) - прмращетіе числа бракок; су - весовой коэффициент, величина которого принимается равной е* , п~0, Р, 2Р, ЗР.

Р - параметр сглагаївапия.

В диссертации разработана два подхода к прогнозированию безопасности движения поездоа: путём экстраполяции временных радо з ( одномерных н многомерных ) показателей безопасности и па оснсзе выявленной статистической с&яш мезду количеством браков п предыдущий период Х( I ) и числом крушений ( аварий ) б последующий период У( 1+1 Условная вероятность того, что на

следующий год произойдёт У ( 1+1 ) крушений, при условии, что в предшествующий год было заретнстр;.г овано X ( I ) браков в работе, определяется по формуле Байеса:

. Р(у(1+1))*Р(х(1)/у(1+1)) ■

Р(у(1+1)/х(0) =-----------------------------------

У

2 Р( г( 1+1)) * Р( х( I) / г( 1+1))

2=1 ,

О высокой степени статистической зависимости числа крушений ( аварий ) за 1+1-ый год от количества браков в работе за 1-І! год свидетельствует рис.2.

Глава 3 поемщана статистическому сналлзу браков в работе. Он вхлючает в себя регрессионный, корреляционный п фатегориый внализ, задачами которого келяются : численная оценка уровня безопасности в подразделениях, службах, по видам браков: устаі:оалеіі!іг тенденций и закономерностей изменения уровней ааарийаости, выявяяшд причса браков - явных и скрытых; разработка ' рекомендаций для уменьшения урогна аварийности. На риг. 2 приведены кривые количества браков в работе по всем службам ка дороге за последние 20 лет, Сргков службы пути и азарий (крушений).

71 72 75 74 73 75 77 73 78 ЬЭ 51 83 £3 В! Е5 88 87 Т8 63 гз 61 32 53

I . Коли-ютро Ср~':ои пути N?'*)/?- Год 1

2- ОЗщ-за число к,-;! ;сз Г!"

. 3.- Количество г^уц'очий и л-зерий

Рис.2 £:<нсмич‘.'сг;1а рлды сС^сго числз Краков псох служб, чгсла |:руг.«*иий и бггкоз службы пути

Динамические ряды количества бракоа п работе имеют колебательный “зрактер на фоне определённых тенденция с периодам 5-7 лет. Относительно медленные тенденции объясняются действием не только кэ.чых причин аварийности, но и скрытых факторов, таких, как применяемые технологии перевозок, изменение хозяйственна* отношении на ж.-д. транспорте, техническая политика, стиль руководства, нсполыусмая классификация нарушении ГД. Высокие значения коэффициента корреляции между показателями разных групп статистики ораког. сьидетельстсуют либо о влиянии факторов одной группы на другую, как прасило, частных показателей на обшнП. например, службы пузл на итоговые показатели, хотя по удельному р-?су числа браков в путевом хозяйстве они не являются доминирующими (преобладают случаи бр;.ка по загонной слу:кОе): либо о

существовании скрытых фактсроц, определяющих гнарийносп. в обеих группах, например, по случаям брака ц службах движения и вагонном, по случаям брака особого учета и общим количеством случаев брака.

Для выявления неявных причин НБД, которые, как правило, не указываются в пюгоныч отчетах и справках, но являются глубинными причинами аварийности, был прогедеи факторны;'! анализ статистических данных о осучаят браках в

работе, суть которого заключаете--! в следуюасы. Пусть дака ыатркца У = ( у, ), где уд - число случаев брака данного вида (і) за ^ый год; 1 = 1,2,...,ге;) = 1,2,...,п. В результати исрмиродкі.: 2^ “ ( у* + глі ) / Оі , где пи И а - срсд;г;с и среднсквадратическое злаченкя случайной шличичы у,, V), получеси матрицу Z = { 2,. ). Целью факторного анализа является представление 2д в Биде лішгКной комбинации ■

2*і = а,і рц + а,2 рз 4 ... + аот р,д (1)

11ЛІ! В ШТрНЧ.ЧО).! ВИДЄ .

Ъ - А* Р {2)

где ро) - фткторьі каждой переменней, , - факторные квгрузш.

Расчёты, быпоицодкыс. по формулам ( 1 ), ( 2 ) с использованием специальной программы, разработяг.ііой в Институт® проблем транспорта РАН, поїздили определить освоение фактори в их ІІЗ-Гру ЗКИї ІСОТОриО П^;1Б«чЦ»НЫ в

тсб;п;це ( І ). .

<ї>ахтср:-.иі: апмін позволил установить, что свыше 50% обідгго числа Српксг. опрс&сяяэтсз и ог.чозном двумя группами фа кг еров: .

* ксг&че&тсскиым техническим сбслуглшинием м ремонтом (ШУЯ),

* испрїіі'лькоіі эксплуатацией тсхяаыескиж 'средств из-за пезиясаиснкв долзшоепшх і-,:ісірукшіії и нарушали прмгл тс ш;:чсскс;і о-.спя уігпщ:,: (Зй'о).

Помимо сделанной с дисссрггцаи ио:;%рет!:з.дд:»к зпп Лахтороз ««дуг*-о пісні гь, что оіаі* язляіотся порозджігп і:ак обш.л.і №' кес;о )х.д. грг.^г^ртз прнчгш: ,

4) СИЛЬНОГО «мова технических ерздіти, Тріб/.ОЇЦlV.ce кечесгеенихо

сбїлукг.г.аняя,.

0) сішххмш производственно;; ді;сц:шлил:д,

так и честных для кодраздеяешм дорог причин: ослаиггш» кзкерол; со стороіі-і { ухоиодли’лсі: і: ревизорского затрата, с.ниі:сш;з качества. профотбора, г:ро(Іюрнсіг.2ц:ш и уч^ы кадроа.

Футоры Гг 0 !1 « 5 Р А К л

ПЛС СП OS гтб стл нп пкс сц сл ОП ВС сп не пс НГЇ V

недостаток Я1 г - 2 1 1 2 2 12

*МГІМ**Й Р2 10 •> 1 5 3 - 1 - - 1 3 . 34

нс^оч^ств. tf'l (1! 23 ігз 1-іД 14 J. 23 27 2 . 450

pwotff 02 75 5 «о гз 10 3 1R 12 - 3 . 339

погзл ПОСТ 91 2 21) 3 3 1 - 2 . - 22

ПРГ'Л^ТОЗ S2 ' 1 0 1 - 1 1 13

І«?НОС и уст «1 4J ■« 51 18 1 є 1 5 15 3 3 1 215

Я»ГЗІКЯ 02 , S3 га 50 13 2 4 2 3 - 4 1 СО

гі’іЧ“;тр. М 23 іьз 14 м 1 15 3 0 2 75J

то 52 га 57 33 :з 1 1 11 - 7 3 1 - 2 - 212

к<.>з»гпол». St 30 Ш 105 23 £* 15 ‘j - 31 22 в 1 4 4-ї.*

ofpt 9H'SW( 31 fe S4 23 23 11 ■» 1 25 5 14 2 1 % 202.

S1 . гз 5 1 <3 1 1 2 12 3 3 - 139

пта Г2 - 5-і 4 - Г.Э 2 - - • а 2 - ICO

грїбьи. в 51 . 1 1

”?Л»- 3SflSL_ г? 1 1

Где;

ПЛС- порчаягігсмвткгг.а ірс’г.дагчус'і этой.;

СП-ссщ погздо'.'.;

ОЙ-стігаїхл гзгоноь;

ШІо-пор'и ло’.гсі.'отмеї без TiJrt.TSSR* ясном.;

СТЛ-ч-с'Лгко п'-сі ;c;t;

П!)-і!сі!^!.і\”г іогп, 's< і от»*;; •

Г!чС-псрч; г.п.іТ‘гг.:о;і ес:;і;

СЦ-н *i;-'npsbf<'X-T! ОЦ5;

CA-ce«op?f!!*Ji гзте,;ц-'лки;

ОП-ссг5.-їО'"п мп ncpf гоіії;

КС-иг«сгг«чі.і*;

СТТ-сбр'лц сп?ц. rjMf'op'vi:

НС-і'Яі:ррб8ігость поездкою гол; г.;і;

ПС-п«!'скрі!тчв c»r:v» *;

ПП- я-.*іісі’.ргг;іяип їіуТїї.

Р с.-:о»-таг.штл; yc.m.vix смрг:н.з і' tr-.д'лг..'їалск icxsnwecm ередегз следует сделен, true»г »я» совї^н’аістлоасгіаи вихгдиого кгіпрогі nsc.w дгло*гкоіс ргг сіні! подамгдонэ с у.»’і>?ийем упрїчлчю’.цих Р0'дс1;сг.ли! со ртэронм ргянзорехого г літрам.

Р riiauj -1 выполнен лнми? аріркй м крушений. ІС рассмотрению били «рпмягн 100 крушсиий, опігса;і:і*-»'С я mrvpaTjpe гл последние 15 лег. Нові,;й подход х

- ІЗ-

анализу этих нарушений БД. имеющих, как правило, тяж£лые последствие, базируется на: . '

• представлении событий (крушений) в виде последовательности отдельных нарушений, отказов техники, воздействии со стороны внешней сред/;

• структурировании типовых цепочек отказов и выявление причинноследственных связей между ними;

• статистическом анализе причин и факторов нарушений, имеющих техникотехнологический характер;

• статистическом анализе причин и фскторол, обусловливающих нарушения информационных технологий.

Пример структурирования крушения по техгкко-технологичееккм отказан на станции Подсосенка Октябрьской ж.-д. 1992 г. - приведён на рг.с.З

і’ис.З. Структура крущгшл в № ц.поч;аі отдельных ирігка.

Здесь ТІ к Т2 - отказы автосцепки; 41 - отказ локсиотивнсй бригади следовать дальше до полноі о устранения причин неисправности; ТЗ - отказ ради сспзп; 42 -проезд закрытого еыходнсго сигнала; С - столкиоссш.'з с грузоэым поездо;.!. Двойные рамки означают зависимые откмм. По результаты* структурирования и ■ статистической обработки всей выборки .100 крушений получюа гистограмм?, числа отказов при крушениях (ріх.4), откуда бїідііо, что і:і;;6ол:с вероятные ситуации с тремя отказами. Подобным образом было проздгно структурирование крушений по нарушениям информационны: технологий, к которым относится несоблюдение регсакентоз иерегсзорси, иесмшательиость машинистов, ошибки в работе диспетчеров !! дежурных по станциям, отг.-лы радиосвязи, отсутствие сигнализации о неисправности того шп: иного устройства и др. .

Анатомирование и анализ 100 указанных крушений позволили получить следующие результаты:

1. Крушение, как транспортное происшествие с наиболее тяжки.\іи последствиями, язляется, как правішо, результатом нескольких отдельных нарушений, которые могут иметь как независимый характер, так к провоцировать одно -

другое. Доля заэнсииых отказов сост.тшіяет примерно 60%, пз них связи тияз чеяоігк-чсяоЕїк составляют 47%, а т:та чї”Ої;ск-техш:ка, техннка-челоьек - 13%.

2. ПкфорпаїїіюнниГі анализ крушений позволил установить, чго .примерно ііслоеинз причин эгпх происшествий ягляется нарушениями информационны* технологий: . несоблюдение регламента тіерегоаорол, невнимательность чзшініїстол, ошибки з работе ДІІЦ, ДСП и др. В 68% случаев машинисты или

бЗсяузкнваїсіций персонал из знали о гозннкпопенни аварийной ситуации и но предприняли действия по ее прг;'0ТЕраи:л‘нт0. В 21% случаев крушений использование рлдаосзязн как способа передачи экстренной информации могло бы предотвратить столкнопешп или с/.од и поездов.

3. Борьба с крушением, как цепочки отдельных отказов и нарушений, является частично управляемы?.) процессом, т.е. большинство крушений можно было бы предотвратить вовремя, пресекая развитие аварийного процесса. Для уменьшена) числа отказса техі;'*:і необходимо совершенствовать технические средства диагностики и радиосвязи.

4. Хснкрзтнычи рекомендациями по п.4 язляютс.ч: подготовка повой редакции и облззтельное знание персоналом приказа (по Октябрьской железной дороге это приказ N0 31Н) о взаимном информирования работников линейных подразделений по обеспечению безопасности движения поездоп; внедрение на железных дорогах новых систем ред::осаазн и радиоуправления тормоыми; принятие дополнительных мер для снижения аварийности в вагонном хозяйстве (увеличение поставо;; запасных частей, с :-;есточение контроля при техническом обслуживании, ремонте и др.).

3 глазе 5 разработаны теоретические основы многоуровневой аятоматизнрованной системы информационного обеспечения БД (МАСИ - БД).

К ним относятся: обоснование требований, предъявляемых к МАСИ - БД, разработка структурной схемы автоматизированной системы н ее алгоритмизация, формализованное описание МАСИ - БД, обоснование практических предложений по совершенствованию информационною обеспечения БД.

Качество функционирования МАСИ - БД во многом зависит от полноты н обоснованности требований к этой системе, которые напразпены на характеристику таких его компонентов, как

Рм*4. Рсэт^далгш» гол*ч&стза хсіи-зу с цг*з\кф оудозъю*« кзчруивлгл. гу*м кэдшкдаьх

А я

у & м

И £І V

?> 3 8

9 % ?< ^ г- іг.

| I

19

о.з

0,25

0.2

0.15

0,1

0.05

— '

_ —1-__

-і— , .п.-

3 4 5 0

а) источники к потребители пнфэрц.шнн;

б) состаз исходной и передаваемой информации;

в) протоколы обмена нифэрмац:»;; ,

г) уровни доступа к информации;

д) методы обработки поступающей информации; •

с) веды справочной рекомендательной «'управляющей информация и порядок

ее нслользошния;

ж) архивация и востребованно кнформащш;

з) программно-аппаратные средства;

и) каналы передачи информации. ' . .

Требования технического н организационного характера в), г), ж), з) рассмотрены в диссертации в общем виде, требования к компонентам а), б), л), е), и) обоснованы болег подробно. . .

_ В основу МАСИ - БД положена существующая схема управления БД , в которой нами коіїкреттированьгфункциональньїг сіопи исїіду иерархическими уровнями по обмену информацией н управлению системой обеспечения БД (рис.5).

Ріїс. 5. Схемі фііто’тїоітльг'ьгї сіепі мсяду подгїздслипі»-.! од. трячспоргз пе с?сру иферсаісш и )гугвл.:кзясясг?*.теЗ с5еся«ч«с»а бясяаяюспі шлескяк.

Ті - урсг-ни нграрим ;х.д. системы

ЦРБ, РБ, УРБ - ревизорский апг.ррат, сооїгїтигєнїїо центральну!!, дорожи?'Гі и отделенческий. ■

И] - тгнмоотношеиня между оСъскт&ми, которыз гонхрепик^овзиы в диссертации.

Для формализованного описгикі МАСИ БД бчяи приняты следующие классификации:

ь) вчдов ичферигиии: '

Z -информация к ссзд":іта и пернодичссхо.чу использоЕг:і!’!о;

5 -информация по )чёту прои?зодсть::шчіх операций и контролю БД;

X -информация для переработки, акализч :і принята'! рстегня;

У -информация Се'і иерераСотки для прнн пия мер і: упрязлїющиі. воздсііїтенй;

Ь) Ііидов информационных операторов:

ІІІІ(І) - оператор передачи (приема) информации I с і-го ла )-й урозень;

Г(і) - фильтрация информация І ддя последующ;:' лрдязгциі:;

А[Р(І)] - архивация отобранной ішфори?цші;

О(Х) - оператор переработки информации X;

К(О) - контроль состояния безопасности по данным С;

У=Н(І) - оператор принятия реіЕЇНИЯ, ШКЙШрОБвННЯ мероприятий по повышению БД, совершенствованию инвест ициэикоП я кадрово !і КО.ІИГИКИ.

Примером фрагмента матс*агичсс?.о£ модели МЛСН-БД киляетея формализованное описание яроцхсса зарождения, обработки, передали и хранения информации из уровне отделе.:к я дороги.

Обозначим через Мп(1) оператор информационных процессов, происходящих на п-ном уровне, имеем:

М2(Х1.12,Х2,г2,У2,УЗ) = и{КІ2(ХІ),Ф2(Х!),і2ЛЛХ2.К32СУЗ).

1123[Х2, Ф2(Х1)], Ь21(У2), К2,3,4[Х2, Ф2(Х1),

,Г2,У2, К32(УЗ)], Л2[Р2((}2)}),

где<}2 = и{Х2, Ф2(Х1), J2.Z2.Y2, К2[Х2, Ф2(Х1), 32,У2, ЇІЗ’(УЗ)>).

Виды информации на дшшзч уровне включают в себя в основной документи статистической отчетности. .

7.1 = {РБУ-1, РБУ-3, РБУ-ЗМ)

І2 = {РБУ-6, РБУ-7}

У2 = !{РБУ-8, указания, оповещен;:,:, приказы}

■ Х2 = Ф2(Х1) = {РБ-2Д, РБ-2В, РБ-2П, РБ-2Ш, ГЬ-ГЛ, РБ-2Э, ГМЛ>

Кг ( О) - ревизорский контроль БД на линєГ.кіп предприятиях.

£1 диссертации дано формализованием описагтг МАСИ-БД на уровнях ЛИНЄІІПОГО предприлтшг, дорогі!, МІІ'?ііГГ4рСіга гутс.і соо5щї:іі-.;і.

Б качестве практического применения рчгзультгтов п.ов 3, 5 Сила разработана программа виполпяюїдая фунхцпі, сбора, крг.кен'.и и нрсдставл?і;ия ниформ.іаші о наиболее распространенных видах отказов.

Отдельный раздел главы 5 посьлщса исск&сгзнп» сзяросоэ собсрис;'-ствовання каналов поездной рздаосзязн, как кгиЗолсз оыегл^ггшсге, недублируемого вида связи с движущимся поездов. Лналг.з крупеиий показал, что в ряде случаев цепочки причшшо - слсдсгбмш^х евлзеї, вхлючдат отказы радиосвязи или факт неудовмгюрцтельнс/о ег качсстьз. не псзволиіішле передать экстренное сообщение рля предотвращения круїдсния. Поэтому, несмотря ка разлшогть и большой опыт эксплуатации радиотехнических систгм

ж.-д. транспорта, проблема совершенствования качестаа погздноЛ радиосвязи

- !Ь -

«тгвггя актузлъноЛ. В'* дчссерп ацил ■ прстализировгхм причины меудоглетзорутельисго гзч^ствл рэд1"ОС2ЯЗЯ на примгре да/ших по Октябрьской к.д. X ним относится гам^рагяя О'гпаяа, отсутствие или гсопре.-хдсние г.олноеодое, сннжспн'г «ощкоспг передат-шка н другие отхазм аппаратуры, что приводит к образовяшпо тех иаптвземых имртв:» зон рлдносвязп.

В риу.-ьтате обобщен;!:'! опыта Охт. ад разработана методика анализа качества помдлой рэдяопдаи п приют;»» практических решений по се уссзершснстиоганто. В процесса обоснования проектных

ресташй гозн'пчют зазачл зиборч спгсоба передач:» р&дкосигналов(с мпрзпмющнм волноводом г! см него), гпбора типа радиостанций, диапазона частот. Эти зяцзчи латаются **нсголар2мгтричеосгаи а для их решения была псполъ’озанз следующая мегод.гса интегральной оценки уячесгеа радиосвязи при различных средствах ее организации.

ТяСлика 2.

От.гг!'':!^!! гряс?::» ?*£$5кп.'."«»яи П?С а УКВ п 103 (с кгаолыспгпмм ?1пг5>!’злнк!гг1х лгттй) явачпяга.

Относительная гффежтивностъ систем радиосвязи (стратегии j)

Показатели В КВ да апмоие В УКВ диапазоне

ь " с радиостанциями

;хр-змо=|) ЖР - К 0=2) ЖР-У 0=3) РС-1,РВ-1М0=3)

Верность . 0,8 0,3 0,9 1

Дальность связя (км) Хг 2,5-3 (25 - 30) 2,5-3 (25-30) 0,8-0,9 (8-10) 1 (10-12)

Надежность (наработка на Отказ.ч) Хз 0,15 (300) 1 (2000) 1 (2000) 0,75 (1500)

Непрерывность связи X* 0,9 0,9 0,7 1

Пусть имеются количественные показатели радиосвязи (см.табл.2).Согласно этой таблице задаются численные значения ^ и определяется их значимость путём указания на качественном уровне предпочтения между весовыми коэффициентами

Была принята Р1=Р4>Р2; Р2>РЗ

Для интегральной оценки качества кслользовлась целевая функция

Яд

СУ = У. Р1 7л), где 7л$ =--------------

1 Ятазу

С помощью программы статистического моделирования был рассчитаны

среднее и дисперсия функции О). Распределение коэффициентов Р1 при этом было

принято равномерным. Моделирование целевой функции позволило интегрально

оценить качество радиосвязи при разные принципах ег организации и разной

аппаратурной реализации: наиболее перспективной является система дуплексной

поездной радиосвязи ка базе медершеировзшюй агдаготуш "транспорт", ГС-1 и РВ-1М работающее; в УКВ диапазоне.

Осиошыс выводы н результаты диссс|.тсцнвш:ой работы состоят' в следующем:

1. На основе анализа систем обеспечения безопасности на разных видах

транспорта установлены основные качественные показатели информационных систем обеспечения БД на железнодорожном транспорте. К ним относятся технические показатели, надежность. человека, как основного информационного и управляющего эвена, и качество информационных технологий. Последний показатель включает уровень автоматизации сбора и обработки информации, а также обоснованность управляющих воздействий на систему обеспечения безопасности движения. Указанные характеристики информационных технологий, являются недостаточно проработанными для железнодорожного транспорта. Их сОЕгршенетвоьэиига и посвящена диссертация. .

2. Разработаны критерии и методы количественно!'; оценки уровня аварийности по статистическим данным о браках в работе, выделенным по классификации как вид нарушений БД с наименьшими потерями. В диссертации показано, что анализ браков в работе необходим не только для исключения их повторяемости, но главным образом для предотвращения аварий и крушений.

3. Наиболее объективная и наглядная оценка безопасности может быть дана с помощью группы показателей, сводимых либо к интегральному критерию,

:о-

либо к ,~;ктор:;оіі ве.тачл;:е. Пркгкро?! ьехторпога прадетлеяиа язляетсл упорядоченный набор гоказг.тсгей: кмпічесті о НБД за текучий период, среднее число 11 БД за ^ссь интервал чіб.тоДешїй, міши>із.ть;ісє число НБД и показатель тендеп-ций изменения числа НБД за поведши промежуток 1>рсмс..». Эти и др^Гіїе лохезатели безопасности, з том числе и разработанные в Л!!сс?ргац>:я, огстемлтширопаны а г.реатежеиаеЯ классификации по всем првзяггам, характерним для жечезкедорожього транспорта. На остоге пзхета лриккадтгшс программ и процедуры ряіго’роваигл бракоз по степени гтіасиоггн г’іполн-ско стаютиче^кое моделирование интегрального показателя уровня безоязеноегк. Эта мстодм?.. использована для оценки безопасности «із отделили* Охтхбрьскоґі железнг.Тдор»

4. Два подхода лзляются правомерными дм прогнозирования уровня безопасности. ПерзиЛ оснозам ия экстраполяции временного ряда по::;зателгЯ браков з рг.'хг.: гиги вїхтерпих еелнччи, определяющих безопасные условнл фуіпециопировіяиз трг.лслортной системы. Второй базируется на прачігяяо-сяейетзеїшоЯ связа 1<«.»ду чяс-юи брексэ з работе за тску:ц!*Гі лер.юд я позмоякюстыо воз!тк.:озс:;;ія крушений (аварці!) а следующий период. Оба подхода кагеиатнчески своснозяны в диссертации.

5. Ргзркботгчз методика ст?.т::стггїєсксго вк&шза данных о случаях брака в работе, готграя втта>чает ыетодъ! -ретт^ссяонкого, горреллционного и ф~.:сторчого анализе. Пвкезїіс, что дішзмйчєсхіії р"о количества бракоз в работе нме:от хо-гсбптелы'!!'! х-"р.--ггср ■ ла фо::е определенных тенденций с периодом >7лет, обусловленных фзггервын о'іщесстезого значения, таких как применяемые технологии перег-езок, лзмгаеаяя хозяйственных отношений, техническая погпг.ка, кеполыуемзд кампфекаш:* кгрусгниЯ БД и др. Комплекси?* накопление часгеих причім яригодагг к пспдесхам влзриЯнссти, которые, как праг-тио, бистро снюгютеч в слэдуюкиа периоды, ч результате усилен;!» контроля и действенности прішчмгемілх мер.

5. Фг.чторный анализ стгтзгстикн бргкоч з работе позволял зыздить неявные причины, когор'.м спределтот геарнГСность на ж.д. транспорте: некачественное техническое обелужіїьїілге и неправильная эксплуатация технических средстг. В сложкешихся условна старения и недопоставок технических средств следует сделать акцент на совершенствование выходного контроля после дспосского ремонта подвижного состапа с усилением управляющих воздействий со стороны ревизорского аппарата. Для более

целенаправленного и оперативного принятия мер по устранению причин аварийности рекомендуется:

a) ввести и документооборот ревизорского аппарата дороги разработанную в диссертации новую форму отчетности, позволяющую выявлять причины брахов в работе;

b) использовать методику статистического анализа случаев браков ь работе для квартального и годового отчета по безопасности движения.

7.Аналнз аварий н крушеннй показал, что они явллются, как правило, следствием нискольких причин. Наиболее вероятны цепочки из трех нарушений. 60% причин являются зазисимыми. Примерно половина причин крушений приходится на нарушение информационных технологий: несоблюдение регламента переговоров, невнимательность машиниста, ошибки в работе ДНЦ, ДСП и др. В 21% случаев крушений использование радиосвязи как способа передачи экстренной информации могло бы предотвратить столкновение или сходы поездов.

8-Борьба с крушением, как цепочки отдельных отказов и нарушений, является частично управляемым процессом, . .е. большинство крушений можно было бы предотвратить вовремя, пресекая развитие аварийного процесса. Для этого необходимо совершенствовать средства контроля и диагностики (например, внедрение радиосистум контроля исправности букс, радиоуправление тор-ыозами и др.), применять более современные системы информационного обеспечения (подготовка и изучение новой редакции приказа с взаимном контроле и информировании работников линейных подразделений по обеспечена безопасности движения) и поднимать культуру труда людей, связанных с перевозочным процессом.

9.Вьтолнец комплекс исследований по теоретическому обоснованию многоуросневой автоматизированной системы кяформацножюго обеспечения безопасности движения: разработана структурная и фукхционалън&я схемы, сформулированы требования, дано формализованное описание МАСИ-БД, которое рекомендуется имюдьзогать в качестве основы будущих разработок программного обеспечения дпз МАСИ-БД Рекомендации н программное обеспечение, указанные в гш. 3 в б .узкв.ызробироганъг г аппарате Глагиого ревизора Октябрьской хелсзиоЗ дороги.

Ю.Учитывая роль радиосвязи с движущийся поездом как наиболее отаетстминого дла обеспечена безопасности вида связи в диссертации

разработаны рекомендации по псзынкчи» ее надежности. Предложен комплекс мероприятий для ликвидация зон неуверенной радиосвязи. Пут-м моделироаания интегрального показателя качества, радиосвязи показано преимущество системы дуплексной радиосвязи, работающей в диапазоне дециметроаых волн. -

11. 3 целом результаты. полученные в диссертации позволяют давать сбссно.чанпые рекомендации для прагиг.ьлого использования инзистицнй и организационных мер по повышению безопасности движения поездов.

Слисок опу6л!1коз*!ляип£ ряЗот пз тек: дг!с4г^таа.'!п:

1) А.Е.КраскоьскиГ!, ЕА.парансз, Ю.Шехгбн. Методы контроля и прогиазироБанпя безопасности транспортных процессов. Тезисы доклада ка всероссийской научно:! кокферекцти по теме "Параметры перспективных трапспортчых систем России, стр.94 г. Москва 1994 г.

2) А.Е.Крзсковсхчй, Ю.Шехабн. Информационное обеспечение безопасности

дви-тения поездов, стр. 123. МосхЬа !9?3 г. Тежсы дсчкадч на ссероссн некой научиоП конференц:::! по теге “Разработка :: ’’недренне новых технологий на трзмсггорте. .

3) Ю.Шехьби. Иифорчециош'ос оСссяпгкп* безопасности дагмсегся поездов. Тезнси выступления чг “неделе науки". С.-Петербугг 1992 г.

4) ГО.Шсхабп. Факторный анализ Н5рув:?:::!й беззягскостн дзиг.еиия поездов. Тезисы выступления т “педеле науки". С.-Петербург 1994 г.

5) Ю.Шехаби. Анализ статистических данных о 100 авариях п крушениях. Тезисы выступления на “неделе науки". С.-Петербург 1995 г.

6) Ю.Шехаби. Анализ статистических данных брахов в работе. С.-Петербург, ПГУПС 1995 г. Принято на деп. под Кг5'->Э9.

7) Ю.Шехаби. Анализ статистических данных о 100 авариях и крушениях. С.-Петербург, ПГУПС 1995 г. Принято из деп. под '£6000.

?) А.Е.Крзсксгский, Н.А.Нооосядов, Е.А.Барансв, Ю.Шеха.Зн. Совершенствование методов анализа данных о БДП. Тезисы доклада на мегвдунзродном симпозиуме “Безопасность перепозочшлх процессов”. М 1995 г.

Ме%с£<1 юсеф