автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Технологическая эффективность процесса проектирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики

На правах рукописи

Горелик Александр Владимирович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2005

i

к

На правах рукописи

Горелик Александр Владимирович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2 0 й 5 ~ '

I * 4

Работа выполнена в Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения (Р ГО ТУ ПС).

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Шалягин Дмитрий Валерьевич.

доктор технических наук, профессор Абрамов Валерий Михайлович,

доктор технических наук, профессор Бестемьянов Петр Филимонович,

доктор технических наук, профессор Шубинский Игорь Борисович.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения».

Защита состоится « 16 » июня 2005 года в_13_ч. 00 мин, на заседании диссертационного совета Д 218.009.02 при Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения (РГОТУПС) по адресу: 125993, Москва, ул. Часовая, 22/2, ауд._244

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГОТУПС.

Автореферат разослан « 16 » мая 2005 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218.009.02 доктор техничешшхладк, профессор И.А. Алейников

"ЛЦИОНЛДЬИАя'1 БИБЛИОТЕКА I

с твщ^гпьЛ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Решение стратегической задачи повышения эффективности работы железнодорожного транспорта, увеличения пропускной и провозной способности железных дорог невозможно без их оснащения современными техническими средствами. При этом особая роль принадлежит средствам железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ), которые определяют пропускную способность железнодорожных линий, обеспечивают автоматизацию регулирования перевозочного процесса и безопасность движения поездов.

Значительный вклад в решение задач автоматизации управления перевозочным процессом, обеспечения безопасности движения поездов с помощью средств автоматики, телемеханики и связи внесли известные ученые: В.М. Алексеев, В.М. Абрамов, JI.A. Баранов, И.В. Беляков, П.Ф. Бестемьянов, A.M. Брылеев, М.Н. Василенко, Г.В. Горелов, Д.В.Гавзов, И.Е. Дмитренко, Е.В. Ерофеев, В.Н. Иванченко, P.A. Косилов, Н.Ф. Котляренко, Ю.А. Кравцов, И.М. Кокурин, В.М. Лисенков, Б.Д. Никифоров,

A.C. Переборов, Н.Ф. Пенкин, E.H. Розенберг, В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников, Д.В. Шалягин, В.И. Шаманов,

B.И. Шелухин, И.Б. Шубинский, A.A. Явна и многие другие.

В современных условиях развитие систем железнодорожной автоматики направлено на применение микропроцессорных систем ЖАТ со сложной технической и организационной структурой, развитым программным и информационным обеспечением.

Для создания эффективных и надежных микропроцессорных систем ЖАТ необходимо дальнейшее совершенствование методов их проектирования и применения. При этом в условиях изменившихся форм собственности на железнодорожном транспорте, взаимоотношений между разработчиками, изготовителями и заказчиками систем ЖАТ необходимы научно обоснованные критерии и методы оценки качества этих систем. Это позволит осуществлять объективную сравнительную оценку эффективности различных систем и создать конкурентную среду для внедрения наиболее совершенной техники в хозяйстве железнодорожной автоматики и телемеханики.

Помимо экономических критериев эффективности особенностью процесса проектирования систем ЖАТ является необходимость доказательства безопасности и обеспечение нормативных требований по безотказности этих систем в различных условиях эксплуатации. Учитывая значительное усложнение и высокую степень интеграции внедряемых микропроцессорных устройств ЖАТ, методы и подходы, используемые для обеспечения качества и надежности при разработке, производстве и эксплуатации систем ЖАТ предыдущего поколения, в современных условиях часто оказываются малоэффективными.

Поэтому актуальной проблемой является разработка новых методов повышения качества средств ЖАТ, базирующихся на системном подходе к обеспечению надежности, безопасности и экономической эффективности современных систем управления движением поездов.

Целью исследований является разработка теории и методов оценки эффективности проектирования систем обеспечения безопасности движения поездов, решение проблемы проектирования математического и информационного обеспечения микропроцессорных систем ЖАТ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. С помощью единого метода и аналитических средств провести формализацию технологических процессов проектирования микропроцессорных систем ЖАТ, которая позволит оптимизировать технологии проектирования этих систем по критериям экономической эффективности, надежности и безопасности.

2. Разработать обобщенные модели и методы расчета показателей качества проектирования микропроцессорных систем ЖАТ, учитывающие условия эксплуатации, особенности потоков отказов и процессов изнашиваемости как аппаратных, так и программных средств, а также статистические показатели процесса регулирования движения поездов.

3. Провести формализацию технологических алгоритмов железнодорожной автоматики с учетом характеристик объектов управления, разработать модели и методы оценки качества проектирования математического обеспечения систем ЖАТ.

4. Разработать методы проектирования унифицированного информационного обеспечения микропроцессорных систем ЖАТ.

5. Сформулировать основные эксплуатационно-технические требования, предъявляемые к системам ЖАТ на этапе проектирования.

6. Создать информационное и математическое обеспечение микропроцессорных систем ЖАТ с использованием разработанных методов проектирования, формализаций и моделей.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты исследования:

1. Методы количественной оценки технологической эффективности систем ЖАТ по критериям экономической эффективности, надежности и безопасности.

2. Формализация и оптимизация технологии проектирования микропроцессорных систем ЖАТ с помощью обобщенного структурного метода.

3. Модели и методы оценки показателей технологической эффективности различных систем ЖАТ.

4. Методы формализации и проектирования математического обеспечения систем ЖАТ.

5. Информационное и математическое обеспечение для систем релейно-процессорной централизации, синтезированное с помощью разработанных формализаций, технологии и моделей.

Методы исследования. Проведенные в диссертации исследования базируются на использовании методов математического и статистического моделирования, теории вероятностей, теории случайных процессов, теории массового обслуживания, теории графов и теории информации.

Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обусловлена корректностью исходных математических положений, обоснованностью принятых допущений, результатами внедрения технических и технологических решений, разработанных с участием автора, а также результатами обсуждения материалов работы на научно-технических и практических конференциях.

Научная новизна результатов, полученных автором диссертации, состоит в следующем:

1. Проведено обобщение метода функциональных сетей, позволяющее оценивать и сравнивать качество проектирования различных систем ЖАТ путем решения прямой задачи оптимизации.

2. Разработана и исследована обобщенная модель надежности, учитывающая особенности эксплуатации аппаратных и программных средств микропроцессорных систем ЖАТ.

3. Предложены дискретная и непрерывная модели эксплуатационной надежности программного обеспечения систем ЖАТ, учитывающие случайный процесс реализации логических алгоритмов. Разработана методика экспериментальной оценки безошибочности технологических алгоритмов железнодорожной автоматики.

4. Предложен и обоснован регламент технического обслуживания станционных устройств ЖАТ, основанный на статистической оценке показателей работы станций и железнодорожных линий различных категорий.

5. Разработаны и обоснованы методы проектирования унифицированного информационного и математического обеспечения микропроцессорных систем ЖАТ, обеспечивающие выполнение заданных требований по безопасности и безошибочности на этапе проектирования.

6. Разработана и исследована математическая модель безопасности систем диспетчерской централизации с учетом интенсивности передачи ответственных команд. Обоснована необходимость учета эксплуатационных характеристик диспетчерского участка при доказательстве безопасности и анализе безотказности систем диспетчерского управления.

7. Синтезировано информационное и математическое обеспечение систем релейно-процессорной централизации в виде совокупности технологических алгоритмов.

Практическая ценность полученных результатов

1. Предложенные в диссертации методы оценки технологической эффективности процесса проектирования систем ЖАТ позволили объективно оценивать качество их проектирования по критериям надежности, безопасности и экономической эффективности.

2. Технологические методы проектирования информационного и математического обеспечения повысили производитель-

ность труда при создании систем диспетчерского управления и релейно-процессорной централизации. Применение методов фреймов и матричного построения информационного обеспечения систем ЖАТ позволило сократить трудозатраты, сроки и стоимость разработки этих систем.

3. Универсальность моделей и методов проектирования дала возможность использовать их при разработке микропроцессорных систем ЖАТ для железнодорожных станций и участков с произвольной топологией путевого развития и размещения напольного оборудования.

4. Предложенная в диссертации совокупность технологических алгоритмов для систем релейно-процессорной централизации явилась основой для разработки программного обеспечения.

5. Применение методов расчета периодичности профилактического обслуживания станционных устройств ЖАТ обеспечивают повышение эффективности и производительности содержания устройств СЦБ для железнодорожных линий различных категорий.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли применение в системах диспетчерского управления движением поездов, системах телеуправления малыми станциями, системах релейно-процессорной централизации.

Разработанные модели, алгоритмы, методы оценки технологической эффективности процесса проектирования систем ЖАТ реализованы при создании и типовом проектировании систем телеуправления малой станцией «Диалог-МС» и релейно-про-цессорной централизации «Диалог-Ц», внедренных на ряде дорог России, стран СНГ и Балтии.

Методика расчета показателей технологической эффективности, а так же методы доказательства безопасности систем диспетчерского управления с учетом эксплуатационных и технических характеристик диспетчерских участков, реализована при проектировании и внедрении системы диспетчерской централизации «Сетунь» на Московской, Приволжской и Юго-Восточной железных дорогах.

Методы проектирования информационного и математического обеспечения для систем релейно-процессорной централизации, включая основные технологические алгоритмы, реализо-

ваны при проектировании систем релейно-процессорной централизации «Диалог-Ц» для станций Енисей, Бугач и Злобино Красноярской железной дороги.

Основные эксплуатационно-технологические требования к системам диспетчерского управления и микропроцессорной централизации разработаны в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, осуществляемых по планам Министерства путей сообщения РФ.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» РГОТУПСа в лекционных курсах и лабораторном практикуме по дисциплинам «Микропроцессорные информационно-управляющие системы железнодорожного транспорта», «Станционные системы автоматики и телемеханики», «Диспетчерская централизация» и при дипломном проектировании.

Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» РГОТУПСа (с 1998 по 2005 годы), а также на международных, всероссийских и других конференциях: IV всероссийской конференции «Качество информации», г. Москва, 1994 г.; II международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта», г. Москва, 1996 г.; международной научной конференции «Высшее профессиональное заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее», г. Москва, 2001 г.; всероссийской научной конференции РАН «Проблемы повышения эффективности функционирования и развития транспорта», г. Москва, 2002 г.; международной научной конференции «Актуальные проблемы развития транспорта России: стратегические, региональные, технические», г. Ростов-на-Дону, 2004 г.; всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», г. Красноярск, 2005 г.; 1-У научно-методических конференциях «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта», г. Москва, 1996 - 2000 гг.; I, III, IV научно-практичес-

ких конференциях «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», г. Москва, 1998 - 2001 гг.; научно-технической конференции «Железнодорожный транспорт сегодня и завтра», г. Екатеринбург, 1998 г.; на городской научно-практической конференции «Потенциал московских вузов и его использование в интересах города. Энерго- и ресурсосберегающие технологии в городском хозяйстве», г. Москва, 1999 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 59 работ, из них 8 — в ведущих изданиях из перечня, определенного ВАК России для опубликования основных научных результатов докторских диссертаций.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 187 наименований, 6 приложений (на 55 страницах). Диссертация содержит 308 страниц основного текста, 30 рисунков, 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы, практическая ценность и научная новизна диссертации, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе проведен анализ и систематизация методов количественной оценки качества проектирования автоматизированных технических систем, реализующих ответственные технологические процессы. Сформулированы особенности систем ЖАТ, как объектов проектирования, введено понятие технологической эффективности процесса проектирования микропроцессорных систем ЖАТ.

В соответствии с подходом, применяемым для анализа человеко-машинных систем, показателем высшего ранга, оценивающим систему ЖАТ в целом, является ее технологическая эффективность, т. е. степень достижения целей системой.

В качестве показателей качества проектирования рассматриваются вероятности Р"р достижения i-й цели системы ЖАТ (критериев качества функционирования), оцениваемые на этапе разработки системы (в течение реализационного периода жиз-

ненного цикла технической системы), а эффективность проектирования системы ЖАТ может быть оценена вектором

=(р"р,Р2"р,-,Р"р) . (1)

Для решения большинства прикладных задач обычно ограничиваются одним показателем технологической эффективности (качества функционирования) - надежностью проектируемой системы, считая его основным. Важной особенностью оценки качества функционирования системы ЖАТ является необходимость обеспечения заданного уровня безопасности и, следовательно, оценки показателей безопасности, как показателей технологической эффективности.

Тогда эффективность системы ЖАТ по надежности Энпр и эффективность системы ЖАТ по безопасности Эб"р, оцениваемые на этапе разработки системы, определяются как

ЭНПР=ЭН"Р{РНХПР,РН1ПР,.,РН?Р\ (2)

эб"р=эб"г(рбГ,Рб2пр,-,Рб/р), (3)

где Рт пр — г'-й показатель надежности (безотказности, ремонтопригодности, комплексный показатель надежности) системы ЖАТ, оцениваемый на этапе разработки системы;

Рб]пр — у'-й показатель безопасности системы ЖАТ, оцениваемый на этапе разработки системы.

Кроме результативности при достижении цели важными являются также характеристики процесса достижения цели - вектор показателей качества проектирования

Кпз = (4)

где TS,CS — среднее время и средняя стоимость разработки системы ЖАТ.

Целесообразно представить вектор Kns в виде интегрированного показателя экономической эффективности Еинт -Ep(t), сравниваемого с заданной инвестором нормой прибыли на капитал Ен.

В главе предложено оценивать и сравнивать качество проектирования различных систем ЖАТ с помощью решения прямой задачи оптимизации, учитывающей критерии надежности, безопасности и интегрированный показатель экономической эффективности

о nplp пр р пр р

v^wl ' н2 '■■■>гш j-^н '

Эбпр(Рб1ПР,Гб2ПР,---,РшПРЬэдб> (5)

Epif)>EH,

где Э^ и Э| - соответственно нормативные показатели надежности и безопасности, заданные заказчиком.

Для количественной оценки технологической эффективности систем ЖАТ и оптимизации технологии проектирования предложено использовать метод функциональных сетей, который являются развитием обобщенного структурного метода. Этот метод позволяет формализовать и описать технологический процесс проектирования систем ЖАТ, а также с помощью единого подхода и аналитических средств количественно оценить разнородные по своему смысловому значению и способам вычисления показатели технологической эффективности.

Проведено обобщение аппарата типовых функциональных структур (ТФС) для оценки технологической эффективности проектируемых систем ЖАТ. Для систем управления движени-

ем поездов элементы обобщенного структурного метода использованы для оценки качества алгоритмического и программного обеспечения систем ЖАТ, а также для описания процесса функционирования автоматизированных систем управления устройствами электрической централизации. В рамках метода функциональных сетей в работе предложены методы описания и оценки показателей безопасности систем ЖАТ, как критериев их технологической эффективности. С помощью аппарата функциональных сетей и обобщенного структурного метода сформулирована задача оптимизации технологического процесса проектирования систем ЖАТ по критерию экономической эффективности при ограничениях на критерии надежности и безопасности, достигнутых на этапе проектирования.

В связи с невозможностью нормирования какого-либо обобщенного критерия по надежности, безопасности и экономической эффективности систем ЖАТ, для решения задачи оптимизации целесообразно использовать методы последовательной оптимизации, заключающиеся в выделении непустого подмножества предпочтительных альтернатив заданной мощности путем последовательного сужения исходного множества, например метод «уступок».

Во второй главе диссертации предложены модели надежности аппаратных и программных средств микропроцессорных систем ЖАТ.

Особенностью микропроцессорных систем ЖАТ является использование в качестве их основного элемента программного обеспечения (ПО). Рассмотрим вероятность безотказной работы ПО Рпо^ьН) на промежутке времени {Ц^) • Учитывая отсутствие свойства изнашиваемости ПО, при равномерной эксплуатационной нагрузке соответствующего алгоритмического обеспечения (АО) можно утверждать, что Рпо , ) ( Рпо (гз > г4) > при условии, ЧТО Ц { ¿2 ( 'з ( ¿4 •

Будем рассматривать известные модели надежности аппаратных средств как частный случай моделей надежности аппаратных и программных средств. Тогда обобщенная функция ненадежности аппаратных и программных средств систем ЖАТ может быть записана как

)=ч (м2XI - Ж))= ч >у(/„/2). (6)

где ¿2) — вероятность того, что объект на интервале

времени (г^) будет подвержен воздействию случайных факторов, способных вызвать его отказ;

д(?1,?2) — вероятность того, что при условии воздействия случайных факторов, способных вызвать отказ объекта на интервале времени

(?!,/2)> произойдет его отказ.

Для ПО систем ЖАТ:

Я по (1\'12) ~~ вероятность того, что в процессе эксплуатации

ПО на интервале времениможет проявиться хотя бы одна ошибка;

1по~ априорная вероятность того, что при работе в

интервале времени , ?2) ПО будет содержать хотя бы одну ошибку, допущенную в процессе проектирования.

ФункцияР]/о(Ч>Ь) представляет собой априорную модель надежности ПО.

Для ПО систем ЖАТ в качестве зависимости удобнее

использовать дискретную модель надежности ПО, для которой аргументом является порядковый номер испытаний или прогонов программы п, т.е. порядковый номер реализации определенного управляющего воздействия. В этом случае

<2по (") = Япо («)(! ~ рпо («))• (7)

При анализе надежности ПО считается, что полная последовательность всех операторов с конкретными значениями их операндов, участвующих в вычислении при некотором фиксированном варианте задания входного вектора, называется вычислительной траекторией (ВТ), а полная совокупность всех

ВТ, имеющих идентичную последовательность одних и тех же операторов, называется вычислительным путем (ВП).

Применительно к АО систем ЖАТ будем называть ВП логическим путем (ЛП), а ВТ - логической траекторией (JTT). Каждому значению х входного вектора соответствует своя j-я ВТ,

которая реализует алгоритм f}. Общее число ВТ в ПО равно

В работе сформулировано понятие эксплуатационной надежности ПО как свойство ПО системы ЖАТ по результатам эксплуатационных испытаний или его эксплуатации в течение заданного времени или при заданном числе прогонов в дальнейшем безошибочно выполнять функции, заданные пользователем.

Случайную функцию q*no(n) с точки зрения эксплуатационной надежности ПО систем ЖАТ можно рассматривать как вероятность того, что за п прогонов останется не реализованной хотя бы одна из ВТ ПО, т.к. при реализации новой ВТ может проявиться ошибка ПО, допущенная при проектировании. Учитывая свойство отсутствия изнашиваемости ПО, можно предположить, что если i-я ВТ была реализована в процессе эксплуатации и не привела к отказу ПО, то эта ВТ ошибок не содержит и при ее повторной реализации отказ ПО достоверно не наступит.

Такой подход позволяет определить характер и объем эксплуатационных испытаний ПО систем ЖАТ, позволяющих с заданной вероятностью утверждать об отсутствии ошибок в ПО. В этом случае оценка надежности АО и ПО систем ЖАТ требует анализа как логической структуры алгоритмического обеспечения, так и эксплуатационных характеристик управляемой системы, например, конкретной железнодорожной станции или диспетчерского участка.

Пусть имеется N£ JIT, что соответствует N возможным исхо- <

дам испытания. Проводится т независимых испытаний. В каждом испытании /-я JIT может быть реализована с вероятностью Pj. Требуется определить вероятность q*(m) того, что за т испытаний не будет реализован полный перечень JIT. Особеннос-

тью данной задачи является то, что при повторной реализации в ходе испытаний либо эксплуатации ПО /-й ЛТ, вероятность

отказа в данном г-м прогоне

по блоО'М-

Обобщенный случай можно рассматривать в виде модели следующего эксперимента: имеется урна, в которой находится некоторое число А шаров различных цветов, причем количество цветов, представленных хотя бы одним шаром в урне, равняется N•2. Количество шаров N г-го цвета соответствует вероятнос-

тиРг из заданного множества значений Р[,Р2,...,Р,,...,Р^1,

причем Р^Ы^А. В результате испытания наугад вынимают шар, записывают его цвет и после этого возвращают в урну. Тогда т означает число испытаний, в результате которых будет составлен полный список из цветов, представленных в урне.

Очевидно, что при т Р*(т)=0.

Для обобщенного случая при т) А^; Л^ ) 1

иг 7=1

где у{Ы-£,т - - число сочетаний с повторениями, причем У(т,п) = С(п + т-1, п)\ числа<з1,а2,...,а( представляют собой /-мерный вектор аДа^А^,...,«,-)» элементы которого а} & N , при-

I

чем Ха^т-Л^; 7=1

Sí — множество значений соответствующего вектора а1 ■

ль щ

/,=1 52/1=1/2=/1+1 1 2

ЛЬ л^ л^

53/1=1/2=/1+1/3=/2+1 1 1 3

+ 11 I- I - I П I?

►,(8)

Для построения непрерывной модели эксплуатационной надежности ПО и оценки функцийвоспользуемся методами теории случайных процессов.

Рассмотрим случай, когда заданы функции распределения (г) потоков г'-х управляющих воздействий, т.е. функции

распределения событий, заключающихся в реализаций г'-й ЛТ АО системы ЖАТ. Будем в общем случае рассматривать регулирующий поток как поток Пальма, т. к. он объединяет простейший поток и поток Эрланга к-го порядка.

Для оценки функции # *по , ) необходимо выполнение следующего условия: если на интервале (0, г,) суммарного потока П попало некоторое событие л: (г-е управляющее воздействие) и отказ ПО не произошел, поток, описывающий реализацию г'-й ЛТ П с функцией распределения ^ (должен быть исключен из суммарного потока 77.

Для описания указанного условия воспользуемся операцией разрежения потока событий, состоящей в том, что каждое событие, независимо от других, переносится из исходного потока в разреженный поток 77 с вероятностью р (следовательно, выбрасывается с вероятностью ц - 1 - р). Такую операцию обозначим Кр(П) (операция 7?р).

Плотность распределения / 1р (¡^ разряженного потока П выражается через ее характеристическую функцию преобразованием Фурье. В процессе эксплуатации исходные потоки 77 подвергаются многократному /^-преобразованию, вследствие чего интенсивность потока П^) будет стремиться к нулю при I —> оо.

Таким образом,

1(1-^1 ))<1Р м(0 --

п/ Л ' (9)

11М

1=1

где р (П) (?) определяется при / = ?2 из соотношения 16

р 1=1

Третья глава диссертации посвящена применению методов теории восстановления для анализа технологической эффективности различных систем ЖАТ с учетом условий эксплуатации.

Применение методов теории восстановления позволяет оценить вероятность того, что в интервале времени (0, /) произойдет ровно дискретных событий (в терминах теории восстановления - число восстановлений за указанный период). Такими дискретными событиями могут являться проследования подвижных единиц по заданному изолированному участку, реализации определенной ВТ ПО, переводы стрелки из одного положения в другое и т.д. В этом случае значение параметра ТУ будет определяться характеристиками интенсивности использования систем ЖАТ в процессе функционирования, что, в свою очередь, зависит от объемов и характера поездной и маневровой работы для заданного участка, т.е. от параметров движения.

Задавая интервал времени (0, 0 либо в пределах срока эксплуатации системы ЖАТ, либо в пределах регламентного периода технического обслуживания, можно получить вероятностные характеристики технологической эффективности систем ЖАТ в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации, рассчитанные на основе статистических данных.

Для построения модели эксплуатационной надежности ПО

необходимо определить РП0*{1,Ы1) - вероятность того, что в интервале (0, /) будет реализован полный перечень Л^

Для решения поставленной задачи удобно воспользоваться основными положениями теории восстановления и рассматривать распределение времени до первой реализации г -й ЛТ с помощью специального распределения Эрланга порядка к,. Рассмотрим вероятность Р(Щ = г/) того, что за время г произойдет ровно N1 =г1 реализаций 1-й ЛТ или вероятность

(10)

числа восстановлений в интервале (О,/). При стационарности процесса реализаций г- й ЛТ ПО системы ЖАТ

Р(М1

V Ч'УПМ'"«"4'

1=о к( 1=о Л

I-

(П)

Для случая т > А^ >1:

¿£о(0 = П [1-Р(^=0)],

¿=1

(12)

что соответствует вероятности того, что за время I каждая ЛТ из полного множества ЛТ будет реализована хотя бы один раз. Очевидно, что

Применение методов теории восстановления позволяет уточнить статистическую оценку вероятностей РиР2,...,Р1г...Р„ на

основе анализа эксплуатационной работы станций.

Выражение (12) может использоваться при определении времени Тоэ опытной эксплуатации (эксплуатационных испытаний) системы ЖАТ для доказательства соответствия системы заданным показателям надежности ПО, так как длительность Тоэ зависит от скорости сходимости предела (13) к значению нормы

(13)

вероятности безотказной работы ПО системы ЖАТ Рпон. Значение параметра Тоэ будет различным для разных станций или

диспетчерских участков при использовании одних и тех же средств ЖАТ, имеющих одинаковую структуру ПО.

Параметр цпо (Тоэ) характеризует вероятность того, что в

ходе опытной эксплуатации системы ЖАТ ПО будет содержать хотя бы одну ошибку, допущенную на этапе его проектирования. Отсюда следует, что системы ЖАТ по критерию эксплуатационной надежности ПО Рло({) могУт быть классифицированы на основе значений математического ожидания м\гоэ\ и дисперсии -О^з] функции (12) как функции случайных аргументов и Л^ .

В качестве показателя технологической эффективности системы ЖАТ может быть рассчитан коэффициент готовности системы. В этом случае, на этапе проектирования должны быть разработаны и количественно оценены методы технического обслуживания системы ЖАТ с учетом различных условий эксплуатации системы.

Анализ регламентной периодичности работ по техническому обслуживанию устройств ЖАТ показывает, что период профилактики существенно зависит от категории железнодорожной линии, на которой расположены соответствующие объекты. Около 25% видов работ проводятся с различной периодичностью для линий соответственно I и II категорий. При этом периодичность работ не зависит от фактического использования соответствующих устройств СЦБ на станциях, а определяется категорией железнодорожной линии в целом для участка железной дороги. В диссертации разработана методика регламентирования периодичности технического обслуживания станционных устройств ЖАТ в зависимости от интенсивности их использования. В качестве нормативных периодов профилактики предложены периоды, регламентированные для железнодорожных линий различных категорий.

Для решения данной задачи сформулируем следующее условие: периодичность у'-й работы tJ по техническому обслуживанию устройства не должна с заданной вероятностью Р превышать нормативный период / до первого использования устройства по назначению, т. е.

Р{ги]) = Р{г}{1н]}>Р], (14)

где ] - функция распределения случайной величины г\

Для выполнения условия (14) необходимо, чтобы на отрезке времени длиной ? появилось хотя бы одно событие потока событий, заключающихся в использовании устройства в технологическом процессе.

Таким событием для рельсовых цепей является их шунтирование, для стрелок - перевод стрелки, проследование через стрелку подвижной единицы и др. Зная значение / и Р, можно определить значение периода профилактики г\

Пользуясь математическим аппаратом теории восстановления можно определить вероятность того, что за время ? произойдет ровно М/ = т^ событий, заключающихся в использовании ] -го устройства по назначению.

В этом случае, устройства ЖАТ и соответствующие периоды

их технического обслуживания по критерию Р{М/ = 0) могут быть сгруппированы на основе значения математического ожидания и дисперсии ].

Поскольку, параметры потоков событий срабатывания устройств зависят от объемов, характера и законов распределения поездной и маневровой работы на заданном участке железной дороги, то для анализа функций распределения ^(¿ну) работа систем ЖАТ рассматривается с точки зрения функционирования систем массового обслуживания (СМО). В такой системе входной поток требований, распределение промежутков времени между последовательными требованиями и распределе-

ние времени их обслуживания определяются эксплуатационными показателями работы станций. В этом случае в качестве обслуживающих приборов могут выступать станции в целом, напольные объекты на станции (стрелки, рельсовые цепи), реле цепей электрической централизации. При этом каждый обслуживающий прибор одной из СМО представляется в виде сети массового обслуживания с несколькими обслуживающими приборами другой СМО.

Предложена методика оценки интенсивности работы устройств железнодорожной автоматики, основанная на моделях массового обслуживания с последовательно-параллельными этапами.

Для расчета фактического и нормативного периодов технического обслуживания устройств ЖАТ предлагается использовать метод статистической оценки параметров нормированного закона распределения Эрланга на основе показателей работы станций и железнодорожных линий различных категорий.

В четвертой главе приведены методы построения и оценки технологической эффективности информационного и математического обеспечения систем ЖАТ.

Известно, что технологические алгоритмы систем ЖАТ могут быть самостоятельными объектами, как системного проектирования, так и анализа их технологической эффективности. Однако до настоящего времени не выработаны общие подходы к технологии их синтеза и к методам оценки систем ЖАТ на алгоритмическом уровне по критериям безопасности, надежности и технологической эффективности в целом.

Функция Рпо С") представляет собой априорную модель

надежности ПО в виде априорной вероятности безошибочной реализации ПО за п прогонов в связи с отсутствием ошибок программирования. Она зависит от квалификации програм-> мистов и качества тестирования программных средств системы

ЖАТ.

Априорное значение вероятности р может быть оценено с помощью аппарата функциональных сетей на основе обобщенного структурного метода на этапе проектирования структуры АО как аналога эскизного проектирования аппаратных средств.

В общем случае Рпо(п) в зависимости от реализуемого ВП принимает различные значения в соответствии со структурой ПО. Функциональные сети АО для различных ВП могут содержать разные наборы ТФС, при программной реализации которых программисты могут допустить ошибки с различной вероятностью. При «->оо функция Рпо{п) будет стремиться к среднему значению вероятности рпо отсутствия ошибки при реализации произвольного управляющего воздействия.

В данной главе предлагается методика оценки априорной надежности АО, которая заключается в следующем:

- алгоритм или программа, представленные на к-м языковом уровне, разбиваются на типовые функциональные единицы в соответствии с введенными рабочими операциями;

- на основе полученной структуры строится функциональная сеть АО;

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

- с использованием библиотеки ТФС производится эквива-лентирование элементов функциональной сети АО и оцениваются стоимостные и временные затраты на проектирование АО заданной структуры;

- при помощи логико-вероятностного метода рассчитывается значение вероятности рпо для АО в целом.

Таким образом, может быть осуществлена сравнительная характеристика априорной надежности, стоимости и затрат времени на проектирование для различных алгоритмов или программ, имеющих произвольную структуру. При этом, если несколько аналогичных программ проектируются коллективами разработчиков одинакового уровня квалификации, исходные статистические характеристики могут быть заданы условно или проранжи-рованы с учетом навыка (квалификации) проектировщиков программного продукта.

На этапе тестирования может быть получено эксперимен-

тальное подтверждение априорного значения вероятности рпо с помощью модели Миллса. Данная модель основана на экспериментальной оценке числа ошибок в программе.

Основным требованием, предъявляемым к модели Миллса, является соответствие статистической модели эксплуатационным характеристикам ПО системы ЖАТ. В частности, вероятность подсеивания одной ошибки в одну из ЛТ при 5 рассеиваемых ошибок должна соответствовать вероятности использования /-й ЛТ в единичном испытании ПО системы ЖАТ.

Для выполнения указанного условия необходимо определить места подсеивания ошибок в ПО на основе анализа структуры АО и статистического эксперимента. При этом структура АО может быть формализована в виде управляющего и информационного графов. При описании структуры данных F (Р-структуры) и внутренней логической структуры 5 (^-структуры) АО системы ЖАТ технологический алгоритм рассматривается как обработка потока данных, передаваемых от входа в программу к выходу из нее.

Вершины управления представляют собой множество операторов управления программ () и образуют структуру 5 АО системы ЖАТ; множество вершин потока данных образуют структуру базы данных ^ АО системы ЖАТ.

Любой логический алгоритм может быть представлен в виде управляющего Я и информационного £> графов, причем

яив = С(У,и,Л, (15)

где С? — орграф;

V — множество вершин; и — множество дуг; / — отношение инцидентности.

В этом случае множество вершин информационного графа Я = {г1,г2,...,га} будет конечным в отличие от вычислительных алгоритмов. Данная модель позволяет представить полное множество ЛТ в виде полного множества путей орграфа в.

Для определения полного множества ЛТ информационный подграф Q графа б обозначим как £/,), причем

Я с У; их а и, а управляющий подграф Я графа С - как С2(2,С/2), причем 2 с: Г; {/2 с ¿7, и преобразуем орграф С{У,и,/) в соответствии со следующим алгоритмом:

Шаг 1. В орграф С(У,17,/) добавляется вершина ия: С(У,11,/) + ия, соответствующая блоку «начало» стандартной блок-схемы алгоритма. Вершина ия обладает свойством с1+{оя) = 0, следовательно, является источником.

Шаг 2. В орграф С(К,£/,/) добавляется ребро и-{у>н,д]).

Шаг 3. В орграф 0(У,1/,/) добавляется вершина и^-: С{У,и,/) + хук, соответствующая блоку «конец» стандартной блок-схемы алгоритма. Вершина \зк обладает свойством ) = 0, следовательно, является стоком.

Шаг 4. Для всех вершин и; орграфа (7(К,?7,/) (причем <£У), обладающих свойством ) = 0, в орграф С(У,и)

добавляются ребра и,- = Таким образом, орграф

(7(К,{У) является сетью.

Шаг 5. Множество Я (Я е У) путем последовательного удаления вершин г, и добавления вершин г/ в подграф преобразуется таким образом, чтобы каждому у'-му значению г'-й логической переменной г{ соответствовала вершина г/ .

Шаг б. В орграф б к каждой вершине г/ последовательно добавляются ребра (дуги), смежные с ребрами, соединяющие соответствующую вершину г1 с одной или несколькими вершинами управляющего подграфа (г2((?,о2). 24

добавляется Я, =

-1

новых вершин /у[, г/2, ■ ■ ■ г/Яг с сохра-

Шаг 7. Каждой вершине управляющего подграфа смежной с одной или несколькими вершинами информационного подграфа ^(^и,), добавляется вершина д1.

Шаг 8. В орграф (7 для каждой вершины ^ последовательно добавляются ребра (дуги), смежные и противоположно направленные дугам, соединяющим вершину с одной или несколькими вершинами информационного подграфа С1(7?,и1) .

Шаг 9. Для V вершины г/ информационного подграфа ,

валентность которой с!(г/)> 2 применяется операция расщепления в соответствии с процедурой шагов 10-13.

Шаг 10. Для каждой вершины г/(с1(г/)> 2) в подграф О]

'¿(г/) 2

ч

нением прежнего смыслового значения вершины г/ для V из новых вершин. Для сохранения общности обозначим г/ = г/0. Шаг 11. Для V перенумеруем пары дуг вида

(<1т>г,0)&(ч'т>г/о) числами от 0 до Я включительно.

Шаг 12. В орграфе <7 удаляется каждая 5-я пара дуг, указанная в шаге 11, а вместо нее в орграф (7 добавляется пара дуг

(Ят.&Ыя'т,^).

Шаг 13. Пусть для некоторой вершины дт управляющего

графа 02 дуги вида (^.О ,...,(я'е>ят) для Данной

вершины являются концом, а дуга (<?т,#е)- началом. В случае, если количество п дуг вида {дт,де) п> 1, то управляющий граф составлен неверно в связи с неоднозначностью процесса управления.

В орграфе (?2 для всех пар вершин {дт 5 ^ ) дуги, смежные с вершинами орграфа С2, удаляются, а вместо

них в орграф добавляются дуги, инцидентные тем же вершинам и одной из вершин дт или д1, по следующему правилу: если,

вершина qm является концом для дуг вида (дт,г/), то она является началом для дуги (дт,де), а вершина ^ - концом для

ДУГ д^ч],-..,^ и наоборот. Шаг 14. Конец алгоритма.

В результате реализации описанного алгоритма будет получен орграф (7 (У',и ), количество путей в котором равно числу ЛТ соответствующего АО системы ЖАТ, представленного в виде исходной модели.

Определим вершины и ребра орграфа С', в которые должны быть подсеяны ошибки в соответствии с моделью Миллса для оценки вероятности рпо . Заметим, что количество 5 подсеиваемых ошибок при условии, что количество исходных ошибок к = 0, определяется нормируемым значением параметра С - вероятности того, что программа не содержит ни одной ошибки. Пусть заданы вероятности Р1,Р2,-..,Р......Рд^ того, что в

произвольном испытании будет реализован г-й путь (цепь) в

орграфе С, что соответствует реализации г-й ЛТ. В орграфе (7 каждой у-й дуге и е II или вершине уеК поставим в соответствие вероятность Р(и]) или Р(у]) того, что в произвольном испытании ЛТ будет содержать у'-ю дугу (вершину) орграфа С. В этом случае Р(и}) - длина дуги и} , а орграф О' - нагруженный с весовой функцией Р(и): и —» .

Весовая функция Р(и) задается следующим образом. Шаг 1. Любой г-й ЛТ в орграфе С поставим в соответствие путь я,.

Шаг 2. Величину Р1 = Р(п^) назовем длиной любой дуги и,

входящей в путь я, в орграфе С при реализации г-й ЛТ в одном испытании.

Шаг 3 Пусть путь я, имеет вид я, = яг] ° я,2 °... ° те , , где п' - число дуг, образующих путь я,-. 26

Шаг 4. Весовая функция Р(и) определяется как

ny

P{Uj)= t Р(Ку), Q<P(Uj)<\, (16)

(=1

причем P(n,j) = 0 в случае, если дуга ыу не принадлежит i- й ЛТ.

Заметим, что P(uj) = l в том и только в том случае, если

дуга и входит во все пути орграфа G', т.е. любое испытание АО будет содержать дугу и~. Аналогично может быть задана весовая функция Р{у) для вершин орграфа G'.

Пусть N - UkjV . Множества элементов АО с весовой функцией

ny

Р(п})= ± P{Ki}), (17)

/=1

где P(nj) = P(uj), если п} е U ? (18)

Р{п}) = P(Vj), если rij е V. (19)

Требуется определить элементы множества в которые следует подсеять ошибки в ходе эксплуатационных испытаний. Данная процедура производится по следующему алгоритму.

Шаг 1. Элементы множества iV = п2...,пк) группируются в порядке возрастания значений весовой функции Р(п ), в результате чего образуется упорядоченное множество N' = {n[,n'2,...,n'k}.

Шаг 2. Множество N' разбивается на подмножества N[,N'2, ■ ■■,N'm так, чтобы элементы каждого из них имели одинаковые значения весовой функции P(nj).

Шаг 3. Пусть мощности подмножеств N[,N'2,...,N'm равны

соответственно к1,к2,...,кт. Определяется число ошибок с\, которое следует подсеять в г'-е подмножество при условии равновероятного подсеивания ошибок

г' С

(2°)

Шаг 4. С учетом весовой функции р(п.) для подмножества

N'J определяется число ошибок, подсеиваемых в данное подмножество элементов

с]=с)-Р{п]). (21)

Шаг 5. Шаги 3 и 4 повторяются для всех подмножеств

Шаг 6. Определяется число ошибок С1, оставшихся не подсеянными:

т

(22)

Шаг 7. Если С1 > 1, то примем

С1 = С (23)

и переходим к Шагу 3, в противном случае - к Шагу 8. При этом полученные при каждой итерации значения с суммируются накопленным итогом.

Шаг 8. Округленные до целого значения числа ошибок [с;] подсеиваются случайным образом в соответствующие подмножества И' элементов АО. ]

Шаг 9. Конец алгоритма.

Разработка конструкционных методов обеспечения надежности и безопасности АО систем ЖАТ основана прежде всего на выборе управляющих структур алгоритма и порядке их использования, т.е. оптимизации ¿'-структуры технологического алгоритма управления. В этом случае критерием оптимизации являются показатели безотказности (бездефектности) АО

РН"Р(3) и средних затрат на проектирование и реализацию программного продукта Ен (г).

В диссертации проведена формализация описания объектов управления и контроля для станций и участков с произвольной топологией путевого развития и размещения напольного оборудования. В качестве метода описания объекта управления и контроля разработан метод фреймов, позволяющий получить унифицированное информационное и математическое обеспечение микропроцессорных систем ЖАТ.

При разработке математического обеспечения систем микропроцессорной централизации фрейм объекта управления и контроля представляет собой базу данных, состоящую из 16 логических переменных ^Ч/^/г,---,/^) • Вектор Р ставится в соответствие любому объекту управления и контроля системы централизации и не зависит от типа этого объекта. Основной принцип фреймового описания структуры базы данных F состоит в том, что каждая переменная /1 может принимать одно из двух значений: либо «О», что означает «передвижение через фрейм возможно», либо «1», что означает «передвижение через фрейм невозможно».

В главе рассмотрен матричный способ построения информационного обеспечения систем управления движением поездов, позволяющий реализовать унифицированную модель технологических алгоритмов ЖАТ.

Основными особенностями ПО микропроцессорных систем ЖАТ является программная реализация алгоритмов управления перевозочным процессом, а также проектирование ПО на основе ранее разработанных прототипов с частичным или полным использованием программных продуктов и алгоритмических решений (типовых элементов), предназначенных для других железнодорожных объектов.

Таким образом, проектирование ПО систем ЖАТ фактически заключается не в разработке нового ПО, а в переработке отлаженного комплекса программных средств с учетом отличий реализованного варианта ПО от спецификаций, заданных для нового. В работе рассмотрен метод проектирования ПО систем ЖАТ, названный методом прототипов, который был разработан и применен при проектировании систем диспетчерского управления.

Данную технологию можно разделить на этапы:

- анализ спецификаций технологических алгоритмов системы ЖАТ на основе технического задания, выделение типовых и нетиповых блоков алгоритма управления;

- выбор по множеству заданных критериев из перечня ранее разработанных программных средств, реализующих аналогичные задачи, прототипа (базовой программы) для нового ПО системы ЖАТ;

- разработка на основе выбранного прототипа нового ПО путем исправления и дополнения базового ПО в соответствии с новыми спецификациями.

В качестве одного из методов обеспечения безопасности программных средств на этапе проектирования в диссертации предлагается использовать технологию, основанную на криптографии (шифрования) информации. Пользуясь устоявшейся терминологией криптографии, отправителями будем называть реальные объекты управления и контроля, а получателями - программные модули или ячейки памяти, реализующие управление данными объектами с помощью программных средств.

Секретные ключи отправителей (например, объектов управления и контроля по плану станции) на этапе проектирования ПО присваиваются главным инженером проекта, и держатся в тайне от программистов. В свою очередь, секретные ключи получателей (программных модулей управления и контроля) при- - 1 сваиваются программистом по стандартной (обязательной) технологической процедуре.

В этом случае одним из элементов ПО систем ЖАТ является «телефонная книга» с открытыми ключами абонентов, составленная программным путем.

Пятая глава посвящена разработке моделей и методов оценки технологической эффективности систем диспетчерской централизации на этапе проектирования.

В работе рассмотрены методики расчета достоверности передачи информации в системах ДЦ для аппаратуры приема, передачи к обработки информации, а также для способа кодирования сигналов телесигнализации (ТС) и команд телеуправления (ТУ).

Проведенная оценка достоверности передачи неответственных команд по каналам связи в существующих системах ДЦ на примере системы ДЦ «Сетунь» показала, что наиболее неэффективным элементом системы является локальная вычислительная сеть. Это объясняется тем, что используемые в системах ДЦ стандартные протоколы и вероятностные характеристики передачи дискретных сообщений локальных сетей не соответствуют критериям, регламентированным в эксплуатационно-технических требованиях к системам ДЦ.

Кроме того, установлено, что выполнение нормативных требований по вероятностям трансформации и потери команд ТУ и ТС зависят как от конфигурации системы ДЦ, так и от условий эксплуатации, организации движения поездов на заданном диспетчерском участке. В частности, допущение о том, что каждая кодовая комбинация равновероятна по условиям передачи, соответствует заниженной оценке указанных вероятностных характеристик. В свою очередь, частота использования различных кодовых комбинаций зависит от характера и объемов поездной и маневровой работы в пределах диспетчерского круга. Также в расчетах следует учитывать вероятности передачи команд ТУ и ТС на j-й линейный пункт из заданного количества п линейных пунктов.

В данной главе предложена математическая модель оценки показателей безопасности систем диспетчерской централизации с учетом интенсивности передачи ответственных команд, а также отказов аппаратных средств ЖАТ. Расчет показателей технологической эффективности аппаратных средств ДЦ в настоящее время строится на допущении о постоянной интенсивности ответственных команд ХдК = const.

Это приводит к заниженному значению вероятности опасной трансформации ответственных команд ввиду того, что принцип

равномерности передачи для ответственных команд не действует. Как показывает опыт эксплуатации ДЦ, интенсивность передачи ответственных команд не является постоянной: они передаются, как правило, только в случае отказов устройств автоматики и телемеханики, тогда как при иных условиях их интенсивность близка к нулю.

В основу модели положены методы теории массового обслуживания с приоритетами. Система ДЦ рассматривается как объект с обслуживанием, имеющий два входных потока заявок: поток Р2 команд ТУ, требующих реализации, и поток Р1 отказов средств ЖАТ, причем поток Р1 должен иметь абсолютный приоритет над потоком Рг Принято допущение, что при отсутствии отказов аппаратных средств ЖАТ поток Р2 будет содержать только неответственные команды.

Появление отказа приводит к тому, что на входе обслуживающего прибора скапливается очередь из заявок Р2 за время восстановления средств ЖАТ или за период занятости прибора 7\ Однако, в потоке Рх имеются требования, которые только часть

заявок потока Р2 переводят в класс ответственных заявок Р20 .

В этом случае будем считать, что неответственные команды Р1И должны покидать очередь, не дожидаясь обслуживания. В этом случае команды ТУ будут относиться к нетерпеливым требованиям 2-го рода.

В соответствии с предложенной моделью для определения значения Хок требуется найти среднюю длину очереди Р2, возникающей в течение периода занятости прибора.

Пусть М1 (/) и М2(0 означают соответственно длины очередей приоритетных и неприоритетных требований в момент времени г периода занятости двумя классами приоритетов.

Зная среднюю длину очереди ответственных команд, образуемую за среднее время занятости прибора Е(у2), вероятность опасной трансформации кода ответственной команды за указанный период можно определить как

л

Р =]_рЕ(м2) (24)

1 оп.тр 1 1 пту > у 1

где Рпту - вероятность отсутствия трансформации кода ответственной команды.

Средняя длительность периода занятости может быть определена как

Е{Уг)=

{Х1+Х2)-{1-р,)'

Р1 +>-1 •

к=1

(1-аГ-

1-Ь,

к-

г \ Л

Ф2{к- 1,Р)

• +

(25)

+ \2

^М /л (и п

/с=0

'ф^Щ

Среднее число приоритетных требований а среднее число неприоритетных требований

Значение интенсивности ответственных команд Х0А.[£,(у2)]

определяется средним периодом занятости прибора Е(у2) • Следовательно ^ ■

I национал Ы*Ая)

I СИМИАТЕКЛ 1 33

I СЯтрвт | т ***_,_]

X

ок

Е{Уг) '

(28)

Из анализа следует, что доказательство безопасности систем диспетчерского управления следует производить с учетом эксплуатационных и технических характеристик диспетчерских участков, на которых предполагается внедрение проектируемой системы.

В главе также произведен анализ экономических критериев технологической эффективности микропроцессорных систем ЖАТ. Приведен расчет абсолютной экономической эффективности на примере микропроцессорной системы диспетчерской централизации «Диалог», а также результаты анализа экономической эффективности использования системы «Диалог-Ц» при реконструкции постового оборудования систем электрической централизации.

Шестая глава посвящена практическому применению методов проектирования систем ЖАТ с использованием полученных автором результатов.

В данной главе сформулированы основные эксплуатационно-технические требования, предъявляемые на этапе проектирования к системам диспетчерского управления, а также различным видам обеспечения систем релейно-процессорной и микропроцессорной централизации.

Информационное и математическое обеспечение для системы релейно-процессорной централизации, представлено в виде совокупности технологических алгоритмов. В'главе приведен пример информационного обеспечения, построенного на основе фреймового описания устройств СЦБ для станции Суйда Октябрьской железной дороги. Разработаны алгоритмы настройки программного обеспечения, реализованные при проектировании систем релейно-процессорной централизации «Диалог-Ц».

Технологические методы проектирования информационного и математического обеспечения повысили производительность труда при создании систем диспетчерского управления и релейно-процессорной централизации. В частности применение метода фреймов построения информационно» 5

34 * .. !

««

го обеспечения систем диспетчерской централизации позволяет сократить время проектирования программного обеспечения по сравнению со стандартной технологией в среднем на 15%, в том числе за счет снижения числа ошибок (в среднем на 30%) и уменьшения трудозатрат и стоимости тестирования программных средств.

В работе проведено обоснование выбора конфигурации систем диспетчерской централизации на основе данных об объемах маневровой работы и характеристиках устройств ЖАТ на станциях диспетчерского участка. Приведен анализ вариантов конфигурации системы диспетчерской централизации «Диалог» на примере организации диспетчерского управления станциями Малого кольца Московской железной дороги. В качестве базового варианта организации диспетчерского управления предложено использовать двухуровневую кольцевую схему сетевой топологии системы ДЦ «Диалог». Такая структура позволяет перевести ряд станций участка в режим работы линейного пункта с автономным управлением при значительных объемах поездной и маневровой работы.

Универсальность предложенных моделей и методов проектирования позволяет их использовать при разработке микропроцессорных систем телеуправления для железнодорожных станций и участков с произвольной топологией путевого развития и размещения напольного оборудования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны теория и методы оценки технологической эффективности процесса проектирования систем обеспечения безопасности движения поездов, предложен комплекс технологических решений, позволяющих решить проблему проектирования математического и информационного обеспечения микропроцессорных систем железнодорожной автоматики и телемеханики.

Проведенные в работе исследования позволили получить следующие результаты.

1. Для количественной оценки технологической эффективности систем ЖАТ и оптимизации технологии проектирования

предложено использовать метод функциональных сетей. Сформулирована задача оптимизации технологического процесса проектирования систем ЖАТ по критерию экономической эффективности при ограничениях на критерии надежности и безопасности, достигнутых на этапе проектирования. Для решения этой задачи предложена сравнительная оценка качества проектирования различных систем ЖАТ.

2. Введена и обоснована обобщенная модель надежности микропроцессорных систем ЖАТ, учитывающая особенности потоков отказов и процессов старения аппаратных и программных средств железнодорожной автоматики.

3. Предложен метод формального описания структуры алгоритмов функционирования систем ЖАТ на основе введенных понятий логического пути и логической траектории. Такой подход позволил впервые сформулировать и построить дискретную модель эксплуатационной надежности программного обеспечения систем ЖАТ, учитывающую случайный процесс реализации логических алгоритмов. Предложена и обоснована непрерывная модель эксплуатационной надежности программного обеспечения систем ЖАТ, основанная на многократном разрежении случайного потока событий.

4. На основе теории восстановления разработан метод расчета нормативного периода испытаний систем ЖАТ, позволяющий оценить эксплуатационную надежность программного обеспечения с учетом реальных условий эксплуатации (по параметрам поездной и маневровой работы).

5. Разработан метод статистической оценки параметров нормированного закона распределения Эрланга на основе показателей работы станций и железнодорожных линий различных категорий, позволяющий оценить фактический и нормативный периоды технического обслуживания устройств ЖАТ. Разработана методика оценки интенсивности работы устройств железнодорожной автоматики, основанная на модели массового обслуживания с последовательно-параллельными этапами.

6. Предложены методики априорной и экспериментальной оценки безошибочности логических алгоритмов на основе метода логико-вероятностного расчета надежности, позволяющие осуществлять сравнительную оценку надежности, стоимости и

затрат времени на проектирование для логических алгоритмов произвольной структуры. На основе статистической модели Миллса предложен способ подсеивания ошибок при создании логических алгоритмов и программ, обеспечивающий заданную достоверность оценки надежности технологических алгоритмов по результатам эксплуатационных испытаний.

7. Проведена формализация описания объектов управления и контроля для станций и участков с произвольной топологией путевого развития. Для описания этих объектов разработан метод фреймов, позволяющий получить универсальное информационное и математическое обеспечение микропроцессорных систем ЖАТ.

8. Разработаны и обоснованы технологические методы проектирования математического обеспечения систем ЖАТ:

- матричный способ построения информационного обеспечения систем управления движением поездов, позволяющий реализовать унифицированную модель технологических алгоритмов ЖАТ;

- методы обеспечения заданных требований по безошибочности и безопасности проектирования программного обеспечения за счет использования при организации процесса проектирования криптографической защиты информации.

9. Разработана методика расчета показателей технологической и экономической эффективности систем диспетчерского управления; обоснована необходимость учета эксплуатационных характеристик диспетчерского участка при доказательстве безопасности и работоспособности систем диспетчерской централизации.

10. Разработана и обоснована математическая модель оценки показателей безопасности систем диспетчерской централизации с учетом интенсивности передачи ответственных команд, а также отказов аппаратных средств системы. Предложена методика доказательства безопасности систем диспетчерского управления с учетом эксплуатационных и технических характеристик диспетчерских участков.

11. Разработано информационное и математическое обеспечение для систем релейно-процессорной централизации, реализованное в виде совокупности технологических алгоритмов. Разра-

ботаны основные эксплуатационно-технические требования к различным видам обеспечения систем диспетчерского управления, систем релейно-процессорной и микропроцессорной централизации.

12. Результаты работы внедрены при проектировании систем диспетчерской централизации «Диалог» и «Сетунь» для участков железных дорог России, стран СНГ и Балтии, а также при создании математического обеспечения систем релейно-процес-сорной централизации «Диалог-Ц» для станций Енисей, Бу-гач и Злобино Красноярской железной дороги.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ диссертации опубликованы в 59 работах (позиции 1-8 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК России):

1. Горелик A.B. Проблемы безопасности программного обеспечения микропроцессорных систем // Автоматика, связь, информатика, 2003. № 8. С. 24-26.

2. Горелик A.B. Эксплуатационная надежность алгоритмического и программного обеспечения систем железнодорожной автоматики // НТТ - Наука и техника транспорта, 2003. № 1. С. 4-12.

3. Горелик A.B. Математическая модель для расчета периодичности техобслуживания устройств железнодорожной автоматики // Автоматика, связь, информатика, 2002. № 6. С. 40^41.

4. Горелик A.B. Методы повышения эффективности технического обслуживания систем железнодорожной автоматики // Транспорт: наука, техника, управление. — М.: ВИНИТИ, 2002. С. 14- 15.

5. Горелик A.B., Глушков В.В. Цифровое шифрование как метод повышения безопасности программных средств в системах железнодорожной автоматики // НТТ - Наука и техника транспорта. 2002. №2. С. 26-28.

6. Горелик A.B., Крылов А.Ю. Реализация ресурсосберегающих технологий при проектировании и внедрении микропроцессорных систем управления движением поездов // Транспорт: наука, техника, управление. — М.: ВИНИТИ, 2002. С. 16-17.

7. Шалягин Д.В., Коннова Т.В., Горелик A.B. Функциональ-

ное проектирование аппаратных и алгоритмических средств систем управления движением поездов // Вестник ВНИИЖТ. 1997. №3. С. 41 - 47.

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. № 10. С. 30-34.

9. Горелик A.B. Выбор и количественная оценка критериев безопасности алгоритмического обеспечения систем управления движением поездов. — М., 1994, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС № 5937-жд 94.

10. 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.

11. Горелик A.B. Оперативность обработки информации в микроэлектронных системах обеспечения безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте. — М., 1994, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС № 5980- жд 94.

12. 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.: РГОТУПС, 1995. С. 53.

13. 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.

14. 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 —Часть I. С. 100-105.

15. Шалягин Д.В., Горелик A.B., Коннова T.B. 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.

16. Шалягин Д.В., Горелик A.B. Безопасность алгоритмического и программного обеспечения микропроцессорных систем железнодорожной автоматики // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта: Тезисы докл. второй международной научно-технической конференции. В 2-х частях — М.: МИИТ, 1996 — Часть I. С. 12.

17. Шалягин Д.В., Поменков Д.М., Горелик A.B. Принципы построения системы микропроцессорной централизации «Диа-лог-Ц» // Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тезисы докл. второй межвуз. научно-методической конференции.— М.: РГОТУПС, 1997. С. 128.

18. Горелик A.B., Поменков Д.М. Моделирование систем железнодорожной автоматики с помощью кумулятивного структурного метода. — М., 1997, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС № 6110-жд97.

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

20. Горелик A.B. Дискретные эмпирические модели надежности и безопасности программного обеспечения // Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тезисы докл. третьей межвуз. научно-методической конференции. — М.: РГОТУПС, 1998. С. 62.

21. Горелик A.B., Поменков Д.М., Коннова Т.В. Кумулятивная модель алгоритмического обеспечения систем микропроцессорной централизации // Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Тезисы докл. третьей межвуз. научно-методической конференции. — М.: РГОТУПС, 1998. С. 63.

22. Шалягин Д.В., Горелик A.B. Показатели качества программного обеспечения систем управления движением поездов

// Применение современных технических средств в системах железнодорожной автоматики и телемеханики: Международный межвузовский сб. науч. тр. — Ростов-на-Дону: РГУПС, 1998. С. 19-23.

23. Шалягин Д.В., Горелик A.B., Поменков Д.М. Микропроцессорное управление устройствами электрической централизации // Применение современных технических средств в системах железнодорожной автоматики и телемеханики: Международный межвузовский сб. науч. тр. — Ростов-на-Дону: РГУПС, 1998. С. 38^0.

24. Горелик A.B., Ульянов В.М., Шалягин Д.В. Система «Диа-лог-Ц» и ее применение в устройствах электрической централизации // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. 4.1. — М.: РГОТУПС, 1998. С. 36-39.

25 .Горелик A.B., Поменков Д.М., Шалягин Д. В. Проектирование микропроцессорной централизации «Диалог-Ц» // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. 4.1. — М.: РГОТУПС, 1998. С. 32-35.

26. Горелик A.B., Ульянов В.М., Шалягин Д.В. Эффективность модернизации устройств автоматики на основе системы «Диалог-Ц» // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. 4.1. — М.: РГОТУПС, 1998. С. 39-41.

27. Поменков Д.М., Горелик A.B. Оптимизация структуры фрейма станционного объекта // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. Ч.И. — М.: РГОТУПС, 1998. С. 85-88.

28. Горелик A.B., Крылов А.Ю. Координатная модель информационного обеспечения микропроцессорных систем станционной автоматики // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. Ч.И. — М.: РГОТУПС, 1998. С. 30-33.

29. Шалягин Д.В., Крылов А.Ю., Горелик A.B. Автоматизированная система диспетчерского управления «Диалог» // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тезисы докл. гоби-

лейной научно-технической конференции. — Екатеринбург: УрГАПС, 1998. С. 178.

30. Шалягин Д.В., Горелик A.B. Система управления устройствами электрической централизации «Диалог-Ц» // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тезисы докл. юбилейной научно-технической конференции. — Екатеринбург: УрГАПС, 1998. С. 178.

31. Шалягин Д.В., Горелик A.B. Применение комплекса систем «Диалог» для управления движением поездов // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Тезисы докладов научно-технической конференции. — М.: МИИТ, 1998. —C.V-11-V-12.

32. Горелик A.B., Крылов А.Ю., Шалягин Д.В. Информационный метод оценки качества проектирования микропроцессорных систем диспетчерского управления движением поездов // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. — М.: РГОТУПС, 1999. С. 113-116.

33. Горелик A.B., Крылов А.Ю., Шалягин Д.В. Вариационное проектирование программного обеспечения микропроцессорных систем диспетчерского управления // Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: Сборник научных трудов по материалам пятой межвуз. научно-методической конференции. В 2-х частях — М.: РГОТУПС, 2000. Часть II. С. 54-56.

34 Шалягин Д В., Крылов А.Ю., Горелик A.B. Реконструкция устройств электрической централизации на базе системы «Диалог-Ц» // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Труды третьей научно-практической конференции. — М.: МИИТ, 2000. С. И-15 -II-16.

35. Горелик A.B., Крылов А.Ю., Шалягин Д.В. Применение системного подхода к оценке качества проектирования систем диспетчерского управления //Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. — М.: РГОТУПС, 2000.

36. Шалягин Д.В., Ульянов В.М., Горелик A.B. Автоматизация диспетчерского управления и реконструкция устройств автоматики на станциях кольца Московской железной дороги //

Потенциал московских вузов и его использование в интересах города. Энерго- и ресурсосберегающие технологии в городском хозяйстве: Тезисы докладов городской научно-практической конференции. — М.: МЭИ, 1999.

37. Шалягип Д.В., Горелик A.B., Камнев В.А., Крылов А.Ю. Совершенствование технологии проектирования микропроцессорных систем железнодорожной автоматики и телемеханики // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Труды научно-практической конференции. — М.:МИИТ, 2001. — C.II-12-II-13.

38. Ульянов В.М., Горелик A.B. Анализ надежности станционных систем железнодорожной автоматики при различных объемах поездной и маневровой работы //Перспективные технологии и технические средства управления движением поездов на железнодорожном транспорте: Междунар. межвуз. сб. науч. тр./ Под ред. проф. JI.B. Пальчика. — Ростов н/Д.: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2000. С. 74-76.

39. Горелик A.B., Крылов А.Ю., Шалягин Д.В. Метод вариационного проектирования программного обеспечения системы диспетчерской центра-лизации «Диалог» //Перспективные технологии и технические средства управления движением поездов на железнодорожном транспорте: Междунар. межвуз. сб. науч. тр./ Под ред. проф. J1.B. Пальчика. — Ростов н/Д.: Рост, гос. ун-т путей сообщения, 2000. С. 77-78.

40. Горелик A.B., Камнев В.А., Крылов А.Ю. Эффективность технологии проектирования микропроцессорных систем диспетчерского управления //Высшее профессиональное заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее. Сборник научных трудов по материалам междунар. конф., посвященной 50-летию РГОТУПС. — М.: РГОТУПС, 2001. С. 119-120.

41. Глушков В.В., Горелик A.B. Методы повышения безопасности программного обеспечения систем управления движением поездов // Высшее профессиональное заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее. Сборник научных трудов по материалам междунар. конф., посвященной 50-летию РГОТУПС. — М.: РГОТУПС, 2001. С. 120-121.

42. Горелик A.B. Повышение эффективности технического обслуживания и диагностики систем обеспечения безопасности движения поездов //Безопасность движения на железнодорожном транспорте: Сб. науч. статей / Под ред. A.A. Сатарова. — Саратов: Изд-во «Надежда», 2002.

43. Горелик A.B. Анализ методов организации процесса проектирования программного обеспечения микропроцессорных систем железнодорожной автоматики. — М., 2002, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС РФ, № 6359-жд02. 14 с.

44. Горелик A.B., Крылов А.Ю. Проблемы повышения надежности программных средств систем железнодорожной автоматики. — М, 2002, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС РФ, № 6360-жд02. 10 с.

45. Горелик A.B. Оптимизация структуры алгоритмического обеспечения систем диспетчерского управления движением поездов. — М„ 2002, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС РФ, № 6362-жд02. 10 с.

46. Горелик A.B., Крылов А.Ю. Координатная модель алгоритмов управления движением поездов. — М., 2002, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС РФ, № 6361-жд02. 12 с.

47. Горелик A.B., Крылов А.Ю. Применение технологии вариационного программирования при разработке микропроцессорных систем диспетчерского управления. — М., 2002, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС РФ, № 6358-жд02. 16 с.

48. Горелик A.B., Туровцев В.А. Надежность и безопасность алгоритмического обеспечения систем железнодорожной автоматики // Проблемы повышения эффективности функционирования и развития транспорта: Тезисы докл. Всероссийской научной конференции. — М.:РАН, 2002. С. 17.

49. Горелик A.B. Оценка надежности программных средств микропроцессорных систем управления движением поездов. // Совершенствование систем железнодорожной автоматики и телемеханики: Сб. науч. трудов каф. «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» РГОТУПС / Под ред. A.B. Горелика. — М.: РГОТУПС МПС РФ, 2003. С. 42-61.

50. Глушков В.В., Горелик A.B. Метод повышения безопасности программного обеспечения микропроцессорных систем железнодорожной автоматики //Совершенствование систем железнодорожной автоматики и телемеханики: Сб. науч. трудов каф.

«Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» РГОТУПС / Под ред. A.B. Горелика. - М.: РГОТУПС МПС РФ, 2003.С. 36-41.

51. Горелик A.B., Крылов А.Ю. Технологии синтеза программного обеспечения микропроцессорных систем управления.// Совершенствование систем железнодорожной автоматики и телемеханики: Сб. науч. трудов каф. «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» РГОТУПС / Под ред. A.B. Горелика. - М.: РГОТУПС, 2003. С.62-73.

52. Боровков Ю.Г., Горелик A.B., Балабанов И.В. Методика доказательства безопасности микропроцессорных систем диспетчерской централизации. // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов. - М.: РГОТУПС, 2004. С. 20-28.

53. Горелик A.B., Василенкова Т.А. Формализация процесса технического обслуживания систем железнодорожной автоматики. // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов. - М.: РГОТУПС, 2004. С. 32-38.

54. Горелик A.B. Обобщенная модель надежности аппаратных и программных средств железнодорожной автоматики // Актуальные проблемы развития транспорта России: стратегические, региональные, технические: Труды международной научной конференции, посвященной 75-летию РГУПС. - Ростов н/ Д.: РГУПС, 2004. С. 7-9.

55. Горелик A.B., Коряковцев С.П. Модели рассеяния программных ошибок. — М.: РГОТУПС, 2004. Деп. в ВИНИТИ, № 1959-В2004. 8 с.

56. Горелик A.B., Коряковцев С.П. Ошибки программного обеспечения. — М.: РГОТУПС, 2004. Деп. в ВИНИТИ, № 1958-В2004. 19 с.

57. Горелик A.B., Коряковцев С.П. Программное обеспечение: эволюция качества. — М.: РГОТУПС, 2004. Деп. в ВИНИТИ, № 1957-В2004. 17 с.

58. Горелик A.B., Коряковцев С.П. COTS- технологии в ответственных приложениях — М.: РГОТУПС, 2004. Деп. в ВИНИТИ, № 1956-В2004. 15 с.

59. Горелик A.B. Периодичность технического обслуживания станционных устройств по параметрам движения // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Труды всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Красноярск: ИрГУПС, 2005.

Горелик Александр Владимирович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

Тип. зак. 504 Подписано в печать 05.05.05 Формат 60x90'/|6

16

Изд. зак. 341 Тираж 120 экз.

Гарнитура Times. Усл. печ. л 3,0

Издательский центр РГОТУПСа, 125993, Москва, Часовая ул., 22/2

Участок оперативной печати РГОТУПСа, 125993, Москва, Часовая ул., 22/2

Щ-В648

РНБ Русский фонд

2006-4 15365

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ

1.1 Проблема оценки качества проектирования технических систем.

1.2 Особенности систем железнодорожной автоматики и телемеханики как объектов проектирования.

1.3 Технологическая эффективность процесса проектирования микропроцессорных систем железнодорожной автоматики.

1.4 Формализация технологии проектирования систем управления движением поездов на основе обобщенного структурного метода.

1.5 Выводы по главе

2. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Модели надежности и безопасности систем железнодорожной автоматики и телемеханики.

2.2.1 Обобщенная модель надежности аппаратных и программных средств.

2.2.2 Модели надежности программного обеспечения систем железнодорожной автоматики и телемеханики.

2.2.3 Особенности оценки надежности аппаратных средств железнодорожной автоматики.

2.2.4 Нормирование и оценка безопасности систем железнодорожной автоматики.

2.3 Эксплуатационная надежность алгоритмического и программного обеспечения систем железнодорожной автоматики.

2.3.1 Формализация структуры логических алгоритмов.

2.3.2 Дискретная модель эксплуатационной надежности программного обеспечения.

2.3.3 Непрерывная модель эксплуатационной надежности программного обеспечения.

2.4 Выводы по главе 2.

3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ ПО ПАРАМЕТРАМ ДВИЖЕНИЯ.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Оценка технологической эффективности программного обеспечения методами теории восстановления.

3.3 Методы повышения эффективности технического обслуживания систем железнодорожной автоматики в различных условиях эксплуатации.

3.4 Выводы по главе 3.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ.!

4.1 Технологические алгоритмы как элемент систем железнодорожной автоматики

4.2 Методы оценки технологической эффективности алгоритмического обеспечения систем железнодорожной автоматики.'.

4.2.1 Постановка задачи.

4.2.2 Априорная модель технологической эффективности алгоритмического обеспечения.

4.2.3 Методы экспериментальной оценки надежности технологических алгоритмов систем железнодорожной автоматики.

4.3 Построение унифицированной модели технологических алгоритмов систем железнодорожной автоматики методом фреймов.

4.3.1 Постановка задачи.

4.3.2 Обобщенная модель систем железнодорожной автоматики.

4.3.3 Применение метода фреймов для построения унифицированной модели системы железнодорожной автоматики.

4.3 .4 Синтез унифицированной модели технологических .алгоритмов систем железнодорожной автоматики

4.3.5 Матричный способ реализации технологического алгоритма регулирования движения поездов.

4.4 Совершенствование технологии проектирования алгоритмических и программных средств систем железнодорожной автоматики и телемеханики.

4.4.1 Анализ методов организации проектирования программного обеспечения систем железнодорожной автоматики.

4.4.2 Принцип проектирования программного обеспечения систем железнодорожной автоматики и телемеханики методом прототипов.

4.4.3 Технология повышения безопасности программного обеспечения систем железнодорожной автоматики.

4.5 Выводы по главе 4.

5. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ДИСПЕТЧЕРСКОЙ НрНТРАЗЖЗАЦИИ НА ЭТАПЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

5.1 Общие положения.

5.2. Расчет достоверности передачи информации по каналам связи.

5.3 Методы оценки технологической эффективности аппаратных средств при проектировании систем диспетчерской централизации.

5.3.1 Пример функциональной структуры системы диспетчерской централизации.

5.3.2. Методика расчета показателей технологической эффективности аппаратных средств.

5.4 Модель оценки технологической эффективности при передаче ответственных команд.

5.5 Экономические критерии технологической эффективности микропроцессорных систем железнодорожной автоматики.

5.6 Выводы по главе 5.

6. ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ПРИНЦИПЫ

ИХ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ.

6.1 Общие положения.

6.2 Разработка и реализация требований к системам диспетчерского управления.

6.2.1 Требования к структуре системы.

6.2.2 Требования к общим функциям системы.

6.2.3 Надежность средств системы и безопасность движения поездов.

6.2.4 Практическая реализация и выбор конфигурации системы диспетчерской централизации.

6.3 Разработка требований к видам обеспечения систем релейно-процессорной и микропроцессорной централизации.

6.3.1 Математическое, информационное и программное обеспечение.

6.3.2 Техническое, метрологическое и информационное обеспечение.

6.3.3 Разработка информационного и математического обеспечения для систем релейно-процессорной централизации.

6.4 Выводы по главе 6.

Решение стратегической задачи повышения эффективности работы железнодорожного транспорта, увеличения пропускной и провозной способности железных дорог невозможно без их оснащения современными и надежными техническими средствами. При этом особая роль принадлежит средствам автоматики и связи. Составляя всего 5% от общей стоимости основных фондов, они определяют пропускные способности железнодорожных линий, обеспечивают автоматизацию перевозочного процесса и безопасность движения поездов.

В [8, 86, 87] указывается, что в хозяйстве автоматики и телемеханики ОАО «Российские железные дороги» отмечается износ технических средств, близкий к критическому, медленное внедрение современных технических средств и технологий.

Существующая структура и состояние технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) является сдерживающим фактором при решении задач по структурной реорганизации железнодорожного транспорта и снижения эксплуатационных расходов во всех хозяйствах железных дорог. В частности, в настоящее время с нулевой остаточной стоимостью эксплуатируются 73% стрелок электрической централизации, 39% автоблокировки. Из эксплуатируемых на железных дорогах систем диспетчерской централизации (ДЦ) только 40% оборудованы линейными пунктами на микропроцессорной основе, остальные эксплуатируются на устаревших релейных системах [8].

Направление разработок новой техники сориентировано на применение микропроцессорных систем ЖАТ со сложной технической и организационной структурой, современным программным и информационным обеспечением. Их внедрение позволит снизить затраты при проектировании, строительстве и эксплуатации систем ЖАТ.

Для создания эффективных и надежных . микропроцессорных систем ЖАТ необходимо дальнейшее совершенствование методов их проектирования и применения.

В условиях изменившихся форм собственности на железнодорожном транспорте, взаимоотношений между разработчиками, изготовителями и заказчиками систем ЖАТ необходимо разработать научно обоснованные критерии качества этих систем. Это позволит осуществлять объективную сравнительную оценку эффективности различных систем и создать конкурентную среду для внедрения наиболее совершенной техники в хозяйстве железнодорожной автоматики и телемеханики.

Помимо экономических критериев эффективности особенностью процесса проектирования систем ЖАТ является необходимость доказательства их безопасности и надежности.

В соответствии с законами Российской Федерации «О защите прав потребителей» и «О федеральном железнодорожном транспорте» транспортные услуги в виде перевозок пассажиров и грузов должны сертифицироваться на их соответствие требованиям безопасности относительно потребителей этих услуг, следовательно, должны быть предусмотрены традиционные подходы к решению проблемы безопасности движения поездов, установлены количественные показатели безопасности, их нормативные значения и методики оценки фактических значений этих показателей [104].

Кроме того, известно [113], что при оценке технической системы необходимо учитывать не только свойства, закладываемые при проектировании и изготовлении систем ЖАТ, но и характеристики эффективности применения этих систем при принятой системе их эксплуатации, то есть характеристики надежности, безопасности и эксплуатационного качества техники, а также качество работы обслуживающего персонала по своевременному выявлению и устранению отказов.

Значительное усложнение и высокая степень интеграции внедряемых микропроцессорных устройств ЖАТ, по сравнению с ранее выпускаемыми, использование при производстве импортной микроэлектронной базы делают неремонтопригодными в условиях дорог и затрудняют поиск и устранение неисправностей непосредственно на линии. В итоге, методы и подходы, используемые для обеспечения качества и надежности при разработке, производстве и эксплуатации систем ЖАТ предыдущего поколения, в современных условиях оказываются.малоэффективными [7].

Поэтому большую актуальность приобретает разработка комплекса мер, имеющих целью повышение качества средств ЖАТ и базирующихся на системном подходе к обеспечению надежности, безопасности и экономической эффективности современных систем регулирования движения поездов.

Целью данной работы является разработка теории и методов оценки качества проектирования систем обеспечения безопасности движения поездов, решение проблемы проектирования математического и информационного обеспечения микропроцессорных систем ЖАТ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. С помощью единого метода и аналитических средств провести формализацию технологических процессов " проектирования микропроцессорных систем ЖАТ, которая позволит оптимизировать технологии проектирования этих систем по критериям экономической эффективности надежности и безопасности.

2. Разработать обобщенные модели и методы расчета показателей качества проектирования микропроцессорных систем ЖАТ, учитывающие условия эксплуатации, особенности потоков отказов и процессов изнашиваемости как аппаратных, так и программных средств, а также вероятные характеристики процесса регулирования движения поездов.

3. Провести формализацию ' технологических алгоритмов железнодорожной автоматики с учетом характеристик объектов управления, разработать модели и методы оценки качества проектирования математического обеспечения систем ЖАТ.

4. Разработать методы проектирования унифицированного информационного обеспечения микропроцессорных систем ЖАТ.

5. Сформулировать основные эксплуатационно-технического требования, предъявляемые к системам ЖАТ на этапе проектирования.

6. Создать информационное и математическое обеспечение микропроцессорных систем ЖАТ, с использованием разработанных методов проектирования, формализации и моделей.

Проведенные в диссертации исследования базируются на использовании методов математического и статистического моделирования теории вероятностей, теории случайных процессов, теории массового обслуживания, теории графов и теории информации.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Проведено обобщение метода функциональных сетей, позволяющее оценивать и сравнивать качество проектирования различных систем ЖАТ путем решения прямой задачи оптимизации.

2. Разработана и исследована обобщенная модель надежности микропроцессорных систем ЖАТ, учитывающая особенности эксплуатации аппаратных и программных средств.

3. Предложены дискретная и непрерывная модели эксплуатационной надежности программного обеспечения систем ЖАТ, учитывающие случайный процесс реализации логических алгоритмов. Разработана методика экспериментальной оценки безошибочности технологических алгоритмов железнодорожной автоматики.

4. Предложен и обоснован регламент технического обслуживания станционных устройств ЖАТ, основанный на статистической оценке показателей работы станций и железнодорожных линий различных категорий.

5. Разработаны и обоснованы методы проектирования унифицированного информационного и математического обеспечения микропроцессорных систем ЖАТ, обеспечивающее заданные требования по его безопасности и безошибочности на этапе проектирования.

6. Разработана и исследована математическая модель безопасности систем диспетчерской централизации с учетом интенсивности передачи ответственных команд. Обоснована необходимость учета эксплуатационных характеристик диспетчерского участка при доказательстве безопасности и безотказности систем диспетчерского управления.

7. Синтезировано информационное и математическое обеспечение систем релейно-процессорной централизации в виде совокупности технологических алгоритмов.

Предложенные в диссертации методы оценки технологической эффективности процесса проектирования систем ЖАТ позволили объективно оценивать качество их проектирования по критериям надежности безопасности и экономической эффективности.

Результаты диссертационной работы нашли применение в системах диспетчерского управления движением поездов, системах телеуправления малыми станциями, системах релейно-процессорной централизации.

Разработанные модели, алгоритмы, методы оценки технологической эффективности процесса проектирования систем ЖАТ реализованы при создании и типовом проектировании, системы телеуправления малой станцией «Диалог-МС», системы релейно-процессорной централизации «Диалог-Ц», внедренных на ряде дорог России, стран СНГ и Балтии.

Методика расчета показателей технологической эффективности, а так же методы доказательства безопасности систем диспетчерского управления с учетом эксплуатационных и технических характеристик диспетчерских участков реализована при проектировании и внедрении системы диспетчерской централизации „«Сетунь» на Московской и Юго-Восточной железных дорогах.

Методы проектирования информационного и математического обеспечения для систем релейно-процессорной централизации, включая основные технологические алгоритмы, реализованы при проектировании систем РПЦ «Диалог-Ц» для станций Енисей, Бугач и Злобино Красноярской железной дороги.

12. Результаты работы внедрены при проектировании систем диспетчерской централизации «Диалог» и «Сетунь» для участков железных дорог России, стран СНГ и Балтии, а также при создании математического обеспечения систем релейно-процессорной централизации «Диалог-Ц» для станций Енисей, Бугач и Злобино Красноярской железной дороги.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны теория и методы оценки технологической эффективности процесса проектирования систем обеспечения безопасности движения поездов, предложен комплекс технологических решений, позволяющих решить проблему проектирования математического и информационного обеспечения микропроцессорных систем железнодорожной автоматики и телемеханики.

Проведенные в работе исследования позволили получить следующие результаты.

1. Для количественной оценки технологической эффективности систем ЖАТ и оптимизации технологии проектирования предложено использовать метод функциональных сетей. Сформулирована задача оптимизации технологического процесса проектирования систем ЖАТ по критерию экономической эффективности при ограничениях на критерии надежности и безопасности, достигнутых на этапе проектирования. Для решения этой задачи предложена сравнительная оценка качества проектирования различных систем ЖАТ.

2. Введена и обоснована обобщенная модель надежности микропроцессорных систем ЖАТ, учитывающая особенности потоков отказов и процессов старения аппаратных и программных средств железнодорожной автоматики.

3. Предложен метод формального описания структуры алгоритмов функционирования систем ЖАТ на основе введенных понятий логического пути и логической траектории. Такой подход позволил впервые сформулировать и построить дискретную модель эксплуатационной надежности программного обеспечения систем ЖАТ, учитывающую случайный процесс реализации логических алгоритмов. Предложена и обоснована непрерывная модель эксплуатационной надежности программного обеспечения систем ЖАТ, „основанная на многократном разрежении случайного потока событий.

4. На основе теории восстановления разработан метод расчета нормативного периода испытаний систем ЖАТ, позволяющий оценить эксплуатационную надежность программного обеспечения с учетом реальных условий эксплуатации (по параметрам поездной и маневровой работы).

5. Разработан метод статистической оценки параметров нормированного закона распределения Эрланга на основе показателей работы станций и железнодорожных линий различных категорий, позволяющий оценить фактический и нормативный периоды технического обслуживания устройств ЖАТ Разработана методика оценки интенсивности работы устройств железнодорожной автоматики, основанная на модели массового обслуживания с последовательно-параллельными этапами.

6. Предложены методики априорной и экспериментальной оценки безошибочности логических алгоритмов на основе метода логико-вероятностного расчета надежности, позволяющие осуществлять сравнительную оценку надежности, стоимости и затрат времени на проектирование для логических алгоритмов произвольной структуры. На основе статистической модели Миллса предложен способ подсеивания ошибок при создании логических алгоритмов и программ, обеспечивающий заданную достоверность оценки надежности технологических алгоритмов по результатам эксплуатационных испытаний.

7. Проведена формализация описания объектов управления и контроля для станций и участков с произвольной топологией путевого развития. В качестве метода описания этих объектов разработан метод фреймов, позволяющий получить универсальное информационное и математическое обеспечение микропроцессорных систем ЖАТ.

8. Разработаны и обоснованы технологические методы проектирования математического обеспечения систем ЖАТ:

- матричный способ построения информационного обеспечения систем управления движением поездов, позволяющий реализовать унифицированную модель технологических алгоритмов ЖАТ;

- методы обеспечения заданных требований по безошибочности и безопасности проектирования программного обеспечения за счет использования при организации процесса проектирования криптографической защиты информации.

9. Разработана методика расчета показателей технологической и экономической эффективности систем диспетчерского управления; обоснована необходимость учета эксплуатационных характеристик диспетчерского участка при доказательстве безопасности и работоспособности систем диспетчерской централизации.

10. Разработана и обоснована математическая модель оценки показателей безопасности систем диспетчерской централизации с учетом интенсивности передачи ответственных команд, а также отказов аппаратных средств системы. Предложена методика доказательства безопасности систем диспетчерского управления с учетом эксплуатационных и технических характеристик диспетчерских участков.

11. Разработано информационное и математическое обеспечение для систем релейно-процессорной централизации, реализованное в виде совокупности технологических алгоритмов. Разработаны основные эксплуатационно-технические требования к различным видам обеспечения систем диспетчерского управления, систем релейно-процессорной и микропроцессорной централизации.

1. Абрамов В.М., Мугинштейн. Л.А. О комплексном подходе к нормированию показателей функциональной безопасности микропроцессорных устройств управления движением поезда // Вестник ВНИИЖТ,№ 1,2001.

2. Александровская Л.Н., Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. М.: Логос, 2001.

3. Амбарцумян К.А. Методы оптимизации качества, надежности и эффективности процессов создания и освоения новой продукции. М.: Знание, 1986.

4. Анкудинов Г.И. Синтез структуры сложных объектов. Логико-комбинаторный подход. Л.: ГЛУ, 1986. 258 с.

5. Архангельский Б.В., Черняковский В.В. Поиск устойчивых ошибок в программах.-М.: Радио и связь, 1989.

6. Ахьюджа X. Сетевые методы управления в проектировании и производстве. М: Мир, 1979.

7. Бестемьянов П.Ф. Методы повышения безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов. Дисс. на соискание уч. степени доктора техн. наук -М.: МИИТ, 2001.

8. Боровков Ю.Г., Горелик А.В., Балабанов. И.В. Методика доказательства безопасности микропроцессорных систем диспетчерской централизации // Совершенствование систем железнодорожного транспорта: Межвуз. сборник научн. трудов,- М.: РГОТУПС, 2004.

9. Бурцев В.К., Свечарник Д.В. О надежности и эффективности систем автоматического контроля и регулирования // Приборостроение, 1963. №6.

10. Вадзинский Р.Н. Справочник по вероятностным распределениям. -СПб.: Наука, 2001.

11. Вельбицкий И.В. Технология программирования. Киев: Тэхшка, 1984.

12. Вентцель Е. С., Овчаров JI. А. Теория вероятностей и её инженерные приложения.-М.: Наука, 1988.

13. Вентцель Е. С., Овчаров JI. А. Теория случайных процессов и её инженерные приложения.-М.: Наука, 1991.

14. Волков Б.А. Экономическая эффективность инвестиций на железнодорожном транспорте в условиях рынка. — М.: Транспорт, 1996.

15. Головкин Б.А. Надежность программного обеспечения (обзор) // Зарубежная радиоэлектроника. 1978. N 12. С. 3-61.

16. Горелик А.В. Алгоритмические и программные средства систем обеспечения безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте: Дисс. на соиск. уч. степени к-та техн. наук М.: МИИТ, 1997. (На правах рукописи).

17. Горелик А.В. Анализ методов организации процесса проектирования программного обеспечения микропроцессорных систем железнодорожной автоматики. М., 2002, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС РФ, № 6359-ж.д.02. 14 с.

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

19. Горелик А.В., Боровков Ю.Г., Камнев В.А., Горелик В.Ю. Разработка ЭТТ на автоматизированные системы диспетчерского управления движением поездов // Отчет по НИР 02310019. М.: РГОТУПС, 2002.

20. Горелик А.В., Боровков Ю.Г., Камнев В.А., Горелик В.Ю. Разработка ЭТТ на МПЦ // Отчет по НИР 02310019. М.: РГОТУПС, 2002.

21. Горелик А.В. Выбор и количественная оценка критериев безопасности алгоритмического обеспечения систем управления движением поездов. -М., 1994, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС N 5937-ж.д.94.

22. Горелик А.В., Глушков В.В. Цифровое шифрование как метод повышения безопасности программных средств в системах желез—но дорожной автоматики // НТТ Наука и техника транспорта. 2002. №2. С. 26-28.

23. Горелик А.В., Дмитренко И.Е., Шалягин Д.В. Методические указания по экономической части для проектов систем автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте -М.: РГОТУПС, 1998.

24. Горелик А.В., Коряковцев С.П. Модели рассеяния программных ошибок. -М.: РГОТУПС, 2004. Деп. в ВИНИТИ, № 1959-В2004. 8 с.

25. Горелик А.В., Коряковцев С.П. Ошибки программного обеспечения. -М.: РГОТУПС, 2004. Деп. в ВИНИТИ, № 1958-В2004. 19 с.

26. Горелик А.В., Коряковцев С.П. Программное обеспечение: эволюция качества. М.: РГОТУПС, 2004. Деп. в ВИНИТИ, № 1957-В2004. .17 с.

27. Горелик А.В., Коряковцев С.П. COTS-технологии в ответственных приложениях -М.: РГОТУПС, 2004. Деп. в ВИНИТИ, № 1956-В2004. 15 с.

28. Горелик А.В., Крылов А.Ю. Координатная модель алгоритмов управления движением поездов. М., 2002, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС РФ, № 6361-ж.д.02. 12 с.

29. Горелик А.В., Крылов А.Ю. Применение технологии вариационного программирования при разработке микропроцессорных систем диспетчерского управления. М., 2002, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС РФ, № 6358-ж.д.02. 16 с.

30. Горелик А.В., Крылов А.Ю. Реализация ресурсосберегающих технологий при проектировании и внедрении микропроцессорных систем управления движением поездов. // Транспорт: наука, техника, управление. Сборник обзорной информации-М.: ВИНИТИ, 2002. С. 16-17.

31. Междунар. межвуз. сб. науч. тр. / Под ред.лроф. JI.В. Пальчика Рост. гос. Ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 2000. С. 74-78.

32. Горелик А.В. Математическая модель для расчета периодичности техобслуживания устройств железнодорожной автоматики // Автоматика, связь, информатика. 2002. №6. С. 40-41.

33. Горелик А.В. Методы повышения эффективности технического обслуживания систем железнодорожной автоматики // Транспорт: наука, техника, управление. Сборник обзорной информации М.: ВИНИТИ, 2002. С. 14-15.

34. Горелик А.В. Оперативность обработки информации в микроэлектронных системах обеспечения безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте. М., 1994, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС N5980-ж.д.94.

35. Горелик А.В. Оптимизация структуры„,алгоритмического обеспечения систем диспетчерского управления движением поездов. М., 2002, Деп. в ЦНРШТЭИМПС РФ, № 6362-ж.д.02. 10 с.

36. Горелик А.В., Поменков Д.М. Моделирование систем железнодорожной автоматики с помощью кумулятивного структурного метода. -М., 1997, Деп. в ЦНИИТЭИ МПС N 61 Ю-ж.д.97.

37. Горелик А.В. Проблемы безопасности программного обеспечения микропроцессорных систем // Автоматика, связь, информатика. 2002. №8. С. 24-26.

38. Горелик А.В., Поменков Д.М., Шалягин Д.В. Проектирование микропроцессорной централизации "Диалог-Ц" // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. 4.1. М.: РГОТУПС, 1998, С. 32-35.

39. Горелик А.В. Эксплуатационная надежность алгоритмического и программного обеспечения систем железнодорожной автоматики // НТТ -Наука и техника транспорта. 2003. № 1. С. 4-12.

40. ГОСТ Р 22.2.08-96. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Безопасность движения поездов. Термины и определения.

41. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

42. Гриненко А.В., Стукан В.Л. и др. Разработка и внедрение системы технического обслуживания устройств СЦБ с увеличенной периодичностью работ//Отчет о НИР 01870055346. Л.: ЛИИЖТ, 1988.

43. Гриф М.Г., Цой Е.Б. Последовательная оптимизация эрготехнических систем на основе аппарата функциональных сетей. Киев: Знание, 1982.

44. Грунтов П.С. Эксплуатационная надежность станций — М.: Транспорт, 1986.

45. Грушко В.А. Методы обеспечения безопасности программных средств систем интервального регулирования с использованием сетей Петри. -Дисс. на соиск. уч. степени к-та техн. наук. М., 1996.

46. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргономических систем. М.: Наука, 1982.

47. Губинский А.И., Чабаненко П.П., Лаушкин Г.Д. Оптимизация эрготехнических систем. Киев: Знание, 1982.

48. Джейсуол Н. Очереди с приоритетами. -М.: Мир, 1973.

49. Дмитренко И.Е. Техническая диагностика и автоконтроль систем железнодорожной автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1986.

50. Документ MU 8004. «Основные положения по техническому допуску к эксплуатации средств СЦБ и связи» Инструкция 42500-42550. Мюнхен, 1988.

51. Дол У., Дейкстра Э., Хоор К. Структурное программирование. М.: Мир, 1975.

52. Дружинин Г.В. Методы оценки и прогнозирования качества. М.: . Радио и связь, 1982.

53. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. М.: Энергоиздат, 1986.

54. Дружинин Г.В., Сергеева И.В. Качество информации. М.: Радио и связь, 1990.

55. Есин Ю.Ф. и др. Автоматизированное проектирование программного обеспечения бортовых систем отображения информации / Ю.Ф. Есин, В.А. Максимов, В.Я. Мамаев. -М.: Машиностроение, 1993.

56. Ефимов В.Ю. Об оценке безопасности действия устройств железнодорожной автоматики и телемеханики и способов достижения заданной величины безопасности. // Сб. науч. тр. ЛИИЖТ, 1973. Вып. 3367. С. 118125.

57. Железные дороги. Общий курс: Учебник для вузов / М.М. Филиппов, М.М. Уздин, Ю.И. Ефименко и др.; Под ред. М.М. Уздина. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1991. - 295с

58. Зараковсьсий Г.М., Павлов В.В. Закономерности функционирования эргатических систем. М.: Радио и связь, 1987.

59. Зиннер В.И. Проблемные вопросы в .применяемых на дороге новых системах и устройствах СЦБ. // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте: Тезисы докл. первой международной научно-практической конференции. С.-Птб.: ПГУПС, 2004- С. 11.

60. Ильичев А.В., Волков В.Д., Грущанский В.А. Эффективность проектирования сложных систем. -М.: Высшая школа, 1982.

61. Инструкция по техническому обслуживанию устройств сигнализации, централизации и блокировки (№ ЦШ-720). Департамент сигнализации, централизации и блокировки Министерства путей сообщения Российской Федерации. М, «ТРАНСИЗДАТ», 2000.

62. Информационно-управляющие человеко-машинные системы: Исследование, проектирование, испытания: Справочник / Адаменко А.Н., А.Г. Ашеров, И.Л. Бердников и др.; Под.общ.ред. А.И. Губинского и В.Г. Евграфова. — М.: Машиностроение, 1993.

63. Иыуду К.А., Касаткин А.И., Бахтизин В.В. Прогнозирование надежности программ на ранних этапах разработки. // Надежность и контроль качества, 1982, N5, С. 1-10.

64. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем. -М.: Высш.шк., 1989.

65. Иыуду К.А. Оптимизация устройств автоматики по критерию надежности. -М.: Энергия, 1966.

66. Казиев Г.Д. Основные направления создания и внедрения микропроцессорных средств ЖАТ. // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте: Тезисы докл. первой международной научно-практической конференции. С.-Птб.: ПГУПС, 2004 - С. 5-8.

67. Капур К., Лимберсон Л. Надежность и проектирование систем. М.: Мир, 1990.

68. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. М.: Машиностроение, 1979.

69. Кобяков И.В. Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте. // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте: Тезисы докл. Первой международной научно-практической конференции. -С.-Птб.: ПГУПС, 2004.- С. 59-62.

70. Козлов Б.А., Ушаков И.А. Справочник по ремонту надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М.: Советское радио, 1975, 472 с.

71. Кокс Д.Р., Смит B.JI. Теория восстановления. М.: Советское радио, 1967.

72. Концепция стандартизации в области надежности // Надежность и контроль качества. 1997, № 1.

73. Корбут А.А., Финкелынтейн Ю.Ю. Дискретное программирование. -М.: Наука, 1989.

74. Котик М.А., Емельянов A.M. Природа ошибок человека-оператора (на примерах управления транспортными средствами). М.: Транспорт, 1993.

75. Кочетков А.А., Стеганцев С.М., Биртак Е.П. и др. Автоматизированное рабочее место поездного диспетчера АРМ ДНЦ «Сетунь». // Автоматика, связь, информатика № 5, 2001, с. 13-16.

76. Круглов М.Г., Сергеев С.К., Такташев В.А. и др. Менеджмент качества, М.:-Издательство стандартов, 1997.

77. Крылов А.Ю., Горелик А.В., Поменков Д.М. и др. Разработка комплекса программно-аппаратных средств управления устройствами электрической централизации «РИФ-ЭЦ» для станции Суйда Октябрьской железной дороги// Отчет по НИР 01140013. М.: РГОТУПС, 1999.

78. Крылов А.Ю. Синтез и реализация микропроцессорных систем диспетчерского управления движением поездов. Дисс. на соиск. уч. степени к-та техн. наук М.: РГОТУПС, 2002. (На правах рукописи).

79. Липаев В.В. Тестирование программ. М.: Радио и связь, 1986.

80. Лисенков В.М. Безопасность ответственных технологических процессов и технических средств на транспорте // Автоматика, телемеханика и связь № 1, 1992.

81. Лисенков В.М. Безопасность технических средств в системах управления движением поездов. М.: Транспорт, 1992.

82. Лисенков В.М. Статистическая теория безопасности движения поездов: Учеб.для вузов. М.: ВИНИТИ РАН, 1999.

83. Лисенков В.М. Управление безопасностью перевозок и рисками потерь. Штатные и нештатные состояния перевозочного процесса // Автоматика, связь, информатика, № 4, 1996.

84. Лихачев А.Н. Исследование и разработка математических моделей централизованного управления стрелками и сигналами на базе микро-ЭВМ. Дисс. на соиск. уч. степени к-та техн. наук. -Харьков: ХИИТ, 1981. -252с.

85. Лонгботомм Г. Надежность вычислительных систем. М.: Энерго-издат, 1985.

86. Майерс Г. Надежность программного обеспечения М.: Мир, 1980.

87. Месаревич М., Мико М., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем / Пер. с англ. под ред. И.В. Шахнова. М.: Мир, 1973.

88. Моньяков Н.В. Об оценке надежности устройств автоматики и телемеханики // Сб. науч. тр. ЛИИЖТ, 1971. Вып. 314. С. 13-19. Ш.Муса Дж.Д. Измерение и обеспечение надежности программных средств // ТИИЭР. 1980. Т. 68, N 9. С. 113-128.

89. Надежность железнодорожных систем автоматики и телемеханики. Меньшиков H.5L, Королев А.И., Ягудин Р.Ш. М.: Транспорт, 1976.

90. Надежность и эффективность в технике: Справочник. В Ют. / Ред. совет: B.C. Авдуевский (преде.) и др. М.: Машиностроение, 1990.

91. Наседкин О.А. Методы повышения безопасности микропроцессорных систем железнодорожной автоматики. Дисс. На соиск. уч. степени к-та техн. наук. - С.-Птб., 1993.

92. Нефедов В.Н., Осипова В.А. Курс дискретной математики. -М.: Изд-во МАИ, 1992.

93. Нечипоренко В .И. Структурный анализ систем (эффективность и надежность). М.: "Советское радио", 1977.

94. Николаев В.И., Брук В.Н. Системотехника: методы и приложения. — JL: Машиностроение, 1985.

95. ОСТ 32—78.97 Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Безопасность программного обеспечения.

96. ОСТ 32.18-92. Безопасность железнодорожной, автоматики и телемеханики. Выбор и общие правила нормирования показателей безопасности.

97. ОСТ 32.41-95. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы доказательства безопасности систем и устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

98. ОСТ 32.19-92. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Общие требования к программам обеспечения безопасности.

99. ОСТ 32.27-93. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Организация сбора и обработки информации о безопасности систем железнодорожной автоматики и телемеханики.

100. ОСТ 32.17-92. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Основные понятия. Термины и определения.

101. ОСТ 32-91.97 Система разработки и постановки продукции на производство. Аппаратура железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Порядок создания и производства.

102. ОСТ 32.112-98. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. Эксплуатационно-технические требования к системам ДЦ.

103. Пальчун Б.П., Юсупов P.M. Оценка надежности программного обеспечения. СПб.: Наука, 1994.

104. Перечень Международных стандартов и проектов МС, разрабатываемых МЭК/ТК 56 «Надежность» // Надежность и контроль качества. 1998, № 9.

105. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем: Пер. с англ.- М.: Мир. 1984.

106. Поменков Д.М. Автоматизация управления устройствами электрической централизации на железнодорожных станциях: Дисс. на соиск.уч. степени к-та техн. наук. М.: РГОТУПС, 1999 (на правах рукописи).

107. Поменков Д.М., Горелик А.В. Оптимизация структуры фрейма станционного объекта // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвузовский сборник научных трудов. 4.II. М.: РГОТУПС, 1998, С. 85-88.

108. Пункт контролируемый системы ДЦ «Сетунь» (КП ДЦ «Сетунь»). Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Технический документ 41380-00-00 ТО. М.: НИИЖА, 1998.

109. Райли Д. Абстракции и структуры данных: Вводный курс: Пер. с англ. -М.: Мир, 1993.

110. РД 32 ЦШ 1115842.03-93 «Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Критерии опасных отказов»

111. РД 32 ЦШ 1115842.01-93. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы испытаний на безопасность.

112. РД 32 ЦШ 1115842.04-93. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы расчета норм безопасности.

113. РД 32 ЦШ 1115842.05-93 «Безопасность, железнодорожной автоматики и телемеханики. Общие требования к программам и методикам испытаний на ЭМС в отношении показателей безопасности».

114. РД 32 ЦШ 1115842.02—93. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Порядок и методы контроля показателей безопасности, установленных в нормативно-технической документации.

115. Розенберг Е.Н., Щубинский И.Б. Методы и модели функциональной безопасности технических систем. М.: ВНИИАС, 2004. 188 с.

116. Романец Ю.В., Тимофеев П.А., Шаньгин В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях. М.: Радио и связь. 2001.

117. Ротштейн А.П. Формализованный анализ и синтез функциональных структур деятельности // Кибернетика и вычислительная техника. Вып. 76, 1987, с. 71-77.

118. РТМ 32 ЦШ 1115842.02-94. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы расчета показателей безотказности и безопасности СЖАТ.

119. РТМ 32 ЦШ 1115842.01-94. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы и принципы обеспечения безопасности микроэлектронных СЖАТ. СПб.: ПГУПС, 1992.

120. РТМ 32 ЦШ 1115842.03-94 «Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Правила и методы обеспечения безопасности релейных схем.

121. Сапожников В.В., Гавзов Д.В., Никитин А.Б. Концентрация и централизация оперативного управления движением поездов. М.: Транспорт, 2002.

122. Сапожников В .В ., Сапожников Вл.В., Борисенко Л.И. Какими должны быть микропроцессорные системы железнодорожной автоматики и телемеханики // Автоматика, телемеханика и связь. 1988. N 5. С. 32-34.

123. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Талалаев В.И. и др.; Под редакцией В.В. Сапожникова. Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики. М.: Транспорт, 1997.

124. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. и др. Общие правила выбора показателей безопасности и методы расчета норм безопасности // Автоматика, телемеханика и связь № 10, 1992.

125. Сапожников В.В., Христов Х.А., Гавзов Д.В.; Под ред. Вл.В. Сапожникова. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики. -М.: Транспорт, 1995.

126. Седякин Н.М. Об одном физическом принципе надежности // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. № 3, 1966.

127. Сеняшинов Б.Г., Цой В.Н. Развитие технологии программирования в СССР //Управляющие системы и машины. 1985, № 6, с. 13-17.

128. Системы диспетчерской централизации / Д. В. Гавзов, О. К. Дрейман, В. А. Кононов, А. Б. Никитин; под общей редакцией проф. Вл. В. Сапожникова. М.: Издательство «Маршрут», 2002.

129. Сотсков Б.С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М.: Высшая школа, 1970.

130. Строительно-технические нормы Министерства путей сообщения Российской Федерации. Железные дороги колеи 1520мм. СТН Ц-01—95. Издание официальное.-М.: МПСРФ, 1995.

131. Талалаев Д.В. Методологические основы обеспечения безопасности СЖАТ // Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте: Тезисы докл первой межд. научн.-практич. конференции, .- С.-Пб: ПГУПС, 2004.-С. 21-22.

132. Тейер Т., Липов М., Нельсон Э. Надежность программного обеспечения. М.: Мир, 1981,

133. Техническая эксплуатация устройств и систем железнодорожной автоматики и телемеханики. 7 Вл.В. Сапожников, Л,И, Борисенко, А.А. Прокофьев, А.И. Каменев: Под ред. Вл.В. Сапожникова. М.: Маршрут, 2003.

134. Уолрэнд Дж. Введение в теорию сетей массового обслуживания: Пер. с англ. -М.: Мир, 1993.

135. Фокс Дж. Программное обеспечение и его разработка. М.: Мир, 1985.

136. Холстед Т.М. Начало науки о программах. М.: Финансы и статистика, 1981.

137. Шалягин Д.В., Горелик А.В., 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.

138. Шалягин Д.В., Горелик А.В. Применение комплекса систем "Диалог" для управления движением поездов // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Тезисы докладов научно-технической конференции.- М.-.МИИТ, 1998.-C.V-11-V-12.

139. Шалягин Д.В., Горелик А.В. Система управления устройствами электрической централизации "Диалог-Ц" // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тезисы докл. юбилейной научно-технической конференции. -Екатеринбург: УрГАПС, 1998, С. 178.

140. Шалягин Д.В., Казимов Г.А. Микроэлектронные системы обеспечения безопасности движения поездов. Межвуз. сб. научн. тр. — М.: МИИТ, 1988. Вып. 790.

141. Шалягин Д.В., Крылов А.Ю., Горелик А.В. Автоматизированная система диспетчерского управления "Диалог" // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тезисы докл. юбилейной научно-технической конференции. Екатеринбург: УрГАПС, 1998, С. 178.

142. Шалягин Д.В. Проблемы и методы построения безопасных систем управления движением поездов. Сб. научн. тр. М.: МИИТ, 1991. Вып. 839. 4.1.

143. Шалягин Д.В. Теория и методы технической реализации безопасных микропроцессорных систем интервального регулирования движением, поездов: Дисс.на соиск.уч. степени д-ра техн. наук. М.: МИИТ, 1990.

144. Шаракшанэ А.С., Шохин В.П., Халецкий А.К. Испытания программ сложных автоматизированных систем. М.: Высшая школа, 1982.

145. Шураков В.В. Надежность программного обеспечения систем обработки данных. -М.: Финансы и статистика, 1987.

146. Эволюция МЭК/ТК 56 «Надежность» // Надежность и контроль качества. 1997, № 1.

147. Bassili V.R., Perricone В.Т. Softvar Errors and Compleocity an ampirical Inwestigtions of the ACM., vol. 27, N 1, p.p. 42-52.

148. Mills H.D. On the Statistical Validation of Computes Programs, FSC-72-6015, IBM Federal Sistems, Div, Gaithersburd, Md., 1972.

149. Minsky, M. Minsky's frame system theory // In: Theoretical Issues in Natural Language Processing & Cambridg (Mass.), 1975.

150. Torin L. Estmation of Resourees for Computer Programming Projects. -University of North Carolina. Charee Hill. M. С., 1973.

151. Werner Gollschalk "Сети Петри в железнодорожной сигнальной технике",- // Siemens Zeilschrift. - N 51, 1977, Н.876-879.