Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы
Рассмотрено приложение технологии мониторинга и нейтрализации экстремальных ситуаций с использованием информационно-аналитических систем для транспортной техносферы. Предложена модель оптимального инвестирования конкурирующих технологий мониторинга и нейтрализации экстремальных ситуаций транспортной...
Saved in:
| Date: | 2005 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2005
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6430 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы / Ю.В. Писаренко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 57-63. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860256216268144640 |
|---|---|
| author | Писаренко, Ю.В. |
| author_facet | Писаренко, Ю.В. |
| citation_txt | Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы / Ю.В. Писаренко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 57-63. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Рассмотрено приложение технологии мониторинга и нейтрализации экстремальных ситуаций с использованием информационно-аналитических систем для транспортной техносферы. Предложена модель оптимального инвестирования конкурирующих технологий мониторинга и нейтрализации экстремальных ситуаций транспортной техносферы железнодорожных корпораций.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:49:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 57
Рассмотрено приложение техно-
логии мониторинга и нейтрализа-
ции экстремальных ситуаций с
использованием информационно-
аналитических систем для тран-
спортной техносферы. Предло-
жена модель оптимального инве-
стирования конкурирующих тех-
нологий мониторинга и нейтрали-
зации экстремальных ситуаций
транспортной техносферы же-
лезнодорожных корпораций.
Ю.В. Писаренко, 2005
УДК 621.865
Ю.В. ПИСАРЕНКО
ВОПРОСЫ ВИРТУАЛЬНОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ИНФОРМАЦИОННО-
АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ
МОНИТОРИНГА И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ
ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ
ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНОСФЕРЫ
В развитие изложенных в совместной работе
[1] задач мониторинга и нейтрализации экс-
тремальных состояний техносферы рассмот-
рим приложение этой технологии к экстре-
мальным состояниям наземного транспорта.
При рассмотрении техногенного источника
экстремальной ситуации будем использовать
понятие «Искусственного сооружения» (ИCi)
и понятие «Зоны влияния» Zi данного инже-
нерного сооружения, которая вмещает в себя
данное ИCi вместе с той частью «Внешней
среды» (ВСi) в виде участков геооболочек
Земли, которые содержат как источник при-
родных ресурсов для ИCi, так и область не-
посредственного воздействия данного ИCi
(например, зона загрязнения среды техно-
генными выбросами этого сооружения). Вы-
делим две группы состояний техносферы
(ТС): «Штатные состояния» (ТС_Ш) и «Экс-
тремальные состояния» (ТС_Э).
С точки зрения введенных ТС_Ш следует
понимать как одновременное выполнение
условий:
(ТС_Ш) = (∩i(ИCi_Ш))∩(∩i (ВCi_Ш)), (1)
где (ИCi_Ш) ИCi в штатном состоянии;
(ВCi_Ш) – ВСi в штатном состоянии из зоны
влияния сооружения ИCi.
Техносфера может быть в двух типах экс-
тремальных состояний: экстремальные со-
стояния техносферы Типовые (ТС_ЭТ) и экс-
тремальные состояния техносферы Сложные
Ю.В. ПИСАРЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 58
(ТС_ЭС) [1]. Структуру состояния ТС_ЭТ определим следующим образом:
ТС-ЭТ={(∩j(ВCj_Ш)) ∩ (ИCi_НШ)}{((ВCj_НШ)) ∩ (i(ИCi_Ш))}, і=1,...,N, (2)
где ИCi_НШ – нештатное состояние искусственного сооружения ИCi; ВCi_НШ –
нештатное состояние искусственного сооружения ИCi.
В качестве инженерного сооружения, фигурирующего в данной классифи-
кации, рассмотрим грузовой поезд, совершающий внезапное торможение на
красный сигнал светофора. В соответствии с идеологией [1] зоной влияния
ВС_Ш в штатной ситуации движения и маневров поезда является участок внеш-
ней среды, связанный с данным ИС (поезд П) в штатной ситуации (ВС_П_Ш).
Этот участок - сравнительно ограниченный участок железной дороги, занимае-
мый поездом в течение интервала времени, равного времени от начала торможе-
ния до полной остановки.
В экстремальной ситуации (из-за торможения на высокой скорости в нару-
шение штатного графика движения из-за внештатной ситуации, обнаруженной
диспетчером или автоматикой (СЦБ), внезапная неисправность движущегося со-
става) зона воздействия экстремальной ситуации техносферы может значитель-
но расшириться по сравнению с ВС_П_Ш (например, резко увеличился тормоз-
ной путь из-за исходной скорости в начале торможения, или из-за неблагопри-
ятных погодных условий, уменьшения коэффициента трения, криволинейный
участок пути, неисправность стрелочного перевода и др.) может, в принципе,
привести к юзованию поезда вплоть до схода с рельсов и разрушения ближай-
ших построек, либо встречного поезда. Ущерб при неблагоприятном стечении
названных усложняющих обстоятельств может достигнуть значительных разме-
ров, превышающих стоимость самого поезда, и может привести к гибели лю-
дей. Поэтому актуален выбор оптимальных методик снижения риска отрица-
тельных последствий, описанных в экстремальных ситуациях объекта техносфе-
ры (ТС_ЭТ, ТС_ЭС). Для такой задачи искусственными сооружениями ИСi яв-
ляются поезд (ИС1), колея (ИС2), железнодорожный переход (ИС3), встречный
поезд (ИС4). Обозначим
ИCi _Ш i ; ИCi _НШ i ; ВCj _Ш j; ВCj _HШ j. (3)
Например, рассмотрим три искусственных сооружения: поезд (ИС1), колея
(ИС2), железнодорожный переход (ИС3) и для каждого ИСi учтем внешнюю сре-
ду ВСi соответственно. Тогда согласно выражению (2) с учетом обозначений (3)
для типовых экстремальных состояний техносферы ТС_ЭТ получим
ТС_ЭТ = (123123) (123123) (123123)
(123123) (123123) (123123)
(123123) (123123) (123123)
(123123) (123123) (123123)
(123123) (123123)… .
(4)
ВОПРОСЫ ВИРТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 59
В случае, когда реализуется любая комбинация событий под номером с 7-го
по 14 –й правой части выражения (4), получаем в соответствии с классификаци-
ей из работы [1] так называемые «Экстремальные ситуации Беспрецендентные».
Для дальнейших целей обеспечения мониторинга экстремальных состояний
транспортной техносферы и для управления экстремальными состояниями тех-
носферы целесообразно в соответствии с работой [1] создание, развитие и при-
менение следующих трех типов технологий: Технологии Стационарного Мони-
торинга; Информационно-аналитические системы; Технопарк Интеллектуализи-
рованных Роботов.
Прежде всего, для снижения риска экстремальных беспрецендентных си-
туаций (которым, по определению, свойственно совпадение нескольких отказов
оборудования) в транспортной техносфере является актуальным разработка ро-
бото-технических интеллектуализированных средств (РТИС) для раннего мони-
торинга аварийно-опасной ситуации и разработка информационно-аналити-
ческих систем поддержки принятия решений по нейтрализации экстремальных
состояний техносферы с учетом оперативной информации от РТИС о состоянии
аварийного участка транспортной сети.
С учетом обобщения опыта эксплуатации железнодорожных сетей Украины
и других стран мира с развитой ж/д сетью особое внимание следует уделить
снижению риска аварии по следующим направлениям:
потеря сцепления в системе колесо-рельс при внезапном торможении (из-
вестная проблема “буксования”);
проблема автоматического адаптивного выбора оптимальных параметров
наклона кузова пассажирского вагона при высоких скоростях движения на кри-
волинейных участках колеи с учетом текущих метеоусловий, скорости и конст-
рукции поезда;
проблема повышения оперативности и достоверности мониторинга состоя-
ний контактной сети высокоскоростных электропоездов в условиях многочис-
ленных помех.
Методы адаптивного управления защитой от буксования и юза мотор-
ных вагонов электропоездов. С учетом мировых тенденций разработки авто-
матических систем противодействия «внештатному» проскальзыванию колеса
относительно рельса моторвагона предлагаем схему (рисунок) интеллектуально-
го робота для выполнения этих функций. При этом управляющий блок регуля-
тора частоты вращения колес (РЧВ) получает информацию от процессора выбо-
ра оптимальной частоты вращения (ПВОЧ) с учетом модели контакта колесо-
рельс (блок МККР), показаний датчика коэффициента трения «колесо-рельс»
(ДИКТ), показаний датчика мгновенной частоты вращения двигателя (ДЧД),
датчика мгновенной скорости вращения колеса (ДСМВ) и вырабатывает управ-
ляющий сигнал (УС) об оптимальной мгновенной частоте вращения двигателя.
Ю.В. ПИСАРЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 60
РИСУНОК. Блок-схема интеллектуальной системы адаптивного
управления проскальзыванием колес
Использование высокоскоростных пассажирских поездов с наклоняе-
мыми кузовами вагонов. В течение последнего десятилетия на железных до-
рогах 15 стран, включая 10 стран Европы, все большее распространение полу-
чают пассажирские поезда с наклоняемыми кузовами, которые позволяют уве-
личить среднепутевую скорость на маршрутах до 1520%, увеличить комфорт
пассажиров и как следствие заметно увеличить привлекательность этого вида
транспортных услуг для пассажиров по сравнению с конкурирующими видами
транспорта [4]. Управление наклоном кузовов вагонов (для увеличения устойчи-
вости к опрокидыванию вагона) при движении поезда на кривых участках пути
осуществляется благодаря специальной системе адаптивного управления, ис-
пользующей поступающую информацию on-line от сенсоров текущих значений
поперечного ускорения вагона и угла возвышения наружного рельса.
Укрупненная структура системы адаптивного управления наклоном кузова
включает акселерометр поперечных ускорений, фильтр поперечных ускорений,
датчик возвышения уровня внешнего рельса, дискриминатор порогового уско-
рения, датчик текущего наклона кузова, процессор сигнала оптимального на-
клона кузова, базу данных по 3D-конфигурации участка пути, базу данных о те-
кущей скорости поезда, исполнительный механизм установки оптимального на-
клона кузова.
Распознавание контактного провода и оценка его состояния. Распозна-
вание контактного провода и оценка его состояния в реальном времени необхо-
димо для автоматизации работ в рамках предпусковой наладки новых участков
контактной сети с движущегося поезда-лаборатории (на тепловозной тяге во
избежание искажения состояния контактных проводов в случае измерений с
движущегося электропоезда).
В работе [5] описана структура следующей интеллектуальной системы рас-
познавания контактного провода и оценки его состояния в реальном времени с
возможностью принятия решения о степени готовности участка энергообеспе-
чения тяги электропоездов.
Видеосигналы от четырех видеокамер на крыше измерительного вагона по-
даются на блок распознавания и оценки его состояния. Сигналы переводятся в
цифровую форму и поступают в процессор системы, где из сигнала выделяется
информация о контактном проводе. Поскольку при этом в поле обзора камер
ВОПРОСЫ ВИРТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 61
могут попадать похожие объекты (несущий трос, изоляторы, свет от посторон-
них источников), то программа обработки проводит большой объем вычисле-
ний, позволяющих идентифицировать изображение контактного провода [5].
Информационная модель управления инвестированием железнодорож-
ных корпораций. Известно, что одна из важнейших задач железнодорожной
отрасли стран СНГ в современных условиях заключается в необходимости об-
новления основных производственных фондов (ОПФ) с учетом необходимости
модернизации для обеспечения повышенных скоростей перевозок в условиях
конкуренции на рынке отечественных и зарубежных транспортных услуг.
Для оптимального инвестирования конкурирующих технологий мониторин-
га и преодоления экстремальных ситуаций железнодорожной техносферы пред-
ложена [3, 7] информационная модель управления инвестированием железнодо-
рожных корпораций, которая в модифицированном виде приведена далее.
Рассмотрим Укрзализныцю как N-отраслевую корпорацию, состоящую из
тесно взаимодействующих рентабельных (множество Пr размерностью Nr) и не-
рентабельных (множество Пn размерностью Nn) отраслей корпорации. Обозна-
чим i-й компонент вектора производства Xt
i, i = 1,..,Nr (что представляет собой
объем продукции, выраженный в его себестоимости в некоторых денежных еди-
ницах), который создан в течение t-го года всей i-й рентабельной отраслью.
Обозначим Yt
i, i = 1,..,Nr, объем произведенной за t-й год продукции i-й рента-
бельной отрасли, потребленной вне производственной сферы Пr. Связь ком-
понент вектора производства рентабельных отраслей с вектором Yi, i = 1,..,Nr,
моделируем следующей системой уравнений (модифицированная модель
В. Леонтьева):
ri
t
ri
t
Nr
j
ij
t
r
YXI A
1
)( , Ni ,1 , (5)
где (At
r)ij – матрица технологических коэффициентов совокупности рентабель-
ных отраслей; (I)ij – единичная матрица.
Аналогично введем в рассмотрение вектор производства Xt
k, k = 1,..., Nn
объем продукции (выраженный в его себестоимости в некоторых денежных
единицах), созданной в течение t-го года k-й нерентабельной отраслью.
В духе современных тенденций интеллектуализации методов управления
мезо- и микроэкономикой авторы в предыдущих работах (см. [2, 3]) поставили
задачу оптимального управления деятельностью корпорации по критерию обес-
печения максимизации дохода совокупности всех рентабельных и нерентабель-
ных предприятий за счѐт комплексного использования стратегии руководства
корпорации (назовем его Центром) и стратегии работы совокупности рентабель-
ных отраслей корпорации это Стратегия-Ц и Стратегия-Р.
Стратегия-Ц состоит в выборе оптимального на текущий момент времени t
значения размера «налога» εt на доход рентабельного предприятия региона. Из
суммы этих налогов по региону Центр выделяет долю δt, направляемую нерен-
табельному предприятию для модернизации его производственных технологий.
Ю.В. ПИСАРЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 62
Стратегия-Р состоит в анализе (методами имитационного моделирования)
собственного Nr-отраслевого производства при заданном Центром параметре ε
t
налогообложения с целью выявить наиболее перспективную технологию в соб-
ственном производстве (технология-лидер) для еѐ последующего усовершенст-
вования. Критерием выбора технологии-лидера (i*, j*) выбираем задачу оптими-
зации:
max
)1(
j
t
ij
t
ij
t
t
i
t
Xa
S
, rNji ,1, , (7)
где ij
t стоимость работ по модернизации ij-технологии, которая детально
определена далее; St
i рыночная цена на продукцию i-й отрасли.
В работе [4] были указаны три альтернативных теоретико-игровых страте-
гии рентабельного предприятия, из которых две приведены выше. В частности,
стратегия-Р состоит в уменьшении того коэффициента at
ij,r матрицы A
t
r из (5),
который даѐт наибольший вклад в общий доход ζt
r отраслей множества Пr, опре-
деляемый выражением
Nr
i
ri
t
ri
t
r
t YS
1
. (8)
Выбрать коэффициент at
ij,r, дающий наибольший вклад в общий доход по-
зволяет сделать следующая лемма.
Лемма. Из всех вариантов коррекции единственного коэффициента матри-
цы At
r из (5) наибольшее увеличение дохода ζ
t
r предприятия при такой коррек-
ции достигается для коэффициента at
i*j*, где (i*,j*) – индексы решения задачи
оптимизации:
**
****
,1,
max
ji
t
j
t
ji
t
i
t
ij
t
j
t
ij
t
i
t
Nrji
XaSXaS
, (9)
где ij
t стоимость работ по коррекции at
ij → at+1
ij – 0,01 ּ at
ij по модернизации
технологий, использующих j-ю продукцию при производстве продукции i-й от-
расли множества Пr с обеспечением снижения расходов на 1% по сравнению с
предыдущим годом [6, 7].
Выводы. Применена технология мониторинга и нейтрализации экстремаль-
ных ситуаций с использованием информационно-аналитических систем для
транспортной техносферы. Описано направление разработки РТИС для раннего
мониторинга аварийно-опасной ситуации и создание информационно-
аналитических систем поддержки принятия решений по нейтрализации экстре-
мальных состояний техносферы с учетом оперативной информации от РТИС о
состоянии аварийного участка транспортной сети. Предложена модель интел-
лектуального управления деятельностью многоотраслевой корпорации типа
Укрзализныци, в условиях управления Центром и при оптимальном управлении
руководством конкретной рентабельной отрасли корпорации. Эта модель обоб-
щает результаты наших предыдущих работ. Даѐтся априорная оценка возраста-
ВОПРОСЫ ВИРТУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2005, № 4 63
ния дохода корпорации в целом, исходя из ожидаемой динамики цен на готовую
продукцию предприятия, стоимости модернизации каждой из (Nr)
2 технологий,
связанных с тем же количеством соответствующих технологических коэффици-
ентов at
ij,r и текущей динамики налогообложения рентабельных отраслей руко-
водством корпорации (Центром).
1. Писаренко В.Г., Писаренко Ю.В. Вопросы виртуального проектирования систем, ориен-
тированных на создание интеллектуальных роботов для исследования экстремальных
состояний техносферы // УСиМ. – 2005. – № 4. – С. 34 – 54.
2. Писаренко В.Г., Семѐнова В.И., Горина Н.Ф. Автоматизированная система управления
рентабельностью производственно-экономической деятельности региона // Засоби
комп’ютерної техніки з віртуальними функціями і нові інформаційні технології.
К.: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, 2002. – 2. – С.104 – 109.
3. Писаренко В.Г., Семенова В.И., Писаренко Ю.В., Харченко Л.С. Теоретико-игровые ме-
тоды и нечеткая логика в задачах интеллектуального управления финансово-
хозяйственной деятельностью корпораций // Материалы междунар. науч.-техн. конф.
22-27 сент. (пос. Дивноморское, Геленджик, Россия) «Интеллектуальные и многопро-
цессорные системы – 2003». – 2003. – 1. – С. 80 – 84.
4. Федюшин Ю.М., Пащенко Ю.Е., Букин В.И. К проблеме обновления подвижного соста-
ва железных дорог Украины // Залізничний транспорт України. – 2001. – № 2. –
С. 7 – 10.
5. Новикова А.М. Модернизация транспортной системы России // Там само. – 2002. –
№ 1. – С. 22 – 25.
6. Ковальов Д.І., Компанієць В.В., Піонтковська Г.М. Методи визначення інвестиційних
ресурсів на залізничному транспорті // Там само. – № 5. – С. 45 – 48.
7. Писаренко В.Г., Прокопчук В.И., Писаренко Ю.В., Варава И.А. Информационная модель
оптимизации инвестирования железнодорожной технологии Укрзализныци как
N-отраслевой корпорации // Там само. – 2005. – № 4. – С. 90 – 95.
Получено 03.06.2005
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6430 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:49:46Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Писаренко, Ю.В. 2010-03-02T14:50:59Z 2010-03-02T14:50:59Z 2005 Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы / Ю.В. Писаренко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2005. — № 4. — С. 57-63. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6430 621.865 Рассмотрено приложение технологии мониторинга и нейтрализации экстремальных ситуаций с использованием информационно-аналитических систем для транспортной техносферы. Предложена модель оптимального инвестирования конкурирующих технологий мониторинга и нейтрализации экстремальных ситуаций транспортной техносферы железнодорожных корпораций. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы Article published earlier |
| spellingShingle | Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы Писаренко, Ю.В. |
| title | Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы |
| title_full | Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы |
| title_fullStr | Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы |
| title_full_unstemmed | Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы |
| title_short | Вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы |
| title_sort | вопросы виртуального проектирования информационно-аналитических систем для мониторинга и нейтрализации экстремальных состояний транспортной техносферы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6430 |
| work_keys_str_mv | AT pisarenkoûv voprosyvirtualʹnogoproektirovaniâinformacionnoanalitičeskihsistemdlâmonitoringaineitralizaciiékstremalʹnyhsostoâniitransportnoitehnosfery |