CC BY
28
УДК 519.711.2
В. В. СКАЛОЗУБ1 , В. М. ОСОВИК2, I. В. КЛИМЕНКО
1*
2
2
''Факультет «Техтчна юбернетика», Днтропетровський нацiональний унiверситет затзничного транспорту iMeHi ака-демжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дтпропетровськ, Укра1на, 49010, тел. (056) 373-15-35, ел. пошта skalozub_vl_v@mail.ru
2Каф. «Комп'ютернi та шформацшт технологи», Дншропетровський нацiональний утверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дншропетровськ, Украша, 49010, тел. (056) 373-15-35, ел. пошта skalozub_vl_v@mail.ru
ЕКОНОМ1КО-ТЕХНОЛОГ1ЧН1 МОДЕЛ1 АНАЛ1ЗУ Й УПРАВЛ1ННЯ ЕКСПЛУАТАЩСЮ ПАРК1В ЕЛЕКТРИЧНИХ ДВИГУН1В ЗАЛ1ЗНИЧНИХ СТР1ЛОЧНИХ ПЕРЕВОД1В
Мета. Щдвищення ефективносп та стшкосп процес1в експлуатацп на зал1зницях, зменшення експлуата-цшних витрат неможлив1 без розвитку комплексних систем автоматизаци, призначених для експлуатаци парков техшчних систем - АСЕП. Стаття присвячена питаниям удосконалення АСЕП в частин розвитку метод1в анал1зу й планування черговосп д1агностування та ремонпв електричних двигушв (ЕД) зал1зничних стршочних перевод1в з урахуванням умов недетермшованосп. Удосконален технолопчш й економ1чн1 мо-дел1, за якими виконуеться автоматизоване управлшня АСЕП, повинш враховувати р1зну форму шформаци про техшчний стан пристро!в та умови функцюнування транспортно! системи (зокрема, нечггку). Також мо-дел повинш забезпечувати можливосп адаптацп параметр1в 1 бшьшо! результативносп процедур планування з метою тдвищення ефективносп зал1зничних перевезень у цшому. Методика. Дослщження були здшс-нен з використанням процедур мониторингу та д1агностування ЕД, яш перебували шд впливом робочих на-вантажень. Управлшня експлуатащею парив ЕД виконуеться на основ1 шдивщуальних штелектуальних моделей, а також мереж Кохонена, побудованих за спектральними характеристиками струму ЕД. При плануванш ремонпв ураховуеться спещал1зац1я виконавщв. Черговють обслуговування ЕД визначаеться на основ1 нечгтко! двоетапно! модел планування. Для анал1зу й прогнозування параметр1в недетермшованих процеав застосовуються методи хаотично! динашки. Результати. Удосконалено економ1ко-технолопчн1 модел1 анал1зу й управлшня автоматизованими процесами експлуатацп парков ЕД при нечеткому опис1 па-раметр1в та умов. Вони ураховують поточний стан техшчних систем, а також можлив1 збо! процесу перевезень. Дослщжено властивосп недетермшованих процеав зал1зничних перевезень. Наукова новизна. Набу-ли розвитку економ1ко-технолопчн1 модел1 автоматизованого управлшня експлуатащею парков ЕД, яш вра-ховують умови нечгткого опису параметр1в системи. Модел призначеш для планування черговосп д1агнос-тування та ремонпв ЕД, також вони ураховують спещал1защю тдприемств. Дослщжено властивосп процедури анал1зу та штерпретаци недетермшованих часових ряд1в вагонопоток1в при агрегуванш !х р1вшв. Практична значимiсть. Результати дослвджень забезпечують можлив1сть автоматизаци та тдвищення ефективносп процеав економжо-технолопчного управлшня експлуатащею парков ЕД стршочних перевод1в за умов нечеткого визначення параметр1в системи. Процедура анал1зу агрегованих ряд1в забезпечуе можливосп обгрунтовано! штерпретаци !х властивостей та отримання достов1рних ощнок прогнозування 1 планування на основ1 часових ряд1в.
Ключовi слова: економшэ-технолопчне моделювання, парки техшчних систем, процеси експлуатаци, поточний стан, електричш двигуни стршочних перевод1в, нечита двоетапн модел планування, агреговаш часов! ряди, константа Херста.
Забезпечення технолопчно' та економ1чно! ефективносп процеав (перевезень, експлуатацп, ремонпв, автоматизованого управлшня та ш.) е одним 1з загальних i першочергових за-вдань залiзничного транспорту Укра'ни. Його успiшне вирiшення мае численш складовi, зу-
Вступ
мовленi рiвнем розгляду, об'ектами й предметами аналiзу, засобами реалiзацii i тлн. У статтi дослiджуються деякi питання проблеми вдос-коналення процесiв автоматизовано' експлуа-тацii паркiв складних техшчних систем (ТС) залiзничного транспорту (вагошв, локомотивiв, стрiлочних переводiв, тут - електродвигушв, iн.) або 'х складових [1, 2]. У цiлому це завдан-
©В. В.Скалозуб, В. М. Осовик, I. В. Клименко, 2015
129
ня е актуальною науково-техшчною та еконо-м1ко-технолопчною проблемою затзниць Укра!ни, яю нал1чують десятки тисяч одиниць такого роду експлуатованих систем. Конкрет-ними об'ектами анатзу та управлшня е елект-родвигуни (ЕД), що використовуються в затз-ничних стршочних переводах [1]. Зазначимо, що зараз експлуатащя ЕД здшснюеться на ос-нов1 планово-запоб1жного методу, з урахуван-ням нормування [3]. При цьому даш про пара-метри ЕД не систематизуються й не використо-вуються при плануванш, автоматизащя проце-с1в експлуатацп е недостатньою. Резюмуючи, можна сказати, що в цшому кожен техшчний об'ект (тут ЕД) розглядаеться самостшно, поза зв'язком з шшими ТЗ, як лише формально, за призначенням { видшеним ресурсом, утворю-ють «парк». Як цшсний самостшний об'ект управлшня (техшчного та економ1чного) «парк» ТЗ у системах автоматизаци представлений лише в обмеженому виглядь
Дат подано результати дослщжень з1 ство-рення елеменпв штелектуально! автоматизова-но! системи, що обслуговуе технолого-економ1чне управлшня процесами експлуатацп парюв ЕД на основ1 отримання оцшок парамет-р1в !х поточного стану.
Постановка завдань дослщження
У робот дослщжено завдання щодо еконо-м1ко-математичного моделювання та оптимального управлшня процесами експлуатацп пар-юв електричних двигушв зал1зничних стршоч-них перевод1в. Зазначимо вщмшшсть запропо-нованих моделей { метод1в планування { управлшня, яка полягае в урахуванш умов неви-значеност1, як виникають на практищ. У зв'яз-ку 1з обмеженою 1 несистематизованою шфор-мащю про об'екти (ЕД) та процеси !х експлуатацп вважаеться, що умови невизначеност мо-жливо представити у форм1 розмитих або неч1-тких величин [4-6]. Наступна особливють розв'язуваних питань економшо-математично-го планування процешв експлуатацп парюв ЕД полягае в постановках завдань планування пос-лщовностей обслуговування (огляд1в, д1агнос-тування, ремонт1в) елеменпв з урахуванням !х поточного стану (значень набору параметр1в). Це повинно суттево вплинути на показники на-дшносп, технолопчно! та економ1чно! ефекти-вност експлуатацп парку ЕД. На показники
ефективносп виконання робгт впливае спеща-лiзацiя виконавчих систем або технологш. Питания розподiлу робгт мiж виконавцями за умов неповно! шформацп е важливими при плану-ваннi процесiв експлуатацп паркiв ТС. Форма-лiзацiю цього завдання також подано в стат. Нарештi, як тдсумок результатiв розробок наведено методику оцшки економiчноl ефективносп створення засобiв автоматизаци управлшня парками ЕД в умовах невизначеность
Завдання управлiння «парком» ТС полягае в такому. Розглядаеться множина ТС однаково-го (подiбного) призначення, а також процеси 1'х експлуатацп. Техшчний стан об'екта на даному етат експлуатацп визначаеться за сигналами, що зшмаються з нього, причому без вилучення систем з процесiв експлуатацп. Також вiдомi ресурси (технiчнi, матерiальнi, трудовi та iн.), необхiднi або ж видшеш для експлуатацп парку об'екпв. Розв'язуеться завдання автоматизаци процешв експлуатацп парку об'ектiв на основi створення штелектуально! автоматизовано! технологи та системи управлiння процесами експлуатацп парку ТЗ за поточним станом. При цьому потрiбно визначити параметри стану компоненпв системи (мошторинг техшчного стану), а також забезпечити ранне виявлення прихованих несправностей. Результатом мош-торингу е оцiнка належностi об'екта до класу справного або до заданих несправних класiв. На основi даних монiторингу об'ектiв потрiбно отримати прогноз можливих змш станiв елеменпв ТС, а також встановити рацюнальну чер-говiсть контролю й вщновлення елементiв з урахуванням вимог щодо безпеки транспорт-но! системи та обмежених ресурсiв процесiв експлуатацп. При цьому також необхщно роз-подiлити роботи з об'ектами, ТС мiж можли-вими виконавцями, враховуючи умови неви-значеностi у формi нечiткостi [5, 6], що виникае при прогнозi параметрiв стану, зовшшшх фак-торiв iн.
Автоматизована технолопя дiагностики та управлiння парком
Засоби автоматизаци базуються на аналiзi частотного спектра робочого струму двигуна, при цьому отримання спектральних характеристик струму ЕД реалiзовано за допомогою швидкого перетворення Фур'е. Для кожного електродвигуна формуеться iндивiдуальна мо-
дель (IM), що збернае поточш та характеристики справного стану двигуна. При 1'х зютавленш та дiагностуваннi отримують оцiнки достовiр-ностi виявлених несправностей електродвигу-на. Цi оцiнки збернаються в IM ЕД.
Для розшзнавання можливих несправностей ЕД використана мережа Кохонена [4]. Аналiз взаемного розташування кластерiв на тополоп-чнiй карп Кохонена дозволяе виявляти подiб-носп або вiдмiнностi мiж рiзними класами несправностей. Використання мережi Кохонена дозволяе виявляти й новi види несправносп ЕД [1, 2]. Поточний i прогнозований технiчний стан кожного ЕД з модуля дiагностування пе-редаеться в модуль черговостi ремонту елект-родвигунiв, який дае рекомендацп про порядок ремонту ЕД.
Планування процеав дiагностування та ремонтов ЕД з урахуванням спецiалiзацil вико-навц1в методами нечiткого математичного програмування
Планування ремонпв (дiагностування, об-слуговування та ш.) об'екпв парку ЕД з урахуванням розподшу робгт на OOTOBi спещатзаци виконавцiв виконаемо за допомо-гою модифшовано! вщкрито! моделi транс-портно! задачi про «цшерозподшення» [7] з об-меженими пропускними здатностями. Вщм^на особливiсть розроблено! моделi полягае в тому, що в нш коефщенти матрицi питомих варто-стей заздалепдь не можуть бути точно обчис-ленi, вони представленi неч^кими величинами. Економiко-математична модель планування зазначених робiт, представлена у формi неч^кого програмування (НМП) [2, 7], мае та-кий вигляд:
m n
R(X) = Z Z C X ^ max
i = 1 j = 1 j j {X.. } 'J
Z X < N. Д j = 1, n
i = 1
(J = 1 n)
Z X < d<i'), (i = 1, m)
J = 1
< dj, (i = 1, m); Xj > 0, (i = 1, m) (j = 1, n)
X,,. <
В (1)-(3) позначено: х .. - число заявок (ЕД)
типу /, як обслуговуе спещал1зована система типу у; с - матриця неч1тких оцшок питомо!
ефективносп обслуговування; - неч1тке число заявок типу / в перюд Бшарна операщя «+» в модел1 (1)—(3) ¡з знаходження максимуму на заданш неч1ткш обласп позначае додавання неч1тких множин. Розв'язання зазначено! задач1 зводиться до виршення низки завдань лшшно-го програмування шляхом введення дискретних а-р1вшв для неч1тких величин [5, 6]. При цьому неч1тю обмеження набувають штервального вигляду. Для приведення (1)—(3) до вигляду звичайно! задач1 лшшного програмування (ЛП) тепер достатньо записати нер1вност1 окремо по л1вому { правому краях штерватв, з урахуванням знаюв нер1вност1 [5]. При цьому кшьюсть обмежень збшьшуеться у два рази, а отримане завдання можна виршити симплексним методом [3, 4].
(1)
(2) (3)
Перебравши всшяю значення а, отримують функщю належност неч1ткого розв'язку задач1 (1)—(3). На основ! такого нечеткого представ-лення дал1 методами неч1ткого управлшня ро-зраховуеться детермшований розв'язок (1)— (3).
Технолого-економiчне управлiння процесами експлуатацп пар^в електричних двигу-шв на основi неч^коТ двоетапноТ моделi пла-нування
У рамках технолого-економ1чного управлшня процесами експлуатацп парюв ЕД необхщно ураховувати р1зш типи умов невизначе-носп (значень параметр1в техшчних систем, сташв перевезень, можливих очшуваних схем !х виникнення { змш «збо!в» ш.). Виконаемо формал1защю завдання 1з планування на основ1 неч1тко! двоетапно! модел1 оптимального планування (НДМОП), яка полягае у такому. Ви-значаеться апрюрна шформащя за шаблонами планування — БН (¥к, ик, ). як альтернативними
варiантами сценарнв вiдмов Ук у виглядi рiз-
них можливих послiдовностей «збо'в» на залiз-ничних дiлянках. «Збо'» (можливi вiдхилення графiка руху, iн.) описують вiдповiдними зна-ченнями характерних параметрiв умов нечпко-стi и, а також ощнюють додатковими витра-тами на компенсацiю збурень (як детермшова-них Ик або нечпких Hк функцiй) i нечiткими показниками можливостей 'х виникнення ик . Вважаються вiдомими функцii (детермшоват F(X) або нечита F(X)) з оцшки економiчноi
ефективностi планiв X (Sh^ (Vk, нк, ¡¡к).) обслуго-вування паркiв ЕД - F(X). Необхщно згенеру-вати вектори X(Xj) послiдовностей обслуго-
вування парку ЕД, серед яких визначити опти-мальний X *(Xe.) шляхом застосування НДМОП.
Модель НДМОП являе собою нечпке предста-влення iнформацii про можливост вiдмов у пе-ревiзному процесi з подальшим застосуванням методiв нечiткого управлiння.
Представимо планування x *(Xkj*) як пошук
i вибiр Xkj* з урахуванням вектора нечпких
факторiв и = (¡1, и2,.., Us) реалiзацii недете-рмiнованих станiв системи експлуатаци, що характеризуе Sh (Vk, нк, ¡к)., умови реалiзацii
плану обслуговування ЕД X(t) , для яких вiдомi нечiткi величини {¡(и)}. Для конкретностi
будемо визначати стани иi як детермшоваш
[d1, df] або нечита [d1, di2] дiапазони значень
можливих вщхилень графiка руху (затримок прибуття/вщправлення поiздiв)
и =< ¡, К (и), и(и) >; и =<[иU, и fL h (иX и(и) >,
(4)
де ht (u, ), h (¡u,) - питомi оцiнки (детер-мiнованi або нечита) додаткових витрат на ко-регування графiка перевезень в умовах и.
Представимо НДМОП планування векторiв X (Xkj) у виглядi
{Ф( X) = B( X) + Е[ f (X,
У (5) позначено: детермшована В(Х) або не-чiтка функцiя B(X) - вартюна оцiнка вектора
послщовностей ремонтiв ЕД Xj при виконанш графiка руху, fh (*) - функщя додаткових витрат на коректування графша в умовах и, Y(X(t),и), Е[*]- знак операци нечiткого ви-сновку вiдповiдно величин fh (*), GX - область допустимих значень параметрiв плашв на етапi планування t, X(t). При реалiзацii (5) методами нечiткого висновку [4, 6] для деякого X' е GX розраховують та узагальнюють за ¡(и) значення fh(X',Y' ,¡), якi разом iз B(X') дають оцiнку X': Ф(X'), яка вимiрюе якiсть X' е GX вiдповiдно до (5). Вщповщно
до (5) оптимальний X(Xkj*) забезпечуе мш>
мум суми витрат на обслуговування парку ЕД при виконанш графша руху й очшуваних дода-
Y(X, и), и)]} ^ min .
X eGx
(5)
ткових витрат за умов виникнення вщмов ви-гляду (4) процесу залiзничних перевезень. Для реалiзацii завдань планування вiдповiдно до (5) застосовуються процедури арифметики нечп-ких трикутних чисел [4].
Застосування процедури агрегування для аналiзу та оперативного прогнозування недетермшованих технолопчних процеав зал^ зничного транспорту
Процеси залiзничного транспорту значною мiрою недетермiнованi. Для визначення очшу-ваних параметрiв процесiв перевезень необхщ-но застосовувати стiйкi процедури, що забезпе-чують можливостi розрахунку ix технолого-економiчниx показникiв. Розглянемо питання щодо аналiзу недетермiнованиx процеав, пред-ставлених часовими рядами (ЧР). Вщмшшсть дослiджуваниx ЧР - вони е випадковими (нi персистентнi, ш антиперсистентнi 10]).
Вагонопоток
1200 1000 800 600 400 200 0
y = -7E-08x4 + 0,0107x3 - 655,8x2 + 2E+07x - 2E+11 R2 = 0,3301
01. 01. 11 26. 01.11 20.02. 11 17.03. 11 11.04. 11 06.05. 11 31.05. 11 25. 06.11 20. 07.11 14.08. 11 08.09. 11 03. 10. 11 28. 10. 11 22. 11. 11 17.12.11
Рис. 1. Часовий ряд щоденного надходження вагошв
Для таких процес1в зараз немае загально-прийнятих методик анал1зу, прогнозування, практично! штерпретацп. У робот запропоно-вано використовувати показник Херста [9, 10] для попередньо! оцшки ЧР, а також дослщити
залежн1сть параметр1в процесу в1д значення коефщента Херста при виконанш процедури агрегування. На рис. 1 зображений такий ЧР, на рис 2, 3 наведено етапи агрегування.
Рис. 2. Параметри вагонопотоку з агрегуванням за 2 доби, Н=0.18
Застосування процедури агрегування ЧР i розрахунку для них властивост персистент-ност (антиперсистентностi) показало, що яюсш властивостi ЧР проявляються на рiзних етапах. На рис 2, 3 представлено агреговаш ряди, по-будоваш для двох i трьох рiвнiв параметрiв вiдправлення вагонiв. При цьому показники Херста вщповщно дорiвнюють (0.18 та 0.71). Тобто практично можливо прогнозувати показники й виконувати планування (обсяпв, витрат ш.) «з кроком 3».
Аналiз показав, що в разi виникнення про-цешв, подiбних зображеним на рисунках, процедура агрегування рiвнiв дозволяе диференщ-ювати процеси за рiзними перюдами узагаль-нення, при яких стае можливим виконувати прогнозування, тобто отримати й використову-вати саме для цих узагальнених ЧР i визначе-них перiодiв значення прогнозованих парамет-рiв.
©В. В.Скалозуб, В. М. Осовик, I. В. Клименко, 2015
133
§ Отправление вагонов со станции
о
V_J
Рис. 3. Параметри вагонопотоку з агрегуванням за 3 доби, Н=0.71.
Питання технiко-економiчноT оцiнки ефек-тивностi системи автоматизаци управлiння парком електродвигушв залiзничних стршо-чних переводiв
Розробляеться система автоматизацii еконо-мшо-технолопчного управлiння парками ЕД, яка забезпечуе тдвищення ефективносп про-цесiв експлуатаци, а також виршення таких нових завдань: дистанцiйна дiагностика ЕД без виключення з процесiв експлуатацп; вимiрю-вання характеристик двигуна, що перебувае тд впливом номiнальниx, робочих значень напру-ги; планування черговостi дiагностування й ре-монтiв ЕД на основi параметрiв поточного стану; розподш робiт з урахуванням спецiалiзацii виконавцiв; облiк невизначеностi умов при фо-рмуваннi нечiткиx моделей процеав планування i управлiння. Зазначеш властивостi автоматизованого процесу експлуатаци парку ЕД до-зволяють видшити такi складовi оцiнки еконо-мiчноi ефективностi: скорочення кiлькостi оглядiв ЕД i процедур дiагностування, скорочення (упорядкування) обслуговуючого персоналу, простота експлуатаци системи; зменшен-ня вартост ремонтiв парку ЕД за рахунок спе-цiалiзацii; зменшення величини можливих додаткових витрат при збоях процесу перевезень; тдвищення теxнiчноi надшност шфраструкту-ри, стрiлочниx переводiв i стiйкостi залiзнич-них перевезень.
Виконаш дослiдження i розробки дозволя-ють перейти вщ планово-запобiжного методу експлуатаци до обслуговування парку за фак-тичним техшчним станом ЕД.
Висновки
З метою тдвищення ефективносп управлшня експлуатацiею паркiв теxнiчниx систем вдосконалено економiко-теxнологiчнi моделi управлiння при неповнш виxiднiй iнформацii, призначенi для експлуатаци парюв ЕД залiзни-чних стршочних переводiв. Розроблено новi нечiткi моделi й методи планування експлуата-цшних процесiв, якi в цiлому дозволяють перейти вщ планово-запобiжного методу експлуатацп до обслуговування ЕД за «поточним станом».
Планування обслуговування (ремонпв, дiа-гностування ш.) об'ектiв парку ЕД вiдбуваеться з урахуванням розподшу робiт на основi спещ-алiзацii виконавцiв, виконуеться засобами мо-дифiкованоi вiдкритоi моделi транспортноi за-дачi про «цiлерозподiлення» з обмеженими пропускними здатностями, у якш коефiцiенти матрицi питомих вартостей представлено неч> ткими величинами.
Для урахування рiзниx можливих варiантiв реалiзацii процеав за умов невизначеност за-стосовуеться нечпка двоетапна модель оптимального планування, що базуеться на формалiзмi нечпких трикутних чисел.
У робот визначено складовi оцiнки еконо-мiчноi ефективностi створюваних засобiв автоматизаци процесiв експлуатацii паркiв електри-чних двигунiв залiзничниx стрiлочниx перево-дiв.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Скалозуб, В. В. Нейросетевые модели диагностики электродвигателей постоянного тока / В.В. Скалозуб, О. М. Швец // 1нформацшно-керуючi системи на залiзничному транспорта -2009. - № 4. - С. 7-11.
2. Скалозуб, В. В. Методы интеллектуальных систем в задачах управления парками объектов железнодорожного транспорта по текущему состоянию / В. В. Скалозуб, О. М. Швец,
B. Н. Осовик // В сб. «Питання прикладно! математики i математичного моделювання». -Дшпропетровськ : Вид-во ДНУ, 2014. -
C. 40-47.
3. 1нструкщя з техшчного обслуговування пристрой сигналiзацil, централiзацil та блокування (СЦБ) / Державна адмшстращя залiзничного транспорту Укра1ни. - Ки1в, 2009.
4. Яхъяева, Г. Э. Нечеткие множества и нейронные сети [Текст] / Г. Э. Яхъяева. - Москва : Интернет-Университет Информационных технологий; Лаборатория знаний, БИНИМ, 2008. -316 с.
5. Алтунин, А. Е. Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях : монографiя /
А. Е. Алтунин, М. В. Семухин. - Тюмень : Изд-во Тюменьского гос. ун-та, 2000. - 295 с.
6. Пегат, А. Нечеткое моделирование и управление / А. Пегат. - Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 798 с.
7. Зайченко, Ю. П. Исследование операцш / Ю. П. Зайченко. - Киев : Вища шк., 1989. - 392 с.
8. Ермольев, Ю. М. Математические методы исследования операций [Текст] / под ред Ю. М. Ермольева. - Киев, 1979. - 302 с.
9. Скалозуб, В. В. Метод прогнозування часових ряд1в на основ1 лопстичного воображения [Текст] / В. В. Скалозуб, I. В. Клименко // Тез. докл. V Международной научно-практ. конф. «Современные информационные технологии на транспорте, в промышленности и образовании». - Днепропетровск, 2011. - С. 67-68.
10. Сергеева, Л. Н. Моделирование поведения экономических систем методами нелинейной динамики (теории хаоса) / Л. Н. Сергеева. - Запорожье : ЗНУ, 2002. - 227 с.
В. В. СКАЛОЗУБ1*, В. Н. ОСОВИК2, И. В. КЛИМЕНКО2
''Факультет «Техническая юбернетика», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. (056) 373-15-35, эл. почта skalozub_vl_v@mail.ru
2Каф. «Компьютерные и информационные технологи», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. (056) 373-15-35, эл. почта skalozub_vl_v@mail.ru
ЭКОНОМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ ПАРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ
Цель. Повышение эффективности и устойчивости процессов эксплуатации на железных дорогах, уменьшение эксплуатационных расходов невозможны без развития комплексных систем автоматизации эксплуатации парков технических систем - АСЭП. Статья посвящена вопросам совершенствования АСЭП в части развития методов анализа и планирования очередности диагностики и ремонтов электрических двигателей (ЭД) железнодорожных стрелочных переводов с учетом условий недетерминированности. Усовершенствованные технологические и экономические модели, по которым выполняется автоматизированное управление АСЭП, должны учитывать различную форму информации о техническом состоянии устройств и условий функционирования транспортной системы (в частности, нечеткую). Также модели должны обеспечивать возможности адаптации параметров и большей результативности процедур планирования с целью повышения эффективности железнодорожных перевозок в целом. Методика. Исследования проведены с использованием процедур мониторинга и диагностирования ЭД, которые находились под воздействием рабочих нагрузок. Управление эксплуатацией парков ЭД выполняется на основе индивидуальных интеллектуальных моделей, а также сетей Кохонена, построенных по спектральным характеристикам токов ЭД. При планировании ремонтов учитывается специализация исполнителей. Очередность обслуживания ЭД определяется на
основе нечеткой двухэтапной модели планирования. Для анализа и прогнозирования параметров недетерминированных процессов применяются методы хаотической динамики. Результаты. Усовершенствованы экономико-технологические модели анализа и управления автоматизированными процессами эксплуатации парков ЭД при нечетком описании параметров и условий. Они учитывают текущее состояние технических систем, а также возможные сбои процесса перевозок. Исследованы свойства недетерминированных процессов железнодорожных перевозок. Научная новизна. Получили развитие экономико-технологические модели автоматизированного управления эксплуатацией парков ЭД в условиях нечеткого описания параметров системы. Модели предназначены для планирования очередности диагностики и ремонтов ЭД и учитывают специализацию исполнителей работ. Исследованы свойства процедуры анализа и интерпретации недетерминированных временных рядов при агрегировании уровней. Практическая значимость. Результаты исследований обеспечивают возможность автоматизации и повышения эффективности процессов экономико-технологического управления эксплуатацией парков ЭД стрелочных переводов в условиях нечеткого определения параметров системы. Процедуры анализа агрегированных рядов обеспечивают возможности обоснованной интерпретации их свойств и получения достоверных оценок прогнозирования и планирования на основе временных рядов.
Ключевые слова: экономико-технологическое моделирование, парки технических систем, процессы эксплуатации, текущее состояние, электрические двигатели стрелочных переводов, нечеткие двухэтапные модели планирования, агрегированные временные ряды, показатель Херста.
V. SKALOZUB1*, V. OSOVIK2, I. KLIMENKO2
''Faculty «Technical Cybernetics», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Laz-aryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. (056) 373-15-35, e-mail skalozub_vl_v@mail.ru 2Dep. «Computer Information Technologies», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. (056) 373-15-35, e-mail skalozub_vl_v@mail.ru
ECONOMIC-TECHNOLOGICAL MODELC FOR ANALYSIS AND MANAGEMENT OPERATION FOR PARKS OF ELECTRIC MOTORS OF TURNOUTS
Purpose. Improving the efficiency and the sustainability of the railways operating processes, reducing operating costs is not possible without the complex automation system development intended for technical system park operation - ASPE. The article is devoted to improve the ASPE in terms of methods for analysis and planning priority of diagnostics and repair of electric motors (EM) rail turnouts taking into account condition indeterminacy. Technological and economic models which are used in the automated management ASPE should consider a different form of information about the technical condition of equipment and conditions for the transport system operation (especially fuzzy). Also, the model should provide the possibility of adaptation options and greater efficiency of planning procedures, to improve the efficiency of rail transport in general. Methods. The researching works were conducted using the procedures for monitoring and diagnosing EM under the influence of workloads. EM park operation management carried out on the basis of individual intellectual models, as well as the Kohonen network, built on the spectral characteristics of the current EM. Specialization of production was taken into account during repair planning. EM priority service is based on a two-stage fuzzy planning model. For analysis and forecasting parameters of non-determined processes is used methods of chaotic dynamics. Results. Economical and technological models and control automated analysis of the EM park operation with fuzzy description of parameters and conditions were improved. They take into account the current state of the technical systems and the possible failures of the transportation process. The properties of some non-determined processes of rail were investigated. Scientific novelty. Economical and technological models with automatic control operation of EM parks, taking into account the terms of fuzzy description of the system parameters were developed. The models were designed for priority planning of EM diagnostic and repair, they also take into account the specialization of the production. The properties of the interpretation procedure of the non-deterministic time series with aggregated levels were
investigated. The practical significance. The research results provide the ability to automate and improve the efficiency of the processes of economical and technological management operation of EM turnouts park in conditions of fuzzy system settings. The analysis procedure of aggregated series provides opportunities for reasonable interpretation of their properties and for obtaining reliable estimates of forecasting and planning based on time series.
Keywords: economical and technological modeling, parks of technical systems, the operation processes, operating status, electrical motor of rail turnouts, two-stage fuzzy planning model, aggregated time series, Hurst index.
HagiMmna go pegKonerii 30.04.2015.
CTarra peKOMeHgoBaHa go gpyKy g-poM exoH. HayK, go^ THeHHHM O. M. Ta g-poM $i3.-MaT. HayK, npo$. Eino3bopoBHM B. €.
©B. B.CKano3y5, B. M. Ocobhk, I. B. KnuMeHKo, 2015
137
