CC BY
27
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 1 (67)
ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ
УДК 629.4.053:656.2.071.2
О. М. ГОРОБЧЕНКО1*, А. О. АНТОНОВИЧ2
1 Каф. «Експлуатацш 1 ремонт рухомого складу», Украшський державний утверситет затзничного транспорту, майдан Фейербаха, 7, Харюв, Украша, 61050, тел. +38 (050) 972 04 71, ел. пошта [email protected], (ЖСГО 0000-0002-9868-3852
2Каф. «Експлуатащя i ремонт рухомого складу», Украшський державний утверситет затзничного транспорту, майдан Фейербаха, 7, Харюв, Украша, 61050, тел. +38 (093) 025 64 00, ел. пошта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-4920-6849
ФОРМАЛ1ЗАЦ1Я ПАРАМЕТРА НАПРУЖЕНОСТ1 Д1ЯЛЬНОСТ1 МАШИН1СТА ЛОКОМОТИВА НА ОСНОВ1 ЕРГОНОМ1ЧНО1 МОДЕЛ1
Мета. Ключовим фактором, що впливае на безпеку руху та як1сть роботи ергатично! системи «по!зд-машишст», е напружешсть роботи локомотивно! бригади. Мета науково! роботи - формал1защя показника напруженосл д1яльносп машишста локомотива. Методика. Одшею з характеристик напруженосл роботи машишста е р1зниця м1ж часом, ввдведеним на виконання завдання, 1 необхвдним часом (зовшшнш резерв або дефщит часу). Визначеш множини суттевих та несуттевих операцш при керуванш локомотивом у р1зних по!зних ситуащях. Використовуючи методи нечггко! лопки, поняття «суттевють операци керування локомотивом» представлено у виглвд набору лшгвютичних змшних. Для визначення функцп приналежносл еле-менлв множини «суттевють операци керування локомотивом» використано метод експертних оцшок. Кое-фщент часово! напруженосл представлений у вигляд1 нечеткого числа Ь-Я-типу. Результати. Встановлена величина вщносно! шлькосл операцш керування локомотивом зпдно розподшу за параметром «суттевють операци». Для визначення найбшьш напруженого режиму роботи машишста проведено ранжування режи-м1в руху за параметром ввдносно! кшькосл суттевих операцш керування. Найбшьш важкими режимами е: «перешкода попереду», «рух у несприятливих погодних умовах» та «вадправлення з1 станцп на перепн». Наукова новизна. Введення величини «умовна суттевють виконання операци» дозволило бшьш як1сно опи-сати умови ведения по!зда. В робот вперше представлено визначення напруженосл роботи машишста локомотива у вигляд1 ушмодального нечеткого числа, що дозволить в подальшому використати методи теорп штучного штелекту для моделювання д1яльносл машишста локомотива та розробки штелектуальних систем керування. Практична значимкть. Авторами отримана можливють безпосередньо врахувати такий важли-вий як1сний показник, як «напружешсть роботи машишста» в системах автоведення та контролю безпеки руху. Ранжування по!зних ситуацш та керуючих операцш дозволяе обгрунтувати порядок виконання керую-чих дш при удосконаленш алгоршадв роботи систем ведення по!зд1в.
Ключовi слова: ергатична система; напружешсть роботи оператора; машинют локомотива; безпека руху
Вступ
Забезпечення безпеки руху е одним з голо-вних завдань зал1зничник1в. В цьому напрямку постшно реатзуеться велика кшьюсть заход1в та виконуеться багато наукових праць. Резуль-
татом цього стало значне зниження кшькосп аварш та шциденив як на в1тчизняних, так i на закордонних залiзницях. Однак повнiстю ви-ключити небезпечш та аварiйнi ситуацп поки що не вдалося. Джерелами небезпеки, ^м рухомого складу, обладнання та 1х технiчного
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 1 (67)
стану залишаеться також людський фактор. Так за даними [12] на зал1зницях Евросоюзу тшьки за 2014-2015 р1к загинуло або серйозно трав-мовано бшьше двох тисяч людей. Значна доля транспортних подш пов'язана з неналежним виконанням пращвниками сво!х обов'язюв. Зо-крема за даними Укрзал1знищ [10] 1з загально! кшькосп транспортних подш, 471 випадок (або 70 %) пов'язаш з впливом «людського» чинни-ка. За порушення вимог нормативних докумен-т1в з питань безпеки руху за 2014 р1к було при-тягнуто до вщповщальност 2 709 пращвниюв, 1з них звшьнено з займаних посад - 49. Ефекти-вним шляхом покращення безпеки та якост перевезень, з одного боку, е розробка рухомого складу з покращеними характеристиками [1], а з шшого - впровадження автоматизованих систем керування рухом, що реал1зовано зок-рема ф1рмами Bombardier [9] та Alstom [8]. Але частина з цих випадюв пов'язана 1з значним психоф1зюлопчним навантаженням, яке вщчу-вають в процес роботи пращвники зал1знично-го транспорту, що керують та оргашзовують рух по!зд1в [2, 4]. Оцшка та пошук шлях1в зни-ження цього навантаження е прюритетним за-вданням, що дозволить значно скоротити вплив людського фактора на безпеку руху.
Мета
Одним з ключових фактор1в, що впливае на безпеку руху та на яюсть роботи ергатично! системи «по!зд-машишст», е напружешсть роботи локомотивно! бригади [3]. Мета ще! роботи: мета формал1зувати показник напруженост д1яльност1 машишста локомотива. Для досяг-нення !! мети юнуе кшька метод1в анатзу д1я-льност людини: узагальнено-структурний, операцшно-психолопчний, метод статистично-го еталона, лопко-шформацшний i т. д. [5, 13]. Використовуються також три типи моделей поведшки людини: когнiтивнi моделi, моделi теори управлiння, мережевi моделi задач. Ви-користаемо один з можливих анал^ичних ме-тодiв - метод математичного моделювання дiя-льностi [7]. В основу такого моделювання в цш робот покладена iдея використання методу ек-спертних оцiнок [11] та елеменив методу Монте-Карло для iмiтацi! iмовiрнiсно-часових характеристик дiяльностi операторiв.
Методика
У загальному випадку час виконання окре-мо! операци складаеться з двох складових:
T = T + T
1 i 1 io.d. 1ip '
де Tiod - час основно! дiяльностi оператора всередиш i -о! операци; Tip - час резерву всередиш i -о! операци.
Час резерву Tip не е показником шдивщуа-
льних якостей машинiста i характеризуе конк-ретну технiчну реалiзацiю системи «людина -машина», виробничу обстановку в зош виконання роботи i т. д. Тому можна вважати, що Tip = const для кожно! i -о! операци. Час основно! дiяльностi Tiod , навпаки, характеризуе ш-дивщуальш якостi операторiв, ступiнь !х об> знаностi i т. д. i розподiлений за скороченим нормальним законом. Весь вибiр операцiй ран-жуеться на операци суттевi i несуттевт Суттева операцiя - операцiя, недодержання яко! при-зводить до зриву всього завдання. Операцiя, невиконання або пропуск яко! не призводить до зриву завдання, а лише попршуе кшцевий ефект, наприклад точнiсть, називаеться несут-тевою. Рiзниця мiж часом, вщведеним на виконання завдання, i необхiдним - зовнiшнiй резерв або дефщит часу. Сумарний час всiх не-суттевих операцш е внутрiшнiм резервом. При дефщит часу машинiст може жертвувати най-ближчими, у порядку слiдування, несуттевими операцiями. Якщо згаяний час надолужуеться, машинiст приступае до виконання вшх наступ-них операцiй без винятку.
Необхiдно визначити множини суттевих та несуттевих операцiй при керуваннi локомотивом. Позначимо Х<операщя керування> як множину всiх операцiй керування локомотивом. З досвщу експлуатаци локомотивiв машишст виконуе пiд час керування по!здом такi основнi операци (для керування тепловозом): х1 - пере-ведення штурвалу контролера на вищу позищю; х2 - переведення штурвалу контролера на ниж-чу позицiю; х3 - переведення штурвалу контролера на нульову позицiю; х4 - переведення крана машишста в положення «Службове гальму-вання»; х5 - переведення крана машинiста в по© О. М. Горобченко, А. О. Антонович, 2017
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету затзничного транспорту, 2017, № 1 (67)
ложення «Екстрене гальмування»; х6 - переве-дення крана машишста в положення «Перекри-вання гальм1вно! магютрат з живленням»; х7 -переведення крана машишста в по!зне положення; х8 - переведення крана машишста в положення «Вщпуск гальм»; х9 - подавання пюку шд колюш пари локомотива; х10 - подавання сигналу; х11 - не виконання шяких дш.
З розглянутого перелшу операцш видно, що неможливо однозначно визначити деяю операци як «суттевЬ> або «несуттевЬ>. Наприклад «переведення штурвалу контролера на вищу позищю» в умовах, коли локомотив ще з по!з-дом з1 швидкютю значно бшьшою, шж розра-хункову (на 20 км/год 1 бшьше), попереду легкий профшь коли без великих спусюв та тдйо-м1в, машинют знае, що наступш дв1 блок-дшянки вшьш - в цш ситуацп переведення контролера на вищу позищю е операщею, що мо-жна виконати негайно, або вщкласти И виконання на деякий час (на розсуд машишста). I яке б ршення не прийняв машинют, це не вплине суттево на безпеку руху та на витрату пального за по!здку.
Але розглянемо шшу по!зну ситуащю. Локомотив веде по!зд максимально! маси з1 швидкютю, близькш до розрахунково!, попереду ро-зташований так званий «кшетичний шдйом» (що проходиться по!здом за рахунок запасу кь нетично! енерги, що забезпечуеться тдвище-ною швидкютю). В цьому випадку операщя «переведення штурвалу контролера на вищу позищю» е критично важливою, тому що при невиконанш !! (можливо декшька раз1в тдряд) по!зд не набере потр1бно! швидкосп для подо-лання шдйому, що попереду, 1 може виникнути транспортна под1я: зупинка по!зда на перегош. Кр1м того можливий вихщ з ладу або пошко-дження тягових електродвигушв в результат! перегр1вання.
Отже, робимо висновок, що стушнь сутте-вост операцш з керування локомотивом зале-жить вщ деяких умов ведення по!зда. Це ви-кликае необхщнють розробки теоретичного об-грунтування поняття суттевосп операцш з ке-рування локомотивом.
Використовуючи методи нечгтко! лопки, подамо поняття «суттевють операци керування локомотивом» як наб1р лшгвютичних змшних (табл. 1).
Таблиця 1
Значення множини Z<cyTTeBicib операцй' керування локомотивом>
Table 1
The value of the set Z <importance of locomotive management operation>
Позначення
елемента Значення елемента множини
множини
zi «Суттева»
Z2 «Умовно суттева»
Z3 «Несуттева»
Таблиця 2
Значення множини С< попма ситуацiя>
Table 2
The value of set C < a train situation>
Позначення елемента множини Значення елемента множини
ci «Ввдправлення 3i станцй'
на перепн»
С2 «Рух пiд зелений на щдйом»
Сз «Рух пiд зелений на спуск»
С4 «Рух шд жовтий на шдйом»
С5 «Рух шд жовтий на спуск»
Сб «Рух пвд червоний на шдйом»
С7 «Рух пвд червоний на спуск»
С8 «Рух по станцшним колiям»
С9 «Рух резервом»
с10 «Рух у несприятливих
погодних умовах»
С11 «Перешкода попереду»
С12 «Прибуття на станцш»
Значення z2 = «умовно суттева» трактуеться
як така операщя керування, що в даний момент часу не е суттевою, але при змш1 по!зно! обстановки вона стае достов1рно суттевою. Пром1ж-не значення г2 введено для бшьшо! гнучкосп використання множини X. Також потр1бно ввести нову множину С<по!зна ситуащя>, що ха-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету зашзничного транспорту, 2017, № 1 (67)
рактеризуе поточну ситуащю, в якш машишст приймае ршення на виконання пе! або шшо! операци керування. В результат аналiзу умов роботи локомотивних бригад повна множина С представлена в табл. 2.
Для визначення функци приналежносп еле-ментiв множини Z використано метод експерт-них оцшок. Опитування виконане серед 56 ма-шинiстiв локомотива. Для опитування шдгото-
вленi таблицi. Завданням машишспв, що ви-ступали як експерти, було оцшити кожну операцiю з множини Х за ступенем !! впливу на результат керування в заданш по!знш ситуаци з множини С. Потрiбно було позначити тшьки один елемент множини Z для кожного елемента множини Х. Зведеш результати дослщження для перших чотирьох ситуацш наведеш у табл. 3.
Таблиця 3
Зведена таблиця результат експертного оцiнювання Summary of expert evaluation results
Table 3
Операци керування локомотивом для cx =«В1дправлення з1 станци на перегон»
Z Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 Х8 Х9 Х10 Х11
Z1 55 54 54 42 56 56 56 56 50 45 50
Z2 1 2 2 13 6 11 4
Z3 1 2
Операцй керування локомотивом для c2 =«Рух п1д зелений на тдйом»
Z Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 Х8 Х9 Х10 Х11
Z1 42 40 55 55 56 56 55 55 1
Z2 12 15 1 1 1 1 14 21 2
Z3 2 1 41 35 54
Операц1! керування локомотивом для c3 =«Рух п1д зелений на спуск»
Z Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 Х8 Х9 Х10 Х11
Z1 2 1 4 56 56 56 56 50 2
Z2 1 1 48 6 13 10 5
Z3 53 54 4 43 46 49
Операци керування локомотивом для c4 =«Рух тд жовтий на тдйом»
Z Х1 Х2 Х3
Z1 51 52 55
Z2 5 4 1
Z3
Х7 Х8 Х9 Х10 Х11
55 55 52
1 1 3 47 4
53 9
Х4
56
Х5
56
Х6 56
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 1 (67)
Повертаючись до моделювання дiяльностi машинiста для кожно! операци, визначаеться коефiцiент часово! напруженостi. В [5] цей ко-ефiцiент виражаеться як
IШ=1
S, _ -1=i+1
T — T
ц гзатр
(1)
де - коефщент часово! напруженосп 7 -!
п
операци j -! реатзаци; ^ Т, |51 = 1 - час, не-
I =7+1
обхщний на виконання решти (тсля 7 -о!) сут-тевих операцш; В1 - шдекс суттевосп (В = 1 -операщя суттева; В = 0 - несуттева); Тц - час,
вщведений на виконання всього завдання (час циклу); Тзатр - реально витрачений час на виконання операцш до (7 +1 )-о! в j -й реал!заци; п - загальна кшьюсть операцш у данш задачу 7 - змшна номера операци, що моделюеться; j - номер реатзаци алгоритму.
Для д!яльност машишста локомотива вище обгрунтовано введення в шдекс суттевосп В\ (В1 =1 операщя суттева; В1 =0 - несуттева) про-м1жно! величини 5=0,5 - операщя умовно суттева. Використовуючи позначення, прийнят в опис керування по!здом, на шдстав! виразу (1) запишемо вираз
I j _ 1 I j _ 0,5
S _ 1 _ xi+1_
xi°j t — T
T — T
ц x затр
(час циклу); Тх7 затр - реально витрачений час на виконання операцш до х7+1 -о! в режим! руху с,; j - змшна номера режиму руху по!зда.
Розглядаючи процес виконання операцш машишстом локомотива, можна зробити ви-сновок, що час Тхс виконання операци х7 в
режим! руху с, е величиною шдивщуальною
для кожно! людини. Залежить в!д таких факто-р!в, як психоф!зюлопчний стан людини, стан оточуючого середовища, як!сть навчання, умо-ви ведення по!зда та !н. Це робить визначення точно! величини Тхс дуже складним завдан-
ням. Тому пропонуеться розглядати Тхс як не-
ч!тку величину, що дозволить врахувати низку наведених невизначеностей.
Виходячи з сутност! величини часу виконання операци х7 в режим! руху с, Т , пода-
мо !! у вигляд! ун!модального неч!ткого числа ^К-типу: ^(^ , а, р(), де - мода неч1-ткого числа «час виконання операц!!», а( > 0 , Р( > 0 - л!вий та правий коефщенти неч!ткост! величини Тхс . Тод! вираз (2) матиме такий ви-
гляд
I (txc , «t, М B _ 1
Sxfj _ ■
T — T
ц Xi затр
• +
(2)
I (Х,,«t,ßt)|B _ 0,5
ц Xi затр
де Sxc - коефщент часово! напруженостi x -!
n
операци в c, -у режимi руху; I T3CC\B1 _ 1 -
1 _xi+1
час, необхщний на виконання решти (пiсля
n
xi -о!) суттевих операцiй; I Txc^B1 _ 0,5 -
1 _ xi+1
час, необхiдний на виконання решти (тсля x -о!) умовно суттевих операцш; B1 - шдекс суттевосп (Bj=1 операцiя суттева; B1 =0,5 - опе-рацiя умовно суттева; B1 =0 - несуттева); Тц -час, вщведений на виконання всього завдання
+
Т — Т
ц xr затр
Таким чином, коефщент часово! напруженосп також перетворюеться в нечiтке число L-R-типу. Опускаючи вiдомi перетворення [6], запишемо остаточний результат визначення Sxc у нечпкш формi
I (txc, «t, ßt) IB1 _ 1
(Sxc , «^ ß,) _
I _ x;+
T — T
ц x¿затр
+
I (txc,«t,ßt)|A _ 0,5
+
I _ xi+
T — T
ц x¿затр
Наука та npo^ec тpaнcпopтy. Bicnm Днiпpoпeтpoвcькoгo нaцioнaльнoгo yнiвepcитeтy зaлiзничнoгo тpaнcпopтy, 2017, № 1 (67)
а, = t аМ = 1 + t «Й|Н = 0,5,
1=xi+1 1=xi+i
ßs = t ß«|B = 1 +t ß«|Bi = 0,5.
1=xi+i 1 =xi+i
дe а, ß - лiвий та правий кoeфiцieнти нeчiткocтi
вiдпoвiдних нeчiтких вeличин; Тц - чао, вiдвe-
дeний на витонання вcьoгo завдання (чac циклу); B1 - iндeкc cyттeвocтi oпepaцiï.
Результати
Bикopиcтaння мeтoдy eкcпepтних oцiнoк дo-звoлилo вcтaнoвити, щo вiднocнa кшькють oœ-paцiй кepyвaння лoкoмoтивoм зпдш з poзпoдi-лoм за пapaмeтpoм Z cклaдae - z1=76 %, z2=11 %,
Z3=13 %.
Для визнaчeння нaйбiльш нaпpyжeнoгo peжи-му poбoти мaшинicтa пpoвeдeмo ранжування pe-жимiв руху С за пapaмeтpoм вiднocнoï кiлькocтi cyттeвих oпepaцiй гарування (pиc. 1). Haйбiльш важкими peжимaми e с11 = «Пepeшкoдa mrape-ду», с10 = «Рух у rac^^ram^ пoгoдних yмo-вах» та с1 = «Biдпpaвлeння зi станци на rapen»».
fl(zi) i
0,8
0,6
0,4
0,2
0
cil cío cl cl2 c7 c6 c4 c5 c2 c8 c9 c3
Режим руху
Pиc. i. Ранжування peжимiв руху за пoкaзникoм z1eZ
Fig. 1. Ranking of movement modes according to indeX z1 e Z
Для визнaчeння нaйбiльш cyireb^ кepyючих oпepaцiй пpoвeдeмo ранжування ix за гоказни-кoм вiднocнoï кiлькocтi Z1 «cyттeвa» (pиc. 2).
Таким чивдм мoжнa cкaзaти, щo вш oпepaцiï з кepyвaння гальмами e найбшьш cyттeвими у пopiвняннi з шшими для вcix peжимiв вeдeння пoïздa.
doi 10.15802/stp2017/93960
9(71)
illllllh.
*Б хб х8 х7 х4 хЗ xll х2 xl х10 х9
Керуюча операцгя
Рис. 2. Ранжування керуючих операц1й за показником z1eZ
Fig. 2. Ranking of control operations according to index zieZ
Також до результапв дослщження належить розроблена форма представления параметра напруженосн роботи машинiста локомотива, що залежить вiд нечiтких параметрiв часу на виконання суттевих та умовно суттевих опера-цiй керування по!здом.
Наукова новизна та практична значимкть
Введення величини «умовна суттевють виконання операци» дозволило бшьш якiсно опи-сати умови ведення по!зда. В роботi вперше наведено визначення напруженостi роботи машишста локомотива у виглядi унiмодального нечеткого числа, що дозволить в подальшому використати методи теори штучного штелекту для моделювання дiяльностi машинiста локомотива та розробки штелектуальних систем керування. Практична значущють отриманих результапв полягае у можливостi безпосеред-ньо врахувати такий важливий якюний показ-ник, як «напруженiсть роботи машишста» в системах автоведення та контролю безпеки руху. Ранжування по!зних ситуацiй та керуючих операцш дозволяе обгрунтувати порядок виконання керуючих дiй при удосконаленш алгоритмiв роботи систем ведення поi'здiв.
Висновки
1. На основi методу експертних оцiнок роз-роблено порядок визначення напруженосн роботи машишста в тш чи шшш ситуаци. Визна-чено форму здобуття знань у виглядi таблицi з даними про по!зш ситуаци та суттевють керуючих ршень.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 1 (67)
2. Анал1з роботи машишспв локомотива дозволив визначити перелш основних ситуацш при керуванш локомотивом. Ранжування !х за показником суттевосп керуючих операцш дозволило обгрунтувати та визначити найбшьш небезпечш ситуаци, в яких переважна бшь-шють керуючих ршень е суттевими. До таких ситуацш вщнесено «Перешкода попереду», «Рух у несприятливих погодних умовах», «Вщ-правлення з1 станци на перегон».
3. Введення величини «умовна суттевють виконання операци» дозволило бшьш яюсно описати умови та врахувати вщмшносп проце-су керування по!здом вщ керуючих процешв в шших галузях. В подальшому можливо величину «умовна суттевють виконання операци»
детал1зувати та розбити на декшька градацш, що дозволить бшьш якюно спрогнозувати нас-лщки ршень з керування по!здом (ршення, що прийнят людиною, або штелектуальною системою). Але це потребуе виконання додаткових дослщжень роботи локомотивних бригад.
4. 1нтелектуал1защя керуючих процешв в рь зних галузях потребуе розробляти нов1 тдходи до штерпретаци вхщних параметр1в. В робот вперше наведено визначення напруженосп роботи машишста локомотива у вигляд1 ушмода-льного неч1ткого числа, що дозволить в подальшому використати методи теорп штучного штелекту для моделювання д1яльносп машиш-ста локомотива та розробки штелектуальних систем керування по!здом.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Аналiз стану безпеки руху, польотiв, судноплавства та аварiйностi на TpaHcnopTi в Укра!ш за 2014 piK / М. Горбаха, В. Коськовецький, Д. Мшов [та iH.]. - Кшв : М-во iнфpaстpуктуpи Украши, 2015. - 124 с.
2. Горобченко, А. Н. Методология определения величины параметра сложности нештатной ситуации во время ведения поезда / А. Н. Горобченко // Наука та прогрес транспорту. - 2014. - № 6 (54). - С. 50-58. doi: 10.15802/stp2014/33077.
3. Дружинин, Г. В. Учет свойств человека в моделях технологий / Г. В. Дружинин. - Москва : Наука/Интерпериодика, 2000. - 327 с.
4. Каменев, О. Ю. Проблематика пiдходiв до дослвдження безпеки використання ергатичних систем керування на зaлiзничному транспорт / О. Ю. Каменев // Наука та прогрес транспорту. - 2013. - № 2 (44). -С. 7-16. doi: 10.15802/stp2013/12249.
5. Мунипов, В. М. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды / В. М. Мунипов, В. П. Зинченко. - Москва : Логос, 2001. - 356 с.
6. Рутковская, Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы : [пер. с пол. И. Д. Руди-нского] / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский. - Москва : Горячая линия-Телеком, 2006. -452 с.
7. Эргономика: принципы и рекомендации / под ред. В. М. Мунипова. - 2-е изд, перераб. - Москва : Все-союз. науч.-исслед. ин-т техн. эстетики, 1983. - 184 с.
8. Alstom to supply automatic train control system to Santiago de Chile metro's line 1 [Електронний ресурс] // ALSTOM. - 2010. - Режим доступу: http://www.alstom.com/press-centre/2010/1/Alstom-to-supply-automatic-train-control-system-to-Santiago-de-Chile-metros-line-1-20100120. - Назва з екрана. - Пеpевipе-но : 20.01.2017.
9. A new generation for driverless automated transit systems [Електронний ресурс] // Bombardier Inc. - 2016. -Режим доступу: http://www.bombardier.com/en/transportation/products-services/rail-control-solutions/mass-transit-solutions/cityflo-650.html. - Назва з екрана. - Пеpевipено : 20.01.2017.
10. Fomin, O. Modern requirements to carrying systems of railway general-purpose gondola cars / О. V. Fomin / Metallurgical and Mining Industry. - 2014. - No. 5. - P. 31-43.
11. Hettiarachchi, C. Risk-based test case prioritization using a fuzzy expert system / C. Hettiarachchi, H. Do, B. Choi // Information and Software Technology. - 2016. - Vol. 69. - P. 1-15. doi: 10.1016/j.infsof.2015.08.008.
12. Railway safety statistics [Електронний ресурс] // Eurostat. Statistics Explained. - 2015. - Режим доступу: http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Railway_safety_statistics. - Назва з екрана. - Пе-pевipено : 20.01.2017.
13. Vdovina, T. Ап a priori error analysis of operator upscaling for the acoustic wave equation / T. Vdovina, S. E. Minkoff // Intern. J. of Numerical Analysis and Modeling. Institute for Scientific Computing and Information. - 2008. - Vol. 5. - P. 543-569.
ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ
А. Н. ГОРОБЧЕНКО1*, А. О. АНТОНОВИЧ2
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального унiверситету зашзничного транспорту, 2017, № 1 (67)
1 Каф. «Эксплуатация и ремонт подвижного состава», Украинский государственный университет железнодорожного транспорта, пл. Фейербаха, 7, Харьков, Украина, 61050, тел. +38 (050) 972 04 71, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-9868-3852
2Каф. «Эксплуатация и ремонт подвижного состава», Украинский государственный университет железнодорожного транспорта, пл. Фейербаха, 7, Харьков, Украина, 61050, тел. +38 (093) 025 64 00, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-4920-6849
ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРА НАПРЯЖЕННОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МАШИНИСТА ЛОКОМОТИВА НА ОСНОВЕ ЭРГОНОМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Цель. Ключевым фактором, влияющим на безопасность движения и качество работы эргатической системы «поезд-машинист», является напряженность работы локомотивной бригады. Цель работы - формализация показателя напряженности деятельности машиниста локомотива. Методика. Одной из характеристик напряженности работы машиниста является разница между временем, отведенным на выполнение задания, и необходимым временем (внешний резерв или дефицит времени). Определены множества существенных и несущественных операций при управлении локомотивом в различных поездных ситуациях. Используя методы нечеткой логики, понятие «существенность операции управления локомотивом» представлено в виде набора лингвистических переменных. Для определения функции принадлежности элементов множества «существенность операции управления локомотивом» использован метод экспертных оценок. Коэффициент временной напряженности представлен в виде нечеткого числа L-R-типа. Результаты. Установлена величина относительного количества операций управления локомотивом согласно распределению по параметру «существенность операции». Для определения наиболее напряженного режима работы машиниста проведено ранжирование режимов движения по параметру относительного количества существенных операций управления. Наиболее тяжелыми режимами являются «помеха спереди», «движение в неблагоприятных погодных условиях» и «отправление со станции на перегон». Научная новизна. Введение величины «условная существенность выполнения операции» позволило более качественно описать условия ведения поезда. В работе впервые представлено определение напряженности работы машиниста локомотива в виде унимодального нечеткого числа, что позволит в дальнейшем использовать методы теории искусственного интеллекта для моделирования деятельности машиниста локомотива и разработки интеллектуальных систем управления. Практическая значимость. Получена возможность непосредственно учесть такой важный качественный показатель, как «напряженность работы машиниста» в системах автоведения и контроля безопасности движения. Ранжирование поездных ситуаций и управляющих операций позволяет обосновать порядок выполнения управляющих действий при совершенствовании алгоритмов работы систем ведения поездов.
Ключевые слова: эргатическая система; напряженность работы оператора; машинист локомотива; безопасность движения
O. M. roROBCHENKO1*, А. O. ANTONOVYCH2
1 Dep. «Maintenance and Repair of Rolling Stock», Ukraine State University of Railway Transport, Feierbakh Sq., 7, Kharkiv, Ukraine, 61050, tel. +38 (050) 972 04 71, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-9868-3852 2Dep. «Maintenance and Repair of Rolling Stock», Ukraine State University of Railway Transport, Feierbakh Sq., 7, Kharkiv, Ukraine, 61050, tel. +38 (093) 025 64 00, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-4920-6849
FORMALIZATION OF LOCOMOTIVE DRIVER ACTIVITY TENSION INDICATOR BASED ON THE ERGONOMIC MODEL
Purpose. A key factor contributing to the safety and quality of ergatic system "train-driver" is the intensity of the locomotive crew's work. The aim of this work is formalization of locomotive driver activity tension indicator. Methodology. One of the characteristics of driver activity tension is the difference between the time allotted to complete the task, and the necessary (external reserve or deficiency time). The sets of major and minor operations in the management of the train locomotive in different train situations were identified. Using the methods of fuzzy logic, the concept of "materiality of the operation of the locomotive control" is presented in the form of a set of linguistic vari-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 1 (67)
ables. To determine the function membership of the elements of the set "the importance of the operation of the locomotive control" the method of expert evaluations was used. Coefficient of temporary tension is presented in the form of fuzzy number L-R-type. Findings. It was found the value of the relative number of operations of locomotive control according to the distribution using the parameter of operation "importance". To determine the most tensioned mode of the driver ranking the traffic condition according to the parameter of relative amounts of the important management operations was conducted. The most difficult modes are the "front hindrance", "movement in unfavorable weather conditions" and "departure from the station to the running line". Originality. The introduction of the value "conventional importance of the operation" allowed us to more accurately describe the terms of train driving. For the first time the work presents determination of tension of the driver's work in the form of a unimodal fuzzy number, which will make it possible to use the methods of the theory of artificial intelligence to simulate activity of the locomotive driver and develop intelligent control systems. Practical value. There were obtained the opportunity to consider such an important quality indicator, as "the tension of the driver's work" in systems of automatic train control and traffic safety. Ranking the onboard situations and control operations enables us to justify the order of management action for the improvement of the algorithms of system operation of train driving.
Keywords: ergatic system; intensity of the operator; locomotive engineer; traffic safety
REFERENCES
1. Horbakha, M., Koskovetskyi, V., Mikov, D., Sulytska, I., Salamatnikova, D., & Tyshchenko, O. (2015). Analiz stanu bezpeky rukhu, polotiv, sudnoplavstva ta avariinosti na transporti v Ukraini za 2014 rik. Kyiv, Ministry of Infrastructure of Ukraine.
2. Gorobchenko, O. M. (2014). Methodology for determining the value of complexity parameter for emergency situation during driving of the train. Science and Transport Progress, 6(54), 50-58, doi: 10.15802/stp2014/3 3077
3. Druzhinin, G. V. (2000). Uchet svoystv cheloveka v modelyakh tekhnologiy. Moscow: Nauka, Interperiodica.
4. Kamenyev, O. Y. (2013). Problematics of approaches to research of the use safety of ergatic control systems on railway transport. Science and Transport Progress, 2(44), 7-16. doi: 10.15802/stp2013/12249
5. Munipov, V. M., & Zinchenko, V. P. (2001). Ergonomika: chelovekoorientirovannoye proyektirovaniye tekhniki, programmnykh sredstv i sredy. Moscow: Logos.
6. Rutkovskaya, D., Pilinskiy, M., & Rutkovskiy, L. (2006). Neyronnyye seti, geneticheskiye algoritmy i nechet-kiye sistemy (I. D. Rudinskiy, Trans.). Moscow: Hot line-Telecom.
7. Munipov, V. M. (Ed.). (1983). Ergonomika: printsipy i rekomendatsii (2nd ed.). Moscow: All-Union scientific research Institute of technical aesthetics.
8. Alstom: Alstom to supply automatic train control system to Santiago de Chile metro's line 1. (2012, January 20). Retrieved from http://www.alstom.com/press-centre/2010/1/Alstom-to-supply-automatic-train-control-system-to-Santiago-de-Chile-metros-line-1-20100120
9. Bombardier:CITYFLO 650:A new generation for automated driverless transit systems. (n.d.). Retrieved from http://www.bombardier.com/en/transportation/products-services/rail-control-solutions/mass-transit-solutions/cityflo-650.html
10. Fomin, O. (2014). Modern requirements to carrying systems of railway general-purpose gondola cars. Metallurgical and Mining Industry, 5, 31-43.
11. Hettiarachchi, C., Do, H., & Choi, B. (2016). Risk-based test case prioritization using a fuzzy expert system. Information and Software Technology, 69, 1-15. doi: 10.1016/j.infsof.2015.08.008
12. Eurostat. Statistics Explained: Railway safety statistics. (2015). Retrieved from http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Railwaysafety_statistics
13. Vdovina, T., & Minkoff, S. E. (2008). Ап a priori error analysis of operator upscaling for the acoustic wave equation. International Journal of Numerical Analysis and Modeling, 5(4), 543-569.
Стаття рекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. В. Г. Пузирем (Украта); д.т.н., проф. Б. С. Боднарем (Украта)
Надшшла до редколеги: 10.10.2016 Прийнята до друку: 12.01.2017
