CC BY
43
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
УДК 656.212.5
DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58). 139-156
Намсрай Намжилдорж
Ст. Улан-Батор УБЖД, г. Улан-Батор, Монголия Дата поступления: 7 мая 2018 г.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В ИНВЕНТАРНОМ ПАРКЕ ЛОКОМОТИВОВ НА ПЕРСПЕКТИВУ
Аннотация. В настоящее время на основном направлении Улан-Баторской железной дороги и прилегающих к нему участках расположены 3 основных локомотивных депо- ТЧ-1 Дархан, ТЧ-2 Улан-Батор, ТЧ-3 Сайншанд, и 5 оборотных депо-Сухэ-Батор, Дзамын-Удэ, Эрдэнэт, Зуунэхараа, Чойр.
Тяговое обслуживание на основном направлении Улан-Баторской железной дороги и прилегающих к нему участках выполняется в грузовом движении (включая вывозные и передаточные поезда) тепловозами серий 2М62М, 2М62ММ, М62УМ, 2ТЭ116, 2ТЭ116УМ, 2ZAGAL и DASH7, в пассажирском движении - тепловозами серий 2М62М, 2М62ММ приписки основных локомотивных депо. Маневровая работа осуществляется тепловозами серий ТЭМ2, ТЭМ18 и ТЭМ18ДМ. В грузовом движении на перегоне Толгойт - Давааны осуществляется подталкивание (руководящий уклон составляет 16,6 %).
Участок Эрээнцав - Баянтумэн обслуживается тепловозами серии ТЭМ2 приписки локомотивного депо Баянтумэн. На перспективу до 2020 года тяговое обслуживание на основном направлении Улан-Баторской железной дороги и прилегающих к нему участках, в зависимости от планируемого расписания и весовой нормы грузовых поездов, предполагается осуществлять тепловозами серии 2ТЭ116УМ с грузовыми поездами массой 4500 т, тепловозами серий 2ТЭ116, 2ZAGAL с поездами массой 3000-4000 т. и менее.
В связи с исключением из инвентаря по сроку службы тепловозов серий 2М62М, 2М62ММ на период до 2020 года, пассажирское движение предлагается обслуживать тепловозами серии ТЭП70БС, т. к. в пассажирском движении использование магистральных тепловозов серий 2ТЭ116УМ и 2ТЭ116УД нецелесообразно по причине значительного недоиспользования его мощности и меньшей расчетной скорости. В маневровом движении будут работать тепловозы серий ТЭМ18 и ТЭМ18ДМ.
Ключевые слова: вес поезда, локомотив, направления, инвентарный парк, маневровое движение, участок, тяговое обслуживание.
Namsrai Namjildorj
Ulanbaatar railway station of the Ulan-Bator Railway, Ulaanbaatar, Mongolia Received: May 7, 2018
DETERMINING LONG-TERM REQUIREMENTS FOR THE INVENTORY ROLLING STOCK OF LOCOMOTIVES
Abstract. At present there are 3 main locomotive depots in the main direction of the Ulan-Bator Railway and adjacent sections (Darkhan, Ulaan-Baatar, Saynshand) and 5 turnaround depots (Sukhe-Baatar, Dzamyn-Ude, Erdenet, Zuunehharaa, Choyr).
Traction services in the main direction of the Ulan-Bator Railway and the adjacent sections are carried out in freight traffic (including export and transfer trains) by locomotives of the 2M62M, 2M62MM, M62UM, 2TE116, 2TE116UM, 2ZAGAL and DASH7 series, in passenger traffic - by diesel locomotives of 2M62M, 2M62MM series with the registration of the main locomotive depots.
Shunting work is carried out by locomotives of the TEM2, TEM18 and TEM18DM series. The freight traffic on the Tolgoit-Davaani stretch is being pushed (the leading slope is 16.6 %).
The Erensezav-Bayantumen section is serviced by diesel locomotives of the TEM2 series of the Bayantumen locomotive depot. In the long run, until 2020, traction services in the main direction of the Ulan-Bator Railway and adjacent areas, depending on the planned schedule and the tonnage rating of freight trains, are supposed to be carried out by locomotives of the 2TE116UM series with freight trains of4500 tons, diesel locomotives 2TE166, 2ZAGAL trains weighing 3,000-4,000 tons or less.
Due to the exclusion diesel locomotives of the 2M62M, 2M62MM series from the inventory for the period up to 2020, passenger traffic is proposed to be serviced by diesel locomotives of the TEP70BS series, as in the passenger traffic, the use of the main diesel locomotives of the 2TE116UM and 2TE116UD series is impractical due to a significant underutilization of its power and a lower design speed. Diesel locomotives of the TEM18 and TEM18DM series will operate in the shunting motion.
Keywords: train weight, locomotive, directions, inventory rolling stock, shunting movement, section, traction service.
Введение Кроме того, в период 2014-2020 гг. подлеВ настоящее время на Улан-Баторской же- жит списанию ещё 26 магистральных и 5 маневро-лезной дороге числятся в инвентарном наличии: вых тепловозов.
- 124 магистральных тепловоза, из них 49 ед. Определение обновления парка (39,5 %) с истекшим сроком службы; и инвестиций в его приобретение
- 40 маневровых тепловозов, из них 22 ед. Потребный эксплуатируемый парк локомо-(55 %) с просроченным сроком службы [1-5]. тивов определяется по формуле [6-10]
© Намсрай Намжилдорж, 2018
139
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
м
Э(Т) _ £М5р
эп
сЭГТ,
где 2М30 - общий линейный пробег локомотивов
за сутки, км;
,Э(Т)
- среднесуточный пробег локомотива,
км.
Общий пробег локомотивов за сутки определяется по формуле:
ЕМЛо =2*ЦЧ*ИГ. где 2 * Ц^ - длина участка обращения локомотива (туда-обратно), км;
- число пар поездов на участке обращения локомотива на перспективу.
Для определения потребного инвентарного парка величину эксплуатируемого парка, полученную путем расчета, умножают на коэффициент, который учитывает долю локомотивов, находящихся на ремонте, техническом обслуживании и
др. [11-16]
Расчет потребного парка локомотивов для обеспечения прогнозируемых объемов грузовых и пассажирских перевозок на полигоне Улан-Баторской железной дороги произведен по вариантам 1-3 и 3 а. При определении потребного парка
грузовых локомотивов учитывалось применение подталкивания на перегоне Толгойт - Давааны.
Обновление парка тягового подвижного состава определялось, исходя из прогнозного потребного количества и планируемого АО «УБЖД» списания парка локомотивов на период до 2020 года. При этом по вариантам 2, 3 и 3 а учитывалось тяговое обслуживание новых линий Эрдэнэт -Мурен и Зуунэбаян - Даланзадгад. Инвентарное наличие парка локомотивов АО «УБЖД» на 01.08.2014, планируемое их списание, потребный инвентарный парк и обновление локомотивов на перспективу до 2020 года по вариантам развития АО «УБЖД» на период до 2020 года представлены в табл. 1.
Потребные инвестиции в обновление тягового подвижного состава Улан-Баторской железной дороги по вариантам представлены на рис. 1-6 и в табл. 2.
Среднесуточная производительность локомотива в грузовом движении по вариантам составит:
- по варианту 1 - 1885,9 тыс. ткм брутто,
- по варианту 2 - 1886,9 тыс. ткм брутто,
- по варианту 3 - 1891,8 тыс. ткм брутто,
- по варианту 3 а - 1904,1 тыс. ткм брутто.
Т а б л и ц а 1
Потребный инвентарный парк локомотивов на 2020 год по вариантам
Тип подвижного состава (серия локомотива) Инвентарное наличие на 01.08.2014, ед. Планируемое списание парка локомотивов на период до 2020 года, ед. Потребный инвентарный парк, ед.
Грузовые локомотивы Пассажирские локомотивы Маневровые локомотивы Всего локомотивов
Вариант 1
Тепловозы серии
2ТЭ116УМ 31 - 31 - - 31
2ТЭ116УД 4 - 39 - - 39
2ТЭ116 2 - 2 - - 2
2ZAGAL 10 - 10 - - 10
DASH7 2 - 2 - - 2
М62УМ 14 14 - - - -
2М62М 34 34 - - - -
2М62ММ 27 27 - - - -
ТЭП70БС - - - 20 - 20
ТЭМ2 28 27 - - 1 1
ТЭМ18 1 - - - 1 1
ТЭМ18ДМ 11 - - - 36 36
Итого 164 102 84 20 38 142
Вариант 2
Тепловозы серии
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
2ТЭ116УМ 31 - 31 - - 31
2ТЭ116УД 4 - 100 - - 100
2ТЭ116 2 - 2 - - 2
2ZAGAL 10 - 10 - - 10
DASH7 2 - 2 - - 2
М62УМ 14 14 - - - -
2М62М 34 34 - - - -
2М62ММ 27 27 - - - -
ТЭП70БС - - - 23 - 23
ТЭМ2 28 27 - - 1 1
ТЭМ18 1 - - - 1 1
ТЭМ18ДМ 11 - - - 38 38
Итого 164 102 145 23 40 208
Тип подвижного состава (серия локомотива) Инвентарное наличие на 01.08.2014, ед. Планируемое списание парка локомотивов на период до 2020 года, ед. Потребный инвентарный парк, ед.
Грузовые локомотивы Пассажирские локомотивы Маневровые локомотивы Всего локомотивов
Вариант 3
Тепловозы серии
2ТЭ116УМ 31 - 31 - - 31
2ТЭ116УД 4 - 201 - - 201
2ТЭ116 2 - 2 - - 2
2ZAGAL 10 - 10 - - 10
DASH7 2 - 2 - - 2
М62УМ 14 14 - - - -
2М62М 34 34 - - - -
2М62ММ 27 27 - - - -
ТЭП70БС - - - 23 - 23
ТЭМ2 28 27 - - 1 1
ТЭМ18 1 - - - 1 1
ТЭМ18ДМ 11 - - - 43 43
Итого 164 102 246 23 45 314
Вариант 3а
Тепловозы серии
2ТЭ116УМ 31 - 31 - - 31
2ТЭ116УД 4 - 264 - - 264
2ТЭ116 2 - 2 - - 2
2ZAGAL 10 - 10 - - 10
DASH7 2 - 2 - - 2
М62УМ 14 14 - - - -
2М62М 34 34 - - - -
2М62ММ 27 27 - - - -
ТЭП70БС - - - 23 - 23
ТЭМ2 28 27 - - 1 1
ТЭМ18 1 - - - 1 1
ТЭМ18ДМ 11 - - - 43 43
Итого 164 102 309 23 45 377
31
10
14
14
34
34
27
27
28
27
1
2ТЭ116УМ 2ТЭ116УД 2ТЭ116 2ZAGAL DASH7 М62УМ 2М62М 2М62ММ ТЭП70БС ТЭМ2 ТЭМ18 ТЭМ18ДМ Инвентарное наличие на 01.08.2014г., ед. i i Планируемое списание парка локомотивов на период до 2020 года, ед.
Рис. 1. Инвентарное наличие парка локомотивов АО «УБЖД» на 01.08.2014 г. и планируемое их списание на период до 2020 года
90
оо оо I
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
80
70
60
10
20 :
36
1
25
Потребность Обновление Потребность Обновление Потребность Обновление
Грузовые локомотивы Пассажирские локомотивы Маневровые локомотивы
U ТЭМ18ДМ UT3M18 UT3M2 иТЭП70БС В DASH7 В 2ZAGAL В2ТЭ116 В 2ТЭ116УД В2ТЭ116УМ Рис. 2. Потребный инвентарный парк локомотивов на 2020 год и потребность в обновлении тягового
подвижного состава (вариант 1).
160
140
120
100
ч ч
38
27
Потребность Обновление Потребность Обновление Потребность Обновление
Грузовые локомотивы Пассажирские локомотивы Маневровые локомотивы
L ТЭМ18ДМ ЫТЭМ18 UT3M2 ВТЭП70БС В DASH7 В 2ZAGAL U2T3116 В 2ТЭ116УД В 2ТЭ116УМ Рис. 3. Потребный инвентарный парк локомотивов на 2020 год и потребность в обновлении тягового
подвижного состава (вариант 2).
Потребность Обновление Потребность Обновление Потребность Обновление
Грузовые локомотивы Пассажирские локомотивы Маневровые локомотивы
L) ТЭМ18ДМ ВТЭМ18 UT3M2 иТЭП70БС В DASH7 В 2ZAGAL U 2ТЭ116 В 2ТЭ116УД В 2ТЭ116УМ
Рис. 4. Потребный инвентарный парк локомотивов на 2020 год и потребность в обновлении тягового
подвижного состава (вариант 3)
Рис. 5. Потребный инвентарный парк локомотивов на 2020 год и потребность в обновлении тягового
подвижного состава (вариант 3а)
оо ео I
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
Т а б л и ц а 2
Потребные инвестиции в обновление тягового подвижного состава на период до 2020 года по вариантам
Наименование (серии локомотивов) Потребность в обновлении, ед. Цена за единицу, млн долл. Планируемый объем инвестиций, млн долл. (в ценах 2014 г без НДС)
Вариант 1
Тепловозы грузовые 2ТЭ116УМ, УД 35 3,80 133,00
Тепловозы пассажирские ТЭП70БС 20 2,20 44,00
Тепловозы маневровые ТЭМ18ДМ 25 1,80 45,00
Итого 80 - 222,00
Вариант 2
Тепловозы грузовые 2ТЭ116УМ, УД 96 3,80 364,80
Тепловозы пассажирские ТЭП70БС 23 2,20 50,60
Тепловозы маневровые ТЭМ18ДМ 27 1,80 48,60
Итого 146 - 464,00
Вариант 3
Тепловозы грузовые 2ТЭ116УМ, УД 197 3,80 748,60
Тепловозы пассажирские ТЭП70БС 23 2,20 50,60
Тепловозы маневровые ТЭМ18ДМ 32 1,80 57,60
Итого 252 - 856,80
Вариант 3а
Тепловозы грузовые 2ТЭ116УМ, УД 260 3,80 988,00
Тепловозы пассажирские ТЭП70БС 23 2,20 50,60
Тепловозы маневровые ТЭМ18ДМ 32 1,80 57,60
Итого 315 - 1096,20
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
1200,00 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00
Вариант1 Вариант 2 Вариант 3 ВариантЗа
Рис. 6. Планируемый объем инвестиций в обновление тягового подвижного состава, млн долл.
(в ценах 2014 года, без НДС)
1096,20
856,80 ■ ■
464,00
222,00
1 1
Заключение
Приказом АО «УБЖД» об установлении весовых норм грузовых поездов установлены ограничения максимального веса поезда с учетом эксплуатационных условий, в том числе продольного профиля и плана пути. Так, в соответствии с указанным приказом, для наиболее мощной на дороге серии локомотива (2ТЭ116УМ) на большей части основного направления магистрали максимальный вес грузового поезда ограничен на уровне 4500 т. С учетом перспективной структуры грузопотока и корреспонденций перевозок грузов, а также статических нагрузок, данная весовая норма соответ-
ствует максимальной составности грузового поезда - 57 усл. вагонов.
Повышение весовой нормы на всем полигоне основного направления АО «УБЖД» потребует реализации дорогостоящих мероприятий по реконструкции станций с удлинением приемоот-правочных путей и переустройством горловин. При этом повышение весовой нормы на отдельных участках дополнительно потребует выполнения операций по переформированию транзитных составов, что существенно увеличит эксплуатационные расходы и сократит скорость доставки грузов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Статический анализ показателей УБЖД за 2017 год;
2. Статический анализ показателей УБЖД за 2016 год;
3. Расчет пропускной способности УБЖД за 2014 год;
4. Программа развития УБЖД разработанная Институтом Экономики и Развития Транспорта;
5. Протокол совещания пограничной комиссии Монголо-Китайской комиссии.
6. Васильев И.И. Организация движения на железнодорожном транспорте / И.И. Васильев, П.Я. Гордеенко Ч.1. - М.: Трансжелдориздат, 1948. - 452с.
7. Организация движения на железнодорожных станциях / Ф.П. Кочнев, В.М. Акулиничев, А.М. Макарочкин. - М.: Транспорт, 1979. - 568с.
8. Сидорова Е.Н. Автоматизированные системы управления в эксплуатационной работе: Учебник - М.: Маршрут, 2005. -560с.
9. Системы автоматизации и информационные технологии управления перевозками на железных дорогах: Учебник для вузов ж.д. транспорта / В.А. Гапанович, А.А. Грачев и др.; Под ред. В.И. Ковалева, А.Т. Осьминина. - М.: Маршрут, 2006. -544с.
10. Технология эксплуатационной работы на железных дорогах / В.А. Кудрявцев, А.К. Угрюмов, А.П. Романов и др. -М.: Транспорт, 1994.
11. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транс-порте / П.С. Грунтов, Ю.В. Дьяков, А.М. Макарочкин и др.; Под ред. П.С. Грунтова. - М.: Транспорт, 1994. -543с.
12. Управление эксплуатационной работой на железнодорожном транспорте / Под ред. В.И. Ковалева, А.Т. Осьминина - М. «УМЦ ж.д.т.» 2009г.
13. Управление эксплуатационной работой на железнодорожном транспорте : учеб. для студентов, обучающихся по специальности "Эксплуатация железных дорог" ВО : в 2 т. Т. 1 : Технология работы станций / В. И. Ковалев - М. : УМЦ 2015 г.
оо ео I
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
14. Система фирменного транспортного обслуживания (СФТО) при перевозке грузов по железным дорогам России. / В.И. Величко, Е.А. Сотников, Б.Л. Голубев - М. Интекст, 2001 г.
15. Управление эксплуатационной работой на железнодорожном транспорте / Под ред. В.И. Ковалева, А.Т. Осьминина - М. «УМЦ ж.д.т.» 2009г.
16. Управление эксплуатационной работой на железнодорожном транспорте : учеб. для студентов, обучающихся по специальности "Эксплуатация железных дорог" ВО : в 2 т. Т. 1 : Технология работы станций / В. И. Ковалев - М. : УМЦ 2015 г.
REFERENCES
1. Staticheskii analiz pokazatelei UBZhD za 2017 god [Statistical analysis of the indicators of the UBR for 2017].
2. Staticheskii analiz pokazatelei UBZhD za 2016 god [Statistical analysis of the indicators of the UBR for 2016].
3. Raschet propusknoi sposobnosti UBZhD za 2014 god [Calculation of the capacity of the UBR for 2014].
4. Programma razvitiya UBZhD razrabotannaya Institutom Ekonomiki i Razvitiya Transporta [The development program of the UBR developed by the Institute of Transport Economics and Development].
5. Protokol soveshchaniya pogranichnoi komissii Mongolo-Kitaiskoi komissii [Minutes of the meeting of the border commission of the Mongolian-Chinese Commission].
6. Vasil'ev I.I., Gordeenko P.Ya. Organizatsiya dvizheniya na zheleznodorozhnom transporte [Organization of traffic in railway transport]. Part 1. Moscow: Transzheldorizdat Publ., 1948, 452 p.
7. Kochnev F.P., Akulinichev V.M., Makarochkin A.M. Organizatsiya dvizheniya na zheleznodorozhnykh stantsiyakh [Organization of traffic at railway stations]. Moscow: Transport Publ., 1979, 568 p.
8. Sidorova E.N. Avtomatizirovannye sistemy upravleniya v ekspluatatsionnoi rabote: Uchebnik [Automated control systems in operational work: A textbook]. Moscow: Marshrut Publ., 2005, 560 p.
9. Gapanovich V.A., Grachev A.A. et al. Sistemy avtomatizatsii i informatsionnye tekhnologii upravleniya perevozkami na zheleznykh dorogakh: Uchebnik dlya vuzov zh.d. transporta [Automation systems and information technologies for rail traffic management: A textbook for universities of railway transport]. In Kovalev V.I., Os'minin A.T. (eds.). Moscow: Marshrut Publ., 2006, 544 p.
10. Kudryavtsev V.A., Ugryumov A.K., Romanov A.P. et al. Tekhnologiya ekspluatatsionnoi raboty na zheleznykh dorogakh [Technology of operational work on railways]. Moscow: Transport Publ., 1994.
11. Gruntov P.S., D'yakov Yu.V., Makarochkin A.M. et al. Upravlenie ekspluatatsionnoi rabotoi i kachestvom perevozok na zheleznodorozhnom transporte [Management of operational work and quality of transport at the railway transport]. In Gruntov P.S. (ed.). Moscow: Transport Publ., 1994, 543 p.
12. Kovalev V.I., Os'minin A.T. (eds.). Upravlenie ekspluatatsionnoi rabotoi na zheleznodorozhnom transporte [Management of operational work on the railway transport]. Moscow: «UMTs zh.d.t.» Publ., 2009.
13. Kovalev V. I. Upravlenie ekspluatatsionnoi rabotoi na zheleznodorozhnom transporte : ucheb. dlya studentov, obuchayushchikhsya po spetsial'nosti "Ekspluatatsiya zheleznykh dorog" VO : v 2 t. T. 1 : Tekhnologiya raboty stantsii [Management of operational work in rail transport: Textbook for students of the specialty "Operation of railways" HE: in 2 vols. Vol. 1: Technology of workstations]. Moscow: UMTs Publ., 2015.
14. Velichko V.I., Sotnikov E.A., Golubev B.L. Sistema firmennogo transportnogo obsluzhivaniya (SFTO) pri perevozke gruzov po zheleznym dorogam Rossii [The system of proprietary transport services (SPTS) for the transportation of goods by railways in Russia]. Moscow: Intekst Publ., 2001.
15. Kovalev V.I., Os'minin A.T. (eds.). Upravlenie ekspluatatsionnoi rabotoi na zheleznodorozhnom transporte [Management of operational work in railway transport]. Moscow: «UMTs zh.d.t.» Publ., 2009.
16. Kovalev V. I. Upravlenie ekspluatatsionnoi rabotoi na zheleznodorozhnom transporte : ucheb. dlya studentov, obuchayushchikhsya po spetsial'nosti "Ekspluatatsiya zheleznykh dorog" VO : v 2 t. T. 1: Tekhnologiya raboty stantsii [Management of operational work in railway transport: Textbook for students of the specialty "Operation of railways" HE: in 2 vols. Vol. 1: Technology of workstations]. Moscow: UMTs Publ., 2015.
Информация об авторах
Намсрай Намжилдорж - главный инженер ст.Улан-Батар УБЖД, Улан-Батар, Монголия, e-mail: [email protected]
Для цитирования
Намсрай Намжилдорж Определение потребности в инвентарном парке локомотивов на перспективу // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - Т. 58 № 2. - С. 139-147. - DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).139-147.
Authors
Namsrai Namjildorj - Chief Engineer of Ulaabaatar railway station of the Ulaanbaatar Railways, Ulaanbaatar, Mongolia, e-mail: Namj aa-iriit@yandex. ru
For citation
Namsrai Namzhildorzh. Opredelenie potrebnosti v inventarnom parke lokomotivov na perspektivu [Determining long-term requirements for the inventory rolling stock of locomotives]. Sov-remennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2018., Vol. 58, No. 2, pp. 139-147. DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).139-147.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
УДК 004.056.55: 303.732.4: 519.1
DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).148-151
Н. А. Гайнулин, О. В. Кузьмин
Иркутский государственный университет, г. Иркутск, Российская Федерация Дата поступления: 7 июль 2018 г.
АЛГОРИТМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
Аннотация. В данной работе авторы рассматривают возможности использования алгоритмов блочного представления данных в автоматизированных системах управления на железнодорожном транспорте в целях обеспечения надежной и безопасной передачи информации между различными узлами системы. Рассматривается класс алгоритмов, которые способны работать в условиях крайне ограниченных ресурсов, таких как память и вычислительная мощность. Делается вывод, что для объективной оценки различных характеристик алгоритмов необходим универсальный инструмент в виде программного обеспечения. Рассматривается вопрос обобщенного описания алгоритмов, которое будет пригодным для моделирования в компьютерной среде. Авторы предлагают использовать JSON-подобный формат при описании алгоритмов. Такое представление позволяет легко менять параметры алгоритма, автоматически генерировать код программной реализации и использовать компьютерную модель при сравнении характеристик алгоритмов между собой. Разработанный способ описания иллюстрируется на примере алгоритма SIMON.
В качестве математической модели нелинейной части блочного алгоритма представления данных авторы используют понятие векторной булевой функции. Приведено определение нелинейности булевой функции, в основе которого лежит понятие расстояния Хэмминга между булевыми функциями. Особое внимание уделяется способам вычисления значения нелинейности векторной булевой функции. Приведен метод вычисления данной характеристики векторной булевой функции, основанный на использовании свойств матриц Сильвестра - Адамара. Приведены оценки временной сложности методов вычисления нелинейности, а также оценка минимального объема компьютерной памяти, необходимой для реализации метода, предложенного авторами.
Ключевые слова: автоматизированные системы управления, алгоритмы, компьютерное моделирование, булевы функции, нелинейность.
N. A. Gainulin, O. V. Kuz'min
Irkutsk State University, Irkutsk, the Russian Federation Received: June 7, 2018
PROSPECTS OF APPLICATION OF DATA PROTECTION ALGORITHMS IN AUTOMATED CONTROL SYSTEMS ON RAILWAY TRANSPORT
Abstract. In this paper, the authors consider the possibility of using block data representation algorithms in automated control systems in railway transport in order to provide reliable and safe information transfer between various nodes of the system. We consider a class of algorithms that are capable of operating under extremely limited resources, such as memory and processing power. It is concluded that for an objective evaluation of various characteristics of algorithms, a universal tool in the form of software is needed. The question of the generalized description of algorithms which will be suitable for modeling in the computer environment is considered. The authors suggest using a JSON-like format for describing algorithms. This representation makes it easy to change the parameters of the algorithm, automatically generate the code of the software implementation and use the computer model when comparing the characteristics of the algorithms with each other. The developed method of description is illustrated by the example of the SIMON algorithm.
As a mathematical model of the nonlinear part of the block data representation algorithm, the authors use the concept of a vector Boolean function. A definition of the nonlinearity of a Boolean function is presented, which is based on the concept of the Hamming distance between Boolean functions. Particular attention is paid to the methods of calculating the value of the nonlinearity of a vector Boolean function. A method is given for calculating a given characteristic of a vector Boolean function based on the use of the properties of Sylvester-Hadamard matrices. Estimates of the time complexity of methods for calculating nonlinearity are presented, as well as an estimate of the minimum amount of computer memory necessary to implement the method proposed by the authors
Keywords: automated control systems, algorithms, computer simulation, Boolean functions, nonlinearity. Введение сбору и обработке данных. Исключением не стала
В современном мире с каждым годом воз- и отрасль железнодорожного транспорта. растает роль автоматизированных систем управ- На АСУ, используемые в железнодорожной
ления (АСУ). Использование АСУ позволяет уве- сфере, возлагаются задачи:
личить эффективность управления процессом за - регулировки процессов перемещения по-
счет повышения оперативности управления и движного состава по железнодорожному полотну; ускорения выполнения отдельных операций по - создания двухсторонней связи между дис-
петчером и машинистом;
148
© Н. А. Гайнулин, О. В. Кузьмин, 2018
