CC BY
11
- особенности видеообнаружения посторонних объектов в зоне переезда с помощью детекторов активности в кадре изображения;
- особенности функционирования переездных видеосистем на охраняемых и неохраняемых переездах в графике движения поездов.
Список литературы
1. Бойник А.Б., Германенко О. А. Видеоконтроль опасной зоны железнодорожных переездов // Iнформацiйно-керуючi системи на залiзничному транспорт^ 2001. - № 4. - с.24-27.
2. Обеспечение безопасности движения на переездах железных дорог мира. // Автоматика телемеханика и связь, 1997. - № 11- с.30-31.
3. Телевизионные системы контроля на Государственных железных дорогах ФРГ. // Железные дороги мир, 1985. - № 3 - с.28-36.
4. Грязин Г.Н. Системы прикладного телевидения: Учебное пособие для вузов. -СПб.: Политехника, 2000. - 277с.: ил.
УДК 681.5.033:656.2
В.М. Бутенко, к.т.н., (УкрДАЗТ) С.Г. Чуб, к.т.н., (ДП„Орган з сертифжаци АСУ УППЗТ")
ОСОБЛИВОСТ1 ОЦ1НЮВАННЯ СИСТЕМ ЗАЛ1ЗНИЧНО1
АВТОМАТИКИ
1нтенсивний розвиток вггчизняних засоб1в { систем зашзнично! автоматики (СЗА), який зараз вщбуваеться, обумовлений прийнятою „Концепщею та програмою реструктуризування на заизничному транспорт! Украши" [1]. Вщомо [2], що сучасш СЗА мютять пов'язану м1ж собою комп'ютерну, мжропроцесорну, мережеву апаратуру тощо. Вони мають ознаки великих систем, у яких об'екти керування певним чином штегроваш з вщповщними керуючими системами. Пщ час проектування таких СЗА, а також при 1хньому анашзуванш, наприклад, шд час сертифжування, виникають певш системотехшчш проблеми. Ц проблеми багато у чому пов'язаш з оцшюванням вщповщносл та довершеност як
СЗА в цшому, так i !х складових частин, зокрема, структур. Серед найбшьш важливих структур слiд вiдзначити технологiчну структуру -сукупшсть засобiв, обробляючих транспорты (матерiальнi) потоки, а також шформацшну структуру - сукупнiсть засобiв перетворення шформаци, керування тощо. Обидвi структури СЗА е об'ектом оцiнювання.
Виршенню зазначених проблем присвячена достатня кшьюсть дослiджень, зокрема [3].
Найбiльш розповсюджеш методики аналiзування обох структур базуються на застосуваннi апарату теори масового обслуговування (ТМО) [4]. Результатом анашзування з застосуванням моделей ТМО, як за звичай, е достатньо проел та точш для стввщношення, як дозволяють виконати оцiнювання структур СЗА.
Вщзначимо загальну особистiсть, притаманну сшввщношенням, якi можна отримати вище iз застосуванням ТМО: вони можуть ефективно використовуватися при достатньо вагомих значеннях параметрiв анашзованих потокiв. В противному випадку при наявност потокiв з малими iнтенсивностями обчислення спiввiдношень ускладнюються та втрачають точнiсть.
1снуе шший пiдхiд до рiшення ще1 проблеми, який заснований на використанш iмiтацiйного моделювання (1М) у областi малих iнтенсивностей аж до одиничних подш [5]. Однак слiд нагадати, що 1М також використовуе аналiтичнi модел^ якi вбудованi у конкретнi системи, тому не може виршити кардинально проблему отримання достатньо адекватних моделей за вщсутност вхщно! шформаци. Одною з головних причин цього уявляеться певна некоректшсть постановки загально! задач^ а саме спроба отримати за допомогою рiзних пiдходiв кiлькiснi сшввщношення при мiнiмумi шформаци, або майже повнш 11 вiдсутностi. Однак на пiдставi одинично! поди, наприклад, проходження деталi вздовж технолопчно1 структури СЗА, може бути отримана достатньо важлива шформащя, яка не пов'язана з аналггичними спiввiдношеннями та кiлькiсними ощнками. Наприклад, певну цiннiсть складае шформащя про те, мютить чи ш аналiзована технологiчна структура СЗА лопчш протирiччя, якi призводять до рiзних видiв несинхронiзму. Вiдповiдь на щ питання, яка е бiнарним („так"-„ш"), е не менш важливою, шж аналiтичнi спiввiдношення. Природно, пiд „так" розумшть достатньо строге формальне доведення факту коректност структури. Саме для такого моделювання уявляеться доцшьним та ращональним використання апарату сiтей (мереж) Петрi (СП), у якому закладений принцип вiдмовлення вiд
введення часу та замша його причинно-наслщковими зв'язками (асинхронна модель).
Застосуванню апарату СП для анаизування транспортних систем { потоюв присвячена певна кшьюсть дослщжень, зокрема, [6]. Однак достатньо прост! у шженерному використанш методики анашзування структур СЗА не набули розповсюдження. На думку автор1в, це вщбуваеться через те, що зараз використовуються не вс можливост апарату СП. Зокрема, не набув достатнього розповсюдження шдхщ, заснований на матричному уявленш СП.
Зараз юнуе та експлуатуеться певна кшьюсть моделюючих програмних пакет1в з застосуванням СП. Однак будь-як результати комп'ютерного моделювання не е абсолютним доведенням будь-якого ствердження. У багатьох випадках замовника (дослщника) влаштовуе тшьки формулювання та доведення певних стверджень-теорем, а цей процес е суттево творчим, ушкальним та не властивим шженернш практищ.
Метою ще! статп е розробка шдходу до анашзування структур СЗА, який базуеться на використанш апарату СП { надае можливють розробити достатньо проел у шженерному використанш методики оцшювання структур СЗА.
Як вщомо [7], у теоретико-графовому уявленш СП (О/Р-сггь) е двохдольним ор1ентованим мультиграфом:
О/Р = (о,Р,^М),
де О-множина операнд1в;
Р-множина перетворювач1в;
Р-множина маркованих дуг;
М-множина розмггок.
Це уявлення е близьким до аналопчного уявлення як технолопчно!, так { шформацшно! структур СЗА. Для обгрунтування цього виводу наведемо певш аналоги м1ж основними поняттями та визначеннями. До таких вщнесемо : под1я, д1я, процес.
Пщ под1ею будемо розумгги певний перехщ у СП, д1я якого е реаизащею поди, а процес е сукупшстю дш.
Приклад граф1чного уявлення СП наведений на рис. 1. У ньому под1я позначена символом „ | „ (бар'ер). Причинно-наслщков1 зв'язки вщображеш у вигляд1 направлених дуг.
И у
04Ю
Рис. 1. Граф1чне уявлення СП
Стосовно технолопчних структур СЗА поняття „под1я" мае достатньо простий технолопчний сенс. Наприклад, под1я, яка вщображуеться оператором И у на рисунку 1, може означати вагонопоток
(вантажопоток або шше). Певна кшьюсть таких подш утворюе множину переход1в. Здшснення будь-яко1 подИ пов'язане з виконанням певних умов, як звуться умовами реал1защ1 подИ. 1снують передумови-умови, без виконання яких под1я не зможе настати, а також постумови - умови, як настають в результат! реал1защ1 подИ. В апарат СП цим умовам вщповщае поняття „мюце". Мюця позначаються колами (рисунок 1), у яких умови (вщповщно передумови та постумови), описан вщповщними операторами.
Якщо розглядати под1ю Иу. стосовно СЗА, продовжуючи наведений
вище приклад-транспортування вщ позицИ I до позицИ ] , то передумовою И буде завершення транспортування до позицИ I , а постумовою И] -
можливють продовження транспортування до позицИ ] . Логжа оператора Иу може бути описана наступним чином: перехщ об'екту транспортування
з позицИ I до позицИ ] здшснюеться (спрацьовуе) по завершены транспортування на позищю I.
Кожне мюце може бути розм1ченим, тобто мютити одну або декшька ф1шок. Стосовно технолопчно1 структури СЗА ф1шка-один вантаж (або нероздшьна парт1я вантаж1в). Ф1шка позначаеться крапкою всередиш кола-мюця. В кожне мюце може бути покладено одну або декшька ф1шок. Мюце може мютити цифру, яка позначае кшьюсть покладених туди ф1шок. Спрацювання переходу е нероздшьним та змшюе розмггку вхщних та вихщних мюць наступним чином: з кожного входного мюця береться по однш ф1шщ, в кожне вихщне мюце додаеться по однш ф1шщ. З декшькох переход1в, як мають спшьне вхщне мюце, спрацьовуе тшьки один, тим самим не дозволяе шшим переходам спрацювати. Слщ вщм1тити, що кол1зИ м1ж переходами вир1шуються зовш СП, наприклад, з
використанням алгебри лопки. С1ть зупиняеться, якщо т один перехщ не може спрацювати. Проводячи аналопю з матер1альними потоками в СЗА, слщ вщм1тити, що саме зпдно цих правил { здшснюеться рух матер1альних потоюв. Зупинку ст можна штерпретувати подвшно: або як повне завершення транспортування через виконання завдання, або як аваршне зупинення.
Слщ видшити чотири основних властивост СП [7], яю е важливими для анал1зу структур СЗА. Це обмежешсть (безпека), схороншсть, актившсть, досяжшсть.
Для встановлення зв'язку м1ж наведеними властивостями СП та певними проблемами щодо анал1зу структур СЗА, наведемо визначення, яю конкретизують щ властивость
Зокрема, позищя СП е к- обмеженою (к- безпечною), якщо кшьюсть фшок у нш не перевищуе к. СП е к-обмеженою, якщо к- обмежеш вс1 11 позицИ. Ця властивють може бути ефективно використана для д1агностики завантаження обладнання. Для кожного виду технолопчного, транспортного та шшого обладнання е в1домою максимально припустима кшьюсть вантаж1в, оброблюваних одночасно. Метою д1агностування е своечасне виявлення ситуацш надм1рного перенавантаження обладнання.
Властивють „ схоронн1сть", а також пов'язане з нею поняття „строге збершання" передбачае, що к1льк1сть ф1шок в СП ш при яких умовах не змшиться. В1дпов1дна СП зветься збер1гаючою. Можливим е вар1ант анал1зу схоронност1 з урахуванням „зважування" фшок. Стосовно СЗА з використанням цього поняття можна дослщжувати ситуацИ, яю пов'язан1 з можливою втратою (припиненням транспортування) будь-яких вантаж1в у технолопчнш структур1.
Поняття „активн1сть" пов'язане з поняттям „тупик". П1д тупиком розумдать перех1д СП, який н1коли не може спрацювати. Активна СП не мютить тупиюв. 1снуе поняття „актившсть р1вню п", яка св1дчить, що перехщ може бути запущеним не бшьше п раз1в. На основ! поняття „актившсть" може бути проанал1зована коректшсть структури СЗА, а також виявлеш ситуацИ, пов'язан1 з тупиками у анал1зованш структур1.
Поняття „досяжшсть" пов'язано з вир1шенням задач1 про досягнення розмгтки т' з розмгтки т для СП, що стосовно СЗА е р1внозначним визначенню завершуваност1 транспортування в залежност1 в1д р1зних ситуац1й. Це також характеризуе коректшсть структури СЗА.
Узагальнюючи зазначене вище стосовно анал1зованих властивостей СП, слщ в1дм1тити, що через анал1з з використанням СП може бути проанал1зована коректшсть структур СЗА та виявлеш основш типов!
некоректностг тупиковi позицй та нереалiзованi шляхи, локальнi надмiрного навантаження, перерви транспортування, втрата вантажiв i т. iн.
Слiд вщмггити, що iснуюча зараз методологiя виявлення зазначених некоректностей не завжди е зручною для шженерно! практики. Справа в тому, що типова методолопя мютить формашзування об'екту з побудовою вщповщно! СП, далi формулювання та доведення вщповщних теорем вiдносно властивостей анашзовано! СП. Вiдмiтимо певнi складношд, якi притаманнi розглядуванiй методологи. По-перше, одним з найбiльш тонких момент1в е правильний вибiр ступеню деташзацй пiд час формалiзацil об'екту. Вщповщна СП може, з одного боку, виявитися достатньо здатною до вивчення, але, з шшого боку, можуть бути знехтуваш певнi суттевi особливость Моделювання без врахування цих особливостей може перестати вщповщати своему призначенню. Крiм того, надто складна СП, яка вщбивае усi дрiбницi, дослщжуеться погано i складнощi, якi стоять на цьому шляху, будуть зводити вшвець ефектившсть розглядувано! методологи. Загальш правила, якi дозволяють автоматично виршити цю колiзiю, досi не набули розповсюдження. Тому кожного разу етап обгрунтовано! формалiзацil конкретно! структури СЗА з побудовою СП е у певному сенс кроком ушкальним та творчим.
Мехашзм доведення сформульованих стверджень щодо властивостей аналiзованоl СП базуеться на знанш та коректному використанш багаточисельних теорем, якi iснують у апара^ СП. Це призводить до ушкальнос^ кожного конкретного ствердження.
Бшьш рацiональним уявляеться пiдхiд, який пов'язаний з матричним уявленням СП [7]:
п = (Р, Т, I, О),
де Т - множина переходiв;
Р - множина позицш;
I - вхщна функцiя;
О - вихщна функцiя.
В цьому визначенш СП може бути представлена у виглядi двох матриць розмiрностi т х п : А- та А+, якi представляють вхщну та вихiдну функцil вщповщно, де т -кiлькiсть переходiв, п -кшьюсть позицiй. Вхiдна матриця визначае входи у переходи:
A [i, j]=# F,l(tj)l (l)
Вихщна матриця-виходи з переходiв:
A+[i,j]=#[р, 0(tj)]. (2)
Матриця змiн бyде:
A = A+ + A-. (3)
З використанням матричного yявлення СП та спiввiдношень (l)-(3) доведення властивостей збершаносл та досяжностi може 6ути проведене за допомогою обчислень, що e сyттeво сприятливiшим у шженернш практицi. Зокрема, доведено [7], що СП e збершаючою тодi та тiльки тодi, коли i^ye такий позитивний вектор 3 (вектор зважування), що
A - 3 = 0. (4)
Даш, якщо розмiтка т' e досяжною з розмггки т , тодi рiвняння
т' = т + х - A (5)
маe цiле невщ^мне рiшення.
Методологiя, яка реалiзye цей шдхщ, та заснована на матричному уявленш СП, у iнженернiй практищ yявляeться наступною. Етап формалiзyвання об^кту не вiдрiзняeться вiд вiдповiдного етапу альтернативно:' методологи з уЫма притаманними йому складнощами. Це e специфжою апарату СП. Далi формуються вхщна та вихiдна матрицi, описуються функци I та О, обчислюeться матриця A. Шсля цього здшснюються обчислення вiдповiдно до (4),(5). Щ обчислення не мають сyттeвих особливостей, e типовими матричними обчисленнями та можуть бути виконаш будь-яким з вщомих засобiв.
Висновки. Таким чином, запропоновано шдхщ до аналiзyвання коректнос^ та довершеностi структур CЗA, який базyeться на матричному yявленнi СП.
Встановлено зв'язок мiж основними поняттями i властивостями СП та структур C3A.
Реашзащя запропонованого шдходу мютить досить малий вщсоток ушкальних творчих процедур та заснована здебшьшого на типових матричних обчисленнях.
Перспективою розвитку запропонованого шдходу е розробка достатньо зручних у використанш комп'ютерних обчислювальних програм, як базуються на вщомих апробованих програмних пакетах для матричних обчислень.
Список лтератури
1.Концепщя та програма реструктуризування на залiзничному транспортi Украши // Мiнiстерство транспорту Украши, Державна адмЫстращя залiз. транспорту. - К.: 1998. - 143 с.
2.Бутенко В.М., Кузьменко Д.М., Максименко О.М., Шевченко Р.В., Монастирский А.Г., Зубко А.П. Микропроцессорная горочная автоматическая централизация //Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте.- 1998.-№4.-с.102.
3.В. Ларюшкш, О. Коломiець, О. Соколов, В. Соколов Техшчш умови на послуги залiзничного транспорту //Стандартизащя, сертифiкацiя, якiсть. - 2002. - № 3 (18). С. 67-71.
4.Кофман А., Крюон Р. Массовое обслуживание. Теория и приложения. М., „Мир", 1965. 302 с.
5.Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания.-М.: Наука, 1987.-336 с.
6.Федюшин Ю.М. Сети Петри. Применение и состояние теории (обзор)//информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. -1997. - № 1. - С. 25-27.
7.Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем.-М.: Мир, 1984.264 с.
