№ 5 (89)
Permanent URI for this collection
Browse
Browsing № 5 (89) by Title
Now showing 1 - 10 of 10
Results Per Page
Sort Options
Item 5 (89) випуск. Наука та прогрес транспорту(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020)UK: У статтях наведені наукові дослідження, виконані авторами в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна та інших організаціях. Статті присвячені вирішенню актуальних питань залізничного транспорту по наступних напрямках: автоматизовані системи управління на транспорті, екологія на транспорті, експлуатація та ремонт засобів транспорту, матеріалознавство, залізнична колія, інформаційно-комунікаційні технології та математичне моделювання, нетрадиційні види транспорту, машини та механізми, транспортне будівництво, рухомий склад і тяга поїздів. Вісник становить інтерес для працівників науково-дослідних організацій, викладачів вищих навчальних закладів, докторантів, аспірантів, магістрантів та інженерно-технічних працівників.Item Computer Simulation of Biological Wastewater Treatment Processes in Aerotanks With Plates(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Biliaiev, Mykola M.; Lemesh, Maksym V.; Biliaieva, Viktoriia V.; Mashykhina, Polina B.; Yakubovska, Zinaida M.EN: Purpose. Efficiency determination of the aeration tank at the stage of design or reconstruction of bioreactors in which biological wastewater treatment is carried out requires the use of special mathematical models and calculation methods. The main purpose of the article is to develop CFD models for evaluating the operation efficiency of aeration tanks. Methodology. A numerical model has been developed for the computer calculation of the biological wastewater treatment process in aerotanks, taking into account hydrodynamics. The model is based on two-level mass conservation equations for the substrate and activated sludge and the velocity potential equation. The process of biological transformation of the substrate is calculated based on the Monod model. For the numerical integration of the mass transfer equations of activated sludge and substrate, the alternating-triangular difference splitting scheme is used. In this case, the basic equations are divided into two equations of a more simplified form. For the numerical integration of the equations for the velocity potential, it is split into two one-dimensional equations. Further, each equation is solved according to explicit scheme. For the numerical integration of equations that describe the process of substrate transformation based on the Monod model, the Euler method is used. Findings. The software implementation of the constructed numerical model has been carried out. The results of a computational experiment on the study of the wastewater treatment process in an aeration tank with plates are presented. This leads to the conclusion that the quality control of wastewater treatment in aeration tanks is possible with the help of plates. Originality. A multivariate CFD model has been developed, which makes it possible to quickly assess the efficiency of the aeration tank. A feature of the model is the ability to evaluate the operation of the aeration tank, taking into account its geometric shape and location of additional plates in the construction. Practical value. The constructed numerical model can be used during calculations in the case of designing aeration tanks, or in determining the efficiency of wastewater treatment under new operating conditions.Item Detection of Attacks on a Computer Network Based on the Use of Neural Networks Complex(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Zhukovyts’kyy, Igor V.; Pakhomova, Victoria M.; Ostapets, Denis O.; Tsyhanok, O. I.ENG: Purpose. The article is aimed at the development of a methodology for detecting attacks on a computer network. To achieve this goal the following tasks were solved: to develop a methodology for detecting attacks on a computer network based on an ensemble of neural networks using normalized data from the open KDD Cup 99 database; when performing machine training to identify the optimal parameters of the neural network which will provide a sufficiently high level of reliability of detection of intrusions into the computer network. Methodology. As an architectural solution of the attack detection module, a two-level network system is proposed, based on an ensemble of five neural networks of the multilayer perceptron type. The first neural network to determine the category of attack class (DoS, R2L, U2R, Probe) or the fact that there was no attack; other neural networks – to detect the type of attack, if any (each of these four neural networks corresponds to one class of attack and is able to identify types that belong only to this class). Findings. The created software model was used to study the parameters of the neural network configuration 41–1–132–5, which determines the category of the attack class on the computer network. It is determined that the optimal training speed is 0.001. The ADAM algorithm proved to be the best for optimization. The ReLU function is the most suitable activation function for the hidden layer, and the hyperbolic tangent function – for the output layer activation function. Accuracy in test and validation samples was 92.86 % and 91.03 %, respectively. Originality. The developed software model, which uses the Python 3.5 programming lan-guage, the integrated development environment PyCharm 2016.3 and the Tensorflow 1.2 framework, makes it pos-sible to detect all types of attacks of DoS, U2R, R2L, Probe classes. Practical value. Graphical dependencies of accuracy of neural networks at various parameters are received: speed of training; activation function; optimization algorithm. The optimal parameters of neural networks have been determined, which will ensure a sufficiently high level of reliability of intrusion detection into a computer network.Item Вивчення негативного впливу нафтопродуктів на металеві елементи залізничної інфраструктури(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Зеленько, Юлія Володимирівна; Зеленько, Дарія Миколаївна; Недужа, Лариса ОлександрівнаUK: Мета. Основною метою роботи є підвищення безпеки експлуатації залізничного транспорту. Реалізація поставленої мети передбачена шляхом оцінки та попередження негативного впливу нафтопродуктів на конструкційні елементи залізничної інфраструктури. Методика. Основним критерієм оцінки залишкового ресурсу технічних елементів пристроїв є їх міцнісні характеристики. Одним із ключових чинників, що впливають на придатність технічних пристроїв у процесі експлуатації, є корозійне пошкодження металу. Тому було вивчено вплив різних співвідношень ступеня мінералізації та концентрації нафтопродуктів на швидкість корозії металів, які найбільш часто використовуються у конструкціях систем охолодження дизелів та інших об’єктів транспорту. Таким чином, для проведення статичних і динамічних лабораторних випробувань було вибрано модельні робочі розчини з різним солевмістом (модель де мінералізації) та різними концентраціями розчинених нафтопродуктів (модель стандартних розчинів з органічними домішками). Динамічні та статичні дослідження корозійних руйнувань проведено гравіметричним методом та методом поляризаційного опору з використанням стандартних зразків та розчинів. Результати. На підставі результатів експериментальних досліджень авторів та аналітичної обробки даних отримано узагальнювальні модельні залежності швидкості корозії від ступеня мінералізації робочого розчину фракційного складу нафтопродуктів. Проведено дослідження та встановлено вплив ступеня демінералізації води на швидкість корозії матеріалів систем охолодження дизелів. Наукова новизна. На базі широкого спектра авторських експериментальних даних показано та доведено наявність узагальнювальних залежностей швидкості корозії від температури, ступеня мінералізації робочого розчину та фракційного складу нафтопродуктів. Отримані залежності покладено в основу розробленої математичної моделі корозії, яка являє собою сукупність співвідношень, що зв’язують характеристики корозійного процесу з різними факторами, які впливають на його розвиток. Практична значимість. Отримані експериментальні та аналітичні дані можуть бути широко використані для процедур неруйнівного контролю, детального прогнозування стану конструкційних елементів і вибору ефективних інгібіторів для зниження корозійної агресивності середовища й захисту конструкцій.Item Визначення та аналіз технічних параметрів стенда для комплексних випробувань залізничних коліс(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Ракша, Сергій Васильович; Анофрієв, Павло Григорович; Куроп’ятник, Олексій СергійовичUKR: Мета. Основною метою роботи є визначення та аналіз технічних параметрів стенда для комплексних випробувань залізничних коліс, у якому передбачено сумістити випробування на втомну та контактну міцність, їх одночасне виконання на одному стенді. Методика. Визначення технічних параметрів стенда для проведення комплексних випробувань виконано на основі зіставлення характеристик випробувань на втомну та контактну міцність залізничних коліс. Вимоги до випробувань на втомну міцність та до відповідного обладнання встановлено на основі аналізу чинної нормативної бази та огляду патентів. За базову модель для розробки стенда для комплексних випробувань було взято модель стенда для випробувань на контактну міцність із внесенням необхідних змін з метою забезпечення циклічності прикладання робочого навантаження. Як критерій можливості комплексних випробувань, які передбачають одночасне проведення випробувань залізничних коліс на втомну та контактну міцність, було взято залежність діаметра ролика стенда від параметрів випробовуваного колеса, осьового навантаження колісної пари, до складу якої входить випробовуване колесо, та межі витривалості матеріалу колеса. Результати. Аналіз отриманої залежності показав, що діаметр ролика як функція навантаження в зоні контакту пари «колесо – ролик» має розрив другого роду на ділянці зміни цього навантаження від мінімального до максимального значення. Аналітичну залежність було представлено та проаналізовано також у графічному вигляді. Узагальнення отриманих результатів дозволило зробити висновок про те, що проведення комплексних випробувань залізничних коліс, які передбачають суміщення випробувань на втомну міцність із випробуваннями на контактну міцність за умови їх одночасності на одному стенді, є неможливим. Наукова новизна. У запропонованій схемі стенда для комплексних випробувань залізничних коліс уперше отримано залежність, яка пов’язує параметри випробовуваного колеса, параметри стенда, осьове навантаження колісної пари та межу витривалості матеріалу колеса. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані як підґрунтя для розробки нових схем стендів для випробувань залізничних коліс.Item Виявлення атак на комп’ютерну мережу на основі використання комплексу нейронних мереж(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Жуковицький, Ігор Володимирович; Пахомова, Вікторія Миколаївна; Остапець, Денис Олександрович; Циганок, О. І.UK: Мета. За основну мету дослідження ми ставимо розвиток методики визначення атак на комп’ютерну мережу. Досягнення поставленої мети передбачає вирішення таких завдань: розробити методику виявлення атак на комп’ютерну мережу на основі ансамблю нейронних мереж із використанням нормалізованих даних відкритої бази KDDCup99; під час виконання машинного навчання виявити оптимальні параметри нейронної мережі, що забезпечить достатньо високий рівень достовірності виявлення вторгнень у комп’ютерну мережу. Методика. Як архітектурне рішення модуля виявлення атак запропоновано дворівневу мережну систему, основу якої складає ансамбль із п’яти нейронних мереж типу багатошарового персептрона: перша нейронна мережа – для визначення категорії класу атаки (DoS, R2L, U2R, Probe) або факту того, що атаки не було; інші нейронні мережі – для виявлення типу атаки, якщо така мала місце (кожна з цих чотирьох нейронних мереж відповідає одному класу атаки і вміє визначати типи, що належать тільки цьому класу). Результати. На створеній програмній моделі проведено дослідження параметрів нейронної мережі конфігу-рації 41–1–132–5, яка визначає категорію класу атаки на комп’ютерну мережу. Встановлено, що оптимальна швидкість навчання дорівнює 0,001. Для оптимізації найкраще себе показав алгоритм ADAM. Як функція активації для прихованого шару найбільше підходить функція ReLU, для функції активації вихідного шару – функція гіперболічного тангенса. Точність на тестовій та валідаційній вибірках склала 92,86 та 91,03 % відповідно. Наукова новизна. Розроблена програмна модель, для якої використана мова програмування Python 3.5, інтегроване середовище розробки PyCharm 2016.3 та фреймворк Tensorflow 1.2, дає можливість виявляти всі типи атак класів DoS,U2R, R2L, Probe. Практична значимість. Отримано графічні залежності точності нейронних мереж за різних параметрів: швидкості навчання; активаційної функції; алгоритму оптимізації. Визначено оптимальні параметри нейронних мереж, що забезпечать достатньо високий рівень достовірності виявлення вторгнень у комп’ютерну мережу.Item Динамика взаимодействия некоторых типов грузовых вагонов с железнодорожной колеей(Днипровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днипро, 2020) Швец, Анжела АлександровнаRU: Цель. Неотъемлемой и существенной особенностью современного вагонного парка является его массовость. Для всего парка подвижного состава даже самые незначительные конструкционные изменения при-обретают огромные масштабы. Основной целью работы является теоретическое исследование влияния инерционных характеристик кузовов различных типов грузового подвижного состава, с учетом режима загрузки и скорости движения, на их основные динамические показатели и показатели взаимодействия с путевой структурой. Методика. Теоретические исследования проведены методом математического и компьютерного моделирования динамической нагруженности при движении некоторых типов грузовых вагонов: полувагонов модели 12–532, вагонов-хопперов для перевозки угля модели 12–4034 и платформ модели 13–401 на типовых тележках 18–100 со скоростями в диапазоне от 50 до 90 км/ч по кривым малого и средне-го радиуса. Результаты. Представлен анализ теоретических исследований динамических качеств и показателей взаимодействия с железнодорожным путем грузового подвижного состава. В ходе выполнения теоретических исследований и после моделирования с учетом процессов колебания грузовых вагонов при различных режимах загрузки получены зависимости основных динамических показателей от скорости движения. Научная новизна. Впервые исследовано влияние инерционных характеристик кузовов различных типов грузового подвижного состава и режимов загрузки на динамическую нагруженность вагона с целью решения задачи прогнозирования динамики подвижного состава и показателей его взаимодействия с колеей. Получены результаты теоретических исследований с учетом скорости движения по кривым участкам пути малого и среднего радиуса. Практическая значимость. Представленные результаты расчетов: позволяют определить оптимальные значения таких параметров, как тара, высота центра масс и длина базы вагона, при решении вопросов модернизации эксплуатируемого парка вагонов и определении резервов повышения их грузоподъемности; дают возможность решать задачи поиска оптимальных направлений модернизации рельсового экипажа; способствуют созданию технических условий на изготовление новых и модернизацию эксплуатируемых грузовых вагонов; направлены на повышение уровня надежности и безопасности процесса перевозок в современных условиях на железнодорожном транспорте.Item Дослідження впливу системи обслуговування тепловозів на організацію роботи локомотивного депо(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2020) Боднар, Борис Євгенович; Очкасов, Олександр Борисович; Боднар, Євген Борисович; Бобир, Дмитро Валерійович; Очеретнюк, Максим ВікторовичUKR: Мета. У роботі передбачено оцінити вплив систем обслуговування тепловозів на показники їх використання та організацію роботи локомотивного депо. Методика. Для досягнення мети виконано розрахунок експлуатаційних показників тепловозів серій 2ТЕ116 та ТЕ33АС в умовах локомотивного депо. Удосконалено імітаційну модель роботи цеху з ремонту локомотивів. Із використанням методів теорії систем масового обслуговування виконано імітаційне моделювання роботи цеху з ремонту тепловозів за сервісної та планово-попереджувальної систем обслуговування локомотивів. Результати. Розраховано програму ремонту тепловозів за планово-попереджувальної та сервісної систем обслуговування. На основі результатів моделювання роботи ремонтного цеху проведено порівняння впливу показників експлуатації та ремонту на роботу локомотивного депо для двох різних підходів щодо організації технічного обслуговування локомотивів. Імітаційна модель роботи цеху з ремонту локомотивів дозволяє в подальшому проводити порівняльний аналіз використання різних серій локомотивів у депо. Аналіз отриманих результатів демонструє, що запропонований підхід до моделювання технічного обслуговування та ремонту парку тепловозів може бути вдосконалений за рахунок визначення показників надійності під час надходження локомотивів на планові та позапланові види ремонту. Наукова новизна. Полягає в удосконаленні імітаційної моделі цеху з ремонту локомотивів, яка дозволяє проводити аналіз впливу експлуатаційних факторів на систему організації ремонту локомотивів, із метою вибору раціональної системи технічного обслуговування локомотивного парку. Практична значимість. Отримані результати дозволяють проводити аналіз впливу показників експлуатації й ремонту локомотивів на роботу локомотивного депо та визначити доцільність використання обраного тягового рухомого складу на заданій ділянці обслуговування. Отримані результати свідчать, що використання тепловозів ТЕ33АС із системою сервісного обслуговування має скоротити час перебування на всіх видах технічного обслуговування та поточних ремонтів.Item Компьютерное моделирование процессов биологической очистки сточных вод в аэротенках с пластинами(Днипровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днипро, 2020) Беляев, Николай Николаевич; Лемеш, Максим Вікторович; Беляева, Виктория Витальевна; Машихина, Полина Борисовна; Якубовская, Зинаида НиколаевнаRU: Цель. Определение эффективности работы аэротенка на этапе проектирования или реконструкции биореакторов, в которых осуществляется биологическая очистка сточных вод, требует использования специальных математических моделей и методов расчета. Основной целью статьи является разработка CFD-модели для оценки эффективности работы аэротенков. Методика. Для компьютерного расчета процесса биологической очистки сточных вод в аэротенках, с учётом гидродинамики, разработана численная модель. В основу модели заложены двухуровневые уравнения сохранения массы для субстрата и активного ила и уравнение для потенциала скорости. Процесс биологического преобразования субстрата рассчитан на базе модели Monod. Для численного интегрирования уравнений массопереноса активного ила и субстрата использована попеременно–треугольная разностная схема расщепления. При этом базовые уравнения разделены на два уравнения более упрощенного вида. Для численного интегрирования уравнения для потенциала скорости осуществлено его расщепление на два одномерных уравнения. Далее каждое уравнение решено по явной схеме. Для численного интегрирования уравнений, описывающих процесс трансформации субстрата на базе модели Monod, использован метод Эйлера. Результаты. Осуществлена программная реализация построенной численной модели. Приведены результаты вычислительного эксперимента по исследованию процесса очистки сточных вод в аэротенке за счет использования дополнительных элементов в сооружении – пластин. Это проводит к выводу, что управление качеством очистки сточных вод в аэротенках возможно с помощью применения пластин. Научная новизна. Разработана многофакторная CFD-модель, позволяющая быстро оценить эффективность работы аэротенка. Особенностью модели является возможность оценки работы аэротенка с учетом его геометрической формы и расположения в сооружении дополнительных пластин. Практическая значимость. Построенная численная модель может быть использована при проведении расчетов в случае проектирования сооружений аэротенков или при определении эффективности очистки сточных вод в новых условиях эксплуатации.Item Моделирование очистки сточных вод на базе CFD-модели: экспресс-расчет(Днипровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, 2020) Козачина, Виталий Анатольевич; Громова, Елена Вячеславовна; Гунько, Елена Юрьевна; Татарко, Л. Г.RU: Цель. В работе предусмотрена разработка CFD-модели для оценки эффективности очистки сточных вод в горизонтальном отстойнике. CFD-модель может быть применена для расчета гидродинамики течения и массопереноса в сооружениях, имеющих сложную геометрическую форму в области движения потока сточных вод. Методика. Для численного моделирования процесса движения сточных вод в горизонтальном отстойнике использованы две математические модели. Первая модель основана на уравнениях движения вязкой несжимаемой жидкости – уравнениях Навье–Стокса. Эти уравнения записаны в переменных «завихренность – функция тока». Для расчета концентрации загрязнителя в горизонтальном отстойнике использовано двухмерное уравнение массопереноса. Для численного интегрирования этого уравнения применена конечно-разностная схема расщепления. Расщепление моделирующего уравнения массопереноса проведено таким образом, чтобы на каждом дробном шаге неизвестное значение концентрации загрязнителя определять по явной формуле. Для численного интегрирования уравнения переноса вихря и уравнения для функции тока (система уравнений Навье–Стокса) использованы конечно-разностные схемы расщепления. Результаты. На базе разработанной CFD-модели создан комплекс компьютерных программ, позволяющий определять эффективность очистки воды в горизонтальном отстойнике. Представлены результаты проведенного вычислительного эксперимента по оценке эффективности очистки воды в отстойнике с дополнительными элементами в виде пластин. Научная новизна. Создана эффективная CFD-модель, позволяющая оперативно оценивать эффективность очистки сточных вод в горизонтальном отстойнике с дополнительными элементами. Эта модель учитывает геометрическую форму очистного сооружения и наиболее существенные физические факторы, влияющие на эффективность очистки воды в горизонтальных отстойниках: неравномерное поле скорости потока сточных вод, процессы диффузии, различное положение входных и выходных отверстий очистного сооружения. Практическая значимость. Построенная CFD-модель относится к классу «диагностических моделей» и может быть использована для оценки эффективности очистных сооружений на этапе их эскизного проектирования.