Browse
Recent Submissions
Item Визначення оптимального маршруту в інформаційній мережі залізничного транспорту з використанням нейронечітких моделей(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2019) Пахомова, Вікторія Миколаївна; Мандибура, Є. С.UK: Мета. Сучасні алгоритми вибору найкоротшого маршруту, наприклад, алгоритми Беллмана–Форда й Дейкстри, які в даний час широко використовують у протоколах маршрутизації (RIP, OSPF), не завжди призводять до ефективного результату. Тому виникає необхідність дослідження можливості організації маршрутизації в мережі інформаційно-телекомунікаційної системи (ІТС) залізничного транспорту за допомогою методів штучного інтелекту. Методика. На основі створеної в моделювальній системі OPNET імітаційної моделі розглянуто фрагмент мережі ІТС залізничного транспорту й сформовано наступні вибірки: навчальну; тестувальну; контрольну. Для моделювання в системі MatLAB нейронечіткої мережі (гібридної системи) на вхід подають наступні параметри: довжина пакета (3 терм-множини); інтенсивність трафіка (5 терм-множин); кількість проміжних маршрутизаторів, що складають маршрут (4 терм-множини). За результуючу характеристику взято час перебування пакета в маршрутизаторах за маршрутом його проходжен-ня в мережі ІТС (4 терм-множини). На основі визначеного часу перебування пакета в маршрутизаторах і затримок у черзі на маршрутизаторах, що складають різні шляхи (з однаковою кількістю маршрутизато-рів) визначено оптимальний маршрут. Результати. Для розглянутого фрагмента ІТС залізничного транспорту здійснено прогноз часу перебування пакета в маршрутизаторах за маршрутом його проходження на основі нейронечіткої мережі, що створена в системі MatLAB. Проведено дослідження середньої похибки навчання нейронечіткої мережі за різних функцій належності й за різними методами оптимізації навчання. Виявлено, що найменше значення середньої похибки навчання надає нейронечітка мережа конфігурації 3–12–60–60–1 в разі використання симетричної Гаусівської функції належності за гібридним методом оптимізації. Наукова новизна. За сценаріями RIP та OSPF на створеній в моделювальній системі OPNET імітаційній моделі отримані наступні характеристики: середнє навантаження сервера; середній час обробки пакетів маршрутизатором; середній час очікування пакетів у черзі; середня кількість втрачених пакетів; час конвергенції мережі. Визначено, що найкращі результати надає імітаційна модель мережі за сценарієм OSPF. Запропонована інтегрована система маршрутизації в мережі ІТС залізничного транспорту, в основу якої покладено створені нейронечіткі мережі, визначає оптимальний маршрут у мережі швидше порівняно з наявним протоколом маршрутизації OSPF. Практична значимість. Інтегрована система маршрутизації в ІТС залізничного транспорту дозволить у реальному часі визначити оптимальний маршрут у мережі за однаковою кількістю маршрутизаторів, що складають шлях проходження пакета.Item 5 (83) випуск. Наука та прогрес транспорту(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2019)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 Формалізація технологічних процесів залізничних станцій на основі поетапного моделювання(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2019) Горбова, Олександра ВікторівнаUKR: Мета. Для представлення технологічного процесу, що використовує методологію поетапного моделювання, необхідно застосувати спеціалізоване програмне забезпечення. Формалізація технологічного процесу є однією з основних задач на етапі проектування або оптимізації роботи залізничної станції. У статті передбачено розробити методику формалізації технологічних процесів на основі методу поетапного моделювання. Методика. Завдяки методиці поетапного проектування виконано побудову вхідної, внутрішньої та вихідної моделі проектування роботи залізничної станції. Вхідна модель утворена діаграмами прецедентів, станів і діяльностей, що побудовані за допомогою інструментів програмного комплексу IBM Rational Rose. Ця модель забезпечує можливість графоаналітичного представлення технологічних процесів залізничної станції з його візуальним контролем, який дозволяє уникнути трудомісткого ручного кодування та знизити ймовірність появи помилок. Наведені діаграми описують технологічний процес залізничної станції на базі ієрархічних діаграм послідовності робіт різного ступеня деталізації. А вихідна та внутрішня моделі побудовані за допомогою уніфікованої мови моделювання UML. Методами дослідження є методи об’єктно-орієнтованого проектування, скінченних автоматів і системного програмування. Результати. Запропонована методика дозволяє за допомогою діаграм Харела будувати імітаційні моделі залізничних станцій. Ці моделі являють собою ієрархічно організовану сукупність взаємодіючих скінченних автоматів, при цьому складна модель на кожному рівні ієрархії зберігає просту й доступну для огляду структуру. Сигнали про початок і закінчення робіт, які генерують під час переходів між станами, дозволяють синхронізувати роботу моделі, а використання дій під час описання станів і сигналів (розширення, що надається мовою UML) дозволяє використовувати зовнішні алгоритми там, де звичайний/автоматний формалізм стає незручним. Методологія, що реалізована засобами мови UML, дозволяє істотно полегшити представлення й сприйняття моделі станції. Наукова новизна. Удосконалено методику представлення функціональної моделі залізничних станцій із застосуванням методів візуального проектування. Практична значимість. Запропонована методика призначена для графоаналітичного представлення технологічного процесу роботи залізничної станції, що використовує поетапне моделювання. Під час моделювання на базі графічної вхідної моделі виконано побудову внутрішньої та вихідної моделей, а також представлення методів їх перетворень.Item Розрахунок вибухонебезпечних зон у разі аварійної емісії аміаку(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2019) Амеліна, Лариса Володимирівна; Берлов, Олександр Вікторович; Малюгін, М. Г.; Якубовська, Зінаїда МиколаївнаUK: Мета. Ця робота передбачає розробку математичної моделі для розрахунку вибухонебезпечних зон у разі аварійної емісії аміаку. Як приклад розглянуто аварійну емісію аміаку на території насосної станції, що здійснює перекачування. Методика. Для розв’язання поставленої задачі використано рівняння для потоку нев’язкої нестисливої рідини – рівняння для потенціалу швидкості. Чисельне розв’язання цього тривимірного рівняння проведено за допомогою методу Річардсона. Після визначення потенціалу швидкості розраховано поле швидкості повітряного потоку. Для прогнозування вибухонебезпечних зон використано чисельне розв’язання тривимірного рівняння масопереносу аміаку. Під час використання цієї математичної моделі враховано нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, зміну вертикального коефіцієнта атмосферної дифузії з висотою, інтенсивність емісії аміаку, місце викиду хімічно небезпечної речовини. Для чисельного розв’язання рівняння переносу аміаку в атмосферному повітрі використано різницеву схему розщеплення. На кожному кроці розщеплення невідоме значення концентрації аміаку визначено за явною схемою біжучого рахунку. Результати. На основі розробленої математичної моделі проведено обчислювальний експеримент для оцінки динаміки формування вибухонебезпечних зон на території насосної станції, що перекачує аміак. Отримано інформацію про формування зон хімічного зараження на території насосної станції. Наукова новизна. Розроблено математичну модель, що дозволяє оперативно розраховувати динаміку формування вибухонебезпечних зон на території хімічно небезпечного об’єкта в разі виникнення надзвичайної ситуації. Ця модель може бути використана для оцінки ризику токсичного ураження людей на хімічно небезпечному об’єкті під час виникнення аварійних ситуацій. Практична значимість. На базі розробленої чисельної моделі створено комп’ютерну програму, що дозволяє проводити серійні обчислювальні експерименти з визначення динаміки формування зон хімічного зараження атмосферного повітря. Для використання розробленої програми необхідні стандартні вхідні дані. Розроблена чисельна модель може бути використана для проведення серійних розрахунків під час розробки ПЛАСу (план ліквідації аварійної ситуації) для хімічно небезпечних об’єктів.Item Дослідження відмінностей української та європейської залізничної інфраструктури(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2019) Курган, Микола Борисович; Вербицький, В. Г.; Курган, Дмитро МиколайовичUKR: Мета. У роботі передбачено проаналізувати основні відмінності української залізничної інфраструктури від інфраструктури країн, з якими Україна межує на західному кордоні, та країн, до яких може бути заведена колія 1 520 мм, враховуючи напрямок основного вантажопотоку зі Сходу на Захід. Також передбачено надати кількісну та якісну оцінку технічної сумісності та інших показників залізничних мереж відносно території України. Методика. Для отримання даних щодо інфраструктури й обсягів перевезень в окреслених завданням країнах проведено огляд світової літератури з теми роботи з використанням повнотекстових і статистичних баз даних. Методика передбачає аналіз і систематизацію отриманої інформації для встановлення відповідних залежностей, висновків і пропозицій. Результати. Доведено, що міжнародні перевезення, які здійснюються через територію України, мають певні особливості. Зміна стандартів залізничної колії на кордоні з європейськими країнами змушує шукати найбільш раціональні маршрути для транспортування вантажів (урахування дальності, технічного стану й параметрів міжнародного транспортного коридору (МТК), швидкості доставки тощо) і раціональні технології передачі вантажів на прикордонних пунктах, що дозволить вивести ці перевезення на інноваційний шлях розвитку. Наукова новизна. Базуючись на позитивному досвіді насамперед країн Європейського Союзу, автори показали, що за умови наявності ефективної транспортної мережі та розвинутої системи передачі вантажів у пунктах зміни стандартів залізничної інфраструктури значно підвищуються як внутрішні, так і транзитні вантажопотоки, що дає можливість збільшити привабливість країни в міжнародній системі перевезень. Практична значимість. На основі отриманих результатів показано, що залізничний транспорт України може бути інтегрований у європейську транспортну мережу за умови: виконання модернізації колії, штучних споруд та інших пристроїв, що входять до інфраструктури залізниці; упровадження нового рухомого складу, що забезпечить перевезення пасажирів денними поїздами з необхідним комфортом і максимально встановленою швидкістю.Item Моделювання очищення води у горизонтальному відстійнику(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2019) Козачина, Віталій Анатолійович; Шинкаренко, Віктор Іванович; Бондаренко, Ірина Олександрівна; Габрінець, Володимир Олексійович; Горячкін, Вадим МиколайовичUKR: Мета. Підвищення ефективності роботи очисних споруд у системах водопостачання та водовідведення є важливою технічною задачею. Для аналізу ефективності очищення води конкретної споруди, на етапі проектування, потрібно мати спеціальні математичні моделі. Метою цієї роботи є розробка чисельної моделі процесу масопереносу у горизонтальному відстійнику для оцінки ефективності його роботи. Методика. Процес розповсюдження забруднювача в очисній споруді (відстійнику) розраховують на базі рівняння розповсюдження домішки, що виражає закон збереження маси. Моделювальне рівняння враховує конвективний перенос домішки та перенос домішки за рахунок турбулентної дифузії. Математична модель враховує нерівномірне поле швидкості потоку в споруді. Для визначення цього нерівномірного поля швидкості потоку використано математичну модель течії ідеальної рідини. При цьому враховано вихрову природу потоку. Результати. Розв’язання моделювальних рівнянь знайдено чисельним шляхом. Для чисельного інтегрування моделювального рівняння переносу в споруді використано різницеві схеми розщеплення. Базове рівняння масопереносу попередньо розщеплено на рівняння, що враховує рух домішки у відстійнику за рахунок конвекції, та на рівняння, що враховує перенос домішки за рахунок дифузії. Для чисельного інтегрування моделювальних рівнянь течії нев’язкої рідини використано неявні різницеві схеми розщеплення. Чисельний розрахунок здійснено на прямокутній різницевій сітці. Наукова новизна. Особливістю розробленої математичної моделі є можливість визначення поля швидкості та процесу переносу домішки з урахуванням геометричної форми відстійників та можливістю використання в них пластин, що впливають на гідродинаміку потоку в споруді, а значить – на ефективність очищення води. Практична значимість. Час розрахунку одного варіанта завдання на базі побудованих математичних моделей складає кілька секунд. Моделі можна використати для отримання експертної оцінки роботи очисних споруд, які проектують. Зазначено результати проведеного обчислювального експерименту з визначення ефективності роботи відстійника з двома пластинами.Item Інтегральна оцінка стану безпеки руху поїздів на залізниці під час технічного аудиту(Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро, 2019) Окороков, Андрій Михайлович; Булах, Марина ОлексіївнаUKR: Мета. Дослідження спрямовано на розробку інтегральної оцінки стану безпеки руху поїздів на залізниці під час проведення технічного аудиту. Методика. Для розробки інтегральної оцінки стану безпеки руху поїздів на залізниці під час проведення технічного аудиту запропоновано використовувати вагові коефіцієнти, які пропорційні впливу негативних наслідків катастроф, аварій, інцидентів, що характеризують стан порушення безпеки руху. Також запропоновано орієнтування на основні показники безпеки руху поїздів АТ «Українська залізниця», до яких віднесено: матеріальний збиток, кількість порушень безпеки руху та відмов технічних засобів. Результати. Автори розробили інтегральну оцінку стану безпеки руху поїздів в умовах АТ «Українська залізниця», яка являє собою комплексну величину, призначену для оцінювання загального рівня безпеки руху під час проведення технічного аудиту. Також сформували моделі для інтегральної оцінки безпеки руху поїздів в АТ «Українська залізниця» з ваговими коефіцієнтами, що дозволяють більш адекватно відображати стан безпеки. Ці моделі можна використати під час проведення технічного аудиту всієї залізниці чи її окремого підприємства для з’ясування реальних загроз і ризиків, які вже виникли і на які необхідно звернути увагу для гарантування вищого рівня безпеки руху поїздів. Наукова новизна. Автори вперше запропонували під час проведення технічного аудиту використовувати розроблені моделі для інтегральної оцінки безпеки руху поїздів АТ «Українська залізниця» з ваговими коефіцієнтами, які дозволяють виконувати оцінювання загального рівня безпеки руху та встановлювати у процесі аудиту реальні загрози й ризики. Практична значимість. На основі отриманих моделей для інтегральної оцінки безпеки руху поїздів можна провести технічний аудит усієї залізниці чи її окремого підрозділу із запропонуванням реалізації відповідних заходів впливу на наявні джерела небезпеки з метою зниження ризиків й підвищення локального чи загального рівня безпеки руху поїздів.Item Optimal Route Definition in the Railway Information Network Using Neural-Fuzzy Models(Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, 2019) Pakhomova, Victoria M.; Mandybura, Y. S.ENG: Purpose. Modern algorithms for choosing the shortest route, for example, the Bellman-Ford and Dijkstra algo-rithms, which are currently widely used in existing routing protocols (RIP, OSPF), do not always lead to an effective result. Therefore, there is a need to study the possibility of organizing routing in in the railway network of infor-mation and telecommunication system (ITS) using the methods of artificial intelligence. Methodology. On the basis of the simulation model created in the OPNET modeling system a fragment of the ITS railway network was considered and the following samples were formed: training, testing, and control one. For modeling a neural-fuzzy network (hybrid system) in the the MatLAB system the following parameters are input: packet length (three term sets), traffic intensity (five term sets), and the number of intermediate routers that make up the route (four term sets). As the resulting characteristic, the time spent by the packet in the routers along its route in the ITS network (four term sets) was taken. On the basis of a certain time of packet residence in the routers and queue delays on the routers making up different paths (with the same number of the routers) the optimal route was determined. Findings. For the railway ITS fragment under consideration, a forecast was made of the packet residence time in the routers along its route based on the neural-fuzzy network created in the MatLAB system. The authors conducted the study of the average error of the neural-fuzzy network`s training with various membership functions and according to the differ-ent methods of training optimization. It was found that the smallest value of the average learning error is provided by the neuro-fuzzy network configuration 3–12–60–60–1 when using the symmetric Gaussian membership function according to the hybrid optimization method. Originality. According to the RIP and OSPF scenarios, the following characteristics were obtained on the simulation model created in the OPNET simulation system: average server load, average packet processing time by the router, average waiting time for packets in the queue, average number of lost packets, and network convergence time. It was determined that the best results are achieved by the simulation net-work model according to the OSPF scenario. The proposed integrated routing system in the ITS network of railway transport, which is based on the neural-fuzzy networks created, determines the optimal route in the network faster than the existing OSPF routing protocol. Practical value. An integrated routing system in the ITS system of railway transport will make it possible to determine the optimal route in the network with the same number of the routers that make up the packet path in real time.Item Prediction of Atmosphere Pollution in Case of Emissions From Main Mine Fans(Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, 2019) Biliaiev, Mykola M.; Bondarenko, Iryna O.; Rusakova, Tetiana I.; Shynkarenko, Viktor I.; Gabrіnets, Volodymyr O.ENG: Purpose. Emissions from mine ventilation system can create intensive atmosphere air pollution. As a rule, a huge amount of dust from mine fan enters atmosphere low layers. An important task is the development of methods to assess levels of the atmosphere pollution near mines and settlements. To solve this problem it is important to have physically proved mathematical models. Nowadays to predict the atmosphere pollution near settlements which are effected by mine fan the empirical model OND–86 is used. This model does not take into account many important physical factors. So, the purpose of this study is the development of quick computing mathematical model to predict the atmosphere pollution in case of dust emissions from mine fan. Methodology. To predict levels of the atmosphere pollution in case of mine fan work 3D equation of dust convective – diffusive flow was used. This equation takes into account gravity fallout, wind velocity, atmosphere turbulent diffusion, location of dust emission source. To sole modeling equation the implicit difference scheme of splitting was used. Findings. Developed mathematical model allows quick prediction of the level of atmosphere pollution in case of dust emissions from mine ventilation fan. The models allow to obtain zones of contamination near settlements which are situated in vicinity of mine. Originality. The developed mathematical model takes into account a number of physical factors, which at the present time are not considered on the days when prediction of the atmosphere pollution in settlements near mine is carried out. Practical value. On the basis of the developed mathematical model program code was created. This code can be used for evaluation of atmosphere pollution in settlements which are effected mine fan emissions.Item Computer Simulation of Dead-End Mine Working Ventilation(Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, 2019) Biliaieva, Viktoriia V.; Kirichenko, Pavlo S.; Gunko, Olena Y.; Bondarenko, Iryna O.; Mashykhina, Polina B.; Yakubovska, Zinaida M.ENG: Purpose. The important problem in the field of ecological safety and industrial safety is providing of normal microclimate in dead-end mine working. In these regions of the mine methane gas can be accumulated and as a result explosion may take place. So, to avoid these accidents it is important to ventilate appropriately dead-end mine working. The purpose of the work is development of quick computing mathematical model to obtain information about dead-end mine working ventilation process. Methodology. The process of dead-end mine working ventilation computing is separated in two stages. At the first stage the velocity flow field is computed in the dead-end mine working. We consider the situation when the suction tube is situated in this region. To solve this problem the fluid dynamics model of inviscid gas flow was used. At the second stage of the computational modeling the convective-diffusive equation of admixture transfer was used. The equation takes into account non-uniform flow field in the dead end mine workings. Findings. The developed numerical model was coded using FORTRAN language. The developed computer code allows to perform numerical experiment to assess the efficiency of suction tube imple-mentation to decrease methane gas concentration in dead-end mine working. Originality. The developed numerical model takes into account physical factors, which are not considered nowadays in the empirical models, which are used for solving the problems of dead-end mine working ventilation. It allows taking into account the geometrical form of the dead-end mine working. Practical value. The developed computer program allows to perform calculations to assess the efficiency of suction system used for the ventilation of the dead-end mine working.