http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11730 Sun, 20 Mar 2022 06:21:49 GMT 2022-03-20T06:21:49Z http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/13494 Название: Визначення оптимального маршруту в інформаційній мережі залізничного транспорту з використанням нейронечітких моделей Авторы: Пахомова, Вікторія Миколаївна; Мандибура, Є. С. Краткий осмотр (реферат): 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.; EN: 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.; RU: Цель. Современные алгоритмы выбора кратчайшего маршрута, например, алгоритмы Беллмана–Форда и Дейкстры, которые в настоящее время широко используют в протоколах маршрутизации (RIP, OSPF), не всегда приводят к эффективному результату. Поэтому возникает необходимость исследования возможности организации маршрутизации в сети информационно-телекоммуникационной системы (ИТС) железнодорожного транспорта с помощью методов искусственного интеллекта. Методика. На основе созданной в моделирующей системе OPNET имитационной модели рассмотрен фрагмент сети ИТС железнодорожного транспорта и сформированы следующие выборки: обучающая; тестирующая; контрольная. Для моделирования в системе MatLAB нейронечеткой сети (гибридной системы) на вход подают следующие параметры: длина пакета (3 терм-множества); интенсивность трафика (5 терм-множеств); количество промежуточных маршрутизаторов, составляющих маршрут (4 терм-множества). В качестве результирующей характеристики принято время пребывания пакета в маршрутизаторах по маршруту его следования в сети ИТС (4 терм-множества). На основе полученного времени пребывания пакета в маршрутизаторах и задержек в очереди на маршрутизаторах, составляющих различные пути (с одинаковым количеством маршрутизаторов) определен оптимальный маршрут. Результаты. Для рассматриваемого фрагмента ИТС железнодорожного транспорта осуществлен прогноз времени пребывания пакета в маршрутизаторах по маршруту его следования на основе нейронечеткой сети, созданной в системе MatLAB. Проведено исследование средней погрешности обучения нейронечеткой сети при различных функциях принадлежности и разных методов оптимизации обучения. Обнаружено, что наименьшее значение средней погрешности обучения предоставляет нейронечеткая сеть конфигурации 3–12–60–60–1 при использовании симметричной Гауссовской функции принадлежности с гибридным методом оптимизации. Научная новизна. По сценариям RIP и OSPF на созданной в моделирующей системе OPNET имитационной модели получены следующие характеристики: средняя нагрузка сервера; среднее время обработки пакетов маршрутизатором; среднее время ожидания пакетов в очереди; среднее количество потерянных пакетов; время конвергенции сети. Определено, что наилучшие результаты дает имитационная модель сети по сценарию OSPF. Предложенная интегрированная система маршрутизации в сети ИТС железнодорожного транспорта, в основу которой положены созданные нейронечеткие модели, определяет оптимальный маршрут в сети быстрее по сравнению с существующим протоколом маршрутизации OSPF. Практическая значимость. Интегрированная система маршрутизации в ИТС железнодорожного транспорта позволит в реальном времени определить оптимальный маршрут в сети с одинаковым количеством маршрутизаторов, составляющих путь прохождения пакета. Описание: В. Пахомова: ORCID 0000-0002-0022-099X, Є. Мандибура: ORCID 0000-0002-7134-9416 Tue, 01 Jan 2019 00:00:00 GMT http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/13494 2019-01-01T00:00:00Z http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11864 Название: 5 (83) випуск. Наука та прогрес транспорту Краткий осмотр (реферат): 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.; RU: В статьях отражены научные исследования, выполненные авторами в Днепропетровском национальном университете железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна и других организациях. Статьи посвящены решению актуальных вопросов железнодорожного транспорта по следующим направлениям: автоматизированные системы управления на транспорте, экология на транспорте, эксплуатация и ремонт средств транспорта, материаловедение, железнодорожный путь, информационно-коммуникационные технологии и математическое моделирование, нетрадиционные виды транспорта, машины и механизмы, транспортное строительство, подвижной состав и тяга поездов. Вестник представляет интерес для работников научно-исследовательских организаций, преподавателей высших учебных заведений, докторантов, аспирантов, магистрантов и инженерно-технических работников. Tue, 01 Jan 2019 00:00:00 GMT http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11864 2019-01-01T00:00:00Z http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11752 Название: Формалізація технологічних процесів залізничних станцій на основі поетапного моделювання Авторы: Горбова, Олександра Вікторівна Краткий осмотр (реферат): UK: 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.; RU: Цель. Для представления технологического процесса с использованием методологии поэтапного моделирования необходимо применять специализированное программное обеспечение. Формализация технологического процесса является одной из основных задач на этапе проектирования или оптимизации работы железнодорожной станции. В статье предусмотрено разработать методику формализации технологических процессов на основе метода поэтапного моделирования. Методика. С помощью методики поэтапного проектирования выполнено построение входной, внутренней и исходной модели проектирования работы железнодорожной станции. Входная модель образована диаграммами прецедентов, состояний и деятельностей, построенных с помощью инструментов программного комплекса IBM Rational Rose. Эта модель обеспечивает возможность графоаналитического представления технологических процессов железнодорожной станции с его визуальным контролем, который позволяет избежать трудоемкого ручного кодирования и исключить появление ошибок. Приведенные диаграммы описывают технологический процесс железнодорожной станции на базе иерархических диаграмм последовательности работ различной степени детализации. А исходная и внутренняя модели построены с помощью унифицированного языка моделирования UML. В качестве методов исследования использованы методы объектно-ориентированного проектирования, конечных автоматов и системного программирования. Результаты. Предложенная методика позволяет с помощью диаграмм Харела строить имитационные модели железнодорожных станций. Эти модели представляют собой иерархически организованную совокупность взаимодействующих конечных автоматов, при этом сложная модель на каждом уровне иерархии сохраняет простую и доступную для осмотра структуру. Сигналы о начале и окончании работ, которые генерируют при переходе между состояниями, позволяют синхронизировать работу модели, а использование действий при описании состояний и сигналов (расширение, предоставляемое на языке UML) позволяет использовать внешние алгоритмы там, где обычный/автоматный формализм становится неудобным. Методология, реализованная средствами языка UML, позволяет существенно облегчить представление и восприятие модели станции. Научная новизна. Усовершенствована методика представления функциональной модели железнодорожных станций с применением методов визуального проектирования. Практическая значимость. Предложенная методика предназначена для графоаналитического представления технологического процесса работы железнодорожной станции с использованием методологии поэтапного моделирования. При моделировании на базе графической входной модели выполнено построение внутренней и исходящей моделей, а также представление методов их преобразований.; EN: Purpose. Specialized software must be used to represent the technological process using step-by-step modeling methodology. Formalizing the technological process is one of the main tasks in the design or optimization phase of a railway station. The article proposes to develop a methodology of formalizing the technological processes based on the step-by-step modeling. Methodology. Using the methodology of stage-by-stage design, the input, internal and initial model of the railway station's operation were constructed. The input model of the proposed method is formed by the use case diagram, the statechart and activities diagrams, which are constructed using the tools of the IBM Rational Rose software. This model provides a graphoanalytic representation of the technological processes of a railway station with its visual control, which avoids time-consuming manual coding and eliminates errors. The diagrams below describe the technological process of a railway station based on hierarchical diagrams of the sequence of works of different detail degrees. Both initial and internal models are constructed using a unified UML modeling language. The methods of object-oriented design, finite state machines and system programming are used as research methods. Findings. The proposed methodology will make it possible to construct simulation models of railway stations using Harel statecharts. These models represent a hierarchically organized set of interacting finite state machines, while the complex model at each level of the hierarchy retains a simple and accessible structure. The start and finish signals generated by the state transition allow the model to be synchronized, and the use of state and signal description actions (UML extension) makes it possible to use external algorithms where the usual/automatic formalism becomes inconvenient. And the methodology implemented by means of the UML language, significantly facilitates the presentation and perception of the station model. Originality. The methodology of presenting a functional model of railway stations with the use of visual design methods has been improved. Practical value. The proposed method is intended for semigraphical representation of technological process of railway station operation, using the methodology of step-by-step modeling. Modeling on the basis of a graphical input model constructs internal and output models, as well as presents the methods for their transformations. Описание: О. Горбова: ORCID 0000-0002-5612-2715 Tue, 01 Jan 2019 00:00:00 GMT http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11752 2019-01-01T00:00:00Z http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11750 Название: Розрахунок вибухонебезпечних зон у разі аварійної емісії аміаку Авторы: Амеліна, Лариса Володимирівна; Берлов, Олександр Вікторович; Малюгін, М. Г.; Якубовська, Зінаїда Миколаївна Краткий осмотр (реферат): UK: 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.; RU: Цель. Данная работа предусматривает разработку математической модели для расчета взрывоопасных зон при аварийной эмиссии аммиака. В качестве примера рассмотрена аварийная эмиссия аммиака на территории перекачивающей насосной станции. Методика. Для решения поставленной задачи использовано уравнение для потока невязкой несжимаемой жидкости – уравнение для потенциала скорости. Численное решение данного трехмерного уравнения проведено с помощью метода Ричардсона. После определения потенциала скорости рассчитано поле скорости воздушного потока. Для прогнозирования взрывоопасных зон использовано численное решение трехмерного уравнения массопереноса аммиака. При использовании этой математической модели учтены неравномерное поле скорости ветрового потока, изменение вертикального коэффициента атмосферной диффузии с высотой, интенсивность эмиссии аммиака, место выброса химически опасного вещества. Для численного решения уравнения переноса аммиака в атмосферном воздухе использована разностная схема расщепления. На каждом шаге расщепления неизвестное значение концентрации аммиака определено по явной схеме бегущего счета. Результаты. На основе разработанной математической модели проведен вычислительный эксперимент по оценке динамики формирования взрывоопасных зон на территории насосной станции, перекачивающей аммиак. Получена информация о формировании зон химического заражения на территории насосной станции. Научная новизна. Разработана математическая модель, позволяющая оперативно рассчитывать динамику формирования взрывоопасных зон на территории химически опасного объекта при возникновении чрезвычайной ситуации. Эта модель может быть использована для оценки риска токсического поражения людей на химически опасном объекте при возникновении аварийных ситуаций. Практическая значимость. На базе разработанной численной модели создана компьютерная программа, позволяющая проводить серийные вычислительные эксперименты по определению динамики формирования зон химического заражения атмосферного воздуха. Для использования разработанной программы необходимы стандартные входные данные. Разработанная численная модель может быть использована для проведения серийных расчетов при разработке ПЛАСа (план ликвидации аварийной ситуации) для химически опасных объектов.; EN: Purpose. This work involves the development of a mathematical model for the calculation of hazardous areas during emergency ammonia emissions. As an example emergency ammonia emissions at the pumping station are considered. Methodology. To solve this problem, we used the equation for the flow of ideal liquid – the equation for the velocity potential. The numerical solution of this three-dimensional equation is carried out using the Richardson method. After determining the velocity potential, the air velocity field is calculated. To predict explosive zones, a numerical solution of the three-dimensional equation of the ammonia mass transfer is used. When using this mathematical model, the non-uniform field of the wind flow velocity, the change in the vertical coefficient of atmospheric diffusion with height, the intensity of ammonia emission, and the place of release of the chemically hazardous substance are taken into account. To numerically solve the equation of ammonia transport in atmospheric air, a difference splitting scheme is used. At each step of the splitting, the unknown value of ammonia concentration is de-termined by the explicit formula of the point-to-point computation. Findings. Based on the developed mathematical model, a computational experiment was conducted to assess the dynamics of the formation of explosive zones in the territory of a pumping station that pumps ammonia. Information was obtained on the formation of chemical contamination zones at the pumping station. Originality. A mathematical model has been developed that allows you to quickly calculate the dynamics of the formation of explosive zones in the territory of a chemically hazardous object in case of emergency. The developed mathematical model can be used to assess the risk of toxic damage to people at a chemically hazardous facility in case of emergency. Practical value. On the basis of the developed numerical model a computer program was created, which allows to carry out serial computational experiments to determine the formation dynamics of the chemical contamination zones of atmospheric air. Standard input data are required to use the developed program. The developed numerical model can be used for serial calculations in the development of the emergency response plan for chemically hazardous facilities. Описание: Л. Амеліна: ORCID 0000-0002-8525-7096; О. Берлов: ORCID 0000-0002-7442-0548; М. Малюгін: ORCID 0000-0001-9422-8265; З. Якубовська: ORCID 0000-0002-9893-3479 Tue, 01 Jan 2019 00:00:00 GMT http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11750 2019-01-01T00:00:00Z