Метод планирования недетерминированных процессов эксплуатации парка железнодорожных технических систем
Loading...
Date
2018
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
RUS: Цель. Основной целью статьи является совершенствование автоматизированных систем эксплуатации парков железнодорожных технических систем – электродвигателей (ЭД) постоянного тока стрелочных переводов, с учетом факторов неопределенности. Методика. Решение задачи получено за счет развития модели и метода оптимального планирования процессов эксплуатации множества ЭД. Метод использует информационную технологию по оценке параметров текущих и прогнозируемых состояния ЭД на основе их индивидуальных моделей. Модели формируют как для отдельных ЭД, так и для заданных групп. В модели факторы недетерминированности учитывают на основе показателя Херста. Задача планирования сводится к расчету оптимальной последовательности обслуживания объектов парка ЭД, которая обеспечивает минимум общих ожидаемых эксплуатационных затрат. Результаты. В работе был выполнен анализ основных известных моделей, автоматизированных технологий и систем эксплуатации парков ЭД (АСЭД) на основе дистанционного мониторинга. Исходя из практики обслуживания парков ЭД, была предложена новая категория объектов анализа – группа обслуживания (ГЭД). Для повышения достоверности прогнозирования по индивидуальным моделям ЭД и ГЭД разработана процедура классификации процессов, использующая показатель Херста. Сформулирована технолого-экономическая модель по планированию процессов эксплуатации парков ЭД. Выполнено развитие автоматизированной системы управления парков ЭД (АСУЭД) на основе усовершенствованной модели планирования процессов эксплуатации парков стрелочных ЭД постоянного тока. Модель оптимального планирования обеспечивает минимизацию ожидаемых эксплуатационных затрат на эксплуатацию парка ЭД за счет выбора очередности обслуживания групп ЭД. При планировании используют специализированную процедуру классификации недетерминированных данных дистанционного мониторинга ЭД, которая позволяет повысить точность прогнозирования параметров состояний объектов. Научная новизна. В статье получили развитие математические модели и информационные технологии дистанционного мониторинга процессов эксплуатации парков железнодорожных технических систем, стрелочных ЭД, основанные на формировании индивидуальных моделей ЭД и ГЭД, на оценке их текущих и прогнозированных состояний, с учетом случайных факторов. Предложенная модель оптимального планирования, как выбора последовательности обслуживания ГЭД, отличается групповым обслуживанием объектов парка ЭД, а также применением специализированной процедуры классификации данных мониторинга ЭД. Практическая значимость полученных результатов определяется обеспечением новых возможностей группового оптимального планирования обслуживания парка ЭД по критерию минимума ожидаемых затрат. Процедура классификации данных мониторинга процессов эксплуатации позволяет повысить достоверность результатов прогнозирования антиперсистентных временных последовательностей, а также обеспечивает получение интерпретации результатов классификации данных наблюдений, исходя из потребности практического применения.
UKR: Мета. Основною метою статті є удосконалення автоматизованих систем експлуатації парків залізничних технічних систем – електродвигунів (ЕД) постійного струму стрілочних переводів, із урахуванням факторів невизначеності. Методика. Вирішення задачі отримано за рахунок розвитку моделі та методу оптимального планування процесів експлуатації множини ЕД. Метод використовує інформаційну технологію за оцінкою параметрів поточних і прогнозованих станів ЕД на основі їх індивідуальних моделей. Моделі формуються як для окремих ЕД, так і для заданих груп. У моделі чинники недетермінованості враховуються на основі показника Херста. Завдання планування зводиться до розрахунку оптимальної послідовності обслуговування об’єктів парку ЕД, яка забезпечує мінімум загальних очікуваних експлуатаційних витрат. Результати. У роботі був виконаний аналіз основних відомих моделей, автоматизованих технологій і систем експлуатації парків ЕД (АСЕД) на основі дистанційного моніторингу. Виходячи з практики обслуговування парків ЕД, була запропонована нова категорія об’єктів аналізу – група обслуговування (ГЕД). Для підвищення достовірності прогнозування за індивідуальними моделями ЕД і ГЕД розроблена процедура класифікації процесів, яка використовує показник Херста. Сформульована технолого-економічна модель із планування процесів експлуатації парків ЕД. Виконано розвиток автоматизованої системи управління парків ЕД (АСУЕД) на основі удосконаленої моделі планування процесів експлуатації парків стрілочних ЕД постійного струму. Модель оптимального планування забезпечує мінімізацію очікуваних експлуатаційних витрат на експлуатацію парку ЕД за рахунок вибору послідовності обслуговування ГЕД. Під час планування використовують спеціалізовану процедуру класифікації недетермінованих даних дистанційного моніторингу ЕД, яка дозволяє підвищити точність прогнозування параметрів станів об’єктів. Наукова новизна. У статті отримали розвиток математичні моделі та інформаційні технології дистанційного моніторингу процесів експлуатації парків залізничних технічних систем, стрілочних ЕД, заснованих на формуванні індивідуальних моделей ЕД і ГЕД, на оцінці їх поточних і прогнозованих станів, із урахуванням випадкових чинників. Запропонована модель оптимального планування, як вибору послідовності обслуговування ГЕД, відрізняється груповим обслуговуванням об’єктів парку ЕД, а також застосуванням спеціалізованої процедури класифікації даних моніторингу ЕД. Практична значимість отриманих результатів визначається забезпеченням нових можливостей групового оптимального планування обслуговування парку ЕД за критерієм мінімуму очікуваних витрат. Процедура класифікації даних моніторингу процесів експлуатації дозволяє підвищити достовірність результатів прогнозування антиперсистентних часових рядів, дозволяє отримати інтерпретацію класифікації, виходячи з потреби практичного застосування.
ENG: Purpose. The article is aimed to improve the automated systems operation of the railway technical system parks and switch D.C. electric motors (EMs), taking into account all uncertainties. Methodology. Solution of the problem was obtained through the development of the model and the method for optimal planning for the EMs set operation. The method is based on the information technology with the possibility to assess the parameters of the current and the predicted state of EMs based on their individual models. The models are built both for individual EMs and for the specified groups. The factors of non-determinism in the model are calculated based on the Hurst index. The task of planning is solved as calculating the optimal sequence of the EM facilities services, which provides a minimum of the total expected operating costs. Findings. The analysis of the main known models, the automated technologies and the systems of EM (ASEM) park operation on the basis of the remote monitoring was done in the research. Based on the practice of the EM park maintenance the new category of the analysis objects was proposed – the service group (SG). The new procedure for the processes classification was developed based on using the Hurst index to improve the reliability of EM and SG individual models forecasting. The technological and the economic model for planning the EM parks operation was created. The article presents the results of the developed automated data management system based on the improved model for the operation planning of the D.C. EM parks. The optimal planning model ensures the minimization of the expected operating costs for the EMs operation, due to the selection of the EM groups service queue. The specialized procedure is used to classify non-deterministic EM remote monitoring data during planning, which allows increasing the accuracy of forecasting the object state parameters. Origilnality. The article describes development of the mathematical model and the information technology for the remote monitoring of the railway technical systems park operation, the railway switch EMs based on the formation of EM and SG individual models, as well as on the evaluation of their current and predicted states, taking into account random factors. The proposed model of the optimal planning as the possibility to choose the SG service queue differs by the group maintenance of the EM facilities, as well as application of the specialized procedure for classifying EM monitoring data. Practical value. The practical value of the results is determined by the provision of the new opportunities for the group optimal planning of the EM service based on the criterion of the minimum expected costs. The procedure for the monitoring data classification of the operational processes makes it possible to increase the reliability of the forecasting antipersistent time sequences results. It also provides an interpretation of the observational data classification results based on the need for practical usage.
UKR: Мета. Основною метою статті є удосконалення автоматизованих систем експлуатації парків залізничних технічних систем – електродвигунів (ЕД) постійного струму стрілочних переводів, із урахуванням факторів невизначеності. Методика. Вирішення задачі отримано за рахунок розвитку моделі та методу оптимального планування процесів експлуатації множини ЕД. Метод використовує інформаційну технологію за оцінкою параметрів поточних і прогнозованих станів ЕД на основі їх індивідуальних моделей. Моделі формуються як для окремих ЕД, так і для заданих груп. У моделі чинники недетермінованості враховуються на основі показника Херста. Завдання планування зводиться до розрахунку оптимальної послідовності обслуговування об’єктів парку ЕД, яка забезпечує мінімум загальних очікуваних експлуатаційних витрат. Результати. У роботі був виконаний аналіз основних відомих моделей, автоматизованих технологій і систем експлуатації парків ЕД (АСЕД) на основі дистанційного моніторингу. Виходячи з практики обслуговування парків ЕД, була запропонована нова категорія об’єктів аналізу – група обслуговування (ГЕД). Для підвищення достовірності прогнозування за індивідуальними моделями ЕД і ГЕД розроблена процедура класифікації процесів, яка використовує показник Херста. Сформульована технолого-економічна модель із планування процесів експлуатації парків ЕД. Виконано розвиток автоматизованої системи управління парків ЕД (АСУЕД) на основі удосконаленої моделі планування процесів експлуатації парків стрілочних ЕД постійного струму. Модель оптимального планування забезпечує мінімізацію очікуваних експлуатаційних витрат на експлуатацію парку ЕД за рахунок вибору послідовності обслуговування ГЕД. Під час планування використовують спеціалізовану процедуру класифікації недетермінованих даних дистанційного моніторингу ЕД, яка дозволяє підвищити точність прогнозування параметрів станів об’єктів. Наукова новизна. У статті отримали розвиток математичні моделі та інформаційні технології дистанційного моніторингу процесів експлуатації парків залізничних технічних систем, стрілочних ЕД, заснованих на формуванні індивідуальних моделей ЕД і ГЕД, на оцінці їх поточних і прогнозованих станів, із урахуванням випадкових чинників. Запропонована модель оптимального планування, як вибору послідовності обслуговування ГЕД, відрізняється груповим обслуговуванням об’єктів парку ЕД, а також застосуванням спеціалізованої процедури класифікації даних моніторингу ЕД. Практична значимість отриманих результатів визначається забезпеченням нових можливостей групового оптимального планування обслуговування парку ЕД за критерієм мінімуму очікуваних витрат. Процедура класифікації даних моніторингу процесів експлуатації дозволяє підвищити достовірність результатів прогнозування антиперсистентних часових рядів, дозволяє отримати інтерпретацію класифікації, виходячи з потреби практичного застосування.
ENG: Purpose. The article is aimed to improve the automated systems operation of the railway technical system parks and switch D.C. electric motors (EMs), taking into account all uncertainties. Methodology. Solution of the problem was obtained through the development of the model and the method for optimal planning for the EMs set operation. The method is based on the information technology with the possibility to assess the parameters of the current and the predicted state of EMs based on their individual models. The models are built both for individual EMs and for the specified groups. The factors of non-determinism in the model are calculated based on the Hurst index. The task of planning is solved as calculating the optimal sequence of the EM facilities services, which provides a minimum of the total expected operating costs. Findings. The analysis of the main known models, the automated technologies and the systems of EM (ASEM) park operation on the basis of the remote monitoring was done in the research. Based on the practice of the EM park maintenance the new category of the analysis objects was proposed – the service group (SG). The new procedure for the processes classification was developed based on using the Hurst index to improve the reliability of EM and SG individual models forecasting. The technological and the economic model for planning the EM parks operation was created. The article presents the results of the developed automated data management system based on the improved model for the operation planning of the D.C. EM parks. The optimal planning model ensures the minimization of the expected operating costs for the EMs operation, due to the selection of the EM groups service queue. The specialized procedure is used to classify non-deterministic EM remote monitoring data during planning, which allows increasing the accuracy of forecasting the object state parameters. Origilnality. The article describes development of the mathematical model and the information technology for the remote monitoring of the railway technical systems park operation, the railway switch EMs based on the formation of EM and SG individual models, as well as on the evaluation of their current and predicted states, taking into account random factors. The proposed model of the optimal planning as the possibility to choose the SG service queue differs by the group maintenance of the EM facilities, as well as application of the specialized procedure for classifying EM monitoring data. Practical value. The practical value of the results is determined by the provision of the new opportunities for the group optimal planning of the EM service based on the criterion of the minimum expected costs. The procedure for the monitoring data classification of the operational processes makes it possible to increase the reliability of the forecasting antipersistent time sequences results. It also provides an interpretation of the observational data classification results based on the need for practical usage.
Description
В. Скалозуб: ORCID 0000-0002-1941-4751; И. Клименко: ORCID 0000-0001-5149-3974
Keywords
парки технических систем, электродвигатели стрелочных переводов, процессы эксплуатации, условия неопределенности, автоматизированная система, мониторинг, прогнозирование, индивидуальные модели процессов, модель оптимального планирования, эксплуатационные затраты, парки технічних систем, електродвигуни стрілочних переводів, процеси експлуатації, умови невизначеності, автоматизована система, моніторинг, прогнозування, індивідуальні моделі процесів, модель оптимального планування, експлуатаційні витрати, technical system parks, electric motors of switches, operational processes, uncertainty conditions, automated system, monitoring, forecasting, individual process models, optimal planning model, operating costs, КІТ
Citation
Скалозуб, В. В. Метод планирования недетерминированных процессов эксплуатации парка железнодорожных технических систем / В. В. Скалозуб, И. В. Клименко // Наука та прогрес транспорту. – 2018. – № 5. – С. 7–18. – DOI: 10.15802/stp2018/141430.