Неведров О. В. Розвиток теоретичних основ інтелектуальних систем керування локомотивом

Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової задачі розвитку теоретичних основ систем керування локомотивом шляхом використання методів теорії штучного інтелекту, що дозволило підвищити рівень безпеки руху при експлуатації тягового рухомого складу за рахунок поліпшення процесу управління поїздом. Встановлено вплив людського фактору на якість управління поїздом. Із загальної кількості транспортних пригод до 80% пов'язані з впливом людського фактору. Це дає підстави стверджувати про необхідність подальшої роботи по усуненню шкідливого впливу людського фактору на безпеку руху та вдосконаленню систем керування локомотивами. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає у вирішенні наукової задачі розвитку теоретичних основ систем керування локомотивом шляхом використання методів теорії штучного інтелекту. Вперше: - розроблено адитивний критерій оцінки керуючих дій при веденні поїзда у вигляді співвідношення формалізованих показників якості роботи системи «поїзд-машиніст», таких як безпека руху, витрати енергоресурсів на тягу та виконання графіку руху. Це дозволило об’єктивно порівнювати та прогнозувати результати керуючих дій та наслідків прийняття невірного рішення. Таким чином розроблено комплексну оцінку керуючих дій і використання різних стратегій керування рухом, що дозволяє реалізувати подальше удосконалення системи керування рухом; - формалізовано параметр «напруженості роботи машиніста» в процесі керування локомотивом, який, на відміну від існуючих підходів до оцінки роботи машиніста, враховує типи поточних поїзних ситуацій і їх взаємний вплив на роботу локомотивної бригади. Це дозволило реалізувати постійний моніторинг обставин ведення поїзду з метою визначення найбільш небезпечних періодів в роботі, під час яких значно падає імовірність безпомилкового виконання операції. Доопрацьовано: - метод визначення величини вагових коефіцієнтів для поїзних ситуацій шляхом використання методу Сааті для різних режимів руху поїзду. Використання такого підходу зробило можливим провести об’єктивне оцінювання поїзних ситуацій та класифікувати їх за режимами руху як небезпечні, які потребують додаткової уваги, такі, що потребують невідкладних дій та безпечні. Практичне значення одержаних результатів роботи полягаю у тому, що на підставі отриманих результатів теоретичних досліджень запропоновано удосконалені алгоритми роботи системи підтримки прийняття рішень для машиністів локомотивів. Розроблено нові алгоритми та запропоновано розширення режимів моделювання. В першому розділі в результаті дослідження впливу людського фактору на якість керування поїздом встановлено, що основними причинами транспортних подій у локомотивному господарстві є людський фактор. Таким чином можна стверджувати, що зменшення впливу людського фактору на безпеку руху є значним резервом її підвищення. В теперішній час не достатньо уваги приділяється інтелектуалізації процесів прийняття рішень системою керування локомотивами. Водночас з розробкою все більш сучасних програмних комплексів, допускаються спроби побудови систем, характер функціонування яких все більше наближений до інтелектуальної діяльності людини. В другому розділі визначено основні причини помилок машиніста локомотива, а саме незадовільна підготовка або низький рівень кваліфікації; недотримання передбачених процедур експлуатаційної роботи; незадовільні умови праці, пов’язані з такими негативними явищами як надмірний шум, вібрація, температурні коливання у кабіні машиніста; відсутність привабливих стимулюючих факторів для досягнення оптимального рівня якості роботи. Запропоновано критерій якості роботи ергатичної системи «машиніст-локомотив» в процесі експлуатації, що представлений у вигляді співвідношення різних показників якості, що відображають різні властивості системи. Виходячи з основних завдань, що виконуються локомотивним господарством, в роботі визначено такі стратегії керування: дотримання графіку руху, максимальна безпека руху, мінімальна витрата енергії на тягу, максимальний рівень надійності рухомого складу. В третьому розділі для підвищення якості аналізу керуючої діяльності та наочного зображення співвідношень між підмножинами універсальної множини «поїзна ситуація» використано діаграми Ейлера-Венна. На основі методу Сааті розроблено підхід до визначення вагових коефіцієнтів поїзних ситуацій. Для визначення кола найбільш інформативних ознак поїзних ситуацій використано метод випадкового пошуку з адаптацією. В четвертому розділі проведено оцінку перспективності систем підтримки прийняття рішень для локомотивних бригад. Удосконалення алгоритмів адаптивного керування призводить до їх значного ускладнення і труднощі реалізації безпосередньо на борту локомотива. Структура витрат на впровадження систем підтримки прийняття рішень для машиністів складається з витрат на закупку бортової ЕОМ, інтерфейсної частини, низки датчиків, на розробку програмного забезпечення та на монтаж системи на локомотиві