Новая папка (4) / Введение

8

ВВЕДЕНИЕ

^{Среди многих сложных вопросов ускорения научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте в последнее время особую остроту и актуальность приобрела задача качественного совершенствования систем интервального регулирования движения поездов (ИРДП) на основе широкого внедрения последних достижений науки и техники, поскольку это непосредственно связано с обеспечением безопасности, бесперебойности и экономичности перевозок.}

^{Большое внимание, которое уделяется развитию систем интервального регулирования движения поездов не случайно. Происходящий в последние годы спад промышленного производства привел к снижению объемов грузовых и пассажирских перевозок и значительному осложнению экономического положения железнодорожного транспорта. Ухудшение экономического и финансового состояния отрасли не позволяет в должной мере поддерживать материально-техническую базу железнодорожного транспорта, в частности, систем интервального регулирования движения поездов. Увеличение парка аппаратуры с просроченными датами профилактического обслуживания, акты вандализма по отношению к аппаратуре, содержащей драгоценные металлы, дефицит комплектующих изделий и ремонтных материалов неизбежно вызывает рост числа потенциально опасных для движения поездов ситуаций.}

Перевод экономики на рельсы интенсификации возможен только на основе широкой компьютеризации всего народного хозяйства. Полная компьютеризация непосредственно связана с развитием и совершенствованием новой отрасли знаний – информационной технологией.

На смену алгоритмам обработки данных в информационной индуст-

рии приходит альтернативная технология, т.е. технология автоформализации профессиональных знаний.

На начальном этапе развития электроники при относительно низком быстродействии элементной базы и относительно невысокой сложности электронных устройств проблемы электронного конструирования не сто-яли так остро и само конструирование изделия сводилось в основном к обеспечению технологической и механической прочности. Однако с повышением быстродействия и плотности компоновки элементов, проблемы обеспечения помехоустойчивости и электромагнитной совместимости устройств становятся важнейшей задачей конструирования радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры в целом.

При конструктивной реализации любой электронной схемы неизбежно вносятся дополнительные паразитные параметры, которые могут в недопустимых пределах ухудшить ее быстродействие и помехоустойчивость в реальной конструкции, а в некоторых случаях привести к полной потере работоспособности схемы. Особенно велико влияние конструкции и монтажа на работы сверхскоростных (высокочастотных) схем и устройств. Поэтому конструирование электронной аппаратуры (сверхвысокочастотные интегральные схемы, базовые матричные кристаллы, многослойные печатные платы, многовыводные корпуса СБИС, проводные и кабельные линии связи, корпуса стоек и шкафов, схемное и защитное заземление, цепи электропитания) – это, прежде всего, электронное конструирование, основным критерием качества которого является системное быстродействие, помехоустойчивость и электромагнитная совместимость.

Два или более параллельных проводников, по которым текут одинаковые токи в противоположных направлениях, образуют линию связи. Её электрические свойства зависят от формы, размеров, положения и диэлектрической проницаемости проводников и диэлектриков. Если проводники однородны и обладают низким удельным сопротивлением, импеданс линии связи остается практически неизменным в диапазоне частот 0-100 МГц и выше.

Рабочие характеристики линии связи определяются преимущественно ее длиной. "Короткой" по определению называется линия связи, в которой время задержки распространения сигнала от передатчика к дальнему концу меньше половины времени нарастания или спада фронта сигнала. Кратковременные импульсные помехи успевают вернуться к передатчику до завершения процесса изменения сигнала и исчезают в нарастающих фронтах. Для анализа схемы можно пользоваться обычными моделями с сосредоточенными параметрами. "Длинной" по определению будет линия связи, в которой время задержки превышает половину времени нарастания или спада фронта сигнала. Различные помехи появляются в линии связи после окончания фронтов сигналов и могут серьезно нарушить работу схемы. При анализе таких схем следует пользоваться моделями с распределенными параметрами и учитывать временные задержки, оконечные нагрузки линии связи и ее однородность.

Система математических соотношений, описывающих изучаемый процесс или явление, называется математической моделью (ММ). Для составления ММ используют такие разнообразные математические средства, как язык дифференциальных и интегральных уравнений, аппарат теории множеств, графов, вероятностей, математическую логику и др.

Другими словами ММ – это приближенное описание какого-либо класса явлений внешнего мира, выраженное с помощью математической символики. Процесс составления ММ называют математическое моделирование. Выделяют четыре этапа изучения явлений с помощью ММ. На первом этапе формируются законы, связывающие основные объекты модели, и в математическом виде записываются качественные представления о связях между объектами модели. На втором этапе проводят исследование математических задач, к которым привели ММ. Здесь решается так называемая прямая задача, состоящая в получении (в результате анализа ММ) выходных данных, предназначенных для их сравнения с реальными объектами. На третьем этапе производится проверка соответствия ММ рассматриваемому объекту в пределах точности наблюдения. Задачи, в которых характеристики ММ определяются так, чтобы выходная информация в пределах точности исследований соответствовала результатам наблюдений изучаемых явлений, называют обратными. Если ММ построена так, что при любом выборе характеристик этим условиям нельзя удовлетворить, то ММ считается непригодной для исследования рассматриваемых явлений. На четвертом этапе проводится последующий анализ ММ на основе накопления данных об изучаемых явлениях и выполняется её модернизация. Математическое моделирование является основой разработки алгоритмов проектирования, т.е. совокупности предписаний для проектирования создаваемых объектов.

^{Совершенствование систем интервального регулирования движения поездов требует учета ряда особенностей и выполнения часто противоречивых требований:}

• ^{решающего влияния показателей безопасности движения поездов на концепцию построения систем интервального регулирования;}

• ^{многообразия условий работы;}

• ^{жестких ограничений в материально-технических, а в ряде случаев и трудовых ресурсах.}

^{Все это делает задачу обеспечения бесперебойности доставки грузов и удовлетворения запросов пассажиров в перевозках при сохранении высокого уровня безопасности движения поездов сложной научно-технической проблемой.}