Казахской академии транспорта

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
226
шумы  в  системах  передачи,  на  поврежденных  линейных  трактах,  на  которых 
развертывается  вставка,  для  эффективного  преобразования  электрического  сигнала  в 
оптический и обратно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Поскольку  вставка  предназначена  для  многократного  использования,  то 
необходимо  провести  оценку  возможных  механических  нагрузок,  искажения  и  шумы  в 
системах передачи.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Когда  прямой  кабель  протаскивается  через  прямую  трубу,  нормальная  сила, 
воздействующая  со  стороны  кабеля,  уравновешивает  вес  кабеля.  Изгибы  кабеля  вставки 
встречаются  постоянно,  например,  чтобы  обойти  препятствие,  неровности  местности,  а 
также в результате сматывания и наматывания на барабан размоточного устройства. При 
этом  на  кабель  действует  поперечная  составляющая  силы  натяжения  при  изгибе.  Если 
изгиб  расположен  в  горизонтальной  плоскости,  то  воздействующая  на  кабель  сила, 
вызванная  трением,  и  сила  тяжести  направлены  под  прямым  углом  друг  к  другу.  Если 
кабель  изогнут  вертикально,  то  в  этом  случае  вес  кабеля  проявляется  не  только  в  виде 
нормально направленного усилия. Эти случаи показаны на рисунках 2, 3, 4, 5. 
 
 
 
 
 
Рисунок  2 - Прямой кабель, протаскиваемый по 
прямой горизонтальной трубе 
Рисунок 3 - Кабель, протаскиваемый по 
изогнутой траектории 
 
 
 
 
Рисунок 4 - Кабель, протаскиваемый по 
горизонтально изогнутой траектории 
Рисунок 5 - Кабель, изогнутый вертикально 
В  результате  рассмотрения  требований  к  линейной  части  вставки,  связанных  с 
механическими  усилиями,  действующими  на  кабель  в  процессе  его  эксплуатации  в 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
227
составе вставки и в соответствии с расчетом механических нагрузок, выбран тип кабеля, 
оптимально отвечающий поставленным задачам.[3] 
Выводы. 
Рассмотрение  проблем  повышения  надежности  металлических  и 
волоконно-оптических  кабельных  магистралей  путем  сокращения  времени  ремонтно-
восстановительных работ позволяет подвести итоги: 
1.  Подробная  характеристика  конструкций  узлов  вставок,  вариаций  отдельных 
входящих  в  её  конструкцию  элементов  дала  возможность  получить  позитивные 
результаты. 
2.   Исследование  ВОК  и  их  конструктивных  особенностей  для  волоконно-
оптической  линии  связи  подтвердило  возможность  их  широкого  использования  на 
действующих кабельных магистралях. 
3.   Исследованы  новые  методы  и  устройства  на  основе  применения  элементов 
волоконной оптики, направленных на сокращение времени ремонтно-восстановительных 
работ и повышение надежности линейных трактов систем передачи, а также исследование 
показателей надежности линий связи при использовании новых разработок. 
 
ЛИТЕРАТУРА 
1. 
Алексеев  Е.Б.  Методы  и  средства  технической  диагностики  высокоскоростных 
цифровых систем связи // М.: Зарубежная радиоэлектроника. - 1978. - №3.- 25-29 с. 
2. 
Кузнецов A.M., Никитин  Б.К.,  Остяков  В.В.  Кабельная  оптическая  вставка // М.: 
Вестник связи - 1997.- №6.- 32 c. 
3.  Сидоренко Г.И. Гибкие активные кабельные вставки // М.: Вестник связи.- 1992.- №6.- 
26-28 c. 
 
 
УДК  621.396 
Темірханұлы Мұңал – магистрант  (г. Алматы, КазАТК) 
МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ  
НОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ 
В настоящее время, в связи с меняющейся социально - экономической обстановкой 
возрос  интерес  к  поиску  новых  идей  и  путей  повышения  надежности  линейных  трактов 
аналоговых  и  цифровых  систем  передачи  (ЦСП),  что  возможно  лишь  при  условии 
существования  оптимальных  методик  скорейшего  восстановления  работоспособности 
трактов. 
Проблемы  повышения  надежности  линейных  трактов  систем  передачи 
обусловлены  воздействием  различных  внешних  факторов,  вызывающих  повреждения 
линейно-кабельных  сооружений,  необходимостью  проведения  плановых  и  внеплановых 
ремонтно - восстановительных работ (РВР). 
Основным  критерием  оценки  эффективности  проведения  указанных  видов  работ 
является  время  восстановления  связи  на  участке  повреждения  и  достижение  высоких 
значений коэффициента готовности кабельной магистрали (КМ). 
В  связи  с  этим,  необходимо  выделить  возрастающее  значение  основных  задач 
эксплуатационных  организаций,  связанных  с  разработкой  мероприятий  на  основе 
применения современных методов и оборудования, направленных на сокращение времени 
восстановления  работоспособности  трактов,  и  оснащение  своих  подразделений 
современными методиками. 
Цель  работы  состоит  в  разработке  и  исследовании  новых  методов  и устройств  на 
основе  применения  элементов  волоконной  оптики,  сокращающих  время  ремонтно - 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
228
восстановительных работ линейных трактов систем передачи, и исследовании показателей 
надежности  линий  связи  при  использовании  новых  разработок.Исследование 
особенностей  совершенствования  сетей  и  средств  электросвязи  позволило  выявить  три 
важнейших направления: 
- цифровизация; 
- оптиковизация; 
- компьютеризация. 
В  настоящее  время  применение  процессов  цифровизации,  оптиковизации  и 
компьютеризации  обусловило  не  только  постоянное  увеличение  числа  действующих  на 
сети  ЦСП,  но  и  непрерывное  совершенствование  методов  передачи  и  обработки 
сообщений  на  основе  цифровых  трактов  и  каналов.  В  результате  появились  новые 
технологии - синхронная  цифровая  иерархия  (СЦИ),  гибкого  мультиплексирования, 
организация тактовой сетевой синхронизации, что создает предпосылки к переустройству 
в  недалеком  будущем  всей  сети  связи.  Подземные  кабельные  линии  связи,  в  отличие  от 
воздушных, имеют большую надежность, но, конечно, и они подвергаются повреждениям. 
По данным статистики, простой связей из-за повреждения кабелей, выраженный в канало 
-  часах,  составляет  значительный  процент  по  сравнению  с  простоем  из-за  станционных 
повреждений  на таблице – 1 [1]. 
Исследование  причин  простоев  трактов  ВОСП  (волоконно-оптических  систем 
передачи)  и  СП  (систем  передачи),  организованных  по  металлическим  линиям, 
параметров  оптических  кабелей,  причин  потерь  в  волокнах  и  в  них  происходящих  под 
влиянием окружающей среды процессов позволяют подвести основные итоги: 
1.  Простои  трактов  СП  в  большей  степени  обусловлены  повреждениями, 
связанными с механическими воздействиями на кабельные линии; 
Таблица 1 - По данным статистики показаны причины повреждений 
Причины повреждений 
Кол-во повреждений от их 
общего числа, % 
Дефекты производства 
5 - 6  
Дефекты монтажа 
8 - 1 0  
Механические воздействия 
5 0 - 6 0  
Неправильная эксплуатация 
3 - 4  
Коррозия 
5 - 8  
Пробой высоким напряжением, в т.ч. от токов молнии 
7 - 8  
Сдвиг и давление почвы 
5 - 6  
Сотрясения (вибрация) 
2 - 4  
Повреждения от грызунов 
2 - 3  
Старение 
2 - 3  
Прочие 
2 - 4  
2.  Рассчитаны  основные  значения  показателей  надежности,  применительно  к 
реальным кабельным магистралям. 
3. Исследования природы и характера изменений параметров  оптических волокон, 
подверженных длительному влиянию окружающей среды, подтверждают необходимость 
профилактической замены участков кабеля с целью повышения устойчивости волокон. 
В  практике  эксплуатации  линий  связи  используются  различные  методы 
восстановления  работоспособности  поврежденных  линейных  трактов  СП,  отличающееся 
возможностью использования. 
Оценка  и  анализ  практической  реализации  методов  повышения  надежности  ЛС 
(линий  связи),  используемых  в  настоящее  время  на  предприятиях  связи,  позволила 
выявить их характерные особенности [2]. 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
229
При  разработке  методов  и  устройств,  сокращающих  время  ремонтно-
восстановительных работ линий связи, были проведены такие работы, как: 
- анализ требований к линейной части волоконно-оптической кабельной вставки; 
- анализ требований к аппаратной части волоконно-оптической кабельной вставки ; 
- разработка принципов построения электро-оптических модемов; 
- ввод излучения в оптические волокна; 
- шумы оптических фотоприемников и их влияние на качество каналов составного 
тракта; 
- усилители фототока; 
- методика отбора источников излучения по шумовым характеристикам; 
- применение электро-оптических модемов в составе цифровых линейных трактов. 
Оценить  эффективность  предлагаемых  в  работе  решений,  направленных  на 
повышение  надежности  линейных  сооружений  связи,  возможно,  рассматривая  значение 
такого параметра, как время восстановления работоспособности кабельной линии связи в 
результате её повреждения. 
На  рисунке 1 изображена  зависимость  времени  восстановления  связей  на 
металлических ЛС от использования различных методов и устройств [3]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Прямые: 1 - время простоя трактов систем передачи без применения каких-либо устройств, 
обеспечивающих скорейшее восстановление трактов; 2 - время восстановления связей СП К-3600 
при помощи гибких активных кабельных вставок; 3 - время восстановления связей с 
использованием ВОКВ-16; 4 - время восстановления связей СП К-3600 в результате применения 
системы резервирования на участке ОУП – ОУП. 
Рисунок 1 - Зависимость времени восстановления связей металлических ЛС от использования 
различных методов и устройств 
Выводы. 
Рассмотрев  проблемы  повышения  надежности  металлических  и 
волоконно-оптических  кабельных  магистралей  путем  сокращения  времени  ремонтно-
восстановительных  работ,  можно  дать  оценку  мероприятиям,  предложенным  к 
применению  на  предприятиях  связи,  как  методам,  способствующим  обеспечению 
требуемых  показателей  надёжности  линий  связи.  Оценка  была  сформирована  на 
основании  значений  времени  восстановления  работоспособности  кабельной  магистрали, 
полученным  в  результате  практических  испытаний  в  условиях  реально  действующих 
линий связи. 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
230
ЛИТЕРАТУРА 
1. 
Слепов  Н.Н.  Современные  технологии  цифровых  оптоволоконных  сетей  связи. - М.: 
Радио и связь, 2000. - 468 с. 
2. 
Иванов  А.Б.  Волоконная  оптика:  компоненты,  системы  передачи,  измерения. - М.: 
Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999. - 672 с. 
3. 
   Гроднев И.И., Ларин Ю.Т., Теумин И.И. Оптические кабели. - М.: Энергоатомиздат, 
1985. - 252 с.
 
 
 
УДК.656.25(075). 
Шульц Владимир Александрович – к.т.н., доцент (г. Алматы, КазАТК) 
Сансызбай Канибек Муратбекулы – магистр (г. Алматы, КазАТК) 
ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ 
В  настоящие  время  к  системам  железнодорожной  автоматики  и    телемеханики 
(СЖАТ)  предъявляются  повышенные  требования  по  надежности  и  безопасности  их 
функционирования. Концепция обеспечения надежности СЖАТ закладывается в процессе 
проектирования  современных  систем  обеспечения  безопасности  движения  поездов. 
Поэтому  задача  разработки  научно  обоснованной  технологии  проектирования 
микропроцессорных 
СЖАТ, 
обеспечивающей 
выполнение 
всех 
требований, 
предъявляемых  к  системам  управления  ответственными  технологическими  процессами 
(ТП), является актуальной. 
Важнейшим 
компонентом 
современных 
микропроцессорных 
систем 
диспетчерского  управления  (МСДУ)  движением  поездов  является  их  программное 
обеспечение  (ПО).  Из-за  высокой  сложности  и  большой  трудоемкости  промышленное 
проектирование ПО требует четкой регламентации и автоматизации ТП его разработки и 
сопровождения.  В  связи  с  этим,  ведутся  интенсивные  работы  по  теоретическому 
обоснованию  и  практической  реализации  методов  повышения  качества  и,  в  частности, 
надежности ПО СЖАТ на этапе проектирования. 
Фундаментальные теоретические исследования, посвященные обеспечению надежности 
программных  средств,  содержатся  в  работах  Г.  Майерса,  В.В.  Липаева,  Р.  Гласса  и  других. 
Применительно  к  СЖАТ  вопросам  повышения  надежности  и  безопасности  ПО  посвящены 
работы A.B. Горелика,  В.М.  Лисенкова, O.A. Наседкина,  В.А.  Грушко,  В.В.  Сапожникова  и 
других.  Многоплановость  научных  исследований,  связанных  с  повышением  надежности  ПО 
систем  обеспечения  безопасности  движения  поездов,  объясняется  тем,  что  эта  проблема 
охватывает  все  этапы  жизненного  цикла  программ  и  отличается  большим  разнообразием 
возможных  методов  ее  решения.  Основные  методы  обеспечения  надежности  программных 
средств приведены на рисунке 1 [1]. 
Однако,  до  настоящего  времени  остаются  нерешенными  весьма  важные  проблемы, 
связанные  с  разработкой  ПО  СЖАТ.  Несмотря  на  использование  отдельных  общих  методов 
проектирования  ПО  СЖАТ,  например  таких,  как  методы  структурного  программирования, 
модульное  проектирование  программ,  стандартизация  технологии  программирования 
ограничивается  построением  моделей  ПО,  имеющих  локальные  области  применения. 
Примером  одной  из  таких  моделей  может  служить  ПО  для  систем  интервального 
регулирования движения поездов, построенное на основе временной сети Петри [2]. 
Для  систем  микропроцессорной  электрической  централизации  (МПЦ)  в  качестве 
стандартных  программных  моделей  предлагались  методы  задания  алгоритма 
функционирования  системы  при  помощи  минимизации  матриц,  а  также  разработка 
программных блоков, аналогичных релейным блокам  электрической централизации (ЭЦ). 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
231
 
Рисунок 1 – Методы обеспечения надежности программных средств 
Известно,  что  каждое  конкретное  исследование  ПО  имеет  свои  особенности, 
определяемые потребностями его практического применения. Несмотря на разработанный 
в  последнее  время  ряд  различных  МСДУ,  до  сих  пор  не  предложено  моделей  ПО  для 
данных  систем,  пригодных  для  разработки  стандартной  технологии  программирования 
при  их  проектировании.  В  связи  с  тем,  что  ПО  МСДУ  объединяет  в  себе  алгоритмы 
функционирования  систем  интервального  и  оперативного  регулирования  движения 
поездов,  методы  стандартизации  технологии  проектирования  ПО  МСДУ  должны  быть 
построены на основе наиболее обобщенной модели ПО, используемой в СЖАТ. Поэтому 
основой  унифицированного  ПО  для  МСДУ  может  служить  кумулятивная  модель 
алгоритмического  обеспечения  систем  управления  движением  поездов,  предложенная  в 
[3].  Модель  строится  на  основе  фреймового  описания  СЖАТ,  и  позволяет  отказаться  от 
пространственной  увязки  напольных  устройств  СЖАТ  с  их  определенным  типом  при 
реализации алгоритма управления. Использование фреймов объектов, включающих в себя 
систему  мнимых  и  действительных  объектов  контроля  и  управления,  дает  возможность 
упростить 
логическую 
структуру 
ПО 
СЖАТ, 
повысить 
надежность 
и 
контролепригодность  алгоритмических  и  программных  средств.  В  этом  случае  всем 
Методы обеспечения надежности 
программных средств 
 
Методы обеспечения 
надежности при проектировании 
и разработке ПО 
Методы обеспечения 
надежности при 
функционировании ПО 
Методы обеспечения 
надежности при 
сопровождении ПО 
Совершенствование 
технологий 
программирования 
Стандартизация 
технологий 
программирования 
Тестирование 
программ 
Верификация 
программ 
Автоматизация 
процесса 
программирования 
Использование  
N-версного  
программирования 
Использование  
блочного  
программирования 
Использование  
самопроверяемых 
программ 
Использование  
самопроверяемых 
программ 
Использование  
методов контроля 
параметров 
вычислительного 
процесса  
Недоступность ПО 
Регламентирован -
ность процессов 
накопления 
выявленных ошибок 
их устранения и 
внесения изменений 
в ПО 
Качественная 
документация 
процесса 
сопровождения ПО 

 
 
ҚазККА Хабаршысы № 6 (73), 2011 
 
 
 
232
напольным объектам СЖАТ будут соответствовать полностью идентичные программные 
блоки,  которые,  в  общем  случае,  могут  быть  синтезированы  в  виде  программных 
самопроверяемых  автоматов.  Предложенная  модель  позволяет  существенно  снизить 
затраты  на  разработку  и  тестирование  ПО  СЖАТ  за  счет  его  стандартизации  и 
унификации. 
Разработка  стандартизированной  модели  ПО  МСДУ  основана  на  выборе 
управляющей  структуры  алгоритма  S   и  структуры  данных  ПО  F   по  критерию 
оптимизации. 
Критерием 
оптимизации 
является 
показатель 
безотказности 
(бездефектности)  ПО  P
Б 0
( S , F ) ,
  средних  затрат  на  проектирование  и  реализацию 
программного продукта  C ( S , F ) и времени проектирования  T ( S , F )  
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
→
→
→
.
min
)
,
(
min;
)
,
(
;
1
)
,
(
F
S
T
F
S
C
F
S
P
БО
                                                              (1) 
где  P
Б 0
( S , F )
 – вероятность  безотказной  работы  ПО  МСДУ  при  заданных  структурах 
алгоритма и данных. 
Применение  стандартной  алгоритмической  модели  и  унифицированных  методов 
программирования  при  проектировании  ПО  МСДУ  позволяет  автоматизировать  этот 
процесс  и  создать  средства  автоматизированного  проектирования  ПО  для  систем 
управления данного класса. 
В  работах,  посвященных  повышению  надежности  ПО  СЖАТ  на  этапах 
проектирования  и  разработки,  наибольшее  внимание  уделяется  тестированию  программ 
[4].  Проблемы,  связанные  с  применением  данного  метода,  известны:  доказательство 
полноты  и  безошибочности  тестов,  затраты  на  их  разработку,  невозможность 
обнаружения  неисправностей  типа  «сбой  аппаратных  средств»  и  ряд  других.  Однако  не 
менее  важной  задачей  является  совершенствование  технологии  программирования  с 
учетом  специфики  ПО  МСДУ.  Несмотря  на  то,  что  до 80% ошибок  в  ПО  вносится  на 
этапе проектирования по вине разработчиков, до сих пор технология создания ПО МСДУ 
не  исследовалась  как  трудовой  процесс.  Вопросам  влияния  качества  ТП  на  надежность 
продукта проектирования посвящен ряд работ, из которых видно, что совершенствование 
ТП,  как  метод  повышения  надежности  ПО,  должен  основываться  на  оптимизации 
программирования как трудового процесса. 
Учитывая особенности технологии создания ПО систем обеспечения безопасности 
движения поездов, и, в частности МСДУ, требуют решения следующие задачи. 
1.  Построение  унифицированной  модели  ПО  МСДУ  и  технологии  ее  применения 
как аксиомы (базовой модели) процесса проектирования. 
2.  Детализация  базовой  модели  ПО  по  критерию  влияния  показателей  качества 
выполнения  отдельных  трудовых  операций  при  проектировании  ПО  на  надежность 
программного продукта. 
На основе детализации формируется картеж 
,
,...,
,
2
1
>
=<
п
i
TO
TO
TO
TO
  
 
 
 
        (2) 
где 
i
TO
 – множество технологических операций, отнесенных к  ¡ - о й  группе по 
критерию влияния на надежность ПО. 
При  решении  данной  задачи  в  наибольшей  степени  проявляется  специфика  ПО 
МСДУ. 
3.  Решение  задачи  бездефектного  синтеза  ПО  МСДУ  методом  улучшающих 
подстановок для каждого выделенного множества трудовых операций [3, 4]. Результатом 

жүктеу/скачать 8,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: