где m - наибольшее число требований в системе;

n - число приборов в системе обслуживания;

- параметр, равный .

Вероятность того, что в системе находится k требований, из них n обслуживаются, а (k - n) ожидают обслуживания:

Среднее число требований, ожидающих начала обслуживания:

Определим данные критерии для концентраторов информации в системе передачи сообщений, в которых могут возникать очереди на обслуживание.

В данном случае число обслуживающих устройств в системе массового обслуживания n = 1 и формулы (3.1) - (3.3) примут вид:

Рассмотрим упрощенную схему построения системы передачи данных (рисунок 3.7) Концентраторы информации, установленные на станциях Василевичи, Речица и Центролит можно рассматривать как систему массового обслуживания соответственно трех, четырех и двух потоков заявок.

Рисунок 3.7 - Упрощенная схема включения концентраторов

Определим критерии функционирования концентратора, установленного на станции Василевичи по формулам (3.4) - (3.6).

Вероятность того, что концентратор информации свободен от обслуживания:

Вероятность нахождения в системе одного требования:

Вероятность нахождения в системе двух требований:

Вероятность нахождения в системе трех требований:

Среднее число требований, ожидающих начала обслуживания:

Оценим среднее время задержки передачи пакета информации:

секунд.

Таким образом, для данного концентратора информации наиболее вероятен случай, когда обслуживается одна заявка на информационный обмен и длина очереди равна нулю.

Аналогичным способом произведем расчет для концентраторов информации, установленных на станциях Речица и Центролит. Расчет произведем при помощи программы MathCad 7.0 (приложение Б). Полученные данные сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Характеристики работы концентраторов.

Концентратор информации, установленный на ШЧ, обслуживает заявки от трех концентраторов, причем поток заявок с каждого концентратора различен. Для проведения оценки работы этого концентратора и для упрощения расчета будем считать, что он обслуживает все девять периферийных контроллеров напрямую, т.е. m = 9. Результаты расчета для концентратора ШЧ также сведем в таблицу 3.1.

Зная зависимость среднего времени задержки передачи от количества контроллеров в системе можно оценить возможности наращивания системы путем подключения дополнительных пунктов контроля задаваясь допустимым временем задержки информации.

График зависимости среднего времени задержки передачи пакета приведен в приложении Б.

Таким образом, для автоматизированной системы контроля подвижного состава участка Гомель - Калинковичи оценка времени задержки передачи информации составляет около двух секунд для момента, когда на каждом пункте контроля находится поезд. Данная оценка позволяет сделать вывод о том, что в данной системе возможно подключение дополнительных пунктов контроля, увеличение объема передаваемой информации, и, следовательно, числа контролируемых объектов.

4. Разработка аттестационно-обучающей программы по системам контроля подвижного состава

Проверка знаний является одним из важнейших этапов процесса обучения. Как показывает мировая практика, наиболее объективной проверкой знаний является тест по изученному материалу. В настоящее время самым эффективным вариантом проведения тестов является компьютерное тестирование. Проведение тестов на компьютере предоставляет ощутимые удобства как тестируемым лицам, так и преподавателям. Компьютерные тесты предоставляют такие возможности, как: автоматическая проверка результатов теста, оперативное изменение содержания теста по мере ответов на вопросы, дифференцированный подход к каждому тестируемому, ограничение доступа к результатам тестирования с помощью системы паролей и многое другое.

Для реализации таких возможностей подходит объектно-ориентированная визуальная среда программирования Borland C++ Builder. Эта среда имеет все инструменты для создания удобного в пользовании и интуитивного программного обеспечения с возможностями решения различных задач, а также обеспечивает удобный и гибкий пользовательский интерфейс.

Основу аттестационно-обучающей программы составляют две базы данных и обработчик. Первая база данных содержит в себе вопросы тестов, их темы, ответы и дополнительную информацию о каждом вопросе. Во второй базе данных хранятся сведения о тестируемых: имя, количество набранных баллов и некоторые другие. Основная программа состоит из нескольких окон-форм.

Первая форма содержит в себе главное меню, логотип и краткие сведения о программе. Из этой формы можно начать или продолжить проверку знаний, просмотреть базу вопросов и правильных ответов на них, а также ознакомиться с информацией о тестирующихся. Некоторые действия, такие как просмотр базы вопросов, защищены от несанкционированного доступа паролем. Пароль в кодированном виде хранится в отдельном файле-пропуске. Без такого файла просмотр защищенной информации также невозможен.

Вторая форма программы предназначена для просмотра базы данных вопросов и ответов на них. Основная функция данной формы заключается в выяснении правильных ответов на интересующие вопросы теста. Нужный вопрос можно найти как путем ввода его порядкового номера, так и поиском по ключевому слову. Также существует возможность последовательного просмотра всех вопросов. Вся форма разбита на части для облегчения визуального восприятия информации: тема, название и номер вопроса, варианты ответов отделены друг от друга.

Третья форма содержит в себе основной код проекта - осуществление тестирования. Перед входом в режим проверки знаний программа выдает запрос о фамилии и имени тестируемого. Если тест проходит новый пользователь, то он будет занесен в базу данных и тестирование начнется с первого вопроса. При наличии в базе данных информации о пользователе, тестирование начнется с вопроса, на котором тестируемый остановился в момент последнего проведения теста. Оформление данной формы подобно форме просмотра базы данных.

При тестировании на вопросы можно отвечать только последовательно, один за одним. После ответа на последний вопрос выставляется оценка за тест и тестируемый получает информацию о литературе, которую следует изучить для улучшения результатов.

В аттестационно-обучающей программе используются базы данных типа Paradox. Для их создания использовался инструмент Database Desktop среды Borland C++ Builder. Базы данных типа Paradox имеют некоторые особенности по сравнению с базами других типов. Так, например, в базах данных типа Paradox увеличено количество типов полей, что дает возможность хранения в них данных нестандартных типов, например графику.

Первая база данных - test - хранит вопросы и ответы тестов. Структура базы данных приведена в таблице 4.1. Вторая база данных - stud - содержит информацию о тестируемых и хранит их данные и некоторую информацию, необходимую для работы системы с конкретным пользователем. Структура базы данных приведена в таблице 4.2.

Информация в базе stud записывается и обновляется в процессе работы с программой по результатам ответа на вопросы.

Для каждого обучаемого в базе данных stud отводится отдельная запись. В процессе теста значения полей «Last_q», «C», и «Nc» все время корректируются. Если пользователь ответил на все вопросы теста, значение поля «Last_q» становится равным единице, и при следующем входе в режим тестирования проверка начинается с первого вопроса. Значение поля «Last_q» используется системой при входе в режим тестирования пользователя, не ответившего на все вопросы теста. В этом случае проверка начинается с вопроса, номер которого берется из этого поля.

Поля «С» и «Nc» содержат информацию, необходимую для подсчета результатов теста и выставления оценки.

Возможность корректировать записи этой базы данных существует только в случае ввода правильного пароля.

Таблица 4.1 - Структура базы данных вопросов Test

Таблица 4.2 - Структура базы данных Stud

Поле типа Alpha содержит строки, состоящие из букв, цифр, специальных символов типа «%», «&», «#» или «=», и других выводимых ASCII-символов.

Поле Number должно содержать только цифры, положительные или отрицательные. Они могут лежать в пределах от минус 10³⁰⁷ до 10³⁰⁸ с пятнадцатью значащими цифрами.

Поле типа Graphic содержит графические данные. В ячейке данного типа могут храниться графические файлы формата BMP. Однако при работе с Database Dasktop в поля такого типа можно вставлять файлы форматов PCX, TIF, GIF, EPS.

В базе данных вопросов все тесты отсортированы по темам. Название и текст вопроса записываются в поля «Theme» и «Quest» соответственно. Поле «Tip_Otv» содержит код типа ответа. Коды типов ответа приведены в таблице 4.3.

При выборе текстового ответа максимальное количество вариантов равняется шести. В этом случае варианты ответов заносятся в поля Lt1..Lt6. Указатели на правильные ответы должны находится в поля с именами Cl1..Cl6.

При выборе графического ответа максимальное количество вариантов также равняется шести. Они записываются в поля с именами Lg1..Lg6.

При сопоставлении текстовых ответов и текстовых ответов с графическими варианты ответов для второй зоны записываются в поля Lt1..Lt6 и Lg1..Lg6, для третей зоны - в поля Pt1..Pt9 и Pg1..Pg9. При таком типе ответов в полях Cl1..Cl6 находятся указатели на правильные варианты.

Таблица 4.3 - Соответствие кодов поля «Tip_Otv» типам ответа

Среда C++ Builder значительно облегчает работу программиста в плане вывода на экран графической информации, создавая по мере составления программы участки кода, содержащие необходимые для этого команды. Задачей же программиста является написать обработку некоторых событий, таких как: нажатий клавиш, передвижения мыши, истечения времени таймера и других.

Основными алгоритмами в данной программе являются:

- инициализация значений меток - labels() - на форме тестирования и на форме просмотра базы данных;

- вывод вопроса - viv_vopr() - на формах тестирования и просмотра базы данных;

- обработка нажатия клавиши «Принять ответ» на форме тестирования - BitBtn1Click (Tobject *Sender);

- идентификация номера ответа, который был перенесен с помощью мыши при ответе на вопрос с сопоставлением - Label12EndDrag (Tobject *Sender, Tobject *Target, int X, int Y) - при тестировании;

- установка режима принятия перетаскиваемых объектов StaticText1DragOver (Tobject *Sender, Tobject *Source, int X, int Y, TdragState State, bool &Accept);

- обработка нажатия клавиши мыши по одному из вариантов при ответе на вопрос с выбором одного из ответов - StaticText1Click (Tobject *Sender);

- проверка наличия файла-пароля FormActivate (Tobject *Sender);

- обработка нажатия клавиши «Принять» на форме «Защита» - Button1Click (Tobject *Sender);

- обработка нажатия клавиши «Приступить к тесту» на форме «Идентификация» - BitBtn1Click (Tobject * Sender).

В функцию Labels() вынесена обработка свойств всех меток, содержащих текст ответов на форме просмотра базы данных. В зависимости от количества ответов во второй и третей формах зоны число меток меняется. Для этого используется свойство Visible визуального компонента. Для видимых меток это свойство, соответственно, имеет значение «true», для невидимых - «false».

В этой же функции свойству Caption всех меток присваивается значение из базы данных. Этим значением является текст вариантов ответов, который пользователь видит перед собой на экране. В зависимости от типа вопроса значения считываются из разных полей базы данных.

Аналогичным образом, используя основные конструкции среды Borland C++ Builder, строятся и остальные функции программы.

Заключение

В процессе выполнения настоящего дипломного проекта была разработана структура автоматизированной системы контроля подвижного состава на основе комплекса технических средств для модернизации аппаратуры ПОНАБ-3 для участка железной дороги Гомель - Калинковичи.

При разработке структуры сети передачи данных для автоматической системы контроля была произведена оценка времени задержки информационного обмена между постовым оборудованием и аппаратурой АРМа.

Специальная часть проекта посвящена разработке аттестационно-обучающей программы по системам ДИСК, ПОНАБ, КТСМ.

В дипломном проекте также были рассмотрены вопросы расчета защитного заземления для постового оборудования аппаратуры контроля.

Экономический расчет показал, что внедрение аппаратуры КТСМ в значительной мере более выгодно, чем замена существующих установок аппаратуры ПОНАБ-3 на комплекс ДИСК.

Литература

1. Лозинский С.Н., Алексеев А.Г., Карпенко П.Н. Аппаратура автоматического обнаружения перегретых букс в поездах - М.: «Транспорт», 1978.

2. Трестман Е.Е., Лозинский С.Н., Образцов В.Л. Автоматизация контроля буксовых узлов в поездах. М.: «Транспорт», 1983.

3. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. Под ред. Кравцова Ю.А.М.: «Транспорт», 1996.

4. Алексеев А.Г., Лозинский С.Н. Аппаратура обнаружения перегретых букс ПОНАБ-3 - «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», 1974, №10, с. 5 - 8.

5. Козелкин В.В., Усольцев И.Ф. Основы инфракрасной техники. М.: «Машиностроение». 1974.

6. Микропроцессоры и микропрцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник. В 2 т. / Под редакцией Шахнова В.А. - М.: «Радио и связь», 1988.

7. Богданович М.И., Грель И.Н., Прохоренко В.А., Шалимо В.В.: Цифровые интегральные микросхемы: Справочник - Мн.: «Беларусь», 1991

8. Булычев А.Л., Галкин В.И., Прохоренко В.А.: Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник - Мн: «Беларусь», 1993. - 382 с.

9. Методические указания по оценке состояния устройств ПОНАБ, ДИСК и их элементов. РД РБ БЧ 19.061.99. Мн.: БЖД, 1999.

10. Инструкция по размещению, установке и эксплуатации средств автоматического контроля технического состояния подвижного состава на ходу. РД РБ БЧ 19.025.97. Мн.: БЖД, 1997.

11. Комплекс технических средств для модернизации аппаратуры ПОНАБ-3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИН7.400.000 ТО.

12. Комплекс технических средств для модернизации аппаратуры ПОНАБ-3. Инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке на месте применения. ИН7.400.000 ИМ.

13. Контроллер периферийный ПК-02. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИН7.140.000 ТО.

14. Пульт технологический ПТ-03. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИН7.315.000 ТО.

15. Блок сопряжения и управления БСУ-П. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИН7.320.000 ТО.

16. Концентратор информации КИ-6М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИН7.100.000 ТО.

17. Шварцман В.О., Емельянов Г.А. Теория передачи дискретной информации. М.: «Связь», 1979.

18. Новиков О.А., Петухов С.И. Прикладные вопросы теории массового обслуживания. М.: «Советское радио», 1969.

19. Хугаев К.Д. Элементы теории массового обслуживания. Учебное пособие. Ленинград: 1973.

20. Сети, узлы связи и распределение информации с использованием ЭВМ. Сборник научных трудов институтов связи. Ленинград: 1986.

21. Средства защиты в машиностроении. Справочник. М.: «Машиностроение», 1989.

22. Анисимов Н.К. Технико-экономические обоснования при проектировании средств и сооружений связи. Учебное пособие. Л.: ЛИИЖТ, 1970.

Размещено на Allbest.ru