Жобаның атауы мен ЖТН нөмірі

AP13068231 «Бұрмалар мен бағдаршамдарды микропроцессорлық орталықтандырудың ұлттық жүйесінің жұмыс жасау алгоритимдерін зерттеу және өңдеу»

Басым бағыт

Ақпараттық, коммуникациялық және ғарыштық технологиялар

Жобаның/бағдарламаның ғылыми жетекшісі

Сансызбай Қанибек Мұратбекұлы, PhD докторы, «Мұхамеджан Тынышпаев атындағы ALT Университеті» АҚ

Тіркеу нөмірі және келісімшарт күні

2022 жылғы 20 мамырдағы №126-КМУ3 келісімшарты

Өзектілігі

Темір жол автоматикасы мен телемеханикасы (бұдан әрі – ТАТ) құралдарының жалпы жай-күйі өте қиын жағдайға жақын. Пойыздардың қауіпсіздігін және қозғалысын басқаруды тікелей қамтамасыз ететін ТАТ негізгі құрылғыларының 70% – дан астамы ұзақ қызмет ету мерзімімен пайдаланылады. Егер жақын арада қолданыстағы белгі беру, орталықтандыру және бұғаттау жүйелерімен (бұдан әрі – ББОБ) жабдықталған темір жол телімдерін қайта салу және жаңғырту жөнінде шаралар қолданылмаса, онда 2025 жылға қарай бұл сан 80% – дан асуы мүмкін.

ТАТ техникалық құралдарының қолданыстағы құрылымы мен жағдайы теміржол көлігін дамытуға байланысты мәселелерді шешуде тежеуші фактор болып табылады. Сондықтан соңғы жылдары сервистік орталықтарды құрумен, қашықтан мониторинг жүргізуді және ТАТ техникалық құралдарын тұрақты басқаруды ұйымдастырумен бірге қауіпсіздіктің көп деңгейлі жүйесін және бірыңғай автоматтандырылған басқару жүйесін қалыптастырудың негізі ретінде интеграцияланған жүйені құру міндеттеріне толық жауап беретін заманауи ТАТ микропроцессорлық жүйелерін енгізу қажеттілігі туындадады.

Осы жобаның күтілетін нәтижелері мыналар болады: CENELEC стандарттарының талаптарын сақтай отырып, бағдарламаланатын логикалық контроллерлер базасында бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды микропроцессорлық орталықтандырудың әзірленген физикалық моделі, жобалау ұйымдары мен көлік кәсіпорындары теміржол көлігі станцияларында енгізу жүйесін жобалауда қолданатын әзірленген нормативтік-техникалық құжаттар.

Мақсаты (өтінішке сәйкес)

Елдің темір жол көлігінде микропроцессорлық жүйелердің отандық үлесін дамыту; «Қазақстан темір жолы» ҰК» АҚ магистральды темір жол желісіне енгізу үшін бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды микропроцессорлық орталықтандырудың ұлттық жүйесінің тәжірибелік үлгісінің жұмыс алгоритмдерін зерттеу және әзірлеу; Қазақстан Республикасының транзиттік әлеуетін арттыру.

Күтілетін нәтижелер

1. Бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйелерінің бағдарламалық жасақтамасын жасау мәселесінің қазіргі жағдайын зерттеу. Аппараттық-бағдарламалық кешенді дайындауға арналған техникалық тапсырманы әзірлеу. Зерттеулерді орындау нәтижесінде бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйелерінің бағдарламалық жасақтамасын әзірлеу бойынша ұсыныстар әзірленетін болады. Аяқтау формасы: шолу мақаласы, аппараттық-бағдарламалық кешенді дайындауға арналған техникалық тапсырма.

2. Бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды микропроцессорлық орталықтандырудың пайдаланылатын жүйелері бойынша ақпаратты патенттік іздеу және жинау, оларды әлемнің дамыған елдерінде пайдалану тәжірибесін талдау. Зерттеулерді орындау нәтижесінде оларды әлемнің дамыған елдерінде пайдалану тәжірибесіне талдау жүргізілетін болады. Аяқтау формасы: патенттік-ақпараттық іздеу туралы есеп, Жоба бойынша қысқаша мәліметтер.

3. CENELEC стандарттарын үйрену. Станциялық объектілерді (бағдаршамдар мен бағыттамалық бұрмаларды) басқару жөніндегі қондырғының техникалық құжаттамасын әзірлеу. Зерттеулерді орындау нәтижесінде ұқсас модельдердің кемшіліктерін ескере отырып, бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйесін жаңадан орнатуға арналған конструкторлық құжаттама әзірленетін болады. Аяқтау формасы: қондырғыны әзірлеу бойынша конструкторлық құжаттама, Жоба бойынша қысқаша мәліметтер, БҒСБК ұсынған басылымына 1 мақала.

4. Бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйесін орнатудың негізгі сұлбасын компьютерлік модельдеуді және архитектурасын әзірлеу. Аяқтау формасы: бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйесін орнатудың компьютерлік моделі, өнертабысқа патент алуға өтінім.

5. CENELEC стандарттарының талаптарына сәйкес бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйесінің бағдарламалық кодын дайындау. Зерттеулерді орындау нәтижесінде CENELEC стандарттарының талаптарын сақтай отырып, бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйесінің бағдарламалық коды әзірленетін болады. Аяқтау формасы: бағдарламалық кодтарды әзірлеу жөніндегі ғылыми-техникалық есеп.

6. Бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандыруға арналған микропроцессорлық жүйенің бағдарламалық кодының CENELEC стандарттарының талаптарына сәйкес қондырғыны едендік құрылғыларға қоспай бағдарламалау кодын верификациялау және валидациялау. Зерттеулерді орындау нәтижесінде CENELEC бойынша EN50128 және EN50126 стандарттарының талаптарын сақтай отырып, бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйесінің бағдарламалық қамтылымын верификациялау және валидациялау жүргізілетін болады. Аяқтау формасы: техникалық құжаттама және бағдарламалық қамтамасыз етуді верификациялау мен валидациялау бойынша нәтижелер, Жоба бойынша қысқаша мәліметтер.

7. Станциялық объектілерді (бағдаршамдар мен бағыттамалық бұрмаларды) басқару жөніндегі қондырғыны дайындау, құрастыру және баптау. Зерттеулерді орындау нәтижесінде бағдаршамдар мен бағыттамалық бұрмалар сияқты станциялық объектілерді олардың өзара тәуелділігін сақтай отырып басқару жөніндегі қондырғы дайындалатын болады. Аяқтау формасы: тәжірибелік қондырғының техникалық құжаттамасы, техникалық есеп, сынақ жоспары, Scopus немесе Web of Science деректер базасына кіретін рейтингтік басылымда кемінде 35 процентильмен 1 мақала.

8. Пойыздық және маневрлік маршруттарды олардың өзара тәуелділігін сақтай белгілеу үшін бағыттамалық бұрмалар мен сигналдарды орталықтандырудың микропроцессорлық жүйесінің қондырғысын сынамалы іске қосу және сынақтан өткізу. Аяқтау формасы: ғылыми-зерттеу жұмысы туралы есеп, Scopus немесе Web of Science деректер базасына кіретін рейтингтік басылымда кемінде 35 процентильмен 1 мақала.

Зерттеу тобының мүшелерінің толық аты-жөндерінің тізімі

1. Сансызбай Қанибек Мұратбекұлы – Ғылыми жетекші;

2. Орунбеков Максат Багибаевич – Жетекші ғылыми қызметкер;

3. Шукаманов Жанибек Ерикович – Аға ғылыми қызметкер;

4. Тасболатова Лаура Талгатқызы – Аға ғылыми қызметкер;

5. Сагмединов Данияр Бақытбекұлы – Аға ғылыми қызметкер;

6. Сейтбекова Айнагуль Манарбековна –Ғылыми қызметкер;

7. Оразбаев Куат Жумагельдинович – Кіші ғылыми қызметкер;

8. Кожабаев Нурболат Молдагалиевич – Инженер;

9. Патокин Геннадий Степанович – Инженер.

Жеткен нәтижелер

Есепті кезең бойынша қойылған мақсаттар мен міндеттер күнтізбелік жоспар мен техникалық сипаттамаға сәйкес толығымен орындалды:

2022 жыл үшін:

– алыс және жақын шетелдердегі теміржол бағыттарындағы қолданыстағы микропроцессорлық жүйелердің салыстырмалы талдауы жүргізілді;

– микропроцессорлық жүйелердің салыстырмалы талдауына сүйене отырып, теміржол көлігінің өзекті мәселелерін шешуге ұсыныстар жасалды және сигнал беру мен орталықтандыру құрылғыларын жүйе түрлері бойынша жаңарту шаралары ұсынылды: диспетчерлік орталықтандыру, электрлік орталықтандыру және автоматты бұғаттау жүйелері;

– микропроцессорлық жүйелердің аппараттық-бағдарламалық кешендерін әзірлеуге арналған техникалық тапсырма жасалды;

– Derwent Innovations Index (Web of Science, Clarivate Analytics) деректер базалары бойынша теміржолдардағы бұрмалар мен сигналдардың қолданыстағы микропроцессорлық жүйелеріне патенттік ізденіс жұмыстары жүргізілді;

– теміржол автоматикасы және телемеханикасының микропроцессорлық жүйелерін сапалы салыстырмалы талдау үшін Web of Science Core Collection (Вэб оф Сайнс Кор Коллекшн) деректеріндегі JCR (ЖСР) мәліметтері бойынша 1, 2, 3 квартильге жататын және Scopus базасындағы CiteScore көрсеткіші кемінде 25 пайызды құрайтын халықаралық рецензияланған ғылыми журналдардағы мақалалар жиналып, талданды;

– ;үзеге асырылатын (жобаланатын) бұрмалар мен сигналдардың микропроцессорлық жүйесі үшін сапалық көрсеткіштер анықталды;

– электротехника саласындағы еуропалық стандарттарға жауап беретін Еуропалық электротехникалық стандарттау комитетінің (CENELEC) стандарттары зерттелді;

– жобаланатын микропроцессорлық жүйенің спецификациясы мен техникалық шарттары анықталды;

– микропроцессорлық жүйеге қойылатын техникалық талаптар анықталды;

– бұрмалар мен сигналдарды орталықтандыруға арналған микропроцессорлық жүйенің принциалды электрлік сұлбасы анықталды.

2023 жыл үшін:

– KZ-МПО-МА микропроцессорлық жүйесінің математикалық моделі әзірленді;

– бұрмалар мен сигналдарды орталықтандыруға арналған микропроцессорлық жүйенің компьютерлік моделі әзірленді;

– «KZ-МПО-МА модульдік архитектурасы бар ұлттық микропроцессорлық орталықтандыру жүйесі» атты өнертабысқа патент алу үшін өтініш берілді;

– қауіпсіз HIMA БЛК негізінде зертханалық басқару шкафын баптау бойынша іске қосу және жөндеу жұмыстары аяқталды;

– микропроцессорлық жүйемен жабдықталған бекетте поездық және маневрлік маршруттардың орнатылуына қойылатын барлық талаптарды сақтай отырып, бұрмалар мен сигналдардың өзара байланысына арналған бағдарламалық код әзірленді;

– EN 50126-5 (Теміржол қолданбалары – Байланыс, сигнализация және деректерді өңдеу жүйелері – теміржолды басқару және блоктау жүйелерінің бағдарламалық қамтамасыз етуі) стандарттарын сапалы талдау негізінде микропроцессорлық орталықтандыруды әзірлеу кезінде бағдарламалық кодтардың толықтығына, қауіпсіздігіне және қорғауына қойылатын барлық талаптар анықталды;

– бұрмалар мен сигналдарды орталықтандыруға арналған микропроцессорлық жүйенің бағдарламалық қамтамасыз етуін верификациялау және валидациялау жұмыстары EN50128:2011 стандарттарының талаптарына сәйкес жүргізілді: EN50128:2011 «Railway applications – Communication, signalling and processing systems – Software for railway control and protection systems» және EN50126-2:2018 (Main) «Railway Applications – The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) – Part 2: Systems Approach to Safety CENELEC бойынша»;

– KZ-МПЦ-МА микропроцессорлық жүйесінің бағдарламалық кодының техникалық құжаттамасы әзірленді;

– ғылыми жобаның екінші кезеңінің қорытындылары бойынша қысқаша есеп дайындалды.

2024 жыл үшін:

– бағдаршамдар мен бұрмалар сияқты бекеттік объектілердің өзара байланысын сақтай отырып, басқару құрылғысы жасалып, жинақталды;

– KZ-МПО-МА тәжірибелік құрылғысының техникалық құжаттамасы дайындалды. Бұл жұмыстарда бакалавриат студенттері Өмірбек С.Б. және Жұматай А.А. қатысты. Алынған нәтижелер бойынша олар «Автоматизация және басқару» бағыты бойынша Қазақстан Республикасының жоғары оқу орындарында студенттердің ғылыми-зерттеу жұмыстарының республикалық конкурсына қатысып, жүлделі екінші орын алды және II дәрежелі ДИПЛОМ-мен марапатталды;

– KZ-МПО-МА модульдік архитектурасы бар ұлттық микропроцессорлық орталықтандыру жүйесінің моделін сынақтан өткізу жоспары әзірленді;

– өнертабысқа патент алынды;

– қауіпсіз HIMA БЛК негізінде алаңдық объектілерін басқару лабораториялық шкафын іске қосу, баптау жұмыстары аяқталды;

– пойыздық және маневрлік маршруттардың орнатылуына қойылатын барлық талаптарды сақтай отырып, KZ-МПО-МА микропроцессорлық жүйесінің бұрмалар мен сигналдарды орталықтандыру құрылғысының іске қосу және сынақ жұмыстары жүргізілуде.

Бұл бөлім бойынша жұмыстар жалғасуда және жыл соңына дейін күнтізбелік жоспарға сәйкес аяқталады.

Жобаның аясында жарияланған жарияланымдар тізімі, DOI (сілтемелерімен) және патенттерімен бірге

1. Сансызбай, Қ., Максат, О., Жанибек, Ш., Лаура, Т., & Сагмединов, Д. (2022). Қазақстан темір жол желілерінде автоматика және телемеханика жүйелерін дамытудың жалпы үрдістері. ҚазККА хабаршысы, 121(2), 414–424. DOI: https://doi.org/10.52167/1609-1817-2022-121-2-414-424

2. Сансызбай, Қ., Ведерников, Б., Тасболатова, Л., Орунбеков, М., & Шукаманов, Ж. (2022). Тартым тоғы асимметриясының РТ және АЛС аппаратурасының тұрақтылығына әсері. ҚазККА хабаршысы, 123(4), 319–329. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2022-123-4-319-329

3. Сансызбай, Қ., Бахтиярова, Е., Батырханов, М., Тасболатова, Л., & Сагмединов, Д. (2023). Қазақстанның теміржол өткелдеріндегі авариялық жағдайларды талдау. ҚазККА хабаршысы, 125(2), 401–411. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-125-2-401-411

4. ҚР өнертабысқа патент №36788 «KZ-МПЦ-МА модульдік архитектуралы орталықтандырудың микропроцессорлық жүйесі». Авторлары: Сансызбай Қ.М., Патокин Г.С., Батырханов М.Ш., Бахтиярова Е., Сагмединов Д.Б., Тасболатова Л.Т. Баспа күні: 14.06.2024.

5. Kanibek Sansyzbay, Yelena Bakhtiyarova, Teodor Iliev, Laura Tasbolatova, Daniyar Sagmedinov. Method of Evaluation of the TETRA Standard Data Transmission Channel for Ensuring Information Security of the Railway Transport System.TEM Journal, 13(3), 2512-2521. DOI: 10.18421/TEM133-77 (https://www.temjournal.com/content/133/TEMJournalAugust2024_2512_2521.pdf) (CiteScore 2.2, 51^st  percentile, Q3).

6. Kanibek Sansyzbay, Yelena Bakhtiyarova, Teodor Iliev, Gennady S. Patokin, Laura Tasbolatova, Daniyar Sagmedinov. Development of an algorithm for a national microprocessor-based centralization system with a modular architecture MPC-MA-KZ featuring advanced intelligent control functions // IEEE Access 2024 (рецензиялау кезеңінде, Scopus percentile – 92%).