Розглянуто питання щодо побудови концептуальної моделі системи критичного застосування для оцінювання затримок мультимедійного трафіка, як переважної складової у системах на базі технології 4G. Розроблено математичну модель системи для проведення експериментів та оцінювання їх результатів. При моделюванні застосовано апарат мереж масового обслуговування як найбільш відповідний математичний апарат для аналітичного моделювання затримок у розподілених системах. Показані обчислення основних ймовірнісно-часових характеристик імітаційної моделі та доцільність використання розроблених моделей при моделюванні складних систем на базі технологій 4G.

Викладено результати аналізу існуючих вимог до якості передавання відеотрафіка у комп'ютеризованих системах критичного застосування з бездротовими каналами зв'язку на базі мережі 4G. Проведено аналіз методів управління процесом передавання відеотрафіка в мережах 4G. Розглянуто алгоритми контролю навантаження мережі, алгоритми управління чергами та алгоритми управління буферами у терміналах зв'язку та виділені найбільш ефективні для роботи з відеотрафіком в режимі реального часу. Проведений порівняльний аналіз методів математичної формалізації процесів управління відеотрафіком в бездротових мережах 4G. Порівняльний аналіз методів математичної формалізації процесів управління відеотрафіком показав, що доцільно застосовувати системи масового обслуговування для аналізу і моделювання процесів передавання відеотрафіка в бездротових мережах.

Вирішено задачу розробки методів обробки та передачі даних для підсистеми інформаційного забезпечення машиніста локомотива. На підставі вивчення сучасних методів і засобів обробки та передачі даних на залізничному транспорті встановлено, що існує суперечність між підвищенням швидкості та інтенсивності руху залізничного транспорту, збільшенням кількості аварійно-небезпечних ділянок, ускладненням системи управління залізничним транспортом, підвищенням вимог до якості інформаційного забезпечення машиніста локомотива та застосовуваними математичним апаратом і технологіями управління кодування/декодування. Обґрунтовано вибір технології математичної формалізації на основі мереж масового обслуговування та нейронних мереж. Розроблено концептуальну модель бездротового сегменту підсистеми інформаційного забезпечення машиніста локомотива, яка побудована з використанням технології 4G і враховує тип модуляції QPSK і процедуру перемежіння при передачі кадрів для зниження ймовірності помилкового прийому при забезпеченні високої швидкості передачі даних. Розроблено математичну модель процесу передачі даних по фізичному розподіленому uplink каналу, яка враховує особливості передачі даних відповідно до стандарту LTE в динамічних умовах магістралі залізниці і дозволяє оцінити ймовірносно-часові характеристики процесу передачі даних в підсистемі інформаційного забезпечення машиніста локомотива. Розроблено математичну модель управління доступом до сегменту комп'ютеризованої системи залізничного транспорту, яка враховує особливості передачі даних відповідно до стандарту LTE в динамічних умовах магістралі залізниці. Удосконалено процедуру завадостійкого декодування потокового відео, що передається в бездротовому сегменті 4G мережі підсистеми інформаційного забезпечення машиніста локомотива, що дозволяє підвищити оперативність при передачі даних, скоротити загальну кількість обчислень при декодуванні та звільнити обчислювальні ресурси комп'ютеризованої системи. Розроблено інтелектуальну систему контролю стану небезпечних ділянок залізничного шляху із застосуванням адаптованої згортальної нейронної мережі, що дозволяє підвищити достовірність розпізнавання небезпечних ситуацій на залізничних переїздах і інформувати машиніста в разі виникнення критичної ситуації. Обґрунтовано практичні рекомендації щодо застосування розроблених методів.

В існуючій системі управління тяговим приводом використовуються переважно пропорційні, пропорційно-інтегральні та пропорційно-інтегрально-диференціальні регулятори, які мають універсальність і надійну роботу. Однак, вони не забезпечують високої якості регулювання і уступають мікропроцесорним системам оптимального управління. Розглянуто питання управління тяговим електроприводом постійного струму електропоїзда, яке дозволяє мінімізувати енергетичні витрати поїзда при рушанні з місця і розгоні. На розробленій математичній моделі тягового електропривода за допомогою принципу максимуму Понтрягіна і дужок Пуассона вирішена задача синтезу оптимальних керувань пусковим резистором. Проведені дослідження при різних режимах розгону електропоїзда показали задовільну точність моделювання цих процесів. Отримана структура регулятора, який забезпечує оптимальний розгін електропоїзда з істотною економією енергоресурсів. Оскільки ці розрахунки не є трудомісткими, їх може здійснювати бортовий обчислювальний пристрій, який буде видавати рекомендації машиністу щодо режиму руху поїзда.