Визначено та проаналізовано ймовірнісні й спектральні характеристики випадкового процесу струму рекуперації електрорухомого складу постійного струму різних типів. Використано елементи теорії, методи та методики теорії ймовірностей, зокрема, теорія стаціонарних і нестаціонарних випадкових процесів. Наведено часові реалізації струму рекуперації електровозів, електропоїздів і трамваїв, які одержано шляхом моніторингу на діючих ділянках залізниць України. Встановлено, що струм має характер неперервних різко змінних, особливо в трамваїв, часових коливань. Визначено функції математичного сподівання, середньоквадратичного відхилення та дисперсії випадкового процесу струму рекуперації, побудовано гістограми. Обчислено, побудовано й обговорено кореляційні та спектральні функції струму. У результаті встановлено, що струм рекуперації може вважатись стаціонарним не ергодичним випадковим процесом. Спектральний аналіз реалізацій цього процесу та "хвоста" кореляційної функції виявив "слабко" періодичні, тобто низькочастотні, складові, які називають інтергармоніками. Результати ймовірнісно-статистичного аналізу струму рекуперації дозволяють оцінювати якість рекуперованої електроенергії та енергетичні показники електрорухомого складу в режимі рекуперації.

Розглянуті питання розроблення оптимізаційної математичної моделі електропотяга з е лектроприводом постійного струму з послідовним збудженням та її реалізації в пакеті МАТLAB з метою побудови системи керування на основі методу принципу максимуму. Проведено огляд літературних джерел на задану тематику та аналіз існуючих підходів до розв'язання задач моделювання складних електромеханічних систем та синтезу систем керування у даній галузі, зокрема систем керування, які забезпечують мінімізацію енергетичних затрат. Побудовані математичні моделі досліджуваних об'єктів керування, проведене моделювання їх функціонування в залежності від рівня завантаженності. Отримані аналітичні співвідношення, які можуть бути використані для розробки структури САК електроприводу електропотягу і розрахунку його параметрів при заданому критерію якості. Проведені дослідження оптимізаційної моделі підтверджують її працездатність та її ефективність для розробки систем керування при заданому критерії якості і ступені завантаженості.