Індекс рубрикатора НБУВ: О275.35

Рубрики:

Автоматизація на сортувальних станціях

Шифр НБУВ: Ж72605 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Мета роботи - визначення раціональних параметрів залізничної станції на основі імітаційного моделювання процесу її функціонування, що представлений мережею Петрі в середовищі QPNet на основі запропонованої методики техніко-економічного порівняння варіантів. Представлено методику формалізації процесу функціонування сортувального комплексу за допомогою мережі Петрі в середовищі QPNet. Особливу увагу приділено формалізації роботи гіркового локомотива. Розроблено методику техніко-економічного порівняння варіантів оснащення сортувального комплексу, в основі якої лежить використання модифікованих зведених витрат. Виконано огляд наявних систем імітаційного моделювання, які бувають спеціалізованими та універсальними. Спеціалізовані мають більші можливості для відображення, дозволяють швидше й точніше створювати моделі для конкретних об'єктів, а також отримувати за їх допомогою кращий набір результатів. Разом із тим більше визнання отримали саме універсальні системи попри вимогу певного їх доопрацювання й адаптації під конкретний процес, оскільки спеціалізовані імітаційні системи є платними або не досить відомими, що не дозволяє широкому колу дослідників використовувати їх для вирішення поставлених завдань. Наведено результати роботи сортувального комплексу за різного оснащення, які встановлені під час моделювання його роботи в середовищі QPNet. Отримані значення техніко-технологічних параметрів сортувального комплексу стали основою для визначення раціональних заходів, спрямованих на підвищення ефективності функціонування сортувальної станції в різних експлуатаційних умовах її роботи. Удосконалено імітаційну модель сортувального комплексу, процес функціонування якого представлений часовою мережею Петрі, що, на відміну від інших моделей, дозволяє враховувати додатковий час зайнятості гіркового локомотива іншими операціями, не пов'язаними з розформуванням составів на сортувальній гірці безпосередньо. Представлена в роботі вдосконалена імітаційна модель сортувального комплексунадає можливість більш точно враховувати вплив технічного оснащення залізничної станції на показники її функціонування.

Запропоновано метод прогнозування очікуваного часу відправлення для вантажної відправки на сортувальній станції (ССт) у залізничній системі без дотримання розкладу відправлення вантажних поїздів. Проведено дослідження впливу різних факторів на тривалість знаходження вагонних відправок у сортувальній системі (СС) із використання кореляційного аналізу. Визначено макропараметри перевізного процесу, які найбільше впливають на тривалість знаходження вагонних відправок в СС. Для збільшення інформативності вхідних даних запропоновано застосувати метод розбиття даних, що надає можливість більш детально врахувати вплив різних факторів на тривалість простою відправок на станції. Розроблено метод прогнозування очікуваного часу відправлення вантажної відправки на ССт на базі методу машинного навчання - випадковий ліс і перевірено точність прогнозу. Математичну модель прогнозування (ММП) наведено у вигляді розв'язанння задачі мультикласифікації з обробкою даних із великим числом ознак і класів. Використано метод класифікації з вчителем. Оптимізацію випадкового лісу проведено через підбір гіперпараметрів ММП на основі випадкового пошуку. Проведені експериментальні дослідження на даних експлуатаційної роботи позакласної ССт на залізничній мережі України. Точність прогнозу класифікації за показником accuracy для відправки з вагонопотоку "транзит без переробки" складає 86 % правильних відповідей; відправки з вагонопотоку "транзит з переробкою" складає 54 %. Застосований підхід до прогнозування очікуваного часу відправлення вантажної відправки надає можливість значно підвищити точність отриманих прогнозів з урахуванням реальної експлуатаційної ситуації на ССт. Це надасть можливість обгрунтовано підійти до розробки автоматизованої системи прогнозування тривалості операцій із вантажними відправками в залізничній системі.

Разработаны математические модели электропривода стрелочного перевода в виде двух- и трехмассовой электромеханических систем на основе двигателей постоянного и переменного тока как основного исполнительного элемента системы автоматизации железных дорог. Отклонения модельных и экспериментальных переходных процессов для параметров стрелочного перевода СП-6м не превышают 5 %.

Основна цель работы - анализ действующих систем автоматического управления роспуском составов на сортировочных станциях, с определением их недостатков и обоснованием необходимости цифровой конкретизации координат положения вагонов и локомотивов на путях надвига и в сортировочном парке с учетом инвентарных номеров подвижных единиц. Исследованы принципы влияния низкочастотных физических воздействий на длину отраженной волны в ВОК, уложенном вдоль рельсов. Обоснована принципиальная пригодность оптоволоконных технологий для распределенного акустического зондирования DAS (Distributed Acoustic Sensing). Дана оценка эффективности применения системы DAS для непрерывного слежения за перемещением вагонов и локомотивов, мониторинга свободности и занятости путей на сортировочных станциях. Использована методика моделирования и технологии настройки рефлектограмм для проведения измерений в ВОК. Проанализировано использование координатно-временной информации для контроля местоположения горочного локомотива, обеспечивающей автоматическое позиционирование подвижных единиц. Определение координат "окон" в сортировочном парке имеет важное значение для сокращения непроизводительных потерь времени по осаживанию или подтягиванию вагонов, а также излишнего перепробега горочных локомотивов. Полученную информацию от напольных датчиков системы DAS о количестве и типах вагонов в движущемся отцепе можно использовать для выявления "чужаков" на путях сортировочного парка. В этом случае непрерывное слежение за отцепом повысит достоверность информации в подсистеме управления прицельным торможением на спускной части сортировочной горки. Для автоматического определения инвентарных номеров вагонов с помощью специальной компьютерной программы обработки видеоизображений можно использовать автоматизированную систему контроля инвентарных номеров (АСКИН). Для этого программный аппаратный комплекс необходимо дополнить драйвером чтения и записи потоков информации с видеокамер при контроле поездов на входе в парки прибытия сортировочных станций. Оснащение путей сортировочных станций ВОК и аппаратурой системы DAS позволит повысить оперативность управления расформированием и формированием составов в режиме реального времени за счет точного определения координат нахождения локомотивов и вагонов на станционных путях. Комплексная система автоматического управления сортировочным процессом (КСАУ СП), дополненная системами DAS и идентификации инвентарных номеров вагонов, обеспечит ведение полноценной цифровой поездной и вагонной модели сортировочного процесса на надвижной и спускной частях горки и в сортировочном парке.

Цель работы - улучшение условий разделения отцепов на стрелках горок средней мощности путем совершенствования конструкции их горочной горловины. Исследования конструкции горочной горловины были выполнены с использованием имитационного моделирования процесса скатывания расчетной группы отцепов на горке средней мощности, с помощью которого определяются оптимальные режимы торможения отцепов. Установлено, что на сортировочных горках средней мощности в горочных горловинах с одной тормозной позицией на спускной части горки целесообразно выполнить удлинение стрелочной зоны, расположенной за тормозной позицией. Это позволит увеличить интервалы между отцепами на разделительных стрелках и за счет этого повысить качество интервального регулирования скорости отцепов при расформировании составов. Впервые были установлены зависимости интервалов между отцепами на разделительных стрелках пучков путей горки от величины удлинения ее стрелочной зоны, расположенной за тормозной позицией на спускной части горки. Результаты могут быть использованы для совершенствования конструкции горок и повышения эффективности сортировочного процесса на горках средней мощности.

Повышение точности определения ходового сопротивления отцепов является важным условием эффективности работы автоматизированных сортировочных горок. Рассмотрены возможности такого усовершенствования на базе методов теории статистических решений. В соответствие с методом статистических решений идентификация параметров объекта может выполняться по результатам совместного использования оценок, основанных на измерениях и на априорно известных статистических данных. На автоматизированных горках определение ходового сопротивления отцепов реализуется на основании измерения на контрольном участке. В то же время по результатам исследований известны средние значения ходового сопротивления отцепов, в частности, с учетом их весовой категории. Задача состоит в нахождении оптимального по заданному критерию соотношения для сопоставления этих двух оценок. Получено оптимальное по критерию минимума вероятности ошибки расчетное соотношение (решающая функция) для определения ходового сопротивления отцепов на основе сопоставления его оценки по результатам измерения и среднего значения ходового сопротивления для отцепов данной весовой категории. При этом формула использует параметры точности определения ходового сопротивления обоими способами. На основании выполненных расчетов показана эффективность предложенного решения. Обосновано применение метода статистических решений к задаче идентификации ходовых свойств отцепов и определена оптимальная по критерию минимума вероятности ошибок решающая функция для оценивания ходового сопротивления. Предложенное решение позволяет существенно повысить точность идентификации ходового сопротивления отцепов без дополнительных затрат. Это является важной предпосылкой повышения эффективности автоматизированных сортировочных горок.

Досліджено процес управління вантажними залізничними перевезеннями. Дослідження проводилося із застосуванням методів математичної статистики та теорії ймовірностей, методів побудови систем нечіткого виводу, Баєсових мереж, багатоцільової і комбінаторної оптимізації, генетичних алгоритмів, граничної корисності. У результаті дослідження вирішено наукове завдання формування автоматизованої технології управління роботою сортувальних станцій, яка дає змогу одночасно вирішувати технологічні задачі та задачі ризик-менеджменту в умовах перевезень небезпечних вантажів. Сферою застосування є залізничний транспорт загального користування.

Висвітлено проблеми вдосконалення мікропроцесорної системи автоматичного керування безредукторним регульованим електроприводом стрілочного переводу моношпального типу на базі лінійного двигуна для отримання заданого закону керування рухом гостряків і зменшення часу переводу стрілки. Зазначено, що стрілочний перевід є основним виконавчим елементом систем залізничної автоматики. Системи, розроблені в 70 - 80-х роках минулого століття наразі не можуть впоратися з новими проблемами, функціями та завданнями. Вирішення цього завдання вимагає застосування нових двигунів, а також створення спеціалізованих систем автоматичного керування. Крім того, розвиток мікросхемотехніки надає можливість створення мікропроцесорних систем керування, а також розширення функціональних можливостей приводу, використання безконтактних датчиків нового покоління, застосування електронної перетворювальної техніки, захисту двигуна під час переводу без використання фрикційного зчеплення. Розроблено математичну модель стрілочного переводу з урахуванням характеристики навантаження. Ідентифіковано параметри лінійних двигунів для стрілочного переводу з урахуванням габаритів шпали. Обґрунтовано рекомендації щодо зміни конструкції стрілочного переводу, а саме - повний перехід до поступального руху, що дозволяє значно знизити коливальний процес в кінематичній лінії. Синтезовано ПІД-регулятор швидкості для індукторної лінійної машини методом Чина - Хронса - Ресвіка, а також нейронний регулятор положення для машини електромагнітного типу методами генетичних алгоритмів. Це дозволило поліпшити динаміку роботи електроприводу стрілочного переводу в різних режимах та захистити елементи електродвигуна від пошкодження. Зауважено, що у розробленому макетному зразку реалізовано запропоновані алгоритми управління електроприводом стрілочного переводу моношпального типу.

Рассмотрена разработка системы управления электропривода стрелочного перевода на базе линейного электромеханического преобразователя энергии, как основного инструмента при исследовании режимов работы линейного двигателя электромагнитного типа. Решены следующие задачи: обоснование возможности применения нейроуправления для линейного двигателя электромагнитного типа; разработка нейроконтроллера для исследуемого типа двигателя; создание имитационной модели электропривода стрелочного перевода с использованием нейронной системы управления; получение динамических характеристик электропривода с нейроуправлением. Для управления электродвигателем предложено использовать интеллектуальную нейронную сеть структуры NN3-10-1, а в качестве активационной выбрана кусочно-линейная функция с ограничением.

Запропоновано вдосконалену математичну модель визначення раціональних режимів регулювання швидкості скочування відчепів на спускній частині гірки.

Мета роботи - дослідження конфігурації області допустимих режимів гальмування відчепів при зміні швидкості розпуску составів та її впливу на умови розділення. Дослідження виконані з використанням методів математичного моделювання гіркових процесів. Виконано дослідження впливу швидкостей розпуску составів на конфігурацію і площу областей допустимих швидкостей виходу відчепів з гальмівних позицій. Для оцінки якості сортувального процесу використовується ризик нерозділення відчепів на розділових стрілках. Зі збільшенням швидкості розпуску ризик нерозділення відчепів зростає, площа області допустимих швидкостей виходу відчепів з гальмівних позицій зменшується. Початкова швидкість розпуску впливає в основному тільки на величину початкового інтервалу між відчепами на вершині гірки, її вплив на умови прицільного регулювання швидкості скочування відчепів є незначним. Для збільшення площі області допустимих швидкостей можливо змінити обмеження та умови скочування - скоротити дальність скочування відчепів - обмежити її докочуванням відчепу за граничний стовпчик останнього стрілочного переводу Для збільшення площі області та сприянню зменшенню ризиків нерозділення доцільно встановлювати на другий гальмівний позиції уповільнювачі, які мають велику допустиму швидкість входу на них. Отримано залежності конфігурації області допустимих режимів гальмування відчепа від його швидкості на вершині гірки, що дозволяє спростити оцінку впливу швидкості розпуску состава на величину інтервалів на розділових елементах. Результати виконаних досліджень можуть бути використані при розробці рекомендацій гірковим операторам, черговим по сортувальним гіркам та маневровим диспетчерам.

Розглянуто питання створення теоретичних основ вибору й оцінки типу електроприводів стрілочних переводів, що працюють в оптимальних режимах з урахуванням нелінійностей навантаження й електрофізичних властивостей двигунів, на основі розв'язання задачі мінімізації основних показників якості таких, як: час переводу, величина імпульсу удару гостряка об рамну рейку, величина пружної сили в робочій тязі, а також величина загальних втрат у системі. Запропоновано узагальнений векторний критерій ефективності роботи електроприводу стрілочного переводу, компонентами якого є час переводу, величини імпульсу удару гостряка, пружної сили, а також загальних втрат потужності системи, за яким проведено оцінку придатності використання конкретного типу переводу для ділянок швидкісного та високошвидкісного руху. Розглянуто існуючі кінематичні схеми з типовими двигунами, запропоновано використати перспективну - шпальну компоновку з новими типами електродвигунів ротаційного та лінійного виду. Розроблено математичні моделі для існуючих і перспективних типів стрілочних переводів на базі двигунів ротативного та лінійного типів, що основані на рішенні рівняння Лагранжа для електромеханічної системи з урахуванням нелінійності магнітної системи. Створено імітаційні моделі електроприводів стрілочних переводів у середовищі MATLAB SIMULINK на базі двигуна постійного струму (ДПС), асинхронного двигуна (АД), вентильно-індукторного двигуна (ВІД), лінійного двигуна електромагнітного типу (ЛДЕМТ) і лінійного індукторного двигуна (ЛІД), проведено перевірку адекватності існуючим зразкам. Сформульовано задачу аналізу з визначення раціональної структури електроприводу стрілочного переводу на основі ДПС, АД, ВІД, ЛДЕМТ і ЛІД.

Целью совершенствования конструкции и режимов функционирования сортировочных устройств является минимизация расходов временных и энергетических ресурсов, особенно, при формировании многогруппных составов. В этой связи задача определения оптимальных параметров предложенного двустороннего вспомогательного сортировочного устройства является актуальной. Цель работы - разработка методики оптимизации параметров профиля двусторонней горки и группировочного парка, обеспечивающих надежное разделение отцепов расформируемой группы вагонов. Для достижения поставленной цели использован метод оптимизации Бокса-Уилсона; необходимые данные получены в результате вычислительных экспериментов с использованием разработанной имитационной модели роспуска состава с горки малой мощности (ГММ). Выполнена оценка качественных показателей различных вариантов продольного профиля предложенного устройства. Получены оптимальные значения параметров профиля сортировочной горки малой мощности, при которых обеспечиваются максимальные значения интервалов между отцепами на разделительных элементах горки. Впервые решена задача поиска оптимального режима торможения отцепов расчетной группы на ГММ, при котором обеспечивается надежное разделение отцепов на разделительных элементах горки. Разработана методика поиска оптимальных параметров продольного профиля, обеспечивающая максимальное значение минимального интервала между отцепами расчетной группы. Разработанные методики оптимизации параметров продольного профиля и поиска оптимальных режимов торможения отцепов на тормозных позициях могут быть использованы для проектирования специализированных сортировочных устройств, а также при разработке автоматизированных систем управления процессом формирования многогруппных составов на горках малой мощности.

Для підвищення точності автоматичного визначення параметрів руху відчепів на сортувальних гірках використано синтез двох класичних методів аналізу відеозображення: метод оптичного потоку та метод віднімання фону. Алгоритм поєднання методів апробовано на сортувальній гірці Одеса-сортувальна (Україна). Одержані результати передбачається використовувати для вдосконалення та автоматизації процесів контролю розпуску на сортувальних гірках.

Обгрунтовано науковий підход щодо підвищення точності розрахунку швидкості виходу відчепів з паркової гальмової позиції. Підвищити точність розрахунку швидкості виходу відчепів з паркової гальмової позиції запропоновано шляхом уточнення параметрів метеорологічних умов на основі рівняння Лапласа для потенціалу швидкості. Задачу уточнення параметрів метеорологічних умов серед багатьох способів доцільно визначати способом Ейлера для опису руху суцільного середовища на основі рівняння Лапласа для потенціалу швидкості. Виявлено основні переваги розрахунку параметрів метеорологічних умов на основі рівняння Лапласа. Вперше запропоновано розраховувати швидкість виходу відчепів з паркової гальмової позиції з урахуванням уточнених параметрів метеорологічних умов на основі рівняння Лапласа. На відміну від відомих підходів до розрахунку швидкості виходу відчепів даний підхід надасть можливість визначати напрямок та швидкість вітру, яка діє на відчеп у будь-якій точці сортувального парку. Розрахунок швидкості виходу відчепів з паркової гальмової позиції з урахування уточнених параметрів метеорологічних умов на основі рівняння Лапласа може використовуватись в будь-яких автоматизованих системах керування сортувальною гіркою для підвищення ефективності сортувального процесу та ресурсозбереження.

Досліджено питання підвищення якості експлуатації стрілочних електроприводів (СЕ) систем централизації стрілок і сигналів шляхом подальшого удосконалення методів контролю та керування їх виконавчими пристроями. Запропоновано метод контролю параметрів СЕ на основі теорії штучних нейронних мереж, який надає можливість у реальному масштабі часу прогнозувати ефективність роботи їх виконавчих пристроїв. Розроблено імітаційні моделі пускових й робочих характеристик двигунів СЕ з метою їх дослідження. Розроблено метод керування безконтактним двигуном СЕ який дозволяє, незалежно від впливу збурювальних дій, забезпечити безперервну зміну струму, моменту та швидкості обертання ротора за заданим законом і вдосконалено його нейромережеву модель.

Вперше сформульовано та вирішено завдання оптимізації режиму гальмування керованого відчепа на основі системного аналізу розділення відчепів розрахункової групи на розділових стрілках та уповільнювачах гальмових позицій спускної частини гірки, що дозволяє підвищити надійність розділення відчепів під час розформування складу. Вперше виконано комплексне оцінювання впливу конструкції гіркових горловин на ефективність сортувального процесу на основі імітаційного моделювання процесу розформування складів, що дозволяє вибрати раціональну конструкцію горловини для впровадження системи автоматизації сортувальної гірки. Удосконалено імітаційну модель процесу розформування складів на автоматизованих сортувальних гірках за рахунок реалізації модуля керування рухом відчепів, що, на відміну від існуючих, враховує реальні умови гальмування відчепів і дозволяє оцінити вплив параметрів керування уповільнювачами на показники сортувального процесу. Удосконалено ітераційний метод оптимізації режиму гальмування відчепів складу, який на відміну від існуючих, крім інтервалів на стрілках ураховує інтервали і на уповільнювачах між суміжними відчепами складу. Метод дозволяє раціонально розподілити існуючий ресурс часу між всіма відчепами складу та за рахунок цього підвищити ефективність та якість процесу його розформування.

Вперше формалізовано процес функціонування сортувального комплексу станції як системи масового обслуговування з керованою інтенсивністю обслуговування вимог, а також розроблено процедуру вибору для кожного складу раціональної швидкості розпуску в залежності від довжини черги готових до розформування складів, що дозволяє підвищити ефективність процесу переробки вагонопотоків на станціях. Вперше досліджено й обгрунтовано можливість застосування для розформування складів сортувальної гірки з двома горбами різної висоти, оперативний вибір яких дозволяє зменшувати витрати на розформування складів за низької інтенсивності вхідного потоку поїздів і скорочувати їх простій в умовах збільшення черги складів в розформування. Удосконалено імітаційну модель процесу розформування составів на сортувальних гірках за рахунок доповнення її модулем, який імітує роботу маневрового тепловоза в процесі руху складу, що, на відміну від існуючих моделей, дозволяє визначати витрати палива гірковим локомотивом і початкову швидкість кожного відчепа в момент його відриву на вершині гірки. Удосконалено імітаційну модель процесу функціонування сортувального комплексу станції за рахунок реалізації можливості оперативного вибору швидкості розпуску для кожного складу, що, на відміну від існуючих моделей, дозволяє одержати комплексне оцінювання ефективності сортувального процесу в умовах змінної інтенсивності вхідного потоку поїздів.

Цель работы - формирование интеллектуальной технологии определения рационального пути приема грузовых поездов на основе технико-технологичных параметров. Это, в свою очередь позволит дежурному по станции получать оперативные, обоснованные решения касательно выполнения поездной работы в границах железнодорожной станции. В качестве основных элементов исследования выступают технико-технологические параметры железнодорожной станции при выполнении поездной работы. В основу сформированной модели выполнения поездной работы положены методы нейронных сетей, которые позволяют сформировать самообучающуюся автоматизированную систему. Представленная модель выполнения поездной работы железнодорожной станции реализована на основе искусственных нейронных сетей при использовании алгоритма обучения "с учителем" в среде Matlab. Среда Matlab также использована для непосредственной реализации интеллектуальной автоматизированной системы управления поездной работой, предназначенной для интегрирования в автоматизированное рабочее место дежурного по станции. Разработанную систему также целесообразно интегрировать на автоматизированное рабочее место поездного диспетчера. В результате исследования сформирована модель технологии работы железнодорожной станции при выполнении поездной работы с элементами искусственного интеллекта. Модель позволяет предоставлять обоснованные решения дежурному по станции относительно выбора рационального и безопасного варианта приема и безостановочного пропуска поездов с возможностью самообучения и приспособления к изменяющимся условиям. Сформированная автором модель интеллектуальной системы управления процессом определения рационального пути приема поездов различных категорий в оперативном режиме предоставляет возможность дежурному по станции или поездному диспетчеру определить соответствующий парк (приема, отправления, транзитный) и целесообразный путь приема или пропуска при условии обеспечения безопасности движения. Кардинальным отличием данной технологии от существующих является возможность приспособления модели к изменяющимся условиям эксплуатации.