С целью сокращения оборота вагонов рассмотрена задача оптимизации режимов торможения на сортировочных горках. Показано, что поиск таких режимов необходимо осуществлять в области допустимых режимов, параметры которой зависят от характеристик отцепа и условий скатывания.

Проаналізовано структуру і функціональну схему цифрової системи управління гальмуванням вагона в сповільнювачі з дискретним вимірником швидкості. Показано, що на відміну від традиційних імпульсних систем, де відбувається квантування координати часу, дану систему зручно представити як імпульсну систему з квантуванням по дорозі.

Дисертацію присвячено питанням удосконалення технологічних процесів сортування відчепів на станціях магістрального і промислового залізничного транспорту на базі автоматичних та автоматизованих систем управління. Розвивається новий напрямок створення подібних систем: цифрові керуючі системи для автоматизації сортувальною роботою. На підставі вдосконалених математичних та імітаційних моделей розроблено структури і методи параметричної оптимізації регуляторів гальмової позиції, а також методи ідентифікації параметрів об'єкту управління й регулятора.

Представлено принципи побудови системи імітаційних моделей гальмівних уповільнювачів, що дозволяють адекватно моделювати процес гальмування відчепів на сортувальних гірках з урахуванням параметрів та принципів дії уповільнювачів, ступеня гальмування, характеристик вагонів відчепа.

Проаналізовано досвід експлуатації автоматизованих сортувальних гірок. Доведено необхідність формування керуючих дій за прогнозних значень параметрів метеорологічних умов. Обгрунтовано метод прогнозування значень вказаних параметрів.

Вперше розроблено метод визначення параметрів системи розподіленого регулювання швидкості відчепів на спускній частині сортувальної гірки, який дозволяє оцінити доцільність використання точкових вагонних уповільнювачів замість балкових. Вперше одержано залежності показників якості процесу заповнення сортувальних колій вагонами від параметрів системи розподіленого регулювання, які дозволяють розробити нормативи для проектування сортувальних гірок, обладнаних такими системами. Вперше сформульовано та розв'язано задачу векторної оптимізації із визначення раціональних параметрів систем розподіленого регулювання швидкості відчепів точковими регуляторами, що забезпечують ефективні значення показників якості процесу заповнення сортувальних колій вагонами.

Досліджено вплив режимів керування вагонними уповільнювачами на точність гальмування відчепів на спускній частині гірки. Встановлено залежність точності реалізації заданої швидкості виходу відчепів з гальмівних позицій від параметрів керування уповільнювачами.

Розглянуто можливість використання методу оптимізації режиму розформування составів для розрахунку швидкостей виходу відчепів з гальмівних позицій на автоматизованих сортувальних гірках з метою підвищення якості сортувального процесу. Запропонований метод враховує умови розподілення як суміжних, так і несуміжних відчепів составу і використовує математичну модель скочування відчепів з гірки, що надає змогу реалізувати задані швидкості виходу з гальмівних позицій у разі регулювання зони гальмування відчепу.

Приведены результаты расчета рекомендуемой длины юза при торможении вагонов на немеханизированных тормозных позициях сортировочных горок в современных условиях их работы. В качестве влияющих факторов рассмотрены: величина теплового потока в пятне контакта "колесо-рельс", коэффициент трения скольжения, критическая температура, скорость движения вагонов, скатывающихся с сортировочной горки, и другие. Даны рекомендации по ограничению длины юза при изменении различных факторов для обеспечения сохранности подвижного состава, перерабатываемого на немеханизированных сортировочных горках, и безопасности движения.

Розглянуто удосконалений метод оптимізації керованих відчепів в розрахунковій групі, що, на відміну від існуючих, враховує вплив випадкових факторів та надає змогу використовувати його для оперативного управління процесом скочування відчепів з гірки. При цьому запропоновано критерій оптимізації режимів гальмування відчепів состава за умов відхилення фактичних параметрів відчепів від розрахункових значень та неточність реалізації гальмовими позиціями заданих режимів гальмування. У дослідженні використано імітаційне моделювання процесу скочування відчепів з гірки. Для оптимізації режимів гальмування відчепів застосовано ітераційний метод. Врахування впливу випадкових факторів, які діють на відчеп у процесі скочування під час оптимізації режимів гальмування відчепів надає змогу підвищити точність регулювання швидкості між відчепами. Удосконалено метод оптимізації режимів гальмування керованих відчепів в розрахунковій групі, що на відміну від існуючих, враховує вплив випадкових факторів та дозволяє використовувати його для оперативного управління процесом скочування відчепів з гірки. Результати досліджень можна використовувати під час розробки програмних засобів техніко-економічної оцінки конструкцій та технічного забезпечення сортувальних гірок в системах проектування, а також в автоматизованих системах управління сортувальними станціями.

Виконано статистичний аналіз числа розділень відчепів у поїздах, що розформовуються на існуючих сортувальних гірках. Одержано залежності загальної та питомої кількості розділень від числа відчепів у поїзді для діючих сортувальних гірок.

Для проведения исследований процесса расформирования составов на сортировочной горке использован метод имитационного моделирования. Выполнены исследования условий разделения отцепов расчетной группы и их связи с режимами торможения управляемого отцепа на основе системного подхода. При этом рассматривались интервалы между отцепами расчетной группы одновременно и на стрелках, и на замедлителях спускной части горки. Отмечены особенности интервального регулирования на сортировочных горках с различным взаимным расположением головной стрелки и верхней тормозной позиции. Установлено, что при оптимизации режимов торможения группы отцепов необходимо обеспечить наилучшие условия разделения отцепов на стрелочных переводах и на замедлителях тормозных позиций спускной части горки. Формально оптимизирована задача выбора режима торможения управляемого отцепа в группе, при котором наименьший из интервалов обращается в максимум. Это способствует повышению эффективности сортировочного процесса при автоматизации расформирования составов на горке.

Цель работы - поиск оптимального режима торможения управляемого отцепа расчетной группы. Для достижения поставленной в работе цели предлагается использовать прямые методы поиска, а именно - комплексный метод Бокса. Данный метод не требует гладкости целевой функции, учитывает ее ограничения, а также не требует расчета производных функции, а использует только ее значение. С использованием метода Бокса была разработана итерационная процедура определения оптимального режима торможения управляемого отцепа расчетной группы, которая позволяет максимизировать наименьший из управляемых интервалов в группе. Для оценки эффективности разработанной процедуры проведен ряд имитационных экспериментов по определению режима торможения управляемого отцепа расчетной группы. Полученные результаты подтвердили эффективность разработанной процедуры оптимизации. Автором была формализована задача оптимизации режима торможения управляемого отцепа расчетной группы с учетом разделения отцепов группы на всех элементах (стрелках, замедлителях) при их скатывании на сортировочные пути. Решена задача поиска оптимального режима торможения управляемого отцепа группы, при котором обеспечивается надежное разделение отцепов группы не только на стрелочных переводах, а и на замедлителях тормозных позиций спускной части горки. Разработанная процедура может быть успешно использована при поиске оптимальных режимов торможения отцепов в системах автоматизации расформирования составов на сортировочных горках.

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.

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.

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

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.

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.