Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ развития систем управления поездами метрополитена 7
1.1 Электроподвижной состав метрополитена 7
1.2 Средства автоматизированного управления перевозочным процессом метрополитена 19
1.3 Критерии качества и методы управления электроподвижным составом метрополитена 23
1.4 Постановка задачи исследований 38
Основные результаты и выводы по главе 39
2 Структура программного комплекса анализа алгоритмов управления поездом метрополитена 40
2.1 Принципы построения и задачи программного комплекса 40
2.2 Структура программного комплекса 46
Основные результаты и выводы по главе 54
3 Автоматизация технологического процесса получения данных, необходимых для управления временем хода поездов метрополитена 55
3.1 Сценарий автоматизации технологического процесса получения данных, необходимых для управления временем хода поездов метрополитена 55
3.2 Алгоритм моделирования взаимодействия поездов через систему обеспечения безопасности движения 58
3.3 Алгоритмы получения временных и регулировочной характеристик перегонов 66
3.3.1 Алгоритм получения первой временной характеристики перегона 66
3.3.2 Алгоритм получения второй временной характеристики перегона 76
3.3.3 Алгоритм получения регулировочной характеристики перегона 83
3.4. Моделирование функционирования регуляторов времени хода с расчетом программ в реальном времени 89
Основные результаты и выводы по главе 93
4 Анализ результатов функционирования программного комплекса 94
4.1 Интерфейс программного комплекса 94
4.2 Анализ траекторий движения по перегону поездов 101
4.3. Анализ результатов расчета временных и регулировочной характеристик перегонов 107
4.3 Исследование регуляторов времени хода 121
Основные результаты и выводы по главе 126
Заключение 127
Список литературы
- Критерии качества и методы управления электроподвижным составом метрополитена
- Структура программного комплекса
- Алгоритм моделирования взаимодействия поездов через систему обеспечения безопасности движения
- Анализ траекторий движения по перегону поездов
Введение к работе
Актуальность темы. В крупных городах метрополитен является одним из основных видов городского общественного пассажирского транспорта. Ввод в строй новых участков линий метрополитена, внедрение электроподвижного состава (ЭПС) нового типа и повышение требований к качеству обслуживания пассажиров делает актуальным совершенствование систем управления движением поездов метрополитена на всех уровнях. Повышение использования пропускной способности линий метрополитена, точности и интенсивности прицельного торможения на станции, а также точности выполнения заданного времени хода может быть достигнуто путем автоматизации процесса управления движением поездов метрополитена. Этот факт наряду с необходимостью сокращения расхода электроэнергии на тягу ставят задачу использования новых более эффективных алгоритмов для управления движением поезда метрополитена на перегоне. Появление нового поколения вычислительных средств и математического обеспечения позволяет создать более совершенные, быстродействующие и эффективные алгоритмы построения программ движения поезда, а также широко использовать средства моделирования для проверки качества функционирования разработанных алгоритмов. Это определяет актуальность данной работы.
В России и за рубежом накоплен значительный опыт автоматизации управления движением поездов. Большой вклад в разработку систем автоведения и интервального регулирования на метрополитенах внесли коллективы ученых МИИТа, ПГУПСа, ОАО «ВНИИЖТ», ОАО «Гипротранссигналсвязь», ОАО «Метрогипротранс», ОАО «ВНИИАС», ОАО «НИИ Точной механики», ОАО «Транс-ИТ», сотрудники метрополитенов России и стран СНГ.
Применение современных микропроцессорных средств в системах управления движением поездов метрополитена позволяет реализовать алгоритмы управления, учитывающие особенности конкретных линий и ЭПС, более полно использовать имеющиеся ресурсы линий. В Алматы в 2011 году сдается в эксплуатацию метрополитен. Его отличительной чертой является наличие продолжительных участков с крутыми подъемами и вредными спусками. В Алматы будет эксплуатироваться поезд с тяговым приводом на асинхронных двигателях (ТПАД), поэтому результаты, полученные для используемого на Московском метрополитене ЭПС с ТПАД, представляют интерес и там.
Целью диссертационного исследования является создание математического и информационного обеспечения интегрированного программного комплекса анализа алгоритмов управления поездом метрополитена (ПК).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ задач управления поездом метрополитена и методов их решения;
построить концепцию создания ПК, реализующего интегрированный подход к решению задач анализа алгоритмов управления поездом метрополитена;
разработать алгоритм получения временных и регулировочной характеристик перегонов метрополитена в рамках единого технологического процесса исследования алгоритмов управления временем хода поезда по перегонам линии;
создать ПК, позволяющий проводить анализ алгоритмов управления поездом метрополитена, и провести анализ результатов его функционирования.
Методы исследований. Результаты диссертационной работы получены на основе использования теории управления, теории электрической тяги, системного анализа, методов имитационного моделирования.
Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обусловлена корректностью постановок задач, обоснованностью принятых допущений, допустимым различием результатов имитационного моделирования с данными, полученными в реальных условиях эксплуатации.
Научная новизна результатов, состоит в следующем:
-
Разработаны принципы построения и структура ПК анализа алгоритмов управления поездом метрополитена.
-
Разработан новый алгоритм моделирования взаимодействия поездов через систему обеспечения безопасности движения (СОБД) при их следовании по линии метрополитена, отличительной чертой которого является ускорение и упрощение процедуры моделирования последовательного движения поездов по линии метрополитена.
-
Разработаны эффективные алгоритмы получения временных и регулировочной характеристик перегонов, позволяющие провести их сравнительный анализ для различных типов ЭПС и условий движения.
Практическая ценность полученных результатов.
-
Разработанный ПК позволяет решать широкий спектр задач анализа алгоритмов управления систем автоматического управления движением поездов метрополитена (САУ ДПМ).
-
Реализованная схема обмена информацией в рамках ПК сокращает трудовые и временные затраты на решение задач проектирования алгоритмов САУ ДПМ.
-
Новый алгоритм моделирования взаимодействия поездов через СОБД при их движении по линии метрополитена позволяет повысить скорость решения задач построения алгоритмов управления.
-
Разработанный алгоритм получения временных и регулировочной характеристик перегонов позволяет получить расширенное множество таких характеристик с минимальными временными и трудовыми затратами, что делает возможным повышение качества функционирования алгоритмов централизованного управления движением поездов метрополитена с учетом ограничений на управление.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-практических конференциях Неделя науки «Наука МИИТа – Транспорту» (МИИТ, 2008-2011гг), на научно-практических конференциях «Безопасность движения поездов» (МИИТ, 2008-2010гг), на международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Инновационные технологии в автоматике, информатике и телекоммуникациях» (ДВГУПС, 2008г), на международной научной конференции «Проблемы регионального и муниципального управления» (РГГУ, 2010г), на VII международной научно-практической конференции «Trans-Mech-Art-Chem» (МИИТ, 2010г), на заседаниях кафедры «Управление и информатика в технических системах» МИИТа (2008 - 2011гг).
Реализация результатов работы. Результаты работы созданного интегрированного программного комплекса анализа алгоритмов управления поездом метрополитена используются во внедренной на Московском метрополитене модели линии метрополитена для определения эффективности включения режима рекуперации на вагонах типа 81-740.1/741.1, а также исследования возможности применения существующих и перспективных средств рекуперации энергии. Результаты диссертации используются в учебном процессе кафедрах «Управление и информатика в технических системах» МИИТа и в «Электроэнергетика» КазАТК. Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 9 работ. Из них одна работа – в журнале из перечня, определенного ВАК России для опубликования основных результатов диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 5-и приложений, списка литературы, включающего 103 наименований, изложена на 138 страницах и поясняется 54 рисунками, 2 таблицами.
Критерии качества и методы управления электроподвижным составом метрополитена
Недостатки: - необходимость питания бесколлекторных тяговых электродвигателей через полупроводниковый преобразователь напряжения и частоты приводит к увеличению стоимости привода и его массогабаритных показателей, к дополнительным потерям мощности в преобразователе; — несинусоидальность выходного напряжения преобразователя создает дополнительные потери в электрооборудовании, помехи в устройствах связи и автоматики, пульсацию вращающего момента двигателя. Выбор способов управления определяется типом тягового двигателя. При управлении двигателями с ТПДПТ необходимо учитывать дискретный характер управления силой тяги и ограничение на число включений тяговых двигателей [6]. При управлении ТПАД сила тяги и торможения могут меняться непрерывно в заданных пределах и на количество включений тяговых двигателей не ограничивается. Таким образом, актуальным является учет влияния типа ЭПС на вид оптимальной траектории.
Создание алгоритмов управления требует разработки модели ЭПС. Математическая модель движения поезда по перегону представлена в приложении А.
Рассмотрим принципы построения модели ЭПС с ТПДПТ [7].
Сила тяги ЭПС с ТПДПТ определяется на основании тяговых характеристик вагона и уравнения равновесия э.д.с. и напряжений, составленного для ДПТ с последовательным возбуждением. В качестве исходных данных задаются тяговые характеристики и скоростные характеристики при номинальном напряжении в контактном рельсе.
Расчет силы тяги может осуществляться с учетом работы устройств коммутации в силовой цепи вагона или без него. Первый вариант проведения расчета позволяет учесть потери энергии в пусковых реостатах и изменение напряжения в контактной сети, но требует больше машинного времени.
При применении второго способа до начала расчета траектории производится вычисление и аппроксимация токовых и тяговых характеристик для всех позиций реостатного контроллера, которые используются в процессе решения дифференциального уравнения движения поезда.
При проведении расчета по второму способы не могут быть учтены особенности разбора силовой цепи (двухступенчатый сброс тяги) и вносится дополнительная погрешность от аппроксимации. Преимуществом второго способа по сравнению с первым является сокращение времени на расчет силы тяги на 20%-30%. При применении третьего способа не моделируется процесс перехода реостатного контроллера с позиции на позицию. Предварительно-рассчитываются и аппроксимируются кусочно-линейными функциями зависимость, силы тяги от скорости и производной удельного расхода энергии на тягу по пути в функции времени, которые используются при решении дифференциального уравнения движения. Экономия- времени» на вычисление силы тяги и расхода энергии по сравнению с первым способом может достигать 80%, однако значительная погрешность расчета силы тяги при переключении позиций реостатного контроллера на скоростях выше 15 км/ч не позволяет рекомендовать этот способ для точных расчетов траекторий» движения, поезда по перегонам с неоднократным включением тяговых двигателей. Выбор способа построения модели основывается на знаниях о целях моделирования, требованиях к степени достоверности результатов моделирования, степени детализации, параметрам временной дискретизации в моделях непрерывных систем, объему вычислений.
Перейдем к рассмотрению принципов построения» модели ЭПС с ТПАД. Для описания ЭПС Alstom в режимах тяги и торможения заданы зависимости ускорения, силы тяги, тока, потребляемого одним двигателем из системы тягового электроснабжения (СТЭ), силы торможения и замедления от скорости в зависимости от массы при заданном напряжении в контактном рельсе, диаметре бандажа и передаточном отношении редуктора. Для построения модели необходимо выполнить кусочно-линейную аппроксимацию функций силы тяги F(y,U\Q), тока (рисунки 1.4 1.5), где Г,If — номинальное значение тока и напряжения; Q - масса пассажиров в вагоне; V - скорость поезда [4].
При изменении напряжения на контактном рельсе ток в режиме тяги определяется через новое значение напряжения и номинальное значение тока при данной массе и номинальном напряжении. При напряжении ниже номинального происходит ограничение тока сверху:
Структура программного комплекса
Модель. СОБД предназначена для решения двух взаимно-обратных задач: - определения максимально-допустимого значения скорости движения по рельсовой цепи из стандартного набора скоростей, при котором тормозной путь при служебном торможении поезда меньше, чем расстояние от препятствия до рельсовой цепи, на которой находится поезд; - определения расстояния до впереди идущего поезда, необходимого для того, чтобы поезд мог двигаться в данной точке пути с заданной скоростью без взаимодействия через СОБД. Математическое обеспечение модели представлено в п. 3.2.
Модель СТЭ предназначена для расчета токов фидеров, тяговых подстанций и напряжения на контактном рельсе поезда, а также расхода электроэнергии по выбранной линии метрополитена, фидеру, тяговой подстанции, метрополитену в целом за выбранный промежуток времени (сутки, месяц, год) [22, 87-89].
Модуль определения программно-допустимой скорости предназначен для определения: - программно-допустимой скорости поезда в данной точке пути; - рассогласования между программно-допустимой и фактической скоростями; - производной рассогласования программно-допустимой и фактической скоростей; - длины пути, оставшегося до точки прицельной остановки; - признака программы прицельного торможения; - признака программы пневматического торможения; - признака постоянства программной скорости.
Модуль РВХ включает алгоритмы, которые в режиме реального времени позволяют выбрать такое управление, которое обеспечивает выполнение заданного времени. Модуль предусматривает возможность моделирования законов управления с предварительно рассчитанными программами и с расчетом программ в реальном времени. Последние основываются на решении задачи поиска энергооптимальных режимов управления движением поезда- метрополитена, которая также является составной частью базы знаний разрабатываемой системы [22, 54].
В первую очередь необходимо определить программно-допустимую скорость, с которой поезд может двигаться в данной точке пути. Далее в зависимости от рассогласования между измеренным и программным значениями скорости проводится выбор режима управления, и на последнем этапе определяется величина тягового или тормозного усилия. торможения определяется в зависимости от значений основного и дополнительного сопротивления движения; управление осуществляется как по отклонению, так и возмущению).
Использование непрерывного управления силой тяги и торможения и режима стабилизации позволяет повысить показатели качества системы.
Модуль измерительного тракта предназначен для моделирования функционирования тракта измерения параметров движения ЭПС при заданной погрешности измерения пути, выбранном способе фильтрации измеренных значений пути, скорости и ускорения. В настоящее время погрешность измерения скорости составляет ОД м/с, при этом погрешность вычисления основного сопротивления не превышает 0,23- 1 кГс/т [9,10,20, 95-97]. Погрешности измерительного тракта вносят дополнительные возмущения, которые оказывают влияние на динамику всей системы. Параметрический синтез закона управления должен учитывать это обстоятельство [20,94,95].
Модуль выбора режима управления определяет режим ведения поезда в зависимости от местоположения поезда на перегоне в рамках совместного функционирования РВХ и PC.
Модуль определения фазовых координат определяет фазовые координаты при движении поезда по- перегону путем интегрирования дифференциального уравнения движения поезда.
Перейдем к рассмотрению второй группы модулей, предназначенных для параметрического синтеза и анализа алгоритмов управления ЭПС.
Модуль выбора параметров и анализа РВХ позволяет провести исследование, анализ и сравнение различных способов построения РВХ, а также исследование влияния возмущающих факторов на их функционирование.
Модуль выбора параметров и анализа PC позволяет провести исследование, анализ и сравнение различных способов построения таких регуляторов, их параметрический1 синтез, а также исследование влияния возмущающих факторов на их функционирование. Модули параметрического синтеза и анализа алгоритмов управления ЭПС включают в себя средства хранения и статистической обработки результатов массовых расчетов.
В заключении рассмотрим модули третьей группы, предназначенные для решения оптимизационных задач управления ЭПС.
Модуль оптимизации траекторий движения позволяет проводить энергооптимальный тяговый расчет при заданном времени хода по перегону. Для расчета энергооптимальных режимов управления выбран метод «киевского веника», который является, с одной стороны, алгоритмически простым, а, с другой, ресурсоемким [22,98].
Модуль оптимизации ПГД предназначен для энергооптимального распределения заданного времени хода по линии на времена хода по перегонам.
Модуль получения характеристик перегонов позволяет решать задачу получения временных и регулировочной характеристик перегонов с минимальными трудовыми и временными затратами. С задачей управления временем хода тесно связана задача исследования влияния типа подвижного состава и порядка их следования на минимальный интервал движения поездов при заданных условиях движения по перегону [19,99]. Математическое обеспечение модуля представлено в п. 3.3.
Модуль управления заданиями и визуализации предназначен для организации интерфейса системы, а именно: Разрабатываемый ПК предназначен для работы на персональных компьютерах, объединенных в локальную вычислительную сеть с достаточными ресурсами для безопасного хранения информации, быстрого выполнения расчетов, выдачи отчетных документов, обмена информацией.
Алгоритм моделирования взаимодействия поездов через систему обеспечения безопасности движения
В настоящее время на Московском метрополитене ведется активное обновление парка ЭПС (см. рисунок 1.2), в результате которого на линиях одновременно эксплуатируется ЭПС с различными типами тягового привода. В связи с этим актуальной является задача анализа влияния типа тягового привода на программы движения и характер взаимодействия поездов через СОБД.
Сравнение программ движения ЭПС выполнено на примере Калининской линии Московского метрополитена. На рисунках 4.7-4.9 и в Приложении Г приведены результаты расчетов, выполненных с использованием разрабатываемого ПК. На Калининской линии эксплуатируется ЭПС с ТПДПТ 81-714 (и модификации), 81-717 (и модификации) и ЭПС с ТПАД типа «Русич». Принципиальным отличием ЭПС с ТПАД является наличие режима стабилизации скорости в режиме тяги и торможения, что приводит к значительным различиям в программах движения на перегонах, где реализация заданного времени хода для ЭПС с ТПДПТ требовала более одного включения режима тяги (рисунки 4.8 и 4.9). На перегонах, где реализация заданного времени хода требует одного включения режима тяги, эти различия не столь заметны (Приложение Г).
Внедрение нового ЭПС с ТПАД позволило эффективно использовать режим рекуперации. Выполненные специалистами Московского метрополитена, МИИТа и ВНИИЖТа в 2009-2010 г.г. исследования показали, что экономия электроэнергии за счет рекуперации (отношение разницы энергий, отданных тяговыми подстанциями при отсутствии рекуперации на линии и отданных тяговыми подстанциями при наличии рекуперации на линии, к энергии, отданной тяговыми подстанциями при отсутствии рекуперации на линии) может достигать 50% при использовании мелшоездного обмена и накопителей энергии. При отсутствии накопителей энергии экономия электроэнергии за счет рекуперации может достигать 34%.
Экономия электроэнергии за счет рекуперации является случайной величиной, зависит от потерь в системе тягового электроснабжения, поездной ситуации, географии линии и системы тягового электроснабжения [87], [88], [89].
Использование режима рекуперативного торможения приводит к изменениям в программах движения одного и того же ЭПС с ТПАД. При одном и том же времени хода по перегону использование режима рекуперативного торможения приводит к появлению участка движения в режиме стабилизации тягой или более продолжительному движению в этом режиме на более низкой скорости, что позволяет начинать торможение на более высокой скорости и приводит к экономии электроэнергии на тягу (рисунки 4.8-4.9). Если программы движения получены с использованием
Энергооптимальная траектория для ЭПС с ТПАД с рекуперацией на перегоне «Шоссе Энтузиастов-Перово» Калининской линии Московского метрополитена для заданного времени хода 195 с 04 режима рекуперативного торможения, а реализованы без его использования, это может вызвать перерасход электроэнергии не более чем на 5%.
Варьирование координат переключения режимов при неизменной структуре траектории может составлять более 100 метров, но при этом разница в расходе энергии не превосходит полученных оценок. Таким образом, погрешности в результате идеализации модели режима рекуперативного торможения сопоставимы с полученными в результате влияния внешних возмущений [88].
Аналогичные расчеты были проведены для строящейся первой линии метрополитена г. Алматы. Полученные результаты показали, что на участках с крутыми подъемами применяется стабилизация скорости в режиме тяги, а на вредных спусках - стабилизация скорости в режиме торможения (рисунки 4.10-4.13). Выбор уровня скорости стабилизации определяется заданным временем хода и использованием режима рекуперативного торможения.
В рамках модуля анализа взаимодействия ЭПС созданного ПК выполнен расчет временных и регулировочной характеристик перегонов для Калининской линии Московского метрополитена (Приложение Д).
Проведенные расчеты показали, что величина минимального интервала попутного следования для сзади идущего поезда по перегону определяется в период времени, когда впереди идущий поезд отправляется на следующий перегон, что полностью совпадает с результатами, полученными; аналитически [84]. Этот вывод сделан, на основе . результатов, представленных в закладке «Исследование взаимодействия ЭПС» на форме. «Первая временная характеристика» (рисунок 4.14). Данный график имеет несколько участков. Моделирование движения обоих поездов начинается в один и тот же момент времени. Однако из рисунка.видноj что в соответствии с реализуемым алгоритмом (см. рисунок 33, п. 3.3Л) сзади идущий поезд сможет начать, движение лишь тогда- когда впереди идущий удалится,- от станции: на расстояние; превышающее определенное СБД как- минимально допустимое при известной скорости движениям данной точке (кривая синего І цвета): Этот факт отражен на рисунке горизонтальным участком.траектории сзади идущего поезда в зоне отправления (кривая зеленого-цвета), которая соответствует увеличению-интервала попутного следования. Таким образом, определяется интервал попутного следования по отправлению. Вї зоне подхода впереди идущего поезда к станции прибытия; также: наблюдается горизонтальный участок кривой зеленого цвета, что соответствует увеличению интервала попутного- следования и:подтверждает тот факт, что интервал попутного следования лимитируется зоной подхода к станции.
В п. 4.2. показано, что тип тягового привода оказывает влияние на программы движения поездов; Теперь выполним анализ, влияния типа тягового: привода на характер, взаимодействия поездов- через. СОБД на примере Калининской линии Московского метрополитена. Из рисунка 4.15-4.18 видно, что в том случае, когда сзади идущий поезд состоит из вагонов типа «Русич» (81-740) с ТПАД в зоне подхода к станции наблюдается большее сближение уходящего со станции и прибывающего на станцию поездов. Это оказывает влияние на вид первой временной характеристики. В том случае, когда сзади идущий поезд состоит из вагонов типа «Русич», увеличение интервала попутного следования при увеличении времени хода впереди идущего поезда начинает наблюдаться при меньших значениях времени хода, но от более низкого минимального значения.
На рисунках 4.19-4.20 представлены семейства первых временных характеристик для перегона «Авиамоторная - Шоссе Энтузиастов», полученные при изменении массы поезда, напряжения на контактном рельсе. Анализ полученных результатов показал, что разброс массы поезда и напряжения на контактном рельсе приводит к колебаниям минимального интервала попутного следования в интервале 5-15 с.
Анализ траекторий движения по перегону поездов
В рамках модуля анализа взаимодействия ЭПС созданного ПК выполнен расчет временных и регулировочной характеристик перегонов для Калининской линии Московского метрополитена (Приложение Д).
Проведенные расчеты показали, что величина минимального интервала попутного следования для сзади идущего поезда по перегону определяется в период времени, когда впереди идущий поезд отправляется на следующий перегон, что полностью совпадает с результатами, полученными; аналитически [84]. Этот вывод сделан, на основе . результатов, представленных в закладке «Исследование взаимодействия ЭПС» на форме. «Первая временная характеристика» (рисунок 4.14). Данный график имеет несколько участков. Моделирование движения обоих поездов начинается в один и тот же момент времени. Однако из рисунка.видноj что в соответствии с реализуемым алгоритмом (см. рисунок 33, п. 3.3Л) сзади идущий поезд сможет начать, движение лишь тогда- когда впереди идущий удалится,- от станции: на расстояние; превышающее определенное СБД как- минимально допустимое при известной скорости движениям данной точке (кривая синего І цвета): Этот факт отражен на рисунке горизонтальным участком.траектории сзади идущего поезда в зоне отправления (кривая зеленого-цвета), которая соответствует увеличению-интервала попутного следования. Таким образом, определяется интервал попутного следования по отправлению. Вї зоне подхода впереди идущего поезда к станции прибытия; также: наблюдается горизонтальный участок кривой зеленого цвета, что соответствует увеличению интервала попутного- следования и:подтверждает тот факт, что интервал попутного следования лимитируется зоной подхода к станции.
В п. 4.2. показано, что тип тягового привода оказывает влияние на программы движения поездов; Теперь выполним анализ, влияния типа тягового: привода на характер, взаимодействия поездов- через. СОБД на примере Калининской линии Московского метрополитена. Из рисунка 4.15-4.18 видно, что в том случае, когда сзади идущий поезд состоит из вагонов типа «Русич» (81-740) с ТПАД в зоне подхода к станции наблюдается большее сближение уходящего со станции и прибывающего на станцию поездов. Это оказывает влияние на вид первой временной характеристики. В том случае, когда сзади идущий поезд состоит из вагонов типа «Русич», увеличение интервала попутного следования при увеличении времени хода впереди идущего поезда начинает наблюдаться при меньших значениях времени хода, но от более низкого минимального значения.
На рисунках 4.19-4.20 представлены семейства первых временных характеристик для перегона «Авиамоторная - Шоссе Энтузиастов», полученные при изменении массы поезда, напряжения на контактном рельсе. Анализ полученных результатов показал, что разброс массы поезда и напряжения на контактном рельсе приводит к колебаниям минимального интервала попутного следования в интервале 5-15 с. впереди идущий поезд
Анализ взаимодействия ЭПС через СОБД и первая временная характеристика перегона (перегон «Авиамоторная - Шоссе Энтузиастов», впереди идущий ЭПС 81-740, сзади идущий ЭПС 81-740) 1 о Перейдем к анализу результатов расчета вторых временных характеристик перегонов, полученных с использованием алгоритма, представленного в п. 3.3.2 (см. рисунок 3.4). 14
Для получения траекторий движения поездов по перегону при наличии временных ограничений скорости [56], [64], [103], которые являются исходными данными при расчете вторых временных характеристик, модуль задания режимов движения поездов ПК был дополнен функцией задания временного ограничения скорости на перегоне. Интерфейс, соответствующий данной функции, приведен на рисунке 4.21. Эта функция также нашла применение при исследовании регуляторов времени хода двухконтурных САВП. На рисунке 4.22 и 4.23 представлены траектории движения поездов на перегоне «Перово - Шоссе Энтузиастов» при отсутствии временного ограничения скорости и при временном ограничении скорости на уровне 60 км/ч. Из представленных результатов видно, что ввод временного ограничения скорости приводит к значительным изменениям траектории движения поездов.
Результаты моделирования показали, что изменение типа ЭПС вызывает изменение минимального интервала движения поездов в пределах 5-15 с (рисунки 4.24 и 4.25).
Полученные результаты совпадают с результатами, полученными с использованием комплексной модели линии метрополитена, которая предусматривает моделирование движения множества поездов на линии [56]. Однако применение разработанных в ходе диссертационного исследования алгоритмов в рамках ПК позволило значительно сократить время получения характеристик и эффективно использовать накопленную базу данных результатов расчетов в соответствии со сценарием автоматизации технологического процесса получения данных, необходимых для управления временем хода поездов метрополитена, представленным в п.3.1. Расчет характеристик для всех линий
Одной из составных частей технологического процесса получения данных, необходимых для управления временем хода поездов метрополитена, является определение параметров законов управления временем хода по перегону.
Включенный в состав ПК модуль параметрический синтез РВХ позволяет получать параметры различных законов управления временем хода как с предварительно рассчитанными программами, так и с расчетом программ в реальном времени. На рисунке 4.30 представлен интерфейс меню параметрического синтеза РВХ.
Для определения параметров законов управления временем хода с предварительно рассчитанными программами используются те же семейства , траекторий-, что и для получения первых временных характеристик перегонов при различных массах пассажиров и напряжении на токоприемнике. На основе этих данных в рамках ПК с использованием метода наименьших квадратов производится расчет параметров различных законов управления, из которых наиболее распространенными являются законы управления по времени, по координате, по средней скорости, по скорости (рисунки 4.31-4.34) в точке отключения режима тяги поезда.
После чего можно проверить функционирование рассматриваемых алгоритмов с полученными коэффициентами путем проведения массовых расчетов.
Решение задачи анализа функционирования РВХ с расчетом программ в реальном времени потребовало модернизации алгоритма поиска энергооптимальных траекторий с тем, чтобы расчет энергооптимальной траектории мог проводиться при произвольных исходных данных в соответствии с алгоритмом, приведенным в п. 3.4 (см. рисунок 3.7).
