Введение к работе
Актуальность темы. Для железнодорожного трапсп - тга большое значение приобретает совершенствование технологии перевозочного процесса на основе его автоматизации, что означает ускорение доставки грузов и передвижения пассажиров, повышение безопасности движения поездов. Чтобы решить поставленные задачи в современных условиях требуется ускорить разработку и внедрение устройств, повышающих интенсивность и безопасность движения, и в первую очередь тормозігмч: средств подвижного состава, систем автоматического управления движением поездов.
В настоящее время системы автоматического управления (САУ) движением поездов используются для управления поездами метрополитенов, электропоездами и пассажирскими поездами. САУ грузовых поездов находятся в стадии проектирования. Имеетсн большое число отечестг шых и зарубежных научных разработок в данной области. При этом наибольшее внимание исследователи уделяли автоматизации тягового электропривода и электропневмапгческих тормозов, что объясняется невозможностью ручною управлення преобразовательным оборудованием современного электроподвижного состава (э.п.с.) и тепловозов. Имеете с тем, задача автоматического управления пневматическими тормозами поезда остается не до конца проработанной и решенной как на теоретическом, так и на практическом уровнях. В тоже время, именно пневматический тормоз является основным видом тормозов любою железнодорожного транспорт ного средства обеспечивающим безопасность движения. Для па'гопЪв -грузового поезда он является также единственным. Аналш ошибок и гісихофизітдогическну возмо;кнрстен.,мзщи1Г(1Стов локомотивов грузовых поездов в
4 процессе управления тормоэамг позволяет сделать однозначные выводы о необходимости автоматизации этого процесса.
Таким образом, задача разработки алгоритма автоматического управления пневматическими тормозами грузового поезда в режиме стабилизации скорости с целью точного выполнения графика движения поездов с учетом ограничений, накладываемых тормозной системой и продольными колебаниями грузового поезда, является актуальной и может быть решена на основе использования современной микропроцессорной техники и программного обеспечения.
Целью данной диссертационной работы является разработка алгоритма автоматического микропроцессорного управления пневматическими тормозами грузового поезда в режиме стабилизации скорости движения. Объектом автоматизации является поезд, исполнительным элементом САУ - пневматическая тормозная система поезда.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решены следующие задачи:
- разработаны комплексные математические модели пневматической тормозной
системы, продольной динамики и системы автоматического управления ірузового
поезда;
разработано гибкое программное обеспечение, представляющее собой базу для проведения вычислительных экспериментов по тематике диссертации;
разработан алгоритм автоматического регулирования скорости движения грузового поезда в режиме пневматического торможения с учетом переходных газодинамических процессов в тормозной сети поезда и его продольных колебаний;
- составлен план нычислнтелыюго эксперимента, в соответствие с которым
проведена серия расчетов на различных моделях поезда с использованием параметри
ческой оптимизации автоматического регулятора;
-методами регрессионного и дисперсионного анализа построены мпогопцра-метрнческие зависимости, необходимые для оператишюіі настройки реіу.чятора;
- разработан алгоритм и специальное программное обеспечение дли работы п
режиме реального времени в бортовой микропроцессорной САУ грузового поезда.
Методика исследований. В работе использованы методы математического моделирования, численного решения дифференциальных уравнении, параметрической оптимизации, многофакторного численного эксперимента, регрессионною и дисперсионного анализа. При разработке программного обеспечения применялись объектно-ориентированный и структурны» подходы.
Научная новизна работы. Впервые решен комплекс задач, связанных с разработкой алгоритма автоматического микропроцессорного управления пневматической тормозной системой грузового поезда. Найдены параметры пропорционально- дифференциального регулятора (коэффициенты обратной связи по скорости и ускорению), обеспечивающие оптимальное управление поездом в режиме торможения. Построены аналитические зависимости, связывающие их с характеристиками тормозной системы и поезда в целом (процентное соотношение воздухораспределителей и тормозных колодок различньк типов, средняя .масса вагона и их количество в составе поезда), а также с характеристиками профиля пути (величины уклонов и кривых), что позволяет осуществлять адаптивное управление поездом п режиме реального времени. Впервые в отечественной практике разработки программного обеспечения моделей- поезда различной степени сложности использовался объектно-
.6
ориентированный подход ттридающин дополшггелытую гибкость в задачах научного поиска оптимальной структуры системы.
Практическая ценность. Разработана методика построения алгоритма управления пневматической тормозной системой для регулирования скорости движения поезда. Создана интсраетивцая программная среда, позволяющая автоматизировать процесс разработки. Разработано программное обеспечение бортовой микропроцессорной САУ для реализации на основе использования приставки к крану машиниста как составной част С АУТ.
, Ш&ЩШШЩ- По результатам исследований опубликовано 5 печатных работ. Сообщения. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях "Состояние и перспективы развития локомотивострое-иия" (г. Новочеркасск, 1994т.), "Роль молодых ученых и специалистов в развитии научно- технического прогресса на железнодорожном транспорте" (г. Москва 1995 г.). Апробация работы. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение опробованы методом сравнительного анализа.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 210 с, в том числе 142 с. машинописного текста 31 с. рисунков, 9 с. таблиц, 10 с. списка литературы, 18 с. приложений.
