CC BY
84
3. Беляков С.Л., Гордиенко Л.В. Прецедентный анализ логистических операций в геоин-формационных системах // Программные продукты и системы. - 2008. - № 4.
4. Капралов Е.Г., Кошкарев AM., Тикунов B.C. и др. Геоинформатика: Учеб. для студ. вузов / Под ред. B.C. Тикунова. - М.: Изд. центр Академия», 2005.
5. Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. - М.: Мир, 1981.
6. Розенберг КН., Беляков С.Л. Программные интеллектуальные оболочки геоинформаци-
/ . . . . - .: , 2010.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор Е.А. Башков. Беляков Станислав Леонидович - Научно-технический центр «Информационные техно» -нального образования «Южный федеральный университет»; e-mail: [email protected]; 347922, г. Таганрог, Октябрьская пл., 4; тел.: 88634371731; д.т.н.; профессор.
Белякова Марина Леонтьевна - Технологический институт федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге; e-mail: [email protected]; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44; тел.: 88634371638; кафедра автоматизированных систем для научных исследований; к.т.н.; доцент.
Савельева Марина Николаевна - e-mail: [email protected]; тел.: 88634371743; кафедра прикладной информатики; аспирантка.
Розенберг Игорь Наумович - ОАО «Научно-исследоютельский и проектно-конс^укторский институт инженеров железнодорожного транспорта» (НИИАС); e-mail: [email protected]; 109029, г. Москва, ул. Нижегородская, д. 27, стр. 1; тел.: 84959677701; зам. генерального директора; д.т.н.
Beliacov Stanislav Leonidovich - Scientific and Technical Center ''INTECH' of «Southern Federal University»; e-mail: [email protected]; 4, Oktyabrskaya square, Taganrog, 347922, Russia; phone: +78634371731; dr. of eng. sc.; professor.
Beliacova Marina Leontyevna - Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”; e-mail: [email protected]; 44, Nekrasovskiy street, Taganrog, 347928, Russia; phone: +78634371638; the department of automated systems for research; cand. of eng. sc.; associate professor.
Savelyeva Marina Nikolaevna - e-mail: [email protected]; phone: +78634371743; the department of applied information science; postgraduate student.
Rozenberg Igor Naymovich - Public corporation “Research and development institute of railway engineers”; e-mail: [email protected]; phone: +78634371638; 27/1, Nizhegorodskaya street, Moscow, 109029, Russia; deputy director; dr. of eng. sc.
УДК 621.337.1:681.326.3
К.И. Юренко, Е.И. Фандеев
КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ И ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА БОРТОВОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ВЕДЕНИЯ ПОЕЗДА
Создание интеллектуальной транспортной системы железнодорожного транспорта предполагает внедрение бортовых систем автоматического ведения поезда (автоведения), самодиагностики, передачи информации о фактическом состоянии локомотива по радиоканалу в режиме реального времени. Одним из основных требований к бортовой системе автоведения является соответствие требованиям норм безопасности (НБ) по сертификации: выполнение ограничений скорости и реакция на сигналы автоблокировки (све-
).
. -
ных полигонах и участках железной дороги. Вместе с тем, их проведение сопряжено со значительными трудностями и расходами. Поэтому для наладки и подготовки к испытаниям на основе классических положений теории электрической тяги, механики и электротехники была разработана компьютерная имитационная модель системы автоведения электровоза. Она позволяет произвести наладку и подготовку к испытаниям на специализированном полигоне или участке железной дороги с помощью вычислительного эксперимента. Сертификационные испытания локомотива на кольце НЭВЗа подтвердили эффективность такого подхода.
Программно-аппаратный комплекс; система управления; имитационное моделирова-; ; ; .
K.I. Yurenko, E.I. Fandeev
COMPUTER MODEL AND HARDWARE-SOFTWARE ON-BOARD SYSTEMS OF AUTOMATED DRIVING OF THE TRAIN
The creation of intellectual transport system in the railway transport involves the introduction of airborne systems of automatic train autodriving, self-diagnosis, transmission the actual state of the locomotive on the radio in the real-time mode. One of the main requirements to the onboard system autodriving is to meet the requirements of safety Norms for the certification. Developed the simulation model of train autodriving system to make adjustment and preparation for the tests at the test site or section of the railway with the help of computer experiment. Certification test loco on a test ring confirmed the effectiveness of this approach.
Software-hardware complex; train control management system; simulation; electric locomotive; autodriving system; the equation of train motion.
Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации на период до 2030 г. и Стратегическое направление научно-технического развития ОАО «РЖД» до 2015 г. предполагают создание интеллектуальной транспортной системы железнодорожного транспорта [1]. Такая система предполагает, что локомотивы должны быть оборудованы встроенными системами автоматизирован-( , ), , режиме реального времени техническим службам информации о фактическом состоянии локомотива и рядом других.
Необходимость внедрения и совершенствования систем автоведения обусловлены в первую очередь требованиями повышения безопасности движения и точности исполнения расписания, внедрения ресурсосберегающих технологий,
« ».
-
представлена на рис. 1. Человекомашинный интерфейс на пульте машиниста позволяет задавать исходные данные, необходимые для работы системы: номер поезда, определяющий расписание движения, параметры состава (масса, количество ), , оперативного вмешательства машиниста в управление в случае необходимости: « » « », торможения и т.д. Указанный интерфейс включает также систему индикации параметров движения и продольного профиля пути.
Бортовая база данных формируется с помощью автоматизированного рабочего места (АРМ) в депо и содержит: расписание движения поездов, информацию о профиле пути на участке железной дороги (величины уклонов и кривых в зависи-
); -сти на участке, а также расположение объектов путевой инфраструктуры (светофоров, нейтральных вставок контактного провода, станций, переездов, приборов обнаружения нагретых букс и др.).
Текущие параметры движения фиксируются бортовым регистратором, информация из которого затем записывается на съёмный носитель или, при наличии
,
,
.
Информационный сервер
АЛСН
- АЛСН
Машинист
Рис. 1. Структура программно-аппаратных средств бортовой системы
автоведения
На основе информации из бортовой базы данных блок вычисления энергорациональной траектории движения рассчитывает оптимальную программу ведения поезда по результатам упреждающего тягового расчёта [2]. Далее с учётом анализа текущей поездной ситуации (коды автоматической локомотивной сигнализации АЛСН, информация от бортовой системы безопасности) блок управления движением формирует команды управления тяговой и тормозной системами, включая ( ) ( ) .
Одним из важных требований, предъявляемых к системе автоведения, является соответствие нормам безопасности (НБ) по сертификации: выполнение ограничений скорости и реакция на сигналы автоблокировки (светофоры). Эти требования в значительной степени связаны с функцией автоматического управления .
полигонах и участках железной дороги. Вместе с тем, их проведение сопряжено со значительными трудностями и расходами. К их числу можно отнести: необходи-
мость наличия готовых образцов испытываемых изделий; вывод единиц подвижного состава из эксплуатации на время испытаний; сложность организации испытаний на участках железной дороги без создания затруднений движению пассажирских и грузовых поездов; высокая стоимость аренды испытательных полигонов; дополнительные расходы электроэнергии при испытаниях; сложность формирования и проведения опытных поездок с большегрузными и длинносоставными, а также сдвоенными поездами; существенные ограничения при испытаниях в условиях сложного профиля с потенциальной опасностью схода состава с рельс или ; -нии испытаний; возможное несоответствие параметров внешней среды (напряжение контактной сети, температура, влажность, состояние рельсового пути и др.) при испытаниях согласно методикам.
Поэтому для наладки и подготовки к испытаниям на основе классических положений теории электрической тяги, механики и электротехники [3] была разработана компьютерная имитационная модель системы автоведения электровоза [4].
. 2,
дифференциальное уравнение движения поезда: а = £-/г, где а = &у/& - ускорение поезда; у , 5 - скорость и пройденный путь; £ - ускорение поезда при действии на него удельной ускоряющей силы, равной единице; /г - удельная равнодействующая сила; /г = / - ю0( у) - wi( 5) - Ь , где / = ^ /( Р + Q) , Ь = В/( Р + Q) -удельные силы тяги и торможения; ^, В - сила тяги локомотива и тормозная сила; Р , Q- массы локомотива и состава; wo(v), wi( 5) - удельные основное сопротивление движению поезда и дополнительное сопротивление движению от уклонов и .
Интегрирование уравнения движения
Неуправляемые силы
Расчёт дополнительного сопротивления движению от уклонов и кривых
Рис. 2. Структура имитационной модели
При моделировании процесса управления тормозами / = 0 (тяга отключена),
значение В рассчитывается по методике [5]. Результаты имитационного моделирования реакции системы на красный сигнал светофора представлены на рис. 3.
Рис. 3. Результаты имитационного моделирования реакции системы на красный
сигнал светофора
Моделировался процесс торможения поезда массой 1000 т. На верхних графиках показано изменение давления в тормозных цилиндрах (ТЦ), МПа, в зависимости от режима работы тормозов: 0 - «отпуск», 1 - «перекрыша», 2 - «торможение». На нижнем графике показаны траектории программной и фактической скорости движения. Видно, что управляющий алгоритм обеспечивает реализацию
,
150 м до светофора.
Опытный вариант системы автоведения был испытан в рамках сертификационных испытаний электровоза ЗЭС5К на кольце НЭВЗа, а результаты представлены на рис. 4.
Рис. 4. Результаты испытания системы автоведения электровоза 3ЭС5К на
кольце НЭВЗа
Таким образом, сертификационные испытания на испытательном кольце подтвердили возможность и эффективность вычислительного эксперимента с имитационной моделью для разработки и отладки бортовых систем автоведения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гапан ович В А., Розенберг Н.Н Основные направления развития интеллектуального железнодорожного транспорта // Железнодорожный транспорт. - 2011. - № 4. - С. 5-11.
2. Баранов Л.А., Головичер Л.М., Ерофеев ЕМ., Максимов В.И. Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава / Под ред. J1.A. Баранова. - М.: Транспорт, 1990. - 272 с.
3. Розенфельд В.Е. Исаев Н. П., Сидоров НМ. Теория электрической тяги: Учебник для вузов ж.-д. трансп. - М.: Транспорт, 1983. - 328 с.
4. . ., . .
// Политранспортные системы Сибири: Материалы VI Всерос. НТК, Новосибирск, 21-23 апреля 2009 г.: В 2 ч. - Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2009. - Ч. 2. - С. 388-391.
5. . ., . ., . . -
ездов // Автоматизация управления движением поездов. - М.: Транспорт, 1985. - 263 с.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор В.В. Тютиков.
Юренко Константин Иванович - Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт); e-mail: [email protected]; 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132; тел.: +78635255779; кафедра Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами»; к.т.н.; доцент.
Фандеев Евгений Иванович - e-mail: [email protected]; кафедра Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами»; д.т.н.; профессор.
Yurenko Konstantin Ivanovich - South-Russian State Technical University (Novocherkassk Politechnic Institute); e-mail: [email protected]; 132, Prosveshheniya street, Novochercasc; 346428, Russia; the department "Automation and management of technological processes and productions"; cand. of eng. sc.; associate professor.
Fandeev Evgeny Ivanovich - e-mail: [email protected]; the department "Automation and management of technological processes and productions"; dr. of eng. sc.; professor.
УДК 681.51
Ал .А. Колесников, И.Е. Хариш
СИНТЕЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ РАСПРОСТРАНЕННОГО КЛАССА
Рассматривается метод управления автоколебательными режимами химическими объектами распространенного класса. В химии и других отраслях промышленности распространены различные технологические процессы, в которых возникают нелинейные физико-химические реакции. К такому классу объектов относятся дисперсионные системы с , -ров, процессы осаждения многокомпонентных пленок газовыми методами, процессы электролиза и т.д. В докладе рассматривается задача управления такого класса химическими , . Такие объекты обладают свойством бифуркации и неустойчивости. Целью управления является обеспечение автоколебательных режимов, связанных с сущностью технологиче-, .
Химический объект; автоколебания; управление; нелинейная реакция; синергетическая теория управления.
