автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Автоматическое микропроцессорное управление пневматическими тормозами грузового поезда

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ О р 0 0 Д Московский госуд;)рстнсш|ын униперсигет О 3 |Г37 путей сообщения (МИИ'Г)

на правах рукописи ЛОСЕВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ УДК 629.423.629.4.053.3

АВТОМАТИЧЕСКОЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ ТОРМОЗАМИ ГРУЗОВОГО ПОЕЗДА

5.22.07- Подвижней состав железных дорог и тяга поездок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1У96

Работа выполнена в Московском государственном университете ,<;

путей сообщения (МИИТе). Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор А.Н. Савоськин Официальные оппоненты - действительный член Академии транспорта РФ, Транспортной академии Украины, доктор технических наук, профессор Луков Николай Михайлович кандидат технических наук, ведущий научный еотрудш : ВНИПЖТ Казаринов Александр Валентинович Ведущее предприятие - Главное управление локомотивного хозяйства МПС РФ Защита состоится 1997 г. в 1 Г) час. 00 мин. на заседании

спецналмшровашюго совета Д 114.05.05 при Московском государственном университете путей сообщении (МИИ'Г) по адресу: 101475, ГСП, г. Москва, А-55, ул. Образцова, 15, ауд. "¡ '2 1<0

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан

Отзыв на реферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу сове'1 университета.- «

Учений секретарь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для железнодорожного траисп - тга большое значение приобретает совершенствование технологии перевозочного процесса на основе его автоматизации, что означает ускорение доставки грузов и передвижения массажипои, повышение безопасности движения поездов. Чтобы решить поставленные задачи в современных условиях требуется ускорить разработку и внедрение устройств, повышающих интенсивность н безопасность движения, и в первую очередь тормозные 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. Имеется большое число отечестг пшх и зарубежных научных разработок в данной области. При этом наибольшее внимание исследователи уделяли автоматизации тягового электропривода и электропневматических тормозов, что объясняется невозможностью ручною управления преобразовательным оборудованием современного электроподвижного состава (э.п.с.) и тепловозов. Имеете с тем, задача автоматического управления пневматическими тормозами поезда остается не до конца проработанной н решенной как на теоретическом, так и на практическом уровнях. В тоже время, именно пневматический тормоз является основным видом тормозов любою железнодорожного транспортного средства обеспечивающим безопасность движения. Для гш'гопЪв -грузового поезда он является также единственным. Аналш ошибок и • Пси.хо!|)из_иологическн"у возможн'остей.,мащин(1стов локомотивов грузовых поездов в

процессе управления тормоэамг позволяет сделать однозначные выводы о необходимости пптоматнзацин 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.

Целыо 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 целыо в диссертации решены следующие задачи:

- разработаны комплексные математические модели пневматической тормозной системы, продольной динамики и системы автоматического управления грузового 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 нычислнтельного эксперимента, в соответствие с которым проведена серия расчетов на различных моделях поезда с использованием параметрической оптимизации автоматического регулятора;

- методами регрессионного и дисперсионного анализа построены мпогопцра-метрические зависимости, необходимые для оперативной настройки рег/лятора;

- разработан алгоритм н специальное программное обеспечение для работы а режиме реального времени в борговон микропроцессорной САУ грузового поезда.

Методика исследовании. В работе использованы методы математического моделирования, численного решения дифференциальных урапнений. параметрической оптимизации, многофакторного численного эксперимента, регрессионною и дисперсионного анализа. При разработке программного обеспечения применялись объектно-ориентированный и структурный подходы.

Научная новизна работы. Впервые решен комплекс задач, снизанных с разработкой алгоритма автоматического микропроцессорного управлении 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 н поезда в целом (процентное соотношение воздухораспределителей и тормозных колодок различных типов, средняя .масса вагона и их количество в составе поезда), а также с характеристиками профиля пути (величины уклонов н кривых), что позволяет осуществлять адаптивное управление поездом в режиме реального времени. Впервые в отечественной практике разработки программного обеспечения моделей- поезда ■ различной степени сложности использовался объектно-

орнеитироиаинын подход придающий дополнительную гибкость в задачах научного поиска оптимальной структуры системы.

Практическая ценность. Разработана методика построения алгоритма управления пиеамагнчсской тормозной системой для регулирования скорости движения поезда. Создана шггсраетивцая программная среда, позволяющая автоматизировать процесс разработки. Разработано программное обеспечение бортовой микропроцессорной САУ для реализации на основе использования приставки к крану машииисга как составной част С АУТ.

, Ш&ШМШ!11- По результатам исследований опубликовано 5 печатных работ.

Сообщения. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно-тсхннчсскхх конференциях "Состояние и перспективы развития локомотивострое-иия" (г. Новочеркасск, 19У4т.), "Роль молодых ученых и спецналуютов в развитии научно- технического прогресса на железнодорожном транспорте" (г. Москва 1995 г.).

Апрооация 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 е., в том числе 142 с. машинописного текста 31 с. рисунков, 9 с. таблиц, 10 с. списка литературы, 18 с. приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и основные задачи исследований, приведена краткая аннотация каждой из ияпс глав.

В перnой главе проведен обзор работ в области автоматизации упраниекня подвижным составом. Отмечен вклад таких известных ученых, как К.С. Айзинбуд В.М. Бабич, Л.А. FipanoB, И.Б. Башук, Е.П. Блохин, A.A. Гнк Я.М. Голопнчер, Ii.В. Ерофеев, U.E. Жуковский, Д.Д. Захарченко, В.Г. Иноземцев, И.П. Исаев, U .M. Кпзя-ринов, A.M. Костромнн, В.И. Крылов, В.А. Лазарнн, А.Л. Лисицын, А,Л. Ловдкоп-

ский, В.М. Максимов, Б.М. Наумов, H.A. Панъкпн, А.Н. Сапоськии, Ii.К. Тихмсиен,

f

Л.М. Трахтман, В.Г1. Феоктистов, С.А. Чаплыгин.

Дана классификация по различным признакам систем пвтоиедении поездов магистральных железных дорог. Детальному анализу подверглись существующие системы автоматического управления i-рузовыми поездами, как отечественные, так и зарубежные. Особое внимание уделено микропроцессорной системе управления пневматическим торможением. Отмечены достоинства этой системы и выявлены ее недостатки. На основе проведенного анализа поставлены задачи совершенствовании управления • пневматическими тормозами грузового поезда при помощи микропроцессорной системы путем разработки эффективных алгоритмов и программного обеспечения. К настоящему времени выполнен большой объем работ по автоматизации управления электроподвижным составом железных дорог. Многие последние разработки основываются на бурно развивающейся микропроцессорной технологии. Имеется ряд работ по автоматическому управлению грузовым поездом на тепловозной и электровозной тяге. Но при этом автоматизированы далеко не все режимы ведения грузового поезда. Исследователи уделяли основное внимание автоматизации тягового электропривода, оптимизации режимов работы электрооборудования подвижного состава. При этом многие р,азр?оотанные алгоритмы носят сильно упрощенный характер, что обуспои- ■

.юно использованием устаревшей элементной базы и не обеспечивает эффективное управление. Кроме того, не автоматизирован полностью процесс пневматического торможения и отпуска тормозов грузового поезда. Отсутствуют алгоритмы осуществления ступенчатого применения и отпуска тормозов, учитывающие действительные характеристики тормозных систем, газодинамические процессы в них происходящие и продольную динамику поезда при этом. Указанную особенность можно объяснить сложностью математических моделей, которые описывают движение грузового поезда в неустановившихся режимах пневматического торможения. В настоящее время имеется элементная база как для бортовых САУ - мощные микропроцессорные системы, так и дня. моделирования сложных систем - высокопроизводительные персональные компьютеры.

Таким образом, можно сделать вывод о необходимости, целесообразности и разрешимости задачи построения автоматической системы управления пневматическими тормозами грузового поезда. При этом необходимо оптимизировать все воз/

можные режимы работы пневматических тормозов и устранить отмеченные недостатки ранее разработанных систем. Разрабатываемую систему целесообразно вписать в контур регулирования времени хода САУТ и согласовать с САУ скорости движения грузогюго электровоза ВЛ85 в режимах тяги и рекуперативного торможения.

В1иШЦШЦХ5«Ш£ разработана комплексная математическая модель системы автоматического микропроцессорного управления торможением. Компонентами этой модели являются пневматическая тормозная система, уравнения продольных колебаний грузового поезда и элементов автоматики САУ. Модель позволяет исследовать гамдмнамнчеекне процессы в тормозной системе, продольные колебания состава при

различных алгоритмах автоматического управления поездом. Дня систематизации перечисленных компонентов и выявления связей между ними при автоматическом управлении грузовым поездом построена функциональная схема разрабатываемой системы (рнс. 1). Эт система представляет собой замкнутую САР, работающую « режиме стабилизации скорости движения поезда. Функшпо мдапика профаммной скорости (ЗС) выполняет внешний контур САУТ. ЗС вводит в систему сигнал, пропорциональный заданному значению У, программной скорости. Элемент сравнения (ЭС) сравнивает значение V, с фактической скоростью 1\>, поезда. Рассогтсовпшн: ДС поступает на вход автоматического ретулятора (АР), который рассчитывает величину ступени изменения скорости АУ". Промежуточный элемент (ПЭ) преобразует величину изменения скорости п величину изменения давления ЛР в ТМ вагонов на ступенях применения и отпуска тормозов. Тормозная система поезда, являющаяся исполнительным элементом, преобразует АР в тормозную силу поезда Я,. Под воздействием тормозной силы В„ основного и дополнительною Ид сопротивления движению изменяется фактическая скорость поезда К^. Чувствительный элемент (ЧЭ) передает измеренное значение Иф на ЭС.

Наиболее важной представляется модель пневматической тормозной системы и элементов автоматики СА.У. Тормозная сила поезда В, определяется как сумма тормозных сил вагонов Ву (модель ВЗИИТа)

»т =1 ^ ' <Г>

где п - число вагонов поезда.

Тормозну ю 0нлу_/-1О вагона для неоднородного но тину тормозов

поезда мо/.;но определить из выражения

0, -ЙСЛИ' * < - ; "

/

если

(} - и д* - 5 ^ < т - - 1} м ■ ;

в г

к - Л- если ( г т; + г; - > ы ■ ;

У<? / ' в а

где I - время, отсчитываемое от момента начала торможения головного экипажа (локомотива);

А/у - время прохождения тормозной волны между смежными экипажами;

К >:/ - безразмерный коэффициент, характеризующий зависимость коэффициента трения тормозных колодок различных типов от скорости движения;

сгу.йу-составляющие тормозной силы, зависящие от конструкции элементов ТС и числа экипажей;

7) - время наполнения тормозного цилиндра j-гo экипажа до установленной величины давления;

Л/ - наибольшая .величина тормозной силы экипажа. Модель ТС была значительно доработана применительно к решаемой задачи путем введения выражений изменения давления в ТЦ вагонов грузового поезда на ступенях регулирования .

ск

С

i

- [ Í - Гск- ¿- П AtJ

{ " Со[ * " Тс,<- <> - At J }

Р

ст

где Тсу - время скачки давления в ГЦ,

1'сг - величина ступени горможепим (отпуска), Ci, С2, Cs -постоянные коэффициенты.

Построение структуры системы проходило в несколько этапов. На первом этапе схема (рис. 1) не имела автоматического регулятора АР и промежуточного элемента ПЭ. Регулирование осуществлялось с помощью управляющего элемента УЭ, который вырабатывал сигнал, пропорциональный величине заданного давления ч ТЦ на ступени торможения или при полном (равнинном) отпуске. Характеристика УЭ (рис. 2) является четырехступенчатой. Три ее ступени соответствуют трем фиксированным тормозным позициям с заданной величиной давления в ТЦ(Л/ - 1,2; ¡'г " 3,0; l'¡ - 1,2 кге/см2 ), четвертая - позиция отпуска ( l'o =0 ). Значения S¡-S4 соответствующие зонам нечувствительности (табл. 1), определялись в ходе численного эксперимента на ЭВМ. С целью дальнейшего улучшения качества регулирования были построены схемы с различными типами автоматических регулягорой. Использовались Г1, ГШ и ПД- регуляторы. Математичес.сля модель АР при этом описывается соответственно следующими выражениями

г »

:: К___ДГ + — — | ¿.V г» I <4)

Л ДУ

пд пд пд

Описанный выше управляющий элемент не может обеспечить ступенчатый огпуск тормозов. Кроме того, имеется только три тормозные ступени, причем фиксированные. Отмеченные недостатки снижают точность регулирования скорости поезда. Для их устранения был разработан промежуточный элемент (ПЭ). Он преобразует сигнал А!*', полученный с иьгеода АР р '.аданное значение АР изменения давления в ТМ в два птшта. На первом этане вычисляется заданное значение давления в ТЦ

Р = с + С ДУ'*, (5)

С* 12

1-де С, = 0,0139, С2 — 2,08595 - постоянные аппроксимирующего

выражения.

На втором этапе по вычисляется значение АР .

В третьей главе построены математическая модель поезда в виде материальной точки в форме о ювного дифференциального уравнения движения поезда и дискретная модель состава в форме системы дифференциальных уравнений движения экипажей. При этом для точечной модели предусмотрел учет газодинамических процессов в тормозной системе, учет расположения состава па перевалистом профиле, а также инженерная оценка продольных реакций в составе. Разработаны различные алгоритмы автоматического управления торможением, позволяющие осуществлял ь ступенчатое применение, полный отпуск на равнинном режиме и ступенчатый отпуск на горном режиме включения воздухораспределителей. Выбран тип автоматическою регу-

ля гора (НД-регулятор) и проведена ею параметрическая оптимизации Обисмотим целесообразность и намечены нуги создания адаптируемой системы управлении. I<■ .1 явлены факторы, члияющне на качество регулирования скорости поезд,ч с нспот.ю-нанием пневматических тормозов. Приведены результаты расчетов переходных процессов в САР торможением грузового поезди. Изложены особенности применении метода объектно-ориентированного программирования для реализации разраГм»рапных моделей поезда и САУ на ПЭВМ. Исследование переходных процессов н разрабатываемой СЛУ математически сводится к составлению и решении системы неин-нейных«дифференциальных уравнении. Вместе с тем, известно, что не сунгесшуе! единых регулярных методов аналитического решения нелинейных дпфферелциаль-ных уравнений. Поэтому решение поставленной задачи осуществлялось 111111 исионь зояапки методов численного анализа и моделирования на ЭиМ. В расчоах иснолмо-иичось выражение Иноземцева В.Г. с добавленной в него силой сопротивления 01 уклона И',„ для вычисления максимальной продольной силы при пневматическом юр-можении грузового поезда

,„_„ 1?„ + У. ет -1 /~Л ' э -2-1/ #

г с У »0

где С - скорость распространения тормозной волны, м/с; В, - общая тормозная сила поезда, кН; к - коэффициент динамики, учитывающие- влияние зазоров

в автосцепках (к ~ 1,6 - 1,8); и- коэффициент поглощения энергии в аппаратах лвтсцзнокГдлн Ш-1 ТМ с/ '-<\Я5!

Дня построения дискретной модели поезд представлялся и виде цепочки из п масс внншов и локомотивов, соединенных упругими связями (модель ДИИТа).

ц ■ = V - - V-V /

*4 = У% =

, / = г,» ;

М 1 П+1 '

(7)

где.н - число экипажей в поезде;

- дсформаци .у -го межвагонного соединения;

% - скорость деформации;

/, - длина экипажа;

X/ - координата положения центра масс j -го экипажа;

У, - скорость центра масс экипажа;

От; - масса экипажа;

- усилие в у -том междувагонном соединении;

Ь) суммарная внешняя сила, действующая на экипаж.

1'сшение системы обьи юиен- мх дифференциальных уравнений (7) производится и форме задачи Коти с использованием численных методов интефнровашш чех-иер цл'о порядка точности. Разрабатываемая система должна обладать устойчивое] ью и оСеспе'пж;)и', до'сточное качество 'раулиротанпя ь 1!ф?^дц'|ЛХ'рад<мма)г-райаТы.

часiiu.iv' критернги.д.тя* .¡шгСица работы цнетдмы были -единят ь'1:ует.ано-" виащзяся онЗ^Ска Дсг,'времч рЬулнрова!ц1Й^ .Тйрфегулнрмгнмг ампян'гуДЗ &йъо-

колебаний К„. логарифмический декремент затухания 1п (1, максимальная по ¡пикающая в составе продольная сила У"" . Добиться одновременно оптимальною значения всех выбранных показателей качества невозможно. Для получения однозначною решения многокритериальной оптимизации параметров ИД-регулягора была соскншенн функция суммарных допустимых потерь:

< 8 >

где т - общее количество критериев качества;

Ui - минимальное значение i-ro критерия, получаемое

при решении задачи однокритернзльной оптимизап"п по i-му критерию; '

U¡" - максимальное или допустимое значение i-ro критерия.

При расчетах предполагалось, чзо и начальный момент времени t 0 поезд, состоящий из ВО груженых вагонов (масса брутто 90 т} и электровоза . Л-85, двшался на выбеге со скоростью V - 50 кмА, Системе автоматическою регулирования задавалось снижение скорост" на 10 км/ч, то есть У, = 40 км/ч. В составе поезда имелось 50 % вагонов обо^дованных ВР усл. N 270-005 и 50 % ВР усл. N 183, 50 % - чузунныч. и 50 % - композиционных тормозных колодок. При этом тин ВР и материал колодок отдельного вагона задавались случайным образом с использованием д;ичика случайных чисел и биномиального закона распределения верояшоаен. Уклон продо.п.-,ного профиля .пущ'доставляй,- 0,-.f¡ 10 Учшмьая.рек'омен.ышш-лд управлению торио-

ими, 25 % В1' поезда были включены на порожний режим с целью снижения продольные реакций в составе. Все ВР были включены также на равнинный режим пабо1Ы. Показатели качества дня оптимального варианта (рис. 3 и 4) с 11Д-рс1 улиюром, имеющим отрицательную Д-составляющую, (А><;, = 3,51 км/ч; 1п О-1.05; Л""" 1 0,83 МП; / 0,34; // = 0,41 при Кт == 0,07 и Упл - 0,0006) значительно ул) чшены но сравнению с предыдущими сериями. Соответствующие кривые дниже-|.ия гомда представлены на рис. 5. Выбор параметров АР, обеспечивающих оптимальнее реагирование, слабо зависит от начальной и заданной скоростей движении ноездх Влияние этих факторов компенсируется наличием в системе обратной связи но скорости. Величины уклонов элементов профиля, на которых располагается по-е наоборот оказывают сильное влияние на выбор параметров АР. Причем данные величины уклонов постоянно меняются, что требует постоянно!"'.настройки АР при динжшнн поезда. Такие характеристики поезда, как относительное количество воздухораспределителей различных типов, тормозных колодок, изготовленных из различною материала, количество и загрузка ватное также существенно влияют на выбор оптимальных параметров АР. Указанные характеристики имеют значительный разброс и складываются на стадии формирования поезда. Они вызывают необходимость с(кнне1с1нующсч настройки АР при прицепке локомотива к составу. Результаты вычислений и,, дискретной мотели поезда выводились в виде диаграмм максимальных расIя» нваюших и сжимающих (нагружающих) сил рис. 6.

разработан план численного эксперимента, но которому проведаны серии рисчетовс целью получения оптимальных параметров автоматического регуп'гмел -лпн р,Ь'шчиых ^a'paкiqv^'c^як -поезда 'й нут'^'езу^Ьыкы •вг./чисчеинк 'об-рабаины с иомошьь* методов регрессионно!о и дисперсионного .ишшЗои, Б.ыло ус-

тановлено, 'по наиболее приемлемым является экстремальный эксперимент. II» мпо-

г

жества факторов были выбраны пять:

XI - процентное соотношение вагонов » составе поезда оборудованных композиционными и чугунными тормозными колодками (изменяется от 0 до 100 О- соответствует 100% чугунных.'колодок, 100- соответствует 100% композиционных колодок);

х2 - процентное соотношение вагонов в составе поезда оборудованных воздухораспределителями усл. N 483 и усл. N 270-005 (изменяется от 0 до 100, 0- сошиег-ствует 100% ВР. усл. N 270-005, 100- соответствует 100 % 13Р. усл. N 483);

X; - приведенный уклон продольного профиля пути (изменяется от -0,005 до -0,015);

х4 - количество вагонов в составе поезда (изменяется от 40 до 80);

XI - масса брутто грузового вагона (изменяется от 30 до 90 т);

11а ряду с указанными верхним и нижним уровнями варьирования факюрон были установлены основные (средние) уровни или центры эксперимента (для V/ и V.. -это 50; для х<- это -0,010; для лг^ и X; - это 60). Дополни тельные серии вычислении были проведены для X] равного -0,018 с челыо исследования работы алюршма управления при ступенчатом отпуске тормозов на горном режиме включении во>-духораспрсдетпелей.

Проанализировав показатели качества всех но гросннык моделей, можно выделить две, наиболее пригодные для последующег о использоваш н алии |ерс Г ДУ

К.Д- ЪХ*Х * ьаха * ■

с < о »

Данные выражения позволяют настраивать автоматический регулятор СЛУ в зависимости ог характеристик конкретного поезда и пути.

В пятой главе разработан алгоритм автоматического управления тормозами грузового поезда в бортовой МПСУ, произведен сравнительный анализ разработанных моделей тормозной системы с экспериментальными результатами, полученными на тормозной испытательной станции и внесены уточняющие изменения.

Функциошшыгая схема системы была существенно доработана путем введения в нее адаптера (рис. 7). САР осуществляет регулирование скорости движения грузового поезда с использованием режимов применения и отпуска пневматических тормозов в соответствии с алгоритмом управления, блок-схема которого показана на рис. !!. При этом под блоком 1 обозначена САУ'Г. Блоки 2-4 выполняют функции датчиков фактической скорости, уклона и давления в УР. Блоки 5,'6 и 8 относятся к адаптеру и служат для вычисления параметров автоматического регулятора. Коэффициенты />1 настроечных выражений получены в главе 4 по результатам численного эксперимента. В блоке 7 вычисляется рассогласование по скорости АV. Блок 9 описывает работу автоматического регулятора. Блоки с 10 но 18 выполняют функции промежуточного элемента. На выходе блока 18 задается величина изменения давления в ТМ по УР для расчетной ступени применения или отпуска тормозов. Блоки 19 и 20 обслуживают процедуру изменения давления в УР до заданной величины. Блок 21 отсчитывает шаг по времени. На основе построенного алгоритма управления было разработано специальное программное обеспечение, .реализующее -работ)', адаптера. •»иемеиы7'Орш$11«1шя4 автоматического'"•регулят.ора .и 'пр0меху,т.0;и10гр';эпсмегтп1. Ч}н6-предназначен';) для нм.численйн в- режиме реального'',времени в:б6рт,оирЦ'\ШСУ>>'иь| -полненной .на базе Зш'крснроцс.ссоров" ¡8086.

В приложениях приведены: таблица многомерных испытаний, применяемая для параметрической оптимизации автоматического регулятора; описание программного обеспечения для моделирования САУ на ПЭВМ; программа для бортовой системы управления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. При разработке САУ пневматического тормоза грузового поезда необходимо учитывать влияние газодинамических переходных процессов и продольных динамических сил на управление поездом с целью предотвращения режимов движения поезда, недопустимых по условиям безопасности движения, и неэффективных по технико-экономическим показателям.

2. Математическая модель тормозной системы построена по модульному принципу на основе аппроксимации экспериментальных кривых изменения давления в тормозных цилиндрах при различных режимах работы тормозной системы.

3. В функциональную схему САР целесообразно ввести промежуточный элемент, преобразующий величину изменения скорости движения в величину изменения давления в тормозной магистрали.

о

4. В САУ пневматического тормоза грузового поезда следует применять 11Д-регулятор с отрицательной Д- составляющей, обеспечивающий приемлемые для эксплуатации показатели качества регулирования.

5. Удовлетворительные, результаты для выбора параметров регулятора дас!| применение метода многокритериальной оптимизации, причём варианты, оптимальные но точечной модели поезда с оценкой продольных динамических сил по уточнённой приближённой формуле практически совпадают с результатами, полученными при использовании дискретной модели поезда.

Функциональная•схема■системы•автоматического управления пневматическим торможением грузового поезда

Рис, I.

/IV

ЛГ

| км/ч

ч.........а..........

Рис. 2.

Таблица - I.

¡Ширима I зоны

¡нечувствительности

б 6. в 6

0,5 1.0 1,5 2,0

см1

р ! гт

» !

{-"Х-—, >' -- й»1 I---1 Д Г I-1

зс р- <Я)-4 АР -»[ПЭ[

~ Т _

-

эс

г

1 дг

из

у

—Н 0УI—

Рис.

1.5 12

С.9

г

0.5

о.;

Ьдок-су,0ио • алгоритма • автоматичеоного • управления пик!Мг»лтмчоскими тормозами грузового поогда е бортовлй МПСУ

-iW. Si,

6. Разработанное на основе метода обз-ктно-ориеитнрованною нро! раммнро-вания гибкое программное обеспечение позволило эффективно моделирован, различные переходные процессы при выполнении работы.

7. Дли построения алгоритма адаптации САУ пневматического эормом ц>у н>-вого поезда следует учитывать пять значимых факторов: процепшое соотношение тормозных колодок и воздухораспределителей различных типов, количество ватной в составе поезда, среднюю массу вагона и приведенный уклон профиля пуш.

8. Коэффициенты настройки ПД-регулятора в адаптивной системе управлении целесообразно вычислять но предложенным в работе выражениям.

Сравнительный анализ результатов расчётов и экспериментальных исследований, выполненных на тормозной испытательной станции завода "Трапсмаш" подтвердил правильность разработанной в диссертации методики моделирования переходных процессов в тормозной системе грузового поезда.

10. Предложенный алгоритм и специальное программное обеспечение позволяю! выполнять расчёты в режиме реального времени величины требуемых с1уненей

применения и отпуска тормозов в бортовой микропроцессорной сиек-ме управлении

о

локомотивом.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Лосев. 13.В. К вопросу пповых расчетов численным меюдом с учеюм длины поезда и распределения массы вдоль состава/ МШ1,. -М., 1990, -|5 с. - Ден и ЦНИИ ТЗИ МПС № 5485 -ж.д. 90.

2. Лосси. В.13. Парамезрическая оптимизация автоматическою ре(улятора inici'.MitiНисского торможения грузового поезда/ МИИТ. M., ISÎS, -7 с. - Деи. в 11,11111! ТЭИ МПС. № 6003 -т.д. 95.

3. Лосев. В.В. Использование обьектно-орменгпрова:шого программирования ;uih разработки моделей поезда различной степени сложности/ МИИТ. -М., 1995, -7 с. - Деи в ЦНИИ ТЭИ МПС. № 6002 -ж.д. 95.

Л. Лосев. В В. Система автоматического управления пневматическим торможением грузового поезда/ Тез. доклада науч.-техн. конференции «Роль молодых ученых, и специалистов в развитии научно-технического npoipecca на ж.-д. транспорте». М. -199:> с.

5 Савоськин Л.П., Коваль П.Е., Лосев D.B. Ал горит;., а комплексною авгома-1ичс.ч'кого управления рекуперативным и инспматическим тормозом iрутового поезда/ Тез. доклада на международной конференция «Состояние н перспективы развития jkiko moi икостроення». Новочеркасск, -1994 с. 'Î8-89.

ЛОСЕВ Владимир Викторович АВТОМАТИЧЕСКОЕ: МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ ТОРМОЗАМИ ГРУЗОВОГО ПОЕЗДА 05.22.07,- Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

.<К>рлаг бумаги 60,х90 1/60 Обьсм 1,5 п.л. 1ира:к ¡СО-экз.'

Подписано к печати 7 11.96. Заказ SSZ.

Типография!М1<!И1'.а. Mockeîi, ул; Oôp.auoiia, 15/