автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Комплексная система автоматизированного управления сортировочным процессом

На правах рукописи

САВИЦКИЙ Александр Григорьевич

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ СОРТИРОВОЧНЫМ ПРОЦЕССОМ

05 22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Московском государственном университете пугей сообщения (МИИТ).

Научный руководитель' доктор технических наук, профессор В И. Шелухин.

Официальные оппоненты, доктор технических наук,

профессор P.A. Косилов кандидат технических наук, В.И Астрахан

Ведущая организация: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения (РГОТУПС).

Защита диссертации состоится 9 ноября 2005 г. в 15 30 на заседании диссертационного совета Д 218.005.07 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТе) по адресу: 127994, г. Москва, ул Образцова, д. 15, ауд. 1504.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах с подписью составителя, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан октября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218 005 07, доктор технических наук, профессор

В. И Шелухин

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На сети железных дорог Российской Федерации насчитывается 123 станции, имеющих 147 сортировочных горок, из которых 110-механизированные. 24 станции включают по 2 сортировочные системы соответственно четного и нечетного направления 50 сортировочных горок оборудованы трехпозиционным вытормаживанием отцепов. Остальные, преимущественно, - двухпозиционным, предусматривающим «башмачное» вытормаживание отцепов в сортировочном парке.

Анализ технической оснащенности сортировочных станций указывает на значительный износ технических средств и несоответствие требуемому уровню информатизации.

Внедрение информационных технологий, диспетчеризация управления перевозками нашли свое отражение в создаваемой трехуровневой системе ЦУП «РЖД»-ЕЦЦУ-АСУ опорной станции. Роль хозяйства СЦБ в этом процессе, помимо традиционных задач по обеспечению безопасности движения, сохранности вагонов и грузов, предусматривает информационное обеспечение систем управления дорожного и сетевого уровня. На практике это значит, что 51-у важнейшую сортировочную станцию необходимо превратить в высокопроизводительные и эффективные центры переработки вагонов, готовые обеспечить выполнение перспективного плана формирования. Информационное наполнение систем управления этих станций должно соответствовать роли опорной станции.

Выполнить перечисленные условия без коренного обновления и комплексной реконструкции средств автоматизации и механизации на сортировочных станциях и горках невозможно, в виду несоответствия технической оснащенности объектов современным требованиям

Весомый вклад в создание и совершенствование горочных устройств и систем механизации и автоматизации, проектирования сортировочных горок внесли известные ученые и специалисты Л Г Аверьянов, П В Баргенев, А М.Брылеев, Ю Г Боровков, Ю.В.Ваванов, А.П.Дзилиев. А М.Долаберидзе, А.М.Дудниченко, С В Земблинов, В Н Иванченко, В А.Кобзев, Ю.А Кравцов, I А Красовский, Н Н Лябах, Н.К Модин, Ю А Муха, В.Д.Никитин, Н А.Никифоров, В Е.Павлов, В А Парил Прокинова.

В Д Ратников, Б.А.Родимов, НОРснинский, В.С С'кабалланович, И.И Страковский, В.Н Соколов, Л Б Тишков, Г М Уманский. Н М Фонарев, Е М Шафит, В.П.Шейкин, В И.Шелухин, А Н Шабетьников, А А Явна и другие.

Анализ систем автоматизации сортировочных горок и станций, а также опыт эксплуатации, показывают, что тенденция их развития направлена на создание интегрированных систем управления технологическими процессами При этом выделяются два уровня автоматизации' низовой, обеспечивающий управление технологическими процессами и верхний, объединяющий информационно-планирующие и формирующие команды управления устройства и подсистемы.

Каждый из названных уровней исторически и традиционно развивался и совершенствовался автономно, на базе своих специфических задач, с использованием различных технических и программных средств.

Современные требования повышения эффективности управления, включающие безбумажную технологию оперативного управления, непрерывный мониторинг за передвижением транспортных единиц, вызывают необходимость интегрирования различных систем как низового, так и верхнего уровней автоматизации.

Целью диссертационной работы является создание научно обоснованных методов комплексной автоматизации сортировочных процессов и технической реализации систем станционной автоматизации, обеспечивающих4 расширение зоны автоматизации и механизации до границ всей сортировочной станции, построение системы управления на базе универсальных, адаптирующихся к объекту управления программно-аппаратных модулей, объективный и оперативный мониторинг хода технологического процесса' позволяющих повысить эффективность выполнения плана формирования и отправки составов, а также безопасность роспуска при возникновении нештатных ситуаций, снизить роль «человеческого» фактора, как в задачах сбора и обработки первичной информации о распускаемых и формируемых составах (переход к безбумажной технологии), так и в реализации управления расформированием составов

Основные направления выполненных исследований' разработка методики регулирования скорости роспуска, позволяющей обеспечить разделение отцепов на спускной части горки при максимально допустимом темпе роспуска и плавном ре1\лнровании скорости состава, разработка алгоритмов торможения отцепов реализующих плавное прицельно-интервальное регупирование их

траекторий движения по сортировочной горке и путям сортировочного парка; разработка рекомендаций технической оснащенности сортировочных горок различных категорий, в зависимости от объёма переработки вагонов; разработка требований и предложений по реализации систем автоматизации сортировочных процессов, обеспечивающих комплексное взаимодействие подсистем низовой автоматики и информационно планирующего уровня

Методы исследований В работе использованы методы математического и имитационного моделирования, физическое моделирование, численные методы расчета и анализа, математический аппарат теории статистических решений, натурные испытания.

Достоверность научных положений обусловлена корректностью исходных математических моделей, обоснованностью принятых допущений; подтверждена соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, апробированием научных выводов на конференциях и научно-технических советах, а также опытом эксплуатации реализованных системных разработок в реальных условиях эксплуатации.

Разработанные алгоритмы и методы оценки скорости роспуска и определения начальных интервалов между отцепами, предложенные технические решения, защищены четырьмя авторскими свидетельствами на изобретения, в том числе на способ регулирования скорости надвига составов

Научная новизна. Впервые сформулированы требования и предложены варианты реализации систем автоматизации сортировочных процессов, обеспечивающих комплексное взаимодействие подсистем низовой автоматики и информационно планирующего уровня.

Разработана методика регулирования скорости роспуска, базирующаяся на учете динамики движения надвигаемого состава и скатывания отцепов по путям сортировочной горки и подгорочного парка с известной технической и технологической оснасткой, позволяющая обеспечить разделение отцепов на спускной части горки при максимально допустимом темпе роспуска и плавном регулировании скорости состава

Разработаны алгоритмы управления торможением отцепов, реализующие координатный алгоритм статистического у правления и на их основе - плавное торможение вагонов в ^медлителях тормозных позиций Предложены критерии управления торможением, обеспечивающие прицельно-интервальное

регулирование скорости отцепов на спускной части горки и на сортировочных путях.

Практическая ценность работы заключается в реализации новых функций и качеств комплексных систем автоматизированного управления сортировочными процессами, позволяющих' повысить безопасность и производительность сортировочных устройств; снизить роль "человеческого» фактора, как в задачах сбора и обработки первичной информации о распускаемом и формируемом составе, так и в реализации управления расформированием составов; повысить оперативность и качество обслуживания технических средств за счет адресного и оперативного информационного обеспечения персонала на ранних стадиях прогнозирования предотказных состояний, безопасность роспуска при возникновении нештатных ситуаций в процессе роспуска.

Реализация разработанной методики регулирования скорости роспуска, обеспечивает разделение отцепов на спускной части горки при максимально допустимом темпе роспуска и плавном регулировании скорости состава, что позволяет повысить производительность сортировочных горок от 3% до 15% в зависимости от переработки

Реализация результатов работы. Результаты исследований реализованы на станции сетевого значения Бекасово-Сортировочная Московской ж. д. и рекомендованы ОАО «РЖД» к тиражированию на сети железных дорог России, а также положены в основу отраслевых нормативно технических актов и документов Решением сетевого совещания по изучению организации работы комплексной системы автоматизированного управления сортировочной станцией (КСАУСС) на станции Бекасово-Сортировочная Московской железной дороги 2122 октября 2004г, утвержденным первым Вице-президентом ОАО «РЖД», подтверждено' «Внедрение комплексной системы автоматизированного управления сортировочной станцией позволяет' сократить простои вагонов на 2030%, сократить эксплуатационные затраты, в том числе за счет создания малолюдных технологий; повысить безопасность станционных технологий»

Результаты диссертационного исследования были положены в основу разработки программы обновления и развития средств железнодорожной автоматики и телемеханики, принятой МПС РФ в 2000 г; «Эксплуатационно-технических требований к технологии и гехническим средствам механизации и автоматизации сортировочных станций», технических заданий на системы горочной автоматизации.

Результаты исследований автора, изложенные в опубликованных работах, использованы в учебном процессе при подготовке специалистов по специальности 2107 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» в Московском государственном университете путей сообщения. Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы многократно (1998—?005г) докладывались и обсуждались на научно - технических советах ОАО «РЖД», технических совещаниях конструктората по проблемам механизации и автоматизации сортировочных процессов, на заседаниях научно - технических советов ВНИИАСа, на четвертой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» в г. Москве в 2003 г., на первой международной научно-практической конференции «ТРАНСЖАТ-2004» в г. Санкт-Петербурге в 2004г, обсуждались на заседаниях кафедры «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» Московского государственного университета путей сообщения

Публикации. Материалы, отражающие основное содержание работы, изложены в 21 научных статьях, 8 авторских свидетельствах на изобретения, 6 патентах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Она содержит 186 страниц основного текста, 32 иллюстрации и 9 таблиц. Список использованных источников содержит 68 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность проблемы создания комплексной системы автоматизации сортировочных процессов, сформулированы цели и задачи диссертационного исследования в области автоматизации процесса надвига и роспуска составов, управления торможением отцепов

В первой главе раскрывается состояние вопроса: представлен анализ технического оснащения сортировочных станций средс[вами механизации и автоматизации, приведен состав технических средств и систем автоматизации, рекомендованных для тиражирования, изложены направления развития средств автоматизации сортировочных станций

Проблема комплексной автоматизации сортировочных станций возникла в России в 90-е годы XX века, когда из-за снижения грузопотока некоторые

сортировочные станции консервировались, а другие работали с неполной нагрузкой.

На горках сети эксплуатируется около 3800 вагонных замедлителей восьми типов Большинство горочных и парковых замедлителей, морально устарела. Их отличают повышенное энергопотребление и трудоемкость обслуживания. Около 60% из них уже сегодня нуждаются в замене и капитальном ремонте.

Аналогичная картина наблюдается с динамикой старения стрелочных приводов, где каждый 2-й привод нуждается либо в замене, либо в капитальном ремонте. Морально устарело более 90% горочных путевых датчиков, более половины из них выработало ресурс Не намного лучше обстоит дело с системами автоматизации управления технологическим процессом расформирования составов. Из 110 механизированных горок большинство оборудованы системами централизации нескольких типов, в основном релейными.

Темпы модернизации и обновления устройств, проводимые за счет средств капитального ремонта железных дорог и плановых программ, недостаточны для того, чтобы переломить негативную тенденцию старения технических средств Уже сегодня это становится препятствием к внедрению современных информационных технологий на сети железных дорог.

Действующие релейные и микропроцессорные системы и устройства автоматизации сортировочной работы, принятые в эксплуатацию до 2003 года ориентированы на работу под контролем оператора и не обеспечивают сбор и передачу информации в АСУ СС в реальном масштабе времени Физически и морально устаревшие технические средства и системы управления технологическими процессами, созданные преимущественно в семидесятые годы, сдерживают развитие современной технологии управления сортировочными станциями Сохранение существующего положения может привести, в ближайшее время, к нарастанию потока сбоев систем и отказов технических средств Необходимо существенное обновление эксплуатируемого оборудования и системных решений Технические решения, положенные в основу ряда действующих устройств, исключают переход на автоматический режим управления

Анализ зарубежного опыта автоматизации работы сортировочных станций указывает на многочисленные параллели с отечественными достижениями в этой области, [де так же реализованы функции автоматизации управления стрелочными переводами вагонными замедлителями и маневровыми

локомотивами на сортировочных горках с 2-х или 3-х позиционным торможением.

Для реализации поставленных перед отраслью задач разработано новое поколение устройств и микропроцессорных систем, взамен традиционных, соответствующих современным требованиям и обеспечивающих автоматизацию и механизацию практически всех технологических операций на сортировочных станциях. Среди них- горочная автоматическая локомотивная сигнализация с передачей информации по радиоканалу и телеуправлением маневровыми локомотивами ГАЛС Р, горочная автоматическая централизация с ведением накопления вагонов ГАЦ-МН, устройство управления прицельным торможением УУПТ (современная версия традиционных систем А PC)

Созданы предпосылки, позволившие сформулировать задачи, отражающие современные подходы к совершенствованию принципов управления технологическим процессом и эксплуатации технических средств сортировочных станций: необходимость смены технических средств и функциональных подсистем управления на новые, ориентированные на автоматизированное управление при непрерывном функционировании, комплексность автоматизации и механизации сортировочной станции, предусматривающая интегрирование систем и устройств низовой автоматики и технических средств верхнего информационно-планирующего уровня автоматизации сортировочных станций.

Во второй главе приведены результаты исследований процесса расформирования составов на сортировочных горках, позволившие разработать методику расчета и алгоритмы автоматического управления скоростью надвига и роспуска составов.

Система управления движением состава в процессе роспуска должна обеспечивать максимальную перерабатывающую способность горки в условиях заданных значений нормативов качества ее работы Резервы роста заключены в увеличении темпа расформирования Для ряда отцепов начальные интервалы превышают потребные значения в 2-2,5 раза Однако реализация этих резервов невозможна в условиях директивного управления со стороны оперативных работников станции.

Из практического опыта и ранее выполненных исследований известно, что эффективное управление надвигом и роспуском требует введения режима оперативного изменения скорости состава и непрерывного контроля

правильности расцепки, интервалов между отцепами на спускной части горки, учёта сочетания длин, ходовых свойств и маршрутов следования отцепов

Используемые в традиционных системах подходы к автоматическому управлению режимами движения составов при расформировании характеризуются упрощенными моделями, что не позволяет реализовать потенциальные возможности сокращения горочного цикла и применить переменную скорость надвига и роспуска

В диссертации предложена методика автоматизированного регулирования скорости надвига и роспуска, которая базируется на учете динамики движения надвигаемого состава и динамической модели скатывания отцепов по спускной части Такой подход обеспечивает разделение отцепов по маршрутам следования при максимально допустимом темпе роспуска и плавном регулировании скорости состава. Реализация методики позволила повысить производительность сортировочных горок от 3-х до 15% в зависимости от переработки сортировочной горки.

Система непосредственного управления надвигом и роспуском составов минимизирует горочный интервал путем сокращения времени выполнения операций надвига, роспуска и осаживания вагонов в сортировочном парке, а также снижает энергозатраты при выполнении этих операций.

Сокращение времени надвига состава обеспечивается подачей состава из парка прибытия к вершине горки с переменной скоростью Предусматривается реализация режимов основного, предварительного и попутного надвига с возможностью перехода из двух последних в первый без остановки состава (самый энергосберегающий и быстрый надвиг). При расчёте скоростного режима надвига учитываются длина и профиль на маршруте движения, длина и вес надвигаемого состава, параметры локомотива по реализации перепадов скорости движения.

В диссертации разработан алгоритм режима надвига с переменной скоростью и безостановочным переходом в режим роспуска, позволяющий сократить время надвига на 3-15% в зависимости от длины и сложности маршрута.

К моменту расчета скорости роспуска отцепа значения управляющих воздействий для него еще неизвестны и могут лишь про! нозироваться на основе информации о характеристиках расформировываемого состава, сортировочной горки и ее технологического оборудования Совокупность кошролируемых

параметров X, характеризующих объект управления }, формируется на основе банка данных' априорной информации - нормативных справочных данных об объекте, из натурного листа и получаемых посредством измерения и классификации параметров ранее скатывавшихся аналогичных отцепов Наряду с контролируемыми параметрами объекта управления существует множество неконтролируемых: основное сопротивление движению отцепа, сопротивление движению отцепов от кривых и стрелок, от воздушной среды и др. Неконтролируемые параметры вносят элемент случайности в прогнозируемую динамику движения отцепов.

Время роспуска определяется выражением

где г,, г,„, I,- соответственно время занятия вершины горки первым очередным и последним отцепами.

Задача синтеза системы управления скоростью роспуска рассматривается в

виде:

где' Тр„ „ - минимизируемый параметр, П- совокупность заданных условий (ресурс управления), которым должно удовлетворять управление

Решением задачи является такая совокупность значений вектор-функции V, , реализация которых обеспечивает минимальное время занятия расформировываемым составом вершины горки при заданном ресурсе управления.

Область допустимых условий О определяется рядом ограничений Я, накладываемых на показатели целевых функций нормативными документами или технологическим оборудованием объекта. К ним относятся: допустимая скорость соударения и длина окна между вагонами на сортировочном пути, разделение отцепов на спускной части горки, допустимая скорость их въезда на тормозную позицию и ее мощность, допустимая скорость надвша и роспуска, предельная интенсивность юрможения, допустимая интенсивность разгона и торможения состава, мощность горочною локомотива и др

т„о с =+ 2Л, +

П

I 2

Модель объекта управления У представлена в виде двух независимых моделей процессов движения - расформировываемого состава и оторвавшихся от него отцепов. Такова ее естественная декомпозиция

Рассмотрены три модели описания отцепа, как объекта управления: в виде материальной точки; в виде нерастяжимого стержня; в виде системы жёстко связанных материальных точек, каждая из которых соответствует местоположению и нагрузке, приходящейся на одну ось отцепа

В современных системах управления применяется третья модель на основе поосного взвешивания отцепов.

Дифференциальное уравнение скатывания отцепов представлено в виде

dS = U\g'(iM-»0„,,t)]VdV. Интегрируя выражение на участке dS, ограниченном координатами s и 5,.,, получаем:

Sj*, e, + i

} ciS = \/[g'(l.JKI,-wal-„ll)} \VdV.

vj

Решение уравнения относительно V дает соотношение, которое удобно применять для вычисления скорости отцепа в конце участка моделирования при условии w^ = const:

к/а/^2 + - •

Время движения отцепа по участку элементарного перемещения определяется из выражения:

, = 2Д S\V,+VJri).

Предложена методика регулирования скорости роспуска составов, позволяющая реализовать имеющиеся резервы пропускной способности сортировочной горки и обеспечить надежное разделение отцепов на стрелках и тормозных позициях за счет совершенствования алгоритмов априорного определения и оперативной корректировки скорости роспуска

Для определения скорости роспуска состава на пути регулирования очередного отцепа использован разработанный способ, защищенный авторским свидетельством на изобретение предусматривающий вычисление скорости роспуска V по начальному интервалу i между отцепами и пути регулирования i-го отцепа 5„: К, = 5,„ / /„.

Путь регулирования в предложенном способе определяется выражением

= ,+о -м/,

где к— коэффициент отрыва, характеризующий долю длины отцепа, расположенную до вершины горки в момент его отделения от состава, /, /, , -соответственно длины / -го, (/ - 1)-го отцепов

Коэффициент отрыва к определяется по формуле:

*=('„-», )/(| "+/,),

где / и I — уклоны спрямленного эквивалентного профиля соответственно отрывной и надвижной частей горки участка пути

Начальное значение определяется выражением: tn =t,„ + At,

где r,v минимальный временной интервал между отцепами на лимитирующих (разделительная стрелка и вагонные замедлители по маршруту) участках;

At - диф, т. е разность времен хода между отцепами на пути их совместного пробега до лимитирующего участка

В процессе моделирования движения отцепов по маршруту скатывания, с учётом контролируемых параметров и статистической оценки неконтролируемых параметров, определяют лимитирующие участки по - max и соответствующий им ряд средних скоростей роспуска состава {ур1\ на пути регулирования группы отцепов. От предварительного ряда начальных интервалов {/„,} переходят к «выравненному)» {<„}, построенному с учётом последовательного формирования интервалов между отцепами на тормозных позициях расположенных выше лимитирующего участка «Выравненный» ряд средних скоростей роспуска {Vt} отличается меньшими перепадами между смежными значениями.

Использование локомотивов с большой мощностью и сцепным весом улучшает условия реализации скоростей, но при этом следует иметь в виду, что ускорение, развиваемое локомотивом, не должно превышать допустимого предела, чтобы избежать повторной сцепки отцепов. Поэтому выбор скоростного режима расформирования составов состоит в определении ряда максимальных заданных скоростей роспуска отцепов с учетом всех действующих ограничений

Предварительное вычисление К, производится по формуле

где а - ускорение (замедление), развиваемое горочным локомотивом на пути регулирования скорости ; -го отцепа.

Рели при расчете V подкоренное выражение принимает отрицательное значение, что свидетельствует о несоответствии начального интервала г возможностям горочного локомотива. заданная скорость роспуска пересчитывается следующим образом:

- V, +0,5я,г„, при «,<0. При необходимости производят перерасчет заданной скорости предыдущего отцепа: V,, , = К, -0,5а,К,,

после чего проверяется реализуемость интервала между новым значением К, , и рассчитанным заранее значением К, по формуле'

В случае невыполнения неравенства, очередное значение скорости роспуска для 0 - 2) -го отцепа определяется выражением:

Аналогично проверяется на реализуемость перепад скоростей между 0-2) и 0-3)-м отцепом и т. д.

В диссертации введено понятие группы отцепов, связанных интервальными условиями, и определена её длина. Необходимая глубина предварительного расчёта скорости роспуска определяется выражением

где а - текущее ускорение движения локомотива. Следует учитывать, что л( обратно пропорционально текущему весу состава, / - величина переменная и можег колебаться от 6-8 отцепов в начале роспуска до 2-х в его конце.

В процессе роспуска по ряду причин возможны нарушения расчетного режима движения расформировываемого состава При отклонении начальных интервалов от расчётных значений производят корректировку скорости роспуска для последующих отцепов

'01 1

1./р = (У}-У}тт)>2а„

I

Таким образом, создается максимально допустимый режим по скорости роспуска состава, удовлетворяющий всем действующим нормативным ограничениям.

Разработанная методика реализована в подсистсмс ГАЛС Р и контроллере вершины горки, реализующем функции ГПЗУ в комплексной системе автоматизированного управления сортировочным процессом КСАУ СП

В третьей главе на основе анализа особенностей свободного скатывания вагонов по спускной части горки показано, что при прогнозировании динамики их движения необходимо учитывать инерционные силы, возникающие в процессе торможения отцепов Предаожены алгоритмы управления торможением отцепов, реализующие плавное изменение скорости бегунов в вагонных замедлителях и минимизирующие действие возникающих инерционных сил

Управление скоростью скатывания отцепов должно обеспечивать необходимые интервалы попутного следования, не допускающие нагонов, и прицельное торможение их на сортировочных путях. Это означает, что на участках пути вне тормозных позиций движение отцепов должно быть хорошо прогнозируемым, что невозможно без учёта инерционных свойств вагонов.

Движение отцепов описывается известным уравнением, в котором первое слагаемое характеризует силы инерции отцепа'

а^кт + £(£?»' + Д„) = 0, где: а - ускорение торможения (разгона) отцепа, т - масса вагонов в отцепе; к - коэффициент, который учитывает долю увеличения кинетической энергии отцепа за счет вращения колесных пар, - вес вагона в отцепе; Вт -тормозные касательные силы, действующие на вагоны в замедлителях, Н' -удельное сопротивление движения вагонов в отцепе.

Дополнительная кинетическая энергия отцепа, вызванная последействием инерционных сил, определяется уравнением: Е,)и„=0,5тУи„ -таш,1т и приводит к динамически неуравновешенному движению отцепа.

Обоснована необходимость реализации режима плавного (мягкого) торможения отцепов в вагонных замедлителях, который обеспечивает в процессе торможения л = тт, а в момент растормаживания, совпадающего с выходом отцепа из тормозной позиции, У,:п - у ш и ускорение торможения близкое к

ускорению свободного скатывания отцепа по прилегающему участку после торможения

Традиционный принцип управления торможением только по одному критерию плохо адаптирован к реальному аппаратурному обеспечению и нуждается в дальнейшем совершенствовании, о чем свидетельствует многолетний опыт эксплуатации систем АРС.

Торможение отцепов относится к числу нестационарных процессов. Его параметры меняются во времени и алгоритмы идентификации должны отслеживать эти изменения, что является важной предпосылкой к разработке и применению адаптивных методов управления.

Управление торможением должно использовать математические модели, способные работать в реальном масштабе времени Причем из-за скоротечности процесса преимущество отдается наиболее простым модепям, позволяющим решать поставленные задачи при небольших объемах вычислений

Рекуррентные алгоритмы обработки информации позволяют формировать изначально ориентировочную оценку за малый интервал времени и постепенно уточняют ее по мере поступления новых реальных данных При этом отпадает необходимость хранить в памяти системы устаревшие значения измеренного параметра

Рассмотрены временная и координатная статистические модели управления торможением отцепов в замедлителях

Временной подход базируется на линейной или квазилинейной зависимости скорости движения отцепа от времени'

r(t) = vtx + a(t-iia).

В процессе торможения по результатам измерения скорости отцепа, '

вычисляются оценки его ускорения à Торможение прекращается в момент времени / , удовлетворяющий условию равенства расчетного и сглаженного (усредненного) значений скорости движения отцепа. Момент окончания торможения вычисляется как:

V" = + - ^ )' " ' ПРИ ^ " •

Рассмотрен случай бинарного торможения, использующий две ступени усилия нажатия вагонных замедлителей.

Время движения на предыдущей ступени торможения-

т_ =\/а,(т]у:+2ri I -VJ

Время движения на достаточной ступени торможения, предшествующей оттормаживанию:

Т; = 1>Я, (>/СГ+2^К,,,,-/, ) - ,)■ где к,,,,,,,, = ^ +2-7„7 = .

а / и - соответственно общая длина тормозного пути отцепа в замедлителе и на предыдущей ступени торможения.

Отсутствие привязки к реальной длине отцепа и его координате в замедлителе является серьезным недостатком временного подхода к решению задачи прицельного торможения, затрудняющим процесс автоматизации выбора тормозящего усилия (рабочей ступени торможения) и оптимизации управления процессом.

Координатный подход базируется на анализе зависимости изменения кинетической энергии движения отцепа от тормозного усилия и положения отцепа в тормозной позиции.

Убыль кинетической энергии отцепа в случае к-ой ступени торможения равна Д£Л - FhAI.

При дискретном торможении на к - ступенях, в силу инвариантности, одинаковое снижение энергии происходит и в случае торможения 1-ой ступенью в к раз большем тормозном пути-

Г^М = к^А1 = А1).

За время между двумя последовательно выполненными отсчетами скорости убыль кинетической энергии движения равна:

0,5т(1/Щ,т, -У,') = -/)•

Переходя к реально измеряемым значениям замедления отцепа = получаем уравнение, записанное для единицы массы отцепа, которое представляет собой линейную модель изменения кинетической энергии движения в зависимости от длины тормозного пути.

Переход на другое тормозящее усилие или растормаживание замедлителей производится в точке Ь , , удовлетворяющей условию равенства кинетической энергии движения единицы массы отцепа, расчетному значению

Координата точки растормаживания меняется с изменением интенсивности торможения и вычисляется как

/ , =/.,, -(£„ -£,,, )! а Применение адаптивных моделей в сочетании с рекуррентной идентификацией позволяет прогнозировать параметры локально-стационарных процессов

В работе разработаны алгоритмы плавного торможения отцепов в замедлителях, обеспечивающие сопряжение скоростной траектории торможения отцепа в момент выхода из тормозной позиции с траекторией его свободного скатывания по двум критериям' У ^ - у , и а л,,.

По измеряемым значениям скорости вычисляется текущее для данной ступени ускорение а„ и его оценка й„.

а1, -У,\)'2&к, а„ =а1, 1 + 1/к(а1,-аы). Далее на текущей ступени торможения вычисляется прогнозная координата ¿„Л1, в которой скорость достигнет расчётной величины (

А». =(К:-К1, )'2а,, где V, = У:,К,К Если на текущей ступени торможения окажется, что ¿„р, > ¿„^, то необходимо увеличивать тормозящее усилие до тех пор, пока не будет достигнуто выполнение неравенства: 1,:рк < .

Минимальная тормозящая сила, обеспечивающая вытормаживание отцепа до расчётной скорости Ут, названа достаточной На этой ступени продолжается торможение отцепа до достижения фактической скорости Уф^т = Упп „. Точка, называемая предельной, определяется координатой, в которой должна находиться "голова" отцепа в момент выезда последней колёсной пары из тормозящих балок замедлителя: ¿,; =/,„ ^ В,„1( 4/ J

Алгоритм адаптивного управления тормозной позицией, базирующийся на фильтрации параметров движения (получении статистических оценок реальных параметров движения) и статисшческой экстраполяции, позволяет реализовать плавное торможение вагонов, и повышает эффективность прицельного торможения

Приведенный алгоритм можно реализовывать на любых тормозных позициях (1ТП , 2ТП, ПТП). При этом открывается возможность унификации технических средств и алгоритмов управления любой тормозной позицией

В четвертой главе приведены рез>,1ыагы внедрения КСАУ СП На основе обобщений исследований сформулированы требования к технической оснащенности сортировочных горок, юхничсские и технологические требования к системам и функциональным устройствам низовой автоматики, схемы взаимодействия информационно-планирующего уровня с техническими средствами автомагического съема информации и управления, исполнительными процессами.

Автоматизация технологических операций сортировочной станции предусматривает реализацию следующих функций управления скоростью надвига и роспуска составов, маршрутами движения локомотивов и вагонов; вагонными замедлителями; скоростью скатывания отцепов; компрессорной станцией, а так же диагностический контроль с прогнозированием предотказных состояний напольных устройств, постовою оборудования и функциональных систем.

Подсистемы, отвечающие за управление отдельными технологическими операциями, объединены в комплексную систему автоматизированного управления и контроля КСАУ СС Принципиальное отличие её от предшествующих заключается в расширении зоны действия от сортировочной горки до всей станции, модульном принципе построения, позволяющем формировать конфигурацию системы, под требования заказчика В перечень решаемых задач включены функции контроля технологии обработки составов и мониторинга подвижных единиц в зоне контроля и управления.

Горизонтальные парки станции и сортировочная горка оборудуются подсистемой горочной автоматической локомотивной сигнализации с 4 телеуправлением локомотивами и передачей информации по радиоканалу ГАЛС-Р и ГАЛС-РМ

Скорость роспуска рассчитывается контроллером вершины горки на основе сортировочного листка, выдаваемого АСУ СС. При расчёте скорости роспуска осуществляется предварительное моделирование скатывания отцепов с учёюм их характеристик, маршрутов, заполнения путей сортировочного парка, а также прогнозируемых скоростных режимов движения ощепов и динамических возможностей локомотива с учетом веса распускаемого состава

В системе предусмотрена оперативная коррекция программы роспуска автоматически или с АРМа ДСПГ. перевод стрелки с юрочного пульта

управления, сопровождаемые регистрацией этого события в протоколе работы системы

На станции Бекасово-Сортировочная впервые, вместо сплошного покрытия спускной части горки рельсовыми цепями, последние сохранены только на стрелках Это позволило в три раза сократить чисто изолирующих стыков и пропорционально уменьшить эксплуатационные расходы по их содержанию Рельсовые цепи на горочных стрелках дополнены датчиками обнаружения' счётчиками осей, радиотехническими, индуктивно- проводными.

Аппаратно-пограммные средства УВК горочного комплекса, включающего подсистемы ГАЦ МН, УУПТ и КДК, регулируют статистические модели движения отцепов.

Движение каждого отцепа отслеживается от начала свободного скатывания до соударения или остановки на пути сортировочного парка. Его фактический маршрут передаётся в АСУ СС после прохода последней горочной стрелки

Для управления замедлителями тормозных позиций в подсистеме УУПТ используется общая с ГАЦ МН динамическая модель процесса скатывания отцепов Это обеспечивает комплексное управление, с учётом требований по вытормаживанию и соударению бегунов в сортировочном парке, а также исключение нагонов на маршруте, боковых ударов из-за негабарита и выдавливание вагонов при неравномерном распределении груза в отцепе. Принципиальным отличием УУПТ от предшествующих систем АРС является реализация адаптивных режимов торможения, обеспечивающих энергосбережение, сохранность вагонов и грузов, снижение износа тормозных шин замедлителей.

Взаимодействие подсистем ГАЛС Р - ГАЦ МН - УУПТ исключает задание маршрута движения отцепа на путь, занятый маневровым локомотивом, или торможение последнего в замедлителях, взрез стрелки при манёврах или маневровый маршрут с угрозой бокового удара из-за негабарита, а также враждебные маршруты при одновременном выполнении роспуска и манёвров на горке, что существенно повышает безопасность технологического процесса

Контрольно-диагностический комплекс, встраиваемый в управляющие подсистемы КСАУ СС. решетрирует отказы оборудования и программного обеспечения, выявпяет предоткаэное состояние устройств, обеспечивает непрерывность функционирования путём внутренней реконфигурации систем при отказах, формирует и архивирует протоколы рабогы подсистем

Работа по формированию и отправлению составов на сортировочной станции, оборудованной комплексной системой, обеспечивает контроль и автоматическую регистрацию всех операций обработки и отправления составов, сообщения о которых оперативно вводятся в И11У СС

Алгоритмы взаимодействия систем автоматизированного управления и информационно-планирующего уровня строятся на современной программно-технической платформе, с концентрацией информационных баз и прикладных задач на мощном многопроцессорном вычислительном комплексе, на котором замыкается работа автоматизированных рабочих мест пользователей (АРМов) Все процедуры документального оформления технологических операций на сортировочной станции выполняются только на АРМах пользователей, с перспективой использования носимых терминалов (для работников, не имеющих стационарных рабочих мест).

В работе представлен расчет экономической эффективности автоматизации, на примере односторонней сортировочной станции, состоящей из парков приёма, сортировочного, отправления и сортировочной горки с параметрами- горочных стрелок -31; пучков - 4; система торможения-трёхпозиционная: 2 горочные ТП (10 замедлителей) и 1 парковая ТП (32 замедлителя), парк приёма - 8 путей, парк отправления - 15 путей, сортировочный парк - 32 пути. Переработка вагонов в сутки - 3300. Маневровых локомотивов - 6. В расчетах использован единый норматив дисконтирования капитальных вложений равный 0,1.

Основными составляющими эффективности при внедрении КСАУ СП являются' сокращение времени переработки вагонов и простоя локомотивов на станции; снижение эксплуатационных расходов но хозяйствам; прирост прибыли от дополнительных перевозок Суммарная экономия от комплексной автоматизации сортировочной станции получается за счет экономии эксплуатационных затрат по хозяйствам движения, СЦБ, пути, вагонного и локомотивного, уменьшения загрязнения воздушной среды и составляет-Э = 56610420,18 руб

Капитальные вложения в ценах 2003 года для приведённой станции составляют 160000 тыс. руб Инвестирование производится одномоментно в первый год строительства Срок окупаемости составляет 4,2 года с учётом налоговых платежей

В заключении на основании выполненных исследований сформулированы следующие выводы'

1 Выделены два уровня комплексной автоматизации сортировочных процессов: низовой, реализующий управление технологическими процессами и верхний, обеспечивающий функционирование информационно-планирующих и директивных задач.

2 Сформулированы требования и предложены пути построения систем автоматизации сортировочных процессов, обеспечивающих комплексное взаимодействие подсистем низовой автоматики и информационно планирующего уровня, реализующих расширение зоны автоматизации и механизации до границ всей сортировочной станции; построение системы управления на базе универсальных, адаптирующихся к любому объекту, программно-аппаратных модулей.

3.Разработана методика, программная и аппаратная реализация регулирования скорости надвига и роспуска, базирующаяся на учете динамики движения надвигаемого состава и динамической модели скатывания отцепов по спускной части, позволяющая обеспечить разделение отцепов на спускной части горки при максимально допустимом темпе роспуска и плавном регулировании скорости состава. Эффективное регулирование скорости составов достигается введением в алгоритмы управления новых, последовательно выполняемых операций, включающих: преобразование предварительно вычисленных значений средних скоростей роспуска для группы отцепов в новый выравненный ряд; формирование заданных скоростей; контроль реализации заданных скоростей с последующей их коррекцией при отклонениях. Реализация методики позволяет повысить производительность сортировочных горок от 3% до 15% в зависимости от перерабатывающей способности сортировочной горки.

4.Показано, что для прогнозирования динамики движения вагонов после торможения в замедлителях, должно учитываться проявление инерционных сил. возникающих в процессе торможения отцепов

5.Предложены временная и координатная модели управления торможением отцепов в замедлителях и показана целесообразность реализации координатной модели.

6 Разработаны алгоритмы управления торможением отцепов, которые реализуют плавное торможение по критериям- минимума интенсивности торможения и юрмозной силы замедлителя, не превышающей достаточной. В момент выезда отцепов из тормозной позиции и полного растормаживания замедлителя, должны обеспечиваться расчетное значение скорости и ускорение

движения, равное ускорению свободного скатывания отцепа по впереди лежащему участку пути.

7.Сформулированы требования к технической оснащенности сортировочных горок различных категорий: региональные, сетевые, в сочетаниях различного объема переработки вагонов: малой, средней и большой мощности.

8. Разработаны технические и технологические требования к системам и функциональным устройствам низовой автоматики, обеспечивающие интеграцию двух уровней комплексной системы автоматизации станционных процессов.

9.Все основные положения, перечисленные в выводах, реализованы на сортировочной горке сетевого значения ст. Бекасово Сортировочная Московской ж.д. и рекомендованы МПС России и ОАО «РЖД» к тиражированию на сети железных дорог России. Результаты исследований положены в основу отраслевых нормативно-технических актов и документов, используются при типовом проектировании и внедрены на сети железных дорог России.

Ю.Результаты разработанных алгоритмов и методик оценки скорости роспуска и определения начальных интервалов между отцепами, предложенные технические решения, защищены восемью авторскими свидетельствами на изобретения и шестью петентами, в том числе и на предложенный способ регулирования скорости надвига составов.

Основные результаты диссертационной работы отражены в публикациях:

1.Савицкий А.Г. О регулировании скорости роспуска составов на сортировочных горках. Труды ВНИИЖТ 1983, вып.661, М «Транспорт».

2.Савицкий А.Г. Оценка эффективности функционирования системы АЗСР-ЦНИИ. Труды ВНИИЖТ 1983, вып.661, М, «Транспорт».

3.Савицкий А Г К вопросу алгоритмизации расчёта переменной скорости роспуска состава на сортировочных горках. Межвузовский сборник, 1982, вып.224. Днепропетровск.

4.Савицкий А Г, Рубцов В.Н. Автоматизация работы сортировочной станции. Автоматика, связь и информатика. №9,2001.

5.Савицкий А.Г., Соснов Д.А, Москалев A.A. Создание интегрированной системы автомажзированного управления сортировочной станцией АСТРА СС. Экспресс - информация. Железнодорожный транспорт. Сер. «Организация движения и пассажирские перевозки», вып.4 М.2002.

j/Л 053 24 » 24 I 15044

6.Савицкий А Г. Концепция автоматизации"и Механизации процессов на сортировочных станциях. Автоматика, связь, информатика, 2000,№4,с.49

7.Савицкий А.Г. Модернизация узлов системы автоматического задания скорости роспуска. Труды ВНИИЖТа, вып.661,М.Транспорт,1983.

8.Шелухин В.И., Савицкий А Г. Комплексированная защита горочных стрелок от несанкционированного перевода. Ж АСИ, №10,2002г,с.4 — 6

9.Шелухин В.И., Савицкий А Г. Комплексный диагностический контроль горочных устройств. Ж. АСИ, №8, 2003

10 Савицкий А.Г , Шелухин В И., Соколов В.Н Управление движением составов и отцепов на автоматизированных сортировочных горках. Ж.АСИ № 7, 2004.

П.Савицкий А.Г., Шелухин В И., Соколов В.Н. Микропроцессорная система горочной автоматической централизации ГАЦ МН. Ж.АСИ № 10 ,2004

12 Савицкий А.Г , Нефедова Т.А , Дудниченко A.M. Способ регулирования скорости роспуска составов на сортировочной горке. A.c. №763169. Приор, от 9.02.1980г.

13.Савицкий А.Г. и др. Устройство для корректировки режима роспуска составов на сортировочной горке. A.c. №1281464. Приор, от 30.09.1986г.

14 Савицкий А. Г и др. Устройство для фиксации момента отрыва отцепа от состава. A.c. №1609718 Приоритет .от 11.01.198

САВИЦКИЙ Александр Григорьевич КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ СОРТИРОВОЧНЫМ ПРОЦЕССОМ

05 22.08 - Управление процессами перевозок

Подписано в печать - &0. 09, 2005г

Формат бумаги 60x90 1/16. Объем 1,0 п. л Заказ №5«20. Тираж 80 экз. Типография МИИТа, г. Москва, ул. Образцова, д. 15

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ СОРТИРОВОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ.

1.1. Автоматизация и механизация сортировочных процессов на Российских железных дорогах . Современное состояние.

1.1.1. Оценка состояния технических средств сортировочных станций и горок.

1.1.2. Системы автоматизации сортировочных горок.

1.1.3. Системы автоматического регулирования скорости отцепов.

1.2.Системы управления технологическими процессами на сортировочных станциях зарубежных железных дорог.

1.3 Задачи обновления и развития технических средств сортировочных станций и горок.

1.4. Выводы.

2. УПРАВЛЕНИЕ НАДВИГОМ И РОСПУСКОМ СОСТАВОВ НА СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРКАХ.

2.1. Алгоритмы управления надвигом и роспуском составов на горках.

2.1.1 Надвиг состава.

2.1.2 Роспуск состава.

2.2. Модели объекта управления для системы управления надвигом и роспуском составов.

2.3. Методика расчёта и регулирования скорости роспуска.

2.4. Выводы.

3.УПРАВЛЕНИЕ ТОРМОЖЕНИЕМ ОТЦЕПОВ В ВАГОННЫХ ЗАМЕДЛИТЕЛЯХ ТОРМОЗНЫХ ПОЗИЦИЙ.

3.1. Особенности движения вагонов по спускной части горки.

3.2. Статистические модели управления торможением отцепов в замедлителях.

3.2.1. Временная модель управления замедлителями.

3.2.2. Координатная модель управления замедлителями.

3.3. Адаптивное управление торможением отцепов на базе статистических моделей.

3.3.1. Алгоритмы выбора тормозящего усилия (перехода на очередную ступень торможения).

3.3.2 Адаптивное торможение отцепов.

3.4. Выводы.

4. КОМПЛЕКСНОСТЬ АВТОМАТИЗАЦИИ СОРТИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА (КАСП).

4.1.Характеристика комплексности автоматизации сортировочного процесса.

4.2. Системная реализация низового уровня автоматизации сортировочных станций.

4.3. Системное взаимодействие устройств управления и информационно-планирующего уровня.

4.4.Экономическая эффективность комплексной автоматизации.

4.4.1. Экономическая эффективность от сокращения времени переработки локомотивов и вагонов на станции.

4.4.2. Сокращение эксплуатационных расходов.

4.4.3. Эффект от комплексной автоматизации в виде дополнительной прибыли.

4.4.4. Суммарная экономия от комплексной автоматизации.

4.4.5. Капитальные вложения.

4.4.6. Срок окупаемости.

4.5.Вывод ы.

Внедрение информационных технологий, диспетчеризация управления перевозками нашли свое отражение в создаваемой трехуровневой системе ЦУП «РЖД»-ЕЦЦУ-АСУ опорной станции. Роль хозяйства СЦБ в этом процессе, помимо традиционных задач по обеспечению безопасности движения, сохранности вагонов и грузов, предусматривает информационное обеспечение систем управления дорожного и сетевого уровня. На практике это значит, что решающие сортировочных станции, перечень которых согласован с Департаментом управления перевозками, необходимо превратить высокопроизводительные и эффективные центры переработки вагонов, готовые обеспечить выполнение перспективного плана формирования. Информационное наполнение: систем управления этих станций должно соответствовать роли опорной станции.

Выполнить перечисленные условия без коренного обновления и комплексной реконструкции средств автоматизации и механизации на сортировочных станциях и горках невозможно, в виду несоответствия технической оснащенности объектов современным требованиям и существенного износа оборудования.

Весомый вклад в совершенствование горочных устройств и систем механизации и автоматизации, проектирования сортировочных горок внесли известные ученые и специалисты: Л.Г.Аверьянов, П.В.Бартенев, А.М.Брылеев; Ю.Г.Боровков, Ю.В.Ваванов, А.П.Дзилиев, А.М.Долаберидзе,

A.М.Дудниченко, С.В.Земблинов, В.Н.Иванченко, В.А.Кобзев, Ю.А.Кравцов, Г.А.Красовский, Н.Н.Лябах, Н.К.Модин, Ю. А.Муха, В.Д.Никитин, Н.А.Никифоров, В.Е.Павлов, В.А.Парилов, И.Н.Перов, В.Д.Прокинова,

B.Д.Ратников, Б.А.Родимов, Н.О.Рогинский, В.С.Скабалланович, И.И.Страковский, В.Н.Соколов, Л.Б.Тишков, Г.М.Уманский, Н.М.Фонарев, Е.М.Шафит, В.П.Шейкин, В.И.Шелухин, А.Н.Шабельников, А.А.Явна и другие.

В целом сортировочные станции обеспечивают требуемую переработку предъявляемого вагон опотока. Однако созданный в XX веке ряд функциональных подсистем, технических средств, исполнительных механизмов и датчиков ориентирован на эпизодическое включение/выключение по инициативе оперативного персонала. Контроль за действием устройств в значительной степени возложен на горочных операторов и электромехаников. Любой отказ или сбой в работе устройств требует перехода на ручное управление. Практически отсутствуют автоматически реагирующие аварийные системы управления.

В условиях сосредоточенного управления движением отцепов на сортировочных горках, исключающего возхможность немедленной остановки вагонов состава, чрезмерная эксплуатация «человеческого» фактора приводит к негативным последствиям, обусловленным снижением пропускной способности сортировочной горки, порче вагонов, грузов и технологического оборудования.

Другой негативной тенденцией развития технических средств управления сортировочным процессом является их закрытый характер. Имеющиеся в системах управления данные о реальной поездной ситуации и результата исполнения технологического процесса не используются, а работа АСУ сортировочной станции, даже самых современных систем строится на «ручном» вводе информации с произвольным регламентом. Это обстоятельство существенно снижает качество планирования и управления сортировочным процессом, как на станционном, так и дорожном и сетевом уровне, где сказывается нехватка оперативной достоверной информации.

С появлением в 90-х годах XX века на отечественном рынке широкой номенклатуры микропроцессорных средств вычислительной техники, способных работать как в системах управления устройствами, так и в информационно-планирующих, возникли предпосылки для создания комплексных систем автоматизированного управления сортировочной станцией. Актуальность этой проблемы заключается в:

- обеспечении безопасности технологического процесса сортировки вагонов и снижения роли «человеческого» фактора в её обеспечении;

- повышении производительности труда и качества расформирования составов, на важнейших сортировочных станциях, за счёт внедрения новых технических средств и технологий;

- объединении информационно-планирующего и управляющего уровней сортировочной станции в единую комплексную систему непрерывного действия, функционирующую на базе информационной платформы реального времени.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Она содержит 168 страниц основного текста, 32 иллюстрации и 9 таблиц. Список использованных источников включает 68 наименований.

4.5.Выводы

1. Сформулированы требования к технической оснащённости сортировочных горок различных категорий: региональные, сетевые, в сочетаниях различного объёма переработки вагонов - малой средней и большой мощности. 2 Разработаны схемы взаимодействия информационно-планирующего уровня с техническими средствами автоматического съёма информации исполнительных процессов, идентификации транспортных объектов и технического и коммерческого осмотра.

3. Разработаны технические и технологические требования к системам и функциональным устройствам низовой автоматики, обеспечивающие интеграцию двух уровней комплексной системы автоматизации станционных процессов.

4 Все основные положения, комплексности автоматизации, перечисленные в п.4.1-4.4 реализованы на сортировочной горке сетевого значения станции Бекасово Московской ж. д.

заключение

На основании выполненных исследований в диссертационной работе получены следующие результаты:

1.Выделены два уровня комплексной автоматизации сортировочных процессов: низовой, реализующий управление технологическими процессами и верхний, обеспечивающий функционирование информационно-планирующих и директивных задач.

2.Сформулированы требования и предложены пути построения систем автоматизации сортировочных процессов, обеспечивающих комплексное взаимодействие подсистем низовой автоматики и информационно планирующего уровня, реализующих расширение зоны автоматизации и механизации до границ всей сортировочной станции; построение системы управления на базе универсальных, адаптирующихся к любому объекту, программно-аппаратных модулей;

3.Разработана методика программная и аппаратная реализация регулирования скорости надвига и роспуска, базирующаяся на учете динамики движения надвигаемого состава и динамической модели скатывания отцепов по спускной части, позволяющая обеспечить разделение отцепов на спускной части горки при максимально допустимом темпе роспуска и плавном регулировании скорости состава.

Показано, что эффективное регулирование скорости составов достигается введением в алгоритмы управления новых, последовательно выполняемых операций, включающих: преобразование предварительно вычисленных значений средних скоростей роспуска для группы отцепов в новый выровненный ряд; формирование заданных скоростей; контроль реализации заданных скоростей с последующей их коррекцией при отклонениях.

Реализация методики позволяет повысить производительность сортировочных горок от 3% до 15% в зависимости от перерабатывающей способности сортировочной горки.

4.Показано, что для прогнозирования динамики движения вагонов после торможения в замедлителях, должно учитываться проявление инерционных сил, возникающих в процессе торможения отцепов.

5.Предложены временная и координатная модели управления торможением отцепов в замедлителях и показана целесообразность реализации координатной модели.

6.Разработаны алгоритмы управления торможением отцепов, которые реализуют плавное торможение по критериям: минимума интенсивности торможения и тормозной силы замедлителя, не превышающей достаточной. В момент выезда отцепов из тормозной позиции и полного растормаживания замедлителя должны обеспечиваться расчетное значение скорости и ускорение движения, равное ускорению свободного скатывания отцепа по впереди лежащему участку пути.

7.Сформулированы требования к технической оснащенности сортировочных горок различных категорий: региональные, сетевые, в сочетаниях различного объема переработки вагонов - малой, средней и большой мощности.

8. Разработаны технические и технологические требования к системам и функциональным устройствам низовой автоматики, обеспечивающие интеграцию двух уровней комплексной системы автоматизации станционных процессов.

9.Все основные положения, перечисленные в выводах реализованы на сортировочной горке сетевого значения ст. Бекасово Сортировочная Московской ж.д. и рекомендованы МПС России и ОАО «РЖД» к тиражированию на сети железных дорог России. Результаты исследований положены в основу отраслевых нормативно технических актов и документов, используются при типовом проектировании и внедрены на сети железных дорог России.

Ю.Результаты разработанных алгоритмов и методик оценки скорости роспуска и определения начальных интервалов между отцепами, предложенные технические решения, защищены четырьмя авторскими свидетельствами на изобретения, в том числе и на предложенный способ регулирования скорости надвига составов.

1. Фонарев Н.М. Автоматизация расформирования составов на сортировочных горках. М. Транспорт, 1971,271с.

2. Модин Н.К. Механизация и автоматизация станционных процессов. М.Транспорт, 1985,150с.

3. Андреев Н.И. Теория статистических оптимальных систем.М.: Наука, 1980.416с.

4. ИванченкоВ.Н. Разработка и внедрение микропроцессорной информационно-управляющей системы на сортировочной горке. Автоматики и связь (ЦНИИ ТЭИ МПС), 1986,эспр.6.

5. Козлов П.А. Приоритетные научно-технические разработки Железнодорожный транспорт,2001 ,№6,с.61.

6. Козлов П.А. Курс на промышленную автоматизацию сортировочных станций. Автоматика,связь, информатика, 2001,№1,с.6.

7. Розенберг E.H. Технические средства железнодорожной автоматики и телемеханики для реализации программы. Автоматика,связь, информатика,2000,№1,с. 8.

8. Кайнов В.М. Программа обновления и развития технических средств сортировочных станций и горок. Автоматика,связь, информатика, 2001,№1,с.2.

9. Шелухин В.И. Датчики измерения и контроля устройств железнодорожного транспортам. Транспорт. 1990.120с.

10. Савицкий А.Г. Концепция автоматизации имеханизации процессов на сортировочных станциях. Автоматика, связь, информатика, 2000,№4,с.49.

11. Кобзев В.А. Вагонные замедлители. Железнодорожный транспорт,2001,№11,с.64.

12. Тишков Л.Б. К установлению теоретических основ и исходных данных прогнозного расчета значений скорости роспуска состава на автоматизированных горках. Вестник ВНИИЖТ,2000,№1,с.11.

13. Лябах И.И, ЧерновА.В, Шабельников А.Н. Безопасность и качество функционирования программного обеспечения информационно-управляющих систем на транспорте.Вестник ВНИИЖТ,2001,№5,с.17.

14. Боровков Ю.Г. Оценка влияния ходовых свойств отцепа и профиля пути на качество прицельного регулирования. Труды ВНИИЖТа,М. 1982,вып.661,с.23.15: ГрадштейнИ.С. РыжикИ.М, Таблицы интегралов,сумм, рядов и произведений. М. Наука 1971.

15. Шабельников А.Н. Системы автоматизации сортировочных горок на базе промышленных компьютеров. Автоматика,с вязь, информатика, 2000,№11,с.13.

16. Панкратов JI.В. Информационное обеспечение систем управления транспортными технологическими процессами. Докт.дисс. М.2001.

17. Сотников Е.А. Интенсификация работы сортировочных станций. М. Транспорт. 1979,239с.

18. Родимов Б.А, Павлов В.Е, Прокинова В.Д. Проектирование механизированных и автоматизированных сортировочных горок.М.Транспорт, 1980.97с.

19. Шейкин В.П. Эксплуатация механизированных сортировочных горок. М.Транспорт. 1992.240с.

20. Муха Ю.А. Бобровский В.И. Моделирование на ЭВМ процесса скатывания отцепов с сортировочной горки.Тр.ДИИТ,1969,вып.90/16,с.53-57.

21. Лисенков В.М. Статистическая теория безопасности движения поездов. М.ВИНИТИ PAH.1999.332c.

22. Сапожников Вл.В, Сапожников В.В, Талалаев В.И и др. Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики. М.Транспорт. 1997.289с.

23. Савицкий А.Г, Нефедова Т.А, Дудниченко А.М. Способ регулирования скорости роспуска составов на сортировочной горке. A.C. №763169,приор.от 9.02.1980г.

24. Савицкий А.Г и др. О регулировании скорости роспуска составов на сортировочных горках. Труды ВНИИЖТа, ,вып.661,М.Транспорт, 1983.

25. Савицкий А.Г. Модернизация узлов системы автоматического задания скорости роспуска. Труды ВНИИЖТа, вып.661,М.Транспорт,1983.

26. Савицкий А.Г и др. Основные принципы построения информационно-управляющего телемеханического комплекса на базе микро-ЭВМ для автоматизации процесса расформирования составов на сортировочных горках.

27. ЦНИИТЭИ.Проблемы,средства автоматизации и системы управления.Вып.ТС-12.М.1983.

28. Савицкий А.Г, Рубцов В.Н. Автоматизация работы сортировочной станции.ж. Автоматика, связь и информатика.№9, 2001.

29. Савицкий А.Г, Шабельников А.Н, Иванченко В.Н: Перспективы использования зарубежного опыта автоматизации сортировочных горок. Ж. Автоматика,с вязь и информатика. №12, 2001.

30. Савицкий А.Г, Соснов Д.А, Москалев A.A. Создание интегрированной системы автоматизированного управления сортировочной станцией АСТРА СС. Экспресс информация. Железнодорожный транспорт. Сер. «Организация движения и пассажирские перевозки», вып.4 М.2002.

31. Шелухин В.И, Савицкий А.Г. Комплексированная защита стрелок от несанкционированного перевода без рельсовых цепей. Тезисы докладов. МИИТ, МПС, РАН, ВНИИЖТ, 1998г. с. 12.

32. Шелухин В.И, Савицкий А.Г. Комплексированная защита горочных стрелок от несанкционированного перевода, ж. АСИ, №10,2002г,с.4 6.

33. Шелухин В.И, Савицкий А.Г. Комплексный диагностический контроль горочных устройств, ж. АСИ, №8, 2003

34. Шелухин В.И; Савицкий А.Г. Комплексный диагностический контроль горочных устройств. Ж.АСИ №9, 2003С.16 -17.

35. Савицкий А.Г, Шелухин В.И; Соколов В.Н. Управление движением составов и отцепов на автоматизированных сортировочных горках. ж.АСИ № 7,2004.

36. Савицкий А.Г, Шелухин В.И, Соколов В.Н. Микропроцессорная система горочной автоматической централизации ГАЦМН. ж.АСИ №10,2004

37. Савицкий А.Г. и др А.С СССР,№ 1281464 Устройство для корректировки режима роспуска составов на сортировочной горке.Приор.от 30 сентября 1986 года.

38. Савицкий А.Г Оценка эффективности функционирования системы АЗСР-ЦНИИ; Труды ВНИИЖТ 1983, вып.661, М, «Транспорт».

39. Савицкий А.Г.К вопросу алгоритмизации расчёта переменной скорости роспуска состава на сортировочных горках. Межвузовский сборник, 1982, вып .224.Днепропетровск.

40. Модин H.K. Безопасность функционирования горочных устронств.М.: транспорт, 1994.

41. Савицкий А.Г. и др А.С СССР,№ 1281464 Устройство для корректировки режима роспуска составов на сортировочной горке.Приор.от 30 сентября 1986 года.

42. Савицкий А. Г. и др. А.С СССР, № 1609718 Устройство для фиксации момента отрыва отцепа от состава. Приор.от 11 января 1988 года.

43. Р.Л.Кини,Х.Райфа. Принятие решений при многих критериях предпочтения и замещения.М.»Радио и Связь» 1981,560с.

44. Савицкий А. Г.; Дудниченко А. М., Филатов Г. В. Патент № 20368808 « Устройство для автоматического регулирования скорости тепловоза с электрической передачей».Приоритет от 28.11.92.

45. Рудановский В.М. Влияние погрешностей АРС на образование окон и скорости соударения отцепов в подгорочном парке.Вестник ВНИИЖТа, 1977,№3;с.46-49.

46. Страковский И.И, Тишков Л.Б. Об измерительном участке для определения ходовых свойств вагонов на сортировочны горках.Вестник ВНИИЖТа, 1975,№5,с.54-60.

47. Божко Н.П. Вопросы автоматизации прицельного регулирования скорости движения отцепов.Сб.научн.трудов ДИИТа, вып.216/14. Днепропетровск, ДИИТ, 1981,с.47-60.

48. УстенкоА.Б. Повышение качества автоматического прицельного-торможения отцепов на сортировочных горках. Канд.дисс. Днепропетровск, ДИИТ, 1985.

49. Савицкий А. Г.ч; Литвин А. Г., Бодров Б. Л.ч, Петров В. Д. A.C. 2157773 Горочное программно-задающее устройство - приоритет от 28.11.98.

50. Карюкин С.Е. Исследование факторов, влияющих на точность измерения; ускорения отцепов.Тр.ВНИИЖТа,М.Транспорт, 1983,вып.66 Г,с.35-39.

51. ПеровА.Н, Юн Б.С. Особенности измерения ускорений движения отцепов при вилянии колесных пар. Тр.ВНИИЖТа, 1982,вып.661,с.56-59.

52. Рудановский В.М. Сравнение погрешностей систем АРС. Вестник ВНИИЖТа, 1979,№1,с.57-60.

53. Павловский Л.И. О погрешностях оценки ходовых свойств отцепов на измерительном участке.- В кн. Механизация и автоматизация сортировочного процесса на станциях. Днепропетровск.ДИИТ,1981, с.61-68.

54. Муха А.Ю,Бобровский В.И. Исследование точности прицельного регулирования на сортировочных горках,оборудованных системами APG. Сб.тр.ДИИТа,вып. 168/9. Днепропетровск: ДИИТ,1975,с.55-64.

55. Муха Ю.А. Описание процесса скатывания отцепов с горки при помощи метода планирования экспериментов.Сб.научн.тр. ДИИТа, вып.168/9, Днепропетровск: ДИИТ,1975,с.З-19.

56. Сопротивление движению грузовых вагонов при скатывании с горок. Тр.ВНИИЖТа под ред.Е.А Сотникова. М.Транспорт 1975,вып 645.

57. Катковник В.Я. Непараметрическая идентификация и сглаживание данных.М. :Наука, 1985.

58. Вершинский С.ВМ Данилов В.Н., Челноков И.И. Динамика вагона. Москва. «Транспорт». 1978.

59. Шелухин В.И. Прицельное торможение реализовать можно. Ж.АСИ1999г. №8, С.5-7.

60. Шелухин В.И Малышев И.Н. Милехин Д.В.Прицельное торможение отцепов на базе адаптивных алгоритмов Ж.АСИ , №2, 2000г.

61. Дудниченко А. М., Савицкий А. Г. Устройства для определения скорости и направления ветра на сортировочных горках 09 февраля 1979 года.

62. Савицкий A.F. Алгоритм управления переменной скоростью роспуска. Печатный. Межвузовский сборник, 1984, Днепропетровск.

63. Дудниченко А. М., Савицкий А. Г. Методика оценки систем автоматического управления скоростью роспуска составов на сортировочных горках. Печатный. Вестник ВНИИЖТа 1985 №6, М. «Транспорт»

64. Скабалланович B.C. Автоматическая система для регулирования скорости роспуска составов на сортировочных горках. — Автоматика, телемеханика и связь. 1966, №8, с. 16—20;

65. Kube. К. Modernization of the marshalling yard in North America. Progressive Railroading, 2002 №7, p.50-52

66. GE Transportation Rail. Каталог. Форум технологий ВНИИАС и General Electric. Москва 28-29 июня 2004 года