автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Совершенствование методов измерения параметров движения поездов

На правах рукописи

Орлов Александр Валерьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

\

На правах рукописи

Орлов Александр Валерьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения (РГОТУПС).

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент

Боровков Юрий Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бестемьянов Петр Филимонович кандидат технических наук Ветлугин Борис Иванович

Ведущая организация — Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Уральский государ ственный университет путей сообщения» (УрГУПС)

Защита состоится 28 марта 2006 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 218.009.02 при Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения по адресу: 125993, г. Москва, ул. Часовая, д. 22/2, ауд. 344.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГОТУПС.

Автореферат разослан 28 февраля 2006 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного Совета, Д 218.009.02 доктор технических наук, профессор И.А. Алейников

рос национальна*! БИБЛИОТЕКА. (

¿оое>4 999

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Уровень оснащенности железных дорог средствами автоматики и телемеханики является одним из определяющих факторов обеспечения безопасности движения поездов, провозной и пропускной способности и эффективности управления перевозочным процессом.

В настоящее время на сети магистральных железных дорог России наиболее широко используются системы интервального регулирования (СИР), основанные на использовании автоблокировки с рельсовыми цепями и АЛСН. Несмотря на ряд общеизвестных достоинств, к числу их недостатков следует отнести ограниченную пропускную способность, большие издержки в эксплуатации и относительно низкую надежность рельсовых цепей.

В последние годы в связи с наметившимся ростом объемов перевозок на сети отечественных железных дорог встает задача повышения интенсивности движения поездов. Наиболее эффективным способом решения этой задачи является сокращение межпоездных интервалов в совокупности с проведением ряда организационных мероприятий. Сокращение межпоездных интервалов средствами автоблокировки с рельсовыми цепями потребует существенного увеличения капитальных и эксплуатационных расходов.

Вместе с тем, решение данной проблемы может обеспечить разработка и внедрение интегрированных многоуровневых систем управления и обеспечения безопасности движения поездов, использующих принципы координатного способа интервального регулирования с интерфейсом между подвижными объектами и центром управления по цифровому радиоканалу. Создание подобных систем является технически сложной и наукоемкой задачей, требующей комплексного решения проблем реализации надежного радиоканала, аппаратных и программных средств при организации движения поездов. Внедрение таких систем, как показывает опыт ведущих зарубежных стран, позволит не только сократить интервалы попутного следования поездов и повысить безопасность движения, но и минимизировать объем напольного оборудования.

Значительный вклад в развитие теории систем интервального регулирования движения поездов с использованием радиоканала внесли известные ученые: Баранов Л.А., Бестемьянов П.Ф., Брылеев A.M., Дмит-ренко И.Е., Кравцов Ю.А., Лисенков В.М., Петров А.П., Худов В.Н. и другие. Не смотря на то, что теория процесса достаточно полно проработана, существующие до настоящего времени технические средства не

позволяют реально обеспечить минимально-допустимый по условиям безопасности попутный интервал между поездами.

Используемые на сети железных дорог локомотивные устройства КЛУБУ, САУТ-ЦМ, КПД-3, УСАВП обеспечивают безопасность движения поездов в рамках традиционных систем интервального регулирования с рельсовыми цепями и напольными сигналами, что не отвечает в достаточной мере задачам координатного регулирования.

В связи с этим возникает задача создания бортовой интеллектуальной системы измерения параметров движения, способной решать, как минимум, задачи определения с необходимой точностью скорости, ускорения, направления движения, местоположения головы и хвоста поезда, а в перспективе - контроля целостности состава и рельсовых нитей.

Данное обстоятельство обосновывает необходимость совершенствования методов измерения параметров движения поездов применительно к специфике координатного способа интервального регулирования, а также при создании многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов.

Целью диссертации является совершенствование и разработка теоретических и практических методов измерения параметров движения поездов. Данные методы должны учитывать:

— возможность периодической пробуксовки измерительных колесных пар (КП) при реализации нестационарных режимов движения;

—возможность полного срыва сцепления измерительных колесных пар при реализации режимов тяги и торможения;

— влияние параметров цепочки преобразования КОЛЕСНАЯ ПАРА - ОСЕВОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ДАТЧИК (ОИД).

Основные задачи выполненных исследований. Поставленная цель выявила необходимость решения следующих задач:

—исследование и систематизация источников погрешностей измерения параметров движения и оценка их влияния на результаты измерения;

—разработка способов снижения инструментальных и методических погрешностей измерения параметров движения;

—разработка более эффективных методов организации цикла измерения и обработки измерительной информации бортовым измерителем параметров движения (ИПД);

— выявление моментов срыва и восстановления сцепления измерительных колесных пар и разработка методик вычисления параметров движения в течение времени срыва сцепления;

—разработка принципов построения измерительной части бортового измерителя параметров движения.

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, статистической обработки результатов измерений, интегрального и дифференциального исчисления, теории синтеза дискретных устройств, теории измерений.

Достоверность научных положений подтверждается:

— результатами сравнительного анализа разработанных и известных математических моделей;

—корректностью исходных математических положений и обоснованностью принятых допущений;

—результатами практического использования результатов диссертации научно-производственным объединением НПО «САУТ».

Научная новизна диссертационной работы:

1. На основе обобщения и анализа погрешностей измерения параметров движения поезда бортовыми измерителями, разработан ряд методов и математических моделей, позволяющих учесть различные источники погрешностей, возникающих при определении пути, скорости и ускорения движения поезда, а также при обработке результатов измерений.

2. Разработаны способы автоматического выявления эквивалентного диаметра бандажа измерительных колесных пар локомотива и автоматического определения абсолютной длины поезда. Получены соотношения для определения периодичности статической коррекции координаты поезда и максимального поля погрешности местоположения поезда с учетом режимов его движения.

3. Предложен метод коррекции местоположения поезда на перегоне и контроля местоположения на станции, основанный на использовании опорной неподвижной системы координат.

4. Разработаны математические модели и методика расчета параметров движения поезда, позволяющие учесть случаи срыва сцепления колесных пар локомотива.

5. Разработана модель совмещения операций измерения и вычисления в измерителе параметров движения с осевым импульсным датчиком, с учетом которой разработаны технические решения по реализации измерительного узла.

Практическая ценность заключается в том, что основные результаты теоретических исследований применены при разработке конкретных технических решений построения бортового интеллектуального измерителя параметров движения.

Разработанные технические решения и математическое обеспечение могут бьггь использованы:

—в современных локомотивных системах обеспечения безопасности движения поездов (КЛУБ-У, САУТ-ЦМ и др.) при модернизации существующей измерительной аппаратуры;

—в интегрированной многоуровневой системе управления и обеспечения безопасности движения поездов при реализации координатного принципа интервального регулирования с использованием радиоканала;

—в качестве инструментария для метрологической оценки при сертификации средств измерения параметров движения, использующих ОВД.

Реализация результатов работы. Новизна предложенных способов и устройств реализации подтверждена двумя патентами РФ.

Результаты диссертационной работы использованы НПО «САУТ» при совершенствовании вычислительных алгоритмов и аппаратно-программных средств локомотивных устройств САУТ-ЦМ.

Результаты работы также внедрены в учебный процесс и используются в лекционных курсах «Автоматика и телемеханика на перегонах» и дипломном проектировании для студентов специальности «Автоматика, телемеханика и связь на ж.д. транспорте» РГОТУПС.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной конференции «Высшее профессиональное заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее» (Москва, 2001), на научно-практической конференции «Инновации в эксплуатации и развитии инфраструктуры железнодорожного транспорта» (Щербинка, 2004), на заседаниях кафедры «Автоматика и телемеханика на ж.д. транспорте» РГОТУПС (2001-2004 гг.).

Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертационной работы, изложены в 12 печатных работах, в том числе в двух патентах РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем диссертации 150 стр. основного текста, 24 стр. рисунков, 1 таблица, 110 стр. приложений. Список литературы включает 119 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

,

Во введении обоснована актуальность проблемы создания бортовой интеллектуальной системы измерения параметров движения поезда, сфор-> мулированы цель и направления исследований.

В первой главе разработаны требования к бортовой системе измерения параметров движения, предусматривающей непрерывный контроль местонахождения головы и хвоста поезда на станции и перегоне; направления движения, скорости и ускорения поезда.

В работе проведен анализ различных типов измерителей параметров движения и обоснован выбор в качестве основы для последующих исследований цифрового электронного измерителя с ОИД. Для выбранного типа измерителя проведен анализ процесса преобразования информации о параметрах движения, что позволило, во-первых, обосновать выбор способа определения скорости, основанный на расчетном соотношении

N К К ^ * об лдел лоп./

где йк— диаметр бандажа колесной пары, м;

К — число периодов ОИД в /-м цикле измерения;

3.6, п— коэффициенты;

Кясл — число импульсов на оборот ОИД, и коэффициент деления частоты генератора соответственно;

V— частота меток времени тактового генератора, Гц;

Кда 1 — количество опорных импульсов в г'-м цикле измерения,

во-вторых, выявить основные источники погрешностей преобразований в измерительном тракте. Для выбранного способа измерения параметров движения уточнены требования к точности, дискретности, предельным значениям параметров и времени цикла измерения.

Поскольку случайная погрешность измерения приводит к флуктуа-циям измеренных значений скорости и ускорения в соседних циклах, то дискретности их измерения должны нивелировать случайную погрешность. Кроме того, с целью обеспечения постоянства дискретности измерения ускорения, предложено случайную погрешность измерения скорости нормировать в абсолютных единицах.

На основе проведенных исследований выявленных источников погрешностей получены расчетные формулы для вычисления суммарной абсолютной случайной погрешности измерения скорости, суммарной

относительной систематической погрешности измерения скорости и относительной погрешности измерения пути.

При вычислении суммарной абсолютной случайной погрешности измерения скорости учитывались: виляние измерительной колесной пары в колее, разность длин рельсовых нитей в кривых, эллипсность и эксцентричность КП, неточность изготовления крыльчатки ОИД, зазоры в сопряжении КП и ОИД, несоосность между осями вращения КП и ОИД, округление результатов, случайная методическая погрешность, переключение измерительных каналов, продольные колебания локомотива.

При вычислении суммарной относительной систематической погрешности измерения скорости учитывались: систематическая методическая погрешность, неточность определения диаметра КП, округление констант, криповское проскальзывание КП при реализации режимов движения.

При вычислении полной относительной погрешности измерения пути учитывались: проскальзывание КП при реализации тяги и торможения, разность длин рельсов в кривых, неточность определения диаметра КП, виляние КП в колее, округление констант, переключение измерительных каналов.

Полученные аналитические выражения позволили оценить максимальное значение погрешностей на каждом этапе преобразований, а также рассчитать ша г дискретизации скорости при различных способах синхронизации измерительного цикла.

В работе доказано, что наибольшую точность при максимальной дискретности обеспечивает способ запуска и остановки цикла измерения по сигналам ОИД, при условии, что частота опорных импульсов существенно выше частоты импульсов ОИД.

Выяснено, что на измеренное значение пути в порядке убывания значимости оказывают влияние: срыв сцепления измерительных КП, крип, переключение измерительных каналов при многоканальных измерениях, неточность измерения диаметра измерительной КП. Аналогичное влияние на случайную погрешность измерения скорости оказывают: срыв сцепления измерительных КП, периодические погрешности первичного преобразователя, виляние КП в колее; на систематическую погрешность измерения скорости - крип, неточность измерения диаметра бандажа измерительных КП.

Для снижения периодических погрешностей первичного преобразователя предложено приводить их к эквивалентным неточностям крыльчатки ОИД с целью поиска способов их учета при реализации измерений.

Вторая глава посвящена разработке методов снижения влияния выявленных источников погрешностей на точность измерения параметров движения.

Для повышения дискретности измерения скорости в работе предложены метод выявления и измерения фактических отклонений измеренной скорости, вносимых первичным преобразователем (цепочкой КП - ОИД), и метод организации многоканальных измерений с динамическими многоуровневыми приоритетами, которые в совокупности обеспечивают снижение случайной составляющей погрешности измерения скорости.

Суть первого метода заключается в следующем. Поскольку измеритель параметров движения позволяет осуществлять измерения без потери периодов импульсов ОИД, то скорость за оборот может быть описана выражением

Кб=>п(П=^

Л'об/ \

Л'об 1Т'

(2)

где К, Г— скорость и время поу'-му периоду импульса ОИД.

Поскольку локомотив обладает большой инерцией, а мгновенное значение погрешности измерения скорости, вносимой первичным преобразователем, существенно превосходит погрешности от иных источников, и при этом погрешность от первичного преобразователя отсутствует в случае измерения по целым оборотам, то абсолютное фактическое отклонение измеренной скорости по у'-му периоду сигнала ОИД может быть определено из соотношений

дК| =3.6-^

] К„

Д V, = 3.61 к,

дел

dS■v

N.

об

1

К,

при \а~А<0.01 м/с2;

"ср.1

(3)

ОП.] у

дел

V

\ оп ном.у

к.

при си,- >0.01м/с2, (4)

оп ) у

где йБ—шаг дискретизации по пути, м,

Коп шялJ — номинальная д лительностьу'-го периода сигнала ОИД в опорных импульсах, определяемая соотношениями.

Здесь

К,

оп.ном ) '

2' -^-дел ' "срл

?к

—

"•оп.ном ] „

/=0 2

ЗобУ

. v л'

лдел "-оп.у ]=1

-; (5)

"г"ср1

^дел ' 2 ^Чга }

X А'оп ном / «

У=0 2

V ))

+ 2.а 0. (6) СР-' ^об

(7)

А относительное отклонение скорости из формулы

дк,.

а, =—

у Кб

Для учета влияния случайных факторов на значение фактического отклонения скорости требуется осуществить несколько контрольных оборотов КП. При этом распределение отклонений скорости по периодам ОИД представляет распределение средних арифметических

тл] =

с максимальным отклонением

Ей = ±.

п

I а).к

Ы\

п

О А]

(8)

(9)

где — коэффициент Стьюдента;

п — число контрольных оборотов,

идисперсиеи

£ -

В А, =

_к=1

п-1

(10)

Поскольку методическая погрешность ИПД с синхронизацией цикла измерения по сигналам ОИД остается малой при существенном увеличении шага дискретизации, то исключение одной лопасти крыльчат-

ки ОИД и калибровка первичного преобразователя по приведенной методике позволяют «распознавать» текущий угол поворота КП и, тем самым, обнаруживать «лишние» или «выпадающие» периоды ОИД при его неисправности.

Организация многоканальных измерений позволяет осуществлять взаимную проверку и коррекцию результатов измерения, повысить их достоверность. Известен способ организации многоканальных измерений, когда результат находится как среднее арифметическое измеренных значений параметра нескольких измерительных каналов. В то же время, как показывает практика, при работе локомотива в режиме тяги возникают так называемые нестационарные режимы, при которых отдельные колесные пары периодически проскальзывают. Величина проскальзывания может достигать в отдельных случаях 9%, что при обработке результатов измерения по среднему арифметическому приводит к существенному снижению точности. Способ дискретного переключения измерительных каналов требует разработки критериев выбора достоверного измерительного канала. Также, из-за различия фактического значения систематической погрешности каждого канала при дискретных переключениях будут возникать «броски» измеренного значения параметра, особенно ощутимые при больших скоростях движения, что существенно снижает стабильность измерений и точность определения ускорения. С целью устранения указанных недостатков разработана методика определения результата измерения, как средневзвешенного значения по всем измерительным каналам, причем вес результата каждого измерительного канала определяется значением дисперсии измеренных значений параметра за несколько последних циклов

-Гх.Ьс,)

--(11)

ЕЫ-пя/о '=>

1=1 }Ф1

где х,(0 — результирующее значение параметра и значение параметра в г'-м измерительном канале; [х(] — двоичный оператор, служащий для отключения неработоспособного измерительного канала и измерительного канала с колесной парой, работающей в аварийном режиме;

£>^(0 — дисперсия скорости за несколько последних циклов измерения в г-м и у'-м каналах.

Средняя квадратнческая ошибка измерений при этом определяется соотношением

Пет, (О

<*'>=, 1=1 (12)

а максимальная ошибка измерения - из соотношения, справедливого для треугольного распределения, характерного для цифровых ИПД

Ал: = л/б • ст. (13)

Результаты расчетов показали эффективность предложенной методики, особенно при нестационарных режимах тяги. Полученные соотношения (11), (12) позволяют осуществлять обработку результатов не только от отдельных колесных пар локомотива, но и могут быть дополнены результатами измерений иных независимых измерительных систем.

Значительное влияние на измеренное значение пути и систематическую погрешность измерения скорости оказывает криповское проскальзывание КП. Существенную сложность для выявления величины проскальзывания представляет то, что измеренные значения скорости и пути при постоянном режиме движения отличаются от фактических на величину, изменение которой мало. Поэтому в работе предложено определять скорость криповского проскальзывания косвенно, с использованием модифицированных известных эмпирических зависимостей

и = 0.0028-Ку-Ур,км/ч; при К^ <0.5; (14)

0.00155 + 0.00196 •

и = ¥„--км/ч; при 0.5<£<1, (15)

р 3.5-3.36-^ к у

где Ур—измеренное ИПД значение скорости.

Коэффициент К^ характеризует отношение реализуемого коэффициента сцепления к предельному, и определяется соотношениями:

- в режиме тяги

Кш= 18.35-10"4--„ ил'п[я--лэ; (16)

¥ К.+200 П1.Л.4.1ПП 1э

_~ д д_

у а в УР+Ш 0.1-00+100

Р 40 р 3-Ур+ 200 0.4-^0 +100

—в режиме рекуперативного торможения

К^шв-ю-4--^чёт-; (1?)

¥ р+ ОЛ-^р+100

р 'Пдр ' 3 • Ур + 200 ' 0.4 • +100

—в режиме торможения колодочным тормозом (4 композиционные колодки на КП)

к __

* о а УР+ 200

к 40 3-Ур+200 0.4 ^о +100 (18>

:М'Рц+ В) {{А ■ рп + В)+ 200)- (Ур +150) (4 • (А ■ рп + В)+ 200)- (2-^+150) '

где и, I, г)э—напряжение, ток электродвигателя и КПД КМБ при тяге; Р — коэффициент ослабления возбуждения; д0 — нагрузка на ось КП; и /др, ц —напряжение, ток электродвигателя и КПД КМБ при торможении электродвигателем; А, В — конструктивные коэффициенты рычажной передачи;

ри — давление в пневмоцилиндре; с1, Эк — диаметр окружности прижатия тормозных колодок и диаметр колесной пары соответственно.

Фактическое значение скорости и пути в цикле измерения определяется с учетом поправки по формулам

/ л V ^

(19)

Максимальное абсолютное значение погрешности от крипа (5), м, при учете режимов движения после завершения т циклов измерения определяется по формуле

S , m 8 V„„ ! ■ V„ ;

ASKp(S) = i5SKp(S)dS= I P -U,и (20)

о i=0 3oU

где

55^=6^ = — .100% = 0.28-AKV, при ^„¿0.5; (21)

vp

8^р=5Кк.=— 100% = 1.2068-7-^-г-, при 0.5<1. (22)

Р Р УР (3.5-3.36-Kj v

В свою очередь величина АК^ определяется соотношениями: —в режиме тяги

АК„ = +3.67 • 1 (Г6 • /д • JS^ + SZ+S^+S^+S/, (23)

—при торможении колодками

=+—-

Йо-V-k

Fz

AF2 + 1IL

^ Ю4

», Y

>2

1±5„

1±5

, (24)

N J

где б8р 6К — относительные погрешности измерения напряжения, тока, коэффициента сцепления, нагрузки на ось и скорости движения локомотива;

F , AF^ — сила трения и погрешность определения силы трения колодок соответственно.

Результаты расчета относительной погрешности измерения пути в режиме тяги при различных значениях коэффициента К^ и максимальной

погрешности АК g 025 приведены на рис. 1.

Таким образом, криповское скольжение КП будет существенно влиять на точность измерения параметров движения только при реализации режимов движения с Кv >0.85. Такой случай характерен для движения тяжеловесных поездов по отдельным участкам перегона. Для одиночного локомотива криповское скольжение невелико (максимальная

+45

погрешность измерения пути „ м на 20 км при К = 0.8).

2,5

2

И

85,

ч> 0,5

1,5 --

0

0 5 0, ¡5 0 6 0,?5 0 7 0,'5 0 8 0,15

0,5

Рис. 1. Зависимость относительной погрешности измерения пути

Устойчивый режим сцепления КП (без фиксации срывов отдельных циклов измерений ИПД) возможен при К^, существенно меньшем 99%, что обусловлено динамическими колебаниями осевой нагрузки КП при движении локомотива и колебаниями площади пятна контакта КП на рельсах. В связи с этим длительные режимы движения с К > 0.97 маловероятны и велика вероятность развития нестационарных режимов тяги. При использовании предложенного метода многоканальных измерений вес результата КП, приближающейся к верхнему пределу К 1, ввиду роста дисперсии скорости автоматически уменьшается, а общий результат измерения определяется КП с наиболее стабильными показаниями и, соответственно, меньшим значением К .

V

Основным источником ошибки определения скорости криповского проскальзывания во всех режимах является неточность коэффициента сцепления. В режиме торможения дополнительным источником ошибки является неточность определения силы трения колодок о колесо. Соответственно, повышения точности вычисления криповского проскальзывания, можно добиться только за счет уточнения коэффициентов сцепления и трения.

Источником существенной погрешности измерения пути при многоканальных измерениях, особенно в случае синхронизации измерительного цикла по сигналам ОИД, является переключение измерительных каналов, что выявляет проблему выбора способа организации рабочих циклов измерительных каналов. При многоканальном измерении параметров движения ИПД с синхронизацией цикла измерения по ОИД можно выделить две фазы:

от значения К

V

- фазу импульсного сигнала в р-м канале;

- фазу измерительного цикла в р-м канале.

Запуски и остановки циклов измерения в отдельных измерительных каналах из-за случайных факторов всегда происходят в различные моменты времени и перечисленные фазы в соседних измерительных каналах в общем случае не совпадают.

Для обеспечения возможности управления фазами рабочих циклов измерительных каналов в работе предложено выделить один ведущий измерительный канал и ведомые измерительные каналы. Полный расчет параметров цикла измерения следует осуществлять только для ведущего канала, а для ведомых - осуществлять только упрощенный пересчет и подбор моментов запуска рабочего цикла относительно ведущего измерительного канала.

В диссертации исследованы два способа запуска рабочих циклов ведомых измерительных каналов: с равномерным распределением моментов запуска ведомых измерительных каналов в течение цикла измерения ведущего и с минимальным расхождением между запуском циклов измерения ведомых измерительных каналов по отношению к моменту запуска ведущего канала. Установлено, что минимальную ошибку от пересчета параметров движения обеспечивает второй способ организации цикла. Получены расчетные формулы для вычисления оператора, определяющего момент окончания предыдущего цикла при реализации второго способа

г = ■

г =

-К1

у./

при <

Г1 •/.

Tx.f-h.f-i к/

т //

при

(25)

где — время, прошедшее от начала цикла измерения в ведущем канале до запуска цикла измерения в ведомом канале, К'^ — приведенное число периодов ОИД /'-го канала, Г, { — длительность цикла/измерения в ведущем канале.

Расчеты показывают, что при однократном переключении измерительных каналов, = 0.01 и Г = 0.1 с максимальное значение погрешности пути не превышает 0.03 м и может быть признано несущественным.

К существенным источникам погрешностей определения местонахождения следует отнести также задаваемые в ИПД такие параметры текущей поездки, как диаметр бандажа локомотива, протяженность поезда как объекта регулирования и несовпадение местонахождения активных точек поезда (приемопередатчика GPS, точки контакта передней КП с рельсами) относительно координат его головы и хвоста.

Существенная погрешность измерения параметров движения при использовании заданного значения диаметра бандажа возникает из-за сложности профиля бандажа и случайности точек его контакта с поверхностью рельсов. Кроме того, фактический эквивалентный диаметр КП может изменяться в процессе эксплуатации ввиду постепенного износа. В координатных СИР при определении местоположения головы поезда счислением пути диаметр бандажа необходимо измерять перед каждым выходом поезда на маршрут, что сложно осуществлять вручную. В диссертации разработан способ автоматического измерения диаметра бандажа. Его сущность поясняется схемой, представленной на рис. 2.

U. к

1__ASj____&Si

Рис. 2. Схема способа автоматической калибровки диаметра бандажа

Способ предусматривает сравнение измеренной и известной длин калибровочного участка при движении по нему локомотива. Фактический диаметр каждой колесной пары определяется после прохождения локомотива по участку калибровки при помощи коэффициента коррекции к

£ _^калибр_. (26)

■^"калибр

Дгеа1=Ярасч (27)

где I) — диаметр КП до прохождения калибровочного участка;

Г>геа] — фактическое значение диаметра КП; •^калибр' ^калибр—измеренная ИПД и фактическая длина калибровочного участка соответственно.

Дополнительные проверочные условия корректности калибровки имеют вид:

Вк.мп <£< тах (28)

Г) Л

■^¿.тах ^.тш

-Ак<к^<к/_1 + Ак +-1-, (29)

1

где/), . ¿), —минимальное и максимальное допустимое значение

к пип к тах

диаметра бандажа КП для данного типа подвижного состава;

кр /у,, А к— значения коэффициента коррекции в текущем и предыдущем цикле калибровки, абсолютная погрешность коэффициента коррекции соответственно;

А1)/(5) — максимальная погрешность от износа за пробег между калибровками.

Способ обеспечивает относительную систематическую погрешность измерения пути 85тм = 0.19% при длине калибровочного участка порядка 120 м.

Так как датчик местоположения поезда, как правило, находится на локомотиве, а поезд - объект протяженный, то проблема измерения фактической длины поезда важна для координатных СИР, осуществляющих регулирование позади идущего поезда непосредственно на хвост впереди идущего. Определение длины поезда на основе числа осей не учитывает различную длину вагонов поезда, что приводит к росту погрешности измерения. Косвенное определение длины поезда суммированием длин вагонов, входящих в состав, требует наличия базы данных по составу и типам вагонов. При этом сохраняется вероятность внесения ошибок и несанкционированного прицепа вагонов. В диссертации предложен способ автоматического измерения абсолютной длины поезда, основанный на счете числа периодов ОИД за время движения поезда мимо напольного приемоответчика. Суть способа поясняется схемой, представленной на рис. 3.

Рис. 3. Схема измерения длины поезда

Расчет длины поезда Ьп, м, осуществляется по формуле

Ьп =(15-М + /, +/2-Ьт + Д5,-А^, (30)

где — расстояние между активной точкой головы поезда и краем передней сцепки; /2 — расстояние между активной точкой хвоста поезда и краем ^ задней сцепки;

М = X К, — суммарное число импульсов, соответствующее расстоя-г=1 нию между активными точками; Ьт— длина путевого датчика, м (для точечного путевого датчика Ьт ~ 0);

Л51,, А52— путь, проходимый поездом за время фиксации сигнала занятия и освобождения контрольного участка соответственно.

Анализ результатов измерений показал, что при аналитическом учете крипа, постоянной составляющей времени обработки и передачи сигнала, хода поглощающих аппаратов, значений зазоров в сцепках, линейной интерполяции сигнала ОИД относительная погрешность изме-I рения длины поезда составляет порядка 5Ьп « ±1%. Суммарная

относительная погрешность измерения пути ИПД при АГу<0.9 не превышает: 55 = 0.8%.

ИПД

* В работе предложена методика, позволяющая определить периодич-

ность статической коррекции местоположения головы поезда, в зависимости от требуемой погрешности определения координаты хвоста. Так,

например, максимальная полная абсолютная погрешность определения местоположения хвоста поезда 100 м при наиболее неблагоприятных условиях движения и К у < 0.9 обеспечивается при периодичности статической коррекции 11100 м. Фактический интервал попутного следования пары поездов предложено задавать с учетом фактически реализованных каждым поездом режимов движения от последних реперных точек.

С целью уменьшения количества напольной аппаратуры на малодеятельных участках железных дорог в диссертации разработаны также способы коррекции местоположения на перегоне и определения местоположения поезда на станции, основанные па применении неподвижной опорной системы координат.

В третьей главе решались задачи по расчету параметров цикла ИПД.

Для логического упрощения решаемой в диссертации задачи, применен принцип декомпозиции в процессе функционирования ИПД, позволивший выделить иерархию независимых уровней с интерфейсами между ними. Модель функционирования ИПД представлена на рис. 4.

Показано, что нижний уровень ИПД должен представлять собой аппаратное устройство контроля выборок, а два последующих уровня должны реализовываться программным путем.

Средний уровень реализации включает в себя прогноз выборки числа периодов ОИД и таймера для формирования условий начала и завер-

Коррекция результатов, выбор режимов работы ИПД

!

к

Путь, скорость, ускорение, координата, направление движения, информация о режимах работы

Вычисление параметров движения, контроль режимов и управление циклом работы ИПД а целом

раданные значения требуемой длительности цикла измерения, команды контроля работоспособности и режимов работы аппаратных средств

Представшей шлйуровень

ИПД

Фактическое значение выборки ОИД и длительности цикла измерения, результаты контроля работоспособности аппаратных средств

Вычисление выборок аппаратного цикла измерения, кодов состояния аппаратных средств, проверка работы аппаратного уровня

Состояние аппаратных средств, при которых должен осуществляться запуск и завершение цикла аппаратного измерения

Фактическое состояние аппаратных средств, при которых осуществились запуск и остановка цикла

Аппаратная фиксация фактических выборок ОИД и выборок таймера

Рис. 4. Модель функционирования ИПД

шения цикла измерения нижнего уровня, а также вычисление фактической выборки по кодовым комбинациям из нижнего уровня для передачи в верхний. При обработке осуществляется учет периодических параметров первичного преобразователя.

В диссертации разработана методика прогноза выборки числа периодов ОИД и таймера, в основу которой положена линейная экстраполяция ускорения в соседних циклах аппаратного измерения параметров движения. При этом учет периодических параметров первичного преобразователя осуществлен путем замены натурального числа периодов импульсов ОИД приведенным (рациональным), которое определяется фактическим шагом дискретизации ИПД по окружности.

Основными задачами верхнего уровня функционирования ИПД помимо управления работой всего ИПД являются определение параметров движения по фактическим выборкам ОИД и таймера, а также контроль режимов движения измерительных КП.

Необнаруженный срыв сцепления может привести к значительным неконтролируемым ошибкам определения параметров движения.

В диссертации наличие сцепления КП в цикле измерения предложено выявлять по следующим критериям:

- по критерию, основанному на учете механических характеристик подвижного состава;

- по критерию, основанному на сравнении значений скорости движения подвижного состава, измеренной различными измерительными КП;

- по критерию, основанному на проверке значения коэффициента К .

Формальное условие срыва сцепления в цикле измерения, основанное на учете механических характеристик подвижного состава, имеет вид

''------>£5 — боксование КП;

}л (31)

'1

ь-ч

■>ег*/Г(/) — юз КП,

где ^ — время начала и окончания цикла аппаратного интегрирования скорости;

К(/) — функция измеренной скорости от времени; (^тт(0)> (^тах(0) — предельно возможные (минимальное и максимальное) значения скорости в конце цикла измерения с учетом погрешностей ее измерения и максимально возможного ускорения движения поезда:

£, — коэффициент запаса, учитывающий число дискретных уровней измеренной скорости, отличных от предельной возможной.

Формальное условие срыва сцепления в цикле измерения, основанное на сравнении измеренной различными КП средней за цикл скорости движения подвижного состава, имеет вид

.. т, .. АГ, . . „,. ч ,а = 1, ¿> = 0 — боксованиеКГП; г.ср\> 1 хрК! 1 1а = 0, 6 = 1 — ЮЗКП2;

'а = 0, о=1 — юзКШ,

(32)

а = 1, 6 = 0— боксованиеКШ;

где У2 ср(/), К, ср(/) — средняя скорость в цикле, измеренная по второй и

первой КП соответственно; А ^(г), А Ктш(/) — суммарные верхнее и нижнее максимальные значения погрешностей измерения скорости по обоим каналам;

а, Ь — двоичные операторы, учитывающие режим работы КМБ (а = 1 — тяга, а = 0—не тяга, Ь — 1 — торможение, Ъ = 0 — не торможение).

Срыв сцепления КП в цикле следует считать произошедшим, если при лавинообразном росте измеренной скорости при выполнении условий (31) или (32) происходит снижение коэффициента К^.

Как показали исследования, способ сравнения измеренных различными КП скоростей является наиболее эффективным при условии высокой дискретности измерения скорости и малых погрешностях в цепочках КП - ОИД. По сравнению с известным способом сравнения частот следования импульсных сигналов КП предложенный способ позволяет исключить ошибку от переключения измерительных каналов, возника-

ющую от случайных колебаний эквивалентного диаметра в точке контакта КП с рельсами при движении, а также позволяет осуществлять контроль режимов движения при одновременной установке на разные КП осевых датчиков с различным шагом дискретизации по пути.

Для косвенного определения параметров движения поезда за время срыва сцепления КП в диссертации разработаны методика восстановления параметров движения после непродолжительного по времени срыва сцепления КП (до 10 сек.), предусматривающая линейное интерполирование скорости, а также метод определения параметров движения при длительном боксовании, предусматривающий учет механических параметров подвижного состава. Показано, что последний метод позволяет более точно определять параметры движения тяжеловесных поездов, для которых в большей степени характерно длительное боксование КП.

Момент восстановления сцепления КП предложено определять с помощью следующих критериев: по критерию нахождения значения измеренной после срыва сцепления скорости в допустимых пределах, вычисленных на основе механических параметров поезда; по критерию продолжительности сохранения сцепления при невыполнении условий (31) и (32). Кроме того, для отключения неработоспособных измерительных каналов рекомендованы общие и частные логические критерии.

Для повышения точности измерения скорости и ускорения значения скорости, полученные аппаратным интегрированием скорости по условию контроля сцепления КП, предложено подвергнуть дополнительному программному интегрированию. Для этого в диссертации разработан способ программного интегрирования скорости У/ в течение нескольких аппаратных циклов г

, ?! I%'Т,}

— • (33)

Ч о 1Т.

/

где У, Т—измеренная скорость и длительность 1-го аппаратного цикла соответственно; т— общее число аппаратных циклов осреднения.

При разработке данного способа в качестве критериев эффективности использовались динамическая ошибка измерения скорости, частота обновления и время запаздывания результатов измерения. Доказано, что

совмещение операций измерения и обработки в сочетании с предложенным способом интегрирования обеспечивают наибольшую эффективность.

В диссертации разработана методика определения ускорения движения подвижного состава, которая позволяет осуществлять измерения с частотой аппаратных циклов определения скорости и предусматривает дифференцирование аппроксимирующей функции скорости, полученной программным путем за несколько последних циклов измерения. Также получено соотношение, позволяющее осуществить расчет пройденного поездом пути для любого момента времени внутри цикла измерения ИПД. Это необходимо для точного сопоставления значения координаты, сформированной ИПД и иными измерительными системами (например, системой глобальной спутниковой навигации GPS), с фазой цикла формирования информации отличной от фазы бортового ИПД и иным временем запаздывания результатов.

В четвертой главе решались задачи практической реализации нижнего уровня ИПД, что потребовало проведения исследования полного цикла его работы. В результате исследования известного последовательного полного цикла, установлено, что он не только не позволяет осуществлять непрерывный контроль вращения КП, но и имеет низкий коэффициент использования машинного времени. Для устранения указанных недостатков синтезирована модель полного цикла работы с совмещенными операциями измерения и вычисления, которая позволила обеспечить непрерывный контроль вращения КП, а также повысить коэффициент использования машинного времени более, чем в 2 раза. На основе полученной модели синтезирована схема измерительного узла, удовлетворяющая как требованию по совмещению операций, так и требованию по режиму синхронизации измерительного цикла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе разработаны методы, модели и технические решения, обеспечивающие повышение точности и сокращение времени измерения параметров движения посредством бортовых автономных измерителей параметров движения с осевым импульсным датчиком.

В рамках диссертационной работы получены следующие основные научные и прикладные результаты.

1. Более полно выявлены источники случайной и систематической погрешностей измерения параметров движения поезда и произведена оценка их влияния на точность измерений.

2. Уточнена методика определения статической методической погрешности и расчета дискретности измерения скорости движения поезда различными способами.

3. Разработаны методы снижения погрешностей измерения параметров движения поезда, основанные на следующих принципах:

— статистическом выявлении и учете неравномерности шага дискретизации первичного преобразователя по окружности;

— применении многоканальных измерений с динамическими многоуровневыми приоритетами;

— косвенном учете криповского проскальзывания колесных пар локомотива при реализации различных режимов движения поезда;

— автоматическом измерении диаметра бандажа измерительных колесных пар локомотива и фактической абсолютной длины поезда;

— коррекции местоположения локомотива, основанной на использовании неподвижной опорной системы координат.

4. Разработана трехуровневая иерархическая модель функционирования измерителя параметров движения и математическое обеспечение всех уровней, включающее в себя: критерии определения режимов движения измерительных колесных пар локомотива; методики определения параметров движения на время срыва сцепления колесных пар; методики программного определения скорости, ускорения движения и пройденного пути; методологию и расчет гае формулы для прогнозирования параметров цикла измерения, учета периодических погрешностей первичного преобразователя и вычисления комбинаций запуска и остановки цикла измерения.

5. Разработана модель совмещения операций измерения и вычисления в измерителе параметров движения с осевым импульсным датчиком.

6. Разработаны технические решения по реализации измерительного узла, учитывающие режим синхронизации и требования по совмещению операций измерения и вычислений.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

I.0 р л о в A.B. Устройство для контроля целостности подвижного состава. Патент РФ № 2240243, заявка № 2002126303 от 03.10.04.

2. Орлов A.B. Методы получения информации о параметрах движения поезда. — М.: РГОТУПС, 2004. — 19 с. Депонирована в ВИНИТИ 17.12.2004 г. № 2019-B2004.

3. Орлов A.B. Погрешности измерения параметров движения поезда. — М.: РГОТУПС, 2004. — 162 с. Депонирована в ВИНИТИ 17.12.04 г. № 2020-В2004.

4.0 р л о в A.B. Влияние асинхронности локомотивных скоростемеров с датчиком осевого типа на погрешность измерения скорости // Вестник инженеров-электромехаников железнодорожного транспорта. Выпуск № 1. — Самара: 2003. — С. 291-294.

5.0рлов A.B. Исследование метода косвенного измерения параметров движения // Совершенствование систем железнодорожной автоматики и телемеханики: Сб. науч. трудов каф. «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» РГОТУПС / Под ред. A.B. Горелика. - М.: РГОТУПС МПС РФ, 2003. — С. 130-142.

6. Орлов A.B. Методы снижения конструктивной и технологической погрешностей измерения параметров движения поезда. — М.: РГОТУПС, 2004 — 41 с. Депонирована в ВИНИТИ 20.12.04, № 2024-B2004.

7.Орлов A.B. Автоматическое измерение длины поезда и автоматическая калибровка бандажа. — М.: РГОТУПС, 2004. — 38 с. Депонирована в ВИНИТИ 20.12.04 г., № 2025-B2004.

8. Орлов А.В Способ коррекции погрешностей определения местоположения рельсового транспортного средства и устройство для его реализации. Патент РФ № 2242392. заявка № 2002126253 от 03.10.02 г.

9.0 р л о в A.B., Менакер K.B. Тенденции и перспективы развития систем интервального регулирования с использованием современных технологий связи // Высшее профессиональное заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее. Сб. науч. трудов — М.: РГОТУПС, 2001. — С. 130-131.

10. Боровков Ю.Г., Менакер К.В., Орлов A.B. Пути совершенствования систем интервального регулирования движения поез- ? дов // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов. — М.: РГОТУПС, 2004. - С. 75-85

II. Боровков Ю.Г., Менакер К.В., Орлов A.B. Квопросу о совершенствовании систем интервального регулирования движения

поездов // Инновации в эксплуатации и развитии инфраструктуры железнодорожного транспорта. Сб. докладов научно-практической конференции — Щербинка, 2004. — С. 188-191.

12.Боровков Ю.Г., Орлов A.B. К вопросу о повышении точности бортовых датчиков параметров движения // Совершенствование систем железнодорожной автоматики и телемеханики: Сб. науч. трудов каф. «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» РГОТУПС / Под ред. A.B. Горелика. — М.: РГОТУПС МПС РФ, 2003. — С. 24-35.

Орлов Александр Валерьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

05.22.08 - Управление процессами перевозок

Тип.зак. //3 Подписано в печать 3.02.06 Усл. печ.л. 1,75

Изд. зак. 195 Гарнитура Times.

Тираж 100 экз. Офсет

Формат 60x90'/,

к

Издательский центр РГОТУПСа, 125993, Москва, Часовая ул., 22/2

Участок оперативной печати РГОТУПСа, 125993, Москва, Часовая ул., 22/2

/ме/ 999

1" - 9 9 §

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРОБЛЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА.

1.1 Постановка задачи исследования.

1.2 Анализ способов получения информации о параметрах движения поезда и выбор типа измерителя параметров движения.

1.3 Основные характеристики измерителя параметров движения.

1.4 Эксплуатационно-технические требования к осевому датчику.

1.5 Выбор критерия оценки точности ИПД с учётом необходимости измерения ускорения движения подвижного состава.

1.6 Классификация погрешностей измерения параметров

U движения поезда.

1.7 Исследование погрешностей измерения параметров движения поезда.

1.8 Исследование способов синхронизации измерительного цикла ИПД.

1.8.1 Синхронизация с запуском и остановкой измерительного цикла по сигналам таймера.

1.8.2 Синхронизация с запуском измерительного цикла по сигналу ОИД и остановкой - по сигналу таймера.

1.8.3 Синхронизация с запуском измерительного цикла по сигналу таймера и остановкой - по сигналу ОИД.

1.8.4 Синхронизация с запуском и остановкой измерительного цикла по сигналам ОИД.

1.8.5 Исследование дискретности измерения скорости при различных способах синхронизации.

1.9 Суммарные погрешности измерения параметров движения.

1.10 Выводы по главе.

2 СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Методы снижения погрешностей измерения скорости.

2.2.1 Метод учёта технологической неточности первичного преобразователя.

2.2.2 Метод организации многоканальных измерений параметров движения с переменными приоритетами.

2.3 Методы снижения погрешности измерения пути.

2.3.1 Учет разности текущих фаз измерения при многоканальных измерениях. ф 2.3.2 Учет воздействия сил крипа.

2.3.3 Учет неточности измерения диаметра бандажа.

2.4 Измерение длины поезда.

2.5 Выбор точек коррекции координаты местоположения поезда.

2.6 Исследование способов коррекции местоположения подвижной единицы.

2.6.1 Классификация способов коррекции.

2.6.2 Применение неподвижной опорной системы координат

2.6.3 Определение местоположения подвижной единицы на станционных участках пути.

2.7 Выводы по главе.^

3 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ ЦИКЛА ИЗМЕРЕНИЯ ИПД.

3.1 Постановка задачи

3.2 Расчет прогнозного числа импульсов ОИД и числа опорных импульсов.

3.3 Методика учета периодических погрешностей первичного преобразователя.

3.4 Идентификация режимов движения измерительных колесных пар локомотива.

3.5 Время интегрирования скорости для идентификации аварийных режимов работы измерительных колесных пар.

3.6 Интегрирование скорости для вычисления ускорения.

3.7 Определение времени интегрирования скорости при вычислении ускорения.

3.8 Определение минимальной измеряемой скорости движения.

3.9 Методика определения ускорения движения подвижного состава.

3.10 Выводы по главе.

4 СИНТЕЗ ИЗМЕРИТЕЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА.

4.1 Постановка задачи.

4.2 Анализ полного цикла работы ИПД.

4.3 Совмещение операций рабочего цикла ИПД.

4.4 Синтез ИПД с непрерывной синхронизацией по сигналам

ОИД и совмещенной организацией рабочего цикла.

4.5 Определение направления движения подвижного состава.

4.6 Выводы по главе.

В настоящее время на сети магистральных железных дорог России наиболее широко используются системы интервального регулирования (СИР), основанные на использовании автоблокировки (АБ) с рельсовыми цепями (РЦ) и AJICH. Системы АБ были разработаны еще в 20 веке. При вс^ех их достоинствах, известно, что они обладают рядом существенных недостатков. Основными из них являются: ограниченная пропускная способность оборудованных ей линий, большие издержки в эксплуатации и недостаточная надежность.

Среди главных причин недостаточной пропускной способности АБ следует отметить такие, как малую информационную ёмкость [1], полное отсутствие гибкости в управлении движением поездов, низкую дискретность определения местоположения поездов на перегоне, обусловленную применением рельсовых цепей длиной до 2500 м [2].

Использование напольной аппаратуры АБ требует обеспечения её непрерывным электропитанием; периодического обслуживания, регулировок и ремонта. Соблюдение этих требований усложняется тяжелыми климатическими условиями России и обуславливает необходимость содержать большой штат обслуживающего персонала и вспомогательного оборудования.

Большое количество используемой системами АБ напольной аппаратуры снижает общую надежность и безопасность управления. Сбои в работе систем увеличивают психофизиологическую нагрузку на локомотивные бригады и дежурных по станциям. Перекрытие сигнала на запрещающее показание перед движущимся поездом вызывает необходимость применения экстренного торможения, что приводит к увеличению механических нагрузок на подвижной состав и на верхнее строение пути, а также может вызвать выжимание вагонов.

Наименее надежными в системах сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) остаются рельсовые цепи (РЦ), на которые приходится до 50% общей совокупности отказов в СИР, а на ряде участков и более. На рельсовые стыковые соединители и элементы изоляции в рельсовых линиях приходится более четверти отказов, на перемычки и дроссель-трансформаторы - по 10%. Отказы по остальным элементам РЦ распределяются следующим образом: аппаратура 9-10%, кабельные линии 7-8%, приборы защиты 3-4%, стативы 4-5%, устройства электропитания 0.4-0.5% и путевые ящики 0.1-0.2%

3].

В последние годы резко возросло количество отказов напольных устройств от краж и вандализма. На некоторых участках Транссиба отказы напольных устройств СЦБ по этой причине превышают 30%. В рельсовых цепях до 40% отказов возникают вследствие деградационных процессов и до 30% - из-за ошибок обслуживающего персонала [3].

Проведённый ВНИИАСом анализ мер предупреждения ошибок обслуживающего персонала и отказов технических устройств показал, что требования по логическому контролю действий персонала и работы устройств, контролю и диагностике состояния аппаратуры не могут быть реализованы существующими релейными устройствами без значительных затрат на их модернизацию и снижения надежности.

В последние годы на отечественных железных дорогах наблюдается стабильный рост объема перевозок. По прогнозам специалистов данная тенденция в ближайшие годы сохранится, однако пропускная способность линий, оборудованных АБ, практически исчерпана и не может быть существенно повышена даже при увеличении капитальных и эксплуатационных расходов.

В настоящее время в рамках реализации Государственной программы повышения безопасности движения поездов на железных дорогах России производится замена устаревших устройств СЦБ на современные микропроцессорные системы (КЛУБ, САУТ, ТС КБМ и др.)[1, 4]. При текущей ситуации в качестве основного решения проблемы дальнейшего развития систем СЦБ предусматривается внедрение интегрированных многоуровневых систем в рамках комплексных проектов [5]. Многоуровневые системы управления должны представлять собой совокупность единых комплексных систем управления и обеспечения безопасности движения на тяговом подвижном составе, систем управления и обеспечения безопасности на базе средств СЦБ и информационной подсистемы. Как показывают исследования ВНИИАС, внедрение подобной системы на сети дорог позволило бы снизить количество крушений, сходов, столкновений, допускаемых браков в работе и тем самым повысить показатели безопасности движения, уменьшить затраты на ликвидацию последствий вышеперечисленных происшествий и повысить качественные показатели эксплуатационной работы (участковую и техническую скорости, время оборота грузовых вагонов и т.д.) на 5%; уменьшить себестоимость грузовых перевозок на 3%, повысить срок службы используемых технических средств на 10% за счет соблюдения технологии эксплуатации [5].

Наиболее перспективным для новых многоуровневых систем СЦБ признается координатный способ регулирования движения поездов с интерфейсом между подвижными объектами и центрами управления по цифровому радиоканалу. Основоположниками систем координатного регулирования движения поездов, внесшими наибольший вклад в их развитие, являются такие известные ученые как Брылеев A.M. [6], Дмитренко И.Е. [6 - 8], Кравцов Ю.А. [9], Лисенков В.М. [10, 15], Петров А.П. [11], Худов В.Н. [12] и ряд других.

Серьёзный вклад в развитие теории и практики измерения параметров движения поезда внесли такие известные ученые, как Баранов Л.А., Бестсемьянов П.Ф. [13], Головин В.И., Нестеров В.Л. [9], Савушкин А.К. [14]. Однако в силу нерешенности ряда проблем, связанных с недостаточной точностью и нестабильностью измерений, функции известных бортовых устройств измерения параметров поезда на основе осевых импульсных датчиков были ограничены и по существу сводились, как правило, к измерению фактической скорости движения с использованием упрощенных алгоритмов обработки информации. Поэтому, не смотря на то, что теория процесса координатного регулирования достаточно хорошо проработана, фактическая его реализация на практике сдерживается отсутствием, в том числе, соответствующих технических средств, способных точно и достоверно определять местоположение каждого поезда, скорость и ускорение его движения.

Не менее важным аспектом повышения пропускной способности и снижения эксплуатационных затрат является повышение скоростей движения. Как показывают исследования, проведенные в рамках программы «Разработка и создание технических средств железнодорожного транспорта для организации движения пассажирских поездов со скоростями 200 км/ч», увеличение скоростей движения даже на 1 % снижает эксплуатационные расходы в дальнем пассажирском движении на 91.8 млн. руб. в год, а в пригородном - на 10.7 млн. руб. в год, уменьшение потребного парка подвижного состава при этом приводит к снижению капитальных вложений на приобретение локомотивов 6410.1 млн. руб., вагонов пассажирского парка на 958.7 млн. руб [16]. Координатный принцип управления позволяет повысить и среднюю скорость движения [17], так как подразумевает более гибкое задание скорости локомотива по пути.

С целью сокращения издержек на эксплуатацию напольной аппаратуры в настоящее время намечается тенденция переноса ряда её функций на бортовую аппаратуру локомотивов. Развитие последней, в свою очередь, идет в сторону повышения интеллектуализации - так называемой концепции создания «умных» («smart») локомотивов, причем эта тенденция наблюдается не столько в нашей стране, сколько в зарубежных развитых странах [18], где в настоящее время для регулирования движения поездов планируется использовать подобные системы.

Что касается зарубежных железных дорог, то в настоящее время для регулирования движения поездов в основном там используются системы, аналогичные отечественным. При этом Европейский железнодорожный транспорт испытывает необходимость в повышении провозной способности. Исследования иностранных специалистов показали, что инвестиции в автоматизацию процессов управления дают отдачу в 4 раза больше, чем в «бетон» (реконструкцию существующих коридоров, строительство дополнительных путей) [19]. В связи с бурным прогрессом средств микроэлектроники, связи и вычислительной техники в ЕС разработана концепция интеграции систем управления с сокращением и заменой напольной аппаратуры. В 1995 г. Европейской комиссией инициирован проект создания европейской системы управления перевозочным процессом на железных дорогах (ERTMS) [20]. Данный проект рассчитан на три уровня реализации, причем на верхнем уровне подразумевается координатное регулирование движения поездов с использованием цифрового канала связи GSM-R при минимальном использовании напольной аппаратуры [21] и максимальном внедрении интеллектуальных бортовых устройств. На последние будет полностью возложена функция определения местоположения поезда [18]. ETCS уровня 2 - это AJIC на базе радиосвязи проектируемое изначально для высокоскоростного движения с передачей данных между поездом и центром блокировки на базе радиосвязи RBS. На основе этих данных бортовое устройство рассчитывает динамические данные о скорости, контролирует их соблюдение и предоставляет полученную информацию машинисту локомотива. Разграничение поездов в ETCS 2 осуществляется традиционно посредством жестко заданных блок-участков, границами которых служат путевые приемоответчики, формирующие статические данные. Что касается первого уровня ETCS, то при его реализации подразумевается, что напольные приемоответчики, устанавливаемые на путях, транслируют показания напольных устройств [22].

В настоящий период времени многие железные дороги Европы, рассматривают проекты перехода сразу на 2-ой уровень, который позволит отказаться от большинства напольных сигналов.

Так в Бельгии системой ETCS 2-го уровня с резервом ETCS 1-го уровня оборудуются два высокоскоростных участка - HSL-Zuid и Льеж -Ахен, первый будет готов к комиссионным испытаниям в апреле 2006 года, а второй - к концу 2005 года.

В Германии в июле 2003 года для испытаний с целью получения технического и эксплуатационного опыта по работе ETCS 2-го уровня принят участок Берлин-Галле/Лейпциг. Двухпутная линия уже осигнализована для движения в обоих направлениях и ведется её реконструкция с целью повышения максимальной скорости до 200 км/ч. Оборудование ETCS включает 1045 приемоответчиков Eurobalise.

В Испании к концу 2004 года ETCS 2-го уровня должна быть оснащена линия Сарагоса - Уэска.

В апреле 2004 года на опытном участке в Италии длиной 80 км во время демонстрационной поездки поезд уже развил скорость 302 км/ч под управлением ETCS 2-го уровня. Кроме того, ETCS 2-го уровня оборудуются 4 высокоскоростных линии: Болонья - Флоренция, Милан - Болонья, Милан

Турин, Рим - Неаполь. Последняя линия должна быть введена в эксплуатацию в середине 2005 года.

В странах Скандинавии (Швеция, Финляндия, Норвегия) достигнуто соглашение по созданию специализированного модуля STM, предназначенного для конвертации показаний традиционных систем сигнализации в форму, приемлемую для бортовых устройств ETCS. Цель данного соглашения -поэтапное переоснащение участков инфраструктуры в течение 10-15 лет до уровня 2 [19, 23].

В Великобритании в настоящее время внедряется система TASS, являющаяся аналогом ETCS.

Испытания ETCS 2-го уровня на высокоскоростной линии Париж- Лион во Франции показала, что пропускная способность линии возрастает теоретически с 16 до 29 поездов/ч, т.е. практически на 67%.

Что касается стран Азии, то в Китае также приступили к созданию национальной системы управления движением поездов CTCS - аналогу ETCS.

Для малодеятельных линий (не менее 25%) [24], нуждающихся в простых и экономных системах, способных окупить вложенные инвестиции, в настоящее время в Европе разрабатывается система Atlas 400. Данная система также использует в качестве основы спецификацию ETCS уровней 1 и 2. Отличительными особенностями является программное обеспечение с уменьшенными возможностями и позиционирование при помощи спутниковой навигации.

В рамках проекта ETCS предполагается, что к 2020 году будет конвертировано около 35% напольного оборудования стран ЕС и переоборудовано не менее 60% подвижного состава.

Как показывает анализ зарубежных источников, 3-й уровень управления движением поездов в настоящее время не реализуется, поскольку круг задач по переходу на регулирование с «подвижными блок-участками» пока еще не решен до конца, также как он не решен и на отечественных дорогах.

Причины этого в том, что координатные многоуровневые системы интервального регулирования с цифровым радиоканалом требуют решения целого ряда проблем, связанных с организацией «подвижных блок-участков» при отсутствии напольной аппаратуры безопасности.

При создании многоуровневой системы безопасности (МС) выделяют два основных аспекта [1], которые являются принципиальными для её реализации. Поскольку концепция многоуровневой системы безопасности предполагает передачу управляющей и контрольной информации по радиоканалу, то важно обеспечить надежный непрерывный канал связи с высокой пропускной способностью между центром управления и всеми участниками движения (для координатного регулирования пропускная способность должна быть не менее 64Кбит/с). Кроме того, как указывалось ранее, интервал попутного следования между поездами может быть сокращен, только если известно точное местоположение, скорость и ускорение движения каждого поезда. Поэтому важно иметь высокоточную и надежную бортовую интеллектуальную систему измерения параметров движения (СИДП).

К каналу связи в плане надежности перспективная МС предъявляет множество требований - это исключение «мертвых зон», дублирование передаваемой на локомотив информации о параметрах движения поезда и о командах движения по дополнительному каналу, оповещение машинистов и ремонтных бригад о приближении поезда, оповещение машинистов поездов и бортовых систем управления от аппаратуры идентификации подвижного состава и контроля его технического состояния на ходу [25]. В связи с этим в настоящее время для российских железных дорог определены три цифровых стандарта связи - TETRA, GSM - R, CDMA. Первые два относятся к цифровым системам второго поколения, a CDMA - к третьему.

В 2002 году на опытном участке Свердловской железной дороги Северка -Свердловск - Камышлов были испытаны системы радиосвязи GSM - R и TETRA, первая из которых рекомендована к использованию Международным союзом железных дорог. Опытная эксплуатация показала, что в пределах всего участка обеспечивается уверенная радиосвязь с подвижными объектами, находящимися на перегонах. Дальность радиосвязи с абонентами носимых радиостанций достигает 5-6 км, что позволяет обеспечивать непрерывную радиосвязь на перегонах длиной до 11км. Все пользователи отметили высокое качество связи по сравнению с существующими аналоговыми системами, а также наличие дополнительных функциональных возможностей.

Система TETRA была испытана также на пригодность для управления движением поездов с использованием аппаратуры КЛУБ-У. По каналу радиосвязи при этом передавались параметры движения поезда и его координаты, а также управляющие команды. Испытания завершились успешно [26]. Проектирование систем стандарта TETRA развернуто на участках Московской, Октябрьской, Юго-Восточной, Северо-Кавказской и Свердловской железных дорог. На Калининградской дороге строится система стандарта GSM - R [27].

Таким образом, принципиальные технические проблемы реализации надежного канала связи в настоящее время успешно решаются.

Что касается бортовых систем измерения параметров движения (СИДП), то для реализации МС они должны на первом этапе реализации решать, как минимум, задачи:

S измерения скорости, пути и ускорения;

S достоверного контроля текущего местоположения головы и хвоста поезда на перегоне и станции;

- на последующих этапах реализации системы:

S задачу контроля целостности состава [28];

S задачу контроля целостности рельсовых нитей.

Решением каждой из обозначенных задач должна заниматься отдельная подсистема. Совокупность подсистем должна составлять бортовой измерительный комплекс. Предлагаемая структура бортовой системы контроля параметров движения представлена на рис. 1.

Система должна содержать следующие подсистемы:

S Навигационную подсистему;

S Подсистему контроля целостности состава;

S Подсистему контроля целостности рельсовых нитей;

S Подсистему технической диагностики локомотива и поезда.

Локомотивный измерительный комплекс должен иметь иерархическую структуру и обеспечивать возможность подключения к центральной бортовой системе автоматического управления локомотива (САУ).

Рис. 1 Общая структура бортовой локомотивной системы контроля параметров движения

Нижний уровень бортовой системы контроля параметров движения должны представлять специализированные измерители:

1. Измеритель скорости, ускорения, пути (ИПД);

2. Измеритель направления движения поезда (ИНД);

3. Узел коррекции координаты местоположения (УКМ);

4. Подсистема контроля целостности рельсовых нитей (ПНР);

5. Подсистема технической диагностики локомотива и поезда (ПТД);

6. Подсистема контроля целостности состава (ПЦС) [29];

Второй уровень представляет центральный блок обработки информации о параметрах движения, включая навигационную информацию (БОНИ), с обслуживающими его блоками:

1. Блок ручного ввода информации (БРВИ);

2. Узел отображения информации (УОИ);

3. Блок хранения информации о поездке (БИП);

4. Блок регистрации параметров движения (БРП).

Верхний уровень системы должна представлять собой центральная САУ локомотива с устройством связи с центральным диспетчерским пунктом, которая служит для регулирования параметров движения локомотива в зависимости от поездной ситуации.

В рамках одной работы невозможно охватить весь комплекс задач, поэтому в диссертации рассматривается решение наиболее ответственных задач нижнего уровня бортовой системы.

Первостепенной задачей при реализации первого уровня системы управления (СУ) с цифровым радиоканалом является разработка навигационной подсистемы - основы координатной СУ.

Наиболее совершенными интеллектуальными бортовыми системами регулирования движения, применяемыми на российских железных дорогах, являются системы КЛУБ-У [1] и САУТ-ЦМ [5, 30, 31]. Обе перечисленных системы имеют возможность управления подвижными объектами по радиоканалу. В то же время данные системы рассчитаны на работу совместно с автоблокировкой и осуществляют регулирование на светофор [4], поэтому контроль местоположения хвоста поезда в них не осуществляется - эта функция возложена на напольную аппаратуру АБ. Местоположение головы поезда в пределах рельсовой цепи определяется путем счисления числа оборотов колесной пары, оборудованной датчиком ДПС. Погрешность измерения скорости в указанных системах не менее ±1 км/ч [1, 32], тогда как при определении ускорений она должна быть существенно выше. При юзе и боксовании в данных системах происходит накопление ошибок определения пройденного пути. С целью устранения недостатков система КЛУБ-У дооборудована GPS приемником, ведущим прием сигналов по 12 каналам одновременно. При его использовании точность определения местоположения системой КЛУБ может достигать 30 м, а точность определения скорости - 0.1 м/с. Однако, даже указанная точность GPS позиционирования, очевидно, не позволяет определять маршрут движения поезда по станционным путям. Кроме того, как показали исследования в области применения спутниковой навигации, им присущ ряд существенных недостатков: точность позиционирования зависит от состояния ионосферы Земли и может существенно изменяться так, что погрешность местоположения может достигать сотен метров при неудачном расположении группировки спутников над местностью и высоких скоростях движения объектов, а также при наличии нескольких путей, леса вокруг и зданий с металлическими поверхностями [18]; при этом время получения запроса со спутников достигает нескольких секунд и не дается гарантии обслуживания. Отмечается [18], что затенение сигнала, а также влияние нескольких путей на точность позиционирования являются решающими факторами риска при определении местоположения, их вероятность значительно выше вероятности сбоя сигналов в космосе. Другим фактором, сдерживающим применение GPS в качестве основной системы позиционирования, является то, что помимо технической стороны обеспечения привязки к местности возникает проблема, связанная с тем, что точные карты местности сами по себе являются стратегической информацией. Их составление требует отдельного проведения дорогостоящей операции картографирования местности в районе железных дорог [33]. Но даже наличие точной карты местности не решает полностью проблемы определения интервалов между попутными поездами. Поскольку движение поездов происходит по траектории прокладывания железнодорожного пути, то абсолютные координаты требуется переводить в расстояния с учетом прокладки пути, что, в свою очередь, требует дополнительных вычислительных операций и может приводить дополнительным погрешностям.

В существующих системах позиционированию GPS, как правило, отводится роль дополняющей системы [33] при многоконтурном контроле, либо оно применяется в качестве решения для малодеятельных участков дорог [21], но в сочетании с опорными датчиками (реперами) [18].

За рубежом известны эксперименты по обеспечению автономности определения местоположения путем счисления пройденного пути при помощи связки осевой импульсный датчик - бортовой доплеровский радар [34]. В публикациях отмечается, что такое решение отличается большой стоимостью [18]. Исследования проводились для двух вариантов измерений: методом определения центра тяжести доплеровского спектра и методом поиска точек пересечения двух доплеровских спектров. Они показали, что первый способ обеспечивает относительную погрешность измерения пути и скорости до ±2%, тогда как второй - до 0.5%. В то же время отмечено, что указанные значения относятся только к 95% пути, а на остальных 5% погрешность может увеличиваться более, чем в два раза, вплоть до полного пропадания сигнала. Поэтому доплеровский радар всегда должен применяться в сочетании, например, с осевым импульсным датчиком.

Таким образом, вопрос принципов функционирования навигационных систем для железнодорожного транспорта на сегодняшний день остается открытым. Решение проблемы в плане реализации координатных МС видится в многоконтурном независимом контроле параметров движения поезда с преобладанием автономных способов навигации, минимальным числом напольных реперов.

Данная диссертационная работа посвящается исследованию этих вопросов.

4.6 Выводы по главе

1. Разработана модель полного рабочего цикла ИПД.

2. Установлено, что ИПД с последовательным циклом работы не может непрерывно контролировать сцепление измерительной КП и имеет низкий коэффициент использования машинного времени, причём указанные параметры не могут быть существенно улучшены.

3. Показано, что совмещение операций позволяет увеличить коэффициент использования машинного времени ИПД практически в два раза и осуществлять непрерывно контроль режима движения КП.

4. Предложена модель «фаза - элемент», позволяющая формальными методами осуществить совмещение операций в ИПД.

5. Произведён синтез ИПД с использованием разработанного способа совмещения операций на основе «виртуальных» границ цикла измерения.

6. Получены формулы для определения «виртуальных» границ цикла измерения.

7. Получена формула для определения ёмкости счетчика, обеспечивающая исключение «ложного» срабатывания устройств контроля «виртуальных» границ цикла измерения.

8. Разработаны и обоснованы требования к устройству определения направления движения локомотива с функцией блокировки «ложного движения».

9. Разработано техническое решение по реализации устройства определения направления движения локомотива с функцией блокировки «ложного движения», удовлетворяющее поставленным требованиям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научная задача совершенствования методов измерения параметров движения поездов бортовыми средствами локомотива.

В ходе выполнения работы получены следующие основные результаты:

1. Более полно выявлены источники случайной и систематической погрешностей измерения параметров движения поезда, получены аналитические выражения для оценки влияния на точность измерения параметров движения случайной и систематической погрешностей измерения, вносимых каждым звеном преобразования в отдельности и измерителем в целом.

2. Уточнена методика определения статической методической погрешности и расчёта дискретности измерения скорости движения поезда различными способами.

3. Доказано, что наиболее высокую точность и наибольшую дискретность измерения скорости обеспечивает способ запуска и остановки цикла измерения по сигналам осевого импульсного датчика, если частота опорных импульсов существенно превышает частоту импульсов осевого импульсного датчика.

4. Предложено систему КОЛЕСНАЯ ПАРА - ОСЕВОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ДАТЧИК рассмотреть, как совокупность звеньев, жестко связанных по периоду оборота колесной пары, а все периодически повторяющиеся погрешности первичного преобразователя приводить к эквивалентным погрешностям крыльчатки осевого импульсного датчика.

5. Разработан способ статистического определения отклонений скорости по отдельным периодам осевого импульсного датчика, для реализации которого получены формулы определения требуемого числа контрольных оборотов, тестовой скорости, доверительных интервалов погрешности и алгоритм для его реализации.

6. Разработан способ и получены формулы для обработки результатов многоканальных измерений с многоуровневыми динамическими приоритетами.

7. Разработана методика, позволяющая косвенно учитывать величину криповского скольжения при измерении пути и скорости.

8. Разработаны способы автоматической калибровки эквивалентного диаметра бандажа измерительных колесных пар локомотива и автоматического определения абсолютной длины поезда.

9. Получены соотношения для определения периодичности статической коррекции координаты поезда и текущего поля погрешности местоположения поезда с учетом режимов его движения.

10. Впервые предложен способ коррекции местоположения поезда на перегоне и контроля местоположения на станции, основанный на использовании опорной неподвижной системы координат.

11. Разработаны новые способы программного интегрирования скорости и определения ускорения движения, а также разработан математический аппарат реализации.

12. Предложены методики расчёта параметров движения и получены расчётные формулы для случаев срыва сцепления колёсных пар локомотивов. Выявлены признаки, позволяющие идентифицировать восстановление сцепления колёсными парами, а также сформулированы ограничения к продолжительности непрерывного срыва сцепления колёсных пар.

13. Предложена модель «фаза - элемент», позволяющая формальными методами осуществить совмещение операций в ИПД и произведён синтез ИПД с использованием разработанного способа совмещения операций.

14. Разработано техническое решение по реализации устройства определения направления движения локомотива с функцией блокировки «ложного движения», удовлетворяющее поставленным требованиям.

В результате выполнения работы были проведены исследования и обоснованный выбор способов измерения параметров движения с учетом специфики координатной СИРДП. Были синтезированы основные схемы интеллектуальных устройств измерения параметров движения, а также получены основные рабочие соотношения, требуемые для их реализации. По отдельным положениям диссертации получены патенты РФ.

1. В.И. Зорин, П.В. Титов, Б.Ю. Похвалин. Локомотивные системы безопасности и регулирования движения поездов нового поколения. // Автоматика, связь, информатика, № 1, 2004.

2. И. Д. Долгий, С.А. Прокопенко. Системы координатного регулирования движения поездов на основе оптических технологий. // Автоматика, связь, информатика, № 7, 2004г.

3. А.Н. Лиясов, В.И. Шаманов, А.Н. Шабалин. Интервальное регулирование движения поездов. // Железнодорожный транспорт, №1, 2003г.

4. Б.Д. Никифоров, М.Д. Рабинович, А.А. Хацкелевич, В.М. Абрамов, Л.А. Мугинштейн. Локомотивная система управления и обеспечения безопасности. // Железнодорожный транспорт, № 8, 2004.

5. Е.И. Розенберг, В.И. Талалаев. Многоуровневая система управления и обеспечения безопасности движения поездов. // Автоматика, связь, информатика, № 6, 2004.

6. A.M. Брылеев, Д.К. Пугин, И.Е. Дмитренко. Следящее устройство системы интервального регулирования движения поездов с применением радиоканалов. // Сборник трудов МИИТа №170, 1963г.

7. И.Е. Дмитренко. Счётно-решающее устройство для определения расстояния между поездами. // Сборник трудов МИИТа №170, 1963г.

8. И.Е. Дмитренко. Принципы построения и исследование системы интервального регулирования движения поездов с применением радиоканалов, д.к.т.н., М.: 1963г.

9. В.М. Лисенков. Выбор оптимальной структурной схемы радиосвязи для обмена информацией ТУ-ТС с движущимися локомотивами. // Вестник ВНИИ ж.д. транспорта, №4, 1962г.

10. А.П. Петров, А.А. Эйлер, Н.М. Неугасов, М.И. Босин, Б.А. Завьялов Опытное регулирование движения поездов на ж. д. участке с помощью вычислительной машины Урал 2. Вестник ВНИИ ж.д. транспорта, №3, 1961г.

11. В.Н. Худов. Некоторые вопросы радиотехнического обеспечения системы интервального и диспетчерского регулирования движения поездов с применением радиоканалов, д.к.т.н. ЦНИИ МПС, 1963г.

12. П. Ф. Бестемьянов. Методы повышения безопасности микропроцессорных систем интервального регулирования движения поездов, д.д.т.н., М.: 2001г.

13. Д.К. Пугин, А.К. Савушкин Методы определения местоположения поезда. Выпуск МИИТа №170, 1963г.

14. Н.Б Кий, Б.С. Ицкович. Подвижная корпоративная радиосвязь: настоящее и будущее. // Железнодорожный транспорт, № 1, 2003г.

15. С.С. Жабров, Н.А. Батурина, Г.Л. Грянко. Влияние нормативной базы графика на ускорение движения пассажирских поездов. // Железнодорожный транспорт, № 1, 2004 г.

16. М.Зубко. По новому стандарту. // Гудок, 25.03.2005г.

17. Применение спутниковой навигации для определения местоположения поездов в системах СЦБ. // Железные дороги мира, № 5, 2005.

18. Продвижение проектов ETCS в Европе. // Железные дороги мира, № 4, 2005г.

19. Э. Вояновски. Испытания новых систем управления движением поездов в рамках проекта ERTMS. http://www.css-mps.ru/klient/zdm/12-1998/8802.htm

20. Система ETCS уже реальность. // Железные дороги мира, №11, 2004.

21. Система ETCS уровня 2 в Лёчбергском базисном тоннеле. // Железные дороги мира, № 11, 2004г.

22. Управление движением поездов на высокоскоростной линии в Норвегии. // Железные дороги мира, № 6, 2004г.

23. Управление движением поездов на малодеятельных линиях в Финляндии. // Железные дороги мира, № 7, 2004г.

24. Цифровая система технологической радиосвязи на Свердловской дороге. //Автоматика, связь, информатика, № 11, 2004г.

25. В.А. Сипаченко. Цифровая система технологической радиосвязи на Свердловской железной дороге. // Автоматика, связь, информатика, № 11, 2004.

26. A.M. Вериго, К.К. Алмазян. Технологическая радиосвязь сегодня и завтра. // Автоматика, связь, информатика, № 5, 2004г.

27. Контроль полносоставности грузовых поездов. // Железные дороги мира,2, 2005г.

28. Орлов А.В. Устройство для контроля целостности подвижного состава. Патент РФ №2240243, заявка №2002126303 от 03.10.04.

29. А.Н. Головаш, В.М. Бочаров. Бортовые комплексы для локомотивов. // Железнодорожный транспорт, № 10, 2004.

30. Головин В.И. Система САУТ-ЦМ в единой комплексной системе управления и обеспечения безопасности движения на тяговом подвижном составе. // Железнодорожный транспорт, № 3, 2004.

31. Автоматическая локомотивная сигнализация частотного типа повышенной помехозащищенности и значности AJIC-EH. Под ред. Баюшкина Г.Г. М.: Транспорт, 1990 г.

32. Картографирование железных дорог для систем спутниковой навигации. // Железные дороги мира, № 10, 2001г.

33. Использование радара для измерения пройденного пути и скорости. // Железные дороги мира, № 10, 2000г.

34. В.Р. Асадченко. Расчет пневматических тормозов железнодорожного подвижного состава: Учеб. пособие для вузов ж.-д. транспорта.-М.: Маршрут, 2004.-120с.

35. Никифоров Б.Д., Головин В.И., Кутыев Ю.Г. Автоматизация управления торможением поездов. М.: Транспорт, 1985г.

36. Баранов JI.A. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления. М.: Энергоатомиздат, 1990г.

37. Венцевич JI.E. Локомотивные скоростемеры и расшифровка скоростемерных и диаграммных лент: Учеб. пособие М.: УМК МПС России, 2002. - 272 с.

38. Ветлугин Б.И. «Разработка и исследование устройства прицельного торможения пригородного поезда», д.к.т.н., М., 1979г.

39. Вериго A.M. «Исследование и выбор оптимальных параметров измерения скорости движения и пути подвижного состава в системах железнодорожной автоматики.», д.к.т.н., М., 1977г.

40. Ерохин А.Ю. «Методика обоснования требований к измерителям параметров движения поездов по точности и надежности». д.р.№5643, ЦНТБ МПС, 1991г.

41. Ерохин А.Ю. «Методы и средства измерения параметров движения поездов в системе АСУЖТ (с анализом эксплуатационно-технических характеристик)», д.к.т.н., М., 1991г.

42. Федоров Н.Е. Принципы построения и методы технической реализации систем интервального регулирования с сокращенными межпоездными интервалами, д.к.т.н., М., 1992г. v

43. Орлов А.В. Методы получения информации о параметрах движения поезда. М.: РГОТУПС, 2004г, депонирована в ВИНИТИ 17.12.2004г. №2019-В2004.

44. Ройзнер А.Г. «Автоматизированная система измерения, регистрации и расшифровки параметров движения поезда и обучения машинистов», д.к.т.н., М., 1992г.

45. Орлов А.В. Погрешности измерения параметров движения поезда. М.: РГОТУПС, 2004г., депонирована в ВИНИТИ 17.12.04г. №2020-В2004.

46. Каменков Ю.В., Фокин М.Д., Корсаков Г.М. Электронное устройство для определения эффективности действия тормозов поезда. // Труды ВНИИЖТа, М.: Транспорт 1972. Выпуск 467.

47. С.И. Осипов, К.А. Миронов. Основы локомотивной тяги. М.: Транспорт, 1979 г.

48. Иноземцев В.Г., Казаринов В.М., Ясенцев В.Ф. Автоматические тормоза. Учебник для вузов ж.-д. транспорта.-М.: Транспорт, 1981 -464с

49. Чекмарёв А.А., Осипов В.К. Справочник по машиностроительному черчению. М.: Высшая школа, 1994. - 671 с.

50. Г.Г. Гомола. Перспективные электропоезда. // Вестник ВНИИЖТ, № 5, 2004г.

51. Рудзит Я.А. Основы метрологии, точность и надежность в приборостроении.-М.: Машиностроение, 1991г.

52. А.А. Устинский, Б.М. Степенский, Н.А. Цыбуля. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте: уч-к для ВУЗов ж.-д. трансп., М.: Транспорт, 1985 г. 439 с.

53. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений, изд. 2-е испр. и доп. Л., «Наука», Ленинградское отделение, 1967г.

54. С.В. Вершинский, В.Н. Данилов, И.И. Челноков. Динамика вагона, М.: Транспорт, 1978г.

55. B.C. Лысюк. Причины и механизм схода колеса с рельса. Проблема износа колес и рельсов. М.: Транспорт, 1997г.

56. Инструкция по формированию и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. ЦТ 4351 «Транспорт» 1987г.

57. Железные дороги колеи 1520мм. СТН Ц-01-95. М.: МПС РФ, 1995г.

58. Савушкин А.К. Исследование и автоматизация процесса определения текущих координат поездов в САР движения на ж.д.т. д.к.т.н., М.: 1965г.

59. Баранов Л.А., Головичер Я.М. Микропроцессорные системы автоведения подвижного состава. М.: Транспорт, 1990г.

60. Орлов А.В. Влияние асинхронности локомотивных скоростемеров с датчиком осевого типа на погрешность измерения скорости. Вестник инженеров-электромехаников железнодорожного транспорта. Выпуск №1. Самара: 2003г.

61. Мугинштейн Л.А., Лисицын А.Л. Нестационарные режимы тяги. Сцепление. Критическая масса. М.: Интекст, 1996г.

62. Мугинштейн Л.А., Лисицын А.Л. Нестационарные режимы тяги. Тяговое обеспечение перевозочного процесса. М.: Интекст, 1996г.

63. Орлов А.В. Методы снижения конструктивной и технологической погрешностей измерения параметров движения поезда. М.: РГОТУПС, 2004г., депонирована в ВИНИТИ 20.12.04, №2024-В2004.

64. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. Учеб. для вузов. 7-е изд. стер. -М.: Высш. шк., 2001. - 575с.

65. Сидоренко В.Г. Алгоритмы бортовых подсистем автоматическогоуправления движением поезда метрополитена, д.к.т.н. М., 1997 г.

66. В.Д. Тулупов. Автоматическое регулирование сил тяги и торможения электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1976г.

67. Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл.В. Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики.: учеб. для вузов / Под ред. В.В. Сапожникова. М.: Транспорт, 1995. - 320 с.

68. С.В. Вершинский, В.Н. Данилов, В.Д. Хусидов. Динамика вагона. М.: Транспорт, 1991г.

69. Кантор И.И. Продольный профиль пути и тяга поездов. М.: Транспорт, 1984.-207 с.

70. ГОСТ 8.009 84 Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.

71. Орлов А.В. Автоматическое измерение длины поезда и автоматическая калибровка бандажа. М.: РГОТУПС, 2004г., депонирована в ВИНИТИ 20.12.04г., №2025-В2004.

72. Нанесение износостойкого покрытия на гребень бандажа. Железные дороги мира. № 11, 1999г.

73. Гёлль А. Мобильные телефоны и ПК: Пер. с фр. М.: ДМК Пресс, 2002. - 192 с.

74. ГОСТ 8161-75 Рельсы железнодорожные типа Р65

75. Новое в технологии обработки рельсов. Железные дороги мира. №4,2001г.

76. Нехаев В.А. Оптимизация режимов ведения поезда с учетом критериев безопасности движения (методы и алгоритмы), д.к.т.н., Омск 2000г.

77. Блохин Е.П., Манашкин JI.A. Динамика поезда (нестационарные продольные колебания). М.: Транспорт, 1982. - 222 с.

78. Е.Н. Розенберг, A.M. Вериго, О.А. Аюпов Слежение за вагонами и контейнерами с помощью космических технологий. // Железнодорожный транспорт, № 3,2004 г.

79. Бимуканов М.К. Обеспечение безопасности микроэлектронных систем железнодорожной автоматики и телемеханики введением свойства самопроверяемости. Д.к.т.н. Л.: 1990 г.

80. А.А. Яблонский. Курс теоретической механики, уч-к для ВУЗов в 2 томах, М.: Высшая школа, 1984г.

81. Пельпор Д.С. Гироскопические системы ориентации и стабилизации. М.: Машиностроение, 1982г

82. Якушенков А.А. «Инерциальная навигация. Морской транспорт». Д.к.т.н. М.: 1963г.

83. Строительно-технические нормы Министерства путей сообщения Российской федерации. Железные дороги колеи 1520 мм./ МПС РФ Москва, 1995 г.

84. Железные дороги. Общий курс: Учебник для вузов/ М.М. Филиппов, М.М. Уздин, Ю.И. Ефименко и др.; Под ред. М.М. Уздина. 4-е изд., перераб и доп. - М.: Транспорт, 1991.-295с.

85. Орлов А.В. Способ коррекции погрешностей определения местоположения рельсового транспортного средства и устройство для его реализации. Патент РФ №2242392, заявка №2002126253 от 03.10.02г.

86. Ю.И. Полевой, В.М Шумаков и В.Ю. Михайлов. Устройство для контроля местоположения локомотива. SU 1794765 А1

87. Положительное решение на выдачу патента по заявке №2002126304/11(027961) от 03.10.2002 МПК 7B61L5/10, Орлов А.В. «Способ определения остряков стрелочных переводов»

88. Кожухов Е.А. Разработка моделей, алгоритмов и программно-технических средств определения местоположения подвижных единиц. Д.к.т.н. Воронеж, 1997г.

89. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб.: Питер, 2001. - 672с.

90. Иноземцев В.Г., Казаринов В.М., Ясенцев В.Ф. Автоматические тормоза. Учебник для вузов ж.-д. транспорта. М.: Транспорт, 1981 - 464с.

91. Надеев А.И. Интеллектуальные магнитострикционные преобразователи параметров движения сверхбольшого диапазона. Д.т.н., Астрахань, 2000 г.

92. Г.Г. Сазонов. Основы теории автоматического управления. М.: ДТК -2002 г. - 98 с.

93. В.В. Солодовников и др. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования.-М.: Машиностроение, 1985г.

94. П.Т. Гребешок. Динамика торможения грузовых поездов. Вестник ВНИИЖТ, № 1,2002г.

95. M.JI. Антокольский, А.Г. Ройзнер, А.В. Юматов. Устройство для регистрации параметров движения локомотива. SU 1379174 А1

96. Хвощ С. Т. И др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник / С. Т. Хвощ, Н. Н. Варлинский, Е. А. Попов; Под общ. ред. С. Т. Хвоща. Д.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987.-640с.: ил. N

97. Головкин Б. А. Параллельные вычислительные системы. М.: Наука. 1980.-520 с.

98. Микропроцессорные контроллеры в системах автоматического регулирования / Г. Г. Иордан, Н. М. Курносов, М. Г. Козлов, В. В. Певзнер // Приборы и системы управления. 1981. №2. с. 50 54.

99. Прангишвили И. В., Стецюра Г. Г. Микропроцессорные системы. М.: Наука. 1980.-237с.

100. Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл.В. Теория дискретных устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учеб. для вузов ж.-д. трансп. / Под ред. Сапожникова В.В., 2-е изд., перераб. и доп. М.: УМК МПС России, 2001. - 312 с.

101. Л.А. Баранов, Е.В. Ерофеев, К.В. Пахомов и Д.М. Шмидрик. Путевой точечный датчик. SU 1425123 А1

102. Гапанович В.А. Система автоматической идентификации: задачи, проблемы, перспективы. // Железнодорожный транспорт, № 9, 2004 г.

103. Ускорять внедрение системы автоматической идентификации подвижного состава, по материалам сетевой школы передового опыта на Красноярской дороге // Железнодорожный транспорт, № 11, 2004 г.

104. А.Я. Коган, А. 10. Абдурашитов, И. В. Полещук. Дополнительные требования к прямолинейности рельсов в зоне стыков. Железные дороги мира, № 3, 2003 г.

105. Ткаченко Е.В. Моделирование процессов в устройствах автоматических тормозов подвижного состава и анализ эффективности их действия. Дисс. канд. техн. наук. Екатеринбург, 1997 г.

106. Краткий справочник для инженеров и студентов: Высшая математика. Физика. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. / Полянин. А.Д., Полянин В.Д., Попов В.А., Путятин Б.В., Сафрай В.М., Черноуцан А.И. М.:

107. Международная программа образования, 1996. 432 с.

108. РД 32 ЦШ 1115842.04-93 Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы расчета норм безопасности. Издание официальное. С.Петербург: 1993г.

109. Сергеев Н.П., Вашкевич Н.П. Основы вычислительной техники: Учеб. пособие для электротех. спец. Вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1988.-311 с.

110. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и её инженерное приложение. М.: Высшая школа, 2000 г.

111. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: учебник. М.: Горячая линия - Телеком, 2002.

112. Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. М.: Радио и связь, 1989г.

113. Астрахан В.И., Барышев Ю.А. Системы автоматики для управления поездами метрополитена. М.: Транспорт, 1989 г.

114. РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (РГОТУПС)1. На правах рукописи

115. ОРЛОВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕРЬЕВИЧ

116. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ1. ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

117. Специальность 05.22.08 Управление процессами перевозок