Введение к работе
Актуальность проблемы.
Жесткие требования к эффективности работы локомотивов с точки зрения топливной экономичности; производительности, а также улучшения условий труда локомотивных бригад и обслуживающего персонала настоятельно требуют поиска научно обоснованных технических и организационных решений для достижения поставленных целей по совершенствованию автономных локомотивов с электрической передачей.
.Современное состояние эксплуатируемого парка на железных дорогах России требует его обновления, а также проведения большого объема работ по его модернизации и восстановительному ремонту. При этом следует отметить, что для надлежащего ремонта и восстановления эксплуатируемого подвижного состава существует проблема поставки аппаратуры управления и регулирования электропередачи локомотивов, представляющей собой комплекс различных морально устаревших электронных блоков и узлов. Отсюда вьпекаст актуальность решения проблем совершенствования автономных локомотивов с электрической передачей различных серий путем применения для построения их систем управления и регулирования современных технологий и алгоритмов.
Отдельные аспекты указанных проблем рассматривались в грудах ведущих ученых и специалистов, занятых как в области совершенствования алгоритмов управления тяговой электрической передачей автономных локомотивов, так и в области применения на подвижном составе современных технологий и компонентов, микропроцессоров и микро-ЭВМ. Вопросам совершенствования алгоритмов управления тяговой электропередачей посвящены работы В.П. Феоктистова, В.В. Стрскопыгова, Ю.М. Перегулова, А.А. Будницкого и др./. В области теоретического обоснова-
ния и практического применения микропроцессоров и микро-ЭВМ на подвижном составе для целей управления тяговой электропередачей важные результаты получены в трудах Г.И. Загария, А.В. Грищенко и других авторов.
Цель работы. Целью работы является получение научно, технически и организационно законченного решения, позволяющего в ближайшее время обеспечить проведение модернизации эксплуатируемого парка автономных локомотивов с электрической передачей с приданием им новых свойств в части улучшения эксплуатационных характеристик, а также подготовить переход на новые технические решения при разработке и изготовлении новых локомотивов, с подготовкой базы для совершенствования технологии эксплуатации, ремонта и обслуживания их основного оборудования.
Выполнение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
1 .Разработка и внедрение на сети железных дорог России систем микропроцессорного управления электрической передачей автономных локомотивов для совершенствования систем возбуждения и регулирования тягового генератора в режимах электрической тяги и электрического тормоза, улучшения противобоксовочных свойств и топливной экономичности, обеспечения регулирования скорости движения маневровых локомотивов и тяговых единиц путевых машин, полной унификации аппаратуры управления и регулирования для всех типов 'Эксплуатируемых в России локомотивов при сокращении ее номенклатуры;
2. Анализ существующих систем управления тяговой электропередачей, по результатам которого определить основные параметры унификации создаваемой системы, предложить методику построения унифициро-
ванной системы микропроцессорного управления тяговой электропередачей автономных локомотивов;
-
Исследование на математической модели основных структурных решений в построении системы регулирования тяговой электропередачи, определение их основных параметров, выработка рекомендаций по вариантам изменения регулировочных параметров отдельных контуров регулирования и системы в целом, обеспечивающих требуемое качество регулирования;
-
Разработка структуры, алгоритмов и основных принципов построения программного обеспечения систем микропроцессорного управления тяговой электропередачей тепловозов типа 2T3116> 2ТЭ10,ЧМЭЗ, М62У, ТЭМ2, составляющих основной парк эксплуатируемых локомотивов на железных дорогах России .
Методы исследований. Исследования выполнялись как с применением современных средств автоматизированного моделирования по структурным схемам, так ті путем натурных экспериментов на стендах it локомотивах, оборудованных реальной бортовой микропроцессорной системой автоматического управления тяговой электропередачей.
Научная новизна. Научная новизна диссертации заключена:
-
в разработке практически полностью унифицированной структуры системы микропроцессорного управления тяговой электропередачей всех типов автономных локомотивов на железных дорогах России и стран СНГ;
-
в исследовании математической модели предложенной системы регулирования, и разработке методики определения всех основных регулировочных параметров системы;
-
в разработке алгоритмов и методики построения управляющих про-
грамм для обеспечения функционирования разработанной аппаратуры регулирования, с использованием всех результатов теоретических и экспериментальных исследований;
в разработке предложений по совершенствованию технологии эксплуатации и обслуживания электрооборудования тепловозов на основании начатого широкого внедрения микропроцессорной системы управления электропередачей автономных локомотивов.
Практическая ценность В результате проведенных исследований разработана функционально и технически завершенная система управления тяговой электропередачей автономных локомотивов, позволившая освоить промышленное производство аппаратуры микропроцессорной системы управления и начать модернизацию эксплуатируемого тягового подвижного состава с приданием ему эксплуатационных показателей в соответствии с последними достижениями науки и техники;
Предложена методика построения унифицированной системы микропроцессорного управления тяговой электропередачей, обеспечивающая стабильность и предсказуемость всех основных параметров электропередачи автономных локомотивов, почти полностью исключающая необходимость их настройки и регулировки в процессе эксплуатации локомотивов, что существенно сокращает время их работы на реостатной станции при проведении плановых и внеплановых работ по ремонту и профилактике, облегчает условия труда обслуживающего персонала. Предложенные автором принципы построения аппаратуры и алгоритмического обеспечения системы микропроцессорного управления позволяют использовать результаты разработки для любого вида тягового подвижного состава, тепловозов и электровозов, путевых машин.
4 Разработаны и проверены в работе алгоритмы и управляющие программы для тепловозов всех основных типов, эксплуатируемых в России.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на:
» научно-техническом совете отдела новых тепловозов ЦТ МПС;
межведомственной комиссии по приемке тепловоза ЧМЭЗ-1026 с отечественным оборудованием и реостатным тормозом /г. Коломна , 1995/;
межведомственной комиссии по приемке тепловоза 2Мб2к-б86 с заменой дизеля 14Д40 на дизель Д49 Коломенского завода и установкой микропроцессорной системы регулирования электропередачи УСТА
/г. Коломна, 1997 /;
межведомственной комиссии по приемке микропроцессорной системы регулирования электропередачи УСТА /г. Коломна 1995, 1997/;
межведомственной комиссии по приемке тепловоза 2ТЭ1ОВК-4481 с заменой дизеля 1 ОД 100 и установкой микропроцессорной системы регулирования электропередачи УСТА /г. Щербинка, Московской обл., Экспериментальное кольцо ВНИИЖТ МПС , 1998 /;
» заседании кафедры "Локомотивы " ПГУПС /г. Санкт-Петербург, 1998 / Достоверность научных положений Достоверность подтверждена результатами эксплуатации более 50 секций тепловозов типа 2ТЭ116, 2ТЭ10,2М52.ЧМЭЗ, оборудованных бортовой микропроцессорной системой управления электропередачей , реальным улучшением противо-боксовочных свойств опытных локомотивов и повышением экономичности работы их дизель-генераторных установок.
Реализация работы. На основании выполненных в работе исследований разработана и освоена промышленностью (Пензенским приборостроительным заводом ) аппаратура микропроцессорного управления тяговой электропередачей, оборудованы и находятся в опытной эксплуатации более 50 секций тепловозов типа 2ТЭ116, 2ТЭ10,2М62,ЧМЭЗ. Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 2 авторских свидетельства па изобретения. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 106 страниц машинописного текста (без приложений, рисунков и таблиц). Кроме того, диссертация содержит 27 рисунков, а также приложения, состоящие из 40 страниц. Список литературы содержит 82 наименования.
