Введение к работе
Актуальность работы. Необходимыми условиями обеспечения безопасности движения поездов являются эффективная работа автотормозов подвижного состава, которая в значительной степени зависит от способов управления тормозами, и уровень профессиональной подготовки машинистов. Использование реального подвижного состава для разработки рекомендации по рациональным режимам ведения поезда не только дорого, но н потенциально опасно. Исследования и выбор алгоритмов управления автотормозами невозможны без использования математических моделей процессов в тормозной системе (ТС) грузового поезда, пбзволяющих учитывать многообразие факторов, влияющих иа се работу.
Перспективным направлением п исследовании газодинамических процессов в явтотормозвх подвижного состава является применение методов структурного моделирования, которые позволяют построить цифровые модели процессов, адекватно отражающие работу отдельных реальных.устройств ТС в заданном масштабе времени, и синтезировать модель процессов в пневматической системе грузового поезда. Цифровые модели процессов в автотормозах грузовых поездов применимы не только для проведения комплекса исследований и разработки рекомендаций по совершенствованию процессов управления тормозами в грузовых поездах различных схем формирования, но и являются основой математического обеспечения при создании программных средств профессиональных зренажеров для персонала, связанного с эксплуатацией, ремонтом и обслуживанием подвижного состава. Возможность исследовать различные режимы работы тормозных устройств позволяет выработать правильную стратегию и тактику ведения поезда по участку и подготовить специалистов к действиям ъ пюбыл, * том числе аварийных ситуациях. Актуальность внедрения на предприятиях железнодорожного транспорта современных компьютерных тренажеров по
выработке навыков действий в нестандартных ситуациях подтверждается приказом МПС России N1Ц от 8 января 1994 г.
Цель работы. Разработка и уточнение параметров цифровых моделей процессов в тормозной системе грузовых пійздов для исследования работы автотормозов, разработки рекомендаций по их управлению и разработки математического обеспечения профессиональных тренажеров для технического персонала, связанного с эксплуатацией, ремонтом и обслуживанием подвижного состава.
Общая методика работы. Построение цифровых моделей процессов в тормозной магистрали (ТМ) грузовых поездов основано на применении методов математического моделирования, теории автоматического управления и идентификации. Автором разработаны функциональные пневматические схемы отдельных тормозных устройств и на га. основе с использованием методов структурного "и имитационного моделирования синтезирована цифровая модель процессов в ТС поезда. При корректировке параметров цифровых моделей, решении систем уравнений, описывающих движение поезда, динамические и установившиеся режимы работы тормозных систем применялись методы вычислительной математики (методы Гаусса, Эйлера, Рунге-Кутта, "золотого сечения" и т.д.). Цифровые модели использованы при разработке программного обеспечения профессиональных электронных тренажеров на базе ПЭВМ. Достоверность разработанных цифровых моделей подтверждена экспериментально на тормозных испытательных станциях и реальном подвижном составе.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. На основании методов структурного моделирования разработаны
цифровые модели газодинамических процессов в ТМ грузового поезда с
точностью отображения реальных процессов 3 - 14%.
2. Построены функциональные пневматические схемы тормозных
устройств грузового поезда при различных режимах работы и на их
основе разработаны структурные схемы, алгоритмі.! it цифровые модели процессов в кране машиниста, кране вспомогательного тормоза, компрессорах, воздухораспределителях, тормозных цилиндрах и запасных резервуарах.
3. Предложены операторный и символический методы для расчета
газодинамических процессов в элементах ТС вагона.
4. Выполнен синтез цифровых моделей, описывающих газодинамические
процессы в элементах тормозной системы и обоснован блочный принцип
построения цифровых моделей ТС вагона и поезда.
-
Разработана цифровая модель установившихся газодинамических процессов в тормозной системе грузовых поездов, учитывающая произвольное расположение локомотивов в составе.
-
Разработано математическое обеспечение, разработаны структура и состав аппаратных средств поездного тренажера.
Получено одно авторское свидетельство на изобретение и 3 свидетельства об
официальной регистрации программ для ЭВМ в Реестре РосАПО.
Практическая ценность работы. Представленные в работе результаты
исследований позволили получить ряд следующих практических рекомендаций и
выводов:
1. Разработаны пакеты прикладных программ для исследования установившихся и неустановившихся процессов в ТС грузовых поездов, позволяющие выполнять исследования работы тормозного оборудования подвижного состава при различных величинах зарядных давлений, утечек сжатого воздуха из ТС и характере их распределения по длине ТМ, типах, режимах и количестве тормозных приборов, алгоритмах управления тормозами и способах их включения, перекрытии концевых кранов в составе и т.д. в поездах различных длин и схем формирования.
-
По результатам исследований процессов в сдвоенных соединенных грузовых поездах при различных способах включения тормозных магистралей разработаны рекомендации по максимально допустимой скорости движения и управлению автотормозами при нарушении радиосвязи на одном из локомотивов.
-
Выполнена оценка ситуации перекрытия концевого крана в составе поезда и выработаны рекомендации по контролю и обнаружению перекрытия концевого крана в пути следования.
-
Для различных серий локомотивов созданы пакеты обучающих программ "Газодинамический анализатор", "МАРШРУТ" и построены поездные тренажеры для технического персонала, связанного с эксплуатацией, ремонтом и обслуживанием подвижного состава.
Реализация работы. Работа выполнялось согласно отраслевых приказов МПС N 52Ц от 27.12.84 r.,c"N 48Ц от 25.12.85 г., N 58Ц от 30.12.86 г., N2543 от 06.11.87 г., договоров о творческом сотрудничестве со Свердловской ж.д. в период 1986-1994 г.г., госбюджетных тем УЭМИИТа-УрГАПС в период с 1985 г. по настоящее время в рамках Указаний МПС и Отраслевой научно-технической программы "Вес поезда" (Указание МПС N719-у от 10.07.85 г.).
Рекомендации по управлению тормозами грузовых поездов внедрены в Инструкцию по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277.
Работы по созданию пакетов программ "Газодинамический анализатор", "МАРШРУТ" и' поездных электронных тренажеров, внедрению на сети дорог профессиональных тренажеров и 200 комплектов обучающих программ включены в сводные перечни НИР и ОКР МПС России на 1994, 1995 г.г., утвержденные МПС 30.12.93 г. и 26.12.94 г.
Созданный на базе ПЭВМ профессиональный электронный тренажер для подготовки локомотивных бригад особенностям управления автотормозами и тягой грузовых поездов обсуждался па научно-технических совещаниях в
Управлении Свердловской ж.д.% локомотивных депо, школе машинистов и на дорожном совещании 25 февраля 1992 г. в г. Перми и рекомендован к внедрению на отделениях дороги. В настоящее время в локомотивных депо и учебных заведениях установлено 15 комплектов профессиональных электронных тренажеров (варианты исполнения 2ТЭ10Л, ВЛІО, ВЛ11), в том числе 12 на Свердловской ж.д.
Рабоїа по созданию профессиональных электронных тренажеров отмечена медалью "Лауреат ВВЦ" (Постановление N7-H Всероссийского Выставочного Центра от 18.02.94).
Апробация работы.
Основные положення диссертации опубликованы в открытой печати, доложены, обсуждены и одобрены на I Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" (МИИТ, Москва, 1994); Всесоюзной конференции "Проблемы механики железнодорожного транспорта: динамика, прочность и надежность подвижного состава ' (ДІ-ІИТ, Днепропетровск, 1988г.); Всесоюзной" конференции "Автоматизированные системы испытаний _< объектов железнодорожного транспорта (МИИТ, Москва, 1988г.); III Всесоюзной конференции "Автоматизированные системы испытаний объектов железнодорожного транспорта" (МИИТ-ОМИИТ, Омск, 1991г.); Всесоюзной конференции "Моделирование систем и процессов управления на транспорте" (ИПТ АН СССР, Москва, 1991г.); научно-технической конференции (УО ВНИИЖТ, Свердловск, 1983г.); XXXVI научно-технической конференции (УЭМИИТ, Свердловск, 1985г.); XXXVII научно-технической конференции (УЭМИИТ, Свердловск, 1986г.); научно-технической конференции "Роль молодых ученых и специалистов в ускорении научно-технического прогресса на транспорте" (Свердловский областной совет НТО, Свердловск, 1987г.); Межвузовской научно-технической конференции "Повышение надежности, совершенствование технического обслуживания и ремонта вагонов (УЭМИИТ, Свердловск, 1989г.);
XXXVII научно-технической конференции (ХабИИЖТ, Хабаровск, 1991г.); научно-технической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования -транспорту" (УрГАПС, Екатеринбург, 1995).
Результаты работы обсуждались на сетевых совещаниях (Екатеринбург,
1993 г., Екатеринбург, 1994 г., Ярославль, 1995 г.); научно-техническом
совещании отделения ивтотормозного хозяйства ВНИИЖТа (1987 г.); на научно-
технических совещаниях специалистов Свердловской ж.д. (1986-1989 г.г., 1991-
1994 г .т.); объединенном каучио-техническом семинаре кафедр 'Электрическая
тяга", "Вагоны и вагонное хозяйство", "Вычислительная техника и
автоматизация производственных процессов" УрГАПС (1995 г.).
Публикации, По теме диссертации опубликовано 25 работ, из них одно авторское свидетельство на изобретение и три свидетельства об Официальной регистрации программ для ЭВМ в Реестре РосАПО, а также выполнено 10 научно-технических отчезъ.».
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка использованной литературы и 3 приложений. Основной текст диссертации содержит 138 стр., из них 12 таблиц, 28 рисунков, список литературы из 89 наименований на 13 стр., приложения на 18 стр.
