Введение к работе
Актуальность работы. Государственная программа по повышению безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте России на 1993-2000 г г. предусматривает комплекс мероприятий, направленных на предупреждение аварийности. Главная задача программы - снизить количество ошибок, нарушений, крушений, аварий и случаев брака в поездной и маневровой работе.
На сети дорог сохраняется значительное количество проездов запрещающих сигналов и обрывов автосцепных устройств вагонов вследствие допущенных ошибок при ведении грузовых поездов и неудовлетворительного состояния автоматических тормозов. Анализ этих причин выявляет их существенную закономерность и типичность для различных регионов по сети дорог. Следовательно, поставленные в работе задачи: устранение причин неэффективной работы автотормозов поезда, выработка рекомендаций по совершенствованию конструкции воздухораспределителя, а также разработка обучающих программ для профессиональной подготовки локомотивных бригад являются актуальными для железнодорожного транспорта,.
Для анализа эффективности действия автотормозов поезда необходима математическая модель, отображающая с допустимой степенью точности реальные газодинамические процессы в устройствах тормозной системы вагона, особенно в воздухораспределителе как основном исполнительном элементе системы.
Развитие средств вычислительной техники и успешное ее применение в различных сферах позволяет осуществить комплексный подход к исслсдоващпо причин проезда сигналов, а также некоторые аспекты профессиональной подготовки работников железнодорожного транспорта, связанных с вождением и подготовкой поездов.
Цель работы. Совершенствование конструкции воздухораспределителя грузового типа и алгоритмов его работы, расчет величины тормозного нажатия колодок в зависимости от фактического состояния тормозной системы поезда, а также разработка обучающих программ для профессиональной подготовки локомотивных бригад.
Общая методика работы. При разработке математической модели газодинамических процессов в тормозной системе вагона применены методы моделирования и теории автоматического регулирования. При разработке структурных схем моделей процессов в тормозной системе вагона и поезда применялись методы математического моделирования, теории автоматического регулирования и параметрической идентификации, анализ и синтез процессов в отдельных узлах тормозной системы вагона. При расчете параметров цифровых моделей, решении систем уравнений, описывающих движение поезда, динамические и установившиеся режимы работы тормозных систем использованы методы вычислительной математики. Достоверность разработанных моделей газодинамических процессов в тормозной системе вагона и поезда подтверждена экспериментальными данными, полученными на тормозных испытательных станциях и реальном подвижном составе.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1'.- Разработана структурная схема газодинамических процессов наполнения камер тормозных устройств и резервуаров вагона.
-
Синтезированы структурные схемы моделей газодинамических процессов в воздухораспределителе и тормозной системе вагона,
-
Разработаны математические модели, учитывающие основные конструктивные параметры элементов пневматического автотормозного оборудования - объемы камер и резервуаров, диаметры входных и выходных отверстий, величины массы отдельных элементов тормозных приборов, параметры пружин и силы сопротивления движению,
-
Обоснована расчетная зависимость увеличения времени наполнения тормозных цилиндров хвостовых вагонов поезда от величины перепада давления в магистрали поезда.
-
Разработаны обучающие программы для профессиональной иод-готовки локомотивных бригад. Получено два 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:
-
Доказано, что величина перепада давления в магистрали поезда выше нормативного приводит к потере "стандартности" действия воздухораспределителей по темпу наполнения тормозного цилиндра, что яв-ляегся одной из причин проездов запрещающих сигналов,
-
Рекомендовано при заполнении справки BY-45 определять величину тормозного нажатия колодок с учетом реального перепада давления по длине магистрали поезда.
-
Выявлено, что конструктивное исполнение плунжера воздухораспределителя № 483М приводит к самопроизвольному отпуску тормозов при завышении давления в тормозной магистрали краном машиниста, особенно в зимних условиях.
-
Рекомендовано изменить конструктивные параметры режимных пружин воздухораспределителя грузового типа при переключении с равнинного на горный темп отпуска автотормозов;
-
Разработано и внедрено на сети дорог России более 250 комплектов обучающих проірамм для работников локомотивного хозяйства, связанных с управлением и предрейсовой подготовкой поезда, учитывающих не только основные конструктивные параметры тормозной системы поезда, но и позволяющие приобретать навыки управления автотормозными средствами и тягой поезда.
6. Применение разработанных моделей на стадии проектирования перспективных устройств и совершенствования существующих конструкций приборов позволяет снизить материальные и временные затраты на изготовление опытных образцов и проведение экспериментов.
Реализация работы. Работа выполнялась согласно планам НИОКР МПС России на 1994, 1995 г г., утвержденным МПС 30.І2.93 г. и 26.12.94 г., а также планам госбюджетных и хоздоговорных НИР Уральской государственной академии путей сообщения и Свердловской железной дороги.
Созданные обучающие программы применяются в локомотивных депо России, а также при повышении квалификации специалистов железнодорожного транспорта в Уральской государственной академии путей сообщения, в Исследовательском Центре "СПЕКТР" МПС России и в учебном процессе академии для студентов дневного отделения электромеханического факультета.
Разработанные обучающие программы входят в состав программного обеспечения информационно-обучающей и контролирующей системы для подготовки локомотивных бригад особенностям управления автотормозами и тягой грузовых поездов. В настоящее время в локомотивных депо и учебных заведениях России установлено более 30 комплектов таких систем, в том числе 18 - на Свердловской ж.д. Информационно-обучающая и контролирующая система отмечена медалью "Лауреат ВВЦ" (Постановление Й7-и Всероссийского Выставочного Центра от 18.02.94).
Апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в открытой печати, доложены, обсуждены и одобрены на I Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта" (МИИТ, Москва, 1994); 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.); XXXVII научно-технической конференции (ХабИИЖТ, Хабаровск, 1991г.); научно-технической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту" (УрГАПС, Екатеринбург, 1995); научно-технической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту - 96" (УрГАПС, Екатеринбург, 1996).
Результаты работы обсуждались на сетевых совещаниях (Екатеринбург, 1993 г.; Екатеринбург, 1994 г.; Ярославль, 1995 г.); на научно-технических совещаниях специалистов Свердловской ж.д. (1986-1989 г г., 1991-1994 г г.); на научном семинаре кафедры "Вычислительная техника и автоматизация производственных процессов" УрГАПС (1996 г.); объединенном научно-техническом семинаре кафедр "Электрическая тяга", ВТ и АПП, "Вагоны и вагонное хозяйство" УрГАПС (1997 г.), 1ой отраслевой постоянно действующей тематической выставке "Желдортранс'95", Москва 1995 г.; Коллегии МПС по безопасности движения, Москва, октябрь 1996 г.; Сетевом совещании работников локомотивного хозяйства "Безопасность движения на сети дорог", Екатеринбург, ИЦ "СПЕКТР" МПС России, апрель 1997 г.
Публикации. По теме опубликовано 13 печатных работ, в том числе одна депонированная статья, получено два свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ в Реестре РосАПО.
Объем работы. Диссертация состоит из Введения, 4 разделов, Заключения, списка использованной литературы и 3 приложений. Основной текст диссертации содержит 149 стр., 16 таблиц, 45 рисунков, список литературы из 89 наименований на 10 стр., Приложения на 25 стр.
