Введение к работе
Актуальность исследования. Согласно плану научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. одним из стратегических направлений является создание высокоскоростного движения с освоением отечественного производства основных элементов инфраструктуры и подвижного состава. При этом на первый план выходит безопасность движения поездов, связанная, в том числе, и с надежностью инфраструктуры системы токосъема (ИСТ), текущее состояние которой определяется комплексом методик оценки ее функциональной готовности.
Одним из основных направлений совершенствования методик оценки функциональной готовности ИСТ к скоростному движению является создание системы диагностики, основанной на расчете интегральных показателей качества токосъема, которые должны определяться для участков контактной сети с минимальным вмешательством в существующие методы и комплексы измерений.
Настоящая работа посвящена совершенствованию методов оценки качества токосъема за счет применения интегральных показателей, позволяющих определить пригодность исследуемого участка для движения с высокими скоростями.
Цель диссертационной работы - повышение эффективности методик оценки готовности системы токосъема к скоростному движению путем определения интегральных показателей за счет применения статистических методов анализа накопленных данных о техническом состоянии системы токосъема.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие задачи.
-
Выполнить анализ методик оценки готовности системы токосъема к скоростному движению, выявить недостатки и наметить пути их совершенствования.
-
Разработать методику расчета среднеквадратического отклонения контактного нажатия с использованием регрессионного анализа.
-
Предложить методику расчета статистических характеристик контактного нажатия с использованием искусственных нейронных сетей.
-
Создать алгоритмы, позволяющие с использованием предложенных методик рассчитывать интегральный показатель состояния системы токосъема, и произвести теоретические исследования, в результате которых дать рекомендации для выбора максимально допустимой скорости движения по участку по условиям токосъема.
5. Оценить технико-экономическую эффективность использования предложенных методик.
Методы исследования. Теоретические исследования проведены на основе математического моделирования на ПЭВМ с использованием пакета универсальных математических программ Matlab Simulink и MySQL. Экспериментальные исследования производились на лабораторных установках и действующих участках магистральных электрических железных дорог.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
разработана методика расчета среднеквадратического отклонения контактного нажатия на каждом километре пути с использованием регрессионного анализа, учитывающая геометрическое положение контактных проводов и скорости движения электроподвижного состава;
-
предложена методика расчета статистических характеристик контактного нажатия токоприемника, учитывающая дополнительные влияющие факторы и представляющая собой ассоциативную экспертную нейронную сеть;
-
созданы алгоритмы для расчета интегрального показателя состояния системы токосъема с использованием предложенных методик и сформированы рекомендации для выбора максимально допустимой скорости движения по условиям экономичного токосъема.
Достоверность научных исследований и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных экспериментов и натурных испытаний, проведенных на действующих участках Октябрьской железной дороги. Расхождение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными не превышает 8 %.
Практическая ценность диссертации заключается в следующем:
-
предложенная методика определения среднеквадратического отклонения контактного нажатия токоприемника на основе регрессионной модели позволяет производить его расчет при наличии ограниченного множества обучающих данных без прямых измерений контактного нажатия;
-
созданная методика определения интегральных характеристик контактного нажатия токоприемника с использованием искусственных нейронных сетей позволяет количественно оценить влияние качества настройки контактной подвески и скорости движения подвижного состава на состояние скользящего контакта между токоприемником и контактным проводом;
-
разработанная методика оценки готовности системы токосъема к скоростному движению с использованием предлагаемых методик расчета статистических характеристик контактного нажатия дает возможность локализовать
участки контактной подвески, требующие регулировки для обеспечения экономичного токосъема.
Реализация результатов работы. Разработанные методики оценки готовности системы токосъема к скоростному движению, регрессионного и ней-росетевого моделирования для расчета среднеквадратического отклонения контактного нажатия внедрены в ЗАО «Универсал - контактные сети» в техническом проекте токоприемника в рамках темы «Разработка и организация высокотехнологичного производства нового магистрального токоприемника для применения на линиях с модернизированной инфраструктурой системы токосъема» (договор № 13.G25.31.0034 от «07» сентября 2010 г.), реализуемого при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.
Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на VI, VII и X международных научно-практических конференциях «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2006, 2007, 2010), на всероссийской научно-практической конференции с международным участием представителей производства, ученых транспортных вузов и инженерных работников (Хабаровск, 2010), на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа (Омск, 2008 — 2011).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в четырнадцати печатных работах, которые включают в себя четырнадцать статей. Две статьи опубликованы в изданиях, определенных перечнем ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка из 125 наименований. Общий объем диссертации составляет 127 страниц, включая 10 таблиц, 36 рисунков и два приложения.
