Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту




НазваниеТеоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту
страница4/6
Дата09.11.2012
Размер0.65 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6
Шостий розділ присвячений дослідженням і оптимізації режимів гальмування відчепів состава, що розформовується. Відповідно до Правил і норм проектування сортувальних пристроїв, варіанти гірки, що конкурують, повинні оцінюватися за допомогою імітаційного моделювання розпуску потоку составів. При цьому, для визначення граничних можливостей гірки при моделюванні потрібно використовувати оптимальні режими гальмування відчепів состава. У зв'язку з цим були виконані дослідження режимів гальмування та удосконалення методів їх оптимізації.

В результаті імітаційного моделювання скочування відчепів встановлено, що область припустимих режимів гальмування (ОПР) розташована на площині, що може бути описана рівнянням

hў+ ahўў + bhўўў + c = 0, (10)

де hў, hўў, hўўў - енергетична висота, що погашається, відповідно, на I, II, і III гальмових позиціях;

a, b, c-коефіцієнти, що залежать від параметрів відчепа й умов скочування.

Межі ОПР визначаються технічними та технологічними обмеженнями величин hў, hўў, hўўў. Проекція ОПР на координатну площину hў0hўў для дуже хорошого бігуна (ДХ) у зимових умовах показана на рис. 7.

Для аналізу режимів інтервального регулювання були виконані дослідження залежності часу скочування відчепів до заданої точки s від режиму гальмування t(s) = f(hў, hўў). Виявилося, що дана залежність істотно нелінійна (див. рис. 7); була поставлена задача її структурно-параметричної ідентифікації з використанням множинного лінійного регресійного аналізу. Пошук здійснювався в класі нелінійних функцій; при цьому усього було розглянуто 22 моделі. У результаті досліджень була обрана модель, що забезпечує необхідний компроміс між вимогами простоти моделі і її точності:

(11)

Отримана модель використовувалася для аналізу умов розділення відчепів на стрілках; ці умови характеризуються величиною інтервалів dt між відчепами на ізольованих ділянках стрілок:

dti = t0i + ti+1 - ti,

де - початковий інтервал між i -м та (i+1)-м відчепами на вершині гірки;

ti, ti+1 - час руху i-го та (i+1)-го відчепів, відповідно, до моментів звільнення та заняття розділової стрілки.

Для дослідження закономірностей процесу розділення відчепів спочатку була розглянута розрахункова група відчепів ДП-ДХ-ДП, для якої була розроблена методика оптимізації режиму гальмування середнього відчепа (ДХ). При цьому оптимальним вважався такий режим, при якому min{dt1, dt2}®max. У результаті досліджень був отриманий важливий висновок про те, що оптимальний режим гальмування відчепа завжди знаходиться на межі ОПР. Вибір ділянки межі однозначно визначається комбінацією номерів розділових стрілок першої і другої пар відчепів. Даний висновок дозволив перейти до однофакторної моделі керованого скочування t=f(q); для цього було використано параметричне представлення рівнянь ділянок межі ОПР (hў=b1+k1q, hўў=b2+k2q). Зазначена модель являє собою кусково-багаточленну функцію, що має розриви першої похідної у вузлах межі ОПР (див. рис. 8).

Загальна постановка задачі оптимізації режимів гальмування відчепів состава з n відчепів має вигляд:

знайти максимум функції

f = min{dti = t0i + ti+1(qi+1) - ti(qi)}, i = 1, ..., n-1, (12)

при обмеженнях: q1 = q1min, qn=qnmax,

qimin qi qimax, i = 2, ..., n-1,

Цільова функція f нелінійна і негладка, тому спочатку для вирішення задачі були використані методи прямого пошуку: адаптивний метод випадкового пошуку і метод комплексів Бокса. Тестування показало невисоку ефективність зазначених методів для вирішення даної задачі і тому надалі були використані градієнтні методи. З цією метою задача оптимізації (12) була перетворена в гладку шляхом введення додаткової змінної Z, яка розглядається як нижня границя для всіх значень інтервалів dti, що перетворені в обмеження. Задача в такій постановці вирішувалася методом послідовної безумовної оптимізації Фіакко і Мак-Корміка, а також методом припустимих напрямків Топкіса-Вейнотта. Зазначені методи дали кращі результати, ніж методи прямого пошуку, однак, вони також не позбавлені недоліків. Перший з них не забезпечує збіжності при деяких початкових точках оптимізації; другий метод виявився стійким і вимагає невеликої кількості ітерацій, однак має дуже громіздкий обчислювальний алгоритм.

Найкращим для вирішення даної задачі виявився розроблений автором багатокроковий двоетапний метод оптимізації, заснований на ідеях динамічного програмування, але з використанням максимінного критерію. На першому етапі для кожного відчепа состава визначаються умовні оптимальні режим гальмування й інтервал з попереднім відчепом. Для цієї мети використовується основне рівняння динамічного програмування, що представляється у вигляді:

dTi-1(qi-1) = min {dti-1(qi-1, qi), dTi(qi)} (13)

Рекурентний вираз (13) визначає умовний оптимальний інтервал для частини состава від (i-1)-го відчепа і до його кінця при умові, що режим гальмування (i-1)-го відчепа є qi-1. При цьому режим гальмування i-го відчепа qi=qi*(qi-1), при якому dTi-1 досягає максимуму, є умовним оптимальним режимом при даному qi-1.

На другому етапі визначається безумовне оптимальне керування розпуском за допомогою рекурентних функцій qi*(qi-1), отриманих на етапі умовної оптимізації, за схемою:

®®()®® …®® ®® ()®® (14)

Програмна реалізація даного методу показала, що він має найбільшу швидкодію і забезпечує високу точність вирішення. Головна ж його перевага в тому, що він не тільки максимізує мінімальний інтервал, але і забезпечує оптимальне розподілення інших інтервалів між відчепами состава, чого не виконують інші розглянуті методи. Розроблений метод оптимізації може бути використаний як для оцінки проектів сортувальних гірок, так і для автоматизації керування розпуском составів.

У сьомому розділі виконані теоретичні дослідження і розроблені методи функціонального моделювання та оптимізації процесу формування составів. При цьому основна увага приділена формуванню багатогрупних составів, яке потребує значних витрат часу і маневрових засобів.

Встановлені фактори, що істотно впливають на процес формування: це початкова невпорядкованість состава, вибір методу і схеми формування, тип сортувального пристрою і його параметри, кількість вагонів і груп у составі.

Доведена доцільність використання початкової упорядкованості вагонів состава при пошуку оптимальної схеми його формування. Для її використання розроблений алгоритм заміни дійсних номерів груп (призначень) логічними, що дозволяє в багатьох випадках істотно зменшити час формування.

Запропоновано новий (розподільний) метод формування, який для частини составів виявляється ефективнішим відомого комбінаторного методу.

Формування состава з q логічних груп на m коліях здійснюється за N етапів (етап включає збирання вагонів з mзб колій і їх сортування на mс колій):

а) комбінаторний метод

N = qm + 1 , q = 2m-1, 2m, …так, щоб , (15)

де - послідовність узагальнених чисел Фібоначчі порядку m.

б) розподільний метод

N= йlg q/ lg mщ + 1 (16)

Встановлено, що для більшості составів кожний з методів можна реалізувати з використанням множини S різних схем формування si, що відрізняються часом Tф (S= (s1, s2, …, sz)). Кількість можливих схем формування Z визначається як

, (17)

де - максимальна кількість груп, при якій состав може бути сформований даним методом на m коліях за N етапів.

Задача оптимізації схеми формування є екстремальною комбінаторною задачею великої розмірності, для якої не існує ефективного методу вирішення. Але було встановлено, що час Tф для множини схем формування окремого состава являє собою випадкову величину (див. рис. 9). На цій основі розроблений наближений статистичний метод вибору раціональної схеми, який базується на використанні непараметричної однобічної толерантної границі, що може бути визначена за даними випадкової вибірки схем S*М S об'ємом n0:

Тф(s*)=min{Тф(sk)}, skОS* , k=1, …, n0 (18)

Величина n0 = |S*| визначається з умови ; при n0=299 можна зі статистичною надійністю b=0,95 стверджувати, що, принаймні, частка a=0,99 генеральної сукупності значень Tф перевищує Тф(s*). Як показали дослідження, запропонований статистичний метод дозволяє скоротити час формування составів на 20-35%.

Формалізовано одержання схем формування составів комбінаторним і розподільним методами. Для цього логічні номери груп gi були представлені, відповідно, у фібоначчийовій і позиційній системах числення:

, (19)

де jN, jN-1,…,j1- цифри фібоначчийового представлення gi; (jj О {0, 1}, jN =0).

б) розподільний метод

yN mN-1 +yN-1 mN-2 … + y1m0, (20)

де yN, yN-1,…,y1- цифри представлення gi у позиційній системі числення з основою m (yj О {0, m –1}, yN=0).

Окремі цифри логічного номера gi (19) чи (20) використовуються для визначення логічних номерів колій призначення і-го відчепа на кожному етапі формування як при збиранні вагонів з колій, так і при їх сортуванні.

Для досліджень методів формування, а також для пошуку їх раціональних схем була розроблена імітаційна модель процесу формування, що дозволяє визначити час формування Tф для конкретних составів при різних типах сортувальних пристроїв, кількості сортувальних колій, методах і схемах формування:

(21)

Розрахунок часу сортування вагонів tсj на витяжних коліях на j-му етапі здійснюється з урахуванням часу кожного напіврейса осаджування tосi і витягування tвитi:

, (22)

де nвдчj- кількість відчепів у составі на j-му етапі формування.

При сортуванні вагонів на гірках величина tсj визначається як час розпуску состава:

, (23)

де lваг - середня довжина вагона;

ci - кількість вагонів у i-му відчепі;

Vр- середня швидкість розпуску.

Час збирання вагонів tзбj у (21) визначається за допомогою формули, аналогічної (22).

Розроблені моделі і методи були використані для дослідження процесу формування составів при різних типах сортувальних пристроїв та кількості колій. Зокрема, встановлено, що збільшення кількості сортувальних колій не завжди дозволяє істотно зменшити час формування составів (див. рис. 10).

Для кожного состава існує оптимальна кількість сортувальних колій mо, яка забезпечує мінімальний час формування Tф. Величина mо істотно залежить від типу сортувального пристрою. Виявилося, що при використанні гірки оптимальна кількість сортувальних колій в середньому майже у 2 рази менша, ніж при формуванні составів на витяжній колії (див. рис. 11).

Аналіз використання довжини сортувальних колій показав, що розподіл потрібної питомої місткості колій, що припадає на один вагон состава, не залежить від типу сортувального пристрою та параметрів состава (див. рис. 12).

Таким чином, лише невелика частина колій повинна мати довжину, необхідну для розміщення всього сформованого состава; інші колії можуть бути коротшими.

Отримані залежності необхідні для техніко-економічного обґрунтування параметрів пристроїв для формування составів; в умовах конкретних станцій ці залежності можуть бути отримані з допомогою розробленої моделі.

Імітаційна модель формування составів може бути використана також для оперативного керування цим процесом на станціях. За допомогою розробленої моделі можна знайти для кожного конкретного состава раціональну схему формування з урахуванням наявної кількості сортувальних колій і їх місткості.

У
1   2   3   4   5   6

Похожие:

Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту icon«Хімічні технології харчових добавок та косметичних засобів» ● Хімія природних органічних сполук ●
Основи товарознавства продуктів харчування та сенсорний та фізико-хімічний аналіз продуктів харчування та косметичних засобів
Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconІнформаційні технології
Т, інформаційно-комунікаційні технології (Information and Communication Technologies, ict)— cукупність методів, виробничих процесів...
Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconЛеонов В. П. Атлас науки
Філинюк М. А. Основи негатроніки: Монографія. Т теоретичні І фізичні основи негатроніки. Вінниця: універсум-вінниця, 2006. 456 с
Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconЗміст вступ 2 Розділ Теоретичні основи управління інвестиційним портфелем комерційного банку 4
Розділ Теоретичні основи управління інвестиційним портфелем комерційного банку 4
Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconОснови комп’ютерної грамотності. Основи роботи в Інтернеті для бібліотечних працівників
Модуль 1 складається з 2-х розділів які містять 8 тем, зв’язаних між собою змістовими складовими
Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconРозділ 1 наф україни: теоретичні основи організації документів
Вступ
Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconАвтореферат розісланий «27»
Теоретичні основи ергономічного забезпечення автотранспортних технологічних процесів
Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconРозділ Теоретичні І методичні основи розвитку агротуризму та формування ринку агротуристичних послуг

Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconРозділ Теоретичні основи формування конкурентоспроможності національної економіки в умовах інноваційної конкуренції

Теоретичні основи удосконалення конструкції та технології роботи залізничних станцій 05. 22. 20- експлуатація та ремонт засобів транспорту iconЛюбченко павло миколайович
Розділ Громадянське суспільство: теоретичні основи становлення І розвитку
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница