CC BY
41
Гибридная система - система, состоящая из двух и более интегрированных разнородных подсистем. Подобный подход дает возможность компенсировать недостатки одних моделей при помощи других и направлен на повышение точности прогнозирования, как одного из главных критериев эффективности модели.
Одним из примеров гибридных систем является использование нечетких нейронных сетей в качестве основы для построения прогнозной модели. Нечеткая ИНС - четкая нейронная сеть, построенная на основе многослойной архитектуры с использованием «И»-, «ИЛИ»-нейронов. Т.е. вместо четкого ответа 0 или 1 результат может принимать значения от 0 до 1.
Существуют следующие типы комбинаций гибридных моделей прогнозирования:
нейронные сети + нечеткая логика; нейронные сети + ARIMA; нейронные сети + регрессия; нейронные сети + генетические алгоритмы нейронные сети + GA + нечеткая логика; В большинстве комбинаций модели на основе нейронных сетей применяются для решения задачи кластеризации, а далее для каждого кластера строиться отдельная модель прогнозирования на основе АЯГМА, GA, нечеткой логики и др. Применение комбинированных моделей, выполняющих предварительную кластеризации и последующее прогнозирование внутри определенного кластера, является самым перспективным направлением развития моделей прогнозирования.
Применение в гибридных моделях нечетких нейронных сетей, позволяет добиться существенного улучшения адаптивности и обобщающей способности прогнозной модели по сравнению с традиционными ИНС.
Количество возможных вариантов нейронных сетей настолько велико, что необходима методика по формированию оптимальных параметров сети. Такой методикой являются генетические алгоритмы.
Применение генетических алгоритмов позволяет получить оптимальную конфигурацию нейронной сети, а значит наилучшую прогнозную модель электропотребления на ее основе, а также упростить сам процесс формирования нейронной сети.
Главным недостатком комбинированных моделей является сложность и ресурсоемкость их разработки: нужно разработать модели таким образом, чтобы компенсировать недостатки каждой из них, не потеряв достоинств.
Определено, что наиболее перспективным направлением развития моделей прогнозирования с целью повышения точности является создание комбинированных моделей, на основе нейронных сетей в связи с очевидными преимуществами ИНС над остальными методами прогнозирования. Оптимальная прогнозная модель должна быть легко обучаема, иметь небольшое время обучения, адаптироваться к изменениям окружающей среды, легко корректироваться, стабильно работать в нестационарной среде. Все эти свойства присущи ИНС. Это позволяет сделать вывод о том, что наилучшим по совокупности характеристик методом для автоматизации прогнозирования электропотребления будет методика гибридных систем на основе ИНС.
Список литературы
1. Искусственные нейронные сети, режим доступа к изд.: www.coolreferat.com
2. Круглов В.В., Борисов В.В. «Искусственные нейронные сети 2-е издание»
3. Методы прогнозирования национальной экономики, режим доступа к изд.: www.bibliofond.ru
4. Чучуева И., диссертация на тему: «модель прогнозирования временных рядов по выборке максимального подобия»
О ПУТЯХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ
Гущин Павел Александрович Лысцев Роман Андреевич Подлесников Ярослав Дмитриевич
Аспирант кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» МГУПС (МИИТ), г. Москва
Известно, что типовая тормозная система грузовых вагонов имеет определенные недостатки, к числу которых относятся неплотности соединений, дефекты и неисправности тормозных приборов, изгибы элементов тормозной рычажной передачи. Помимо этого, человеческим фактором обусловлена неправильная настройка тормозных приборов и неправильная регулировка ТРП. Вследствие перечисленных недостатков снижается эффективность тормозов вагонов, которая выражается силой нажатия тормозных колодок меньше или больше допустимой. В связи с этим на поверхности катания колес образуются такие дефекты как ползун и навар, значительно быстрее происходит образование проката и выщербин.
Усугубляет положение применение на грузовых вагонах композиционных тормозных колодок, которые практически не отводят тепловую энергию от зоны контакта колодки с колесом, в отличие от чугунных колодок.
К тому же композиционные колодки приводят к образованию такого дефекта как кольцевые выработки на поверхности катания колеса.
Что касается человеческого фактора, для правильной настройки тормозной системы необходимо установить в нужную позицию переключатели на воздухораспределителе и правильно отрегулировать ТРП. Помимо этого, в обязанности осмотрщика вагонов входит проверка работоспособности и замена неисправных тормозных приборов. Также возможно допущение брака при ремонте тормозной системы, например, недостаточное количество смазки на поршне тормозного цилиндра может привести к неуходу штока и, соответственно, неотпуску тормозов.
Для повышения безотказности работы тормозной системы и снижения влияния человеческого фактора на безопасность движения поездов разрабатываются и внедряются различные устройства и приборы. Например, при-
менение автоматического регулятора максимального давления в тормозном цилиндре (прибор авторежима) позволяет исключить человека из настройки воздухораспределителя на соответствующий режим в зависимости от загрузки вагона.
Известно, что регулировка ТРП тележек локомотивов - довольно-таки трудоемкий процесс с участием человека. На вновь строящихся локомотивах применяются тормозные цилиндры со встроенными авторегуляторами выхода штока типа ТЦР-7, ТЦР-10, ТЦР-10-40-1, которые способствуют значительному упрощению механической части тормоза и исключают человеческий фактор из процесса регулировки ТРП.
Увеличение числа тормозных цилиндров приводит к усложнению механической части тормозной системы, в частности, к увеличению количества регуляторов ТРП. При этом не следует забывать, что в эксплуатации единиц подвижного состава с такой тормозной системой возникает необходимость настройки каждого регулятора ТРП. Например, 8-осная цистерна для светлых нефтепродуктов с опиранием котла на скользуны двухосных тележек (1975 год) имела систему раздельного потележечного торможения, в которую входили четыре тормозных цилиндра со своей рычажной передачей, которые размещались попарно в связывающих балках тележек. Однако в этом случае регулировка ТРП четырех двухосных тележек вызывает меньше затруднений по сравнению с типовой тормозной системой с одним тормозным цилиндром.
На пассажирских вагонах с тележками ТВЗ-ЦНИИ-М (для эксплуатации на железных дорогах стран Европы)
и вагонах электропоездов также применяется система раздельного потележечного торможения, которая предусматривает наличие двух тормозных цилиндров с рычажной передачей на каждой тележке. Такая версия тормозной системы также отличается сложностью регулировки ТРП. Кроме того, все вышеперечисленные тормозные системы имеют по одному воздухораспределителю и не имеют приборов авторежима. В этом случае из-за неправильной настройки воздухораспределителя или его неисправности вся тормозная система будет работать неправильно либо не работать вообще.
В настоящее время система раздельного потеле-жечного торможения применяется на вновь строящихся вагонах бункерного типа с целью отказа от тормозной тяги, идущей от одной консольной части вагона к другой. Но в этом случае количество регуляторов ТРП соответствует количеству тормозных цилиндров, то есть на одном вагоне возникает необходимость регулировки не одного регулятора, а двух. Следует заметить, что питание тормозных цилиндров осуществляется опять-таки от одного воздухораспределителя.
На пассажирских вагонах с безлюлечными тележками проблему правильной регулировки ТРП решили очень просто - специалисты ТВЗ применили в тележках колесные пары с тормозными дисками, нажатие на которые осуществляется от тормозных цилиндров со встроенными авторегуляторами типа ТЦ-670. В этом случае на тележке имеется четыре таких тормозных цилиндра, а их рычажная передача существенно упрощена (рисунок 1).
Рисунок 1. Дисковый тормоз с тормозным цилиндром ТЦ-670
Положительный опыт применения тормозных цилиндров на локомотивах и пассажирских вагонах, рассчитанных на скорости движения до 200 км/ч, способствовал изменению тормозной системы грузовых вагонов. В последние годы выпущены следующие модели вагонов, в тормозной системе которых применяются тормозные цилиндры со встроенными авторегуляторами выхода штока типа ТЦР-10-85: цистерны моделей 15-195, 15-565, 15-566 (ОАО «НПК «Уралвагонзавод»); полувагон модели 129828 (РВРЗ); вагон-хоппер модели 19-5167 (ОАО «НПК «Уралвагонзавод»). На рисунках 2 и 3 показано размещение тормозных цилиндров на раме кузова полувагона модели 12-9828.
У названных выше моделей грузовых вагонов регулировка ТРП осуществляется без участия человека. Наличие приборов авторежима у данных моделей способствует максимальному снижению воздействия человеческого фактора на безопасность движения поездов.
Однако стоит заметить, что применение системы раздельного потележечного торможения на цистернах со стандартной длиной по осям зацепления 12020 мм и на полувагонах неоправдано с финансовой стороны. Установка двух тормозных цилиндров диаметром 10 дюймов вместо одного 14-дюймового и увеличение числа авторегуляторов ТРП с одного до двух приводит к увеличению стоимости конструкции, но в то же время упрощает работу осмотрщика вагонов при регулировании ТРП.
['¿О] АВТОРЕЖИМ
Рисунок 2. Тормозной цилиндр типа ТЦР-10-85 на раме полувагона модели 12-9828
Проблема самопроизвольного срабатывания воздухораспределителей типа 483 также была устранена в последние годы с разработкой и запуском в производство воздухораспределителей стоечного типа 483А-05 (рисунок 4). У данных моделей воздухораспределителей оси чувствительных элементов располагаются перпендику-
Рисунок 3. Тормозные приборы на раме полувагона модели 12-9828
лярно продольной оси вагона, что при больших продольных динамических воздействиях на вагон не приводит к их самопроизвольному срабатыванию. Однако проблема снижения чувствительности воздухораспределителей при низких температурах остается нерешенной. Также по-прежнему встречаются случаи брака с использованием резиновых элементов, утративших свои упругие свойства.
Рисунок 4. Воздухораспределитель № 483А-05
Из вышесказанного можно сделать вывод, что на вновь строящихся грузовых вагонах тормозная система значительно эффективнее по сравнению с типовой тормозной системой за счет максимального снижения влияния человеческого фактора на ее правильную настройку. Однако у длиннобазных вагонов, особенно с неравномерной загрузкой ходовых частей, даже с применением подобной тормозной системы проблема неэффективности тормозов не решается полностью. Дело в том, что наличие одного прибора авторежима в тормозной системе позволяет регулировать максимальное давление в тормозных цилиндрах в зависимости от загруженности одной тележки (с площадкой под авторежим). А в случае неравномерной загрузки ходовых частей (например, у длиннобаз-ных контейнерных платформ или платформ сочлененного типа) только на колеса тележки с площадкой авторежима будет действовать сила нажатия колодок нормативной ве-
личины. Такая же сила нажатия будет действовать на колеса другой тележки, которая в то же время может быть либо перегружена, либо недогружена по сравнению с первой. В связи с этим возникает необходимость регулирования силы нажатия тормозных колодок на колеса каждой тележки независимо. Эта проблема решается введением дополнительных приборов авторежима, число которых должно соответствовать числу тележек и тормозных цилиндров. В этом случае тормозная система вагона будет работать довольно-таки эффективно.
Срабатывание тормозной системы зависит от исправности воздухораспределителя. Введение дополнительного воздухораспределителя повышает вероятность срабатывания тормозной системы. Если откажет один прибор, сработает другой, и вагон в любом случае не останется «без тормозов». К тому же введение дополнительного воздухораспределителя повышает скорость распространения тормозной волны в тормозной магистрали,
поэтому на длиннобазные вагоны целесообразно устанавливать два воздухораспределителя.
В настоящее время ОАО «Фритекс» выпускает несколько видов композиционных тормозных колодок с увеличенным теплоотводом. Применение таких тормозных колодок или гребневых тормозных колодок способствует увеличению эффективности торможения и снижению повреждаемости колес.
Из вышесказанного можно сделать выводы о путях совершенствования тормозной системы вагонов:
- для снижения влияния человеческого фактора на правильную настройку тормозной системы необходимо все грузовые вагоны оборудовать приборами авторежима и на вагонах с потележечным торможением применять тормозные цилиндры со встроенными авторегуляторами выхода штока;
- для предотвращения случаев самопроизвольного срабатывания тормозов необходимо применять воздухораспределители, оси чувствительных элементов которых не совпадают с продольной осью вагона;
- для увеличения скорости распространения тормозной волны и повышения вероятности срабатывания тормозов на длиннобазных грузовых вагонах целесообразно устанавливать два воздухораспределителя;
- на вагонах с неравномерной загрузкой ходовых частей необходимо применять систему раздельного потележечного торможения, в которой количество тормозных цилиндров, приборов авторежима и воздухораспределителей соответствует количеству ходовых частей.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГОФРОБАЛОК В МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯХ
Рахимов Абельшаек Абельхаликович,
канд.техн. наук, доцент, Мухамбеткалиев Кайрат Куанышкалиевич, канд. техн. наук, ст. преп., Карабалин Бауыржан Баянович,
Магистрант, Западно- Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана, г. Уральск
Всё большее распространение у нас получает каркасное строительство, давно ставшее привычным в США, Канаде и Скандинавии. Популярность каркасной технологии объясняется простотой возведения стен, дешевизной и высокими эксплуатационными качествами. На жестком каркасе, выполняющем функцию несущей конструкции, крепятся трехслойные панели, состоящие из листов обкладки (гипсокартон и т.п.) и среднего слоя из теплоизоляционного материала (чаще всего, каменной ваты) толщиной 10-20 см, в зависимости от местных климатических особенностей. Несмотря на кажущуюся ненадежность, такие постройки могут выдерживать самые суровые морозы.
В настоящее время для всех развитых стран мира ведущим направлением эффективного строительства зданий и помещений из металла является применение лёгких металлических конструкций в зданиях промышленного, гражданского, сельскохозяйственного и иного назначения. Снижение металлоёмкости зданий из лёгких металлоконструкций достигается за счёт новых конструктивных форм, профилей (гнутых и гнутосваренных из низколегированной повышенной прочности тонколистовой стали, перфорированных, гофрированных и других), тонколистового проката, эффективных материалов для несущих и ограждающих конструкций.
Главные особенности металлических конструкций: значимая, но в пределах разумного, типизация и унифика-ция;стабильность номенклатуры в течение длительного времени;благоприятные экспортные возможности;воз-можность комплектной поставки целых зданий-модулей или их несущих конструкций;высокая степень заводской готовности;высокая технологичность и адаптируемость для изготовления на поточных автоматизированных линиях (в том числе с микропроцессорным управлением), для перевозки, а также для конвейерно-блочных и других скоростных методов монтажа.
Снизить металлоёмкость строительных конструкций промышленных зданий, без ущерба для прочностных,
технологических характеристик и долговечности, повысить эффективность строительства можно используя гоф-робалки.
По сравнению с обычными двутавровыми балками экономия по весу при использовании гофробалок составит 10-30% при одинаковой высоте балок и от 30 до 70% при возможности увеличения строительной высоты балки с гофрированной стенкой. Связано это с тем, что при увеличении высоты балки с гофрированной стенкой вес её практически не увеличивается, а жесткостные и прочностные характеристики значительно возрастают.
Гофробалки - это отличная альтернатива классическим прогонам из сварного двутавра с гибкой стенкой по типовым сериям. Балка с гофрированной стенкой легче, прочнее, менее деформативна и более технологична при изготовлении.
При больших пролётах 20-30 м высота классической фермы достигает 2.4 м, при этом высота балки с гофрированной стенкой в 1.5 м экономит строительную высоту. Следовательно, здание можно сделать ниже, сэкономив на ограждающих конструкциях.
Самое главное: на всём протяжении эксплуатации здания можно будет экономить на отоплении, так как обогреваемый объём здания будет меньше, а полезный объём останется без изменений. В связи с меньшими габаритами конструкций гофробалки проще перемещать, то есть экономим ещё и на транспорте. В общем, сплошная экономия, главное, что не на качестве.
Гофробалки (рис 1.) в отличие от классических двутавровых балок позволяют более гибко подбирать сечения при проектировании, так как, меняя толщину и ширину полок, можно гибко менять прочностные характеристики, и тем самым максимально оптимизировать сечение балки.
Есть и нюансы, которые необходимо учитывать при проектировании в отличие от проектирования классических двутавров. Это методика расчёта и учёт особенностей гофрированной стенки при разработке узлов. Многие
