Научная статья на тему 'ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОВЕДЕНИЯ ГРУЗОВЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПО ДАННЫМ ТЕКУЩИХ ИЗМЕРЕНИЙ БОРТОВЫХ СИСТЕМ И МГНОВЕННЫХ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ'

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОВЕДЕНИЯ ГРУЗОВЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПО ДАННЫМ ТЕКУЩИХ ИЗМЕРЕНИЙ БОРТОВЫХ СИСТЕМ И МГНОВЕННЫХ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
58
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОЙ СОСТАВ / СИСТЕМА АВТОВЕДЕНИЯ / ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ / УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ / БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ / ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Третьяков Евгений Александрович, Авдиенко Егор Геннадьевич

В статье предлагается подход к повышению эффективности использования системы автоматического ведения поезда на основе мгновенных тяговых расчетов с использованием фактических параметров движения по данным текущих измерений бортовых систем электровозов. Выполнен критический анализ научных исследований по совершенствованию систем автоведения грузовых магистральных электровозов на основе современных технологий и алгоритмов машинного обучения. Как правило, все существующие подходы к определению оптимальных режимов ведения поезда основаны на применении правил тяговых расчетов с эмпирическим заданием сопротивлений движению и прочих факторов без учета реального влияния внешней среды, в том числе состоянии подвижного состава и объектов инфраструктуры. Представлены результаты сравнения тяговых расчетов на участке Западно-Сибирского полигона по действующим правилам и в программе «КОРТЭС» с фактическими данными бортовых систем измерений электровоза серии 2ЭС6. На основе данных, расшифрованных с регистраторов параметров движения электровозов серии 2ЭС6, исследованы законы управления током возбуждения на реостатных и ходовых позициях в режиме тяги. Обоснована возможность использования измеренных данных бортовых систем электровозов для определения параметров поезда, включая вращающий момент тяговых электродвигателей, силу тяги секций электровоза, фактическое суммарное сопротивление движению, инертные свойства и пр. Выполнен расчет указанных параметров для режима тяги. Введено понятие эквивалентной меры инертности и представлены выражения для определения параметров поезда на основе уравнения движения в виде малых приращений измеренных и расчетных данных. Полученные результаты определения параметров поезда по мгновенным тяговым расчетам и данным текущих измерений бортовых систем электровозов показали статистическую устойчивость на реостатных позициях С-соединения и могут быть использованы в реальном времени для систем автоведения поезда, обеспечивая повышение точности определения управляющих воздействий с учетом фактического влияния внешней среды и повышение эффективности использования системы автоведения грузовых электровозов в целом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Третьяков Евгений Александрович, Авдиенко Егор Геннадьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVEMENT THE EFFICIENCY OF USING THE ELECTRIC CARGO LOCOMOTIVES AUTOMATIC CONTROL SYSTEM ON DATA OF CURRENT MEASUREMENTS OF ONBOARD SYSTEMS AND INSTANT TRACTION CALCULATIONS

The article proposes an approach to improve the efficiency of using the automatic train guidance system based on instantaneous traction calculations using the actual movement parameters according to current measurements of on-board systems of electric locomotives. A critical analysis of scientific research on the improvement of auto-guidance systems for freight mainline electric locomotives based on modern technologies and machine learning algorithms, neural networks has been carried out. As a rule, all existing approaches to determining the optimal train driving modes are based on the application of traction calculation rules with the empirical setting of movement resistances and other factors without taking into account the real influence of the external environment. The results of comparison of traction calculations in the section of the West Siberian test site according to the current rules and in the KORTES program with the actual data of the on-board measurement systems of the 2ES6 series electric locomotive are presented. Based on the data deciphered from the recorders of motion parameters of electric locomotives of the 2ES6 series, the laws of control of the excitation current at rheostatic and running positions in the traction mode are investigated. The possibility of using the measured data of the on-board systems of electric locomotives to determine the parameters of the train, including the torque of the traction motors, the traction force of the electric locomotive sections, the actual total resistance to movement, inertial properties, etc., is substantiated. The calculation of these parameters for the traction mode is performed. The concept of equivalent mass is introduced and expressions are presented for determining the parameters of a train based on the equation of motion in the form of small increments of measured and calculated data. The obtained results of determining the parameters of the train based on instantaneous traction calculations and data of current measurements of the on-board systems of electric locomotives showed statistical stability and can be used in real time for automatic train guidance systems, providing an increase in the accuracy of determining control actions, taking into account the actual influence of the external environment and increasing the efficiency of using the automatic guidance system for freight trains. locomotives in general.

Текст научной работы на тему «ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОВЕДЕНИЯ ГРУЗОВЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПО ДАННЫМ ТЕКУЩИХ ИЗМЕРЕНИЙ БОРТОВЫХ СИСТЕМ И МГНОВЕННЫХ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ»

Petin Daniil Andreevich

Omsk State Transport University (OSTU).

Петин Даниил Андреевич

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Аспирант кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта», ОмГУПС.

Тел.: +7 (3812) 31-34-46.

E-mail: daniil.petin2405@gmail.com

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Павлов, В. М. Совершенствование малогабаритного устройства сбора диагностической информации для контроля работоспособности токоприемников электроподвижного состава / В. М. Павлов, А. И. Слатин, Д. А. Петин. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2022. - № 2 (50). - С. 44 - 55.

35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.

Postgraduate student of the department «Power supply of railway transport», OSTU.

Phone: +7 (3812) 31-34-46.

E-mail: daniil.petin2405@gmail.com

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Pavlov V.M., Slatin A.I., Petin D.A. Improvement of a small diagnostic information collection device for monitoring the performance of electric rolling stock current receivers. Journal of Transsib Railway Studies, 2022, no. 2 (50), pp. 44-55 (In Russian).

УДК 629.423.1

Е. А. Третьяков, Е. Г. Авдиенко

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОВЕДЕНИЯ ГРУЗОВЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ПО ДАННЫМ ТЕКУЩИХ ИЗМЕРЕНИЙ БОРТОВЫХ СИСТЕМ И МГНОВЕННЫХ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ

Аннотация. В статье предлагается подход к повышению эффективности использования системы автоматического ведения поезда на основе мгновенных тяговых расчетов с использованием фактических параметров движения по данным текущих измерений бортовых систем электровозов. Выполнен критический анализ научных исследований по совершенствованию систем автоведения грузовых магистральных электровозов на основе современных технологий и алгоритмов машинного обучения. Как правило, все существующие подходы к определению оптимальных режимов ведения поезда основаны на применении правил тяговых расчетов с эмпирическим заданием сопротивлений движению и прочих факторов без учета реального влияния внешней среды, в том числе состоянии подвижного состава и объектов инфраструктуры.

Представлены результаты сравнения тяговых расчетов на участке Западно-Сибирского полигона по действующим правилам и в программе «КОРТЭС» с фактическими данными бортовых систем измерений электровоза серии 2ЭС6. На основе данных, расшифрованных с регистраторов параметров движения электровозов серии 2ЭС6, исследованы законы управления током возбуждения на реостатных и ходовых позициях в режиме тяги.

Обоснована возможность использования измеренных данных бортовых систем электровозов для определения параметров поезда, включая вращающий момент тяговых электродвигателей, силу тяги секций электровоза, фактическое суммарное сопротивление движению, инертные свойства и пр. Выполнен расчет указанных параметров для режима тяги. Введено понятие эквивалентной меры инертности и представлены выражения для определения параметров поезда на основе уравнения движения в виде малых приращений измеренных и расчетных данных.

Полученные результаты определения параметров поезда по мгновенным тяговым расчетам и данным текущих измерений бортовых систем электровозов показали статистическую устойчивость на реостатных позициях С-соединения и могут быть использованы в реальном времени для систем автоведения поезда, обеспечивая повышение точности определения управляющих воздействий с учетом фактического влияния внешней среды и повышение эффективности использования системы автоведения грузовых электровозов в целом.

Ключевые слова: электроподвижной состав, система автоведения, тяговые расчеты, уравнение движения, бортовые системы измерения, повышение эффективности.

Evgeniy A. Tretyakov, Egor G. Avdienko

Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation

IMPROVEMENT THE EFFICIENCY OF USING THE ELECTRIC CARGO LOCOMOTIVES AUTOMATIC CONTROL SYSTEM ON DATA OF CURRENT MEASUREMENTS OF ONBOARD SYSTEMS AND INSTANT TRACTION

CALCULATIONS

Abstract. The article proposes an approach to improve the efficiency of using the automatic train guidance system based on instantaneous traction calculations using the actual movement parameters according to current measurements ofon-board systems of electric locomotives. A critical analysis ofscientific research on the improvement ofauto-guidance systems for freight mainline electric locomotives based on modern technologies and machine learning algorithms, neural networks has been carried out. As a rule, all existing approaches to determining the optimal train driving modes are based on the application of traction calculation rules with the empirical setting of movement resistances and otherfactors without taking into account the real influence of the external environment.

The results of comparison of traction calculations in the section of the West Siberian test site according to the current rules and in the KORTES program with the actual data of the on-board measurement systems of the 2ES6 series electric locomotive are presented. Based on the data deciphered from the recorders of motion parameters of electric locomotives of the 2ES6 series, the laws of control of the excitation current at rheostatic and running positions in the traction mode are investigated.

The possibility of using the measured data of the on-board systems of electric locomotives to determine the parameters of the train, including the torque of the traction motors, the traction force of the electric locomotive sections, the actual total resistance to movement, inertial properties, etc., is substantiated. The calculation of these parameters for the traction mode is performed. The concept of equivalent mass is introduced and expressions are presentedfor determining the parameters of a train based on the equation of motion in the form of small increments of measured and calculated data.

The obtained results of determining the parameters of the train based on instantaneous traction calculations and data of current measurements of the on-board systems of electric locomotives showed statistical stability and can be used in real time for automatic train guidance systems, providing an increase in the accuracy of determining control actions, taking into account the actual influence of the external environment and increasing the efficiency of using the automatic guidance system for freight trains. locomotives in general.

Keywords: electric rolling stock, automatic guidance system, traction calculations, equation of motion, on-board measurement systems, efficiency improvement.

Повышение конкурентоспособности и эффективности деятельности холдинга «РЖД» за счет применения прорывных информационных технологий реализуется на основе стратегии цифровой трансформации холдинга, долгосрочной программы развития ОАО «РЖД» до 2025 г., научно-технического проекта «Цифровая железная дорога» [1, 2], в соответствии с которыми предполагается разработка и внедрение в том числе следующих технологий:

«Industrial Internet of Things» (промышленный Интернет вещей) и «Big Data» (Большие данные) для автоведения, учитывающего заданный график движения поездов, возможности инфраструктуры, команды диспетчерских центров, техническое состояние подвижного состава и статусы ближайших участников движения; для постоянного сбора первичных данных о состоянии подвижного состава и объектов инфраструктуры с последующим формированием комплексного описания объектов в целях управления их жизненным циклом, контроля состояния подвижного состава в движении, цифровой диагностики объектов инфраструктуры, а также оперативного взаимодействия с участниками производственной деятельности и поставщиками;

технология «Imitation Modeling» (имитационное моделирование) для управления вагонами и локомотивами, позволяющая определять оптимальный режим работы подвижного состава с учетом его местонахождения, владельца, статуса, планов использования и технического состояния, а также резервировать вагономеста с целью повышения коэффициента полезного использования подвижного состава.

Таким образом, развитие цифровых информационных интеллектуальных технологий вызывает необходимость разработки новых подходов в системе автоматического управления (автоведения) поездом, связанных как с использованием данных измерений локомотива в процессе движения, так и с применением более совершенных алгоритмов, обеспечивающих учет большего количества факторов и прогнозирование развития ситуации. Актуальность данной тематики обусловливается также необходимостью повышения доли использования системы автоведения на практике. В ряде случаев система автоведения не способна в полной мере исполнить необходимые алгоритмы управления.

В области совершенствования системы автоведения известно достаточно большое количество научных исследований: Баранов Л. А.[6 - 8], Лазарян В. А. [9], Мугинштейн Л. А. [10], Никифоров Б. Д. [11], Плакс А. В. [12], Пясик М. С. [13], Ябко И. А. [14], среди которых наиболее близкими по тематике являются работы [4] и [5], направленные на применение искусственных нейронных сетей (ИНС) для модели поезда в тяговых расчетах в виде дискретных тел и локомотива с дискретным управлением тягой, а также для алгоритма обработки данных о текущих параметрах движения электровоза в сравнении с аналогичными поездками, позволяющего вычислять значения уставок силы тяги, обеспечивающих повышение эффективности его использования за счет снижения удельной энергоемкости тяги поездов локомотивов.

Основными недостатками предлагаемых подходов к совершенствованию систем автоведения поезда на основе нейронных сетей являются следующие. Во-первых, задача определения оптимальных уставок силы тяги решается на основе обучения искусственных реккурент-ных нейронных сетей по ретроспективным данным за последние 30 секунд среди множества аналогичных поездок на данном участке с минимальным расходом электроэнергии без фактического учета реальных внешних факторов в данный момент, т. е. система автоведения настраивается на «лучшую» поездку из заложенных в базу поездок, выполненных в прошлом, без учета настоящего, т. е. не обладает адаптивностью к изменению внешних факторов на основе измеренных текущих поездных данных (состояние локомотива, погода, изменение состояния пути и т. п.). Во-вторых, параметры движения поезда определяются по действующим правилам тяговых расчетов, т. е. удельные сопротивления движению поезда задаются по эмпирическим формулам, снижая вероятность получения оптимальных режимов ведения поезда. Возникает парадоксальная ситуация - на упрощенных моделях движения поезда продолжают развиваться модели оптимального автоведения, в том числе с использованием методов искусственного интеллекта.

В связи с изложенным авторами предлагаются, среди прочего, следующие основные пути повышения эффективности использования системы автоведения грузовых электровозов:

отказ от части правил тяговых расчетов, выполняемых на основе эмпирических зависимостей, и переход к мгновенным тяговым расчетам по данным текущих измерений;

определение ряда параметров электровоза и поезда на основе текущих измерений (масса состава, сила тяги, силы сопротивления движению, сила инерции и пр.);

построение энергооптимальной траектории движения поезда в режиме реального времени с учетом данных текущих измерений электровоза.

Как известно, правила тяговых расчетов (ПТР) [15] определяют порядок и методику тяговых расчетов, устанавливают основные нормативы, принимаемые в расчетах, являются основой для расчета расхода электроэнергии и топлива на тягу поездов. Согласно требованиям ПТР [15] сопротивления движению поезда определяют по эмпирическим формулам, при этом фактическое основное удельное сопротивление движению поезда даже с учетом поправочных коэффициентов от воздействия окружающей среды может отличаться от расчетного в два -три раза, как показано на рисунке 1.

3

Н/кН 2

А

и 1

w

о:

О ю йо 30 ¿0 № 70 30 № км/ч ц0

V ->

Рисунок 1 - Зависимость основного удельного сопротивления движению от скорости движения

Выполним сопоставление результатов моделирования тока электровоза 2ЭС6 на участке Московка - Кабаклы в программном комплексе «КОРТЭС» и фактических значений тока электровоза, полученных с регистраторов параметров движения (рисунок 2).

Как можно заметить, значения рассматриваемых токов электровоза значительно расходятся на протяжении всего участка.

1500

2

35 70 105 км 175

S ->

Рисунок 2 - Сравнение токов электровоза серии 2ЭС6 на участке Московка - Кабаклы: 1 - ток по программе «КОРТЭС»; 2 - ток электровоза с бортовых измерительных систем

В настоящее время наличие на современных электровозах бортовых измерительных систем (например, для электровоза 2ЭС6 датчики тока якоря - RS1, RS2, датчики тока возбуждения - RS3, RS4, датчики напряжения - UZ1, UZ2) позволяет получить основу для определения параметров движения поезда по фактическим данным в реальном времени. Погрешность бортовых измерительных систем не превышает 0,5 %. Применяемые ранее подходы на основе ПТР не учитывают фактических эксплуатационных условий.

На основе данных, расшифрованных с регистраторов параметров движения электровозов серии 2ЭС6, исследованы законы управления током возбуждения на реостатных и ходовых позициях в режиме тяги, в том числе с целью поиска устойчивых взаимосвязей между параметрами силовой цепи электровоза, соответствующих заявленным характеристикам тяговых электродвигателей и локомотива.

В соответствии с документом [3] закон управления током возбуждения определяется по выражению:

/в /в. уст + ^ /я

(1)

где /в - ток возбуждения тягового электродвигателя;

/я - ток якоря для группы тяговых электродвигателей; /в. уст - задаваемая уставка тока возбуждения от системы управления; k - коэффициент компаундирования обратной связи по току якоря, 0 < к < 1. На рисунке 3 представлена визуализация коэффициента компаундирования по данным измерительных систем электровоза 2ЭС6.

-0,200

Рисунок 3 - Коэффициент компаундирования

На рисунке 4 представлены зависимости тока возбуждения от тока якоря на всем участке движения поезда (реостатные и ходовые позиции), на рисунке 5 - на реостатных позициях, на рисунке 6 - на ходовых позициях.

Анализ представленных на рисунках 3 - 6 зависимостей позволяет сделать вывод о том, что на реостатных позициях наблюдается удовлетворительная сходимость измеренных данных с законом управления током возбуждения при /в. уст = const по выражению (1). На ходовых позициях из-за малых активных сопротивлений силовой цепи электровоза наблюдается значительное влияние случайных составляющих, вызванных отклонениями, колебаниями напряжения в контактной сети, динамическими составляющими нагрузки. Кроме этого закон управления током возбуждения на электровозе 2ЭС6 обеспечивает изменение жесткости скоростных характеристик тяговых электродвигателей при /в. уст = var, как оказалось на ходовых позициях (см. рисунок 6).

Для повышения достоверности результатов исследований рассмотрим участки движения поезда на реостатных позициях с высокой сходимостью экспериментальных точек и аппроксимирующей прямой, описывающей закон управления током возбуждения при /в. уст = const. При этом на реостатных позициях с 1-й по 23-ю выполняется набор скорости, описываемый уравнением движения поезда. На ходовых позициях при постоянной скорости движения отсутствует возможность определения ряда параметров поезда по измеренным данным. Анализ законов управления током возбуждения при /в. уст = var для получения параметров поезда для целей автоведения является темой дальнейших исследований авторов.

Системы автоведения грузовых электровозов базируются на уравнении движения поезда и ПТР с уравнениями на основе усредненных эмпирических данных по сопротивлениям движения с контролем скорости.

Применение текущих измерений бортовых систем электровозов и мгновенных тяговых расчетов, как предлагается, позволит обеспечить повышение достоверности определения параметров движения грузового поезда и окружающей инфраструктуры в реальном времени и, как следствие, повышение эффективности использования системы автоведения.

Обоснуем возможность использования измеренных данных бортовых систем электровозов для определения параметров поезда, включая вращающий момент тяговых электродвигателей, силу тяги секций электровоза, фактическое суммарное сопротивление движению, инертные свойства и пр.

Уравнение движение поезда в первой форме записывается в виде [15]:

m (1+ Y) +4 W =^FK, (2)

dt

где m - масса состава, т;

(1 + у)- коэффициент инерции вращающихся частей; dv - изменение скорости, м/с; dt - изменение времени, с;

- переводной коэффициент; Ж - сопротивление движению поезда, кН; ^ - сила тяги электровоза, кН. С точки зрения свойств инертности поезда выражение т (1 + у) можно рассматривать как

единое целое из-за невозможности на основе данных измерений выделить составляющие поступательного и вращательного движения. Введем понятие эквивалентной меры инертности поезда т' = т(1 + у).

Сила тяги электровоза может быть определена на основе данных измерений регистраторами параметров движения (так называемые РПМ-файлы) по выражению:

^рпм = 8 • м

3,44 п 1,21 103

(3)

где М - вращающий момент тягового электродвигателя, Н • м; Т - КПД двигателя.

Выражение для вращающего момента тягового электродвигателя ДПТ-810 получено авторами на основе аппроксимации известной магнитной характеристики от тока возбуждения

/в [15]:

М =

I

868,678 + 2,676 • I

(4)

Микропроцессорная система управления и диагностики (МПСУиД) электровоза 2ЭС6 также выполняет расчет силы тяги электровоза ^расч по данным измерений.

На рисунке 7 представлены изменения силы тяги электровоза на рассматриваемом участке на сериесном соединение (С-соединении) тяговых электродвигателей.

140 . . I .

кН

А 100 80

60

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

40

20

0

50

100

150

250

Рисунок 7 - Значения силы тяги на С-соединении: 1 - ^рПМ; 2 - ^расч

Как следует из представленных данных, наиболее высокая сходимость наблюдается на реостатных позициях С-соединения (см. рисунок 7, до 50-й секунды). На реостатных позициях сериес-параллельного соединения (СП-соединения) значения реостатных сопротивлений ниже, чем на С-соединении, и сходимость ниже.

При выходе на ходовые позиции меняется закон управления токов возбуждения /в. уст = уаг, и в выражении (4) М = уаг.

На основе экспериментальных данных бортовых систем можно получить значение сопротивления движению, эквивалентную меру инертности поезда. Из формулы (1) для рассматриваемого участка набора скорости на реостатных позициях — > 0 .

Ж

0

t

Если рассматривать составляющие уравнения (1) в малых приращениях, то с достаточно

высокой точностью можно записать:

V , — V

т -^ + ^ =

t — £ к

Ч+\ ч

(5)

V — V

т'—1+2.-£±к =

t — t

к(1+1) =

где Vi, Vi+l, Vi±2— мгновенная скорость движения поезда в моменты времени ^ м/с;

Fш, мгновенные значения силы тяги поезда в соответствующие моменты времени (

К = ^РПмХ Н ■ м.

Аналогично составляется система уравнений для определения последующих групп моментов времени. Систему уравнения (5) можно представить в матричной форме относительно

неизвестных:

т

W

V , — V

I ±1 I

ь ±1—^

V ±2 — V ±1

^i±2 ^i±1

—1

(6)

Для исключения нулевых приращений скорости, обусловленных разрядностью бортовой измерительной системы (шаг измерения скорости составляет 1 км/ч), предлагается функцию скорости по времени на рассматриваемом участке аппроксимировать полиномом третьего порядка (рисунок 8).

Аналогично на рассматриваемом участке (реостатные позиции 1 - 23 на С-соединении) аппроксимирована функция силы тяги Fрасч (рисунок 9).

25

км/ч

А

15

10

у = -0,0003х3 + 0,011х2+ 0,2464х + 9,8731

V

10

15

20

25

30

40

Рисунок 8 - Аппроксимация функции скорости движения поезда: 1 - график скорости; 2 - аппроксимирующий полином третьего порядка

1

5

2

0

0

5

X

Мгновенные значения силы тяги поезда в соответствующие моменты времени в выражении (5) задавались на основе аппроксимирующей кривой.

В результате решения систем уравнений (6) получены мгновенные значения эквивалентной меры инертности поезда и сопротивления движению поезда (рисунок 10). Среднее значение эквивалентной меры инертности поезда составило на участке 2520 т, сопротивления движению поезда - 70 кН.

Полученные результаты определения параметров поезда по мгновенным тяговым расчетам и данным текущих измерений бортовых систем электровозов показали статистическую устойчивость на реостатных позициях С-соединения и могут быть использованы в реальном времени для систем автоведения поезда, обеспечивая повышение точности определения управляющих воздействий с учетом фактического влияния внешней среды и повышение эффективности использования системы автоведения грузовых электровозов в целом.

л

100 кН

80 70 60 50 40 30 F 20 10 0

у = -0,0015х3 + 0,0644х2- 0,9622х + 84,104

10

20

г

30

40

60

100 кН80 60 40 W 20 0

Рисунок 9 - Изменение силы тяги поезда при наборе скорости: 1 - ^рпм; 2 - ^расч; 3 - аппроксимирующий полином третьего порядка

4000

> N с

2000 1000 0

1 3 5

7

г/2

9 11 13 15

17 >

19

23

13

57 г/2

11 13 15 17 19 с 23 —>

б

Рисунок 10 - Расчетные значения силы сопротивления движению (а) и мгновенной эквивалентной меры инертности поезда (б)

Научный интерес представляют также вопросы определения параметров поезда по мгновенным тяговым расчетам и данным текущих измерений бортовых систем электровозов во всех режимах работы, включая движение с установившейся скоростью, выбег, торможение, что является предметом дальнейших исследований авторов.

Список литературы

1. Долгосрочная программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» № 466р. Утв. Указом Президента Российской Федерации от 07.05.2018 / Правительство Российской Федерации. - Москва, 2019. - 135 с. - Текст : непосредственный.

2. О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года № 466р. Утв. Указом Президента Российской Федерации от 07.05.2018 / Правительство Российской Федерации. - Москва, 2018. - 19 с. - Текст : непосредственный.

3. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 (Синара) с коллекторными тяговыми электродвигателями. Руководство по эксплуатации. Часть 1. Технические характеристики и электрические схемы. - Верхняя Пышма : ОАО «УЗЖМ», 2008. - 112 с. - Текст : непосредственный.

4. Малахов, С. В. Оптимизация энергозатрат на тягу поездов на основе уточненного метода тяговых расчетов : специальность 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических

0

т

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9

а

наук / Малахов Сергей Валерьевич; Российский университет транспорта. - Москва, 2021. -147 с. - Текст : непосредственный.

5. Перестенко, А. Е. Повышение эффективности использования магистральных грузовых электровозов посредством управления режимами эксплуатации : специальность 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Перестенко Артем Евгеньевич; Омский государственный университет путей сообщения. - Омск, 2021. - 18 с. - Текст : непосредственный.

6. Автоматизированные системы управления электроподвижным составом : учебник : В 3 частях. Ч. 1. Теория автоматического управления / под ред. Л. А. Баранова и А. Н. Савось-кина. - Москва : Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2014. - 400 с. - Текст : непосредственный.

7. Микропроцессорные системы автоведения подвижного состава / под ред. Л.А. Баранова. - Москва : Транспорт, 1990. - 272 с. - Текст : непосредственный

8. Оптимизация управления движением поездов : учебное пособие / Л. А. Баранова. -Москва : Российский ун-т транспорта, 2001. - 164 с. - Текст : непосредственный.

9. Мугинштейн, Л. А. Нестационарные режимы тяги (Сцепление. Критическая норма массы поезда) / Л. А. Мугинштейн, А. Л. Лисицын. - Москва : Интекст, 1996. - 176 с. -Текст : непосредственный.

10. Локомотивная система управления и обеспечения безопасности / Б. Д. Никифоров, М. Д. Рабинович, А. А. Хацкелевич [и др.]. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт. - 2004. - № 8. - С. 60-64.

11. Плакс, А. В. Системы управления электрическим подвижным составом : учебник / А. В. Плакс - Москва : Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте; Маршрут, 2005. - 358 с. - Текст : непосредственный.

12. Пясик, М. С. Энергооптимальная система автоведения электровозов, адаптированная к условиям движения : специальность 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пясик Михаил Соломонович; Всерос. науч.-исследоват. ин-т железнодорожного транспорта. - Москва, 2003. - 102 с. - Текст : непосредственный.

13. Ябко, И. А. Численный метод определения энергооптимального управления движением поезда / И. А. Ябко. - Текст : непосредственный // Железнодорожный транспорт на новом этапе развития : труды ВНИИЖТа. - Москва : Интекст, 2003. - С. 129-135.

14. Правила тяговых расчетов для поездной работы : Распоряжение ОАО «РЖД» № 867р от 12.05.2016 // https://docs.cntd.ru/ : сайт. - Текст : электронный. - URL: https://docs.cntd.ru/ document/1200079084 (дата обращения: 04.03.2022).

15. Розенфельд, В. Е. Теория электрической тяги / В. Е. Розенфельд, И. П. Исаев, Н. Н. Сидоров. - Москва : Транспорт, 1983. - 328 с. - Текст : непосредственный.

References

1. Dolgosrochnaja programma razvitija otkrytogo akcionernogo obshhestva «Rossijskie zheleznye dorogi» № 466r. Utv. Ukazom Prezidenta Rossijskoj Federacii ot 07.05.2018. Pravitel'stvo Rossijskoj Federacii. Moscow, 2019, 135 p. (In Russian).

2. O nacional'nyh celjah i strategicheskih zadachah razvitija Rossijskoj Federacii na period do 2024 goda № 466r. Utv. Ukazom Prezidenta Rossijskoj Federacii ot 07.05.2018. / Prezident Rossijskoj Federacii. Moscow, 2018, 19 p. (In Russian).

3. Elektrovoz gruzovoy postoyannogo toka 2ES6 (Sinara) s kollektornimi tyagovimi el-ektrodvigatelyami : Rukovodstvo po ekspluatatsii : Chast' 1. Tekhnicheskie harakteristiki i elektrich-eskie skhemy (DC electric freight locomotive 2ES6 (Sinara) with collector traction motors. User Manual: Part 1. Specifications and Wiring Diagrams). JSC и22НМ Publ., 2008, 112 p. (In Russian).

4. Malahov S.V. Optimizacija jenergozatrat na tjagupoezdov na osnove utochnennogo metoda tjagovyh raschjotov: special'nost'. Doctor's thesis, Malahov Sergej Valer'evich; Rossijskij universitet transporta. Moscow, 2021, 147 p. (In Russian).

5. Perestenko A.Ju. Povyshenie jeffektivnosti ispol'zovanija magistral'nyh gruzovyh jel-ektrovozov posredstvom upravlenija rezhimami jekspluatacii. Doctor's thesis. OSTU. Omsk, 2021, 18 p. (In Russian).

6. Baranov L.A. Avtomatizirovannye sistemy upravlenija jelektropodvizhnym sostavom : ucheb-nik (Automated control systems for electric rolling stock). Moscow. Transport publ., 2014, 400 p. (In Russian).

7. Baranov L.A. Mikroprocessornye sistemy avtovedenijapodvizhnogo sostava (Microprocessor systems for automatic guidance of rolling stock). Moscow. Transport publ., 1990, 272 p. (In Russian).

8. Baranov L.A. Optimizacija upravlenija dvizheniempoezdov (Optimization of train traffic control). Moscow, 2001, 164 p. (In Russian).

9. Muginshtejn L.A., Lisicyn A.L. Nestacionarnye rezhimy tjagi (Unsteady thrust modes). Mjscow: Intekst Publ., 1996, 176 p. (In Russian).

10. Nikiforov B.D. Locomotive control and safety system. Zheleznodorozhnyj transport -The journal of railway transport, 2004, no. 8, p. 20 (In Russian).

11. Plaks A. V. Sistemy upravlenija jelektricheskim podvizhnym sostavom (Electric rolling stock control systems). Moskow, 2005, 358 p. (In Russian).

12. Pjasik M.S. Jenergooptimal'naja sistema avtovedenija jelektrovozov, adaptirovannaja k uslovijam dvizhenija: Doctor's thesis, Muginshtejn Lev Aleksandrovich; Federal'noe gosudarstven-noe unitarnoe predprijatie Vserossijskogo nauchno-issledovatel'nogo instituta zheleznodorozhnogo transporta : Moscow, 2003, 102 p. (In Russian).

13. Jabko I.A. Numerical methodfor determining the energy-optimal control of train movement. Zheleznodorozhnyj transport na novom jetape razvitija. Trudy VNIIZhT. Moscow: Intekst, 2003, pp. 129-135 (In Russian).

14. Pravila tjagovyh raschetov dlja poezdnoj raboty : Rasporjazhenie OAO «RZhD» № 867r ot 12.05.2016. Available at: https://docs.cntd.ru/ document/1200079084 (accessed: 19.11.2021).

15. Rozenfel'd V.E., Isaev I.P., Sidorov N.N. Teorija jelektricheskoj tjagi (Electric traction theory). Moscow: Transport Publ., 1983, 328 p. (In Russian).

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Третьяков Евгений Александрович

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС.

Тел.: +7 (905) 921-47-30.

E-mail: eugentr@mail.ru

Авдиенко Егор Геннадьевич

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Инженер, аспирант кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС.

Тел.: +7 (933) 302-02-50.

E-mail: sleyter.ua@gmail.com

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Третьяков, Е. А. Повышение эффективности использования системы автоведения грузовых электровозов по данным текущих измерений бортовых систем и мгновенных тяговых расчетов / Е. А. Третьяков, Е. Г. Авдиенко. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2022. - № 2 (50). - С. 55 - 65.

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Tretyakov Evgeniy Aleksandrovich

Omsk State Transport University (OSTU).

35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, associate professor of the department «Electric railways rolling stock», OSTU.

Phone: +7 (905) 921-47-30.

E-mail: eugentr@mail.ru

Advienko Egor Gennadyevich

Omsk State Transport University (OSTU).

35, Marx av., Omsk, 644046, the Russian Federation.

Engineer, postgraduate student of the department «Electric railways rolling stock», OSTU.

Phone: +7 (933) 302-02-50.

E-mail: sleyter.ua@gmail.com

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Tretyakov E.A., Avdienko E.G. Improvement the efficiency of using the electric cargo locomotives automatic control system on data of current measurements of onboard systems and instant traction calculation. Journal of Transsib Railway Studies, 2022, no. 2 (50), pp. 55-65 (In Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.