CC BY
9
УДК 629.4.05:629.4.016.12
ГОРОБЧЕНКО О. М., к.т.н. (Дон1ЗТ), МАТВШНКО С. А., астрант (Дон1ЗТ).
Розрахунок термiну прогнозування при визначеннi корисностi дп штелекту-ального агента керування повдом
Постановка проблеми
Важливим завданням робггниюв залiз-ничного транспорту е тдвищення ефективно-стi та безпеки використання тягового рухомо-го складу. Одним зi шляхiв у рiшеннi цього питання може бути використання штелектуа-льних систем.
Анал1з досл1джень 1 публжацш
В останнiй час все бшьше науковцiв звер-тають увагу на використання штучного штеле-кту для вирiшення завдань транспорту [1, 2]. Теоретичним пщгрунтям для цього е роботи з неч^ко'1 лопки [3] та iнтелектуальних систем [4, 5]. Тут подаються методи розробки проек-тування та створення програмно-апаратного забезпечення систем, що пiдказують, розгля-даються неч^ю моделi, в тому числi таю, що використовують стратеги керування.
Формулювання шлей статт
При проектуваннi штелектуальних аген-тiв систем пiдтримки прийняття рiшень для локомотивних бригад необхщно визначення корисностi кожно'1 дп.
Корисшсть дп агента визначимо у три-вимiрнiй системi координат (Хнс; О; Д1;), де Хнс - складшсть нештатно! ситуацп, О - витрати енергл на рух по'1'зду, Д1 - вiдхилення вiд гра-фшу руху. Кориснiсть дп в такому випадку буде визначатися довжиною вектора, вщкла-деного вiд початку координат до точки (Хнс;; О;; Д^), яка визначаеться прогнозним значен-ням вказаних величин в результат того або шшого рiшення, що вироблено агентом. Величина прогнозного термшу впливае на точ-
нiсть розрахункового значення величини, що прогнозуеться, та на завантаження обчислю-вально'1 системи. Тому визначення ращональ-но'1 глибини прогнозування е важливим завданням, що впливае на ефектившсть використання штелектуальних систем.
Викладення основного матер1алу
Правилами техшчно'1 експлуатацп вста-новлено, що безпека руху е прюритетом в ро-ботi залiзниць. Тому прогнозний термiн Тпр з мiркувань безпеки руху може бути визначе-ний як максимально можливий час тривалосп екстреного гальмування вщ поточно'1 швидко-стi до повно'1 зупинки по'1'зда. Зменшення ще'1 величини допускати не можна тому, що система (або машишст), отримавши прогноз про перевищення допустимо'1 складностi нештат-но'1 ситуацп, не встигне вчасно зупинити по-1'зд. Збiльшення величини часу, що прогнозу-еться, може призвести до зниження точност прогнозування внаслщок дуже розгалужено'1 сiтки майбутнiх ситуацш.
Згiдно iз [6], час повного гальмування Тг складаеться з часу пщготовки гальм 4г, протя-гом якого пiсля постановки крану машишста у гальмове положення гальма умовно прийма-ються не дiючими, та часу гальмування 4 iз гальмами, одночасно задiяними за всiею довжиною по'1'зда:
т = т = г + г
пр г пг г (1)
Час тдготовки гальм до дп визначаеться за нормативними даними [6] в залежносп вщ кiлькостi осей складу за наступними формулами, в с:
для складу довжиною менше 200 осей
П = 7 -
10 • 1
(2)
для складу довжиною вiд 200 до 300
осей
П = 10
15 • 1
Ь
(3)
для складу довжиною бшьше 300 осей
1п
12 -
18 • 1
Ьг , (4)
де г - ухил елементу профшю, на якому вiдбуваeться гальмування, %о;
Ьг - питома гальмова сила при почат-ковiИ швидкосп гальмування у„, Н/кН
Ьг = 1000рД , (5)
фкр - розрахунковий коефщент тертя га-льмових колодок о колесо, визначаеться в за-лежностi вiд швидкостi V (в км/год) та типу колодок за [6]:
для стандартних чавунних колодок
027 V +100
р = 0'2757+Г00 • (6)
для композицiИних колодок
V +150
кр
0,36
2v +150 , (7)
^ = (V' и) + ^ (V) + 1( Б)1 йБ
йг=*
,(9)
р - розрахунковий гальмовий коефщь ент складу, кН/кН
X КР
(Р + 0) в, (8)
X Кр
^ р - сумарне розрахункове натис-кання гальмових колодок на вiсi усiх рухомих одиниць по'1'зда, кН, приймаеться вiдповiдно до нормативiв [7];
Р та 0 - маса вщповщно локомотиву та складу по'1'зда, т;
В=9,81 м/с2 - прискорення сили тяжшня.
Час фактичного гальмування може бути отриманий шляхом чисельного штегрування рiвняння руху. Для випадку гальмування рiв-няння руху по'1'зда можна записати наступним чином:
де V - швидюсть руху, км/год;
Б - шлях, який пройшов по'1'зд, км;
г - час, год;
и - керуюча дiя на гальмову систему
по'1'зда;
Ьг^,и) - питома гальмова сила, Н/кН, задана режимом и; для випадку екстреного гальмування функщя Ьг(V) визначаеться за формулою (5) з урахуванням (6)-(8);
- питома сила основного опору руху, Н/кН, визначаеться в залежносп вщ швидкосп та типу рухомого складу за формулами, наведеними в [6];
1(б) - ухил профшю, %о, в залежносп вiд координати Б по'1'зда;
С - коефщент пропорцiИностi, що мае сенс прискорення, в км/год2, яке викликаеться дiею одинично'1 питомо'1 прискорюючо'1 сили 1 Н/кН; для загальних розрахунюв рекомендо-ване значення с =120 (км/год2)/(Н/кН) [6].
Визначивши в якостi незалежно'1 змшноi штегрування час руху г, роздiлимо змшш в першому рiвняннi системи (9) та замшемо ди-ференцiИнi оператори скiнченнорiзницевими спiввiдношеннями [8]:
/
Av =-М
йг
(10)
\LILJ
ср
де Дv та Дг - вiдповiдно змiна швидкостi та промiжок часу гальмування
Av = к, - Аг = гг
(10а)
V,,: та vп - вiдповiдно кiнцева та почат-кова швидкiсть гальмування, км/год;
^ йг >* - абсолютне значення серед-
нього протягом процесу гальмування уповшь-нення, км/год2.
Середне уповшьнення з достатньою точ-нiстю можна визначити за питомою рiвнодiИ-ною силою при середнiИ швидкостi гальму-
вання, прийнявши ухил профшю на протязi гальмового шляху незмшним
Г
к &,
фг (хСр) + И (^) + %зя))
ср
, (11)
де уср=(ук+уя)/2 - середня швидкють протягом процесу гальмування, км/год;
Бя - координата початку гальмування,
км.
Маючи для випадку повно! зупинки ук=0 та враховуючи (10а), (11), з формули (10) мо-жна отримати вираз для часу екстреного галь-мування, в с
= 3600Уя
г фг (Уя/ 2) + и (Уя/2)+1(5я)). (12)
Необхiдно вiдзначити, що при викорис-таннi формули (12) час гальмування буде ви-значений iз певним надлишком, тим бiльшим, чим бшьше початкова швидкiсть гальмування уя, як це видно з рисунку 1.
V ^
1 - траeкторiя гальмування за рiшенням рiв-няння руху;
2 - лiнеарiзована траeкторiя гальмування
5 - шлях, у - швидкють руху; уя - початкова
швидкють гальмування;
ук - кшцева швидкiсть гальмування
Рисунок 1. - Вплив наближеного розра-хунку процесу гальмування на визначення часу гальмування.
На рисунку 1 лшею 1 позначена траек-торiя змiни швидкосп гальмування у(б), отри-
мана в результат! анал^ичного розв язку рiв-няння руху (9). При наближених розрахунках iз середнiм протягом гальмування прискорен-ням (11) траекторiя гальмування лiнеарiзуеть-ся i при тому самому гальмовому шляху п можна позначити лшею 2. Очевидно, що час руху, розрахований за другою траекторiею, буде бшьшим, нiж за першою, на величину, пропорцiйну заштрихованш площi.
Таке завищення розрахункового часу прогнозу може створити додатковий запас для виконання розрахунюв у бортовiй ЕОМ, тим самим тдвищивши показники безпеки систе-ми. Розрахунки за пропонованим методом показали, що абсолютна рiзниця у визначенш часу за лiнеарiзованою та аналiтично розрахо-ваною траекторiями при допустимому вар^-ванш вихiдних характеристик складу та його гальмових систем в жодному разi не переви-щуе 8 с в област швидкостей до 100 км/год для спусюв до - 20%о. Це знаходиться в при-йнятних межах для досить розгалужено! сiтки ситуацiй, якою е прогнозна сггка ситуацiй ке-рування по'1'здом.
Висновки
Наведений спосiб розрахунку задоволь-няе двом основним вимогам: термш розрахун-кового прогнозу забезпечуе безпеку руху по-1'зду шляхом врахування тормозного шляху; точшсть прогнозних значень величин склад-ностi нештатно! ситуацп, витрати енергп на рух по!зду та вщхилення вiд графiку руху до-статня для роботи iнтелектуального агента. Таким чином створено умови для визначення корисносп дiй агента по керуванню рухом по-!зду.
Список використаних джерел
1. Доступний з http://www.vniias.ru/index.php/news/34-2010-03-15-06-33-16/267--1-г.^ш1, 18.01.2011.
2. Доступний з http://www.zdt-шagazine.ru/pub1ik/exibition/2009/05-09.htш, 18.01.2011.
3. Мелихов А.Н., Берштейн Л.С., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы
с нечеткой логикой. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит., 1990. - 272 с.
4. Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта. М.: Издво МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 352 с.
5. Геловани В. Л., Башлыков А. А., Брит-ков В. Б., Вязилов Е. Д. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений в нештатных ситуациях с использованием информации о состоянии природной среды. М.: Эди-ториал УРСС, 2001. — 304 с.
6. Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985. - 287 с.
7. 1нструкщя з експлуатацп гальм ру-хомого складу на залiзницях Украши: ЦТ-ЦВ-ЦЛ-0015: Затв. Мш. трансп. та зв'язку Укра'1-ни 28.10.97 зi змшами ввд 07.06.2001. - К., 2002. - 145 с.
8. Бабичков А.М. Тяга поездов и тяговые расчеты / А.М. Бабичков, П.А. Гурский, А.П. Новиков. - М.: Транспорт, 1971. - 280 с.
Анотацн:
Розглянуто питання визначення корисносп дп штелектуальних агентiв. Встановлено, що найбiльш прийнятним термiном, на який потрiбно складати прогноз змшення величин корисностi, е час до повного зупинення по1'зду. Наведено розрахунок цього часу в залежностi ввд умов руху та параметрiв по1'зду.
Рассмотрен вопрос определения полезности действия интеллектуальных агентов. Установлено, что наиболее приемлемым сроком, на который нужно составлять прогноз изменения величин полезности, является время до полноИ остановки поезда. Приведен расчет этого времени в зависимости от условий движения и параметров поезда.
The question of definition of utility of action of intellectual agents is considered. It is established that most an acceptable time limit on which it is necessary to make the forecast of change of sizes of utility, time to a full stop of a train is. Calculation of this time depending on traffic conditions and train parameters is resulted.
УДК 629.463.125
ИЩЕНКО В Н., к.т.н., доц. (ГЭТУТ), КОЛБАСОВСКАЯ И.И., ассистент (гЭТУТ).
Модернизация 5-ти вагонных рефрижераторных секций для создания электрифицированных сцепов и крытых вагонов с утепленным кузовом
Введение
Составной частью железнодорожного транспорта является рефрижераторный подвижной состав (РПС), который обеспечивает перевозку основной части скоропортящихся грузов (СПГ).
В современных условиях изменяются направления и объемы перевозок СПГ, предъявляются жесткие требования к рабочим телам холодильного оборудования, возрастает конкуренция со стороны других видов транспорта.
Все эти обстоятельства и состояния существующего РПС требует необходимости решения экономических, технических, технологических, экологических и управленческих задач, касающихся обновления, содержания, ремонта, модернизации и эффективного использования РПС при перевозке СПГ.
Постановка задачи
С 1970-х годов первостепенные виды СПГ перевозятся 5-ти вагонными рефрижераторными секциями, состоящими из вагона ди-
