Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Ябко Израиль Аврумович. Метод расчета энергооптимальных траекторий движения поезда : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.07.- Москва, 2007.- 131 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3757


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

ВВЕДЕНИЕ 3

  1. ОБЗОР МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЭНЕРГООПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА 7

  2. ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГООПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА 13

  1. Формулировка задачи оптимального управления 15

  2. Теоретическое обоснование основного алгоритма оптимизации 17

  3. Конкретизация основного алгоритма оптимизации применительно к его эффективной численной реализации на ЭВМ 33

  1. Конкретизация основных расчетных соотношений 33

  2. Численная реализация основного алгоритма оптимизации 41

  1. Блок-схемы алгоритмов 41

  2. Алгоритм интегрирования уравнений движения поезда 46

  3. Мероприятия по повышению эффективности 48

3. АЛГОРИТМ ПОДБОРА ПОЗИЦИЙ КОНТРОЛЛЕРА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ
ЭНЕРГООПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА
50

  1. Аппроксимация дискретных тяговых характеристик непрерывными функциями 50

  2. Аппроксимация непрерывного управления с помощью дискретных тяговых позиций ; 51

4. ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА ЭНЕРГООПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ
ПОЕЗДА
.„.. % 60

  1. Методика опытной проверки эффективности использования энергооптимальных траекторий движения 60

  2. Опытная проверка энергооптимальных режимов управления на участке Н. Новгород-Владимир Горьковской железной дороги 62

  1. Общие сведения об участке 62

  2. Цели поездных испытаний 63

  3. Общие сведения по испытаниям 64

  4. Выбор участков сравнения 65

  5. Результаты сравнения опытных поездок 66

  6. Оценка влияния вынужденных задержек (езда на "желтый") и выполнения ограничений скорости на расход энергии на тягу 70

4.3. Опытная проверка энергооптимальных режимов управления на участке
Орехово-Владимир Московской железной дороги 73

  1. Общие сведения об участке 73

  2. Результаты поездных испытаний 75

  3. Общие сведения по испытаниям 75

  4. Выбор участков сравнения 78

  5. Результаты сравнения опытных поездок 78

  6. Оценка влияния выполнения ограничений скорости на расход энергии 79

4.4. Опытная проверка энергооптимальных режимов, полученных в ходе
сравнительных опытных поездок на Юго-Восточной, Октябрьской, Южно-
Уральской, Западно-Сибирской и Забайкальской ж.д 82

4.4.1. Результаты проведения опытных поездок на участке Челябинск - Курган
Южно-Уральской железной дороги
83

  1. Результаты проведения опытных поездок на участке Инская - Тайга Западно-Сибирской железной дороги 83

  2. Результаты проведения опытных поездок на участке Чита-Хипок Забайкальской железной дороги 84

  3. Результаты проведения опытных поездок на участке С.Петербург Сорт. -Волховстрой Октябрьской железной дороги 85

  4. Результаты проведения опытных поездок на участке Лиски-Поворино Юго-Восточной железной дороги 87

5. МЕТОДИКА ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО
КОМПЛЕКСА ERG
90

  1. Техническое обеспечение работы с ПК ERG 90

  2. Программная структура ПК ERG 92

  3. Организация ввода исходных данных 93

  4. Расчет энергооптимальных траекторий движения 98

  5. Результаты расчетов 99

  6. Интегрированная справочная система 101

6. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ
ПОЕЗДА НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ
104

  1. Использование ПК ERG для обучения машинистов энергооптимальным методам управления движением поездов в локомотивных депо 104

  2. Использование модифицированной программы ERG в бортовых системах автоведения щ^...,. }. 115

  3. Использование модифицировавши программы ERG в автоматизированной системе нормирования, анализа и контроля за расходованием топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов (АРМТ) , 117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 122

ПРИЛОЖЕНИЕ 128



Введение диссертации:

В современных условиях рыночной экономики для поддержания своей эффективности железнодорожному транспорту необходимо постоянное совершенствование всех технологий, обеспечивающих перевозочный процесс, на который приходится 74% расходов железных дорог на энергоресурсы.

Представленный в материалах к заседанию Совета главных инженеров ОАО "РЖД" 10.10.2006 г. анализ динамики затрат на электроэнергию и топливо в расходной части бюджетов железных дорог показывает их неуклонный рост: 2003 г. - 50,5 млрд. руб., 2004 г. - 67,2 млрд. руб., 2005 г. -80,3 млрд. руб., 2006 г. - 101,9 млрд. руб. Доля затрат на топливно-энергетические ресурсы в эксплуатационных расходах ОАО "РЖД" также растет: в 2003 г. она составила 11,4%, в 2004 г. - 12,2%, в 2005 г. - 13,0% и в 2006 г. - 14,5%. Важность проблемы обусловила принятие ряда федеральных

и отраслевых целевых программ по ресурсосбережению, в частности, Программы энергосбережения на железнодорожном транспорте в 1998-2000, 2005 годах, Энергетической стратегии ОАО "РЖД" (2004 г.). С учетом того, что из затрат на топливно-энергетические ресурсы около 80 % приходится на тягу поездов, экономия энергозатрат на тягу поездов является важнейшей задачей.

Одним из механизмов решения задачи экономии энергозатрат на тягу поездов является использование оптимальных режимов управления поездами. Рассматриваемая в работе модель оптимизации управления движением поезда предусматривает выполнение графикового времени хода между отдельными пунктами и при этом обеспечивает минимум расхода энергии на тягу поезда. Получаемый за счет этого реальный эффект может достигать 3+5 % , что в целом по отрасли за год составит сумму около 0,5 млрд. руб. Для практической реализации такой оптимизации и получения значимого эффекта необходимо широкое применение на сети железных дорог РФ энергооптимальных режимов управления движением поездов. При

использовании математических методов оптимизации управления движением поездов требуется разработка и совершенствование алгоритмов их решения, автоматизация расчетов, разработка специальных программ для ЭВМ. Рассчитанные в результате траектории движения поезда должны быть экспериментально проверенными как в части возможности их реализации машинистами, так и в достижении экономии энергии, удобными в использовании машинистами в реальных поездках. Результаты энергооптимальных расчетов могут использоваться машинистами в виде энергооптимальных траекторий, приведенных на режимных картах, учитывающих особенности участков обращения поездов, характеристики поезда, а также условия пропуска поездопотоков.

Современные тенденции и практика развития локомотивостроения направлены на автоматизацию управления движением поездов. Достаточно широкое распространение получило использование в грузовом и пассажирском движении систем "автомашинистов". В этом случае максимальный эффект достигается при использовании энергооптимальных программ в бортовых системах автоведения, когда расчет и реализация энергооптимальных траекторий осуществляется в реальном времени в зависимости от постоянно меняющейся поездной обстановки с учетом постоянных и временных ограничений скорости, сигналов светофоров, условий проезда каждого конкретного участка, а также множества других факторов. Обеспечение такой возможности органического объединения основных расчетных модулей с другими подсистемами требует сочетания универсальности, низких требований к аппаратной части реализации с высоким быстродействием.

Таким образом, очерчивается круг задач по совершенствованию методов решения, алгоритмизации, автоматизации и разработке комплекса программ, направленных на достижение одной из самых актуальных для железнодорожного транспорта цели - экономии топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов.

Целью диссертационной работы является разработка эффективного метода расчета энергооптимальных траекторий движения поезда, его численной реализации в виде программного комплекса промышленного типа с детальной экспериментальной проверкой и разработкой методики практического использования.

Для достижения поставленной цели в работе:

разработаны теоретическое обоснование основного алгоритма оптимизации и его конкретизация применительно к эффективной численной реализации для ЭВМ;

разработаны программный комплекс промышленного типа ПК ERG для получения энергооптимальных траекторий движения поезда и методика его практического использования;

разработан алгоритм подбора позиций контроллера для реализации энергооптимальных траекторий движения поезда;

разработана методика опытной проверки эффективности использования рассчитанных с помощью ПК ERG энергооптимальных траекторий движения поезда;

исследована эффективность использования рассчитанных с помощью ПК ERG энергооптимальных траекторий движения поезда в ходе сравнительных опытных поездок на участках постоянного и переменного тока сети железных дорог РФ;

выполнен анализ практического использования на сети железных дорог РФ программного комплекса ПК ERG и его модификаций применительно к бортовым системам автоведения (УСАВПП, УСАВПГ, ИСАВП-РТ) и к автоматизированной системе нормирования, анализа и контроля расходованием топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов (АРМТ).

Диссертация содержит 6 глав.

В первой главе сформулирована общая оптимизационная задача, проведен анализ известных методов и обоснована необходимость разработки

эффективного метода расчета энергооптимальных траекторий движения поезда, его численной реализации в виде программного комплекса промышленного типа и методики практического использования.

Во второй главе представлены математическая формулировка задачи оптимального управления, теоретическое обоснование и описание основного алгоритма, его конкретизация применительно к эффективной численной реализации для ЭВМ, блок-схемы, описание мероприятий по повышению эффективности.

В третьей главе представлены алгоритмы аппроксимации дискретных тяговых характеристик непрерывными функциями, непрерывного управления с помощью дискретных тяговых позиций и обоснована возможность использования на практике принятой в работе последовательности этапов решения задачи без существенных потерь точности.

В четвертой главе представлены результаты опытной проверки эффективности использования рассчитанных с помощью ПК ERG энергооптимальных траекторий движения поезда на участках постоянного и переменного тока сети железных дорог РФ.

В пятой главе представлена методика практического использования ПК ERG, включая технические аспекты пользовательского интерфейса и порядка работы на уровне^конечного пользователя.

В шестой главе представлены данные по практическому использованию на сети железных дорог РФ программного комплекса ПК ERG и его модификаций применительно к бортовым системам автоведения и

к автоматизированной сиотеме нормирования.

I»,

В заключении сформулированы основные результаты и выводы.

В приложении представлен фрагмент документа ОАО; "РЖД" №Цтех-Ш6/с от 31.08.2006 за подписью Начальника ЦТех Н.Г. Шабалина "Об эффективности использования за 6 месяцев 2006г. технических средств, внедренных по Программ^ ресурсосбережения 2004-2005 годов".

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций