Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломный проект

Автоматизация сортировочной горки

1. Общая характеристика устройств сортировочной горки, оснащенность горки

2. Техническая часть

2.1 Технологические требования к проектированию горочных систем

2.2 Основные аспекты использования микропроцессорных систем для автоматизации процессов расформирования поездов

2.3 Назначение комплекса КГМ

2.4 Описание работы комплекса

2.5 Состав комплекса

2.6 Сопряжение КГМ с напольными и постовыми устройствами

2.7 Установка и размещение напольного оборудования

2.8 Разработка принципиальных схем отдельных функциональных узлов

2.9 Подключение сигналов к КГМ

2.10 Кабельная сеть напольных устройств

2.11 Генерация программного обеспечения комплекса

3. Расчёт экономической эффективности

4. Безопасность и экологичность проекта

4.1 Охрана труда на сортировочной горке

4.2 Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте

4.3 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

История становления железнодорожного транспорта России берет свое начало с 1837 года, когда была построена первая железная дорога общественного пользования, протяженностью всего 27 км, между Петербургом и Павловском. Сейчас железные дороги России имеют протяженность более 87 тысяч километров и насчитывают около 6000 станций. Ее настоящее и будущее немыслимо без наличия надежных, экономичных, отвечающих высоким требованиям безопасности движения поездов, современному уровню достижений науки, техники и технологии, включая изготовление и содержание, средств железнодорожной автоматики.

Важная роль принадлежит сортировочным станциям. Наиболее высокой эффективности в работе сети дорог можно добиться при концентрации переработки вагонопотоков на небольшом числе хорошо оснащенных современными техническими средствами сортировочных комплексов, обеспечивающих поточность выполнения операций. Дальнейшая интенсификация переработки вагонов на сортировочных станциях возможна на основе комплексной механизации и автоматизации их технологического процесса.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что повысить перерабатывающую способность сортировочных станций можно прежде всего сооружением механизированных и автоматизированных горок, использованием электронно-вычислительной техники для управления и планирования работы. Рассмотрим историю развития горочных систем.

К 1940 г. горочной электрической централизацией без элементов автоматизации, со стрелочными рукоятками, размещаемыми по плану горловины горки, было оборудовано 36 сортировочных горок (68% их общего числа в СССР). Эту систему разработали в институте Транссигналсвязьпроект (ТССП).

Необходимость переводить стрелки в интервалах между отцепами требовала большого числа операторов, размещали которых на трех горочных постах, а если один пост был островным с круговым обзором, то на двух. Это влекло значительные капитальные и эксплуатационные расходы.

Сократить число постов до одного и операторов до одного на два пучка путей сортировочного парка (СП) удалось, используя устройства накопления маршрутов скатывания отцепов и автоматического перевода стрелок. Это было достигнуто в горочной автоматической централизации (ГАЦ), построенной в 1946 г. на станции Брянск под руководством сотрудников Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) А. М. Брылеева и Н. М. Фонарева. Специалисты института Гипротранссигналсвязь (ГТСС) усовершенствовали и перевели эту систему на блочный монтаж, после чего она стала называться БГАЦ и получила широкое распространение на железных дорогах. Управлять маршрутами в БГАЦ можно нажатием кнопки с номером пути СП перед вступлением очередного отцепа на головную стрелку (маршрутный режим) или накоплением маршрутов (программный режим) нажатием кнопок перед началом роспуска. В ранних установках число накапливаемых маршрутов достигало 35, а в последних - составляет 11 или 6, что повысило надежность работы накопителя. Ошибочно введенное задание можно исправить повторным накоплением всех заданий или в момент начала его реализации перед вступлением отцепа на головную стрелку во время роспуска состава.

К достоинствам БГАЦ следует отнести простоту электрических схем, надежность, а к недостаткам - применение требующих больших затрат на техническое обслуживание телефонных реле РКН, потерю маршрутного задания отцепу в случаях нагона им впереди идущего или ошибочного разделения отцепа на вершине горки, а также отсутствие фиксации номеров путей скатывающихся отцепов.

Стремление к дальнейшей автоматизации управления маршрутами привело к созданию горочных программно-задающих устройств (ГПЗУ), позволяющих накапливать и передавать в ГАЦ информацию о всех подлежащих роспуску составах, находящихся в парке

прибытия. В качестве носителя информации в ГПЗУ системы ВНИИЖТа использовали перфокарты, а в ГПЗУ системы ГТСС - магнитофонную ленту. Элементная база этих систем была ненадежной, что ограничило их применение в опытных установках.

Устройство ГПЗУ на базе видеотерминала "Видеотон-340" (ГПЗУ-В), разработанное на кафедре Автоматика и телемеханика на железных дорогах" Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта и конструкторским бюро Главного управления сигнализации и связи МПС, было установлено в 1976 г. на станции Люблино и получило распространение на сети железных дорог. Оно может получать информацию о всех составах, находящихся в парке прибытия, из вычислительного центра. Имеется возможность выбирать и корректировать эту информацию до начала роспуска состава, а затем через устройство сопряжения передавать в ГАЦ. В момент отрыва отцепа от состава маркер видеотерминала переходит к информации об очередном отцепе. На индикаторах расцепщиков высвечивается число вагонов в двух очередных отцепах.

Работы по совершенствованию ГАЦ в Уральском отделении ВНИИЖТа завершились в 1971 г. строительством горочного программно-задающего устройства КРУГ на станции Алтайская. Это устройство, взаимодействуя с БГАЦ, передавало дежурному по горке информацию о проследовании вагонов на пути СП.

В результате переработки этой системы в институте ГТСС была создана ГАЦ с контролем роспуска (ГАЦ-КР), построенная в 1978 г. на станции Шкиротава, а в 1983 г. на станции Батайск и получившая распространение на сети дорог. В этой системе использована элементная база БГАЦ, имеется индикация числа вагонов в отцепе после его отрыва от состава для контроля правильности расцепки.

При ошибочном делении отцепа расцепщиками она сохраняет маршрутное задание всем его частям, восстанавливает маршрутное задание нагнавшему отцепу. В случае увеличения интервала с впереди идущим, печатает порядковый номер отцепа, число вагонов в нем, номера заданного и фактического путей это скатывания. Система автоматического задания скорости роспуска (АЗСР-ЦНИИ), разработанная во ВНИИЖТе в 1966 г., осуществляет следующие функции: содержит на перфокарте информацию о номере поезда, числе вагонов в отцепах и номерах путей их скатывания, об особых признаках вагонов, требующих снижения скорости роспуска; определяет момент отрыва отцепа от состава по разнице их скоростей, измеряемых радиолокационными скоростемерами; считает число вагонов в отцепе на основе фиксации моментов занятия и освобождения педалей и рельсовых цепей определенной длины; контролирует правильность расцепки, сравнивая заданное и фактическое числа вагонов в отцепе; повторяет маршрутные задания неотцепившимся частям отцепов; "гасит" маршрутное задание отцепу с лишними вагонами в случае их обнаружения после отрыва; включает красный огонь на горочном светофоре, если лишние вагоны обнаружены до отрыва отцепа; указывает на индикаторах расцепщикам число вагонов в двух очередных отцепах; управляет индикатором скорости и горочным светофором на основе определяемой скорости роспуска состава; предусматривает передачу команд в систему телеуправления горочным локомотивом.

Возможности системы не удалось реализовать из-за низкой надежности используемых элементов (перфокарты, вычислительные трансформаторы и т. д.). Скорость роспуска вычистилась только для двух очередных отцепов, учитывая их длину и расстояние до стрелки разделения маршрутов, без учета условий роспуска всего состава, тормозных и тяговых характеристик локомотива, что возможно при современной вычислительной технике. Опыт показал, что расцепщикам необходима информация о числе вагонов в трех очередных отцепах, иначе они не успевают своевременно подходить к месту расцепа.

Система телеуправления горочным локомотивом разрабатывалась ВНИИЖТом с 1970 г. и использовалась на станции ОреховоЗуево. Была обнаружена недостаточная надежность кабельного канала индуктивной связи, который заменили рельсовыми цепями и аппаратурой частотной локомотивной сигнализации.

Использование вычислительной машины СМ-1800 в автоматизированной системе управления маршрутами движения (АСУ-МД), разработанной Уральским отделением ВНИИЖТа и построенной в 1987 г. на станции Пермъ, позволило реализовать функции ГПЗУ-В и ГАЦ-КР, дополнив их рекомендациями дежурному по выбору пути временного направления нерасцепившихся или нагнавших друг друга отцепов, а также маршрутов локомотивов в подгорочной гopловине. Система не получила распространения.

Опытная система автоматического регулирования скорости скатывания отцепов (АРС-ЦНИИ), разработанная ВНИИЖТом, была построена в 1961 т на станции Лосиноостровская. Улучшенный ее вариант был внедрен в 1973 г. на станции Орехово-Зуево и последний (АРСМ) - на станции Бекасово.

Первая установка, разработанная ГТСС (АРС-ТТСС), была смонтирована в 1964г. на станции Ленинград-Сортировочный-Московский. Модернизированный вариант был использован на двух сортировочных горках Чехословакии и заменил две первые установки. Обе системы имели ряд особенностей.

Средняя тормозная позиция в АРС-ЦНИИ осуществляла интервально-целевое торможение, что давало возможность учесть при регулировании скоростей наличие движущихся отцепов в зоне от средней позиции до вагонов на путях СП, особенности каждого маршрута и остановку отцепов на замедлителях нижней позиции. Это позволяло уменьшить мощность и стоимость парковых тормозных средств. Скорости выхода отцепов из тормозных позиций определялись с учетом измеренного ускорения, средней весовой категории и длины отцепа, интервалов между отцепами, а также силы и направления ветра.

В обеих системах АРС использовались и ныне применяются радиолокационные измерители скорости отцепов, работающие по принципу Доплера. Команды на прекращение торможения выдаются с учетом упреждения при равенстве фактической и расчетной скоростей.

На сортировочных горках, оборудованных АРС-ЦНИИ, в автоматическом режиме работает только верхняя тормозная позиция, средней позицией управляют операторы горочного поста, а нижней операторы будок резервного управления. Для исключения соударений вагонов, требующих особой осторожности (рефрижераторы, вагоны, с людьми и т. д.), в СП работают два регулировщика скорости движения отцепов.

На двух сортировочных горках, оборудованных АРС-ГТСС, в автоматическом режиме работают три позиции замедлителей, операторы будок резервного управления и регулировщики скорости движения отцепов отсутствуют, что повышает повреждаемость вагонов.

Обе системы АРС не гарантируют соударение вагонов на пyтях СП со скоростями, меньшими 5 км/ч, не исключают интервалы ("окна") между остановившимися отцепами, требующими осаживания локомотивом. Это следствие невозможности достижения необходимой точности регулирования скоростей отцепов на путях СП торможением их на одной и даже двух парковых тормозных позициях. Зарубежный опыт показывает, что решить эту задачу можно в результат распределенного размещения на путях СП маломощных замедлителей (ускорителей) вагонов

Многообразие систем горочной автоматики, использующих раэнотипную элементную базу, затрудняет их изготовление и обслуживание, поэтому необходима многофункциональная система на основе современной вычислительной техники. Такая автоматизированная система управления роспуском составов на сортировочных горках (АСУ-РСГ) была разработана в институте ГТСС и построена в 1985 г. на станции Ясиноватая и в 1986 г. на станции Максим Горький. В этой системе на основе двух ЭВМ типа СМ-2М реализованы функции ГПЗУ-В, АЗСР, ГАЦ-КР и АРС, что позволило регулировать скорости надвига, роспуска и скатывания отцепов, управлять их маршрутами и контролировать результаты роспуска. К недостатку АСУ-РСГ можно отнести централизованную обработку информации, при которой отказ вычислительного комплекса приводит к неработоспособности всей системы.

Применение микропроцессоров в горочном микропроцессорном комплексе (КГМ-РИИЖТ) позволило децентрализовать обработку информации в независимых системах, чем повысить их надежность и функциональные возможности. Этот комплекс, разработанный в Ростовском-на-Дону институте инженеров железнодорожного транспорта, был внедрен на станции Красный Лиман и других станциях

1. Общая характеристика устройств сортировочной горки , оснащенность горки

Четная механизированная сортировочная горка предназначена для переработки вагонопотока четного и нечетного направления. Перерабатывающая способность горки до 3000 вагонов в сутки

Проект выполнен по типовому альбому МГ-26 инв.№955.

На горке производится расформирование и формирование составов поездов, передач в соответствии с планом формирования и графиком движения поездов.

Сортировочная горка имеет два пути надвига и один путь роспуска. Сортировочный парк имеет 24 пути для накопления и формирования составов. Пути объединены в три пучка ( по 8 путей каждый).

Сортировочная горка оборудована устройствами горочной автоматической централизации блочной системы (ГАЦ) предназначенной для автоматизации процесса роспуска составов.

В режиме ГАЦ - осуществляется автоматический перевод стрелок при задании маршрутов отцепам для всего состава или для группы отцепов; в ручном режиме.

На стрелочных секциях установлены фотоэлектрические устройства (ФЭУ) или радиотехнические датчики контроля свободности стрелочных участков (РТД-С), основное назначение которых защитить стрелку от перевода под движущимся вагоном при потере шунта. Работа фотоустройств и радиотехнических датчиков контроля свободности стрелочных участков контролируется красными ячейками на пультах дежурного по горке и оператора. При свободных стрелочных участках ячейка не горит. В момент нахождения отцепа или локомотива на стрелочном участке в зоне луча осветителя ФЭУ или РТД-С контрольная ячейка загорается красным светом, что указывает на нормальную работу ФЭУ или РТД-С. Если при освобождении стрелочного участка ячейка остается гореть, это значит, что ФЭУ или РТД-С неисправно

Стрелки.

Все стрелки электрической централизации оборудованы бесконтактными электроприводами СПГБ-4 с блоками управления, включены в автоматизированную систему . При работе ГАЦ стрелки переводятся автоматически. При ручном управлении стрелки переводятся при помощи стрелочных рукояток, установленных на пультах дежурного по горке и оператора горки.

Все стрелки оборудованы схемами автоматического возврата. При длительном отсутствии контроля с момента начала перевода, стрелка возвратиться в первоначальное положение. Автовозврат стрелки предусматривается лишь при свободном изолированном участке. Время срабатывания схемы автовозврата составляет 1,0-1,5с. При повреждении коммутирующих элементов схемы управления стрелкой происходит автоматическое выключение ее из действия с выдержкой 20-25с. и включение мигающей индикации контроля положения стрелки.

Для восстановления работоспособности предусмотрены пломбируемые кнопки "В", "2В", "3В", "4В". Контроль токов перевода и при работе на фрикцию осуществляется по амперметру, который расположен на пульте ДСПГ. Каждая стрелка оборудована датчиками. Стрелки N1,3,21,31,41,42 двумя датчиками.

Энергоснабжение устройств СЦБ.

Пост ГАЦ относится к потребителям I категории. Пост ГАЦ питается электропитающей установкой безбатарейной системы, которая состоит из панелей: вводная типа ПВ-60, релейная ПРГ, панелей выпрямителей типа ПВ-24 и типа П24/220ББ и панели конденсаторов типа ПК-1-1.

Вводная панель ПВ-60 обеспечивает электропитание устройств переменным током 50 Гц напряжением 380/220В. На панели контролируется наличие напряжения на фидерах, осуществляется оптическая и акустическая сигнализация пропадания напряжения или перегорания предохранителей.

Релейная панель ПРГ служит для распределения питания цепей ламп индикации, светофоров, маршрутных указателей и рельсовых цепей. На панели контролируется изоляция всех источников питания и аккумуляторных батарей.

Панель выпрямителей ПВ-24 имеет два зарядно-буферных выпрямителя ЗБВ 24/30, каждый из которых рассчитан на работу в режиме импульсного подзаряда совместно с аккумуляторной батареей.

Панель выпрямителей П24/220ББ укомплектована двумя выпрямителями 220В, один из которых используют для питания стрелочных электроприводов, другой является резервным. Кроме того, в панели имеется один выпрямитель ЗБВ24/30,который работает совместно с аккумуляторной батареей.

Панель конденсаторов ПК-1-1 служит для довода остряков стрелок до крайнего положения при пропадании питания стрелочных электроприводов.

Фидеры подключаются к панели ПВ-60 через щит выключения питания ЩВП-73,который служит для быстрого и надежного отключения всех видов электропитания в аварийных ситуациях.

2. Техническая часть

2.1 Технологические требования к проектированию горочных систем

Для обеспечения скатывания вагонов с горки их тормоза отпускают и отключают во время осмотра в парке прибытия. Тормозить надвигаемый состав приходится только локомотивом, что влечет существенные потери времени при остановках надвига. Поэтому момент начала и скорость надвига следует выбирать так, чтобы исключить остановки и обеспечить начало роспуска с заданной скоростью при минимальном простое горки.

Ручная расцепка вагонов перед вершиной горки возможна при скорости роспуска, не превышающей 8 км/ч, что ограничивает перерабатывающую способность горки и является одним из доводов в пользу механизации и автоматизации этого тяжелого и опасного труда. Расцепщику необходимы информация о числе вагонов в каждом отцепе и средства связи с дежурным по горке и машинистом для передачи сообщений о затруднениях с расцепкой и необходимости остановки или осаживания состава.

Скорость роспуска состава должна изменяться в зависимости от длины отделяющегося отцепа, расположения стрелки разделения маршрутов очередных отцепов и сочетания их ходовых свойств.

Отцепы с плохими ходовыми свойствами тормозить замедлителями нельзя во избежание остановки отцепов на спускной части горки. Для их продвижения на пути сортировочного парка в этом случае используют локомотив, что задерживает роспуск. Для исключения наганов отцепы с хорошими ходовыми свойствами необходимо тормозить. При высокой скорости роспуска их могут догонять нетормозимые отцепы с плохими ходовыми свойствами, поэтому скорость роспуска снижают, когда за отцепом с плохими ходовыми свойствами следует отцеп с хорошими, а за ним отцеп с плохими.

Чем длиннее отцеп, тем раньше он отделяется от состава и движется со скоростью скатывания, которая больше скорости роспуска. Для отделения следующего отцепа необходимо продвинуть состав на большее расстояние, что увеличивает интервал между отделившимся отцепом и следующим. В этих условиях скорость роспуска можно повысить до значения, при котором соответствующее сокращение интервала между отцепами еще не помешает их разделению на стрелках и замедлителях.

Чем ближе разделительная стрелка маршрутов очередных отцепов к вершине горки, тем меньше возможность нагона при неблагоприятных сочетаниях их ходовых свойств, что позволяет повысить скорость роспуска.

Скорость роспуска очередного отцепа можно изменять не ранее отделения от состава предыдущего; заканчивать регулирование скорости необходимо до отрыва данного отцепа, причем при увеличении скорости должно исключаться сцепление состава с отделившимся отцепом. Возможности регулирования скорости роспуска ограничивают тормозные и тяговые характеристики горочных локомотивов, в качестве которых обычно используют сравнительно маломощные маневровые тепловозы. Имеется положительный опыт использования для надвига и роспуска поездных локомотивов. Однако реализация переменной скорости роспуска эффективна только в условиях автоматизации управления горочными локомотивами.

Безопасное скатывание на путь сортировочного парка возможно при открытии каждому отцепу горочного светофора после проверки положения, свободности и замыкания всех стрелок маршрута. Очередной отцеп сможет начинать движение только после ухода предыдущего за стрелку разделения маршрутов. Такой режим приводит к частым остановкам составов и недопустимо низким скоростям роспуска, поэтому при открытии горочных светофоров положение, свободность и замыкание стрелок не проверяют, машинисты определяют скорость роспуска по светофорам.

Переводить стрелки необходимо при условии их' свободности в интервалах между скатывающимися отцепами. Длительность перевода стрелки не должна превышать время движения отцепа по предстрелочному участку. В противном случае начинается перевод свободной стрелки до вступления отцепа на предстрелочный участок; перемещение остряков не заканчивается до вступления на них отцепа, что приводит к его сходу с рельсов. Если продолжительность перевода стрелки превышает допустимую (1,2 с), то предусматривается автоматический возврат ее в исходное положение. При длительном (более 2 с) отсутствии контроля положения стрелки необходимо автоматически закрыть горочный светофор, что обеспечивает передачу машинисту команды остановить состав при взрезе стрелки или остановке ее в среднем положении.

Следовательно, исключение перевода стрелок под отцепом обеспечивают устройства контроля их занятости; основными элементами которых являются стрелочные рельсовые цепи. Достижение наибольшей перерабатывающей способности горки определяет необходимость минимальных интервалов между отцепами, что требует уменьшения длины рельсовых цепей. Нормы укладки и конструкция горочных стрелок с маркой крестовины 1/6 позволяют выделять предстрелочные участки длиной 6 м, при этом длина стрелочного изолированного участка 11,4 м. У длиннобазных вагонов расстояние между внутренними осями тележек превышает 11,4 м, что создает опасность перевода стрелки в промежуток времени между освобождением стрелочного участка передней тележкой вагона и занятием его задней. Для исключения перевода стрелок под длиннобазными вагонами стрелочные рельсовые цепи необходимо дополнять датчиками наличия подвижного состава.

Горочный локомотив надвигает и распускает состав вагонами вперед. Это затрудняет машинисту локомотива видеть горочный светофор, расположенный у вершины горки. Поэтому необходимы повторители показаний горочного светофора и устройство горочной локомотивной сигнализации.

2.2 Основные аспекты использования микропроцессорных систем для автоматизации процессов расформирования поездов

Непрерывное возрастание объемов работы на сортировочных станциях вызывает необходимость совершенствования, технологии и средств автоматизации процессов расформирования формирования составов, а также повышения качества оперативного управления эксплуатационной работой во всех технологических звеньях.

Вновь разрабатываемые для достижения этих целей системы автоматиэации процессов управления должны обеспечивать: высокую надежность, ускоренную реакцию, локальность, относительную независимость и "живучесть" в составе общей, автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), возможность сопряжения автономных подсистем и их увяэку с АСУ сортировочной станции (АСУ СС), расширение функциональныx возможностей, перепрограммируемость, ввод в эксплуатацию по частям и др.

По объему решаемых задач, условиям применения, полноте номенклатуры, конструктивно-технологической универсальности, простоте увязки с устройствами железнодорожной автоматики и сопряжения со станционными ЭВМ, надежности и наличию средств автоматизации проектирования, а также сервисного оборудования на этапах разработки и эксплуатации наиболее приемлемыми и перспективными являются микропроцессорные технические средства диспетчеризации, автоматизации и телемеханики ("МикроАТ"). По функциональным возможностям текнических и программньх средств "МикроДАТ" обеспечивают логическую и конструктивную компоновку локальньх, децентрализованныx систем, способных с минимальной аппаратной избыточностью решать задачи сбора, обработки, хранения и отображения информации, непосредственного цифрового регулирования, программнологического управления, передачи данных, простого сопряжения с оперативно-диспетчерским оборудованием и ЭВМ верхнего уровня управления. При этом создание различнык систем с любым уровнем автоматизации и набором функций не требует разработки новой консrруктивной и аппаратной базы, а заключается только в изменении состава типовых модулей ("кирпичиков") и их программного обеспечения.

Сортировочная горка является одним иэ основных и первоочередных объектов автоматизации, обеспечивающих повышение пропускной способности станций, сокращение непроизводительных потерь, улучшение работы всех звеньев станций и узлов, а также повышение проиэводительности труда эксплуатационного персонала. Исследуемый объект автоматиэации является весьма сложным и характериэуется нестационарностью, процессов скатывания отцепов; неоднородностью температурного и ветрового режимов; низкой достоверностью получаемой информации о подходе поездов; наличием трудно учитываемых и неизвестных факторов (распределение веса груза по отцепу, ходовые свойства отцепов и др.); значительным разбросом характеристик измерительной управляющей аппаратуры высокими скоростями обработки информации и динамичностью протекания процесса сортировки вагонов (свыше 250 вагонов).

Перечисленные особенности и ориентация на применение микропроцессорных средств вызывают необходимость развития и использования в алгоритмах функционирования современных кибернетических методов и способов управления процессом расформирования-формирования поездов.

Недостаточная математическая формализуемость, нестационарность процесса скатывания, множественность задач контроля и управления, высокая степень неопределённости (расплывчатости) исходных данных и другие факторы ставят задачу построения адаптивной, саморазгружающейся "интеллектуальной" системы автоматиэации роспуска составов, способной в процессе эксплуатации формировать недостающую информацию, обучаться, принимать решения высокого уровня сложности и, самое главное, изменять форму поведения при изменении условий.

Очевидно, что перечисленные требования относятся к средствам автоматизации процессов роспуска и регулирования скоростей скатывания отцепов.

Ростовским институтом инженеров железнодорожного транспорта совместно с Ростовским филиалом КБ ЦШ на базе "МикроДАТ" разработан комплекс горочный микропроцессорный (КГМ ), который представляет собой микропроцессорные технические и программные средства, обеспечивающие расчет переменной скорости роспуска, контроль расцепа отцепов, управление маршрутами движения отцепа и контроль хода роспуска, регулирование скоростей движения отцепов по всем тормозным позициям, контроль заполнения путей, учет накопления вагонов в контролируемой зоне подгорочного парка, автоматизацию корректировок роспуска и оперативного управления маневровыми работами в подгорочном парке, отображение хода роспуска и оперативно-технологическик данных эксплуатационному персоналу, обмен информацией с АСУ СС.

Теоретические основы построения комплекса горочного микропроцессорного базируются на использовании теорий индентификации сложных объектов и процессов, распознавания образов, нечётных множеств, решения некорректных задач и принципов построения адаптивньх систем. В связи с этим основными принципами синтезируемой системы являются:

Реализация указанных принципов осуществляется организацией многоуровневой обработки информации (рис3.2.1)

Упрощенная структурная схема адаптивной системы "интеллектуального" управления процессом роспуска составов приведена на рис. 2,где

0- объект управления;

БМ - блок хранения эталонных моделей;

БКМ - блок "коррекции" уравнений движения отцепов (по мере накопления систематической ошибки) ;

В режиме обучения (контур 1-1) система накапливает, анализирует, сортирует и обрабатывает исходные данные о вагонопотоке конкретной сортировочной горки. Здесь на, основании данных о массе вагонов (х1) , температуре окружающей среды (х2), числе вагонов в отцепе (х 3), типе подшипников (х4) и других переменных признаков получаем некоторый вектор Х=(х 1, х2, х3, ..., х4) Т, характеризующий отцеп.

Если в составе l отцепов и каждому из них соответствует вектор хⁱ =(х 1^j, х2^j, х3^j,х4^j) j-го отцепа (i- 1,l), то множество векторов-параметров отцепов образует n-мерное пространство Х признаков, в котором каждый отцеп отображается точкой, а группам отцепов соответствуют некоторые области признакового пространства

В режиме автоматического управления роспуском составов на основании данных о параметрах скатывания отцепов в блоке сравнения 1 с помощью хранящихся в БМ решающих функций принимается решение о том, к какому типу относится данный отцеп. Информация о реальных ходовых свойствах отцепов, получаемая после их скатывания, может быть использована для коррекции решающих функций в БКМ (см. рис3.2.2, контур 4б)

На этапе обучения для каждого типа отцепов по различным участкам горки рассчитываются также уравнения скатывания отцепов, отражающие связь времени и скорости скатывания с признаками, характеризующими отцеп (с вектором х). Расчет этих уравнений, так же как и решающих функций, не может быть выполнен на основе обычных методов регрессионного анализа (активного или пассивного), так как не выполняются основные предпосылки его применения: независимость переменных хi характеризующих процесс роспуска; отсутствие известной, адекватной реальному процессу, формы уравнения регрессии и др.

Для преодоления этих трудностей предлагается обучающаяся система расчета моделей (решающих функций) оптимальной сложности, структурная схема которой _ представлена на рис.3.2.2, где БВД - блок ввода данных; БВ -лок вычислительный; БСМ - блок сравнения моделей; БИ - блок исключения факторов (признаков) из моделей.

В БВД осуществляется предварительная обработка исходной информации: нормирование значений заданных факторов, характеризующих состояние исследуемого объекта (процесса) ; формирование новых факторов, отражающих степени и всевозможные произведения заданных признаков; определение порядка ввода факторов в БВ на основании тесноты их связи с выходной величиной исследуемого процесса; разделение данныx на обучающую и проверочную последовательности.

В БВ проводится расчет моделей с усложняющейся структурой путем последовательного введения новых факторов из БВД. Новая рассчитанная модель с учетом введённого фактора сравнивается в БСМ с предыдущей по заранее заданному критерию. В случае ухудшения значения критерия вводимый на последнем шаге фактор исключается в БИ из дальнейшего рассмотрения. На его место из БВД вводится новый фактор. В случае улучшения значения критерия модель усложняется путем введения нового фактора. Оптимальной является модель, дающая минимум заданного критерия.

На втором уровне обработки информации проводится расчет оптимального режима скатывания отцепов с горки (см, рис.3.2.2, контур 2). С этой целью маршрут каждого отцепа разбивается на четыре участка: от горба горки до первой ТП; от первой до второй ТП; от второй до третьей ТП; от третьей ТП до последнего вагона на данном сортировочном пути. Каждый участок маршрута имеет свои особенности, заключающиеся в различии длины и профиля участков, расположении и количестве стрелок на участке. Эти особенности находят свое отражение в тех моделях движения отцепов, которые рассчитывались на этапе обучения для каждого из участков. Кроме того, разным типам отцепов, скатывающихся по одному и тому же участку, соответствуют разные модели скатывания. Они используются для расчёта оптимальной скорости роспуска и управляющих воздействий на ТП, с учетом ритериев интервального прицельного регулирования и оптимального времени роспуска.

Уравнение u= fi (Uн,n,Р, P, с) где и Uн- начальная скорость отцепа на участке; Р- вес отцепа; n- число осей; Р - тип подшипника; р- род вагонов в отцепе; i- номер;связывающее скорость скатывания отцепов с их признаками используется для расчета интервалов допустимых скоростей роспуска каждого отцепа, удовлетворяющих критерию прицельного регулирования. При этом данный отцеп докатится в подгорочный парк со скоростью не выше допустимой скорости соударения и не ниже скорости, необходимой для соединения данного отцепа со стоящим на пути подгорочного парка составом. Расчет ведется, начиная с определения интервала допустимых скоростей соударения данного отцепа со стоящим в парке составом. Исходя из этого рассчитывается интервал скоростей выхода отцепа из последней тормозной позиции с учетом расстояния от этой ТП до последнёго вагона на данном сортировочном пути. Далее происходит расчет интервала скоростей входа отцепа в последнюю тормозную позицию исходя из возможностей погашения ею некоторого количества кинетической энергии движения отцепа.

Аналогично рассчитывается интервал скоростей входа и выхода на каждой тормозной позиции, завершая горбом горки. Эта процедура повторяется для всех отцепов, входящих в расформировываемый состав. Полученные в результате этих расчетов верхние ив и нижние i допустимые скорости скатывания определяют оптимальные по критерию управляемости скорости скатывания: uоп=(uв+uн)/2.

Однако этот режим может не удовлетворять необходимой скорости скатывания для обеспечения пропуска всех составов по горке. В этом случае рассчитывается ряд скоростей а, где а- коэффициент интенсивности, определяемый оператором. Уравнение t= цi (Uн,n,Р, P, с)(2), связывающее время t движения отцепов с ик признаками, служит для обеспечения критерия интервального регулирования. В основу этого критерия положена проверка времени прохождения отцепами контрольных точек общей части их маршрутов. В качестве контрольных точек служат стрелки и тормозные позиции. Если разница времени выхода со стрелочного участка впереди идущего отцепа и входа в этот участок следующего отцепа оказывается меньше "ДИФА" (времени перевода стрелки), а для ТП меньше нуля, то возникает ситуация нагона. При возникновении ситуации нагона для последующего отцепа определяется необходимое время эадержки его в замедлителе. По этому времени рассчитывают необходимые изменения в скорости выхода этого отцепа из ТП, предшествующей участку предполагаемого нагона, после чего корректируется управляющее воздействие и(с, т) где сстепень торможения, а т- время торможения отцепа в данной тормозной позиции.

Для решения этой задачи на этапе обучения аналогично уравнениям (1) и(2) по схеме (см. рис. 3.2. 3)

рис.3.2.3.

рассчитывается модель ТП, описывающая зависимость изменения скорости и энергии отцепа на ТП от параметра отцепа, ступени и времени торможения. Для удобства указанные зависимости можно представить в виде таблиц. Например, таблица определяет соответствие погашаемой энергетической высоты отцепа за время ti j-й ступенью торможения.

В процессе непосредственного управления отцепом (см.рис.3.2.2, контур 3) на спускной части горки осуществляется динамическая коррекция сопротивления его скатыванию и управляющих воздействий (см. рис. 2, контур 4а). Каждый отцеп, скатывающийся- с горки, характеризуется рядом признаков Х= (х1, х2, ..., хn), которые составляют вектор Х параметров k-ro отцепа. Координаты х1, х2,. .., хn вектора Х являются контролируемыми (доступными для количественного контроля с помощью измерительной аппаратуры) переменными (например, вес отцепа, число вагонов в отцепе, координата стрелки разделения смежных отцепов, ступень заполнения путей сортировочного парка и др.). Для предва рительных расчетов численные значения этих переменных берутся из сортировочного листка, в котором не все данные бывают достоверны. Кроме того, существует целый ряд факторов, недоступных контролю, но которые тоже существенным образом влияют на ходовые качества отцепа, например износ ходовых частей отцепа, замасленность бандажей колес, неодинаковая толщина бандажей колес, степень прижатия тормозных колодок к колесам, внешнее расстояние между бандажами колес на осях колёсных пар, неоднородность ; распределения груза в отцепе и др.