Разработка теории и методов расчета оптимальных технологических режимов силового привода подвижного состава по критерию минимума электропотребления

• Автор: Бакиров, Альберт Робертович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 366 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СИЛОВОГО ПРИВОДА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
1.1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1.1. Основные направления снижения удельного расхода электроэнергии силового привода электрического подвижного состава
1.1.2. Аналитический обзор работ по оптимизации технологических режимов силового привода подвижного состава
1.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИЛОВОГО ПРИВОДА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
1.2.1. Математическая модель силового привода в теории
тяги поездов
1.2.2. Математическая модель поезда как динамической системы
1.2.3. Математические модели внутренних сил, развивающихся в поезде
1.2.4. Математические модели внешних сил,
действующих на поезд
1.3. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ
РАСЧЕТОВ
1.3.1. Методы нелинейного программирования
1.3.1.1. Методы нулевого порядка

1.3.1.2. Методы первого порядка
1.3.1.3. Методы второго порядка
1.3.1.4. Численные методы поиска условного экстремума
1.3.2. Методы линейного программирования
1.3.3. Методы классического вариационного исчисления
1.3.3.1. Вариационные методы поиска безусловного экстремума
1.3.3.2. Вариационные методы поиска условного экстремума
1.3.4. Оценка эффективности методов оптимизационных расчетов
1.4. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПТИМАЛЬНОГО
УПРАВЛЕНИЯ
1.4.1. Теория оптимального управления. Принцип
максимума Л.С. Понтрягина
1.4.2. Метод динамического программирования.
Принцип оптимальности Беллмана
1.4.3. Прямые методы вариационного исчисления
1.5. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СИЛОВОГО ПРИВОДА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
1.5.1. Критерии и уровни оптимизации технологических режимов силового привода подвижного состава
1.5.2. Методы расчета расхода электроэнергии на тягу
1.5.3. Классификация методов оптимизации технологических режимов силового привода подвижного состава
1.6. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СИЛОВОГО ПРИВОДА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПО КРИТЕРИЮ МИНИМУМА ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ
2.1. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
КАК СЛОЖНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
2.1.1. Подвижной состав как механическая система
2.1.2. Электромеханические уравнения силового привода подвижного состава
2.2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ДВИЖЕНИЯ СЛОЖНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.2.1. Решение уравнений движения в теории тяги поездов
2.2.2. Аналитические методы решения ОДУ динамических систем
2.2.3. Приближенно-аналитические методы решения ОДУ динамических систем
2.2.4. Численные методы решения ОДУ динамических
систем
2.2.4.1. Явные методы решения систем ОДУ
2.2.4.2. Неявные методы решения систем ОДУ
2.3. МЕТОДЫ ПРИБЛИЖЕННОГО РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.3.1. Теория размерностей в задаче оптимизации режимов динамических систем
2.3.2. Метод подобия. Анализ основных общих уравнений динамических систем
2.3.3. Теория приближенного подобия динамических систем
2.3.4. Электромеханические аналогии и дуальная механика
2.4. МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЙ СЛОЖНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В общем случае они являются функциями времени, места положения тяговой единицы в поезде, количества вагонов в составе, пройденного пути, силы в автосцепке и скорости движения.
Развиваемая тяговой единицей сила, изменяющаяся со временем сообразно действиям машиниста или задающего органа управления, зависит от скорости движения, если не изменяется мощность тяговых агрегатов, и от силы в автосцепках ПС, если усилие используется в качестве одного из входных сигналов, поступающих в систему автоматического управления [4]. Если направление этой силы совпадает с направлением движения, то она рассматривается как сила тяги, если ее направление противоположно направлению движения, то она является тормозящей силой, т.е. силой рекуперативного, реостатного торможения или торможения прямодействующим тормозом.
Известны два основных подхода к моделированию силы тяги ПС. Можно воспользоваться теорией качения деформируемого колеса [155] и преодолевать трудности связанные с чрезвычайно сложным и необычным характером взаимодействия колеса с рельсом, так как в не проскальзывающих зонах области контакта относительные деформации могут оставаться неизменными в течение конечных промежутков времени, а в область контакта постоянно вступают и из нее выходят все новые элементы периферии колеса. Если сюда прибавить еще и учет зон скольжения и вопросы сопряжения деформаций на границах с зонами сцепления и зонами периферии колеса, свободными от нагрузки, то становится очевидным весь комплекс проблем, которые необходимо преодолеть, чтобы разобраться в сущности механизма качения деформируемого колеса по рельсам.
В механике обычно интересуются главным вектором и главным моментом сил в области контакта колеса с опорной поверхностью, являющейся для колеса связью. Следовательно, задача теории качения заключается в определении в общем случае шести составляющих обобщенной реакции связи с компонентами главного вектора и момента распределенных усилий в области контакта в зависимости от фазовых переменных колеса, имеющего шесть степеней свободы, с учетом деформационных и фрикционных свойств периферии колеса и рельса. Очевидно, что ес-