Автоматизация управления технологическими процессами железнодорожного транспорта на базе интеграции методов высокоточного спутникового позиционирования и инерциальной навигации

• Автор: Уманский, Владимир Ильич
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.22.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 340 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Потенциал использования спутниковых навигационных технологий (СНТ) и инерциальных измерений в организации перевозочного процесса и обеспечении безопасности на железнодорожном транспорте. Постановка проблемы

1.1. Классификация функций основной деятельности ОАО “РЖД”,

изменения в их технологическом обеспечении и ресурсная оценка масштабов внедрения при использовании СНТ
1.2. Технология навигации подвижных объектов с учетом комплексирования спутниковых и инерциальных измерений для повышения точности позиционирования и обеспечения безопасности
1.3. Цифровые модели пути - координатная основа для решения задач позиционирования подвижных объектов и содержания пути

1.4. Отечественный и мировой опыт использования СНТ на железнодорожном транспорте

1.4.1. Отечественный опыт

1.4.2. Зарубежный опыт

1.5. Использование спутниковых технологий — важнейшее условие развития АСУ ТП на железнодорожном транспорте
Выводы по 1-й главе
Глава 2. Математическая модель вектора состояний бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) для интеграции сданными спутниковой навигационной системы (СНС)
2.1. Математическая модель вектора состояния инерциальной навигационной системы (ИНС) в параметрах Родрига-Гамильтона
2.2. Математическая модель автономного наблюдателя стохастического вектора состояния БИНС
2.3. Синтез алгоритмов нелинейной фильтрации навигационных параметров автономной БИНС
2.4. Решение задачи автономной навигации в углах Эйлера-Крылова
2.5.Выводы по 2-й главе

Глава 3. Синтез высокоточных интегрированных навигационных систем (НС) на основе тесной и глубокой интеграции БИНС и СНС
3.1. Тесная интеграция навигационных систем
3.1.1 Математическая модель информационных сигналов спутниковых
измерений
3.1.2. Математические модели сигналов спутниковых наблюдений навигационных параметров интегрированной НС
3.1.3. Решение навигационной задачи по комплексированным измерениям интегрированной НС
3.1.4. Тесная интеграция при использовании режима обработки дифференциальных измерений
3.2. Глубокая интеграция навигационных систем
3.2.1. Глубокая интеграция БИНС и СНС ГЛОНАСС
3.2.2.Глубокая интеграция БИНС и СНС, инвариантная к типу СНС
3.3. Результаты численного моделирования алгоритмов оценки вектора состояния интегрированной инерциально-спутниковой системы
3.4. Анализ возможностей применения выходной информации интегрированных НС для построения цифровых моделей и диагностики
железнодорожного пути
Выводы по 3-й главе
Глава 4. Автоматизированная система управления движением поездов в период предоставления “окон” при использовании спутниковых технологий
4.1. Типы “окон” в графике движения поездов
4.2.Учет размеров движения поездов, межпоездных и станционных
интервалов в оперативном графике
4.3 Архитектура автоматизированной системы разработки и контроля выполнения оперативного графика движения поездов в период предоставления “окон” (АС ОГДПО). Целевая функция системы
4.4.Инструментальная среда имитационного моделирования работы участка для построения оперативного графика
4.5.Использование спутниковых технологий для контроля за работой
тяжелых путевых машин в период предоставления “окон”
4.6.Эффективность внедрения спутниковых технологий при организации и
проведении ремонтных работ в «окно»
Выводы по 4-й главе

Глава 5. Система автоматизированного управления маневровыми маршрутами на железнодорожных станциях
5.1. Развитие систем автоматизации управления маневровой работой (АСУ ММ). Постановка задачи
5.2. Построение и основные принципы работы системы АСУММ.
5.2.1. Архитектура системы АСУММ
5.2.2. Расчетный период при планировании маршрутов движения в режиме реального времени
5.2.3. Общие положения и условия решения задачи выбора очередности маршрутов
5.3.Разработка исходных данных для построения алгоритмов очередности выполнения маршрутов на примере сортировочной станции
5.3.1. Сортировочная станция как большая система
5.3.2. Разработка исходных данных для 1-го маневрового района
5.3.3. Исходные данные для 2-го маневрового района
5.3.4 Исходные данные для 3-го и 4-го маневровых районов
5.4. Формализация описания станционных технологических процессов в виде сетей Петри и таблиц решений
5.5. Системный анализ возможных случаев брака в маневровой работе в
целях разработки алгоритмов безопасности
5.6.Эффективность системы управления маневровыми маршрутами
Выводы по 5-й главе
Глава 6. Автоматизация обнаружения аномалий формы рельсовых нитей (АФРН) инерциально-спутниковыми средствами с высокоточной координатной привязкой
6.1 Теоретические основы идентификации АФРН
6.1.1. Математические модели АФРН
6.1.2. Математическая модель интегрированной НС с учетом реакций инерциальных измерителей на АФРН
6.1.3. Математическая постановка задачи идентификации АФРН
6.1.4. Решение задачи идентификации АФРН
6.1.5. Идентификация АФРН при использовании сети дифференциальных поправок
6.2. Имитационное моделирование системы регистрации и идентификации АФРН
6.3. Типовые формы сигналов от АФРН
6.3.1. АФРН на односекционном повороте

1.4. Отечественный и мировой опыт использования СНТ на железнодорожном транспорте
1.4.1. Отечественный опыт Первое применение на отечественных железных дорогах спутниковые технологии нашли в системах связи. В начале 1990-х годов на ряде участков сети магистральная связь организовывалась с использованием спутниковых каналов. В конце 1990-х годов начали использоваться системы позиционирования. В 2000-х годах, особенно во второй половине первого десятилетия началось быстрое расширение применения СНТ в различных сферах работы железных дорог.
Большой вклад в создание, развитие и внедрение отечественных АСУ железнодорожного транспорта, внесли ученые и специалисты ОАО “РЖД”, ОАО “НИИАС”, ОАО “ВНИИЖТ”, вузов - МИИТ, РГУПС, ПГУПС и других организаций - Алексеев В.М., Баранов JT.A., Бестемьянов П.Ф., Василенков М.Н., Доенин В.В., Железнов М.М., Ерофеев Е.В., Лёвин Б.А., Лецкий Э.К., Матвеев С.И., Никитин А.Б., Клепач А.П., Козлов П.А., Коугия В.А., Розенберг Е.Н., Розенберг И.Н., Сазонов Н.В., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Сотников Е.А., Сидоренко В.Г., Шаров В.А. и другие ученые и специалисты.
В основополагающем труде [9] раскрыты основные проблемы использования геоинформационных систем (ГИС), как средства стратегического планирования развития транспортных систем, показаны особенности ГИС железнодорожного транспорта, определены теоретические проблемы использования СНТ, перспективы развития транспортной геоинформатики. В работах [10], [36] определена концепция создания геоинформационных систем железнодорожного транспорта, а в работах [33,91] -создание базы их разработки - единого геоинформационного пространства.
Системная постановка проблемы практического использования СНТ в ОАО “РЖД” сформулирована в работе [11]: необходимо обеспечить “реинжиниринг и синтез нового поколения систем управления, в которых был бы реализован переход от автоматизации отдельных рутинных функций к