Выбор экономически обоснованных режимов ведения грузового поезда с электрической тягой

• Автор: Баронов, Александр Эдуардович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 145 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ состояния проблемы на отечественных и зарубежных железных дорогах

1.2. Цели и задачи диссертационной работы

1.3. Анализ математических методов оптимизации режимов ведения поезда.

1.4. Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА ПО УЧАСТКУ.

2.1. Анализ объектов системы поезд среда движения

2.2. Общая характеристика и состав математической модели.

2.3. Математическое описание характеристик электровоза.
2.4. Численное интегрирование дифференциального уравнения
движения поезда
2.5. Выводы
3. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКИ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ВЕДЕНИЯ ПОЕЗДА НА УЧАСТКЕ.
3.1. Динамическая имитационная модель движения поезда
3.2. Критерий оптимизации
3.3. Режим разгона поезда
3.4. Режим замедления поезда.
3.5. Движение при неизменном ограничении скорости
3.6. Движение на вредных спусках, рекуперация электроэнергии
3.7. Выводы
4. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС I ПО РАСЧЕТУ И ВЫДАЧЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РЕЖИМНЫХ КАРТ ВЕДЕНИЯ ПОЕЗДА.
4.1. Описание программного комплекса.
4.2. Информационная база данных
4.3. Модуль ввода и корректировки нормативносправочной информации.
4.4. Модуль расчетов.
4.5. Техническая реализация программ.
4.6. Аппаратнопрограммное обеспечение для эксплуатации программного комплекса.
4.7. Выводы
5. ОЦЕНКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
5.1. Проведение опытных поездок.
5.2. Анализ и оценка погрешностей.
5.3. Пример расчета экономически обоснованных режимов ведения поезда для участка КинельАбдулино
5.4. Оценка техникоэкономической эффективности работы
5.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Ломоносов рассмотрел случай перехода поезда с одного подъема на другой и с площадки на подъем /. При расчете принималось, что масса поезда равномерно распределяется по длине поезда и вес его части имеют одинаковое удельное сопротивление. Принимая за начало координат точку перелома, автор предложил вид уравнения движения поезда при переходе с подъема на подъем и способ его решения с заданной точностью. Определение энергетически оптимальных алгоритмов движения поездов на участке должно удовлетворять критерию минимума энергозатрат. В большинстве работ отмечается, что оптимальное передвижение поезда приводит к экономии электроэнергии, но описание алгоритмов и конкретных путей достижения результата не столь часго. Основными принципами снижения затрат на тягу считаются: исключение повторных разгонов и меньшее применение тормозных средств, болсс эффективное использование накопленной кинетической энергии. В связи с развитием кибернетики и вычислительной техники были опубликованы работы, теоретическую основу которых составляют принципы оптимального управления. Один из первых результатов, полученных на основе классического вариационного исчисления //, принадлежит Ю. П. Петрову //. Но классические методы не позволяют учесть в постановке задачи различные ограничения, накладываемые на движение поезда, а также существенную нелинейность системы //. В -х годах в МИН Те были разработаны программы для ЭЦВМ по выбору оптимального режима ведения поезда и расчета кривых движения. Решение задачи выполнялось путем сравнения результатов, получающихся при движении поезда с использованием различных схем соединения тяговых двигателей, степеней ослабления возбуждения поля, выбега, торможения и выбора лучшего из них /-/. Для уменьшения числа рассматриваемых режимов тяги предварительно были получены режимы, оптимальные для различных скоростей. В.М. Максимовым было предложено применение для анализа режимов ведения поезда принципа максимума, позволяющего отыскивать оптимальные решения //. Принцип максимума Понтрягина // тесно связан с классическим вариационным исчислением и дает возможность определить теоретически обоснованное управляющее правило. Этот принцип для построения оптимальной траектории движения поезда используется в работах /, /. С помощью принципа максимума Понтрягина удалось показать, что оптимальная траектория движения поезда при условии непрерывного регулирования силы тяги, постоянном КПД локомотива, постоянном профиле пути, линейной зависимости сил основного сопротивления движению от скорости должна состоять из участков разгона с максимальным ускорением, движением с постоянной скоростью, выбегом и торможением с максимально возможным замедлением. Качественно другой подход к задаче оптимального управления разработан Р. Беллманом //. Получить аналитическое решение уравнения Веллмана в общем виде не представляется возможным, поэтому используются численные методы динамического программирования и его разновидности: «киевский веник», «блуждающая трубка» и т. Эти методы позволяю! Исследованию задачи оптимизации траектории движения поезда с помощью метода Веллмана посвящены работы Л. Л. Баранова, Е. В. Ерофеева и других ученых /-/. На основе математического объекта управления (поезда метрополитена) с учетом изменения КПД гяговых двигателей, потерь в контактной сети, дополнительного сопротивления от уклона и других факторов производится построение на ЭВМ энергетически оптимальной траектории. Так как скорость расчета оптимальной траектории сравнима со скоростью движения, осуществляется предварительный расчет оптимальных программ движения. Обеспечение максимальной провозной и пропускной способности железнодорожного транспорта того периода в связи с исключительно высокой грузонапряженностью линий, являлось основным критерием при выборе режима ведения и построения графика движения поезда /6, /. Эгого можно достигнуть путем ведения поездов с наибольшей массой, с наибольшей скоростью и наименьшим временем движения по участку. Такой принцип расчета движения поезда официально утвержден ПТР и получил название принципа максимума.