Том 83, № 3 (2024)
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Расширение сферы применения стояночных башмаков
Аннотация
Введение. Рассмотрена возможность оснащения подвижного состава новыми облегченными стояночными башмаками повышенной надежности, а также использования башмаков в возникающих на перегонах ситуациях, в том числе нештатных.
Материалы и методы. Выполнены натурные испытания с целью сравнения характеристик облегченных стояночных башмаков ТМ 37.10.2016 и тормозных горочных башмаков модели 8739.00. Определено тяговое усилие по перемещению состава из порожних и груженых вагонов, оборудованных башмаками.
Результаты. Выполнен анализ возможности закрепления стояночными башмаками железнодорожного подвижного состава на перегонах с различными уклонами и различным весом прицепного подвижного состава. Отработана методика аварийного вывода моторвагонного подвижного состава с заклиненной колесной парой с использованием тормозных стояночных башмаков с определением предельного пути скольжения заклиненной колесной пары в сравнении с горочными башмаками. Установлено, что для вывода электроподвижного состава с перегона при заклиненной колесной паре требуется в 4 раза больше стояночных башмаков, чем горочных.
Обсуждение и заключение. Показана принципиальная возможность замены на тяговом подвижном составе башмаков горочных 8739.00, используемых в настоящее время, на стояночные ТМ 37.10.2016. Тормозные характеристики стояночных башмаков отличаются от тормозных характеристик горочных только в короткий начальный период стирания покраски трущейся поверхности полоза стояночных башмаков. Поскольку башмаки, предназначенные для оснащения подвижного состава, предполагают экстренное использование, недопустимо окрашивать их трущуюся поверхность.
193-204
Обеспечение перевозочного процесса при нагрузках на стрелочные переводы, превышающих проектные и нормативные критерии
Аннотация
Введение. Необходимость быстрого наращивания объемов перевозок железнодорожным транспортом обеспечивается использованием тяжеловесных поездов повышенной массы с повышенными нагрузками на ось вагонов. Возможности инфраструктуры железнодорожного транспорта не всегда позволяют осуществлять неограниченное использование такой организации движения. Замена эксплуатируемых конструкций пути на современные, предназначенные для работы в условиях обращения тяжеловесных поездов, требует значительного времени и материальных затрат. В течение этого времени перевозки должны осуществляться по существующим конструкциям пути, в том числе и по пути из рельсов легкого типа Р50. Предлагаемое вниманию читателей исследование посвящено анализу возможностей стрелочного хозяйства по обеспечению безопасного движения тяжеловесных поездов на эксплуатируемых конструкциях стрелочных переводов до их замены на специальные, предназначенные для работы в условиях тяжеловесного движения.
Материалы и методы. Работа базируется на результатах исследований напряженно-деформированного состояния основных элементов стрелочных переводов под воздействием подвижного состава с различными нагрузками на ось. Использованы результаты анализа ресурсных показателей стрелочных переводов в различных условиях эксплуатации на сети дорог. При анализе влияния осевых нагрузок подвижного состава на ресурсные показатели элементов стрелочных переводов применены методы математической статистики и теории надежности.
Результаты. Получены предиктивные данные об изменении ресурса, вероятности безотказной работы и интенсивности отказов основных элементов стрелочных переводов при повышении нагрузок обращающегося по переводам подвижного состава до 25 т/ось. Разработана методика предиктивного анализа ресурсных показателей стрелочных переводов.
Обсуждение и заключение. Методика предиктивного анализа является универсальной и может быть использована для оценки влияния осевых нагрузок подвижного состава на ресурсные показатели элементов верхнего строения пути. Разработаны предложения по обеспечению безопасности движения в условиях обращения по эксплуатируемым стрелочным переводам тяжеловесных поездов. Полученные выводы целесообразно использовать при организации текущего содержания стрелочных переводов на участках, на которых планируется введение в обращение тяжеловесных поездов.
205-214
Текущее состояние и перспективы развития систем энергооптимального управления электровозами 2ЭС6
Аннотация
Введение. Предметом исследования являются текущее состояние и перспективы развития систем энергооптимального вождения поездов грузовыми магистральными электровозами постоянного тока 2ЭС6. Анализ влияния современных тенденций в области энергосбережения и улучшения эффективности использования тяговых энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте на тягу поездов показал, что в настоящее время малоисследованными остаются режимы ведения поезда, построенные на методах и алгоритмах машинного обучения и искусственного интеллекта. Основной целью исследования является определение уровня фактического использования систем автоматизации вождения грузовых поездов на участках Урало-Сибирского железнодорожного полигона и его влияние на энергооптимальный график исполненного движения поездов.
Материалы и методы. При решении поставленных задач в работе были использованы основные положения теории тяги поездов, понятия теории автоматизированного управления и диагностики электроподвижного состава, а также статистические методы обработки данных.
Результаты. Сформулирована гипотеза о том, что интеллектульно-адаптивная система поддержки управления подвижным составом с применением методов и алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта позволит снизить значения удельного расхода электроэнергии локомотивами. Показано, что наиболее целесообразным для построения динамических моделей энергооптимального движения локомотива в режиме реального времени для интеллектуально-адаптивной системы поддержки управления подвижным составом с применением методов и алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта является использование данных из автоматизированного рабочего места регистратора параметров движения и автоведения грузового локомотива, так как именно эти данные содержат точные значения географических координат, что позволяет синхронизировать измерения по различным поездкам на определенном участке.
Обсуждения и заключение. Применение настраиваемой искусственной рекуррентной нейронной сети на долгой краткосрочной памяти при разработке новых или усовершенствовании уже существующих методов энергоэффективного управления тяговым подвижным составом с поездом позволит модернизировать используемые на локомотивах регистраторы параметров движения. Разработанный авторами алгоритм может лечь в основу создания принципиально новой интеллектульно-адаптивной системы поддержки управления подвижным составом с применением методов и последовательностей машинного обучения и искусственного интеллекта. Дальнейшие исследования будут направлены на разработку технологии построения динамических моделей энергооптимального движения локомотива с поездом в режиме реального времени.
215-229
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ПЕРЕВОЗОК
Переход к автоматизированным информационно-управляющим системам оперативного управления перевозочным процессом в сети ОАО «РЖД»: постановка задачи
Аннотация
Введение. Для перевозочного процесса характерны непрерывные и часто непрогнозируемые изменения оперативной ситуации на станциях, участках и полигонах сети. Для стабилизации перевозочного процесса требуется принятие оперативных управляющих решений, которые сегодня на основе знаний, опыта, способностей и интуиции принимают диспетчеры и дежурные работники различных уровней с использованием информации, получаемой на автоматизированных рабочих местах от многочисленных информационных систем. Разработка и внедрение автоматизированных информационно-управляющих систем вместо информационных позволит повысить технико-экономическую эффективность оперативного управления перевозочным процессом и расширить зоны управления дежурно-диспетчерского аппарата.
Материалы и методы. Предложено классифицировать факторы, влияющие на перевозочный процесс, на внутренние и внешние. Рассмотрены причины их формирования и характер их воздействия на оперативную работу.
Результаты. Установлены временны́е параметры на разработку оперативных управляющих решений и доказана необходимость выполнения технико-экономических оценок при выборе рациональных решений. Обоснована этапность внедрения информационно-управляющих систем в части выбора категорий диспетчеров и дежурных работников, автоматизированные рабочие места которых подлежат первоочередной разработке в качестве информационно-управляющих рабочих мест. Рассмотрены условия построения иерархических имитационных моделей работы управляемых объектов для выбора рациональных оперативных управляющих решений на конкретных рабочих местах.
Обсуждение и заключение. Результаты исследования могут служить основой для создания в ОАО «РЖД» программы решения актуальной проблемы перехода от информационных к автоматизированным информационно-управляющим системам оперативного управления перевозочным процессом на сети российских железных дорог.
231-247
Установление баланса тяговых ресурсов на основе анализа колебаний скоростей поездопотоков и величины потребных резервов тяги
Аннотация
Введение. В основе рациональной эксплуатации локомотивного парка лежит увязка графика оборота локомотивов с графиком движения поездов, где предполагается безусловное выполнение нормативных заданий по перевозкам и не менее жесткое соблюдение нормативов на технические и технологические операции с локомотивами, поездами на станциях оборота и перецепки локомотивов. Цель увязки — установление баланса локомотивов в местах размена тяги. Однако в ходе осуществления перевозочного процесса внутрисуточная неравномерность дислокации эксплуатируемого парка достигает значительных размеров и приводит к нарушению баланса. В этой связи требуется создание механизма организации подсылки тяговых ресурсов к станциям их оборота и перецепки, что позволит гарантировать сохранение баланса тяги в местах размена, компенсировать влияние внутрисуточной неравномерности дислокации эксплуатируемого парка, повысить степень рациональной эксплуатации парка локомотивов, усилить пропускную способность линий.
Материалы и методы. Решение задачи сохранения баланса тяговых ресурсов на станциях оборота и перецепки локомотивов во внутрисуточных интервалах реализовано методами интервального регулирования тяговых ресурсов.
Результаты. Предложен подход к установлению баланса тяговых ресурсов на станциях стыкования родов тока как наиболее простому виду станций оборота и перецепки (как правило, не имеют дополнительных примыканий, используя при этом размен тяги по направлениям «один к одному»). Подход основан на применении зависимости между колебаниями скоростей поездопотоков и величиной потребных резервов тяги во внутрисуточных трехчасовых интервалах.
Обсуждение и заключение. Использование предлагаемого подхода позволяет повысить эффективность технологии установления баланса тяговых ресурсов на станциях стыкования родов тока, создать основы для построения механизма подсылки резерва по регулировке.
248-257
АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
Планирование работы машинистов городского рельсового транспорта
Аннотация
Введение. Статья посвящена обобщению опыта решения задач планирования работы машинистов городского рельсового транспорта, результаты которого оказывают существенное влияние на безопасность движения. Целью исследования является выявление общих черт в подходах к планированию работы производственных и человеческих ресурсов городского рельсового транспорта; анализ результатов, достигнутых в планировании работы машинистов; определение направления расширения сферы применения и дальнейших исследований, связанных с комбинированием различных методов при решении задач планирования.
Материалы и методы. Объектом исследования является математическое обеспечение элементов интеллектуальных транспортных систем, связанных с планированием работы машинистов. Для формализации задачи построения графиков работы машинистов введено описание результатов построения в формате кортежей, т. е. последовательностей компонентов.
Результаты. Анализ опыта создания сценариев управления различными видами ресурсов (производственными и человеческими) позволил выявить единство постановок задач и подходов к их решению при повышении комфортности получения транспортных услуг и условий работы людей, чему уделяется существенное внимание на этапе планирования перевозочного процесса. Проанализированы результаты функционирования созданных авторами систем, которые являются составными частями интеллектуальных транспортных систем, и достигаемые при этом эффекты. Предложен новый для отечественных железных дорог подход к формализации задачи планирования работы машинистов, иллюстрирующий предложенную классификацию задач планирования и позволяющий объединить результаты построения графиков работы машинистов, выполняющих разные типы работ. Показана возможность применения метода динамического программирования Беллмана и генетического алгоритма к решению поставленной задачи. Выполнена статистическая обработка полученных данных. Выявлены предпосылки для создания единой методологии интеллектуализации планирования работы ресурсов разных типов на городском рельсовом транспорте.
Обсуждение и заключение. Полученные результаты могут быть использованы и при формировании графиков работы локомотивных бригад, например, для условий Московского центрального кольца, при дополнении существующей модели. Использование разработанных алгоритмов позволяет улучшить показатели равномерности автоматически построенных графиков работ по сравнению с построенными вручную применительно к реальным транспортным системам.
259-269
Высокоточное позиционирование робототехнических комплексов на программных траекториях с использованием измерений спутниковых навигационных систем
Аннотация
Введение. Основной проблемой при обработке спутниковых измерений остается борьба с их помехами, особенно интенсивными в условиях пересеченной местности, городской инфраструктуры, при усилении атмосферных возмущений, создании искусственных помех. Практика применения спутниковых навигационных систем последних лет показала неэффективность использования в подобных условиях традиционных методов обработки спутниковых сообщений, построенных на основе метода наименьших квадратов или его модификаций. Данные алгоритмы не в состоянии обеспечить требуемую точность пространственной ориентации для подвижных робототехнических комплексов, функционирующих в условиях интенсивных возмущений различной физической природы. Это приводит к необходимости применения алгоритмов обработки стохастической информации, более эффективных, чем метод наименьших квадратов, в частности построенных на основе теории нелинейной стохастической фильтрации. Основной трудностью в этом случае является синтез уравнений движения робототехнических комплексов, инвариантных к виду их движения и случайным условиям среды функционирования. В то же время, как показывает практика, подавляющее большинство комплексов движется по программным траекториям, обеспечивающим возможность аналитического описания параметров их движения, что создает предпосылки к решению задачи синтеза данных уравнений.
Материалы и методы. Предложен навигационный алгоритм для робототехнических комплексов, движущихся по заданной траектории в условиях случайных возмущающих факторов. В основу алгоритма положено комплексирование методов нелинейной стохастической фильтрации для оценки состояния динамических систем, функционирующих в условиях помех, с нетрадиционными алгоритмами обработки спутниковых измерений и данных электронных карт.
Результаты. Для робототехнического комплекса, осуществляющего экологический мониторинг, моделировалось движение в плоскости местного меридиана из начальной точки с долготой 30º и широтой 45º. Выполнен анализ точности разработанного алгоритма путем оценки траектории робототехнического комплекса при использовании двух классов спутниковых навигационных систем — средней и низкой точности.
Обсуждения и заключение. Результаты численного эксперимента в совокупности с отмеченными выше преимущественными особенностями предложенного метода позволяют сделать вывод о возможности его эффективного практического применения для позиционирования подвижных робототехнических комплексов.
270-277