Комплексная система автоматизированного управления сортировочным процессом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.08, кандидат технических наук Савицкий, Александр Григорьевич

• Савицкий, Александр Григорьевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Савицкий, Александр Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ СОРТИРОВОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ.

1.1. Автоматизация и механизация сортировочных процессов на Российских железных дорогах . Современное состояние.

1.1.1. Оценка состояния технических средств сортировочных станций и горок.

1.1.2. Системы автоматизации сортировочных горок.

1.1.3. Системы автоматического регулирования скорости отцепов.

1.2.Системы управления технологическими процессами на сортировочных станциях зарубежных железных дорог.

1.3 Задачи обновления и развития технических средств сортировочных станций и горок.

1.4. Выводы.

2. УПРАВЛЕНИЕ НАДВИГОМ И РОСПУСКОМ СОСТАВОВ НА СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРКАХ.

2.1. Алгоритмы управления надвигом и роспуском составов на горках.

2.1.1 Надвиг состава.

2.1.2 Роспуск состава.

2.2. Модели объекта управления для системы управления надвигом и роспуском составов.

2.3. Методика расчёта и регулирования скорости роспуска.

2.4. Выводы.

3.УПРАВЛЕНИЕ ТОРМОЖЕНИЕМ ОТЦЕПОВ В ВАГОННЫХ ЗАМЕДЛИТЕЛЯХ ТОРМОЗНЫХ ПОЗИЦИЙ.

3.1. Особенности движения вагонов по спускной части горки.

3.2. Статистические модели управления торможением отцепов в замедлителях.

3.2.1. Временная модель управления замедлителями.

3.2.2. Координатная модель управления замедлителями.

3.3. Адаптивное управление торможением отцепов на базе статистических моделей.

3.3.1. Алгоритмы выбора тормозящего усилия (перехода на очередную ступень торможения).

3.3.2 Адаптивное торможение отцепов.

3.4. Выводы.

4. КОМПЛЕКСНОСТЬ АВТОМАТИЗАЦИИ СОРТИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА (КАСП).

4.1.Характеристика комплексности автоматизации сортировочного процесса.

4.2. Системная реализация низового уровня автоматизации сортировочных станций.

4.3. Системное взаимодействие устройств управления и информационно-планирующего уровня.

4.4.Экономическая эффективность комплексной автоматизации.

4.4.1. Экономическая эффективность от сокращения времени переработки локомотивов и вагонов на станции.

4.4.2. Сокращение эксплуатационных расходов.

4.4.3. Эффект от комплексной автоматизации в виде дополнительной прибыли.

4.4.4. Суммарная экономия от комплексной автоматизации.

4.4.5. Капитальные вложения.

4.4.6. Срок окупаемости.

4.5.Вывод ы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексная система автоматизированного управления сортировочным процессом»

Внедрение информационных технологий, диспетчеризация управления перевозками нашли свое отражение в создаваемой трехуровневой системе ЦУП «РЖД»-ЕЦЦУ-АСУ опорной станции. Роль хозяйства СЦБ в этом процессе, помимо традиционных задач по обеспечению безопасности движения, сохранности вагонов и грузов, предусматривает информационное обеспечение систем управления дорожного и сетевого уровня. На практике это значит, что решающие сортировочных станции, перечень которых согласован с Департаментом управления перевозками, необходимо превратить высокопроизводительные и эффективные центры переработки вагонов, готовые обеспечить выполнение перспективного плана формирования. Информационное наполнение: систем управления этих станций должно соответствовать роли опорной станции.

Выполнить перечисленные условия без коренного обновления и комплексной реконструкции средств автоматизации и механизации на сортировочных станциях и горках невозможно, в виду несоответствия технической оснащенности объектов современным требованиям и существенного износа оборудования.

Весомый вклад в совершенствование горочных устройств и систем механизации и автоматизации, проектирования сортировочных горок внесли известные ученые и специалисты: Л.Г.Аверьянов, П.В.Бартенев, А.М.Брылеев; Ю.Г.Боровков, Ю.В.Ваванов, А.П.Дзилиев, А.М.Долаберидзе,

A.М.Дудниченко, С.В.Земблинов, В.Н.Иванченко, В.А.Кобзев, Ю.А.Кравцов, Г.А.Красовский, Н.Н.Лябах, Н.К.Модин, Ю. А.Муха, В.Д.Никитин, Н.А.Никифоров, В.Е.Павлов, В.А.Парилов, И.Н.Перов, В.Д.Прокинова,

B.Д.Ратников, Б.А.Родимов, Н.О.Рогинский, В.С.Скабалланович, И.И.Страковский, В.Н.Соколов, Л.Б.Тишков, Г.М.Уманский, Н.М.Фонарев, Е.М.Шафит, В.П.Шейкин, В.И.Шелухин, А.Н.Шабельников, А.А.Явна и другие.

В целом сортировочные станции обеспечивают требуемую переработку предъявляемого вагон опотока. Однако созданный в XX веке ряд функциональных подсистем, технических средств, исполнительных механизмов и датчиков ориентирован на эпизодическое включение/выключение по инициативе оперативного персонала. Контроль за действием устройств в значительной степени возложен на горочных операторов и электромехаников. Любой отказ или сбой в работе устройств требует перехода на ручное управление. Практически отсутствуют автоматически реагирующие аварийные системы управления.

В условиях сосредоточенного управления движением отцепов на сортировочных горках, исключающего возхможность немедленной остановки вагонов состава, чрезмерная эксплуатация «человеческого» фактора приводит к негативным последствиям, обусловленным снижением пропускной способности сортировочной горки, порче вагонов, грузов и технологического оборудования.

Другой негативной тенденцией развития технических средств управления сортировочным процессом является их закрытый характер. Имеющиеся в системах управления данные о реальной поездной ситуации и результата исполнения технологического процесса не используются, а работа АСУ сортировочной станции, даже самых современных систем строится на «ручном» вводе информации с произвольным регламентом. Это обстоятельство существенно снижает качество планирования и управления сортировочным процессом, как на станционном, так и дорожном и сетевом уровне, где сказывается нехватка оперативной достоверной информации.

С появлением в 90-х годах XX века на отечественном рынке широкой номенклатуры микропроцессорных средств вычислительной техники, способных работать как в системах управления устройствами, так и в информационно-планирующих, возникли предпосылки для создания комплексных систем автоматизированного управления сортировочной станцией. Актуальность этой проблемы заключается в:

- обеспечении безопасности технологического процесса сортировки вагонов и снижения роли «человеческого» фактора в её обеспечении;

- повышении производительности труда и качества расформирования составов, на важнейших сортировочных станциях, за счёт внедрения новых технических средств и технологий;

- объединении информационно-планирующего и управляющего уровней сортировочной станции в единую комплексную систему непрерывного действия, функционирующую на базе информационной платформы реального времени.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Она содержит 168 страниц основного текста, 32 иллюстрации и 9 таблиц. Список использованных источников включает 68 наименований.

Заключение диссертации по теме «Управление процессами перевозок», Савицкий, Александр Григорьевич

4.5.Выводы

1. Сформулированы требования к технической оснащённости сортировочных горок различных категорий: региональные, сетевые, в сочетаниях различного объёма переработки вагонов - малой средней и большой мощности. 2 Разработаны схемы взаимодействия информационно-планирующего уровня с техническими средствами автоматического съёма информации исполнительных процессов, идентификации транспортных объектов и технического и коммерческого осмотра.

3. Разработаны технические и технологические требования к системам и функциональным устройствам низовой автоматики, обеспечивающие интеграцию двух уровней комплексной системы автоматизации станционных процессов.

4 Все основные положения, комплексности автоматизации, перечисленные в п.4.1-4.4 реализованы на сортировочной горке сетевого значения станции Бекасово Московской ж. д.

заключение

На основании выполненных исследований в диссертационной работе получены следующие результаты:

1.Выделены два уровня комплексной автоматизации сортировочных процессов: низовой, реализующий управление технологическими процессами и верхний, обеспечивающий функционирование информационно-планирующих и директивных задач.

2.Сформулированы требования и предложены пути построения систем автоматизации сортировочных процессов, обеспечивающих комплексное взаимодействие подсистем низовой автоматики и информационно планирующего уровня, реализующих расширение зоны автоматизации и механизации до границ всей сортировочной станции; построение системы управления на базе универсальных, адаптирующихся к любому объекту, программно-аппаратных модулей;

3.Разработана методика программная и аппаратная реализация регулирования скорости надвига и роспуска, базирующаяся на учете динамики движения надвигаемого состава и динамической модели скатывания отцепов по спускной части, позволяющая обеспечить разделение отцепов на спускной части горки при максимально допустимом темпе роспуска и плавном регулировании скорости состава.

Показано, что эффективное регулирование скорости составов достигается введением в алгоритмы управления новых, последовательно выполняемых операций, включающих: преобразование предварительно вычисленных значений средних скоростей роспуска для группы отцепов в новый выровненный ряд; формирование заданных скоростей; контроль реализации заданных скоростей с последующей их коррекцией при отклонениях.

Реализация методики позволяет повысить производительность сортировочных горок от 3% до 15% в зависимости от перерабатывающей способности сортировочной горки.

4.Показано, что для прогнозирования динамики движения вагонов после торможения в замедлителях, должно учитываться проявление инерционных сил, возникающих в процессе торможения отцепов.

5.Предложены временная и координатная модели управления торможением отцепов в замедлителях и показана целесообразность реализации координатной модели.

6.Разработаны алгоритмы управления торможением отцепов, которые реализуют плавное торможение по критериям: минимума интенсивности торможения и тормозной силы замедлителя, не превышающей достаточной. В момент выезда отцепов из тормозной позиции и полного растормаживания замедлителя должны обеспечиваться расчетное значение скорости и ускорение движения, равное ускорению свободного скатывания отцепа по впереди лежащему участку пути.

7.Сформулированы требования к технической оснащенности сортировочных горок различных категорий: региональные, сетевые, в сочетаниях различного объема переработки вагонов - малой, средней и большой мощности.

8. Разработаны технические и технологические требования к системам и функциональным устройствам низовой автоматики, обеспечивающие интеграцию двух уровней комплексной системы автоматизации станционных процессов.

9.Все основные положения, перечисленные в выводах реализованы на сортировочной горке сетевого значения ст. Бекасово Сортировочная Московской ж.д. и рекомендованы МПС России и ОАО «РЖД» к тиражированию на сети железных дорог России. Результаты исследований положены в основу отраслевых нормативно технических актов и документов, используются при типовом проектировании и внедрены на сети железных дорог России.

Ю.Результаты разработанных алгоритмов и методик оценки скорости роспуска и определения начальных интервалов между отцепами, предложенные технические решения, защищены четырьмя авторскими свидетельствами на изобретения, в том числе и на предложенный способ регулирования скорости надвига составов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Савицкий, Александр Григорьевич, 2005 год

1. Фонарев Н.М. Автоматизация расформирования составов на сортировочных горках. М. Транспорт, 1971,271с.

2. Модин Н.К. Механизация и автоматизация станционных процессов. М.Транспорт, 1985,150с.

3. Андреев Н.И. Теория статистических оптимальных систем.М.: Наука, 1980.416с.

4. ИванченкоВ.Н. Разработка и внедрение микропроцессорной информационно-управляющей системы на сортировочной горке. Автоматики и связь (ЦНИИ ТЭИ МПС), 1986,эспр.6.

5. Козлов П.А. Приоритетные научно-технические разработки Железнодорожный транспорт,2001 ,№6,с.61.

6. Козлов П.А. Курс на промышленную автоматизацию сортировочных станций. Автоматика,связь, информатика, 2001,№1,с.6.

7. Розенберг E.H. Технические средства железнодорожной автоматики и телемеханики для реализации программы. Автоматика,связь, информатика,2000,№1,с. 8.

8. Кайнов В.М. Программа обновления и развития технических средств сортировочных станций и горок. Автоматика,связь, информатика, 2001,№1,с.2.

9. Шелухин В.И. Датчики измерения и контроля устройств железнодорожного транспортам. Транспорт. 1990.120с.

10. Савицкий А.Г. Концепция автоматизации имеханизации процессов на сортировочных станциях. Автоматика, связь, информатика, 2000,№4,с.49.

11. Кобзев В.А. Вагонные замедлители. Железнодорожный транспорт,2001,№11,с.64.

12. Тишков Л.Б. К установлению теоретических основ и исходных данных прогнозного расчета значений скорости роспуска состава на автоматизированных горках. Вестник ВНИИЖТ,2000,№1,с.11.

13. Лябах И.И, ЧерновА.В, Шабельников А.Н. Безопасность и качество функционирования программного обеспечения информационно-управляющих систем на транспорте.Вестник ВНИИЖТ,2001,№5,с.17.

14. Боровков Ю.Г. Оценка влияния ходовых свойств отцепа и профиля пути на качество прицельного регулирования. Труды ВНИИЖТа,М. 1982,вып.661,с.23.15: ГрадштейнИ.С. РыжикИ.М, Таблицы интегралов,сумм, рядов и произведений. М. Наука 1971.

15. Шабельников А.Н. Системы автоматизации сортировочных горок на базе промышленных компьютеров. Автоматика,с вязь, информатика, 2000,№11,с.13.

16. Панкратов JI.В. Информационное обеспечение систем управления транспортными технологическими процессами. Докт.дисс. М.2001.

17. Сотников Е.А. Интенсификация работы сортировочных станций. М. Транспорт. 1979,239с.

18. Родимов Б.А, Павлов В.Е, Прокинова В.Д. Проектирование механизированных и автоматизированных сортировочных горок.М.Транспорт, 1980.97с.

19. Шейкин В.П. Эксплуатация механизированных сортировочных горок. М.Транспорт. 1992.240с.

20. Муха Ю.А. Бобровский В.И. Моделирование на ЭВМ процесса скатывания отцепов с сортировочной горки.Тр.ДИИТ,1969,вып.90/16,с.53-57.

21. Лисенков В.М. Статистическая теория безопасности движения поездов. М.ВИНИТИ PAH.1999.332c.

22. Сапожников Вл.В, Сапожников В.В, Талалаев В.И и др. Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики. М.Транспорт. 1997.289с.

23. Савицкий А.Г, Нефедова Т.А, Дудниченко А.М. Способ регулирования скорости роспуска составов на сортировочной горке. A.C. №763169,приор.от 9.02.1980г.

24. Савицкий А.Г и др. О регулировании скорости роспуска составов на сортировочных горках. Труды ВНИИЖТа, ,вып.661,М.Транспорт, 1983.

25. Савицкий А.Г. Модернизация узлов системы автоматического задания скорости роспуска. Труды ВНИИЖТа, вып.661,М.Транспорт,1983.

26. Савицкий А.Г и др. Основные принципы построения информационно-управляющего телемеханического комплекса на базе микро-ЭВМ для автоматизации процесса расформирования составов на сортировочных горках.

27. ЦНИИТЭИ.Проблемы,средства автоматизации и системы управления.Вып.ТС-12.М.1983.

28. Савицкий А.Г, Рубцов В.Н. Автоматизация работы сортировочной станции.ж. Автоматика, связь и информатика.№9, 2001.

29. Савицкий А.Г, Шабельников А.Н, Иванченко В.Н: Перспективы использования зарубежного опыта автоматизации сортировочных горок. Ж. Автоматика,с вязь и информатика. №12, 2001.

30. Савицкий А.Г, Соснов Д.А, Москалев A.A. Создание интегрированной системы автоматизированного управления сортировочной станцией АСТРА СС. Экспресс информация. Железнодорожный транспорт. Сер. «Организация движения и пассажирские перевозки», вып.4 М.2002.

31. Шелухин В.И, Савицкий А.Г. Комплексированная защита стрелок от несанкционированного перевода без рельсовых цепей. Тезисы докладов. МИИТ, МПС, РАН, ВНИИЖТ, 1998г. с. 12.

32. Шелухин В.И, Савицкий А.Г. Комплексированная защита горочных стрелок от несанкционированного перевода, ж. АСИ, №10,2002г,с.4 6.

33. Шелухин В.И, Савицкий А.Г. Комплексный диагностический контроль горочных устройств, ж. АСИ, №8, 2003

34. Шелухин В.И; Савицкий А.Г. Комплексный диагностический контроль горочных устройств. Ж.АСИ №9, 2003С.16 -17.

35. Савицкий А.Г, Шелухин В.И; Соколов В.Н. Управление движением составов и отцепов на автоматизированных сортировочных горках. ж.АСИ № 7,2004.

36. Савицкий А.Г, Шелухин В.И, Соколов В.Н. Микропроцессорная система горочной автоматической централизации ГАЦМН. ж.АСИ №10,2004

37. Савицкий А.Г. и др А.С СССР,№ 1281464 Устройство для корректировки режима роспуска составов на сортировочной горке.Приор.от 30 сентября 1986 года.

38. Савицкий А.Г Оценка эффективности функционирования системы АЗСР-ЦНИИ; Труды ВНИИЖТ 1983, вып.661, М, «Транспорт».

39. Савицкий А.Г.К вопросу алгоритмизации расчёта переменной скорости роспуска состава на сортировочных горках. Межвузовский сборник, 1982, вып .224.Днепропетровск.

40. Модин H.K. Безопасность функционирования горочных устронств.М.: транспорт, 1994.

41. Савицкий А.Г. и др А.С СССР,№ 1281464 Устройство для корректировки режима роспуска составов на сортировочной горке.Приор.от 30 сентября 1986 года.

42. Савицкий А. Г. и др. А.С СССР, № 1609718 Устройство для фиксации момента отрыва отцепа от состава. Приор.от 11 января 1988 года.

43. Р.Л.Кини,Х.Райфа. Принятие решений при многих критериях предпочтения и замещения.М.»Радио и Связь» 1981,560с.

44. Савицкий А. Г.; Дудниченко А. М., Филатов Г. В. Патент № 20368808 « Устройство для автоматического регулирования скорости тепловоза с электрической передачей».Приоритет от 28.11.92.

45. Рудановский В.М. Влияние погрешностей АРС на образование окон и скорости соударения отцепов в подгорочном парке.Вестник ВНИИЖТа, 1977,№3;с.46-49.

46. Страковский И.И, Тишков Л.Б. Об измерительном участке для определения ходовых свойств вагонов на сортировочны горках.Вестник ВНИИЖТа, 1975,№5,с.54-60.

47. Божко Н.П. Вопросы автоматизации прицельного регулирования скорости движения отцепов.Сб.научн.трудов ДИИТа, вып.216/14. Днепропетровск, ДИИТ, 1981,с.47-60.

48. УстенкоА.Б. Повышение качества автоматического прицельного-торможения отцепов на сортировочных горках. Канд.дисс. Днепропетровск, ДИИТ, 1985.

49. Савицкий А. Г.ч; Литвин А. Г., Бодров Б. Л.ч, Петров В. Д. A.C. 2157773 Горочное программно-задающее устройство - приоритет от 28.11.98.

50. Карюкин С.Е. Исследование факторов, влияющих на точность измерения; ускорения отцепов.Тр.ВНИИЖТа,М.Транспорт, 1983,вып.66 Г,с.35-39.

51. ПеровА.Н, Юн Б.С. Особенности измерения ускорений движения отцепов при вилянии колесных пар. Тр.ВНИИЖТа, 1982,вып.661,с.56-59.

52. Рудановский В.М. Сравнение погрешностей систем АРС. Вестник ВНИИЖТа, 1979,№1,с.57-60.

53. Павловский Л.И. О погрешностях оценки ходовых свойств отцепов на измерительном участке.- В кн. Механизация и автоматизация сортировочного процесса на станциях. Днепропетровск.ДИИТ,1981, с.61-68.

54. Муха А.Ю,Бобровский В.И. Исследование точности прицельного регулирования на сортировочных горках,оборудованных системами APG. Сб.тр.ДИИТа,вып. 168/9. Днепропетровск: ДИИТ,1975,с.55-64.

55. Муха Ю.А. Описание процесса скатывания отцепов с горки при помощи метода планирования экспериментов.Сб.научн.тр. ДИИТа, вып.168/9, Днепропетровск: ДИИТ,1975,с.З-19.

56. Сопротивление движению грузовых вагонов при скатывании с горок. Тр.ВНИИЖТа под ред.Е.А Сотникова. М.Транспорт 1975,вып 645.

57. Катковник В.Я. Непараметрическая идентификация и сглаживание данных.М. :Наука, 1985.

58. Вершинский С.ВМ Данилов В.Н., Челноков И.И. Динамика вагона. Москва. «Транспорт». 1978.

59. Шелухин В.И. Прицельное торможение реализовать можно. Ж.АСИ1999г. №8, С.5-7.

60. Шелухин В.И Малышев И.Н. Милехин Д.В.Прицельное торможение отцепов на базе адаптивных алгоритмов Ж.АСИ , №2, 2000г.

61. Дудниченко А. М., Савицкий А. Г. Устройства для определения скорости и направления ветра на сортировочных горках 09 февраля 1979 года.

62. Савицкий A.F. Алгоритм управления переменной скоростью роспуска. Печатный. Межвузовский сборник, 1984, Днепропетровск.

63. Дудниченко А. М., Савицкий А. Г. Методика оценки систем автоматического управления скоростью роспуска составов на сортировочных горках. Печатный. Вестник ВНИИЖТа 1985 №6, М. «Транспорт»

64. Скабалланович B.C. Автоматическая система для регулирования скорости роспуска составов на сортировочных горках. — Автоматика, телемеханика и связь. 1966, №8, с. 16—20;

65. Kube. К. Modernization of the marshalling yard in North America. Progressive Railroading, 2002 №7, p.50-52

66. GE Transportation Rail. Каталог. Форум технологий ВНИИАС и General Electric. Москва 28-29 июня 2004 года