Результаты поиска

В статье описаны три варианта математической модели функции чувствительности магнитоиндукционного датчика для оценки влияния различных параметров датчика в электромеханической системе «колесо - рельс - магнитоиндукционный датчик» для диагностирования технического состояния поверхности катания колес подвижного состава в процессе его движения над датчиком. Описан пример алгоритма для идентификации дефектов, находящихся на поверхности круга катания колеса. Предлагаемая многовекторная математическая модель позволяет имитировать различные дефекты на поверхности катания колеса, разрабатывать и тестировать новые алгоритмы обработки выходного сигнала датчика на основе современных аппаратных и программных средств. Реализованный алгоритм идентификации дефекта основан на свойстве центрально симметричной формы функции чувствительности магнитоиндукционного датчика и выделения полезного сигнала, соответствующего определенному типу дефекта, на основе применения взаимной корреляционной функции и оценки ее максимального и минимального значений по сравнению с заданными порогами и доверительными интервалами. Основное требование для реализации модели - это равномерное движение состава над датчиком по прямолинейному участку рельсового пути. В данной статье рассматривается только один из возможных алгоритмов цифровой обработки сигналов, но предлагаемая модель позволяет сравнивать эффективность и других возможных алгоритмов идентификации дефектов поверхности катания колесных пар. Разработанная модель подтверждает перспективность применения магнитоиндукционных датчиков для идентификации не только видимых, но и скрытых дефектов на поверхности катания колеса в процессе движения железнодорожного состава.

В статье рассмотрена проблема наличия тепловой инерции у термоэлектрических преобразователей общепромышленного исполнения, применяемых для измерения температуры на большинстве технологических установок с температурой среды выше 200 °С. Целью исследования является разработка алгоритма прогнозирования температуры среды при известных тепловых характеристиках датчика температуры и реализация алгоритма непосредственно в общепромышленном программируемом логическом контроллере (ПЛК). В качестве основного метода в работе используется метод математического моделирования и описания объекта в передаточных функциях и в форме дифференциальных уравнений. В работе используется ранее разработанная инженерная методика определения времени тепловой инерции промышленных датчиков, основанная на единичном возмущении и оценке динамической характеристики объекта. На основе проведенного исследования и математического моделирования разработаны и реализованы алгоритмы прогнозирования температуры среды по параметрам тепловой инерции температурного датчика и скорости изменения сигнала термопары. Предложена реализация алгоритмов в среде TIA Portal на базе ПЛК Siemens Simatic S7-300 с использованием библиотеки PID Control.

Проблема оптимизации режимов ведения поезда долгое время продолжает оставаться актуальной, несмотря на большое число научных исследований и разработок в данной предметной области. Это связано как с общей сложностью реализации технологического процесса ведения поезда, так и с параметрической неопределенностью и значительными вариациями параметров самого объекта управления и внешней среды. Известные методы вычисления энергооптимальных режимов ведения поезда (вариационное исчисление, принцип максимума, динамическое программирование) и системы автоведения, построенные на их основе, предполагают некоторые упрощения исходной задачи и, как следствие, на практике реализуют квазиоптимальное управление. В связи с этим разработка методов поиска глобального экстремума функционала, определенного на множестве допустимых траекторий движения поезда как динамической системы, является как теоретически, так и практически значимой задачей. Целью работы является создание вычислительно-эффективного метаэвристического алгоритма поиска энергооптимального управления как глобального экстремума целевой функции, значения которой вычисляются с помощью эталонной модели объекта управления. Авторами разработан проблемно-ориентированный эволюционный алгоритм вычисления оптимального управления движением поезда на основе теории случайного поиска. Его особенностями являются предложенные специализированные операторы локального случайного поиска, учитывающие специфику объекта управления как многорежимной системы; комбинированные процедуры локальной и глобальной оптимизации на основе концепции многоостровного популяционного алгоритма с суперпопуляцией, а также метод отбора (селекции) перспективных вариантов на основе алгоритма кластеризации. Вычислительные эксперименты показали хорошую сходимость алгоритма и повторяемость результатов вычислений. На основе полученных решений может быть реализован регулятор времени хода поезда, реализующий асимптотически-оптимальное управление.

Для повышения точности диагностирования технического состояния подвижного состава необходимо разрабатывать новые алгоритмы для цифровой обработки сигналов, поступающих от датчиков в момент прохождения осей колесных пар вагонных тележек в процессе равномерного движения поезда по прямолинейному участку железнодорожного пути. Применение современных математических пакетов прикладных программ для моделирования алгоритмов обработки данных на основе цифровых технологий позволяют сократить затраты и время на разработку автоматизированных систем для диагностирования технического состояния тележек подвижного состава железнодорожного транспорта. Для оценки точности фиксации магнитоиндукционным датчиком момента прохождения осей колесных пар в работе предложена астигматическая модель, позволяющая исследовать не только энергетические свойства датчика, но и форму выходного сигнала с учетом реальных габаритных размеров его магнитного сердечника. Разработанная модель позволяет классифицировать порядок астигматизма модели магнитоиндукционного датчика на основе набора дискретных виртуальных датчиков.

В статье рассмотрена работа систем интервального регулирования движения поездов на базе цифрового радиоканала при условии отсутствия радиосвязи. Целью исследования является определение максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи между центром радиоблокировки и движущимся поездом в системе интервального регулирования. Предложены критерии, позволяющие оценить обеспечение безопасности движения, а также снижения пропускной способности движения поездов в системах интервального регулирования движения поездов. Получены результаты расчета максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи в системах интервального регулирования движения поездов для грузовых поездов. Учет максимально допустимого времени отсутствия радиосвязи позволит полностью исключить вероятность опасного сближения поездов и обеспечить соблюдение допустимого скоростного режима движения при минимальном интервале следования грузовых поездов.

В статье представлены результаты исследования точечного магнитоиндукционного датчика на основе математической модели, которая позволяет обеспечить повышение надежности работы автоматизированных систем для диагностирования технического состояния подвижного состава в процессе движения поезда путем улучшения точности исходной информации, т. е. моментов фиксации прохождения осей колесных пар над магнитоиндукционными датчиками. На первом этапе разработки стигматической математической модели системы определена аналитическая зависимость величины магнитного потока в магнитном сердечнике и выходного значения ЭДС от сопротивления воздушного зазора между датчиком и гребнем колеса . На втором этапе разработки математической модели найдена зависимость от времени магнитного сопротивления воздушного зазора между сердечником магнитоиндукционного датчика и гребнем колеса железнодорожного вагона, движущегося по прямолинейному рельсовому пути с постоянной скоростью. На основе применения цифровых технологий разработанная стигматическая модель позволяет оценить энергетические параметры магнитоиндукционных датчиков в зависимости от свойств современных магнитных материалов. Результаты моделирования показали, что величина МДС постоянного магнита определяет основные параметры магнитоиндукционных датчиков, поэтому применение современных магнитов на основе редкоземельных металлов позволяет устранить традиционный недостаток устаревших типов магнитоиндукционных датчиков, т. е. снизить их габариты и массу. Применение предложенной стигматической модели расширяет область возможных решений экстремальных задач для выбора и обоснования параметров магнитоиндукционных датчиков, помогает повысить точность систем диагностирования технического состояния вагонного парка и безопасность движения на железнодорожном транспорте.

В статье рассматривается вопрос о границах применимости конденсаторного метода для измерения действительной части величины диэлектрической проницаемости изоляции печатных плат и кабелей телекоммуникаций железнодорожного транспорта на примере фольгированного стеклотекстолита FR-4 и кабеля РК-75-4-12 в области частот от 10 Гц до 100 МГц. Измерения проводились при неизменных температуре и влажности известного материала. Выполнено сравнение полученных значений с паспортными данными на материал, выработана методика измерений с перекрытием частотных диапазонов при помощи изменения номиналов измерительных резисторов от большего к меньшему с увеличением частоты подаваемого сигнала. Показано, что в высокочастотной области (десятки мегагерц) на точность измерений непосредственно влияют паразитная последовательная индуктивность исследуемого образца конденсатора и активное сопротивление выводов и обкладок и его повышение с ростом частоты, обусловленное скин-эффектом. В статье рассматриваются также пути учета и вычисления паразитных элементов конденсатора-образца. Одним из таких путей является изучение характеристик элементов образца на первом собственном последовательном резонансе.

В работе рассматривается применение имитационного моделирования при реинжиниринге технологических процессов ремонта узлов подвижного состава на примере ремонта тележки модели 18-578 полувагона. В качестве объекта реинжиниринга рассматривался наиболее трудоемкий подпроцесс ремонта надрессорной балки этой тележки. Рассматривались три варианта реинжиниринга данного подпроцесса, предполагающие полную замену использующегося в настоящее время на ремонтных операциях (позициях) технологического оборудования на более производительное, организацию дублирующей ремонтной позиции для «узкого места» данного подпроцесса с использованием имеющегося технологического оборудования и реорганизацию технологического маршрута перемещения надрессорной балки между ремонтными позициями подпроцесса. Для обоснования выбора наиболее предпочтительного варианта реинжиниринга использовались значения таких показателей функционирования рассматриваемого подпроцесса, как его производительность за смену (пропускная способность), коэффициент загрузки используемых на ремонтных позициях ресурсов, объем незавершенного производства на конец смены, численность занятых в производстве рабочих и затраты, связанные с возможным приобретением нового технологического оборудования. Имитационное моделирование функционирования рассматриваемого подпроцесса ремонта надрессорной балки тележки осуществлялось на основе методов теории массового обслуживания. Построение имитационных моделей и оценка на их основе перечисленных выше показателей производились в среде Arena RockWell Software. При разработке имитационных моделей каждого из возможных вариантов реинжиниринга подпроцесса учитывалась дисциплина его организации и сопровождения. В статье для каждого из вариантов реинжиниринга представлены расчетные количественные оценки перечисленных показателей, полученные с использованием соответствующих разработанных имитационных моделей. Использование данных оценок снижает риски при разработке и последующей реализации организационно-технических решений, связанных с модернизацией рассматриваемого технологического подпроцесса ремонта надрессорной балки тележки полувагона.

Микроминиатюризация элементов систем связи способствовала развитию Интернета вещей, что привело к расширению разнообразного сервиса и для служб железной дороги. Одним из составных частей Интернета вещей является беспроводная сенсорная сеть (БСС). Особенностью функционирования БСС является динамично изменяющаяся информационная сетевая обстановка, что усложняет принятие оперативно достоверных управленческих решений в системе мониторинга состояний объектов железнодорожного транспорта на основе их оценок. Одним из направлений принятия достоверного решения в сложной сетевой обстановке на БСС является использование в узлах управления БСС когнитивных карт. В связи с этим в статье рассматриваются различные модели когнитивных карт для оценки состояний сетевых элементов и сетевых процессов, которые в том числе могут быть использованы для служб железнодорожного транспорта.

Станционная радиосвязь является неотъемлемой частью технических средств, участвующих в организации безопасного перевозочного процесса. Увеличение мощности сигнала в местах со сложной электромагнитной обстановкой остается актуальным вопросом. Решением этого вопроса может послужить пассивный ретранслятор, поэтому целью данной работы является проверка возможности увеличения уровня мощности сигнала с помощью пассивного ретранслятора. В статье приведен анализ пассивного ретранслятора, используемого в качестве устройства, которое позволяет повысить качество радиосвязи в местах со сложной электромагнитной обстановкой. Приведены отличия использования пассивного ретранслятора от активных станций ретрансляции. Произведен анализ существующих методов расчета параметров пассивных ретрансляторов, на их основе произведены моделирование и расчет параметров пассивного ретранслятора для разработки и проведения исследования в реальных условиях на железнодорожной станции. Приведена конструкция, материалы изготовления пассивного ретранслятора, а также схема измерения в реальных условиях. Исследование основано на теоретических расчетах, проверке работоспособности в реальных условиях и сравнении полученных результатов. В результате проведенного исследования установлено, что применение пассивного ретранслятора в сложной электромагнитной обстановке позволяет повысить уровень мощности сигнала, тем самым повысить устойчивость радиосвязи. Отмечена необходимость доработки существующего метода расчета пассивного ретранслятора, поскольку приведенная методика использовалась при расчете пассивных ретрансляторов на большие расстояния. Предложен вариант крепления пассивных ретрансляторов без разработки и установки дополнительных новых сооружений и показана необходимость организовать в дальнейшем защиту от перенапряжений. Полученные результаты будут полезны при разработке новых радиорелейных линий связи и модернизации существующих для мест со сложной электромагнитной обстановкой и пересеченной местности.

Рассмотрено влияние систематических отказов на функциональную безопасность автоматизированных систем управления опасными технологическими процессами. Показано, что обеспечение устойчивости АСУ ТП к систематическим отказам в настоящее время является актуальной задачей. Представлены подходы для повышения устойчивости к систематическим отказам, рекомендованные МЭК 61508. Особое внимание уделено методам, базирующимся на диверситете. Подробно раскрыты функциональный диверситет и диверситет технологий. Приведены примеры использования диверситета в системах железнодорожной автоматики. Сформулированы основные проблемы применения диверситета для повышения устойчивости к систематическим отказам. Основными преимуществами использования диверситета являются повышение стойкости к систематическим отказам и снижение риска возникновения опасных отказов за счет применения диверситетных методов защиты на функциональных уровнях АСУ ТП. Недостатками использования диверситета являются значительное увеличение затрат на разработку и техническое обслуживание АСУ ТП, сложность подтверждения различного поведения диверситетных каналов при возникновении систематических отказов и отсутствие эффективного метода оценки достаточности полученного диверситета для заданного уровня полноты безопасности.