Применение гармонических полуволн для автоматизации управления высокоскоростными поездами
Ключевые слова:
высокоскоростные поезда, максимальная скорость движения, экстренное торможение, кривые экстренного торможения, плавное регулирование замедления поезда, гармонические полуволны, методика построения математических моделей кривых экстренного торможенияАннотация
Процессы экстренного торможения в Европейской системе управления поездами (European Train Control System (ETCS)) связаны со ступенчатым регулированием ускорения (замедления) в зависимости от способности торможения поезда, данных рельефа и меняющейся погоды на маршруте движения. Эти процессы являются определяющими в ETCS. Процедура ступенчатого регулирования замедления осуществляется машинистом многократно в процессе торможения до полной остановки поезда. Начало экстренного торможения и его окончание, а так же сам процесс торможения сопровождается многократным импульсным срабатыванием тормозов, что приводит к скачкам замедления и, соответственно, к повышенному износу тормозной системы, снижению комфорта для пассажиров, из чего следует ограничение максимально допустимой скорости движения. В статье предложена новая концепция и методика построения математических моделей кривых экстренного торможения отличных от кривых ETCS и основанных на гармонических полуволнах. Показано, что кривые торможения ETCS описываются известными степенными полуволнами второго порядка. Совместное их исследование даёт основание утверждать, что применение этих кривых приводит к обязательному импульсному режиму срабатывания тормозов. Предложены два новых варианта моделей кривых экстренного торможения, описываемых гармоническими полуволнами. Первый вариант имеет одно импульсное срабатывание тормозов в конце интервала торможения. Второй вариант свободен от тормозных импульсов и позволяет использовать непрерывное регулирование. Эти модели объясняют особенности ETCS, содержат предложения по их устранению, применимы для разработки новых кривых экстренного торможения, которые позволяют плавно осуществлять экстренное торможение поездов. Работоспособность, отличия и преимущества перед кривыми торможения ETCS показаны на результатах математического моделирования процессов экстренного торможения.
Литература
2. ERTMS/ETCS. System Requirements Specification. Chapter 6. Management of older System Versions. 2016. no. 3.6.0. 46 p.
3. Introduction to ETCS Braking Curves. Version 1.5. ERA ERTMS Unit. 2020. 28 p.
4. «СИНКАНСЭН»: как работают скоростные поезда в Японии. URL: https:// varlamov.ru/3259684. html (дата обращения: 26.07.2023).
5. Performance and Financing Agreement – Infrastructure Condition and Development Report. Deutsche Bahn AG Group, 2019. Available at: https://www.eba.bund.de/DE/Themen/Finanzierung/LuFV/IZB/izb_node.html;jsessionid=9FA5FFD4733F0B2522224C879CABE1A9.live11292 (accessed: 10.09.2023).
6. Furness N., van Houten H., Arenas L., Bartholomeus M. ERTMS Level 3: the Game-Chander. IRSE NEWS. 2017. vol. 232. pp. 2–9.
7. Thales consortium to install ECTS Level 1 ATR system in Thailand. Railway Technology. 2019. Available at: https://www.railway-technology.com/news/thales-consortium-to-install-etcs-level-1-atp-system-in-thailand/?cf-view (accessed: 10.09.2023).
8. Майоров Б.Г. Обобщенный критерий наибольшего отклонения входных сигналов систем управления // Автоматика и Телемеханика. 2005. № 10. pp. 148–157.
9. Фельдбаум А.А. Оптимальные процессы в системах автоматического регулирования // Автоматика и телемеханика. 1953. Т. 14. № 6. С. 712–728.
10. Никифоров В.В., Баранов С.Н. Статическая проверка корректности разделения ресурсов в системах реального времени // Труды СПИИРАН. 2017. Т. 3. № 52. С. 137–156.
11. Ровелли К. Срок времени / Пер. с итал. Д. Баюка // М.: ООО «Издательство ACT»: CORPUS. 2020. 224 c.
12. Сенкевич Ю.И., Марапулец Ю.В., Луковенкова О.О., Солодчук А.А. Методика выделения информативных признаков в сигналах геоакустической эмиссии // Труды СПИИРАН. 2019. Т. 18. № 5. С. 1066–1092.
13. Петренко В.И., Тебуева Ф.Б., Гурчинский М.М., Антонов В.О., Павлов А.С. Прогнозная оценка траектории руки оператора для решения обратной задачи динамики при копирующем управлении // Труды СПИИРАН. 2019. Т. 18. № 1. С. 123–147.
14. Demydyuk М.V., Hoshovs’ka N. Parametric optimization of the transport operations of a two-link manipulator // Journal of Mathematical Sciences. 2019. vol. 238. pp. 174–188.
15. Manyam S.G. Optimal dubins paths to intercept a moving target on a circle // Proc. of the American Control Conference. 2019. pp. 828–834.
16. Poulsen D.R., Davis J.M., Gravagne I.A. Optimal Control on Stochastic Time Scales // IFAC-PapersOnLine. 2017. vol. 50. no. 1. pp. 14861–14866.
17. Майоров Б.Г. Способ непрерывной оптической связи с низколетящей целью // Патент RU №2 715 499 С1. 28.02.2020.
18. Григорьев И.С., Данилина И.А. Оптимизация траектории перелётов космических аппаратов с дополнительным топливным баком. II // Автоматика и Телемеханика. 2018. № 2. С. 135–153.
19. Хлистунов В.Н. О погрешности аппроксимации дискретных методов измерения // Приборостроение. 1960. № 5. С. 3–5.
20. Vavilov S.A., Lytaev M.S. Calibration and verification of models defining radar visibility zones in marine geoinformation systems // Proceedings of the 8th international Symposium on Information Fusion and Intelligent Geographic Information Systems (IF&IGIS'17). 2018. pp. 115–125.
21. Uneyama T., Miyaguchi T., Akimoto T. Relaxation Functions of the Ornstein Uhlen-beck Process with Fluctuating Diffusivity. Physical Review E. 2019. vol. 99. no. 3. DOI:10.1103/PhysRevE.99.032127.
22. Майоров Б.Г. Свойства гармонических и составных полуволн, определение интервала равномерной дискретизации времени цифровых сигнальных процессоров // Информатика и автоматизация. 2022. Т. 21. № 1. С. 95–125. DOI: 10.15622/ia.2022.21.4.
23. Майоров Б.Г. Способ определения координат подвижного объекта в закрытых помещениях // Патент RU 2 284 542 С2. 30.08.2004.
Опубликован
Как цитировать
Раздел
Copyright (c) boris1947m mayor0905v
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).