Математична модель аналізу збитку системи тягового електропостачання залізниць
Loading...
Files
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UK: Мета. Дослідження передбачає розробку методики та моделі зменшення збитку системи тягового електропостачання (СТЕ) електрифікованих залізниць України. Необхідним є й визначення показника оцінки запобігання збитку системи тягового електропостачання електрифікованих залізниць. Робота також спрямована на пошук сучасних методів та підходів до удосконалення системи моніторингу, діагностування та технічного обслуговування СТЕ. Методика. Для досягнення поставленої мети проведено дослідження світового досвіду та публікацій, які присвячені якісному вирішенню проблем СТЕ з використанням лінгвістичного підходу на базі теорії нечітких множин та лінгвістичної змінної. Результати. У результаті дослідження розроблено алгоритм зменшення збитку СТЕ, яка функціонує в умовах невизначеності. Встановлено, що розв’язання даної проблеми можливе за рахунок своєчасного виявлення фактичного технічного стану обладнання в умовах проведення якісного технічного обслуговування, діагностування та оновлення ресурсу електротехнічного обладнання тягових підстанцій (ТП) СТЕ. При проведенні дослідження розглянута схема нечіткого висновку, що базується на застосуванні механізму мінімізації області прийняття рішень. Вона сприяє не тільки структурній ідентифікації у процесі формування бази даних, але й дозволяє значно підвищити продуктивність знаходження параметрів нечіткої моделі, що, в свою чергу, зменшує зусилля, які необхідні для аналізу та проектування ефективних систем управління технічним обслуговуванням і ремонтом (ТО і Р) СТЕ. Наукова новизна. Вперше запропоновано алгоритм зменшення збитку системи тягового електропостачання електрифікованих залізниць України. Розроблена математична модель розрахунку зменшення збитку СТЕ від відмов силового обладнання ТП за рахунок удосконалення системи ТО і Р. Вперше запропоновано показник оцінки запобігання збитку системи тягового електропостачання.
Практична значимість. У статті розглянута схема нечіткого висновку, що базується на застосуванні механізму мінімізації області прийняття рішень та сприяє не тільки структурній ідентифікації в процесі формування бази даних, але й дозволяє значно підвищити продуктивність знаходження параметрів нечіткої моделі. Впровадження даного підходу зводиться до визначення основних етапів, особливостей та оптимального обґрунтування кількісних й якісних вимог до системи ТО і Р ТП. Це досягається при допустимих витратах на удосконалення з метою зменшення збитків СТЕ та вирішення проблеми підтримки обладнання ТП у працездатному стані в умовах наростання темпів і обсягів його старіння (у порівнянні з існуючим темпом і обсягами оновлення).
RU: Цель. Исследование предусматривает разработку методики и модели уменьшения ущерба системы тягового электроснабжения (СТЭ) электрифицированных железных дорог Украины. Необходимым является и определение показателя оценки предотвращения ущерба СТЭ электрифицированных железных дорог. Работа также направлена на поиск современных методов и подходов к усовершенствованию системы мониторинга, диагностирования и технического обслуживания СТЭ. Методика. Для достижения поставленной цели проведено исследование зарубежного опыта и публикаций, которые посвящены качественному решению проблем СТЭ с использованием лингвистического подхода на базе теории нечетких множественных чисел и лингвистической переменной. Результаты. В результате исследования разработан алгоритм уменьшения ущерба СТЭ, которая функционирует в условиях неопределенности. Установлено, что решение данной проблемы возможно за счет своевременного выявления фактического технического состояния оборудования в условиях проведения качественного технического обслуживания, диагностирования и обновления ресурса электротехнического оборудования тяговых подстанций (ТП) СТЭ. При проведении исследования рассмотрена схема нечеткого вывода, который базируется на применении механизма минимизации области принятия решений. Это способствует не только структурной идентификации в процессе формирования базы данных, но и позволяет значительно повысить продуктивность нахождения параметров нечеткой модели, которая, в свою очередь, уменьшает усилия, необходимые для анализа и проектирования эффективных систем управления техническим обслуживанием и ремонтом (ТО и Р) СТЭ. Научная новизна. Впервые предложен алгоритм уменьшения ущерба системы тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог Украины. Разработана математическая модель расчета уменьшения ущерба СТЭ от отказов силового оборудования ТП за счет усовершенствования системы ТО и Р. Впервые предложен показатель оценки предотвращения ущерба системы тягового электроснабжения.Практическая значимость. В статье рассмотрена схема нечеткого вывода, который базируется на применении механизма минимизации области принятия решений и способствует не только структурной идентификации в процессе формирования базы данных, но и позволяет значительно повысить производительность определения параметров нечеткой модели. Внедрение данного подхода сводится к определению основных этапов, особенностей и оптимального обоснования количественных и качественных требований к системе ТО и Р ТП. Это достигается при допустимых расходах на усовершенствование с целью уменьшения ущерба СТЭ и решения проблемы поддержания оборудования ТП в работоспособном состоянии в условиях нарастания темпов и объемов его старения (в сравнении с существующим темпом и объемами обновления).
EN: Purpose. The study provides the methods and models development of reducing damages of traction energy systems (TES) at electrified railways of Ukraine. Definition the indicator of preventing damage evaluation TES at electrified railways is necessary. Paper is aimed to search the modern methods and approaches to improve the system of TES monitoring, diagnosis and maintenance. Methodology. To achieve this purpose a study of foreign experience and publications that focus on problem-solving quality of TES using a linguistic approach based on the theory of fuzzy multiple numbers and linguistic variable were done. Findings. In result of research an algorithm to reduce TPS damages which operates under uncertainty was developed. It is found that the solution of this problem is possible by timely detection of actual technical condition of equipment in terms of quality maintenance, diagnostics and update resource of electrical equipment traction substations (TS) power supply TES. The study examined the fuzzy inference scheme, which is based on the use of mechanisms to minimize the area of decision-making. It contributes efficiency of finding the parameters of fuzzy model, which in turn reduces the efforts that are necessary for the analysis and the design of effective control systems maintenance and repair (M and R) TES. Originality. For the first time the algorithm of reduction the damage of traction energy system of electrified railways of Ukraine was offered. The mathematical model of reduction the damage calculation of TES from TP power equipment failures by improving system maintenance (M and P) was developed. Firstly evaluation index was proposed to prevent the damage of traction energy system. Practical value. The article describes the fuzzy inference scheme, which is based on the use of the mechanism to minimize the area of decision-making and contributes not only to structural identification in the process of developing a database, but also can significantly improve the performance of determining the parameters of fuzzy model. Implementation of this approach comes to the determination of the main stages, features and optimal justification of quantitative and qualitative requirements for system M and R of TS. It will be done with allowable costs for improvements to reduce TPS damage and address the equipment of traction substations in working condition in terms of growth rates and volumes aging (compared to the current speed and volume of updates).
RU: Цель. Исследование предусматривает разработку методики и модели уменьшения ущерба системы тягового электроснабжения (СТЭ) электрифицированных железных дорог Украины. Необходимым является и определение показателя оценки предотвращения ущерба СТЭ электрифицированных железных дорог. Работа также направлена на поиск современных методов и подходов к усовершенствованию системы мониторинга, диагностирования и технического обслуживания СТЭ. Методика. Для достижения поставленной цели проведено исследование зарубежного опыта и публикаций, которые посвящены качественному решению проблем СТЭ с использованием лингвистического подхода на базе теории нечетких множественных чисел и лингвистической переменной. Результаты. В результате исследования разработан алгоритм уменьшения ущерба СТЭ, которая функционирует в условиях неопределенности. Установлено, что решение данной проблемы возможно за счет своевременного выявления фактического технического состояния оборудования в условиях проведения качественного технического обслуживания, диагностирования и обновления ресурса электротехнического оборудования тяговых подстанций (ТП) СТЭ. При проведении исследования рассмотрена схема нечеткого вывода, который базируется на применении механизма минимизации области принятия решений. Это способствует не только структурной идентификации в процессе формирования базы данных, но и позволяет значительно повысить продуктивность нахождения параметров нечеткой модели, которая, в свою очередь, уменьшает усилия, необходимые для анализа и проектирования эффективных систем управления техническим обслуживанием и ремонтом (ТО и Р) СТЭ. Научная новизна. Впервые предложен алгоритм уменьшения ущерба системы тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог Украины. Разработана математическая модель расчета уменьшения ущерба СТЭ от отказов силового оборудования ТП за счет усовершенствования системы ТО и Р. Впервые предложен показатель оценки предотвращения ущерба системы тягового электроснабжения.Практическая значимость. В статье рассмотрена схема нечеткого вывода, который базируется на применении механизма минимизации области принятия решений и способствует не только структурной идентификации в процессе формирования базы данных, но и позволяет значительно повысить производительность определения параметров нечеткой модели. Внедрение данного подхода сводится к определению основных этапов, особенностей и оптимального обоснования количественных и качественных требований к системе ТО и Р ТП. Это достигается при допустимых расходах на усовершенствование с целью уменьшения ущерба СТЭ и решения проблемы поддержания оборудования ТП в работоспособном состоянии в условиях нарастания темпов и объемов его старения (в сравнении с существующим темпом и объемами обновления).
EN: Purpose. The study provides the methods and models development of reducing damages of traction energy systems (TES) at electrified railways of Ukraine. Definition the indicator of preventing damage evaluation TES at electrified railways is necessary. Paper is aimed to search the modern methods and approaches to improve the system of TES monitoring, diagnosis and maintenance. Methodology. To achieve this purpose a study of foreign experience and publications that focus on problem-solving quality of TES using a linguistic approach based on the theory of fuzzy multiple numbers and linguistic variable were done. Findings. In result of research an algorithm to reduce TPS damages which operates under uncertainty was developed. It is found that the solution of this problem is possible by timely detection of actual technical condition of equipment in terms of quality maintenance, diagnostics and update resource of electrical equipment traction substations (TS) power supply TES. The study examined the fuzzy inference scheme, which is based on the use of mechanisms to minimize the area of decision-making. It contributes efficiency of finding the parameters of fuzzy model, which in turn reduces the efforts that are necessary for the analysis and the design of effective control systems maintenance and repair (M and R) TES. Originality. For the first time the algorithm of reduction the damage of traction energy system of electrified railways of Ukraine was offered. The mathematical model of reduction the damage calculation of TES from TP power equipment failures by improving system maintenance (M and P) was developed. Firstly evaluation index was proposed to prevent the damage of traction energy system. Practical value. The article describes the fuzzy inference scheme, which is based on the use of the mechanism to minimize the area of decision-making and contributes not only to structural identification in the process of developing a database, but also can significantly improve the performance of determining the parameters of fuzzy model. Implementation of this approach comes to the determination of the main stages, features and optimal justification of quantitative and qualitative requirements for system M and R of TS. It will be done with allowable costs for improvements to reduce TPS damage and address the equipment of traction substations in working condition in terms of growth rates and volumes aging (compared to the current speed and volume of updates).
Description
О. Матусевич: ORCID 0000-0002-2174-7774
Keywords
електрифіковані залізниці, система тягового електропостачання, тягова підстанція, електрообладнання, зменшення збитків, технічне обслуговування і ремонт, діагностування, фактичний технічний стан, показник оцінки зменшення збитку, нечіткі множини, лінгвістичні змінні, электрифицированные железные дороги, система тягового электроснабжения, тяговая подстанция, электрооборудование, уменьшение ущерба, техническое обслуживание и ремонт, диагностирование, фактическое техническое состояние, показатель оценки уменьшения ущерба, нечеткие множества, лингвистические переменные, electrified railway, traction energy system, traction substation, electrical equipment, reduction the damage, maintenance and repair, diagnosis, actual technical condition, evaluation index of reduction the damage, fuzzy sets, linguistic variables, КІСЕ
Citation
Матусевич О. О. Математична модель аналізу збитку системи тягового електропостачання залізниць. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 3 (57). С. 77–87. doi: 10.15802/stp2015/46054.