Підвищення функціональної безпеки рейкових кіл в умовах експлуатації нових типів рухомого складу
Loading...
Date
2021
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: АНОТАЦІЯ У дисертаційній роботі вирішено науково-практичне завдання підвищення функціональної безпеки рейкових кіл в умовах експлуатації нових типів рухомого складу шляхом забезпечення їх електромагнітної сумісності. На основі огляду літератури сформульовано мету та основні завдання дослідження. Проведені теоретичні і експериментальні дослідження дозволили науково обґрунтувати вибір параметрів вимірювального комплексу, що дозволило забезпечити необхідну роздільну здатність і точність визначення параметрів гармонічних завад, а також розробити математичну модель поширення електричних завад від декількох одиниць рухомого складу в поздовжньо неоднорідній несиметричній рейковій лінії. Для підвищення функціональної безпеки рейкових кіл розроблено метод моніторингу сигнального струму в рейкових колах, що базується на використанні вейвлет-аналізу сигнального струму і класифікатора на основі штучних нейронних мереж. Для виявлення дефектів рейкового кола, починаючи з їх зародження, розроблено метод підвищення їх функціональної безпеки на основі адаптивної нечіткої нейронної мережі.
RU: АННОТАЦИЯ В диссертационной работе решена научно-практическая задача повышения функциональной безопасности рельсовых цепей в условиях эксплуатации новых типов подвижного состава путем обеспечения их электромагнитной совместимости. На основе обзора литературы сформулирована цель и основные задачи исследования. Проведены теоретические и экспериментальные исследования позволили научно обосновать выбор параметров измерительного комплекса, что позволило обеспечить необходимую разрешающую способность и точность определения параметров гармонических помех, а также разработать математическую модель распространения электрических помех от нескольких единиц подвижного состава в продольно неоднородной несимметричной рельсовой линии. Для повышения функциональной безопасности рельсовых цепей разработан метод мониторинга сигнального тока в рельсовых цепях, основанный на использовании вейвлет-анализа сигнального тока и классификатора на основе искусственных нейронных сетей. Для выявления дефектов рельсовых цепей, начиная с их зарождения, разработан метод повышения их функциональной безопасности на основе адаптивной нечеткой нейронной сети
EN: ABSTRACT In the dissertation the scientific and practical task of increase of functional safety of rail circuits in the conditions of operation of new types of а rolling stock by maintenance of their electromagnetic compatibility is solved. Based on the literature review, it is concluded that new types of dual-system electric trains, which began to be introduced in Ukraine in the last decade, are а source of powerful electromagnetic interference in а wide range of frequencies that can cause faults in rail circuits and automatic locomotive signaling system operation and, consequently, lead to dangerous situations for train traffic. At the beginning of the tests of rolling stock for electromagnetic compatibility with rail circuits in Ukraine there were no regulations defining the permissible levels of electromagnetic interference in rail circuits. Theoretical and experimental studies, performed in the work, allowed to scientifically substantiate the choice of parameters of the measuring complex, which allowed to provide the necessary resolution and accuracy of determining the parameters of harmonic interference when testing rolling stock for electromagnetic compatibility with signaling and communication devices over time (up to 0.3 s ), frequency and amplitude (up to 2%). To determine the degree of influence of interference on rail circuits, а mathematical model of the propagation of electrical interference from several units of rolling stock in а longitudinally inhomogeneous asymmetric rail line is developed. Based on the simulation, it was shown that when the train approaches the choke-transformer at а distance of 0.85-0.5 km, the voltage asymmetry on the two halves of the winding of the choke-transformer can increase above 6%. The mathematical model of the influence of harmonic interferences on the track receiver of the tonal rail circuit is improved. The limiting current of noise at the input of the track receiver of the tone rail circuit with а frequency in the band ± (0 .. 0.5) Hz relative to the frequency of the signal current, which is equal to О. 7 mA for normal mode and 0.4 mA for shunt and control modes. To increase the functional safety of rail circuits in the conditions of operation of new types of rolling stock, а method of monitoring signal current in rail circuits based on the use of wavelet analysis of signal current and classifier based on artificial neural networks has been developed. To detect and control the development of rail circuit defects, starting from their origin, а method of increasing the functional safety of rail circuits by monitoring the signal current in them using an adaptive fuzzy neural network, which prevents timely transition of the system to the limit state. The application of the method allows to implement the maintenance of rail circuits taking into account their actual condition. The studies generally confirmed the adequacy of the proposed adaptive fuzzy neural network and the effectiveness of the proposed method of monitoring the origin and development of defects in the signal current of the tone rail circuit using an adaptive fuzzy neural network.
RU: АННОТАЦИЯ В диссертационной работе решена научно-практическая задача повышения функциональной безопасности рельсовых цепей в условиях эксплуатации новых типов подвижного состава путем обеспечения их электромагнитной совместимости. На основе обзора литературы сформулирована цель и основные задачи исследования. Проведены теоретические и экспериментальные исследования позволили научно обосновать выбор параметров измерительного комплекса, что позволило обеспечить необходимую разрешающую способность и точность определения параметров гармонических помех, а также разработать математическую модель распространения электрических помех от нескольких единиц подвижного состава в продольно неоднородной несимметричной рельсовой линии. Для повышения функциональной безопасности рельсовых цепей разработан метод мониторинга сигнального тока в рельсовых цепях, основанный на использовании вейвлет-анализа сигнального тока и классификатора на основе искусственных нейронных сетей. Для выявления дефектов рельсовых цепей, начиная с их зарождения, разработан метод повышения их функциональной безопасности на основе адаптивной нечеткой нейронной сети
EN: ABSTRACT In the dissertation the scientific and practical task of increase of functional safety of rail circuits in the conditions of operation of new types of а rolling stock by maintenance of their electromagnetic compatibility is solved. Based on the literature review, it is concluded that new types of dual-system electric trains, which began to be introduced in Ukraine in the last decade, are а source of powerful electromagnetic interference in а wide range of frequencies that can cause faults in rail circuits and automatic locomotive signaling system operation and, consequently, lead to dangerous situations for train traffic. At the beginning of the tests of rolling stock for electromagnetic compatibility with rail circuits in Ukraine there were no regulations defining the permissible levels of electromagnetic interference in rail circuits. Theoretical and experimental studies, performed in the work, allowed to scientifically substantiate the choice of parameters of the measuring complex, which allowed to provide the necessary resolution and accuracy of determining the parameters of harmonic interference when testing rolling stock for electromagnetic compatibility with signaling and communication devices over time (up to 0.3 s ), frequency and amplitude (up to 2%). To determine the degree of influence of interference on rail circuits, а mathematical model of the propagation of electrical interference from several units of rolling stock in а longitudinally inhomogeneous asymmetric rail line is developed. Based on the simulation, it was shown that when the train approaches the choke-transformer at а distance of 0.85-0.5 km, the voltage asymmetry on the two halves of the winding of the choke-transformer can increase above 6%. The mathematical model of the influence of harmonic interferences on the track receiver of the tonal rail circuit is improved. The limiting current of noise at the input of the track receiver of the tone rail circuit with а frequency in the band ± (0 .. 0.5) Hz relative to the frequency of the signal current, which is equal to О. 7 mA for normal mode and 0.4 mA for shunt and control modes. To increase the functional safety of rail circuits in the conditions of operation of new types of rolling stock, а method of monitoring signal current in rail circuits based on the use of wavelet analysis of signal current and classifier based on artificial neural networks has been developed. To detect and control the development of rail circuit defects, starting from their origin, а method of increasing the functional safety of rail circuits by monitoring the signal current in them using an adaptive fuzzy neural network, which prevents timely transition of the system to the limit state. The application of the method allows to implement the maintenance of rail circuits taking into account their actual condition. The studies generally confirmed the adequacy of the proposed adaptive fuzzy neural network and the effectiveness of the proposed method of monitoring the origin and development of defects in the signal current of the tone rail circuit using an adaptive fuzzy neural network.
Description
Захист – 23 квітня 2021 р.
В. Мелешко: ORCID 0000-0001-6833-964X
В. Мелешко: ORCID 0000-0001-6833-964X
Keywords
залізничний транспорт, залізнична автоматика, рейкові кола, електромагнітна сумісність, функціональна безпека, железнодорожный транспорт, железнодорожная автоматика, рельсовые цепи, электромагнитная совместимость, функциональная безопасность, railway transport, railway automation, rail circuits, electromagnetic compatibility, functional safety, Укрзалізниця
Citation
Мелешко В. В. Підвищення функціональної безпеки рейкових кіл в умовах експлуатації нових типів рухомого складу : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.20. Дніпро, 2021. 21 с.