Підвищення ефективності контролю заповнення колій сортувального парку шляхом корекції спектрів тестових сигналів в рейкових лініях.
Loading...
Date
2011
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Видавництво Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна.
Abstract
UK: АНОТАЦІЯ.
Дисертація присвячена підвищенню ефективності контролю заповнення колій сортувального парку шляхом розробки та застосування методу корекції спектрів тестових сигналів в рейкових лініях, що дозволить підвищити ефективність функціонування сортувальних гірок, за рахунок розробки нової системи контролю заповнення колій сортувального парку.
Вперше розроблений та теоретично обґрунтований метод корекції спектрів тестових та вихідних сигналів, який не порушує співвідношення між входом та виходом аналізованої системи, та дозволяє розширити область застосування ідентифікації за спеціальними тестовими сигналами на вхідні сигнали, які недостатньо точно апроксимують необхідний тестовий сигнал.
Розроблено вимоги та рекомендації щодо налаштування автоматизованого апаратно-програмного комплексу контролю заповнення колій сортувального парку шляхом встановлення шунта на колії сортувального парку, заповнення якої контролюватиметься, на вказаній множині відстаней.
RU: АННОТАЦИЯ. В условиях рыночной экономики и конкуренции с другими видами транспорта одним из весомых факторов обеспечения высокой эффективности эксплуатационной работы железной дороги является экономически эффективное решение проблемы сокращения времени выполнения операций на технических станциях за счет автоматизации перевозочного процесса, одной из подсистем которого является система комплексной автоматизации сортировочных горок, которая, в том числе, охватывает контроль перемещения отцепов на путях сортировочного парка. Сортировочные горки являются наиболее загруженным звеном сортировочных станций и одним из основных потребителей энергии на станциях. Среди направлений повышения эффективности функционирования сортировочных горок в современных условиях можно выделить сокращение затрат энергоресурсов на расформирование составов. Диссертация посвящена повышению эффективности контроля заполнения путей (КЗП) сортировочного парка путем разработки и применения метода коррекции спектров (МКС) тестовых сигналов в рельсовых линиях (РЛ), что позволит повысить эффективность функционирования сортировочных горок, за счет разработки новой системы КЗП сортировочного парка. В результате критического обзора существующих методов КЗП сортировочного парка выявлено, что задача КЗП не нашла своего полного решения в связи с чем она нуждается в дальнейших исследованиях. Проведен анализ методов измерения системных характеристик линейных объектов, из которого следует, что математический аппарат методов идентификации по специальным тестовым сигналам (СТС) хорошо развит, но в случае применения последних на практике, выявляются ошибки идентификации из-за недостаточно точной аппроксимации реальным входным сигналом необходимого тестового. Для расширения области применения идентификации по СТС на входные сигналы, которые недостаточно точно аппроксимируют необходимый тестовый сигнал, был разработан и теоретически обоснован МКС тестовых и выходных сигналов, который не нарушает соотношение между входом и выходом анализируемой системы. Предложенный метод позволил усовершенствовать метод адаптивной инверсной фильтрации благодаря уменьшению вероятности появления в инверсном фильтре большого усиления на частотах, которые содержат нулевые компоненты, и, следовательно, предотвратить уменьшение отношения “сигнал-шум”. Применение МКС к решению задачи КЗП сортировочного парка наряду с использованием классификатора вида “искусственная нейронная сеть” (ИНС) позволило усовершенствовать метод КЗП, а разработка математической модели системы “рельсовая линия пути сортировочного парка – классификатор”, которая включает предложенные в работе процедуры преобразования тестовых и выходных сигналов РЛ, позволила научно обосновать метод КЗП сортировочного парка с использованием МКС тестовых и выходных сигналов. В результате поиска структуры классификатора на основе ИНС, который выносит решение о степени заполнения пути сортировочного парка, была выбрана многослойная ИНС прямого распространения с 3-мя скрытыми слоями, количеством нейронов в 1-м скрытом слое 15 (функция активации, ФА, “тангенсоида”), во 2-м – 10 (ФА “логистическая”), в 3-м – 5 (ФА “логистическая”) и в выход-ном – 1 (ФА “линейная”), с обучающим алгоритмом Левенберга-Марквардта. Для получения и исследования характеристик РЛ в зависимости от количества и расположения отцепов на пути сортировочного парка выполнена разработка математической модели электрических процессов в системе “рельсовая линия – отцепы”, научно обоснована ее адекватность. Разработан опытный образец автоматизированного аппаратно-программного комплекса КЗП сортировочного парка, сформулированы рекомендации относительно его настройки: накопление статистических данных производится путем установки шунта на пути сортировочного парка, заполнение которого будет контролироваться, на множестве расстояний 0.001, 0.01, 0.02, …, 0.2, 0.22, …, 0.44 км. Разработанные алгоритмы и программная реализация метода коррекции спектров тестовых и выходных сигналов использованы в учебном процессе кафедры автоматики, телемеханики и связи Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна при преподавании дисциплины “Идентификация и моделирования технологических объектов”. Разработанные методики контроля заполнения путей сортировочного парка путем применения метода коррекции спектров тестовых и выходных сигналов в рельсовых линиях приняты для рассмотрения на предмет внедрения на сортировочной горке станции Нижнеднепровск-Узел. Ожидаемый экономический эффект составляет 179 тыс. грн./год.
EN: SUMMARY Thesis is dedicated to sorting yard track occupancy control effectiveness in-crease by means of track line test signals spectrums correction method development and use, which allow hump yard functioning effectiveness increase due to new sorting yard track occupancy control system development. For the first time test and output signals spectrums correction method developed and theoretical justified, which doesn’t disturb input-to-output ratio, and allows to extend special test signals identification area over input signals, that approximates necessary test signal with poor accuracy. Requirements and recommendation for sorting yard track occupancy control automated hardware and software complex by means of shunt placing at sorting yard track, which occupancy will be controlled, in mentioned distances set, are developed.
RU: АННОТАЦИЯ. В условиях рыночной экономики и конкуренции с другими видами транспорта одним из весомых факторов обеспечения высокой эффективности эксплуатационной работы железной дороги является экономически эффективное решение проблемы сокращения времени выполнения операций на технических станциях за счет автоматизации перевозочного процесса, одной из подсистем которого является система комплексной автоматизации сортировочных горок, которая, в том числе, охватывает контроль перемещения отцепов на путях сортировочного парка. Сортировочные горки являются наиболее загруженным звеном сортировочных станций и одним из основных потребителей энергии на станциях. Среди направлений повышения эффективности функционирования сортировочных горок в современных условиях можно выделить сокращение затрат энергоресурсов на расформирование составов. Диссертация посвящена повышению эффективности контроля заполнения путей (КЗП) сортировочного парка путем разработки и применения метода коррекции спектров (МКС) тестовых сигналов в рельсовых линиях (РЛ), что позволит повысить эффективность функционирования сортировочных горок, за счет разработки новой системы КЗП сортировочного парка. В результате критического обзора существующих методов КЗП сортировочного парка выявлено, что задача КЗП не нашла своего полного решения в связи с чем она нуждается в дальнейших исследованиях. Проведен анализ методов измерения системных характеристик линейных объектов, из которого следует, что математический аппарат методов идентификации по специальным тестовым сигналам (СТС) хорошо развит, но в случае применения последних на практике, выявляются ошибки идентификации из-за недостаточно точной аппроксимации реальным входным сигналом необходимого тестового. Для расширения области применения идентификации по СТС на входные сигналы, которые недостаточно точно аппроксимируют необходимый тестовый сигнал, был разработан и теоретически обоснован МКС тестовых и выходных сигналов, который не нарушает соотношение между входом и выходом анализируемой системы. Предложенный метод позволил усовершенствовать метод адаптивной инверсной фильтрации благодаря уменьшению вероятности появления в инверсном фильтре большого усиления на частотах, которые содержат нулевые компоненты, и, следовательно, предотвратить уменьшение отношения “сигнал-шум”. Применение МКС к решению задачи КЗП сортировочного парка наряду с использованием классификатора вида “искусственная нейронная сеть” (ИНС) позволило усовершенствовать метод КЗП, а разработка математической модели системы “рельсовая линия пути сортировочного парка – классификатор”, которая включает предложенные в работе процедуры преобразования тестовых и выходных сигналов РЛ, позволила научно обосновать метод КЗП сортировочного парка с использованием МКС тестовых и выходных сигналов. В результате поиска структуры классификатора на основе ИНС, который выносит решение о степени заполнения пути сортировочного парка, была выбрана многослойная ИНС прямого распространения с 3-мя скрытыми слоями, количеством нейронов в 1-м скрытом слое 15 (функция активации, ФА, “тангенсоида”), во 2-м – 10 (ФА “логистическая”), в 3-м – 5 (ФА “логистическая”) и в выход-ном – 1 (ФА “линейная”), с обучающим алгоритмом Левенберга-Марквардта. Для получения и исследования характеристик РЛ в зависимости от количества и расположения отцепов на пути сортировочного парка выполнена разработка математической модели электрических процессов в системе “рельсовая линия – отцепы”, научно обоснована ее адекватность. Разработан опытный образец автоматизированного аппаратно-программного комплекса КЗП сортировочного парка, сформулированы рекомендации относительно его настройки: накопление статистических данных производится путем установки шунта на пути сортировочного парка, заполнение которого будет контролироваться, на множестве расстояний 0.001, 0.01, 0.02, …, 0.2, 0.22, …, 0.44 км. Разработанные алгоритмы и программная реализация метода коррекции спектров тестовых и выходных сигналов использованы в учебном процессе кафедры автоматики, телемеханики и связи Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна при преподавании дисциплины “Идентификация и моделирования технологических объектов”. Разработанные методики контроля заполнения путей сортировочного парка путем применения метода коррекции спектров тестовых и выходных сигналов в рельсовых линиях приняты для рассмотрения на предмет внедрения на сортировочной горке станции Нижнеднепровск-Узел. Ожидаемый экономический эффект составляет 179 тыс. грн./год.
EN: SUMMARY Thesis is dedicated to sorting yard track occupancy control effectiveness in-crease by means of track line test signals spectrums correction method development and use, which allow hump yard functioning effectiveness increase due to new sorting yard track occupancy control system development. For the first time test and output signals spectrums correction method developed and theoretical justified, which doesn’t disturb input-to-output ratio, and allows to extend special test signals identification area over input signals, that approximates necessary test signal with poor accuracy. Requirements and recommendation for sorting yard track occupancy control automated hardware and software complex by means of shunt placing at sorting yard track, which occupancy will be controlled, in mentioned distances set, are developed.
Description
Keywords
контроль заповнення колій, ідентифікація, метод корекції спектрів, штучні нейронні мережі, контроль заполнения путей, идентификация, метод коррекции спектров, искусственные нейронные сети, track occupancy control, identification, spectrums correction method, artificial neural networks
Citation
Рибалка, Р. В. Підвищення ефективності контролю заповнення колій сортувального парку шляхом корекції спектрів тестових сигналів в рейкових лініях.: автореф. к. т. н. : 05.22.20/ Р. В. Рибалка. – Дніпропетровськ, 2011.