Конструктивное моделирование зоны распределения энергии рекуперации тяги постоянного тока
Loading...
Date
2016
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
RUS: Цель. Научная работа посвящена разработке средств и методов формирования множества реальных и потенциальных структурных схем зон рекуперации с различными поездными ситуациями для дальнейшего обучения нейро-нечетких сетей на основе экспертных решений и формирования рационального управления. Методика. Для моделирования структурной схемы системы тягового электроснабжения, режимов тягового электропотребления и поездной ситуации в зоне распределения энергии рекуперации применена методология математико-алгоритмического конструктивизма. Данный подход предусматривает разработку конструктивно-продукционных структур (КПС) с преобразованиями специализации, интерпретации, конкретизации и реализации. Разработка КПС предусматривает определение расширяемого носителя, сигнатуры отношений и операций и конструктивной аксиоматики. Наиболее сложной и существенной частью аксиоматики является множество формируемых правил подстановки, определяющих процесс вывода соответствующих конструкций. Результаты. Разработана специализированная и конкретизированная КПС, которая позволяет учесть все возможности и особенности современного оборудования систем тягового электроснабжения, участков тяговой сети и поездной ситуации. Ее особенность: семантическое наполнение терминального алфавита образами электрооборудования, тяговой сети и потребителей электроэнергии, обладающими соответствующей атрибутикой. Приведенный частный случай формирования структурной схемы демонстрирует возможности КПС применительно к данной задаче. Научная новизна. Авторами предложен новый подход к решению задачи рационального использования энергии рекуперации, который заключается в применении методов и средств искусственных нейронных сетей, экспертных систем и нечеткой логики и математико-алгоритмического конструктивизма. В данной работе представлены методы конструктивно-продукционного моделирования структуры зоны распределения энергии рекуперации в системе тяги постоянного тока. Практическая значимость. Решение задачи рационального использования энергии рекуперации позволяет значительно экономить энергоресурсы, способствовать техническому переоснащению железнодорожного транспорта Украины путем внедрения современных средств и возможностей. Разработанные модели могут применяться для решения и других задач энергосбережения в различных системах электрического транспорта.
UKR: Мета. Наукова робота присвячена розробці методів та засобів формування множини реальних і потенційних структурних схем зон рекуперації з різними поїзними ситуаціями для подальшого навчання нейронечітких мереж на основі експертних рішень для формування раціонального управління. Методика. Для моделювання структурної схеми системи тягового електропостачання, режимів тягового електроспоживання та поїзної ситуації у зоні розподілу енергії рекуперації застосована методологія математико-алгоритмічного конструктивізму. Даний підхід передбачає розробку конструктивно-продукційних структур (КПС) з перетвореннями спеціалізації, інтерпретації, конкретизації та реалізації. Розробка КПС передбачає визначення розширюваного носія, сигнатури відносин і операцій та конструктивної аксіоматики. Найбільш складною таістотною частиною аксіоматики є множина сформованих правил підстановки, що визначають процес виведення відповідних конструкцій. Результати. Розроблено спеціалізовану і конкретизовану КПС, яка дозволяє врахувати всі можливості та особливості сучасного обладнання систем тягового електропостачання, ділянок тягової мережі й поїзної ситуації. Її особливість: семантичне наповнення термінального алфавіту образами електрообладнання, тягової мережі та споживачів електроенергії, що володіють відповідною атрибутикою. Наведений окремий випадок формування структурної схеми демонструє можливості КПС стосовно даної задачі. Наукова новизна. Авторами запропоновано новий підхід до вирішення задачі раціонального використання енергії рекуперації, який полягає в застосуванні методів та засобів штучних нейронних мереж, експертних систем нечіткої логіки й математико-алгоритмічного конструктивізму. У даній роботі представлені методи конструктивно-продукційного моделювання структури зони розподілу енергії рекуперації у системі тяги постійного струму. Практична значимість. Рішення задачі раціонального використання енергії рекуперації дозволяє значно економити енергоресурси, сприяти технічному переоснащенню залізничного транспорту України шляхом впровадження сучасних засобів і можливостей. Розроблені моделі можуть застосовуватися для вирішення й інших задач енергозбереження в різних системах електричного транспорту.
ENG: Purpose. The article is aimed to develop the means and methods of forming a plurality of real and potential structural diagrams for zones of energy recovery and different locations of trains for further training neuro-fuzzy networks on the basis of expert solutions and also for the formation of good control. Methodology. Methodology of mathematical and algorithmic constructivism for modeling the structural diagrams of the electric supply system and modes of traction power consumption and the train’s locations in zones of energy recovery was applied. This approach involves the development of constructive-synthesizing structures (CSS) with transformation by specialization, interpretation, specification and implementation. Development CSS provides an extensible definition media, relations and the signature of operations and constructive axiomatic. The most complex and essential part of the axioms is the set formed by the substitution rules defining the process of withdrawal of the corresponding structures. Findings. A specialized and specified CSS, which allows considering all the possibilities and features, that supply power traction systems with modern equipment, stations and trains location was designed. Its feature: the semantic content of the terminal alphabet images of electrical traction network and power consumers with relevant attributes. A special case of the formation of the structural diagram shows the possibilities CSS in relation to this problem. Originality. A new approach to solving the problem of rational use of energy recovery, which consists in application of the methods and means of artificial neural networks, expert systems, fuzzy logic and mathematical and algorithmic constructivism. This paper presents the methods of constructive simulation of a production-distribution of energy recovery zone structure in the system of the DC traction. Practical value. The tasks decision of the rational use of energy recovery can significantly save energy, contribute to the technical re-equipment of a railway transportation of Ukraine through the introduction of modern means and capabilities. The developed model can be used to solve other energy-saving tasks in different systems of electric transport.
UKR: Мета. Наукова робота присвячена розробці методів та засобів формування множини реальних і потенційних структурних схем зон рекуперації з різними поїзними ситуаціями для подальшого навчання нейронечітких мереж на основі експертних рішень для формування раціонального управління. Методика. Для моделювання структурної схеми системи тягового електропостачання, режимів тягового електроспоживання та поїзної ситуації у зоні розподілу енергії рекуперації застосована методологія математико-алгоритмічного конструктивізму. Даний підхід передбачає розробку конструктивно-продукційних структур (КПС) з перетвореннями спеціалізації, інтерпретації, конкретизації та реалізації. Розробка КПС передбачає визначення розширюваного носія, сигнатури відносин і операцій та конструктивної аксіоматики. Найбільш складною таістотною частиною аксіоматики є множина сформованих правил підстановки, що визначають процес виведення відповідних конструкцій. Результати. Розроблено спеціалізовану і конкретизовану КПС, яка дозволяє врахувати всі можливості та особливості сучасного обладнання систем тягового електропостачання, ділянок тягової мережі й поїзної ситуації. Її особливість: семантичне наповнення термінального алфавіту образами електрообладнання, тягової мережі та споживачів електроенергії, що володіють відповідною атрибутикою. Наведений окремий випадок формування структурної схеми демонструє можливості КПС стосовно даної задачі. Наукова новизна. Авторами запропоновано новий підхід до вирішення задачі раціонального використання енергії рекуперації, який полягає в застосуванні методів та засобів штучних нейронних мереж, експертних систем нечіткої логіки й математико-алгоритмічного конструктивізму. У даній роботі представлені методи конструктивно-продукційного моделювання структури зони розподілу енергії рекуперації у системі тяги постійного струму. Практична значимість. Рішення задачі раціонального використання енергії рекуперації дозволяє значно економити енергоресурси, сприяти технічному переоснащенню залізничного транспорту України шляхом впровадження сучасних засобів і можливостей. Розроблені моделі можуть застосовуватися для вирішення й інших задач енергозбереження в різних системах електричного транспорту.
ENG: Purpose. The article is aimed to develop the means and methods of forming a plurality of real and potential structural diagrams for zones of energy recovery and different locations of trains for further training neuro-fuzzy networks on the basis of expert solutions and also for the formation of good control. Methodology. Methodology of mathematical and algorithmic constructivism for modeling the structural diagrams of the electric supply system and modes of traction power consumption and the train’s locations in zones of energy recovery was applied. This approach involves the development of constructive-synthesizing structures (CSS) with transformation by specialization, interpretation, specification and implementation. Development CSS provides an extensible definition media, relations and the signature of operations and constructive axiomatic. The most complex and essential part of the axioms is the set formed by the substitution rules defining the process of withdrawal of the corresponding structures. Findings. A specialized and specified CSS, which allows considering all the possibilities and features, that supply power traction systems with modern equipment, stations and trains location was designed. Its feature: the semantic content of the terminal alphabet images of electrical traction network and power consumers with relevant attributes. A special case of the formation of the structural diagram shows the possibilities CSS in relation to this problem. Originality. A new approach to solving the problem of rational use of energy recovery, which consists in application of the methods and means of artificial neural networks, expert systems, fuzzy logic and mathematical and algorithmic constructivism. This paper presents the methods of constructive simulation of a production-distribution of energy recovery zone structure in the system of the DC traction. Practical value. The tasks decision of the rational use of energy recovery can significantly save energy, contribute to the technical re-equipment of a railway transportation of Ukraine through the introduction of modern means and capabilities. The developed model can be used to solve other energy-saving tasks in different systems of electric transport.
Description
В. Шинкаренко: ORCID 0000-0001-8738-7225; О. Саблин: ORCID 0000-0001-6784-648X; А. Иванов: ORCID 0000-0003-1259-6377
Keywords
рекуперация, энергосбережение, конструктивно-продукционная структура, структурная схема, модель, тяговая подстанция, рекуперація, енергозбереження, конструктивно-продукційна структура, структурна схема, тягова підстанція, energy recovery, energy conservation, constructive-synthesizing structures, structural diagrams, model, traction substation, КІТ, КБЖД
Citation
Шинкаренко В. И., Саблин О. И., Иванов А. П. Конструктивное моделирование зоны распределения энергии рекуперации тяги постоянного тока. Наука та прогрес транспорту. 2016. № 5 (65). C. 125–135. DOI: 10.15802/stp2016/84036.