Читать онлайн «Оптимизация управления движением поездов»

ФГБ ОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» ________________________________________________ Кафедра «Управление и информатика в технических системах» Оптимизация управления движением поездов Под редакцией доктора технических наук, профессора Л. А. Баранова Учебное пособие Москва – 2011 УДК 656. 25-52 О 60 Баранов Л. А. , Ерофеев Е. В. , Мелёшин И. С. , Чинь Л. М. Оптимизация управления движением поездов. Учебное пособие/ под редакцией доктора технических наук, профессора Л. А. Баранова. – М. :МИИТ, 2011. – 164 с. В книге приведена постановка и решение оптимизационной задачи выбора режимов управления движением поезда при заданных скоростных ограничениях по критерию минимума расхода энергии, когда фиксировано время хода по перегону, либо по критерию минимума приведенных затрат. В пособии дано решение задачи энергооптимального распределения времени хода поезда по участку на времена хода по перегонам, решается задача потенциальной оценки минимума интервала попутного следования поездов. Книга предназначена для студентов, аспирантов и преподавателей транспортных вузов, а так же специалистов, занимающихся исследованием, разработкой, внедрением и эксплуатацией энергосберегающих технологий на железнодорожном транспорте, систем автоматического управления движением поездов, организацией процесса перевозок. Рецензенты: д. т. н. , профессор Абрамов В. М. (ЗАО «Отраслевой центр внедрения новой техники и технологии»); к. т. н. , доцент кафедры «Энергоснабжение электрических железных дорог" Гречишников В. А. (МИИТ). ISBN 978-5-7876-0151-0 © ФГБ ОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения», 2011  ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5 1 Моделирование движения поезда ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7 1. 1 Уравнение движения поезда... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7 1. 2 Моделирование сопротивления движению поезда ... ... ... ... . . 11 1. 3 Моделирование сил тяги и торможения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15 1. 4 Моделирование процесса торможения поезда ... ... ... ... ... ... ... 21 2 Оптимальное управление движением поезда с непрерывным управлением тягой и торможением ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25 2. 1 Методы решения задач оптимального управление движением поезда. Критерии оптимальности. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 25 2. 2 Постановка задачи оптимального управления. ... ... ... ... ... ... . . 27 2. 3 Использование принципа максимума [17] ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31 2. 4 Оптимальные режимы управления [17] ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 34 2. 5 Структура оптимальной траектории и допустимые переключении оптимальных режимов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 46 2. 6 Грубость оптимальной траектории ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 63 3 Оптимальное управление движением поезда с непрерывным управлением тягой и торможением без рекуперативного тормоза ... ... 73 3. 1 Постановка задачи оптимального управления ... ... ... ... ... ... ... 73 3. 2 Использование принципа максимума ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 74 3. 3 Оптимальные режимы управления ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 77 3. 4 Структура оптимальной траектории [3] ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 78 4 Определение оптимальных режимов ведения поездов метрополитена с использованием численных методов оптимизации. . 80 4. 1 Опыт использования численных методов оптимизации для определения оптимальных режимов ведения поездов метрополитена. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 80 4. 2 Определение методом динамического программирования оптимальных режимов ведения поездов метрополитена с дискретным управлением силой тяги. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 81 3 5 Определение энергооптимальных режимов ведения поездов магистральных железных дорог с использованием численных методов оптимизации ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 97 5. 1 Опыт использования численных методов оптимизации для выбора оптимальных режимов ведения поездов ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 97 5. 2 Определение оптимальных режимов ведения поездов с электровозами с позиционным (дискретным) управлением методом динамического программирования... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 98 6 Оптимальное распределение участкового времени хода на времена хода по перегонам. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 114 6. 1 Аналитический метод оптимального распределения участкового времени хода поезда на времена хода по перегонам. 114 6. 2 Оптимальное распределение участкового времени хода на времена хода по перегонам методом динамического программирования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 120 6. 3 Методика анализа эффективности и «грубости» оптимального распределения участкового времени хода на времена хода по перегонам ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 125 6. 4 Анализ оптимального распределения участкового времени хода на примере линии метрополитена. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 128 7 Оптимизация пропускной способности линии по системам обеспечения безопасности движения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 132 7. 1 Потенциальная оценка минимального интервала попутного следования поездов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 132 7. 2 Минимальный интервал попутного следования поездов по системам обеспечения безопасности при фиксированных блок- участках... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 149 Список литературы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 160 4  ВВЕДЕНИЕ Развитие современных информационных технологий и средств микропроцессорной техники позволяет реализовать новые возможности при построении систем автоматического управления.