Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 65864 10.20295/2223-9987-2023-2-181-194 Современные технологии - транспорту HIGH TECHNOLOGIES FOR TRANSPORT Современные технологии - транспорту Automatic Speed Control System of a Hump-Shunting Diesel Locomotive Система автоматического управления скоростью маневрового тепловоза в режиме горочной работы Журавлев Сергей Николаевич Zhuravlev Sergey Nikolaevich s_zhyravlev@mail.ru Пудовиков Олег Евгеньевич Pudovikov Oleg Evgen'evich olegep@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 АО «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (АО «ВНИКТИ») Коломна Россия JSC "Research and Design-Technological Institute of Rolling Stock" (JSC "VNIKTI") Kolomna Russian Federation Российский университет транспорта Москва Россия Russia University of Transport Moscow Russian Federation 26 06 2023 26 06 2023 2023 2 181 194 25 06 2023 https://atjournal.ru/en/nauka/article/65864/view

Цель: Показана актуальность разработки систем автоматического регулирования скорости маневровых тепловозов в режиме горочной работы. Приведено математическое описание электропередачи маневрового тепловоза типа ТЭМ7А как исполнительного элемента системы автоматического управления и поезда как объекта управления. Синтезирована функциональная схема системы управления, разработан принцип ее работы для удовлетворения основных требований, предъявляемых к маневровым тепловозам при работе на сортировочной горке. Синтезирован ПИ-регулятор скорости, параметры которого обеспечивают минимум интегральной ошибки скорости второго порядка. Методы: Оптимальные значения регулятора найдены с помощью метода Монте-Карло. Результаты: Приведены результаты имитационного моделирования. Практическая значимость: Установлено, что разработанная система управления обеспечивает плавное формирование переходных процессов и поддерживает заданное значение скорости в режимах надвига и роспуска состава в диапазоне скоростей до 15 км/ч, что способствует увеличению пропускной способности сортировочных горок нового поколения, оборудованных системами управления сортировочным процессом.

Purpose: The importance of developing automatic speed control systems for hump-shunting diesel locomotives is demonstrated. Using as an example a shunting diesel locomotive of Type TEM7A a mathematical description is provided of electric power transmission as a final controlling element of the automatic control system and of a train as a control object. A flow-chart of the control system is generated and the system’s principle of operation is designed so as to ensure the main requirements to the hump-shunting locomotives are met. The PI speed controller is developed with parameters that provide for a maximum second-order integral accuracy of speed control. Methods: Controller’s optimum values are found using the Monte Carlo simulation. Results: The results of a simulation modeling are presented. Practical significance: The designed control system is found to ensure a smooth transient response and to maintain a given value of speed within the range of 15 km/h when pushing over a hump or at breaking up, providing for an increased shunting capacity of new generation hump yards featuring shunting control systems.

 Скорость маневровый тепловоз система управления электропередача оптимизация интегральная ошибка моделирование Speed shunting diesel locomotive control system electrical power transmission optimization integral inaccuracy modeling

Кузнецова И. А. Оценка технико-энергетической эффективности работы маневровых тепловозов путем моделирования рабочих процессов оборудования в режимах эксплуатации: специальность 05.22.07: «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»: дисс. ... канд. техн. наук / И. А. Кузнецова; АО. - М.: Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта, 2018. - 168 с. Kuznecova I. A. Ocenka tehniko-energeticheskoy effektivnosti raboty manevrovyh teplovozov putem modelirovaniya rabochih processov oborudovaniya v rezhimah ekspluatacii: special'nost' 05.22.07: «Podvizhnoy sostav zheleznyh dorog, tyaga poezdov i elektrifikaciya»: diss. ... kand. tehn. nauk / I. A. Kuznecova; AO. - M.: Vserossiyskiy nauchno-issledovatel'skiy institut zheleznodorozhnogo transporta, 2018. - 168 s. Щуров Н. И. Анализ режимов работы силовых установок маневровых тепловозов / Н. И. Щуров, Е. Г. Гурова, С. В. Макаров и др. // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 3. - С. 104. Schurov N. I. Analiz rezhimov raboty silovyh ustanovok manevrovyh teplovozov / N. I. Schurov, E. G. Gurova, S. V. Makarov i dr. // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. - 2014. - № 3. - S. 104. Шелухин В. И. Автоматизация и механизация сортировочных горок / В. И. Шелухин. - М.: Маршрут, 2005. - 240 с. Sheluhin V. I. Avtomatizaciya i mehanizaciya sortirovochnyh gorok / V. I. Sheluhin. - M.: Marshrut, 2005. - 240 s. Тун А. З. Система автоматического управления скоростью движения электропоезда городской транспортной системы города Янгон: специальность 05.13.06: «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами»: автореф. дисс. … канд. техн. наук / А. З. Тун. - М.: Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2016. - 24 с. Tun A. Z. Sistema avtomaticheskogo upravleniya skorost'yu dvizheniya elektropoezda gorodskoy transportnoy sistemy goroda Yangon: special'nost' 05.13.06: «Avtomatizaciya i upravlenie tehnologicheskimi processami i proizvodstvami»: avtoref. diss. … kand. tehn. nauk / A. Z. Tun. - M.: Moskovskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya (MIIT), 2016. - 24 s. Пудовиков О. Е. Система автоматического регулирования движения перспективного электропоезда: специальность 05.09.03: «Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / О. Е. Пудовиков. - М.: Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2000. - 134 с. Pudovikov O. E. Sistema avtomaticheskogo regulirovaniya dvizheniya perspektivnogo elektropoezda: special'nost' 05.09.03: «Elektrotehnicheskie kompleksy i sistemy, vklyuchaya ih upravlenie i regulirovanie»: dissertaciya na soiskanie uchenoy stepeni kandidata tehnicheskih nauk / O. E. Pudovikov. - M.: Moskovskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya (MIIT), 2000. - 134 s. Пудовиков О. Е. Система автоматического управления скоростью грузового поезда с распределенной тягой / О. Е. Пудовиков, В. Г. Сидоренко и др. // Электротехника. - 2019. - № 9. - С. 47-54. Pudovikov O. E. Sistema avtomaticheskogo upravleniya skorost'yu gruzovogo poezda s raspredelennoy tyagoy / O. E. Pudovikov, V. G. Sidorenko i dr. // Elektrotehnika. - 2019. - № 9. - S. 47-54. Dong H. Automatic Train Control System Development and Simulation for High-Speed Railways / H. Dong, B. Ning, B. Cai et al. // IEEE circuits and systems magazine. - 2010. - Vol. 10. - Iss. 2. Dong H. Automatic Train Control System Development and Simulation for High-Speed Railways / H. Dong, B. Ning, B. Cai et al. // IEEE circuits and systems magazine. - 2010. - Vol. 10. - Iss. 2. Журавлев С. Н. Система управления силовой установкой маневрового тепловоза с алгоритмом автоматического регулирования скорости / С. Н. Журавлев // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. - 2021. - № 3-4. - С. 31-38. Zhuravlev S. N. Sistema upravleniya silovoy ustanovkoy manevrovogo teplovoza s algoritmom avtomaticheskogo regulirovaniya skorosti / S. N. Zhuravlev // Avtomatizaciya i modelirovanie v proektirovanii i upravlenii. - 2021. - № 3-4. - S. 31-38. Патент № 2616111 Российская Федерация, МПК B60L 15/20 (2006.01), B60L 11/02 (2006.01). Способ регулирования скорости движения тепловоза с электрической передачей: № 2016103650: заявл. 04.02.2016: опубл. 12.04.2017 / C. И. Ким, С. Н. Журавлев, А. А. Пронин и др.; заявитель ОАО «Российские железные дороги». - 9 с. Patent № 2616111 Rossiyskaya Federaciya, MPK B60L 15/20 (2006.01), B60L 11/02 (2006.01). Sposob regulirovaniya skorosti dvizheniya teplovoza s elektricheskoy peredachey: № 2016103650: zayavl. 04.02.2016: opubl. 12.04.2017 / C. I. Kim, S. N. Zhuravlev, A. A. Pronin i dr.; zayavitel' OAO «Rossiyskie zheleznye dorogi». - 9 s. Марков В. А. Моделирование системы автоматического регулирования частоты вращения дизельного двигателя / В. А. Марков и др. // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2019. - № 7. - С. 35-46. Markov V. A. Modelirovanie sistemy avtomaticheskogo regulirovaniya chastoty vrascheniya dizel'nogo dvigatelya / V. A. Markov i dr. // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Mashinostroenie. - 2019. - № 7. - S. 35-46.