Реферат: Е. В. Системы автоведения поездов. Методические указания

УДК 681. 325. 5
Е-76


Ерофеев Е. В. Системы автоведения поездов. Методические указания к курсовому проекту. - М.: МИИТ, 2007. - 16 с.


В методических указаниях излагается методика выбора структуры системы автоведения поездов, распределения функций между уровнями, анализа качества управления с помощью имитационного моделирования.


© Московский государственный

университет путей сообщения

(МИИТ), 2007


Учебно-методическое издание


Ерофеев Евгений Васильевич


Системы автоведения поездов

Методические указания к курсовому проекту

для студентов специальности

«Управление и информатика в технических системах»


Подписано в печать Формат Тираж 100 экз.


Усл. печ. л. Заказ Изд. № 74 - 07

127994, Москва, ул. Образцова, 15.

Типография МИИТа.

^ 1. Цель проекта

Целью курсового проектирования является изучение принципов построения систем автоведения поездов, включая: выбор структурной схемы, распределение функций между уровнями, законы управления регуляторов времени хода, анализ качества управления с помощью имитационного моделирования.


^ 2. Теоретическая часть проекта


Система автоведения поездов (САВП) [1] предназначена для автоматизации процесса управления движением поездов, включая:

определения времен стоянок поездов на станциях ;

определения времен хода поездов по перегонам ;

выбор режимов ведения поездов с целью выполнения заданного времени хода по перегону (регулятор времени хода);

слежение за непревышением допустимых скоростей и подтормаживания в случае необходимости;

прицельное торможение на станциях для остановки поезда;

отправления поездов со станций;

открытие и закрытие дверей поездов в метро;

информирование машиниста о режимах работы системы;

информирование пассажиров в метро.

Системы автоведения поездов бывают автономные и централизованные. Централизованные САВП, как правило, имеют три уровня иерархии: центральный пост управления (ЦПУ), станционные устройства (СУ), поездные устройства (ПУ). Распределение функций управления между уровнями системы может быть различным. Часть функций закрепляется за определенными уровнями, а некоторые функции могут выполняться разными уровнями. Например, хранение планового графика движения, регистрация исполненного графика, определение , реализуется всегда центральным постом управления. Регулятор времени хода может быть на ЦПУ, или на СУ, или на ПУ. В зависимости от его расположения изменяется передаваемая информация между уровнями САВП.

На рисунке 1 для примера представлена функциональная схема централизованной системы автоведения поездов метрополитена с законом управления регулятора времени хода (РВХ) по времени




Рисунок 1. Функциональная схема САВПМ


дополнительного движения под тягой в зависимости от оставшегося времени хода по перегону с размещением РВХ на поездном устройстве.

Центральный пост управления определяет плановые время стоянки и время хода поезда по перегону по сигналу прибытия поезда на станцию и номера маршрута, поступающих с поездного устройства. Информация о времени хода и стоянки передается через станционное устройство на поездное устройство. Во время отправления поезда вычисляется заданное время хода поезда по перегону

(1)

где - фактическое время стоянки поезда на станции.

Регулятор времени хода в рассматриваемом примере, расположенный на поездном устройстве, работает по закону . Для реализации данного закона управления необходим датчик контрольной точки. В момент прохождения контрольной точки регулятор времени хода вычисляет оставшееся время хода поезда до конца перегона

, (2)

где - время хода поезда до контрольной точки.

По зависимости , хранящейся в памяти РВХ, регулятор времени хода вычисляет время дополнительного движения в режиме тяги . Через время, равное , регулятор времени хода подает команду на выключение тяговых двигателей. Далее движение поезда осуществляется на выбеге до начала прицельного торможения. На рисунке 2 представлена временная диаграмма работы САВПМ по рассматриваемому закону управления.


^ 3. Задание на курсовой проект


Выбрать длину и профиль перегона, на котором потребовалось бы сделать два включения тяговых двигателей.




Выбрать координаты первого выключения тяговых двигателей , второго включения тяговых двигателей и по программе «Исследование качества управления регуляторов времени хода системы автоведения поездов»




Рисунок 2. Временная диаграмма работы САВПМ.


[2] провести расчеты для определения пяти времен хода по перегону при программной загрузке вагона , заданной в таблице 1, , . Распечатать параметры движения поезда по перегону.

По результатам расчета построить на одном рисунке пять траекторий движения поезда .

Разработать функциональную схему централизованной системы автоведения поездов метрополитена на перегоне с двумя включениями тяговых двигателей для вариантов согласно таблицы 1 . Составить описание работы системы.

Представить временную диаграмму работы централизованной системы автоведения поездов метрополитена на перегоне с двумя включениями тяговых двигателей.

Разработать блок-схему и описание модели для исследования качества управления регуляторов времени хода САВПМ на перегонах с двумя включениями тяговых двигателей.

Внести изменения в программу «Исследование качества управления регуляторов времени хода систем автоведения поездов» для того чтобы можно было исследовать РВХ на перегонах с двумя включениями тяговых двигателей.

Провести исследование качества управления регулятора времени хода САВПМ, заданного в таблице 1, на перегоне с двумя включениями тяговых двигателей при коэффициентах учета основного сопротивления движения поезда , , . Ошибки управления представить в виде таблицы.

На одном рисунке построить зависимости одного из законов управления , , , , согласно таблицы 1 при , , .

По результатам исследования сделать выводы.



Таблица 1 – Варианты заданий на курсовой проект

№

варианта

Программная загрузка вагона, т

Закон управления регулятора времени хода

Место распределения регулятора времени хода

1

5



ЦПУ

2

6



СУ

3

7



ПУ

4

8



ЦПУ

5

9



СУ

6

10



ПУ

7

11



ЦПУ

8

12



СУ

9

13



ПУ

10

14



ЦПУ

11

15



СУ

12

5



ПУ

13

6



ЦПУ

14

7



СУ

15

8



ПУ

16

9



ЦПУ

17

10



СУ

18

11



ПУ

19

12



ЦПУ

20

13



СУ

21

14



ПУ

22

15



ЦПУ

23

5



СУ

24

6



ПУ

25

7



ЦПУ

26

8



СУ

27

9



ЦПУ

28

10



СУ

29

11



ЦПУ

30

12



СУ


Принятые в таблице 1 обозначения: ЦПУ – центральный пост управления, СУ – станционное устройство, ПУ – поездное устройство.


^ 4. Модель для исследования качества управления регуляторов времени хода


На рисунке 3 представлена модульная блок – схема модели для исследования качества управления регуляторов времени хода САВПМ.

В модуле 1 задаются параметры перегона, выбранные студентом.

В модуле 2 задаются программные параметры движения поезда:

программная загрузка вагона пассажирами;

программное напряжение на контактном рельсе, принятое 800 В;

коэффициент учета основного сопротивления, принятый 1;

выбранная студентом координата 1 – го выключения тяговых двигателей;

координата 2 – ого включения тяговых двигателей;

координата контрольной точки;

шаг интегрирования в режиме тяги, принятый 1 м;

шаг интегрирования в режиме выбега, принятый 10 м;

автоматический вариант управления движением;

количество включений тяги - два.




Рисунок 3. Модульная блок - схема модели.


В модуле 3 приводится моделирование движения поезда по перегону для программных параметров движения, заданных в модуле 2, для пяти времен хода.

В модуле 4 после завершения моделирования движения поезда для 5 времен хода производится кусочно – линейная аппроксимация следующих программных зависимостей законов управления регуляторов времени: , , , .

Для перегона с двумя включениями тяговых двигателей эти зависимости определяются для движения при втором включеннии тяговых двигателей.

Далее, как в модуле 2, задаются исследуемые параметры движения поезда. В курсовом проекте исследуется влияние изменения основного сопротивления движению поезда на качество управления регулятора времени хода. Для этого вводится коэффициент , который можно изменять

(3)

где - основное сопротивление движению поезда, принятое при моделировании;

- расчетное значение основного сопротивления движению поезда, которое определяется по следующим формулам:

в режиме тяги

(4)

в режиме выбега

(5)

где - масса тары вагона, которая принимается равной 33,5 т;

- масса загрузки вагона пассажирами;

- число вагонов в поезде, принимаем равное 7;

- площадь эквивалентной поверхности состава, для 7 вагонов .

В модуле 5 производится моделирование движения поезда при исследуемых параметрах движения для пяти времен хода согласно модели [2].

В модуле 6 производится моделирование регулятора времени хода по заданному закону управления.

В модуле 7 определяются ошибки управления временем хода в связи с изменением основного сопротивления движению поезда. Рассчитываются максимальная, средняя, средняя квадратичные ошибки управления временем хода [2].

На рисунке 4 представлена модульная блок – схема регулятора времени хода. Регулятор времени хода предназначен для выбора режимов ведения поезда с целью выполнения заданного времени хода. В зависимости от числа включений тяговых двигателей на перегоне алгоритм регулятора времени хода изменяется (модуль 1). На перегоне с двумя включениями тяговых двигателей регулятор времени хода определяет момент первого выключения двигателей (модуль 2) и момент второго включения двигателей (модуль 3), сравнивая текущий путь с программными значениями.

В модуле 4 рассчитывается программное значение параметра управления регулятора времени хода для заданного времени хода по исследуемому закону управления.

В модуле 5 определяется текущее значение параметра управления регулятора на данном шаге, это или путь , или скорость , или текущее время в режиме второй тяги. Для закона управления требуется рассчитать среднюю скорость

(6)

В модуле 6 сравнивается текущее значение параметра управления с программным значением . Если выполняется условие , то производится выключение тяговых двигателей.





Рисунок 4. Модульная блок – схема регулятора времени хода.

^ 5. Содержание документации по курсовому проекту


Введение.

Содержание.

Траектории движения поезда для пяти времен хода с указанием выбранного профиля пути (на одном рисунке).

Параметры движения поезда для пяти вариантов времени хода в виде таблицы.

Функциональная схема централизованной системы автоведения поездов метрополитена с описанием работы.

Временная диаграмма работы системы автоведения поездов на перегоне с двумя включениями тяговых двигателей.

Блок – схема модели для исследования качества управления регулятора времени хода САВПМ на перегонах с двумя включениями тяговых двигателей.

Фрагмент программы, где были внесены изменения.

Результаты исследования качества управления регулятора времени хода САВПМ при изменении основного сопротивления движению поезда в виде таблицы ошибок управления.

Зависимость закона управления согласно таблицы 1 при , , .

Заключение.



^ 6. Инструкция по внесению изменений в программу исследования законов управления временем хода

Программа исследования законов управления временем хода состоит из нескольких блоков (модулей). Каждый из блоков написан на языке программирования TURBO PASCAL и хранится в отдельном файле с расширение PAS.

Модуль модели движения поезда находится в файле LABORANT.PAS.

В тексте программы этого модуля необходимо сделать следующие изменения:


1) В файле LABORANT.PAS в конце программы нужно добавить строчку с текстом:

FlagOneOn:=false.


Эта строчка нужна для того, чтобы после каждого расчета траекторий не приходилось менять количество включений тяги в пункте “задание параметров движения”.


Часть программы после изменения будет следующей:

end;

FlagOneOn:=false;

End;

END.

2) Для заданного закона управления временем хода написать условие отключения второй тяги. Условие нужно вставить в ту часть программы, где происходит определение момента отключения тяги при моделировании РВХ.


Для того чтобы все внесенные изменения вступили в силу, необходимо заново скомпилировать программу. Это можно сделать следующим образом: нужно открыть файл MSU.PAS c помощью программы

TURBO PASСAL и нажатием клавиш CTRL+F9 запустить программу на исполнение. Для того чтобы при запуске не возникали ошибки необходимо, чтобы вместе с файлом MSU.PAS в одном каталоге находились следующие файлы: GRAPH.TPU, EGAVGA.BGI, V_MOUSE.TPU, MENU.TPU, UNISCR.EXE и все файлы с расширением PAS относящиеся к данной программе. Так же необходимо, чтобы текущим каталогом был тот каталог, в котором находятся все необходимые файлы. Если текущим каталогом установлен другой, то необходимо сменить его на нужный, выбрав в пункте меню File(файл) команду Change dir и выбрать тот каталог, в котором находятся файлы программы.

Если выдаётся сообщения о проблеме с русификатором, то можно попробовать запустить другую версию программы Turbo Pascal и проделать те же действия.


^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава /Л. А. Баранов, Я. М. Головичер, Е. В. Ерофеев, В. М. Максимов. - М.: Транспорт, 1990. – 272 с.

Ерофеев Е. В. Исследования качества управления регуляторов времени хода систем автоведения поездов. Методические указания к лабораторным работам. – М.:МИИТ.2005 – 37 с.


СОДЕРЖАНИЕ




Введение………………………………………………………

3

1.

Цель проекта…………….……………………………………

3

2.

Теоретическая часть проекта...………………………………

5

3.

Модель для исследования качества управления регулятора времени хода……………………………...…………………..



9

4.

Содержание документации по курсовому проекту………...

14

5.

Инструкция по внесению изменений в программу исследования законов управления временем хода…………

14




Список литературы…………………………………………...

16