Удосконалення технології прогріву тепловозів та дизель - поїздів на основі методів нечіткої логіки

Abstract

UA: Дисертація присвячена вирішенню наукової задачі удосконалення технології прогріву тепловозів та дизель-поїздів на основі методів нечіткої логіки. У роботі проведений аналіз витрат дизельного палива на прогрів тепловозів та дизель-поїздів на залізницях України. Проаналізовані існуючі системи та технології прогріву тепловозів та дизель-поїздів, запропонована їх класифікація. Для зменшення витрат енергоносіїв на прогрів та підвищення надійності енергетичної установки визначена нова технологія прогріву, яка базуються на принципі підтримання постійних значень температури води, завдяки регулюванню потужності нагрівального елементу системи прогріву. Для реалізації оптимальної технології прогріву перспективних тепловозів та дизель-поїздів розроблена лінгвістична модель управління процесом їх прогріву. RU: Диссертация посвящена решению научной задачи совершенствования технологии прогрева тепловозов и дизель-поездов на основе методов нечеткой логики. В работе проведен анализ расхода дизельного топлива на прогрев тепловозов и дизель-поездов на железных дорогах Украины. Благодаря использованию эмпирически определяемого коэффициента была доработана модель, которая позволяет определять влияние на ресурс тепловозного дизеля режимов циклического самопрогрева. Путем статистического анализа данных простоев тепловозов в эксплуатации были определены средние значения длительности простоев, а также частота их возникновения. Сопоставляя эти данные с допустимыми значениями безопасных простоев тепловозов с неработающим дизелем при внешней температуре, соответствующей средней самого холодного месяца Украины была определена эксплуатационная целесообразность внедрения систем прогрева на железных дорогах Украины. В работе проанализированы существующие системы и технологии прогрева тепловозов и дизель-поездов, предложена их классификация. Анализ существующих систем, а также реализованных ими технологий прогрева позволил определить их общий недостаток – применение цикличного принципа прогрева, который негативно влияет на экономичность процесса. Для определения оптимальной технологии прогрева цель – требуемая температура теплоносителей в системе и ограничение – минимальное количество подведенного тепла были представлены в общем виде. Что позволило судить о них как о нечетких множествах, а значит решать задачу оптимизации как задачу нечеткого математического программирования. Решением поставленной задачи стало определение оптимальной технологии прогрева, при которой температуры теплоносителей должны поддерживаться на необходимом минимально-допустимом уровне постоянно. Исследования процессов прогрева тепловозов и дизель-поездов показало невозможность их полной формализации и зависимость от ряда факторов, имеющих случайный характер. Вследствие этого, для управления мощностью нагревательного элемента системы прогрева было предложено применение нечетких понятий и знаний, проведение операций с использованием нечетких логических правил и получения на их основе нечетких логических выводов. В процессе разработки нечеткого контроллера системы прогрева (определение функций принадлежности входных и выходных переменных, формирование базы продукционных правил) были использованы данные моделирования процессов прогрева и свободного остывания энергетической установки тепловоза. Числовой эксперимент работы электрической системы прогрева, управляемой нечетким контролером показал удовлетворительные результаты. Экономический эффект от внедрения новой технологии прогрева перспективных тепловозов и дизель-поездов составил 8,48 тыс. грн. в год на секцию тепловоза грузового движения, 6,6 тыс. грн. в год на секцию тепловоза пассажирского движения, и 4,59 тыс. грн. в год на дизель-поезд. EN: The thesis covers the topics of improving the technology of locomotives and diesel-trains warm up on the basis of the fuzzy logic methods. The work gives analysis of the diesel fuel consumption for warming up the locomotives and diesel-trains at the Railways of Ukraine. The existing systems and technologies of warming up locomotives and diesel-trains have been analyzed. Their classification has been offered. For decreasing the fuel consumption for warming up and for improving the operational reliability of the power-plant, the optimum technology of warming up has been determined, which is based on the principle of maintaining the constant water temperature by regulating the power of the warming up element. For realization of the optimum technology of locomotives and diesel-trains warming-up a linguistic model has been worked out for managing the process of their warming up.