4.4.4. Прицельное торможение отцепов на базе адаптивных алгоритмов

Критериями прицельного торможения, согласно ЭТТ к системам горочной автоматизации, являются два показателя: допустимая скорость соударения отцепов в зоне автоматизации на сортировочных путях (до 450 м) не должна превышать V_соуд≤5 км/ч и длина окон должна быть не более 3 м в расчете на один вагон.

Рассмотрим алгоритмы прицельного торможения отцепов с последней тормозной позиции, реализуемые в современных системах УУПТ, АРС. В качестве прицельной ТП может выступать либо парковая (IIТП), либо, в ее отсутствие, пучковая (IIТП).

Согласно кривой, если вагон затормозить в IIТП до скорости V_вых.р, то он, подчиняясь законам движения, через какое-то время окажется в координате l_x, в которой его скорость будет равна нулю, т. е. вагон остановится в соответствии с известным уравнением [5]:

V_вых =√ V²_кон +2 al_х , (4.4)

l_х= V²_вых – V²_кон/ 2a, при V_кон =0.

При этом необходимо отметить, что траектория движения отцепа на участке до l_х может быть хорошо (гарантированно) прогнозируемой только при обеспечении такого режима торможения, когда его ускорение движения сравняется с ускорением свободного скатывания на этом участке. Это условие обеспечивает динамически установившийся режим движения отцепа после действия импульсных сил торможения в замедлителе.

Основополагающими положениями в реализации алгоритмов прицельного торможения служат:

• определение координаты точки прицеливания l_х;

• вычисление требуемой (расчетной) скорости отцепа V_вых.р на выходе тормозной позиции;

• реализация заданного режима торможения, обеспечивающего минимизацию последствий действия инерционных сил отцепов;

• корректировка расчетной скорости выхода;

• адаптивное оттормаживание замедлителей;

• контроль исполненного режима управления.

Определение координаты прицеливания

В соответствии с уравнением 4.4 координата прицеливания l_x определяется при условии, что известна скорость выхода отцепа из ТП – V_вых и ускорение движения отцепа на участке пути l_x , т.е. если i-й отцеп выехал из ТП и его скорость зафиксирована, то дождавшись, когда он остановится на СП (V_кон = 0), определяется l_x либо ускорение а, с которым он двигался на рассматриваемом участке l_x.

Однако скорость выхода отцепа из ТП должна быть известна по меньшей мере, когда отцеп находится в зоне действия тормозных замедлителей, т.е. задолго до того, как он проедет по участку пути l_x. Более того, чаще всего имеет место, в момент подъезда очередного i+1 отцепа, i-й находится в движении и его координата l_x (координата прицеливания i+1 отцепа) неизвестна. Единственный путь решения этой задачи состоит в реализации прогнозирования координаты l_{x .} Причем гарантированность (уверенная предсказуемость) прогнозирования при отслеживании динамики движения i-го отцепа при движении по участку l_x будет тем выше, чем больше точек отсчета скорости (V₁,V_{2, ...}) через равные интервалы ∆l будут реализованы. На самом деле в пределе при отсчете скорости V_кон в точке, где эта скорость равно нулю, однозначно определяется l_x. таким образом, по мере продвижения i-го отцепа после торможения в замедлителе на каждом шаге измерения реальной скорости его движения вычисляется реальное ускорение движения (а_1, а_{2, ...}) и прогнозная координата L_пр:

L_пр = V_к – V_к+1/ 2а_к (4.5)

По мере продвижения отцепа накапливаются текущие значения вычисленных ускорений а_к и по ним находится усредненное значение а_к, так называемая оценка ускорения, значение которого в пределе должно быть равно истинному значению ускорения, с которым отцеп движется по участку l_x:

а_r = а_к-1 + 1/к(а_к - а_к-1).

Аналогично, по мере продвижения отцепа по участку пути через мерные интервалы ∆l пройденного пути уточняется прогнозная координата L_пр, приближения к своему действительному значению l_x.

Вычисляемые значения ускорения движения i-го отцепа отражают его реальные динамические качества, учитывающие все факторы, влияющие на удельное сопротивление движению w_о, фактические условия движения, включая уклон пути и внешние климатические факторы.

При этом нет необходимости пользоваться ориентировочным экстраполированием ускорения движения отцепа, получаемого на измерительном участке.

К моменту подъезда i+1 отцепа к ТП для расчета его скорости выхода _Vвых.i+1, становится известной координата прицеливания L_пр≈l_x. Следует заметить, что координата l_x необязательно должна соответствовать точке остановки хвоста i-го отцепа. Достаточно в качестве конечной скорости V_кон принять допустимую скорость соударения V_соуд≤5 км/ч или меньшую, определяемую координатой, в которой i+1 отцеп нагонит i-й со скоростью, меньшей чем допустимая.

Немаловажен и тот фактор, что прицеливание и соответственно управление i+1 отцепом осуществляется по переднему – i-му. Управление как бы ведется с ориентацией на «хвост» предыдущего. При этом очевидно, что внешние воздействующие факторы, как и состояние пути движения, за столь короткий интервал попутного следования можно считать практически не меняющимися.