Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение достоверности диагностирования электрооборудования электровоза на примере системы низковольтного питания

Диссертация: Повышение достоверности диагностирования электрооборудования электровоза на примере системы низковольтного питания
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

На основе диагностической модели разработаны алгоритмы диагностирования и прогнозирования технического состояния системы бортового низковольтного питания и осуществлена их реализация на электровозах 2ЭС6 и BJIl 1К. Для повышения эффективности бортового диагностирования и достоверности информации из зашумлённых данных о параметрах электрооборудования использованы методы нелинейной оптимальной… Читать ещё >

Повышение достоверности диагностирования электрооборудования электровоза на примере системы низковольтного питания (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Обзор систем диагностирования магистральных электровозов
    • 1. 1. Системы диагностирования на зарубежных железных дорогах
    • 1. 2. Системы диагностирования на железных дорогах Российской Федерации
    • 1. 3. Постановка задачи исследования
  • Выводы по главе
  • Глава 2. Диагностирование электрооборудования электровоза постоянного тока
    • 2. 1. Принципы построения диагностической системы
    • 2. 2. Реализация алгоритма дискретного фильтра Калмана-Бьюси
    • 2. 3. Прогнозирование технического состояния электрооборудования электровоза
  • Выводы по главе
    • 3. Разработка алгоритмов диагностирования системы низковольтного питания электровозов постоянного тока ВЛ11К и 2ЭС
      • 3. 1. Система низковольтного питания на электровозах постоянного тока ВЛ11К и 2ЭС
      • 3. 2. Постановка задачи диагностирования системы низковольтного питания электровоза
      • 3. 3. Показатели технического состояния аккумуляторных батарей
      • 3. 4. Построение фильтра Калмана-Бьюси для системы низковольтного питания электровоза постоянного тока
  • Выводы по главе
  • Глава 4. Алгоритмы оценки технического состояния системы низковольтного питания электровозов
    • 4. 1. Определение технического состояния аккумуляторной батареи по величине внутреннего сопротивления
    • 4. 2. Реализация бортового диагностирования системы низковольтного питания на электровозе 2ЭС
    • 4. 3. Исследование разработанных алгоритмов на экспериментальной модели .¦
    • 4. 4. Экономический эффект от внедрения алгоритмов диагностирования на электровозе 2ЭС
  • Выводы по главе

Актуальность работы.

Разработка и внедрение средств диагностирования для тягового подвижного состава, как бортовых, так и стационарных, позволяют сократить расходы на ремонты и повысить коэффициент готовности. Объединение различных диагностических систем в соответствующие комплексы повышает безопасность движения и позволяет получать достоверную информацию об объёмах необходимого ремонта.

Эффективность эксплуатации локомотивного парка зависит от оперативной и достоверной информации о его техническом состоянии. В перспективе она может быть повышена за счёт частичного перехода к ремонтам по фактическому состоянию электрооборудования электровоза. Нагрузка на систему низковольтного питания (СНП) непрерывно увеличивается. Это обусловлено, в первую очередь, установкой нового дополнительного оборудования и повышенного энергопотребления существующего. В связи с этим может быть' недостаточным выдаваемый генератором ток заряда, следовательно, аккумуляторная батарея будет недозаряженной. Для недопущения подобной ситуации необходимо ' своевременно и с высокой степенью достоверности диагностировать техническое состояние всех элементов СНП.

Современные средства технического диагностирования и информационные системы позволяют повысить эффективность эксплуатации как тягового подвижного состава, так и всей железнодорожной инфраструктуры в целом. Внедрение новых технологий на железных дорогах были рассмотрены в трудах Ю. В. Дьякова, Б. М. Лапидуса, М. Ф. Трихунова и других учёных.

Описания моделей и методов транспортных объектов и систем представлены в работах А. Т. Головатого, И. П. Исаева, В. В. Молчанова и других.

Целью работы является повышение достоверности диагностирования и прогнозирования в процессе движения локомотива технического состояния его электрооборудования на основе оптимальной обработки информации от бортовых микропроцессорных систем управления и диагностирования.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• Разработана методика оптимальной оценки диагностических параметров СНП электровоза.

• Разработана методика оценки технического состояния СНП электровоза.

• Эффективность этих методик подтверждены опытом эксплуатации разработанных автором подсистем диагностирования на магистральных грузовых электровозах 2ЭС6 и BJIl 1К.

• Предложен и доведён до практической реализации комплекс алгоритмов диагностирования.

• Разработана и практически реализована система бортового диагностирования электрооборудования электровоза на основании данных микропроцессорной системы управления.

Методы исследования. Теоретические исследования проведены с использованием алгоритмов и методов математической статистики, теории вероятностей и теории оптимизации. Количественные оценки, настройка и тестирование систем и алгоритмов диагностирования проведены с помощью современных средств автоматизации вычислений.

Научная новизна работы:

• Разработана математическая модель СНП электровозов, адекватность которой проверена на электровозах, эксплуатируемых на Свердловской ж.д.

• Теоретически доказано и экспериментально подтверждено, что оценка параметров СНП с помощью рекуррентного фильтра Калмана-Бьюси обеспечивает минимальную дисперсию оцениваемых параметров.

• Разработанные алгоритмы диагностирования и прогнозирования технического состояния СНПобеспечили повышение достоверности оценивания технического состояния электрооборудования электровоза.

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена строгостью теоретического обоснования, корректностью применения математического аппарата и положительными результатами экспериментальных исследований на Свердловской ж.д.

Практическая ценность: повышение достоверности диагностирования позволило снизить затраты на техническое обслуживание и профилактику электрооборудования, а также снизить количество его отказов в пути следования и сократить затраты на ремонт и расход энергетических ресурсов.

Разработанная подсистема диагностирования внедрена на новых электровозах 2ЭС6 (19 единиц) и на модернизированных электровозах BJIl 1К (29 единиц) Свердловской ж.д.

Результаты, выносимые на защиту:

Диагностирование и прогнозирование на основе данных бортовых информационных систем и наиболее достоверное определение технического состояния электрооборудования электровоза.

Апробация работы. Основной материал диссертации представлен в научных докладах, которые обсуждались на:

• научных конференциях молодых учёных и аспирантов ВНИИЖТ в 2006, 2007 и 2008 годах, г. Щербинка,.

• VII международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века», 2006 год, г. Воронеж,.

• на семинаре МГУ ПС (МИИТ), 2007 год, г. Москва,.

• научно-технических советах комплексного отделения ТЭ ВНИИЖТ, в 2003 — 2008 годах, г. Москва.

Публикации.

По результатам исследования опубликованы 9 печатных работ, в том числе в ведущих рецензируемых научных изданиях, определённых ВАК — 2.

Основные результаты и выводы по работе.

1. Разработана структура системы бортового диагностирования электрооборудования электровоза.

2. Для повышения эффективности бортового диагностирования и достоверности информации из зашумлённых данных о параметрах электрооборудования использованы методы нелинейной оптимальной фильтрации.

3. Определены аппаратные и программные средства диагностического обеспечения системы низковольтного питания электровоза. Для системы низковольтного питания решение значительной части диагностических задач обеспечено непосредственно в процессе движения электровоза и при предпоездных проверках.

4. Для системы низковольтного питания разработана диагностическая модель и методика оценки технического состояния на основе нелинейного рекуррентного фильтра Калмана-Бьюси.

5. На основе диагностической модели разработаны алгоритмы диагностирования и прогнозирования технического состояния системы бортового низковольтного питания и осуществлена их реализация на электровозах 2ЭС6 и BJIl 1К.

6. Адекватность модели и алгоритмов подтверждены данными эксплуатации.

7. За счёт внедрения подсистемы диагностирования время на обслуживание аккумуляторных батарей сокращается в 1,5 раза. Выявление в процессе поездки неисправностей системы низковольтного питания позволило уменьшить время ремонтов ориентировочно на 10%.

8. Предложенные принципы построения диагностической подсистемы системы низковольтного питания целесообразно использовать для диагностирования других узлов и систем электровозов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Автоматизация электроподвижного состава/ А. Н. Савоськин, JI.A. Баранов, А. В. Плакс и др. Под ред. А. Н. Савоськина. М.: Транспорт, 1990.-311с.
  2. В.И. Задачи оптимального поиска.- Труды математ. ин-та, сб. работ по теории вероятности, 1964, т.71. с. 17−20.
  3. И.И. Аппаратура микропроцессорной системы управления и диагностики электровоза// современные технологии автоматизации, 2000, № 4, с.48−52.
  4. Р. Динамическое программирование/ Пер. с англ. И. М. Андреевой, под ред. Н. Н. Воробьева. М.:ИЛ, 1960. — 400с.
  5. Р., Дрейфус С, Прикладные задачи динамического программирования/ Пер. с англ. Н. М. Митрофановой и др., под ред. А. В. Первозванского. -М.: Наука, 1965. -458с.
  6. А.А. Прогнозирование характеристик надежности автоматических систем. Л.:Энергия, 1971. — 136с.
  7. В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. -М.: Наука, 1977.-240с.
  8. Г. Д., Марков Б. Н. Основы метрологии. М.: Издательство стандартов, 1985, 256 е., ил.
  9. A.M., Эйгель Ф. И. Контроль состояния аккумуляторов. М. Энергоатомиздат, 1992. -288 е., ил.
  10. A.M., Эйгель Ф. И. Автоматизация контроля и обслуживания аккумуляторных батарей. -М.: Связь, 1975. 172 с.
  11. Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972. -552 с.
  12. . Оптимальные диагностические процедуры. В кн.: Оптимальные задачи надежности/Пер. с англ., под ред. И. А. Ушакова. -М.: Изд-во стандартов, 1968. — с.157−165.
  13. С.И., Сагунов В. И. О диагностике неисправностей в непрерывных объектах. Автоматика и телемеханика, 1976, № 9. — с. 177 185
  14. И.И., Скороход А. В. Теория случайных процессов. М.: Наука, 1970- 1975. Т. 1−3.
  15. Л.П., Смирнов Л. Н. Проектирование технических систем диагностирования. Л.:Энергоиздат, 1982. — 167с.
  16. ГОСТ 18 322–78 Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1991. 15 с.
  17. ГОСТ 20 911–89 Техническая диагностика. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1978. 14 с.
  18. ГОСТ 26 656–85 Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1986. 16 с.
  19. ГОСТ 27.002−89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1990. — 38 с.
  20. Д. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979,-302с.:ил.
  21. Грузовые локомотивы Европы- Железные дороги мира, 2002, № 10, с.43—46.
  22. Р. Применение теории информации при осуществлении диагностических процедур. В кн.: Оптимальные задачи надежности. -М.: Изд-во стандартов, 1968, — с. 177−188.
  23. Диагностика и мониторинг технического состояния подвижного состава Железные дороги мира, 1997, № 11, с. 13−16.
  24. Диагностика и техническое содержание поездов ICE Железные дороги мира, 1995, № 11, с.20−26.
  25. А.К. Распознавание отказов в системах электроавтоматики.-М.:Энергоиздат, 1983. 104с.
  26. Европейские электровозы нового поколения.// Железные дороги мира. 1997. № 10. с.9−40.
  27. И.П. Допуски на характеристики электрических локомотивов. М. государственное транспортное издательство. — М. 1958. — 372 с.
  28. Р.Е., Бьюси Р. С. Новые результаты в линейной фильтрации и теории предсказания//Тех.механика. 1961. Т. 83,. с. 123−141.
  29. Р.Е., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М.: Мир, 1971. -400 с.
  30. Н.В., Стребуля Г. В. О выборе контрольных точек для диагностики электрической цепи. В кн.: Повышение качества надежности и долговечности промышленных изделий. — JI.:1973.-c.67−69
  31. М.В., Колос И. В. Методы линейной оптимальной фильтрации. -М.: МГУ, 2000. 102 с.
  32. Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1984. 832 с.
  33. В.Д., Синица М. А., Чинаев JI.H. Автоматизация контроля радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1977−255с.
  34. П.И., Пчелинцев JI.A. Об одной задаче поиска неисправности. -Автоматика и телемеханика, 1969, № 6. с.137−140
  35. П.И., Пчелинцев Л. А., Гайденко B.C. Контроль и поиск неисправностей в сложных системах. М.: Сов. радио, 1969. — 239с.
  36. Н.Т., Салычев О. С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. М.: Машиностроение, 1982. — 216 с.
  37. Кун А. П. Техническая диагностика электрического оборудования электроподвижного состава: М.: РГОТУПС, 2003. — 260с.
  38. П. Теория матриц. М.:Наука, 1978. — 280с.
  39. Э., Ледерман У. Справочник по прикладной статистике. Финансы и статистика. М.: Финансы и статистика, 1990. Т. 1, 2.
  40. В.А., Вербицкий B.C. Минимизация набора контрольных точек для диагностики многофункционального объекта с переменной структурой. Вестник ВНИИЖТ, 1985, № 8. — с.31−35
  41. Локомотивный парк железных дорог Северной Америки.- Железные дороги мира, 2001, № 11, с.37−41.
  42. Л. Идентификация систем. Теория для пользователя: Пер. с англ. под ред. Я. З. Цыпкина. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. — 432 с.
  43. Магистральный грузовой электровоз для железных дорог Китая. // Железные дороги мира. 2002. № 7. с. 36−46.
  44. Магистральный электровоз ЭП1. Микропроцессорная система управления. //Локомотив, 1999 г., № 8, стр. 17−19.
  45. Математическая статистика / Под ред. A.M. Длина. М.: Высшая школа, 1975.-400 с.
  46. Многосистемный электровоз серии ALP 46. // Железные дороги мира.2003. № 3. с. 29−36.
  47. А.В., Глазунов Л. П., Щербаков О. В. Диагностические модели для определения работоспособности объекта. В кн.: Техническая диагностика систем управления. — Л.:1972.-с.6−17
  48. А.В., Шарапов В. И. Техническая диагностика. Материалы к постоянно действующему семинару.-Л.:ЛДНТП, 1968. 24с.
  49. А.В. Техническая диагностика (непрерывные объекты): Обзор. Автоматика и телемеханика, 1978, № 1. — с. 145−164
  50. Мюллер К.-Д., Покровский С. В., Ш. Гай, Штер М. ЭП-10 электровоз нового поколения для Российских железных дорог// Железные дороги мира. 2003. № 3. с. 22−29.
  51. B.C. Системы диагностики железнодорожного подвижного состава на основе информационных технологий. М.: ВИНИТИ РАН, 2004.-248 с.
  52. Организация ремонта подвижного состава в Северной Америке Железные дороги мира, 2003, № 3, с.27−31.
  53. Я.Я., Гельфандбейн Я. А., Маркович З. П., Новожилова Н. В. Диагностирование на граф-моделях. М. Транспорт, 1991. 244 с.
  54. Я.Я. Формирование оптимальных описаний классов неисправностей. Научные труды/ Ленинградский электротехнический ин-т, 1971, вып. 118. — с.90−101
  55. ОСТ 32.107−97 Тяговый подвижной состав железнодорожного транспорта. Техническая диагностика. Термины и определения. М.: МПС России, 1998.-31 с.
  56. П.П. Оптимальные вопросники с неравными ценами вопросов. ДАН СССР, 1969, т. 184, № 1. — с. 51−54.
  57. П.П., Согомонян Н. С. Основы технической диагностики.-М.:Энергоиздат, 1981. 320с.
  58. Г. С. Задачи оптимального обнаружения и поиска отказов в РЭА.-М.:Радио и связь, 1981. -280с.
  59. А.В. Системы управления электрическим подвижным составом. Учебник для вузов ж.-д. транспорта. М.: Маршрут, 2005. 360 с.
  60. B.C., Синицын И. Н. Стохастические дифференциальные системы. М.: Наука, 1985. -560 с.
  61. Пульт управления машиниста для унифицированной кабины. // Локомотив. 2002. № 6. с. 30−32.
  62. Л.А. Поиск неисправностей как поглощающая марковская цепь. Изв. АН СССР. Техн. кибернетика, 1964, № 6. — с.123−126.
  63. Разработка конкурентоспособного электровоза для пассажирских и грузовых перевозок. // Железные дороги мира. 2002. № 11. с. 20−24.
  64. Э., Меле Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. М.: Связь, 1976. -496 с.
  65. А.С. Автоматизированный контроль и техническая диагностика. Киев: Техника, 1971. — 242 с.
  66. В.Б., Заковряшин А. И. Автоматическое прогнозирование состояния аппаратуры управления и наблюдения. М., Энергия, 1973. -336 е., ил.
  67. И.М. К вопросу о синтезе логических схем для поиска неисправностей и контроля состояния сложных систем. Изв. АНСССР. Техническая кибернетика, 1963, № 2.
  68. P.JI. Применение теории процессов Маркова для оптимальной фильтрации сигналов // Радиотехника и электроника. 1960. Т. 5, № 11. С. 1751−1763.
  69. Технические средства диагностирования: справочник. Под. ред. В. В. Клюева. М.: — Машиностроение, 1989. — 672 е., ил.
  70. Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах. Под. ред.К. Т. Леондеса. -М. Мир, 1980−408 с.
  71. A.M., Цвид С. Ф. Методы оптимизации в технической диагностике машин. -М.: Машиностроение, 1983. 132с.
  72. Д.А. Аккумуляторы. М.: Изумруд, 2003. — 224 е., ил.
  73. М.В. Метод оценки переменных с минимальной дисперсией/ И. А. Елисеев, Л. М. Жебрак. // Мир транспорта. 2009. № 1. С. 28−32.
  74. Электроподвижной состав. Эксплуатация, надёжность и ремонт. Под. ред. А. Т. Головатого, П. И. Борцова, М. Транспорт, 1983. -350 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!