RU2540212C1 - Acs device for train pneumoelectric brakes and method of its application - Google Patents

Acs device for train pneumoelectric brakes and method of its application Download PDF

Info

Publication number
RU2540212C1
RU2540212C1 RU2013131727/11A RU2013131727A RU2540212C1 RU 2540212 C1 RU2540212 C1 RU 2540212C1 RU 2013131727/11 A RU2013131727/11 A RU 2013131727/11A RU 2013131727 A RU2013131727 A RU 2013131727A RU 2540212 C1 RU2540212 C1 RU 2540212C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
brake
output
pressure
input
Prior art date
Application number
RU2013131727/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013131727A (en
Inventor
Константин Иванович Юренко
Евгений Иванович Фандеев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"
Priority to RU2013131727/11A priority Critical patent/RU2540212C1/en
Publication of RU2013131727A publication Critical patent/RU2013131727A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2540212C1 publication Critical patent/RU2540212C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: proposed device comprises program speed unit, permanent memory, automatic cab signalling unit, unit to receive data from track devices, transducers of track, acceleration and efficiency of brakes, three-position relay element, release and brake valves. Fuzzy controller is connected to program speed unit, differentiation unit, brake cylinder error pressure correction unit. The latter is connected to program speed unit and cylinder pressure transducer. Brake cylinder pressure control unit is connected to fuzzy controller output via communication valve and with brake cylinder pressure transducer. Three-position relay element is connected with cylinder pressure control unit and release and brake valve unit connected to cylinder pressure transducer. Proposed method comprises application of current speed data, distance to stop or the next speed limitation, light codes, track profile at given section and actual braking factor for computation of program speed and mismatch between program and actual speeds. This mismatch is corrected with allowance for brake cylinder pressure to control release and brake valves of the train bake system. Derivative of mismatch between said program and accrual speeds is calculated. Fuzzy controller is used as well as fuzzy output process to define required pressure in brake cylinders. Said pressure is transmitted to brake cylinder pressure control unit to compare required pressure with actual pressure to selected therefrom the brake system operating conditions.
EFFECT: higher reliability of braking.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к автоматизации управления тормозами поезда.The invention relates to the field of railway transport, in particular to automation of brake control of a train.

Известно устройство для автоматического управления торможением поезда (Ав. св. СССР №658017, МПК B60T 8/00), содержащее схему управления трехпозиционным элементом на основе цифроаналогового блока программной скорости, выход которого связан с входом операционного усилителя, подключенного к вентилям торможения и отпуска тормозной системы поезда, с которыми соединен вход датчика давления в тормозной магистрали и регулятора коэффициента усиления, включенного в обратную связь операционного усилителя и соединенного с измерителем пути и блоком программной скорости. Недостатком известного технического решения является то, что аналоговая схема может обеспечить только простые законы управления трехпозиционным элементом, а также затруднена адаптация к условиям движения и отсутствует возможность дистанционного управления.A device for automatically controlling the braking of a train (Av. St. USSR No. 658017, IPC B60T 8/00) containing a control circuit for a three-position element based on a digital-analog block of program speed, the output of which is connected to the input of an operational amplifier connected to the braking and release valves train systems with which the input of the brake pressure sensor and the gain controller are connected, included in the feedback of the operational amplifier and connected to the track meter and the unit program speed. A disadvantage of the known technical solution is that the analog circuit can provide only simple laws for controlling a three-position element, and adaptation to movement conditions is difficult and there is no possibility of remote control.

Известен способ управления тормозами поезда (Ав. св. СССР №658017, МПК B60T 8/00), при котором трехпозиционный релейный элемент управляет работой вентилей торможения и отпуска в зависимости от напряжения на выходе операционного усилителя и реализует режимы наполнения, перекрытия и отпуска тормозных цилиндров. Недостатком данного способа управления является низкая точность регулирования скорости, обусловленная возможными отклонениями расчетных и фактических параметров.A known method of controlling the brakes of a train (Av. St. USSR No. 658017, IPC B60T 8/00), in which a three-position relay element controls the operation of the braking and tempering valves depending on the voltage at the output of the operational amplifier and implements the filling, closing and tempering of the brake cylinders . The disadvantage of this control method is the low accuracy of speed regulation, due to possible deviations of the calculated and actual parameters.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому, взятым за прототип является устройство для автоматического управления торможением поезда (Патент РФ №2283786, МПК B60T 8/172, B61L 3/12), содержащее расположенную в начале каждого блок-участка пути передающую антенну, соединенную с генератором, и расположенные на локомотиве приемную антенну, соединенную с блоком приема информации, датчик угла поворота, установленный на буксе колеса и соединенный с входами измерителя пути и измерителя скорости, измеритель эффективности тормозов, подключенный к выходам измерителя ускорения и датчика давления в тормозной магистрали, блок программной скорости, первый вход которого соединен с выходом измерителя пути, второй вход - с выходом блока приема информации, третий вход - с выходом блока автоматической локомотивной сигнализации, четвертый вход - с выходом измерителя эффективности тормозов, трехпозиционный релейный элемент, подключенный к вентилям торможения и отпуска тормозной системы поезда, измеритель диаметра бандажа колесной пары, первый вход которого соединен с выходом датчика давления в тормозной магистрали, второй вход - со вторым выходом блока приема информации, третий вход - с первым выходом блока постоянно запоминающего устройства, а его выходы подключены к входам измерителя пути и измерителя скорости; второй выход блока постоянно запоминающего устройства соединен с входом измерителя эффективности тормозов, третий выход - с пятым входом блока программной скорости, а каждый из двух его входов соединен соответственно с третьим выходом блока приема информации и выходом формирователя границ блок-участков пути, вход формирователя границ блок-участков пути связан с выходом блока автоматической локомотивной сигнализации.The closest in technical essence to the claimed, taken as a prototype is a device for automatic control of braking of a train (RF Patent No. 2283786, IPC B60T 8/172, B61L 3/12), containing a transmitting antenna located at the beginning of each block section of the path connected to a generator, and a receiving antenna located on the locomotive connected to the information receiving unit, a rotation angle sensor mounted on the wheel axle and connected to the inputs of the path meter and speed meter, the brake efficiency meter connected the outputs of the acceleration meter and the pressure sensor in the brake line, a program speed unit, the first input of which is connected to the output of the track meter, the second input is the output of the information receiving unit, the third input is the output of the automatic locomotive signaling unit, the fourth input is the output of the brake performance meter , a three-position relay element connected to the braking and releasing valves of the brake system of the train, a gauge of the diameter of the band of the wheelset, the first input of which is connected to the output of the pressure sensor Nia in the brake line, the second input - to the second output unit receiving information, the third input - to the first output of the read only memory, and its outputs connected to inputs of the transducer and the speed detector; the second output of the read-only memory unit is connected to the input of the brake performance meter, the third output is connected to the fifth input of the program speed unit, and each of its two inputs is connected respectively to the third output of the information reception unit and the output of the border shaper unit of the path, the input of the border shaper unit - sections of the path associated with the output of the automatic locomotive signaling unit.

Недостатком указанного устройства являются ограниченные возможности его использования при реализации режима автоведения для современных типов локомотивов с модульным принципом построения, при котором подсистемы тяги, торможения, локомотивной безопасности, управления локомотивом и автоведения реализуются в виде законченных модулей со встроенными электронными устройствами управления, связь между которыми должна осуществляться дистанционно с помощью коммуникационных каналов связи и шлюзов, обеспечивающих управление электропневматическими тормозами поезда с помощью передачи команд управления в цифровом коде без непосредственного воздействия на трехпозиционный релейный элемент.The disadvantage of this device is the limited possibility of its use in the implementation of the auto-driving mode for modern types of locomotives with a modular construction principle, in which the traction, braking, locomotive safety, locomotive and auto-driving subsystems are implemented as complete modules with built-in electronic control devices, the connection between which should be carried out remotely using communication channels and gateways that provide control of electric air train brakes by transmitting control commands in a digital code without directly affecting the three-position relay element.

Известен также способ автоматического управления тормозами поезда, взятый за прототип (Никифоров Б.Д., Головин В.И., Кутыев Ю.Г. Автоматизация управления торможением поездов. - М.: Транспорт, 1985, - 263 с.), заключающийся в том, что с помощью блока программной скорости на основании полученной от подключенных к его входу устройств информации вычисляют программное значение скорости, и по формуле:There is also known a method of automatic control of train brakes, taken as a prototype (Nikiforov B.D., Golovin V.I., Kutyev Yu.G. Automation of train braking control. - M .: Transport, 1985, - 263 p.), Which consists in the fact that using the program speed block, based on the information received from the devices connected to its input, the program speed value is calculated, and by the formula:

e = v n + k P т ц = v , ( 1 )

Figure 00000001
e = v n + k P t c = v , ( one )
Figure 00000001

где vп, v - программная и текущая скорость; Ртц - давление в тормозных цилиндрах; k - коэффициент передачи корректирующего звена, вычисляются ошибку регулирования и выдают команду трехпозиционному релейному элементу, с помощью которого управляют вентилями торможения и отпуска тормозной системы поезда по следующему правилу:where v p , v - program and current speed; P TC - pressure in the brake cylinders; k is the transmission coefficient of the correction link, the control error is calculated and a command is given to the three-position relay element, with the help of which the braking and release valves of the train brake system are controlled according to the following rule:

{ е с л и e > b т о р м о ж е н и е ; е с л и b < e < b п е р е к р ы ш а ; е с л и e < b о т п у с к ,

Figure 00000002
{ e from l and e > b - t about R m about well e n and e ; e from l and b < e < - b - P e R e to R s w but ; e from l and e < b - about t P at from to ,
Figure 00000002

где 2b - выбранная заранее зона нечувствительности регулятора.where 2b is the pre-selected dead band of the regulator.

Недостатком известного способа управления являются ограниченные возможности его использования применительно к современным типам локомотивов с модульной архитектурой и дистанционным управлением электропневматическими тормозами поезда в режиме автоведения, поскольку задержки при передаче команд в канале связи и вычисление ошибки регулирования по линейному закону ведут к ухудшению качества управления с частым переключением режимов работы тормозного оборудования, а также к избыточным тормозным усилиям при малых скоростях поезда вследствие нелинейной зависимости тормозного коэффициента от скорости, что снижает его надежность, приводит к дополнительным износу тормозных колодок, воздействиям на конструкцию подвижного состава, нарушению плавности снижения скорости вплоть до остановки и снижению комфортных условий движения для пассажиров.A disadvantage of the known control method is the limited possibilities of its use in relation to modern types of locomotives with a modular architecture and remote control of the train's electro-pneumatic brakes in the auto-driving mode, since delays in transmitting commands in the communication channel and calculating the control error in a linear manner lead to poor control quality with frequent switching operating modes of brake equipment, as well as excessive braking forces at low train speeds COROLLARY nonlinear dependence on the speed ratio brake, which reduces its reliability, results in additional wear of the brake pad, effects on rolling structure disruption smooth deceleration to a stop motion and reduce the comfort for passengers.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей прототипа для реализации дистанционного управления электропневматическими тормозами поезда в режиме автоведения с обеспечением качества управления, которое определяется отсутствием частого переключения режимов работы тормозного оборудования, дополнительного износа тормозных колодок и воздействий на конструкцию подвижного состава, а также плавным снижением скорости вплоть до остановки.The objective of the invention is to expand the functionality of the prototype for the implementation of remote control of electro-pneumatic brakes of a train in auto-driving mode, ensuring quality control, which is determined by the absence of frequent switching of brake equipment operating modes, additional wear of brake pads and effects on the rolling stock structure, as well as a smooth decrease in speed up to stop.

Сущность изобретения в части устройства заключается в том, что в устройство, включающее с учетом существенных признаков блок программной скорости, к входам которого подключены блок постоянного запоминающего устройства, блок автоматической локомотивной сигнализации, блок приема информации, измеритель пути, измеритель скорости, измеритель ускорения, измеритель эффективности тормозов, трехпозиционный релейный элемент, вентили торможения и отпуска тормозной системы поезда введены второй выход блока программной скорости, формирующий текущее рассогласование программной и фактической скоростей, блок дифференцирования для вычисления производной рассогласования, блок корректировки рассогласования по давлению в тормозных цилиндрах, нечеткий контроллер для нахождения требуемого давления в тормозных цилиндрах по нелинейному закону на основе процедуры нечеткого вывода, включающий блоки фуззификации, нечеткого вывода, базы правил, а также дефуззификации, коммуникационный канал связи для передачи значения найденного давления от нечеткого контроллера в блок регулирования давления в тормозных цилиндрах, управляющий вентилями отпуска и торможения для установления требуемого давления, датчик давления в тормозных цилиндрах, подсоединенный к вентилям отпуска и торможения, причем первый выход блока программной скорости отображает значение текущей скорости, получаемой от измерителя скорости, и соединен с первым входом нечеткого контроллера, второй выход блока программной скорости связан со входами соответственно блока дифференцирования, выход которого соединен со вторым входом нечеткого контроллера, и блока корректировки рассогласования по давлению в тормозных цилиндрах, выход которого соединен с третьим входом нечеткого контроллера, а второй вход - с датчиком давления в тормозных цилиндрах, выход нечеткого контроллера соединен с помощью коммуникационного канала связи с первым входом блока регулирования давления в тормозных цилиндрах, второй вход которого соединен с выходом датчика давления в тормозных цилиндрах, а выход - с трехпозиционным релейным элементом, выход которого, в свою очередь, связан со входом вентилей отпуска и торможения, своим выходом связанного с датчиком давления в тормозных цилиндрах.The essence of the invention in terms of the device is that, taking into account the essential features, the device includes a program speed unit, the inputs of which are connected to a read-only memory unit, an automatic locomotive signaling unit, an information receiving unit, a path meter, a speed meter, an acceleration meter, a meter braking efficiency, three-position relay element, braking and release valves of the brake system of the train, a second output of the program speed block is introduced, forming current mismatch of program and actual speeds, differentiation unit for calculating the derivative mismatch, block for adjusting the mismatch in pressure in the brake cylinders, a fuzzy controller for finding the required pressure in the brake cylinders according to a nonlinear law based on the fuzzy inference procedure, including fuzzification blocks, fuzzy inference, rule base as well as defuzzification, a communication communication channel for transmitting the value of the found pressure from a fuzzy controller to the control unit the pressure in the brake cylinders, controlling the release and braking valves to establish the required pressure, the pressure sensor in the brake cylinders connected to the release and braking valves, and the first output of the program speed unit displays the value of the current speed received from the speed meter, and is connected to the first input fuzzy controller, the second output of the program speed block is connected to the inputs of the differentiation block, the output of which is connected to the second input of the fuzzy controller, and b eye for adjusting the mismatch in the pressure in the brake cylinders, the output of which is connected to the third input of the fuzzy controller, and the second input to the pressure sensor in the brake cylinders, the output of the fuzzy controller is connected via a communication channel to the first input of the brake pressure control unit in the brake cylinders, the second input which is connected to the output of the pressure sensor in the brake cylinders, and the output to a three-position relay element, the output of which, in turn, is connected to the input of the release valves and the brake the output associated with the pressure sensor in the brake cylinders.

Сущность изобретения в части способа заключается в том, что блоком программной скорости на основании информации о текущей скорости, расстоянии до места остановки или следующего ограничения скорости, кодах сигналов светофоров, профиле пути на участке, действительном значении тормозного коэффициента в каждый момент времени вычисляют программную скорость, соответствующую необходимому замедлению, и рассогласование текущей и программной скоростей, корректируют рассогласование на величину давления в тормозных цилиндрах, дополнительно блоком дифференцирования вычисляют производную рассогласования, нечетким контроллером на основании текущей скорости, скорректированного рассогласования и производной рассогласования с помощью блоков фуззификации, нечеткого вывода, базы правил и дефуззификации вычисляют по нелинейному закону на основании процедуры нечеткого вывода требуемое значение давления в тормозных цилиндрах для реализации необходимого замедления, которое передают с помощью коммуникационного канала связи в блок регулирования давления в тормозных цилиндрах, с помощью которого на основе сравнения текущего и требуемого значений давления в тормозных цилиндрах формируют команды управления трехпозиционным элементом, с помощью которого управляют вентилями отпуска и торможения.The essence of the invention in terms of the method consists in the fact that the program speed is calculated by the program speed unit based on information about the current speed, distance to the stopping point or the next speed limit, traffic light signal codes, path profile on the section, the actual value of the braking coefficient, corresponding to the necessary deceleration, and the mismatch of the current and program speeds, adjust the mismatch by the pressure in the brake cylinders, additionally b using the differentiation window, the mismatch derivative is calculated by the fuzzy controller based on the current speed, the corrected mismatch and the mismatch derivative using fuzzification blocks, fuzzy inference, the rule base and defuzzification are calculated nonlinearly based on the fuzzy inference procedure, the required pressure value in the brake cylinders to implement the necessary deceleration, which is transmitted using a communication channel to the pressure control unit in the brake cylinders, with by which, on the basis of a comparison of the current and required pressure values in the brake cylinders, three-position element control commands are generated, with which the release and braking valves are controlled.

Техническим результатом является возможность дистанционного автоматического управления электропневматическими тормозами поезда при передаче команд управления в виде цифровых кодов с помощью коммуникационного канала связи с отсутствием частого переключения режимов работы тормозного оборудования, а также избыточных тормозных усилий за счет нелинейного закона управления на основе процедуры нечеткого вывода.The technical result is the possibility of remote automatic control of electro-pneumatic brakes of a train when transmitting control commands in the form of digital codes using a communication channel with the lack of frequent switching of the brake equipment operation modes, as well as excessive braking forces due to the non-linear control law based on the fuzzy inference procedure.

На фиг.1 представлена блок-схема заявляемого устройства для автоматического управления электропневматическими тормозами поезда. На фиг.2 представлены функции принадлежности термов «больше 20 км/ч», «около 20 км/ч», «около 7 км/ч» лингвистической переменной «скорость», на фиг.3 и фиг.4 - функции принадлежности термов «положительное», «примерно нуль», «отрицательное» лингвистических переменных «рассогласование» и «производная рассогласования», используемых в процедуре нечеткого вывода для определения требуемого давления в тормозных цилиндрах.Figure 1 presents a block diagram of the inventive device for automatic control of electro-pneumatic brakes of a train. Figure 2 presents the membership functions of the terms "more than 20 km / h", "about 20 km / h", "about 7 km / h" of the linguistic variable "speed", figure 3 and figure 4 - membership functions of the terms " positive ”,“ approximately zero ”,“ negative ”linguistic variables“ mismatch ”and“ derivative of mismatch ”used in the fuzzy derivation procedure to determine the required pressure in the brake cylinders.

Устройство для автоматического управления электропневматическими тормозами поезда содержит блок программной скорости 1, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с блоком постоянного запоминающего устройства 2, блоком автоматической локомотивной сигнализации 3, блоком приема информации от путевых устройств 4, измерителем пути 5, измерителем скорости 6, измерителем ускорения 7, а также измерителем эффективности тормозов 8, нечеткий контроллер 9, включающий блоки фуззификации 10, нечеткого вывода 11, базы правил 12 и дефуззификации 13, первый вход нечеткого контроллера 9 соединен с первым выходом блока программной скорости 1, блок дифференцирования 14. вход которого соединен со вторым выходом блока программной скорости 1, а выход - со вторым входом нечеткого контроллера 9, блок корректировки рассогласования по давлению в тормозных цилиндрах 15. первый вход которого соединен со вторым выходом блока программной скорости 1, второй вход - с выходом датчика давления в тормозных цилиндрах 16, а выход - с третьим входом нечеткого контроллера 9, коммуникационный канал связи 17, предназначенный для передачи в цифровом коде значения требуемого давления, связывающий выход нечеткого контролера 9 и первый вход блока регулирования давления в тормозных цилиндрах 18, второй вход которого связан с выходом датчика давления в тормозных цилиндрах 16, трехпозиционный релейный элемент 19, вход которого соединен с выходом блока регулирования давления в тормозных цилиндрах 18, а выход - со входом блока вентилей отпуска и торможения 20, выход которого подключен ко входу датчика давления в тормозных цилиндрах 16.A device for automatically controlling electro-pneumatic brakes of a train comprises a program speed unit 1, the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs of which are connected respectively to a permanent memory unit 2, an automatic locomotive signaling unit 3, and an information receiving unit from track devices 4 , a path meter 5, a speed meter 6, an acceleration meter 7, and also a brake performance meter 8, a fuzzy controller 9 including fuzzification units 10, odd output 11, the rule base 12 and defuzzification 13, the first input of the fuzzy controller 9 is connected to the first output of the program speed unit 1, the differentiation unit 14. whose input is connected to the second output of the program speed unit 1, and the output to the second input of the fuzzy controller 9, block for mismatching the pressure in the brake cylinders 15. the first input of which is connected to the second output of the program speed unit 1, the second input to the output of the pressure sensor in the brake cylinders 16, and the output to the third input of the fuzzy control lera 9, communication channel 17, designed to transmit the required pressure in a digital code, connecting the output of the fuzzy controller 9 and the first input of the pressure control unit in the brake cylinders 18, the second input of which is connected to the output of the pressure sensor in the brake cylinders 16, a three-position relay element 19, the input of which is connected to the output of the pressure regulating unit in the brake cylinders 18, and the output is connected to the input of the block of release and braking valves 20, the output of which is connected to the input of the pressure sensor to the brakes znyh cylinders 16.

Рассмотрим работу устройства на примере конкретного выполнения способа автоматического управления электропневматическими тормозами поезда.Consider the operation of the device on the example of a specific implementation of the method of automatic control of electro-pneumatic brakes of a train.

Блоком программной скорости 1 на основании информации о текущей скорости, расстоянии до места остановки или следующего ограничения скорости, кодах сигналов светофора, профиле пути на участке, действительном значении тормозного коэффициента, получаемой от блоков постоянного запоминающего устройства 2, автоматической локомотивной сигнализации 3, приема информации от путевых устройств 4, измерителя пути 5, измерителя скорости 6, измерителя ускорения 7, измерителя эффективности тормозов 8 в каждый момент времени рассчитывают программную скорость vп, соответствующую заданному замедлению, а также рассогласование программной vп и фактической v скоростей движения e1=vп-v. Блоком дифференцирования 14 вычисляют производную рассогласования de, а блоком корректировки рассогласования по давлению в тормозных цилиндрах 15 рассогласование корректируют на величину давления в тормозных цилиндрах по формуле:The program speed unit 1, based on information about the current speed, distance to the stopping point or the next speed limit, traffic signal codes, track profile on the section, the actual value of the brake coefficient received from the blocks of the permanent storage device 2, automatic locomotive signaling 3, receiving information from track devices 4, track meter 5, speed meter 6, acceleration meter 7, brake efficiency meter 8 at each time point, calculate the program speed the speed v p corresponding to a given deceleration, as well as a mismatch in the program v p and actual v speeds of motion e 1 = v p -v. The differentiation derivative 14 calculates the derivative of the mismatch de, and the mismatch correction block for the pressure in the brake cylinders 15 mismatch correct for the pressure in the brake cylinders according to the formula:

e=e1+kPтц,e = e 1 + kP mu,

аналогично формуле (1). Полученные значения vп, е, de передают на вход нечеткого контроллера 9. С помощью блока фуззификации 10 их подвергают процедуре фуззификации с использованием заранее определенных термов лингвистических переменных «скорость», «текущее рассогласование», «производная рассогласования». Лингвистическая переменная «скорость» включает лингвистические термы «больше 20 км/ч», «около 20 км/ч», «около 7 км/ч». Лингвистические переменные «текущее рассогласование» и «производная рассогласования» имеют лингвистические термы «положительное», «примерно нуль», «отрицательное». При этом используют функции принадлежности, относящиеся к типу кусочно-непрерывных функций, их графики представлены на фиг.2-4. С помощью процедуры фуззификации определяют значения функций принадлежности каждого лингвистического терма. После выполнения процедуры фуззификации осуществляют процедуру нечеткого вывода с помощью блока нечеткого вывода 11 на основе базы правил, содержащихся в блоке базы правил 12 и включающих следующие правила:similar to formula (1). The obtained values v p , e, de are transmitted to the input of the fuzzy controller 9. Using the fuzzification unit 10, they are subjected to the fuzzification procedure using predetermined terms of the linguistic variables “speed”, “current mismatch”, “derivative mismatch”. The linguistic variable “speed” includes the linguistic terms “more than 20 km / h”, “about 20 km / h”, “about 7 km / h”. The linguistic variables “current mismatch” and “derivative mismatch” have the linguistic terms “positive”, “approximately zero”, “negative”. In this case, membership functions related to the type of piecewise continuous functions are used; their graphs are presented in FIGS. 2-4. Using the fuzzification procedure, the values of the membership functions of each linguistic term are determined. After completing the fuzzification procedure, the fuzzy inference procedure is performed using the fuzzy inference block 11 based on the rule base contained in the rule base block 12 and including the following rules:

Правило 1: ЕСЛИ v «больше 20 км/ч» И е «отрицательное» И de «отрицательное», ТО P з 1 = P т ц + f 1 ( e )

Figure 00000003
.Rule 1: IF v “more than 20 km / h” And its “negative” And de “negative”, THEN P s one = P t c + f one ( e )
Figure 00000003
.

Правило 2: ЕСЛИ v «больше 20 км/ч» И е «положительное» И de «отрицательное», ТО P з 2 = P т ц f 2 ( e )

Figure 00000004
.Rule 2: IF v “more than 20 km / h” And its “positive” And de “negative”, THEN P s 2 = P t c - f 2 ( e )
Figure 00000004
.

Правило 3: ЕСЛИ v «около 20 км/ч» И е «отрицательное» И de «отрицательное», ТО P з 3 = P т ц + f 3 ( e )

Figure 00000005
.Rule 3: IF v “about 20 km / h” And its “negative” And de “negative”, THEN P s 3 = P t c + f 3 ( e )
Figure 00000005
.

Правило 4: ЕСЛИ v «около 20 км/ч» И е «отрицательное» И de «отрицательное», ТО P з 4 = 0

Figure 00000006
.Rule 4: IF v “about 20 km / h” And its “negative” And de “negative”, THEN P s four = 0
Figure 00000006
.

Правило 5: ЕСЛИ v «около 7 км/ч» И е «отрицательное» И de «отрицательное», ТО P з 5 = P т ц + f 4 ( e )

Figure 00000007
.Rule 5: IF v “about 7 km / h” And its “negative” And de “negative”, THEN P s 5 = P t c + f four ( e )
Figure 00000007
.

Линейные функции f1(e), f2(e), f3(e), f4(e) служат для вычисление величин ступеней торможения и отпуска для различных ситуаций в зависимости от рассогласования.The linear functions f1 (e), f2 (e), f3 (e), f4 (e) are used to calculate the values of the braking and tempering stages for various situations depending on the mismatch.

Блоком дефуззификации 13 рассчитывают значение требуемой величины давления в тормозных цилиндрах на основании результатов нечеткого вывода. Для этого используются метод взвешенного среднего P з = r = 1 m α r P з r / r = 1 m α r

Figure 00000008
, где Pз - четкое выходное значение контроллера, определяющее задание для регулятора давления; m - число лингвистических правил, в данном случае m=5; αr - значения функций принадлежности предпосылок каждого правила при конкретных входных сигналах v, e, de; P з r
Figure 00000009
- выходные переменные базы лингвистических правил. С помощью коммуникационного канала связи 17 передают рассчитанное значение требуемой величины давления в тормозных цилиндрах в блок регулирования давления в тормозных цилиндрах 18. С его помощью сравнивают значения заданного и текущего давлений в тормозных цилиндрах (на фиг.1 позиция не обозначена) и в зависимости от рассогласования формируют команды управления трехпозиционным элементом 19:The defuzzification unit 13 calculates the value of the required pressure value in the brake cylinders based on the results of a fuzzy conclusion. The weighted average method is used for this. P s = r = one m α r P s r / r = one m α r
Figure 00000008
where P z - a clear output value of the controller that defines the task for the pressure regulator; m is the number of linguistic rules, in this case m = 5; α r - values of membership functions of the premises of each rule for specific input signals v, e, de; P s r
Figure 00000009
- output variables of the base of linguistic rules. Using the communication communication channel 17, the calculated value of the required pressure value in the brake cylinders is transmitted to the pressure control unit in the brake cylinders 18. With it, the set and current pressure values in the brake cylinders are compared (the position is not indicated in Fig. 1) and depending on the mismatch form the command control three-position element 19:

- торможение, если ΔP>b,- braking if ΔP> b,

- отпуск, если ΔP<-b;- vacation, if ΔP <-b;

- перекрыша, если -b<ΔP<b,- overlapping, if -b <ΔP <b,

где ΔP=Pз-Pтц - рассогласование давления в тормозных цилиндрах, 2b - зона нечувствительности. В результате обеспечивают реализацию требуемого давления в тормозных цилиндрах.where ΔP = P s -P TC - pressure mismatch in the brake cylinders, 2b - deadband. As a result, the required pressure in the brake cylinders is realized.

Блок корректировки рассогласования по давлению в тормозных цилиндрах позволяет при нахождении управляющего воздействия учесть уже созданное тормозное усилие, а блок дифференцирования -динамику изменения рассогласования. Нечеткий контроллер реализует нелинейный закон нахождения требуемого давления в тормозных цилиндрах, что способствует повышению качества управления. Наличие блока регулирования давления в тормозных цилиндрах, встроенного в модуль тормозного оборудования, и непосредственно управляющего трехпозиционным элементом, позволяет решить проблему задержек передачи команд от верхнего уровня (системы автоведения) к тормозной системе по каналам связи.The block for adjusting the mismatch in pressure in the brake cylinders makes it possible to take into account the already created braking force when the control action is found, and the differentiation unit allows for the dynamics of the change in the mismatch. The fuzzy controller implements the non-linear law of finding the required pressure in the brake cylinders, which helps to improve the quality of control. The presence of a brake pressure control unit integrated in the brake equipment module and directly controlling a three-position element allows solving the problem of command transmission delays from the upper level (auto-driving system) to the brake system via communication channels.

Таким образом, использование предложенного устройства для автоматического управления электропневматическими тормозами и способа его осуществления позволяет решить поставленную задачу, расширив функциональные возможности устройства для осуществления дистанционного управления тормозами поезда при реализации режима автоведения с обеспечением допустимого числа переключений режимов работы тормозного оборудования и плавного снижения скорости вплоть до остановки, что увеличивает его надежность, снижает износ и воздействия на конструкцию подвижного состава, не нарушает комфортность движения для пассажиров.Thus, the use of the proposed device for automatic control of electro-pneumatic brakes and the method for its implementation allows us to solve the problem by expanding the functionality of the device for remote control of train brakes when implementing the auto-driving mode, ensuring an allowable number of switching modes of operation of the brake equipment and a smooth decrease in speed up to a stop , which increases its reliability, reduces wear and impact on the design ktsiyu rolling, does not violate the standard of driving comfort for the passengers.

Claims (2)

1. Устройство автоматического управления электропневматическими тормозами поезда, включающее блок программной скорости, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с блоком постоянного запоминающего устройства, блоком автоматической локомотивной сигнализации, блоком приема информации от путевых устройств, измерителем пути, измерителем скорости, измерителем ускорения, измерителем эффективности тормозов, а также трехпозиционный релейный элемент и вентили отпуска и торможения тормозной системы поезда, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок корректировки рассогласования по давлению в тормозных цилиндрах, блок дифференцирования, нечеткий контроллер, включающий блоки фуззификации, нечеткого вывода, блок базы правил, а также блок дефуззификации, коммуникационный канал связи, блок регулирования давления в тормозных цилиндрах, датчик давления в тормозных цилиндрах, причем первый вход нечеткого контроллера соединен с первым выходом блока программной скорости, передающим текущую скорость от измерителя скорости, второй вход - с выходом блока дифференцирования, соединенным со вторым выходом блока программной скорости, передающим рассогласование текущей и программной скоростей, третий вход - с выходом блока корректировки рассогласования по давлению в тормозных цилиндрах, первый вход которого также подключен ко второму выходу блока программной скорости, а второй - к выходу датчика давления в тормозных цилиндрах, первый вход блока регулирования давления в тормозных цилиндрах соединен с выходом нечеткого контроллера с помощью коммуникационного канала связи, а второй вход - с выходом датчика давления в тормозных цилиндрах, вход трехпозиционного релейного элемента соединен с выходом блока регулирования давления в тормозных цилиндрах, а выход - с входом блока вентилей отпуска и торможения, выход которого подключен ко входу датчика давления в тормозных цилиндрах.1. A device for automatically controlling electro-pneumatic brakes of a train, including a program speed unit, the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs of which are connected respectively to a permanent memory unit, an automatic locomotive signaling unit, a unit for receiving information from track devices, a meter paths, speed meter, acceleration meter, brake performance meter, as well as a three-position relay element and release and brake valves train system, characterized in that it further comprises a block for adjusting the pressure mismatch in the brake cylinders, a differentiation unit, a fuzzy controller including fuzzification units, a fuzzy output, a rule base unit, as well as a defocusing unit, a communication channel, a brake pressure control unit cylinders, a pressure sensor in the brake cylinders, and the first input of the fuzzy controller is connected to the first output of the program speed unit, transmitting the current speed from the speed meter growth, the second input - with the output of the differentiation unit connected to the second output of the program speed unit transmitting the mismatch of the current and program speeds, the third input - with the output of the pressure mismatch correction unit in the brake cylinders, the first input of which is also connected to the second output of the program speed unit and the second - to the output of the pressure sensor in the brake cylinders, the first input of the pressure control unit in the brake cylinders is connected to the output of the fuzzy controller using communication of the communication channel, and the second input is with the output of the pressure sensor in the brake cylinders, the input of the three-position relay element is connected to the output of the pressure control unit in the brake cylinders, and the output is connected to the input of the block of release and brake valves, the output of which is connected to the input of the pressure sensor in the brake cylinders. 2. Способ автоматического управления электропневматическими тормозами поезда, заключающийся в том, что на основании информации о текущей скорости, расстоянии до места остановки или следующего ограничения скорости, кодах сигналов светофора, профиле пути на участке, действительном значении тормозного коэффициента вычисляют программную скорость, определяют рассогласование программной и фактической скоростей движения, корректируют рассогласование с учетом величины давления в тормозных цилиндрах, выполняют управление вентилями отпуска и торможения тормозной системы поезда, отличающийся тем, что рассчитывают производную рассогласования программной и фактической скоростей движения, с помощью нечеткого контроллера на основании процедуры нечеткого вывода определяют требуемое значение давления в тормозных цилиндрах, которое передают в блок регулирования давления в тормозных цилиндрах, проводят сравнение требуемого и фактического значений давлений, на основании которого выбирают режим работы тормозной системы. 2. A method of automatically controlling electro-pneumatic brakes of a train, which consists in the fact that based on information about the current speed, distance to the stopping point or the next speed limit, traffic light signal codes, track profile on the section, the actual value of the brake coefficient, the program speed is calculated, the program mismatch is determined and actual speeds, correct the mismatch with the pressure in the brake cylinders, control the valves and braking of the brake system of a train, characterized in that the derivative of the mismatch of the program and actual speeds is calculated, using the fuzzy controller, on the basis of the fuzzy inference procedure, the required pressure value in the brake cylinders is determined, which is transmitted to the pressure regulating unit in the brake cylinders, and the required and actual pressure values, on the basis of which the mode of operation of the brake system is selected.
RU2013131727/11A 2013-07-09 2013-07-09 Acs device for train pneumoelectric brakes and method of its application RU2540212C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013131727/11A RU2540212C1 (en) 2013-07-09 2013-07-09 Acs device for train pneumoelectric brakes and method of its application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013131727/11A RU2540212C1 (en) 2013-07-09 2013-07-09 Acs device for train pneumoelectric brakes and method of its application

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013131727A RU2013131727A (en) 2015-01-20
RU2540212C1 true RU2540212C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53280603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013131727/11A RU2540212C1 (en) 2013-07-09 2013-07-09 Acs device for train pneumoelectric brakes and method of its application

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2540212C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740418C1 (en) * 2019-09-24 2021-01-14 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Интеллектуальные информационно-управляющие системы, мехатроника и кибербезопасность" Rolling stock movement control system

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112068542B (en) * 2020-06-30 2024-02-09 武汉乐庭软件技术有限公司 Automatic driving behavior planning method based on fuzzy control
CN112706742B (en) * 2020-12-15 2022-03-25 神华铁路装备有限责任公司 Brake cylinder monitoring device and system and 25t axle load aluminum alloy coal hopper car

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0321556A (en) * 1989-06-19 1991-01-30 Omron Corp Brake control device of automobile
EP0585134A2 (en) * 1992-08-26 1994-03-02 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Anti-skid braking method
EP0985586A2 (en) * 1998-09-07 2000-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Anti lock system for a vehicle electromechanical brake system based on a fuzzy controller
RU2283786C1 (en) * 2005-03-01 2006-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение САУТ" Train braking automatic control device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0321556A (en) * 1989-06-19 1991-01-30 Omron Corp Brake control device of automobile
EP0585134A2 (en) * 1992-08-26 1994-03-02 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Anti-skid braking method
EP0985586A2 (en) * 1998-09-07 2000-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Anti lock system for a vehicle electromechanical brake system based on a fuzzy controller
RU2283786C1 (en) * 2005-03-01 2006-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение САУТ" Train braking automatic control device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740418C1 (en) * 2019-09-24 2021-01-14 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Интеллектуальные информационно-управляющие системы, мехатроника и кибербезопасность" Rolling stock movement control system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013131727A (en) 2015-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6353780B1 (en) Grade speed control and method for railway freight vehicle
CN111684381B (en) Method for controlling the driving behavior of a lead vehicle of a fleet of vehicles
CN107891887B (en) Train control method, TCMS, VOBC and train
RU2540212C1 (en) Acs device for train pneumoelectric brakes and method of its application
EP3483029A1 (en) System and method for testing adhesion conditions on a track
CN108349398B (en) Train control device
CN109693688B (en) Automatic train driving control system with preset performance and control method
CN107672573B (en) Vehicle braking force correction control apparatus, method, and vehicle
CN110072747B (en) Intelligent locomotive brake control system
CN107010074B (en) Method for providing a setpoint value signal for a driver assistance device, motor vehicle and control device for a motor vehicle
CN105416309A (en) Automatic train operation system in railway vehicles
DE102018218368B3 (en) Method for operating a rail vehicle
US8224511B2 (en) Vehicle regulated-control device with trimmed precision
RU2283786C1 (en) Train braking automatic control device
JP2021524825A (en) Controls and methods for controlling actuators for operating braking means of vehicles, especially rail vehicles
US20230030781A1 (en) Vehicle control system and method
EP3819187A1 (en) Method for operating a rail vehicle
RU2468951C1 (en) Method of railway traffic control
CN113613966B (en) Brake control device for vehicle
RU2740418C1 (en) Rolling stock movement control system
US20230035533A1 (en) Vehicle control system and method
US20230399037A1 (en) Vehicle control system and method
RU85432U1 (en) SOFTWARE AND HARDWARE BRAKE CONTROL DEVICE MODULE FOR SMOOTH DRIVE BRAKE CONTROL
CN114802135B (en) Train braking method and device and computer readable storage medium
Pudovikov et al. A microprocessor system of automatic control by pneumatic braking of freight long trains

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180710