Методологія інформаційного забезпечення вантажних та пасажирських перевезень на основі автоматизації процесів розпізнавання рухомих об’єктів залізничного транспорту

Враховуючи важливість розв'язання даної проблеми в рамках програми впровадження інформаційних технологій, на залізницях Росії ведеться розробка прикладних задач комплексної автоматизації технологічних процесів управління вантажними і пасажирськими перевезеннями. У їх числі однією з найважливіших є система контролю дислокації вагонного парку (ДИСПАРК) на базі вагонної динамічної моделі. Вона передбачає пономерний облік вагонів для ведіння роботи з національним парком рухомого складу, що дозволяє автоматизувати систему розрахунків із залізницями інших країн СНД. Є повідомлення про високу ефективність роботи даної системи, але інформаційної підтримки на нижньому рівні вона не має. 

Новітні автоматизовані системи ідентифікації (такі як ATIS фірми Timtec GmbH – Німеччина) забезпечують отримання вичерпної інформації про місцеположення, стан і технічну справність вагонів, однак вони вимагають установки на вагонах активних або пасивних кодоносіїв, що обмежує область їх застосування і особливо на магістральному транспорті України, охопленому мережею пересічних європейських транспортних коридорів. Тому в дисертаційній роботі пропонується методологія інформаційного забезпечення перевізного процесу, заснована на технологіях, що орієнтуються на незамкнені транспортні потоки і що не вимагають при впровадженні переобладнання об'єктів, що контролюються. 

У заключній частині розділу сформульовані основні проблеми, які обумовлюють мету проведених досліджень і перераховані задачі, що вирішуються в дисертації. 

У другому розділі розглядаються теоретичні основи побудови автоматизованих систем розпізнавання рухомих об'єктів залізничного транспорту, в яких ідентифікація транспортних засобів проводиться без порушення технологічного процесу руху. Дана методика передбачає наявність пристроїв запису і зчитування інформації, керованих обчислювальним комплексом. 

 При підході поїзда до пункту запису паралельно з розпізнаванням і маркуванням вагонів формується база даних про склад, якому присвоюється ідентифікаційний код, що наноситься на колісні пари. Тому кожний рухомий склад, маючи певний код, може бути виявлений в межах заданого регіону. Пристрої запису містять як маркери різного роду колійні елементи, призначені для магнітної обробки коліс – функціональні намагнічувачі (рис. 1). Знання конкретної залежності розподілу електромагнітного поля в магнітопроводах функціональних намагнічувачів значною мірою полегшує оптимізаційні задачі, пов'язані з проектуванням і розробкою реальних об'єктів магнітної обробки коліс рухомого складу. 

Розіб'ємо умовно на три зони області розподіл електромагнітного поля, що створюється первинним перетворювачем: 

феромагнітні ділянки магнітопроводів; 

повітряні зазори; 

зони обмоток, що намагнічують, зі струмом. 

Система рівнянь Максвелла в загальному вигляді записується таким чином: 

 

де   – напруженість магнітного поля; 

 - питома електрична провідність середовища; 

  – напруженість електричного поля; 

  – електрична індукція; 

  – щільність стороннього струму; 

  – індукція; 

  – абсолютна магнітна проникність; 

Фр- магнітний потік. 

 

Для першої зони справедливі такі допущення у випадку, коли при розрахунку і моделюванні проводиться облік вихрових струмів: 

 

Для другої зони справедливі такі допущення: 

 

З урахуванням цих допущень запишемо

 

Нехай А=0, тоді 

 

Або

 

У другій зоні вірний також і вираз для скалярного магнітного потенціалу

 

Звідси

 

Для третьої зони справедливі такі допущення: 

 

З урахуванням допущень запишемо

 

Перетворюючи ці вирази, отримаємо

 

або

 

Якщо ротор вектора рівний нулю, то поле цього вектора потенційне. Тому можна прийняти

 

де   – потенціал електричного поля. 

 

Дивергенцію вектора   визначимо в цьому випадку таким чином: 

 

З урахуванням заданої дивергенції вираз (15) остаточно набуде вигляду

 

або у разі плоского поля

 

Отже, магнітне поле у всіх трьох зонах первинного перетворювача описується диференціальними рівняннями з розділеними компонентами відносно магнітного векторного потенціалу  . Отримані рівняння використані при створенні сіткової моделі, що дозволяє здійснити фізичне моделювання електромагнітних полів в активних елементах намагнічувача. У роботі встановлена подібність рівнянь, що описують розподіл поля намагнічувача, і рівнянь стану електричної сітки. Для розрахунку і оптимізації функціональних намагнічувачів необхідно встановити ефективний перетин повітряного зазору як з боку рейки, так і з боку колеса, через яке замикається робочий магнітний потік. Тому в дисертації проводився експеримент по фізичному моделюванню розподілення магнітного поля для трьох плоскопаралельних перетинів, один з яких проходить по зовнішній поверхні рейки і колісної пари при  , а два інших – на відстані  см і  см, відповідно, від першого. Ширина цього перетину буде визначатися товщиною головки рейки і товщиною бандажа колісної пари, а довжина обмежуватися лініями умовно нульового магнітного потоку. Експеримент показав, що в повітряному зазорі, ширина якого перевищує 8h (h-крок сітки), величина індукції в кожній точці силової лінії практично однакова, а отже, границю умовно нульового потоку можна вважати співпадаючою з крайньою силовою лінією магнітного поля. 

 Запропоновано алгоритм роботи адаптивного пристрою зчитування інформації і зроблено аналіз впливу перешкод на роботу вимірювальних приймачів.

  являє собою передаточну функцію всього тракту перетворення, а   – його імпульсну перехідну характеристику. 

У схемі можуть мати місце такі перешкоди зі спектральною щільністю: 

1.«Послідовний» білий шум від зовнішніх наведень