【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，并提出了用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)按照傳統(tǒng)控制方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確控制的駝峰推峰過(guò)程進(jìn)行研究的方案。 第四章確定了影響駝峰最優(yōu)推峰速度的變量和隸屬函 數(shù)，并給出了網(wǎng)絡(luò)模型和改進(jìn)后的學(xué)習(xí)算法；得到駝峰最優(yōu)推峰速度之后，確定了影響駝峰調(diào)機(jī)實(shí)時(shí)推峰速度的變量，建立了網(wǎng)絡(luò)模型，其學(xué)習(xí)算法與最優(yōu)推峰速度模型的學(xué)習(xí)算法一樣。 第五章從駝峰作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，得到學(xué)習(xí)樣本，經(jīng)過(guò)樣本學(xué)習(xí)訓(xùn)練后的模型基本反映了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況。 2 對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的研究及推峰速度的影響因素分析 駝峰推峰速度自動(dòng)控制系統(tǒng)中所要解決的問(wèn)題 駝峰推峰速度自動(dòng)控制系統(tǒng)所要解決的問(wèn)題可以歸納為兩個(gè)方面，即一方面要考慮速度控制系統(tǒng)得出的推峰速度是否理想，另一方面要將駝峰調(diào)機(jī)的實(shí)時(shí)走行狀態(tài) 信息考慮在內(nèi)，實(shí)時(shí)推峰速度要依據(jù)調(diào)機(jī)的走行速度、位置等信息實(shí)時(shí)變化。 推峰速度是否理想 推峰速度的求解和控制是駝峰推峰自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，一個(gè)理想的駝峰推峰自動(dòng)控制系統(tǒng)就是控制駝峰調(diào)機(jī)以理想的變速推峰來(lái)進(jìn)行推峰作業(yè)。駝峰調(diào)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)計(jì)算出的推峰速度是否理想，是推峰自動(dòng)控制系統(tǒng)主要解決的問(wèn)題。所謂駝峰推峰速度是否理想，一方面是指駝峰調(diào)機(jī)推峰速度在鉤車(chē)脫鉤時(shí)是否是允許的最大推峰速度，即最優(yōu)推峰速度，另一方面是指駝峰調(diào)機(jī)的推峰速度的變化是否符合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求，即駝峰調(diào)機(jī)實(shí)時(shí)推峰速度是否符合現(xiàn)場(chǎng) 要求。 在保證作業(yè)安全的前提下，駝峰調(diào)機(jī)推峰速度越大，編組列車(chē)在推峰場(chǎng)的走行時(shí)間也越短，同時(shí)出口速度也會(huì)相應(yīng)提高，從而在溜放場(chǎng)的走形時(shí)間也就縮短，這樣就可以從總體上提高駝峰的作業(yè)效率。 駝峰調(diào)機(jī)的推峰速度是否符合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求即指駝峰推峰速度自動(dòng)控制系統(tǒng)所產(chǎn)生出的推峰速度的變化是否可以控制在一定的合理范圍之內(nèi)，也就是控制在駝峰調(diào)機(jī)所能允許的范圍之內(nèi)，這主要是因?yàn)閷?shí)際中駝峰調(diào)機(jī)的推峰速度不可能從一個(gè)值瞬間變化到與這個(gè)速度值相差很大的另外一個(gè)速度值。如果駝峰推峰速度自動(dòng)控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的推峰速度變化率很大，即推峰 速度加速度很大，就會(huì)使得現(xiàn)場(chǎng)的人員不可操作，導(dǎo)致計(jì)算出的實(shí)時(shí)推峰速度沒(méi)有意義；同時(shí)，即使所給定的駝峰調(diào)機(jī)的速度的變化在駝峰調(diào)機(jī)的加速度變化范圍之內(nèi)，如果頻繁地進(jìn)行駝峰調(diào)機(jī)的速度的調(diào)整，也會(huì)縮短調(diào)機(jī)的使用壽命，增加不必要的能源耗費(fèi)。 是否將駝峰調(diào)機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)考慮在內(nèi) 駝峰推峰速度控制系統(tǒng)為一典型的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，無(wú)反饋可以利用 [11]。但是我們可以對(duì)駝峰調(diào)機(jī)的實(shí)時(shí)走行狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)行周期采樣，以確定實(shí)時(shí)推峰速度是否符合要求。 假定我們通過(guò)駝峰自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了一個(gè)最優(yōu)的駝峰調(diào)機(jī)推峰速度，并 通過(guò)傳輸通道將此最優(yōu)推峰速度傳遞給駝峰調(diào)機(jī)，那么駝峰調(diào)機(jī)就需要在最優(yōu)推峰速度所要求的特定時(shí)間內(nèi)，使鉤車(chē)到達(dá)脫鉤位置并且使得鉤車(chē)的脫鉤速度達(dá)到最優(yōu)推峰速度；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)正常脫鉤，還必須要保持鉤車(chē)的速度變化在一定的范圍之內(nèi)。這樣在求得駝峰調(diào)機(jī)的實(shí)際走行曲線時(shí)，就必須要將駝峰調(diào)機(jī)的速度信息和位置狀態(tài)等信息參與運(yùn)算，從而能夠更精確的控制駝峰調(diào)機(jī)。其結(jié)構(gòu)應(yīng)該如圖 ： 圖 控制框圖 無(wú)線推峰機(jī)車(chē)遙控系統(tǒng)的原理 圖 原理框圖 現(xiàn)有的駝峰推峰機(jī)車(chē)遙控系統(tǒng)從傳輸方式上可以分為有線推峰機(jī)車(chē) 遙控系統(tǒng)和無(wú)線推峰機(jī)車(chē)遙控系統(tǒng)。我國(guó)從上個(gè)世紀(jì) 70 年代開(kāi)始無(wú)線推峰機(jī)車(chē)遙控系統(tǒng)的研究，大致可以分為三個(gè)階段，駝峰無(wú)線機(jī)車(chē)信號(hào)設(shè)備、采用基于點(diǎn)式應(yīng)答器的無(wú)線機(jī)車(chē)遙控系統(tǒng)和采用基于 GSMR和 GPS的無(wú)線調(diào)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。 駝峰推送機(jī)車(chē)遙控設(shè)備有各種制式。從系統(tǒng)構(gòu)成來(lái)看，歸納起來(lái)主要由三大部分組成：地面設(shè)備、車(chē)上設(shè)備、信息傳輸通道。 如圖 所示，到達(dá)場(chǎng)將受控機(jī)車(chē)所在的股道號(hào)、駝峰場(chǎng)及到達(dá)場(chǎng)的有關(guān)聯(lián)鎖條件、峰頂計(jì)軸分鉤信息送入控制主機(jī)，主機(jī)接收來(lái)自調(diào)機(jī)的速度和位置信息，并根據(jù)采集的影響推送速度的各有關(guān)因素來(lái) 計(jì)算期望推送速度或者由作業(yè)人員憑經(jīng)驗(yàn)人工給出推峰速度，連同其他信息通過(guò) GSMR 接口，通過(guò) GSMR 傳輸通道傳給調(diào)機(jī)。調(diào)機(jī)同時(shí)也接收從地面股道送來(lái)的股道號(hào)及聯(lián)鎖開(kāi)機(jī)信息，同時(shí)也輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)確認(rèn)聯(lián)鎖條件構(gòu)成，并比較兩路送來(lái)的股道號(hào)相同后，調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)機(jī)工作。計(jì)算機(jī)將根據(jù)機(jī)車(chē)實(shí)際速度和期望速度的比較結(jié)果向機(jī)車(chē)速度控制器發(fā)送控制命令。 無(wú)線推峰機(jī)車(chē)遙控系統(tǒng)的分析 對(duì)于推峰速度是否理想的分析 從推送機(jī)車(chē)遙控系統(tǒng)的原理可以看出，推送速度是作業(yè)人員憑經(jīng)驗(yàn)人工給出或者是主機(jī)根據(jù)所采集的影響推送速度 的各有關(guān)因素得出的。 作業(yè)人員憑經(jīng)驗(yàn)人工給出的速度，難免會(huì)受到主觀因素的影響，同一個(gè)人對(duì)于同一種推峰狀況所給出的速度也難免不一樣，而不同人由于工作經(jīng)驗(yàn)不同，對(duì)于同一種推峰狀況所給出的速度也會(huì)不一樣。所以，僅僅憑經(jīng)驗(yàn)人工給出的推送速度一般難以達(dá)到最優(yōu)推峰速度。 相對(duì)憑經(jīng)驗(yàn)人工給出的速度，主機(jī)根據(jù)采集的各影響推送速度的有關(guān)因素計(jì)算出的推送速度則較為理想。主機(jī)得出的速度主要跟計(jì)算推送速度的算法有關(guān)系；而目前計(jì)算機(jī)計(jì)算變速推峰的算法是求平滑速度，即在計(jì)算駝峰推峰速度時(shí)，將相鄰的兩段分鉤列車(chē)綜合來(lái)考慮，通過(guò)二次曲線的 模擬方法求得速度變化比較小的多個(gè)平滑速度，這樣就可以保證分鉤點(diǎn)處駝峰調(diào)機(jī)速度的平穩(wěn)變化。但此種方法采用的是二次曲線，并不一定能保證兩段分鉤列車(chē)所采用的推峰速度是最理想的。 如圖 ， t1 和 t2兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)為兩個(gè)分鉤點(diǎn)的駝峰調(diào)機(jī)走行時(shí)間點(diǎn)，變速 1 曲線和變速 2 曲線為采用平滑速度算法得出的兩條速度曲線，勻速直線為勻速推峰情況下的速度曲線。根據(jù)距離 速度 *時(shí)間，我們可以用圖 中的區(qū)域面積來(lái)表示駝峰調(diào)機(jī)的走行距離。在時(shí)間 t1 到 t2 的這段時(shí)間里，駝峰調(diào)機(jī)采用勻速推峰，其走行距離為圖 中的區(qū)域 1；采用平滑速 度算法的計(jì)算機(jī)控制，如果采用變速 2，其走行距離為區(qū)域 1 和區(qū)域 2 之和，如果采用變速 1，其走形距離為區(qū)域 區(qū)域 2 和區(qū)域 3 的總和。由圖 中可以得出，采用平滑速度算法的確可以提高駝峰調(diào)機(jī)的推峰速度，提高駝峰的作業(yè)效率。 圖 速度時(shí)間圖 我們分析圖 中變速 1 和變速 2 兩條曲線。這兩條曲線都是平滑速度算法求得的。從速度大小上講，變速 1 比變速 2 的駝峰調(diào)機(jī)速度大，這樣在相同的時(shí)間之內(nèi)采用變速 1 速度曲線的駝峰調(diào)機(jī)走行距離更遠(yuǎn)。但是從圖 中也可以看出，變速 1 曲線在 t1 和 t2 兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的速度變化也比變速 2 在 t1 和 t2 兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的變化大，在實(shí)際中表現(xiàn)出來(lái)就是駝峰調(diào)機(jī)的速度變化更大。這樣對(duì)駝峰調(diào)機(jī)的要求也就越高，經(jīng)常采用這種大加速度變化的推峰速度，會(huì)導(dǎo)致駝峰調(diào)機(jī)的使用壽命縮短和不必要的能源浪費(fèi)；而且，如果在分鉤點(diǎn)處的加速度變化很大，駝峰調(diào)機(jī)也不一定能夠很快完成，這樣就很容易導(dǎo)致駝峰調(diào)機(jī)的實(shí)際速度與計(jì)算機(jī)得出的推峰速度不符，影響駝峰調(diào)機(jī)的控制效果，致使不能有效的提高作業(yè)效率。 對(duì)于是否考慮調(diào)機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息的分析 圖 控制框圖 從上面對(duì)推峰機(jī)車(chē)遙控系統(tǒng)的原理中，我們可以看到，計(jì)算機(jī)在計(jì)算推送速度時(shí)，僅 僅是通過(guò)采集各種影響推送速度的有關(guān)因素計(jì)算或判定得出的。這些影響推送速度的有關(guān)因素為車(chē)組長(zhǎng)度、車(chē)組溜放距離、相鄰車(chē)組分歧道岔位置距離、相鄰車(chē)組走行性能的差異等，不包括駝峰調(diào)機(jī)的實(shí)際速度、實(shí)際位置等信息。所以，這種控制系統(tǒng)是單向的，無(wú)反饋控制，其控制過(guò)程如圖 所示。 影響推峰速度的因素分析 推峰過(guò)程分析 如圖 ，從業(yè)務(wù)領(lǐng)域劃分，溜放摘勾是歸屬于機(jī)車(chē)遙控的內(nèi)容，但是摘勾是自由溜放開(kāi)始的基礎(chǔ)，也是推峰過(guò)程的結(jié)束。推峰速度自動(dòng)控制系統(tǒng)和車(chē)輛溜放系統(tǒng)是兩個(gè)相關(guān)聯(lián)、相互影響的系統(tǒng) [11]。推 峰速度控制系統(tǒng)是確定本鉤車(chē)的脫鉤速度的，也即是確定溜放速度的初始值的，該速度的大小影響鉤車(chē)的溜放；同時(shí)，本鉤車(chē)的溜放速度又影響了后一鉤車(chē)的脫鉤速度，也即影響了后一鉤車(chē)的推峰速度值，這表明，本鉤車(chē)的最優(yōu)推峰速度值與前一鉤車(chē)的溜放狀態(tài)密切相關(guān)[11]。 圖 峰頂平臺(tái)斷面示意圖 總而言之，最優(yōu)推峰速度受車(chē)組溜放中走行距離、走行時(shí)間、走行加速度的影響，同時(shí)也受相鄰車(chē)組之間的運(yùn)動(dòng)的影響，對(duì)這些規(guī)律產(chǎn)生影響的因素，就是影響推峰速度的因素。這些因素概況起來(lái)有三大部分，即鉤車(chē)本身因素、環(huán)境因素和駝峰調(diào)機(jī)因素。這些因素 有不確定性和時(shí)變性，難以用確切的公式來(lái)表達(dá)，同時(shí)某些因素還存在交叉耦合，這樣鉤車(chē)運(yùn)動(dòng)規(guī)律更加難以用公式描述 [12]。 鉤車(chē)本身因素 鉤車(chē)本身的因素是指鉤車(chē)的車(chē)型、鉤車(chē)裝載情況和車(chē)重、鉤車(chē)的構(gòu)成與輛數(shù)、鉤車(chē)所去股道、以及鉤車(chē)的溜放速度。 1 車(chē)型 車(chē)型是對(duì)鉤車(chē)走行狀態(tài)影響較大的因素之一。根據(jù)車(chē)型對(duì)走行狀況影響大概可以將車(chē)輛分為三類：難行車(chē)、易行車(chē)和特殊車(chē)輛。鉤車(chē)基本阻力大，速度變化比較慢的屬于難行車(chē)；基本阻力小，鉤車(chē)速度變化較快的屬于易行車(chē)；特殊車(chē)輛較難控制，比如薄輪車(chē)和油輪車(chē)。薄輪車(chē) 由于車(chē)輪較薄，鉗夾式減速器對(duì)其正壓力相對(duì)較小，所以較難控制；油輪車(chē)由于車(chē)輪沾有油性物質(zhì)導(dǎo)致減速器與車(chē)輪之間的摩擦力較小，也較難控制 [12]。 2 鉤車(chē)裝載情況和車(chē)重 鉤車(chē)的裝載狀況也會(huì)影響車(chē)輛的走行能力。首先鉤車(chē)上負(fù)載的不同可能使得鉤車(chē)具有不同的受風(fēng)面積；其次裝載物品也會(huì)影響鉤車(chē)的走行，比如油罐車(chē)在走行時(shí)，其裝載的液體會(huì)晃動(dòng)，從而在一定程度上影響走行性能。 車(chē)重對(duì)鉤車(chē)的走行狀況影響較大，重車(chē)阻力小，易行；輕車(chē)阻力大，難行，而且輕車(chē)比重車(chē)的阻力離散度大 [12]。 3 鉤車(chē)的構(gòu)成及輛數(shù) 鉤車(chē)車(chē)組中輕車(chē)和重車(chē)的組合不同會(huì)導(dǎo)致車(chē)組的重心差異，從而在一定程度上影響其走行性能。 鉤車(chē)輛數(shù)也會(huì)對(duì)走行產(chǎn)生影響。如果是大組車(chē)，由于其加速比較慢，容易與前行車(chē)?yán)_(kāi)間距，這樣就可以適當(dāng)提高推峰速度；如果是大組車(chē)后的車(chē)組，由于其與前行的大組車(chē)在峰頂就可拉開(kāi)間距，也可以適當(dāng)提高推峰速度；反之，如果是連續(xù)的小組車(chē)，推峰速度就需要適當(dāng)減小。 4 鉤車(chē)的所去股道 鉤車(chē)的所去股道跟分歧道岔有關(guān)系，股道的不同，會(huì)導(dǎo)致共同走行距離的不同，這樣也會(huì)對(duì)鉤車(chē)的推峰速度造成影響。如果分歧道岔跟峰頂間距小，車(chē)組分開(kāi) 的就早，就可以適當(dāng)?shù)奶岣咄品逅俣龋粗?，則要適當(dāng)?shù)臏p小推峰速度。 5 鉤車(chē)的溜放速度 鉤車(chē)的溜放速度也是對(duì)鉤車(chē)的走行狀況影響較大的因素之一。前鉤車(chē)的溜放速度越大，后一鉤車(chē)的脫鉤速度就可以越大，反之，則需要減小。 環(huán)境因素 環(huán)境因素包括編組場(chǎng)的站場(chǎng)設(shè)計(jì)和氣候等因素。 駝峰調(diào)車(chē)場(chǎng)是鉤車(chē)溜放和調(diào)機(jī)推峰的場(chǎng)所，站場(chǎng)設(shè)計(jì)的好壞是影響鉤車(chē)最優(yōu)推峰速度的重要因素。站場(chǎng)因素主要包括駝峰縱斷面條件、駝峰平面條件和鋼軌技術(shù)狀況等。氣候因素是影響車(chē)組溜放的重要因素之一，氣候因素有風(fēng)力、風(fēng)向 、溫度和濕度等。 1 駝峰縱斷面條件 鉤車(chē)在峰頂以 5km/h 的速度脫鉤，之后在加速坡依靠重力溜放至一部位時(shí)，速度大概可以到 20km/h。不同的鉤車(chē)的走行情況差異很大，這些都與駝峰縱斷面的設(shè)計(jì)有關(guān)系。 2 駝峰平面條件 道岔、減速器的位置等駝峰平面條件對(duì)最優(yōu)推峰速度的影響比較大。以一部位的位置為例，如果一部位距離峰頂比較近，車(chē)組進(jìn)入一部位時(shí)的速度達(dá)不到要求，前后車(chē)組間無(wú)法形成合理的間隔，一部位無(wú)法實(shí)現(xiàn)間隔調(diào)速的作用，勢(shì)必降低推峰速度。反之，如果一部位距離峰頂距離過(guò)遠(yuǎn)，有 可能會(huì)導(dǎo)致追鉤，這樣就需要降低推峰速度。 3 鋼軌技術(shù)狀況 鋼軌的彈性、磨耗程度等都會(huì)對(duì)鉤車(chē)的走行狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響。新的編組站建成后，隨著時(shí)間的推移，鋼軌肯定會(huì)受到磨損，這樣就會(huì)使得鋼軌的各個(gè)參數(shù)發(fā)生一定的變化，從而對(duì)鉤車(chē)的走行產(chǎn)生影響。 4 風(fēng)力和風(fēng)向 風(fēng)力對(duì)于鉤車(chē)的走行狀況的影響和風(fēng)力、風(fēng)向及鉤車(chē)的車(chē)型有關(guān)。順風(fēng)時(shí)有利于鉤車(chē)行走，逆風(fēng)不利于鉤車(chē)行走；風(fēng)力也會(huì)對(duì)走行產(chǎn)生影響，風(fēng)力較大時(shí)，就需要考慮風(fēng)力，而風(fēng)力較小時(shí)，就可以不考慮風(fēng)力的影響；不同車(chē)型的鉤車(chē)由于受風(fēng)的面積不同，從而導(dǎo) 致風(fēng)力、風(fēng)向?qū)ζ渥饔昧σ膊煌?，從而影響走行? 風(fēng)洞試驗(yàn)鉤車(chē)單位阻力可按式 計(jì)算：