Тимонин Д.В.

Самарский Государственный Университет Путей Сообщения

Оценивание параметров стохастической модели учета и прогнозирования удельного расхода топлива.

В качестве базовой разработки принимается новый аппаратно-программный комплекс «Борт» учета работы и технического состояния тепловозов, разработанный по заказу ОАО «РЖД» в Омском научно-исследовательском институте технологии, контроля и диагностики. Эффективный учет, контроль, нормирование и анализ расхода топлива тепловозами в эксплуатации повышается за счет применения современных средств измерения расхода топлива и параметров работы локомотива, автоматизации процессов измерения и регистрации, новых алгоритмов обработки данных в условиях локомотивного депо.

Комплекс позволяет: выявить несанкционированные сливы топлива; оценить состояние систем тепловоза как в режиме реального времени, так и при анализе накопленных данных; объективно нормировать расход топлива; отслеживать пробег тепловоза, горячего простоя, заглушенного состояния, работы тягового генератора и т.п. Внедрение методов прогноза удельного расхода топлива позволит повысить качество оперативного контроля за состоянием локомотива, уменьшит число случаев перерасхода топлива вследствие отказов систем локомотива; позволит выявить, на основе статистической обработки, локомотивы и машинистов с понижающейся эффективностью.

Контроль количества топлива на тепловозе производится по уровню топлива в баке тепловоза, измеренному в противоположных концах топливного бака. Система выполняет данную операцию автоматически с индикацией измеренного значения уровня топлива на экране бортового регистратора. Учет расхода топлива тепловозом за смену работы машиниста осуществляется по разности количества топлива в начале и конце смены. Расход топлива определяется в единицах объема и массы. Определение экономии или перерасхода топлива тепловозом за смену работы машиниста осуществляется сравнением фактического расхода топлива с его расчетным значением.

В основе программного обеспечения заложен численный метод определения параметров нелинейной динамической модели класса Гаммерштейна при наличии неконтролируемых помех наблюдений [1]:

,

где выходная переменная наблюдается с аддитивными помехами в виде: .

На основе построенной стохастической модели осуществляется прогноз удельного расхода топлива на тепловозах.

Предлагаемые прогностические методы позволят оперативно контролировать техническое состояние локомотива, предотвращая случаи перерасхода топлива и отказов систем локомотива, что значительно сократит эксплуатационные расходы и снизит себестоимость приведенной продукции.

После построения стохастической модели становится возможным на ее основе осуществить прогноз удельного расхода топлива на тепловозах.

За счет предлагаемой системы достигается:

· оперативный контроль состояния локомотива, предотвращение случаев перерасхода топлива вследствие отказов систем локомотива;

· выявление, на основе статистической обработки, локомотивов и машинистов с понижающейся эффективностью;

· оценивание режимов и реальной загруженности каждого тепловоза и своевременное принятие мер для их рационального использования на участках работы и маршрутах.

В программе реализованы алгоритмы обобщенного и нелинейного МНК с целью сравнения результатов и данных по отклонениям прогнозов от фактических численных значений.

Рисунок 1 – Удельный расход топлива (участок построения прогноза с использованием обобщенного МНК)

Рисунок 2 – Удельный расход топлива (участок построения прогноза с использованием нелинейного МНК)

Рисунок 3 – Диаграмма отклонений в % значений моделей от измеренных значений удельных расходов топлива

Из рисунков 1, 2, 3 видно, что погрешность прогноза у нелинейной модели класса Гаммерштейна много меньше, чем у обобщенного МНК.

Список литературы

1. Тимонин Д.В. “Математика. Компьютер. Образование.” – Численный метод нахождения параметров нелинейных динамических систем при помехах в выходных сигналах. Дубна, выпуск 17, 2010.