Математическое обеспечение. В равнении на глобальную стратегическую цель транспорта служба тяги решает локальную цель — обеспечить тяговыми
252
средствами наибольшую провозную способность дороги. Для реализации этой цели в тяговых расчетах оптимизация движения поезда производится по принципу максимума, который и является критерием оптимальности тяги. Во-первых, принцип максимума не является признаком оптимальности для различных условий тяги и поездных ситуаций. Согласно кибернетическим понятиям управление, для которого выполняется условие максимума, является экстремальным. Однако принцип максимума является необходимым, но недостаточным условием оптимального управления. Это означает, что управление должно быть экстремальным, и не обязательно оптимальным. А так как экстремальное управление не является единственным, то оно позволяет сделать выбор наилучшего из них. Таким образом, оптимальное управление представляет собой такое выбранное экстремальное, которое является наилучшим для достижения цели в конкретных условиях. Отсюда следует, что каждый раз в зависимости от конкретных условий реализации тяги и поездной ситуации надо решать, что выгодней: реализовать наибольшую силу тяги по сцеплению или по допустимому превышению температуры обмоток; принять нормативные расчетную силу тяги и скорость для определения нормы массы поезда или иные их соотношения, оптимально удовлетворяющие условиям тяги; при движении маршрутного поезда через ряд расчетных подъемов выбрать, по которому из них наиболее выгодно определить массу поезда; при движении поездов в потоке при насыщенном графике выбрать общую для них оптимальную скорость движения и т. д.
Отсюда видно, что расчетные сила тяги и скорость движения поездов, установленные едиными для всей сети дорог, едва ли могут быть оптимальными для конкретных условий и ситуаций, что требует исследований В противном случае принимают волевые решения в порядке оперативного управления, которые не всегда могут быть оптимальными.
Во-вторых, из теории управления движением известно, что принцип максимума не применим для нелинейных систем, а поезд является нелинейной системой. Ранее было показано, что когда система подвержена воздействию внешней среды, диссипативных сил, технологического и человеческого факторов, тогда возникает задача принятия решений в условиях непредельности, которая не может быть решена традиционными аналитическими методами. Для многофакторных, технологических, вероятностных явлений и процессов однозначность ответов, получаемых в результате решения обыкновенных дифференциальных уравнений, является не более чем иллюзией. Тем более следует признать несостоятельными попытки решать задачи оптимизации тяги и движения поездов с использованием таких уравнений. Вероятностные закономерности проявляются лишь в результате многократного повтора событий в фактических условиях функционирования систем, что можно установить лишь при производстве натурного эксперимента. Критерием истинности является только эксперимент. Проблема оптимизации решается в таком случае алгоритмическим способом с использованием вычислительного эксперимента в режиме диалога оператора с ЭВМ. А для этого требуется глубокое знание физической природы явлений и владение современными методами прикладной математики, теории эксперимента и измерительной информации.
Организационно-техническое обеспечение. Теория и средства управления с целью оптимизации функционирования систем получили интенсивное развитие начиная с 50-х годов. Определились два направления: разработка теории и систем автоматического управления технологическими объектами; разработка организационно-управленческой теории для прогнозирования, планирования, организации производства и выработки стратегии управления на перспективу. Для оптимизации тяги и движения поезда представляют практический и теоретический интерес оба направления: первое связано с построением бортовых систем автоведения поезда, второе — с производством тяговых расчетов.
Проблемы автоведения поездов. Как известно, в управлении важнейшую роль играет информация о воздействиях внешней среды, о состоянии и поведении управляемого объекта. В зависимости от используемой информации получи-
253
ли применение различные способы построения автоматических бортовых систем управления. Вначале разработка таких систем шла по линии классической теории управления (КТУ). Алгоритм управления такой системы строился на предположении достаточности исходной информации для достижения цели управления, что исключало наличие случайных воздействий и процессов с неизвестными параметрами в будущем. По принципу КТУ создавались бортовые системы автоведения поезда. В качестве исходной информации использовались: статические характеристики тяги, торможения и сопротивления движению, тяговый профиль пути. В качестве критерия оптимальности использовался принцип максимума по данным статических характеристик и нормативов ПТР. Для стационарных условий метрополитена такие системы автоведения поезда оказались эффективными. Для грузового движения на магистральных железных дорогах они непригодны вследствие вероятностных и многофакторных воздействий, существенно определяющих режим тяги и движения поездов.
В процессе развития общей теории автоматического управления четко определилась проблема управления объектами в условиях неопределенности: полного отсутствия или наличия неполной информации о состоянии объекта, при воздействии внешней среды и ситуаций. Такое направление приближает возможность оптимизации управления к реальным условиям работы систем. Для решения задачи управления в условиях неопределенности наметилось два пути: идентификационный, когда процесс управления совмещается с обнаружением недостающей информации, доступной для наблюдаемости; адаптивный, когда алгоритм управления формируется на основе информации о состоянии процесса, поступающей по каналу обратной связи.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.