طراحی سیستم کنترل پویای خودکار قطار متناسب با شرایط راه آهن ایران با استفاده از کنترل فازی با رویکرد کاهش مصرف انرژی

در افزایش ترافیک خطوط ریلی و نیاز به سرعتهای بالاتر، وظیفه راهبران قطار را بیش از پیش سنگین نموده است. عواملی از قبیل کاهش سوانح و افزایش ایمنی، رعایت معیارهای راحتی مسافر، بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی، سیستم کنترل و سیگنالینگ سنتی و مبتنی بر راهبر را وادار به حرکت به سمت سیستمهای کنترل خودکار قطار (ATC)۱ نموده است. حدود یک دهه است که در کشور ما نیز ناوگان ریلی به سیستم ATC مجهز گردیده است. در این مقاله هدف طراحی یک سیستم ATC متناسب با شرایط راهآهن ایران با استفاده از منطق فازی است. به همین منظور، ابتدا با دید حل مساله بصورت ریاضی و شبیه سازی، مدل یک لکوموتیو با متغیرهای لکوموتیو ER۲۴PC بیان گردیده است. اطلاعات سرعت قطارهای مسافری که در حد فاصل ایستگاه های مشهد تا کاشمر تردد دارند از طریق الگوی سیر راهبران منتخب استخراج شده تا راحتی سفر تضمین گردد. به منظور کنترل خودکار قطار که شامل سه مرحله شتابگیری، خلاص و ترمزگیری است؛ کنترل کننده فازی پیشنهاد گردیده است. هدف این کنترل کننده ردیابی مطلوب منحنی سرعت و کاهش مصرف انرژی است که از این نظر کارایی آن با یک کنترل کننده مرسوم PI مقایسه گردیده است. بهعنوان یک راهکار نوین، از متغیرهای جرم و درصد وزنی ترمز لکوموتیو بعنوان پسفیلتر فازی و همچنین ضرایب PI استفاده شد تا کنترل کننده ها به ازای تغییر شرایط قطار بهروز گردند. نتایج شبیه سازیها کاهش ۸۳ درصدی مصرف انرژی و همچنین کارایی بهتر کنترل کننده فازی در مقابله با اغتشاش ورودی سیستم را نشان میدهد. با در نظر گرفتن یک منحنی سرعت دیگر از ایستگاه سرخس تا مرزداران و انجام مجدد شبیه سازیها، اعتبار نتایج تایید گردیده است.

Keywords:

کنترل خودکار قطار , کنترل کننده فازی , لکوموتیو , کاهش مصرف انرژی