Admin

К 10-летию конструктората по автоматизации сортировочных станций

А.Г. САВИЦКИЙ, главный конструктор, заведующий отделением ВНИИАС, канд. техн. наук

По указанию Министерства путей сообщения в 1997 г. был создан Конструкторат в области механизации и автоматизации технологических процессов на сортировочных станциях. Целями и задачами Конструктората являются координация разработок и создание комплекса устройств, повышающих эффективность технологических процессов на сортировочных станциях.

В состав Координационного совета входят представители департаментов перевозок, пути и сооружений, вагонного, локомотивного, автоматики и телемеханики, связи и вычислительной техники.

Первая программа по модернизации сортировочных станций, принятая МПС в 2001 г., включала 20 станций сетевого значения. Концепция этой программы, подготовленная ВНИИАС при участии Конструктората, предусматривала повышение эффективности системы управления процессами расформирования/формирования составов за счет непрерывного мониторинга и управления технологическим процессом, автоматизированного сбора исходной информации, применения малолюдных и безбумажных технологий, непрерывного мониторинга и управления технологическим процессом, создания достоверной информационной платформы реального времени для систем верхнего уровня.

Были разработаны научно-обоснованные методы комплексной автоматизации сортировочного процесса и технической реализации нового поколения систем управления, построенных на базе универсальных, адаптирующихся к объекту управления, взаимосвязанных аппаратно-программных модулей с встроенной диагностикой и реконфигурацией управления в нештатных ситуациях. Это позволило снизить роль «человеческого фактора».

Принципы построения Комплексной системы управления сортировочной станцией КСАУ СС и входящих в ее состав подсистем и устройств были утверждены в техническом задании на «Интегрированную систему автоматизированного управления сортировочной станцией (АСТРА-СС)», эксплуатационно-технических требованиях к технологии и техническим средствам механизации и автоматизации сортировочных станций, инструкции по взаимодействию информационно-планирующего уровня и средств автоматизации исполнительных процессов. Перечисленные документы являются настольными для разработчиков технических средств.

Структурная схема комплексной системы управления сортировочным процессом, рекомендованной к тиражированию на сети, представлена на рис. 1. Она включает в себя следующие подсистемы управления: стрелками спускной части горки с помощью ГАЦ МН, вагонными замедлителями с помощью устройств управления прицельным торможением УУПТ, горочными светофорами и указателями количества вагонов (КВГ), горочными и маневровыми локомотивами с помощью

автоматической локомотивной сигнализации с применением радиоканала ГАЛС Р, компрессорной станцией КСАУ кС, устройствами слежения за перемещениями подвижных единиц на станции в зоне сортировочного парка (аппаратурой контроля заполнения путей КЗП), на спускной части горки (счетчиками осей), на всей станции (спутниковой навигацией).

Традиционные системы, включенные в состав КСАУ СП, были усовершенствованы для решения комплексных задач. Система горочной автоматической централизации ГАЦ МН функционирует теперь непрерывно и контролирует исполненный роспуск и накопление вагонов в сортировочном парке. Дополнительно реализованы функции восстановления маршрутов после ликвидации нагонов, программного автовозврата, антивзреза, исключения боковых ударов.

УУПТ автоматически выполняют на всех тормозных позициях прицельное и интервальное регулирование скорости отцепов.

Область применения горочной АЛС расширена до границ всей станции путем телеуправления локомотивами и передачи информации по радиоканалу. АРМы дежурного по станции имеют электронные журналы. Реализовано автоматическое позиционирование локомотивов с помощью средств спутниковой навигации.

Эти решения применены при внедрении систем КСАУ СП на станциях Бекасово-Сортировочное, Красноярск-Восточный, Инская, а также при проектировании станций Челябинск-Главный, Свердловск-Сортировочный, Хабаровск-2, Орехово-Зуево, Санкт-Петербург-Сортировочный-Московский.

В новой Программе развития сортировочных станций до 2015 г. помимо автоматизации и механизации технологического процесса комплексный подход к реконструкции этих объектов включает проектирование, удлинение и новое строительство парковых путей станции, в том числе тракционных путей. При этом одновременно модернизируются управляющие системы Эц, устройства контактной сети, электроснабжения и освещения, закрепления составов, системы связи, технологические здания. В том числе обеспечивается доступ для информационно-управляющих систем по широкополосным беспроводным каналам передачи данных, а также горловины парков прибытия и отправления оборудуются устройствами и системами автоматизированного контроля состояния и идентификации подвижного состава и груза.

Разработку новой программы выполняли Департамент управления перевозками, ВНИИАС, Гипротранстэи при участии Конструктората в 2006-2007 годах. Программа была рассмотрена Президиумом НТС ОАО «РЖД» на заседании секций по совершенствованию перевозочного процесса и автоматики и телемеханики, согласована с департаментами, вице-президентами В.Г. Лемешко и В.А. Гапановичем и утверждена первым вице-президентом В.Н. Морозовым. Как самостоятельный инвестиционный проект она будет реализовываться после утверждения Инвестиционным комитетом с 2009 г.

Программа предусматривает комплексное развитие 117 станций, в том числе автоматизацию и механизацию 136 сортировочных систем (из них 79 с горками повышенной, большой и средней мощности и 57 с горками малой мощности).

На основе анализа технологии работы некоторых сортировочных станций был определен набор функций, подлежащих автоматизации и механизации, а также перечень работ по хозяйствам. Все станции с сортировочными горками условно разделены на три категории, каждой из которых предписан определенный набор технических средств и заданный набор функций.

В соответствии с Концепцией до 2015 г. предусмотрено оборудование 17 важнейших сортировочных станций (23 сортировочные системы), включенных по техническому оснащению в I категорию, комплексными автоматизированными системами управления сортировочной станцией (КСАУ СС), коммерческого осмотра поездов и вагонов (АСКО ПВ), управления вагонным (АСУ ПТО) и локомотивным (АСУТ) хозяйствами, идентификации подвижного состава (САИ) с увязкой в единую информационно-планирующую и управляющую систему.


Включенные во II категорию 35 важнейших сортировочных станций будут оборудованы системами КСАУ СС, АСКО ПВ, АСУ ПТО и САИ. Включенные в III категорию 65 станций с сортировочными горками средней и малой мощности будут автоматизированы и механизированы частично.

В целом величина капитальных затрат на комплексное развитие сортировочных станций до 2015 г. составляет 74,97 млрд. руб.

В рамках разработки программы выполнен расчет экономической эффективности инвестиций. При этом учитывались четыре эффектообразующих фактора:

увеличение грузооборота сортировочных станций I и II категорий;

сокращение вагоно-часов простоя грузовых вагонов с переработкой и без переработки на сортировочных станциях I и II категорий;

снижение текущих расходов на сортировочных станциях I и II категорий за счет механизации торможения вагонов;

замена выработавших ресурс основных средств сортировочных станций на более эффективные.

Простой срок окупаемости инвестиций по программе составляет 14 лет, дисконтированный - 18,1 года.

Для реализации новой программы ВНИИАС и Конструкторат предложили новую концепцию развития сортировочных станций, которая утверждена ОАО «РЖД».

В качестве базовой системы управления исполнительными процессами предусмотрено внедрение КСАУ СП (рис. 2) с расширенными функциями, разработанной ВНИИАС и построенной по принципу создания многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности технологического процесса на железнодорожных станциях.

Нижний уровень управления представлен системами централизации: ЭЦ, ГАЦ МН и автоматизации УУПТ, которые обеспечивают безопасность задания маршрутов на станции, роспуска и скатывания вагонов на горке.

Средний уровень - ГАЛСР, дополненный устройствами спутниковой навигации и динамического контроля, которые независимо от систем централизации позиционируют подвижную единицу на маршруте и контролируют его границы. Этот уровень обеспечивает безопасность маневровой работы, формирует и реализует скоростной режим движения маневровых групп, передавая по цифровому радиоканалу на локомотивы маршрутные задания и управление, а на станционные устройства - фактические значения скорости и направление движения подвижных единиц.

Верхний уровень управления организован на базе горочных пультов управления, АРМов горочных операторов, дежурных по станции и машинистов, адресованных к КСАУ СП и отображающих параметры движения и управления подвижными единицами, состояние технических средств и действия персонала по данным контрольно-диагностических комплексов.
Совместное функционирование трех уровней системы позволяет автоматически парировать возникающие нештатные ситуации путем перехода на аварийные режимы управления, сформировать команду принудительной остановки локомотива или своевременно перейти на управление в ручном или полуавтоматическом режимах.

Управление конкретными объектами - горочными стрелками, вагонными замедлителями, маневровыми локомотивами - построено на принципах комплексированной защиты от опасных отказов. Так, стрелочный участок помимо рельсовой цепи дополнительно защищается аппаратурой индуктивно-проводного датчика ИПД, радиотехнического датчика свободности стрелочного участка РТД-С, счетчиков осей УСО. Эти датчики реагируют на различные физические воздействия, что практически исключает их одновременный отказ. В перспективе это позволит полностью исключить РЦ на спускной части горки.

Безопасность вытормаживания отцепов повышена за счет применения новых технических средств и алгоритмов управления, а также расширения зоны контроля заполнения путей до 900 м.

Работа технических и программных средств непрерывно контролируется и регистрируется контрольно-диагностическими комплексами КДК СУ ГАЦ и ГАЛС, которые позволяют просмотреть и проанализировать любую возникшую ситуацию.

Данные о прибывающем вагонопотоке и сортировочных листках на расформировываемые составы поступают в КСАУ СП из АСУ СС, а в обратном направлении идут сообщения об исполненных роспусках, времени начала и окончания технологических операций.

Информация для автоматизированного управления технологическим процессом на станции поступает от систем АСОУП, ГИД-УРАЛ, САИ, АСКО ПВ, КТСМ и других устройств. Затем она обрабатывается станционными или дорожными серверами локомотивного хозяйства АСУТ, вагонного АСУ ВЧДЭ и АСУ ПТО, грузового хозяйства АСУ ПКО. АРМы массовых профессий формируют данные для АСУ СС. Таким образом, сервер аСу СС имеет информацию для планирования работы сортировочной станции, управления технологическим процессом и подготовки автоматизированной отчетности.

С 2000 г. ВНИИАС совместно с Калужским заводом «Ремпутьмаш» и Алатырским механическим заводом при участии Конструктората создали новое поколение горочных и парковых вагонных замедлителей, в том числе для размещения в кривых.

Базовой моделью вагонного замедлителя для горочных позиций стали балочные замедлители нажимного типа К3-3 и КЗ-5, изготовленные ОАО «КЗ Ремпутьмаш», а также их модификации с пневмокамерами вместо пневмоцилиндров. Их основные преимущества перед замедлителями весового типа - снижение материалоемкости и трудоемкости обслуживания. Скорость входа отцепа на тормозную позицию повышена до 8,5 м/с, энергетическая высота до 1,2-1,5 м.э.в. Замедление на реализацию команды управления снижено до 0,8 с. Они более приспособлены к системам автоматизации, так как обладают расширенными возможностями управления.

Для парковых тормозных позиций рекомендован клещевидно-нажимной вагонный замедлитель КНЗ-5 и его аналог с пневмокамерами КНЗ-5ПК. В отличие от своего прототипа Т-50, хорошо зарекомендовавшего себя на российских железных дорогах, они адаптированы к рельсам Р65.

Для установки в кривых созданы двухрельсовый парковый замедлитель РНЗ-2М(ПК) или его однорельсовый вариант ПНЗ-1.

Последняя разработка российских ученых и производственников - пружинно-гидравлический замедлитель типа ПГЗ для горок малой мощности, использующий для торможения вес самого вагона. Производство всех этих замедлителей освоено заводами. Однако дальнейшая судьба ПГЗ неясна из-за низкого качества его изготовления.

Благодаря активной работе департаментов, разработчиков и Конструктората в 2007 г. сформирован набор технических средств для реализации Программы совершенствования работы и развития сортировочных станций на 2006-2015 годы и обозначен ряд нерешенных проблем. К ним относятся обеспечение безопасности сортировочного процесса, сохранности вагонов и грузов, создание полностью автоматизированной сортировочной станции с целью сокращения времени переработки вагонов и исключения влияния «человеческого фактора».

Для этого реализуемые системами управления требования безопасности сортировочного процесса должны опираться на официально принятую нормативную базу. В настоящее время разрабатывается отраслевой стандарт «Требования к системам и устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики на сортировочных станциях».
Системы управления и их контрольно-диагностические комплексы должны не только фиксировать, но и устранять нештатные ситуации путем автоматической реконфигурации алгоритмов управления.

В ближайшее время необходимо выпустить отвечающие современным требованиям управляющую аппаратуру вагонных замедлителей, горочный стрелочный привод и исполнительный блок, интеллектуальный горочный пульт, что позволит снизить влияние «человеческого фактора» на результаты работы сортировочных станций и горок.

Чтобы создать сортировочную станцию будущего, необходимо объединить информационно-планирующий и исполнительный уровни управления ее работой. Функционирование станции должно строиться на базе цифровой модели ее путевого развития в реальном масштабе времени. Для этого будут использоваться автоматически вводимые исходные данные, объективно отображающие характеристики вагонопотока, технологических операций, параметры движения поездных и маневровых локомотивов.

Диспетчерский и оперативный персонал станции должен перейти от конкретных команд управления к выбору вариантов программы управления, рекомендуемых автоматизированной системой.

Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Подготовлены заявки в план НИОКР-2008. Секция НТС «Совершенствование перевозочного процесса» по инициативе руководителей Красноярской дороги утвердила станцию Красноярск-Восточный в качестве головного объекта для внедрения новейших технических решений по совершенствованию системы КСАУ СС. Специалисты Красноярской дороги и ВНИИАС при участии Конст-руктората подготовили план мероприятий по развитию автоматизированных систем управления станцией.

В ближайшее время необходимо создать самостоятельную инвестиционную программу совершенствования работы и развития сортировочных станций железных дорог до 2015 г. под руководством Департамента управления перевозками, в которой будут учтены интересы всех хозяйств, причастных к работе сортировочных станций. Дальнейшую деятельность Конструктората и Координационного совета необходимо направить на решение этой задачи.

Конструкторат должен координировать работу и обеспечивать своевременное качественное и эффективное взаимодействие всех подразделений ОАО «РЖД, занятых созданием и внедрением новых технологий, средств и систем автоматизации и механизации для сортировочных станций, в том числе напольного оборудования, устройств регулирования и управления горочными процессами, средств контроля и диагностирования, автоматизированного мониторинга, планирования и отчетности. Создание таких систем необходимо для развития сетевого уровня управления, так как получение объективной информации с низового уровня управления (станции) является необходимым условием совершенствования перевозочного процесса.

Для организации полноценной работы Конструктората необходимо определить его статус и структуру в условиях проводимых в настоящее время структурных преобразований железнодорожного транспорта, количественный и персональный состав Конструктората и Координационного совета, а также подготовить новое Положение, в котором будут представлены основные направления их работы.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin