Admin

Системы безопасности в управлении технологическим процессом сортировочных станций

Ключевые слова: сортировочные станции, управление технологическим процессом, безопасность, система контроля перемещения вагонов и локомотивов на станции в реальном времени
Современный уровень развития сортировочных систем за рубежом [1], требования, предъявляемые к безопасности перевозочного процесса в России, а также к его качеству и эффективности [2, 3], ставят новые задачи перед отечественными сортировоч-
ными системами. Эти задачи определены в разрабатываемой концепции «Единый сетевой технологический процесс железнодорожных грузовых перевозок» [4].

В.А. ГАПАНОВИЧ, старший вице-президент ОАО «РЖД»
А.Н. ШАБЕЛЬНИКОВ, директор Ростовского филиала ОАО НИИАС

Современный уровень развития сортировочных систем за рубежом [1], требования, предъявляемые к безопасности перевозочного процесса в России, а также к его качеству и эффективности [2, 3] ставят новые задачи перед отечественными сортировочными системами. Эти задачи определены в разрабатываемой концепции «Единый сетевой технологический процесс железнодорожных грузовых перевозок» [4]. Поэтому сейчас актуально создание единой интегрированной системы автоматизированного управления сортировочной станцией, обеспечивающей безопасное и эффективное управление на основе данных, поступающих от станционных устройств СЦБ в реальном времени.

Новая концепция развития станционных систем формируется на основе разработки инновационных продуктов (технических средств, программного обеспечения, алгоритмов функционирования). Единая информационно-управ-ляющая система, осуществляющая оперативное планирование, ведение диспетчерами графиков движения поездов, анализ работы сортировочных станций, должна охватывать устройства станционной автоматики, в том числе горочной, и технические средства для авто-
матизированных пунктов технического и коммерческого осмотра.

В настоящее время на сортировочных станциях сети дорог внедрены системы АСУ станций, разработанные ЦИТТРАНС и НТЦ «Транссистемотехника», обеспечивающие ведение поездной и вагонной модели сортировочного процесса, формирование основных показателей работы сортировочных станций, в частности, данных по расчлененному простою. Существенным недостатком этих систем, вносящим значительные искажения в формируемые показатели и ограничивающим эффективность автоматизированного планирования работы сортировочных станций, является ручной ввод информации о технологических операциях [5].

На многих сортировочных станциях сети дорог внедрены различные устройства и системы автоматизации и централизации контроля и управления, например, автоматизированная система контроля инвентарных номеров вагонов АС-КИН, горочный комплекс КСАУ СП, ГАЛС Р, МАЛС, автоматизированная система коммерческого осмотра поездов и вагонов АСКО ПВ, ряд систем контроля и диагностики АДК СЦБ, АПК ДК и др. При этом ни одна из указанных систем не формирует полноценную адекватную вагонную и поездную модель станции в реальном времени. Это связано с тем, что информация в них не является полной и самодостаточной. Так, например, АСКИН обеспечивает контроль только на входе и выходе станции, системы ГАЛС и МАЛС - маневровых локомотивов, оснащенных соответствующей бортовой аппаратурой, горочный комплекс - зоны горки и сортировочного парка [6].

Для создания адекватной вагонной и поездной модели сортировочной станции институт ОАО «НИИАС» проектирует систему, которая обобщит исходную информацию от всех действующих на станции систем автоматизации и централизации. Полученные данные будут проверяться на полноту и непротиворечивость. Оптимизируется избыточность информации и осуществляется интеллектуализация процесса ее сбора и использования. На основе данных «от колеса» система позволит формировать в реальном времени текущую поездную и вагонную модель сортировочной станции.


Такая модель обладает необходимым уровнем инновационности и является конкурентоспособной зарубежным аналогам.

Обобщенная информация, с помощью которой можно анализировать работу станционных устройств и персонала, передается на более высокие уровни Единой системы управления технологическим процессом на железнодорожном транспорте (ЕСТП) [4]. Структура ЕСТП и ее взаимосвязь с основными задачами ОАО «РЖД» и поэтапной технологией организации грузовых перевозок показана на рис. 1.

Выявление пропусков информации и ее искажения обеспечивает дополнительный контроль исправности средств автоматизации и служит сигналом для перехода на более безопасные режимы функционирования системы. В рамках проектируемой системы предполагается оснащение всех районов станции, имеющих недостаточное количество источников информации о перемещении подвижных единиц, дополнительными устройствами контроля, способными обеспечить полную достоверность вагонной модели.

Рассмотрим проблему «оптимизации избыточности информации». Избыточность информации, с одной стороны, замедляет и затрудняет ее обработку, а также требует дополнительных ресурсов, но, с другой стороны, это важный фактор обеспечения безопасности функционирования. Известно, что при n-кратном дублировании информации точность данных (уменьшение среднеквадратического отклонения ошибки) увеличивается в п0'5 раза [7].

В этой связи предлагается дифференцированный подход к решению проблемы. Все факторы управления ранжируются по степени важности, и в соответствии с этим вводится степень их резервирования. Например, важнейшим параметром, напрямую связанным с безопасностью роспуска составов на сортировочных горках, является скорость движения вагонов и отцепов по спускной части горки и путям сортировочного парка. Основными устройствами, контролирующими скорость движения вагонов, являются устанавливаемые в зоне замедлителей тормозных позиций радиолокационные индикаторы скорости (скоростемеры). Для повышения надежности работы горки и обеспечения безопасности роспуска показания скоростемеров дублируются другими устройствами - датчиками фиксации прохождения осей. По информации, поступающей отдатчиков, управляющий комплекс вычисляет скорость прохода по ним осей. Таким образом определяется скорость движения вагонов по тормозным позициям и обеспечивается резервный канал получения информации о скорости. При возникновении неисправности - скоростемера для управления торможением вагонов используется скорость, рассчитанная по датчикам фиксации прохождения осей. Так обеспечивается непрерывность управления, повышается безопасность роспуска за счет автоматической реконфигурации алгоритмов управления на внутрисистемном уровне по результатам функциональной диагностики.

Интеллектуализация процесса сбора и использования информации заключается в следующем. Все ответственные устройства и процессы снабжены функцией самотестирования и диагностики. В промежутках между технологическими операциями по установленному регламенту в систему посылаются тестовые (эталонные) сигналы при ее включении и выключении. Точность их распознавания системой свидетельствует о степени исправности контролируемого блока (процесса). Система автоматически переходит в режим безопасного функционирования, протоколирует ситуацию и отображает ее для ответственного оператора. Это позволяет поддерживать заданный уровень безопасности функционирования системы [8].

Такая модель реального времени позволит формировать адекватную оценку основных показателей работы станции в системах АСУ станции и не искаженную ошибками и неточностями ручного ввода информации. Текущая вагонная, локомотивная и поездная модель станции с указанием размещения всех подвижных единиц и параметров их перемещения в пределах станции и детализацией до вагона будет отображаться на мониторах оперативно-диспетчерского персонала и передаваться в смежные АСУ станции.

Модель реального времени должна стать основой для безопасного выполнения основных технологических операций с учетом введенных в систему правил и ограничений (допустимости маневровых перемещений, скоростных ограничений, контроля самопроизвольного движения маневровых групп, движения на запрещающий сигнал, угрозы взреза стрелки) и с обеспечением предотвращения аварийных событий (оповещение оперативно-диспетчерского персонала, передача предупредительного оповещения и команды экстренной остановки на маневровый локомотив).

Первый этап реализации проекта планируется выполнить в 2014 г. на станции Бекасово-Сортировоч-ное Московской дороги. Ввод в эксплуатацию системы контроля дислокации подвижных единиц на сортировочной станции и интеграция со станционными АСУ позволят вести график исполненной работы по данным, поступающим непосредственно от устройств СЦБ и «от колеса» в реальном времени.


Система контроля и подготовки информации для АСУ сортировочной станции о перемещениях вагонов и локомотивов на станции в реальном времени (СКПИ ПВЛ РВ) (рис. 2) состоит из распределенной сети объектных контроллеров сбора данных (ОКСД), контроллера фиксации событий (КФС) и сервера-шлюза (СШ). На рисунке приняты следующие обозначения: А - парк прибытия сортировочной станции, С - сортировочный парк, В - парк отправления, М - приемо-отправочный парк, ОКСД - объектный контроллер сбора данных, КФС - контроллер фиксации событий, СШ - сервер-шлюз, АРМ КФС - универсальный АРМ контроллера фиксации событий (рабочие места электромеханика, дежурного по станции), ЛВС СКПИ ПВЛ РВ-локальная вычислительная сеть системы.

Сформированные СКПИ ПВЛ РВ данные отражают реальное состояние устройств на станции и дислокацию всех подвижных единиц в ее пределах. В системе использованы уникальные алгоритмы построения математических моделей реальных процессов на станции, реализованные в успешно применяемой на сети дорог системе КСАУ СП. Система СКПИ ПВЛ РВ позволит построить комплексную информационно-управляющую систему сортировочной станции ИУ СС, начиная от низового уровня сбора информации, управления и обеспечения безопасности (КСАУ СП, МАЛС) до систем верхнего информационно-планирующего уровня управления станцией(автоматизированной системы управления станцией АСУ СТ, комплексной инновационной системы автоматизации станционных процессов ИТАУР).

Схема взаимодействия компонентов СКПИ ПВЛ РВ представлена на рис. 3. Система в реальном времени может дать объективную информацию о дислокации и состоянии поездов, вагонов, локомотивов по информации, поступающей от устройств СЦБ. Это позволит в увязке с АСУ станции вести цифровую динамическую модель сортировочного процесса для обеспечения эффективного управления станцией. СКПИ ПВЛ РВ создана для ведения единой модели подвижных единиц в пределах сортировочной станции в реальном времени на основании данных «от колеса». Система предоставляет информацию о размещении и перемещениях подвижных единиц для систем автоматического управления техническими средствами. В результате ее внедрения сократится время простоя вагонов, повысится исполнительская дисциплина в подразделениях и службах. СКПИ ПВЛ РВ позволит упреждать превышение основных
нормативных показателей работы, повысить оперативность и качество принимаемых решений, а также квалификацию управленческого и оперативного персонала. На основе протокольной информации за заданный период времени можно будет предоставлять аналитическую информацию о работе станции. Система позволит оперативно контролировать состав принимаемых и отправляемых поездов и соответствие телеграммы-натурного листа фактическому составу поезда.

Сейчас в СКПИ ПВЛ РВ отработаны технологии обработки сигналов низовой автоматики, например, контроль стрелок и сигналов, обработка сигналов от датчиков счета осей, рельсовых цепей; ведения локальной базы данных вагонной модели сортировочного парка; автоматического взаимодействия с системами АСУ СС различных версий. Реализованы механизмы идентификации подвижных единиц на основе счета осей и измерения межосевых расстояний, идентификации маневровых операций по данным устройств СЦБ, а также механизмы межсистемного взаимодействия со смежными системами станционной автоматики (ЭЦ, МПЦ, СТДМ) при обмене контрольной и диагностической информацией. Система позволяет осуществлять интеллектуальный анализ разрозненной контрольной и диагностической информации от напольных устройств и выявлять на ее основе опасные отказы и предотказные технологические ситуации в реальном времени.

Сортировочный процесс должен рассматриваться с позиции системного подхода, т.е. с учетом влияния всех факторов и синергетического эффекта их взаимодействия. На качество перевозочного процесса помимо инфраструктурных факторов существенное влияние оказывают внутренние, определяемые уровнем развития системы управления перевозками, степенью использования оптимальных технологий.

Каждая сортировочная станция сточки зрения ее роли и возможностей рассматривается не изолированно, а в совокупности со смежными сортировочными комплексами и с учетом сортировочной загрузки региона. Только согласованная деятельность сортировочных комплексов позволит решить возрастающие запросы экономики страны. Несколько эффективно функционирующих станций не обеспечат приемлемой работы транспортного комплекса, так как транспортные потоки будут тормозиться в узких местах. Нужна сбалансированная работа всех звеньев комплекса.

Проблемы механизации, автоматизации, автоматического управления сортировочных процессов решаются комплексно. Вновь создаваемые системы должны устойчиво работать с действующими устройствами. Разработка новых модулей должна предусматривать преемственность системы. Все создаваемые системы обладают достаточной инновационностью и обеспечивают возможность и перспективы дальнейшего развития техники и технологий. Конкретная структура и перечень функций сортировочной системы должны формироваться в соответствии с утвержденными сценариями развития из готовых (отлаженных и сертифицированных) элементов.

Перед запуском системы в целом и ее отдельных процессов необходима диагностика состояния и выдача протокола готовности устройств автоматизации.

Интеллектуальная система диагностирования состояния устройств должна определять его функциональное состояние. Если параметры устройства выходят за предельные значения, то система должна выяснить, по какой причине это произошло, и указать, сколько времени пройдет до критического сбоя или отказа.

Никакие сбои системы и форс-мажорные обстоятельства внешней среды не могут приводить к нарушению установленных параметров безопасности. Система должна самостоятельно переходить в режимы защитного отказа.

Исследования показали, что традиционные методы обслуживания (превентивные и корректирующие) очень дорогостоящие и требуют больших временных затрат. Метод обслуживания по состоянию (принцип «ТОС» - техобслуживание, обусловленное состоянием) наиболее экономически выгоден ввиду проведения работ по необходимости. Он основывается на прогнозируемых значениях. Таким образом, интервалы техни-
ческого обслуживания и ремонта устройств определяются динамически системой, построенной с использованием интеллектуальных технологий. Цель перехода на технологию обслуживания устройств в соответствии с принципом ТОС - исключение аварийных ситуаций и длинных окон простоя, необходимых для планового технического обслуживания.

Создаваемые интеллектуальные системы обладают дружественным к человеку интерфейсом. Они способны адекватно реагировать на непрогнозируемые, нелогичные действия оператора и среды. Система должна работать в ручном режиме, автоматическом и режиме «советчика». Степень автоматизации процесса определяется путем анализа экономических критериев, состояния человека и системы.

В результате реализации задач развития систем управления сортировочными процессами комплексы будут работать на качественно новом уровне. Благодаря этому повысится безопасность и перерабатывающая способность железнодорожных линий и сортировочных станций.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шабельников А.Н., Иванченко В.Н. Зарубежные системы автоматизации сортировочных горок//Автоматика, связь, информатика. 2014, № 1, № 3.

2. Гапанович В.А., Розенберг Е.Н. Комплексная безопасность движения поездов с применением спутниковых технологий//Автоматика, связь, информатика. 2011, № 3.

3. Гапанович В.А. На основе комплексных показателей рисков//Же-лезнодорожный транспорт. 2010, № 4.

4. Единый сетевой технологический процесс железнодорожных грузовых перевозок. - М.: ОАО «РЖД», 2012.

5. Решение оптимизационных задач в АСУ технологическими процессами сортировочной станции: Сборник научи. тр. / Под ред. Л .Г. Аверьянова, Б.А. Игнатова. - М.: Транспорт, 1990.

6. Шабельников А.Н. Развитие систем автоматизации и механизации сортировочных процессов//Евразия вести. Безопасность железнодорожного транспорта. 2013.

7. Лисенков В.М. Статистическая теория безопасности движения поездов. - М: ВИНИТИ РАН. 1999, 332 с.

8. Шабельников А.Н., Соколов В.Н. Актуальные проблемы повышения безопасности роспуска составов на сортировочных горках/ТТруды шестой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». Т.2. Москва. 2005.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

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

Перенес: Admin