[01-2014] Зарубежные системы автоматизации сортировочных горок

[poster334]

Зарубежные системы автоматизации сортировочных горок

А.Н. ШАБЕЛЬНИКОВ, заместитель генерального директора ОАО «НИИАС» -директор Ростовского филиала, профессор, д-р техн. наук

В.Н. ИВАНЧЕНКО, профессор РГУПС, д-р техн. наук

Создание эффективных систем автоматизации сортировочных процессов стало возможным благодаря бурному развитию микроэлектронной техники и широкому использованию микропроцессоров, мини- и микроЭВМ. Рассмотрим несколько вариантов систем автоматизации горок, которые нашли широкое применение на зарубежных железных дорогах.

Система автоматизации процесса роспуска составов ВУАПИ, разработанная обществом СО-ДЕТЕГ-ТАИ (Франция), предназначена для автоматического регулирования скоростей скатывания отцепов и управления маршрутами их движения на сортировочной горке с высотой горба 4 м и уклоном 50 %. Горка на сортировочной станции, где внедрена система ВУАПИ, оборудована двумя тормозными позициями, на которых установлены так называемые первичный и вторичный тормоза (замедлители). Система обеспечивает функционирование в полуавтоматическом режиме (оператор задает скорости выхода отцепов из тормозной позиции с пульта) и полностью автоматическом.

Для контроля прохождения отцепов и измерения необходимых параметров, а также управления замедлителями, кроме двух ЭВМ MITRA 15/35, используется следующее оборудование (рис. 1): электронные педали P01, P02, P0З и P1-P11, выполняющие роль датчиков контроля прохождения осей и измеряющие скорости скатывания отцепов; датчик веса (давления осей) емкостного действия; датчик обнаружения отрыва отцепа с помощью индуктивного контура в зоне педалей P01, P02 и P03; датчик КЗП, измеряющий полное сопротивление замкнутого контура, который состоит из рельсов и скатов ближайшего вагона; радиолокационные измерители скорости (радары) ИС1, ИС2; устройства управления замедлителями У1, У2; датчик направления и силы ветра.

Рассмотрим принцип «стрельбы в цель», на основе которого работает система. С помощью датчика обнаружения отрыва, педалей P01, P02, P0З и датчика давления в ЭВМ определяется количество осей и средний вес отцепа. Когда первая его ось проходит педали P1, P2, PЗ, P4, регистрируется время прохода участков P1-P2, P2-PЗ и на основе этих данных вычисляются скорости СК1 и СК2.

Используя значения этих скоростей, параметры, характеризующие направление и силу ветра, длину пробега отцепа и величины коэффициентов А и В (показательные характеристики пути), в реальном масштабе времени рассчитываются заданная скорость выхода отцепа С1 из первой тормозной позиции и требуемая скорость входа С4Т на вторую тормозную позицию. По результатам сравнения заданной и фактической скоростей с помощью устройства У1 поступают команды на торможение (растормаживание) отцепа, движущегося по первой тормозной позиции.

После выхода отцепа из нее и при проходе педалей P5, P6 регистрируется скорость СКЗ движения отцепа на этом контрольном участке.

Когда первая ось отцепа достигнет педали P9, вычисляются показатель оценки ходовых свойств (показатель качения) и скорость выхода С2 из второй тормозной позиции. Для расчета C2 используются: значение скорости СК4, определяемое при проходе участков P7-P8 и P8-P9;

количество осей в отцепе; характеристики ветра; длина пробега и показательный коэффициент пути, полученный опытным путем. В момент вступления отцепа на замедлитель второй тормозной позиции с помощью устройства У2 происходит торможение.

При проходе отцепом педалей Р10 и Р11 вычисляется скорость движения СК5 в контрольной зоне, значения которой используются для проверки работоспособности замедлителя второй тормозной позиции.

Значения скоростей СК1-СК4 вводятся в запоминающее устройство и периодически рассчитываются для каждого участка коэффициенты А и В, которые изменяются незначительно. Благодаря вычислению этих коэффициентов система ВУАПИ способна адаптироваться к изменениям внешних условий и может корректировать свою работу.

Кроме автоматизации регулирования скоростей скатывания отцепов, система контролирует правильность устанавливаемых маршрутов.

Команды на перевод стрелок поступают по-разному в зависимости от взаимного расположения смежных отцепов (рис. 2). При заблаговременном режиме i-я стрелка переведется, если она свободна, а первая ось скатывающегося отцепа пересекла педаль Вi-1. В режиме возможного возникновения дефицита времени i-я стрелка переведется, если она только освободилась от последней оси предыдущего отцепа (после прохода им педали Bi или Ci), а последующий отцеп еще не пересек своей первой осью педаль Аi. Если во втором случае последующий отцеп вступает на занятую стрелку, то происходит нагон. Это приводит к отклонению от заданного маршрута.

Для удобства обслуживания системы ВУАПИ в ее состав входят диалоговые средства контроля, печатающие устройства и различная сервисная аппаратура.

Наиболее перспективной по сравнению с системой ВУАПИ является система автоматизации горок «MICOR» (Германия). Система, являясь многомашинным комплексом, состоит из нескольких микроЭВМ MES-80.

Рассмотрим напольные устройства системы и алгоритм управления парковыми замедлителями. Структура управления парковыми замедлителями представлена на рис. 3. Датчик веса и электромагнитный клапан обозначены на рисунке соответственно ДВ и ЭМК. Датчик направления ветра (анемометр) не показан.

Перед замедлителем на участках У1 и У2 для измерения скорости Vвх и сопротивления движению отцепов устанавливаются рельсовые педали РП1, РП2, РПЗ и радиолокационный измеритель скорости РИС. Размещенные после замедлителя рельсовые педали образуют контрольные участки РП4-РП10 заполнения путей для измерения длины пробега отцепов.

Чтобы фиксировать скорость выхода отцепа Vвых из замедлителя и дополнительно проверять сопротивление движению, используются педали РП4, РП5 и РП6. Они образуют на выходе из тормозной позиции измерительные участки УЗ и У4.

МикроЭВМ воспринимает сигналы и выдает управляющие команды на замедлитель через согласующие устройства: усилители, преобразователи, элементы согласования сигналов и др. В состав микроЭВМ входят: два процессора, запоминающие устройства, блоки управления прерываниями, счетчики,устройства ввода-вывода, объединенные общей системной шиной.

Рассмотрим алгоритм управления замедлителем парковой тормозной позиции. При подходе отцепа к замедлителю на измерительном участке определяется сопротивление движению. Эта информация и данные о входной скорости Vвх, направлении ветра, длине пробега, сопротивлении в кривых, среднем весе, длине отцепа, его поперечном сечении и допустимой скорости соударения поступают в микроЭВМ для расчета выходной скорости Vвых. Затем в зависимости от веса отцепа и разности между Vвх и вычисленной Vвых определяется величина кинетической энергии, которую надо погасить. После этого рассчитывается заданная ступень торможения. Если заданная и фактическая скорости отличаются, то в соответствующую сторону изменяется выбор ступени торможения.

Когда отцеп выходит из замедлителя, это фиксируется педалью РП4, с помощью радиолокационного измерителя скорости РИС измеряется скорость Vвых, которая протоколируется для последующей статистической обработки. Если при занятом ещё замедлителе приближается следующий отцеп, происходит растормаживание.

При расчете скорости Vвых из замедлителя учитываются ходовые свойства впереди идущего отцепа. Критической ситуацией считается сочетание бегунов «плохой-хороший». В этом случае скорость Vвых хорошего бегуна корректируется в меньшую сторону.

Для частично заполненных жидкостью цистерн, а также очень длинных отцепов определить реальное сопротивление движению невозможно. Поэтому это делают косвенным методом, вводя в микроЭВМ дополнительные данные.

Ориентиром в развитии отечественных систем автоматизации горок на современном этапе может служить более чем 25-летний опыт эксплуатации микропроцессорных систем управления за рубежом.

Широко эксплуатируется на сортировочных горках Европы (во Франции, Бельгии, Люксембурге, Испании, Болгарии, Финляндии), Африки и Азии система горочной автоматизации, разработанная фирмой «Saxbi» (Франция). Она реализует функции управления стрелками, компрессорной станцией и регулирования скоростей скатывания отцепов на двух тормозных позициях. Структурная схема этой системы приведена на рис. 4.

Система управления роспуском вагонов имеет следующую конфигурацию: 1 - управление первой тормозной позицией; 2 - контроль скорости в нижней части второй тормозной позиции; 3 - управление замедлителями второй тормозной позиции; 4 - измерение сопротивления качения отцепа; 5 - контроль скорости его выхода; 6 - измерение длины пробега; 7 - идентификация отцепа в момент отрыва; 8 - счет осей; 9 - измерение начальной скорости V1; 10 - слежение за прохождением отцепа на каждой стрелке; 11 - измерение скорости V2; 12 - контроль Vвых1; 13 - контроль состояния рельсовых цепей; 14 - управление компрессорной станцией; 15 - управление стрелками; 16 - контроль Vвх1.

На горочном посту функционирует управляющий вычислительный комплекс, который содержит: микроЭВМ UC1 и UC2 с устройствами коммутации, устройства слежения УС1 на первой тормозной позиции и УС2 на второй тормозной позиции, модули контроля и управления стрелками МКУ; модули коммутации измерения занятости МКИ; пульт-табло ПТ; печатающие устройства протоколирования результатов роспуска ПУ1 и состояния работы микропроцессоров ПУ2; рабочую консоль РК.

В основу функционирования системы положен принцип «стрельбы в цель». В процессе скатывания параметры отцепов и их движения фиксируются в пяти зонах: на участке отрыва, входе и выходе из тормозной позиции с помощью датчиков веса (D) и скорости (R), электронных счетчиков осей (Р). Ходовые свойства отцепов определяются по результатам измерения их времени движения между счетчиками осей. Дальность пробега отцепа в подсистеме контроля заполнения путей рассчитывается на основании циклических измерений с помощью генератора полного сопротивления рельсовых цепей на каждом сортировочном пути. Генератор подключается после нижней тормозной позиции и контролирует размещение последней оси стоящих на пути вагонов.

Система фирмы «Saxbi» имеет модификацию, в которой вместо нижней позиции на всех путях подгорочного парка используются гидравлические винтовые замедлители фирмы ASEA (Швеция). Это требует создания непрерывного ускоряющего уклона в парке формирования. Двухпозиционное вытормаживание характерно для сортировочной горки малой и средней мощности.

[СЦБот]

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

Перенес: Admin