Документ Microsoft Office Word (5)
.docxАвтоматизація та механізація технологічних процесів на сортувальних станціях
Продуктивність праці на залізницях України, в порівнянні з залізницями США та Канади, менше ніж в десять разів. Такий стан пояснюється перш за все значною часткою автоматизованих технологічних процесів на залізницях і в основному на сортувальних станціях.
Постановка задачі
Сортувальні гірки відіграють важливу роль в прискоренні доставки вантажів клієнтам, скороченні простоїв вагонів, забезпеченні їхньої схоронності. В сучасних умовах роль сортувальних гірок не тільки не знизилася, але ще більше зросла, не дивлячись на зменшення обсягів роботи. Від того, на скільки ефективно функціонують механізовані й автоматизовані сортувальні гіркові комплекси, залежить робота всієї мережі залізниць.
Механізація сортувальних гірок полягає в обладнанні гальмівних позицій, розташованих на спускній частині та підгіркових коліях сортувального парку вагонними уповільнювачами для заміни ручної праці робітників, зайнятих на розформуванні составів поїздів та виведення їх з небезпечної зони. Механізація сортувальних гірок підвищує продуктивність праці, значно збільшує переробну спроможність гірок, тобто і сортувальних станцій, попереджує пошкодження вагонів та поліпшує умови праці працівників, що зайняті сортуванням.
Автоматизація сортувальних гірок спрямована на скорочення впливу «людського фактору» в регулюванні процесу розформування-формування поїздів та забезпечує максимально продуктивне функціонування комплексу технічних засобів сортуваль-
них гірок — стрілок, сигналів, вагонних уповільнювачів, маневрових локомотивів та ін. Завдяки автоматизації забезпечується якісне інтерваль-не та прицільне гальмування відчепів, що значно збільшує переробну спроможність гірок та потужність сортувальних станцій, попереджається пошкодження вагонів та значно підвищується продуктивність праці.
Комплекс пристроїв автоматизації сортувальних гірок містить гіркову автоматичну централізацію для переведення стрілок і завдання маршрутів скочування відчепів (ГАЦ), систему автоматичного завдання швидкості розпуску составів (АЗШР) для управління гірковими світлофорами і гірковою автоматичною локомотивною сигналізацією (ГАЛС), або дистанційне управління гірковим локомотивом безпосередньо машиністом за допомогою системи телеуправління (1ТЛ), систему автоматичного регулювання швидкості скочування відчепів (АРШ) для управління вагонними уповільнювачами та забезпечення заданого інтервалу руху відчепів і дальності їх пробігів, пристрій контролю заповнення колій (КЗК).
На залізничній мережі України, протяжність якої становить майже 21 тис. км. розташовано 36 сортуваль-
них станцій (32 — позакласних, 3 — І класу, 1 — II класу), серед яких 15 станцій визначені вирішальними.
Рівень механізації 22 сортувальних гірок 15 вирішальних станцій складає близько 60 відсотків — вагонними сповільнювачами обладнані всі гальмові позиції 13 сортувальних гірок 8 сортувальних станцій, не механізована паркова гальмова позиція 9 сортувальних гірок. Частково було автоматизовано за часи СРСР (окрім ГАЦ) 4 гірки, що складає 18 відсотків гірок вирішальних станцій.
Відсутність сповільнювачів на паркових гальмівних позиціях вимагає утримання великої чисельності експлуатаційного штату сортувальних гірок, який значно перевищує аналогічний штат закордонних залізниць. Всі ці фактори негативно впливають на переробну спроможність станцій, схоронність вантажів і рухомого складу, безпеку руху, охорону праці та собівартість перевезень. Попередній аналіз показує, що кількість відчеплень вагонів інвентарного парку у поточний ремонт за причин перевищення швидкості співударяння на сортувальних коліях досяг у 2010 році біля 29 тис. випадків, а кількість травм у співробітників на сортувальних гірках — біля 20 відсотків травмованих в господарстві перевезень.
Питання автоматизації роботи сортувальних гірок в Україні не розглядалося, з урахуванням вирішення всього комплексу проблем, з моменту розпаду СРСР.
До причин, що стримують розповсюдження автоматизації процесу розформування вагонів на сортувальних гірках України можна віднести:
зменшення завантаження сортувальних гірок у зв'язку з падінням обсягів перевезень, тим самим гірки перестали бути «вузьким місцем» пропускної спроможності напрямків та їх розвитку перестали приділяти увагу керівники залізниць різних рівнів;
відсутність АСУ СС, реалізованої в повному обсязі задач з ув'язкою до роботи сортувальної гірки;
відсутність надійного автоматизованого приладдя для контролю розпуску з гірки й захисту від переведення стрілки під рухомим складом;
відсутність виробничого полігону для проведення випробувань новітньої техніки та технології автоматизації розформування составів;
відсутність в галузевих наукових та науково-виробничих підприємствах (ДНДЦ, ПКТБ АСУЖТ) підрозділів та лабораторій розвитку систем автоматизації виробничих процесів (всіх підгалузей);
відсутність сучасної нормативної документації. Деякі нормативні документи діють з 1987 року.
Різновекторність визначених проблем змушує підходити до їх вирішення програмним методом.
Світовий досвід
Питання застосування автоматизації на залізницях в світі вважається вирішеним. Автоматизація була введена на залізницях США, СРСР, Англії,. Германії та інших країн ще в минулому сторіччі.
У світі існують дві концепції керування процесом розпуску составів поїздів з гірки — за допомогою балкових сповільнювачів і за допомогою точкових сповільнювачів.
Інтерес реалізації першої концепції представляє досвід російського інституту ВНИИАС у вирішенні комплексу автоматизації роботи всієї сортувальної станції (система КСАУ СС) за допомогою пневматичних балкових сповільнювачів
Створення КСАУ СС на російських залізницях спрямоване на комплексне розв'язання ряду задач роботи сортувальних станцій — забезпечення безпеки технологічного процесу, схоронності вагонів і вантажів, зниження (аж до повного виключення) впливу «людського фактору»; розширення зони автоматизації (зокрема, шляхом виводу людей з небезпечної зони).
Сьогоднішній гірковий комплекс забезпечує автоматичне керування маршрутами скочування відчепів шляхом переведення стрілок; контролю виконаного розпуску з автоматичною передачею в автоматизовану систему керування сортувальною станцією (АСК СС) повідомлень про місцезнаходження вагонів, що розформовуються та їх маневрових пере-. міщеннях у сортувальному парку. Ці функції ГАЦ дозволяють АСК СС вести модель стану сортувального пар-
ку в масштабі реального часу, звільняючи накопичувачів від необхідності вводити інформацію вручну.
Для забезпечення безпеки розпуску в ГАЦ реалізовані алгоритми програмного автоповернення стрілки, захисту від переведення під довго-базними вагонами, виключення розтину при маневрах і можливості ударів у бік через негабарит.
Сучасна версія КСАУ СС оснащена цифровою моделлю колійного розвитку станції, яка в сукупності з обладнанням супутникової навігації в складі постових і бортових пристроїв гіркової АЛС — ГАЛС Р забезпечує автоматичне позиціонування будь-якого маневрового локомотива на станції, моніторинг перестановок вагонів і заповнення колій у парках приймання й відправлення.
Поява незалежного від традиційних обладнань СЦБ джерела інформації про місце розташування рухомої одиниці дозволяє вчасно виявляти й реєструвати збої в роботі рейкових кіл, вести електронні журнали місць проведення робіт і забезпечувати безпеку працюючих на колії, виключити бічні зіткнення через негабарит або помилки машиніста.
Позиціонування й керування поїзними локомотивами в межах станції по радіоканалу між постовими пристроями ГАЛС Р і КЛУБ-У дозволяє підвищити рівень безпеки руху.
У Білорусії й Казахстані впроваджуються системи Ленінградського інституту ГИПРОТРАНССИГНАЛС-ВЯЗЬ (ГТСС) які включають ГАЦ, АРС і КЗП.
У Європі, фірма Сименс застосовує систему МСР 32, що включає керування стрілками й сигналами, гідравлічними балковими сповільнювачами та локомотивами.
Прийнята концепція регулювання швидкості відчепів забезпечує необхідну інтенсивність розпуску составів, однак через наявність деяких недоліків повністю не виключає збої в роботі сортувальної гірки, пошкоджуваність вагонів і вантажів. Це зв'язано головним чином з інерцій-ністю й нестабільністю гальмових характеристик балкових пневматичних сповільнювачів, помилками в роботі гіркових операторів і автоматизованих систем керування через неповне урахування факторів, що впливають на процес скочування вагонів. Незважаючи на відзначені недоліки, системи інтервально-при-цільного регулювання одержали до-' мінуюче розповсюдження на заліз-
ницях в усьому світі й успішно функціонують ось уже майже сто років.
Друга концепція — керування скочуванням вагонів за допомогою точкових сповільнювачів (квазінеп-реривне.регулювання). При квазі-непреривному регулюванні швидкості відчепів сортувальні гірки обладнують точковими (домкратовид-ними) вагонними сповільнювачами, їх встановлюють уздовж одного або двох рейок у шпальні ящики протягом усієї колії проходження відчепа від вершини гірки до кінця сортувального парку.
Точкові сповільнювачі взаємодіють не з бічною поверхнею колеса вагона, а із гребенем колеса. Залежно від конкретного місця установки на колії прямування вагонів кожний точковий вагонний сповільнювач (ТВС) у заводських умовах настроюють на необхідну (граничну) швидкість, при перевищенні якої проявляється його гальмуючий ефект. Якщо ця швидкість нижче граничної гальмуючий ефект відсутній.
Точкові вагонні сповільнювачі розподіляються на некеровані, коли їх конструкція жорстко прикріплена до рейки й вплив на всі вагони постійний, і керовані, коли система визначає необхідність у гальмуванні й при непотрібності відхиляє або вдавлює робочий орган «грибок» сповільнювача від/нижче рівня головки рейки.
У цей час некеровані, або пасивні ТВС обмежено поширені на сортувальних гірках Англії, США, Німеччини, Швейцарії, Австрії, Угорщи-
ни, Росії, Китаю. У робочому режимі ці точкові сповільнювачі здатні поглинати від 1200 до 1650 Дж, а їх максимальна робоча швидкість не перевищує 5 м/с. Максимальна величина гальмівного зусилля, як правило, не перевищує 20—22 кн і обмежена навантаженням на рейку від колеса вагона легкої вагової категорії з тим розрахунком, щоб не допустити його відриву від рейки в момент взаємодії з робочою головкою сповільнювача. Така особливість роботи закордонних ТВС є їхнім недоліком. У результаті потрібна велика кількість сповільнювачів по довжині колії скочування вагонів для створення необхідного гальмового ефекту.
Іншою негативною особливістю роботи цих сповільнювачів є те, що вони створюють гальмовий ефект при перевищенні граничних швидкостей незалежно від напрямку руху колеса (з гірки або на гірку). Тому маневрові пересування й витяжка составів, наприклад, убік вершини гірки зажадають додаткових витрат енергії на подолання опору руху з боку пасивного ТВС.
Незважаючи на відомі недоліки, системи квазінепреривного регулювання швидкості відчепів із точковими сповільнювачами підвищують якість сортувального процесу, значно скорочують, а іноді й повністю виключають пошкоджування вагонів і вантажів.
Керовані, або активні ТВС знайшли застосування на Польських залізницях (ст. Познань-Франово), вони працюють у системі автоматичного регулювання швидкості відчепів (8АКРО), яка розроблена спільно фірмами АХТСЖЕ і ТЕМ8 за допомогою фахівців Варшавського політехнічного університету й Польських залізниць (РЬК).
Сутністю системи 8АКРО є регулювання швидкості відчепів, що вільно скочуються, за допомогою розподіленої системи точкових сповільнювачів, які знаходяться в робочому'чи неробочому стані в залежності від потреби в гальмуванні. Система постійно розраховує кінетичну енергію відчепу, що скочується, розраховує потребу в зниженні швидкості та визначає стан сповільнювачів — робочий або неробочий. Система функціонує при наявності недетермінованих перешкод (пориви вітру й ін.) і забезпечує накопичення вагонів без «вікон».Точкові сповільнювачі розміщені уздовж колії в секціях по 5—20 сповільнювачів.
На залізницях США та Канади застосовуються як балкові пневматичні так і балкові гідравлічні сповільнювачі,, точкові сповільнювачі, Системи керування роботою гірки й системи дистанційного керування локомотивами, системи закріплення рухомого складу. Усі системи спрямовані на максимальну автоматизацію технологічного процесу роботи сортувальних станцій і максимальне підвищення продуктивності праці.
Шляхи вирішення проблем автоматизації гірок на залізницях України
Програма автоматизації сортувальних гірок України повинна передбачати створення організаційних, технічних і технологічних умов для забезпечення розвитку та впровадження на сортувальних гірках залізничних станцій України малолюдних технологій розформування составів поїздів шляхом:
вибору оптимального варіанту розподілу всіх сортувальних станцій на мережеві та регіональні з визначенням обов'язкових технологічних функцій сортувальних гірок та їх технічного оснащення;
визначення системи комплексної автоматизації процесу розформування составів на сортувальних гірках;
розробки нового покоління систем гіркової автоматизації з використанням сучасної елементної бази;
виведення з небезпечної зони та скорочення експлуатаційного штату працівників, що безпосередньо займаються розформуванням составів поїздів;
впровадження енергозберігаючих технологій розформуванням составів поїздів;
оновлення існуючих застарілих засобів механізації та автоматизації технологічного процесу розформування составів.
Розвиток станційної техніки автоматизації сортувальних станцій пропонується здійснювати в два етапи:
Перший етап — до 2015 року, спрямований на розвиток сучасної техніки, проведення техніко-еконо-мічних обґрунтувань:
виділення сортувальної гірки існуючої сортувальної станції для полігону випробувань нової гіркової техніки та технології;
створення спеціалізованих підрозділів в ПКТБ АСУЗТ, ДНДЦ УЗ для проведення розробок, випробувань та впровадження сучасних систем автоматизації сортувальних гірок та автоматизації роботи сортувальних станцій в цілому;
проведення НДДКР з розробки сучасних систем автоматизації сортувальних гірок (АРШ, АЗШР та ін..);
адаптація закордонних виробів Івтоматизації та механізації та проведення випробувань на полігоні з забезпеченням.техніко-економічних
обґрунтувань вибору оптимальних варіантів забезпечення процесу сортування вагонів;
Другий етап — до 2020 року, спрямований на впровадження сучасної техніки автоматизації сортувальних гірок та технологічних процесів мережевих та регіональних сортувальних станцій в цілому включає наступні заходи:
проведення сертифікаційних випробувань дослідних зразків та налагодження виробництва сучасних засобів автоматизації сортувальних гірок;
розробка-нормативних документів щодо експлуатації сучасних засобів автоматизації сортувальних гірок;
заміна застарілих засобів та обладнання новими засобами автоматизації сортувальних гірок та технологічних процесів мережевих та регіональних сортувальних станцій.
Наведений комплекс заходів має на меті подолання наслідків недо-фінансування розвитку залізничної станційної техніки та необхідної реконструкції сортувальних станцій.
Економічний ефект від механізації та автоматизації сортувальних гірок буде отримано за рахунок:
скорочення персоналу, а саме — регулювальників третьої гальмівної позиції та гіркових операторів;
скорочення гіркового технологічного інтервалу — скорочення часу знаходження вагонів в парку приймання, що приведе до зменшення необхідного робочого парку вантажних вагонів;
зменшення витрат на електроенергію;
зменшення відшкодування втрат від пошкодження вагонів, за рахунок економії на ремонті вагонів, зменшення забруднення верхньої будови колії та зменшення робочого парку вантажних вагонів.
ЛІТЕРАТУРА
1. Правила й нормьі проектирования сортировочньїх устройств на железньїх дорогах Союза ССР, ВСН 207-89.
2. Визначення перспектив розвитку, аналіз існуючого стану господарства пе-
ревезень та розробка заходів з розвитку господарства перевезень на період до 2020 року (звіт). Звіт про виконання НДР. № Держ. реєстрації 030911003046. Керівники Шиш В.О., Яновський П.О. К.: ДП «ДНДЦ УЗ», 2008, 204 с.
3. Визначення перспектив розвитку господарства автоматики, телемеханіки та зв'язку, аналіз існуючого стану та розробка заходів з ровитку господарства автоматики, телемеханіки та зв'язку на період до 2020 року. Том 1 (Автоматика і телемеханіка) (звіт). Звіт про виконання НДР. № Держ. реєстрації 03081І007550. Керівники Шиш В.О., Яновський П.О. К.: ДП «ДНДЦ УЗ», 2008,76 с.
4. Аналіз сучасного стану розміщення сортувальних станцій і розподілу'між ними сортувальної роботи (звіт). Звіт про виконання НДР. № Держ. реєстрації 03081Ю07552. Керівники Шиш В.О., Яновський П.О. К.: ДП «ДНДЦУЗ», 2008, 53 с.
5. Розробка схеми розміщення і розвитку сортувальних станцій на перспективу до 2020 року (звіт).Звіт про виконання НДР. № Держ. реєстрації 0309І_Ю03290.Керівники Шиш В.О., новсь-кий П.О. 2009, с.152.
6. Шелухин В.Й. Автоматизация й ме-ханизация сортировочньїх горок; М.: Маршрут, 2005. — 240 с.
7. Автоматизована система керування вантажними перевезеннями на залізничному транспорті України «АСК ВП УЗ». Технічне завдання. 16289267.184154.201 ТЗ.
8. Матеріали сайтів \/\лллллааг.огд, \лллмлгІг.сот, \ллллллааазе.сот, «ллмлахіопе.еи та інш.
9. Бочаров О.П. Мороз Б.П. Шиш В.О. Загальні принципи побудови інтегрованої інформаційно-керуючої системи сортувальної станції (ІІКС СС), Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті, Науково-технічний журнал, 2010 №4, с. 46—48.
10. «Російсько-український словник залізничних термінів», Київ, «Транспорт України», 1997р.