1 2
Релейная централизация (ЭЦ–12–03) с малогабаритными реле типа (Н) занимает меньше места на стативе и обладает высокой надежностью. Современная система приводит к снижению отказов.
Внедрение проектируемой системы ЭЦ-12-03 позволяет значительно повысить безопасность и надежность эксплуатационной работы за счет преимуществ новой системы.
Более того, существует ряд причин необходимости технического перевооружения систем централизации, которые вызваны техническим развитием подвижного состава, среди которых:
– электромагнитная несовместимость тяговых двигателей с тиристорным управлением с приёмниками рельсовых цепей в частотном диапазоне 25 Гц, что требует внедрения средств помехозащиты;
– замена стрелок, соединённых с главными путями на стрелки с непрерывной поверхностью катания;
– замена неэффективной схемы управление распаривания стрелочных съездов;
– увеличение количества путевых приёмников рельсовых цепей и их оптимизация (увеличение усилия перевода до 450 кг);
– оптимизация и модернизация схем кабельных сетей при распаривании стрелочных съездов;
– модернизация схем СЖАТ ввиду внедрения диспетчерских съездов и предохранительных тупиков;
– реконструкция увязки ЭЦ с применением современных автоблокировок ввиду введения технологии бесстыкового пути;
– реконструкция оборудования СЖАТ, ввиду необходимости организации двухстороннего движения по каждому перегону пути;
– разработка технологических решений, направленных на оптимизацию совместной работы современных средств автоматической сигнализации локомотивов с устройствами ЭЦ;
– оптимизация диспетчеризации, что тянет за собой необходимость усиления замыкания стрелок;
– внедрение современных средств безопасности, таких как системы автоматического оповещения ремонтного персонала о приближении подвижного состава;
– оптимизация и модернизация с применением современных систем управления тормозами.
Таким образом, для увеличения грузового оборота, количества пар поездов уменьшения числа стрелочников на станции Ваенга, установлена целесообразность модернизации системы электро-централизации (ЭЦ–2) с внедрением системы электро-централизации ЭЦ–12–03.
2.2. Проектирование схематического и двухниточного планов станции с учетом модернизации станции
Система ЭЦ–12–03 выполнена со стативным монтажом штепсельных реле с использованием единой элементной базы для наборной и исполнительной групп — малогабаритных реле типа РЭЛ и возможной их заменой на реле типа НМШ. Предусмотрено использование пультов управления типа ППНБ, релейных и кроссовых стативов, кабельростов и кабельных соединителей системы ЭЦИ — электрической централизации с индустриальным монтажом.
ЭЦ–12–03 представляет собой электрическую централизацию с центральными зависимостями и центральным питанием. По условиям внешнего энергоснабжения может быть применена как батарейная, так и безбатарейная системы питания устройств ЭЦ. В системе предусмотрен как маршрутный, так и раздельный способы управления объектами централизации. При реализации маршрута используется секционный способ размыкания.
В соответствии с требованиями для станции «Ваенга» принимаем следующие типовые решения:
– управление огнями входного светофора с центральным питанием и местным аккумуляторным резервом красной и лунно-белой ламп;
– использование двухнитевых ламп для поездных светофоров;
– управление стрелочными электроприводами (СЭП) постоянного или переменного тока по двухпроводной или пятипроводной схемам;
– автоматическое отключение электродвигателей СЭП при длительной работе на фрикцию с двукратной попыткой перевода стрелки при недоходе остряков в переведенное положение;
– выключение стрелок из зависимости с сохранением пользования сигналами;
– возможность передачи отдельных стрелок на местное управление с маневровых колонок типа МКСП;
– производство немаршрутизированных маневров без открытия маневровых светофоров по замкнутым стрелкам;
– применение маршрутного набора как без накопления, так и с накоплением маршрутов, враждебных заданному;
– фиксация кратковременных отказов рельсовых цепей и контрольных цепей СЭП в установленных поездных маршрутах;
– включение автодействия поездных светофоров;
– увязка устройств электрической централизации с различными видами автоблокировки, полуавтоматической блокировкой, диспетчерской централизацией, а также с устройствами автоматической установки маршрутов при ДЦ и др.
Схемы ЭЦ–12–03 составлены с учетом применения на пульте управления двухпозиционных одноконтактных кнопок. Для каждого светофора устанавливается только одна кнопка, при нажатии которой определяется направление движения. Для выбора категории (рода) маршрута на пульт-табло дополнительно устанавливаются три кнопки категории маршрута: поездная, маневровая и маневровая для движения по двум белым огням.[17]
Задание любого основного маршрута выполняется последовательным нажатием соответствующей кнопки категории маршрута, а затем кнопок начала и конца маршрута. Начальной кнопкой маршрута является кнопка светофора, по которому устанавливается маршрут. Кнопкой, определяющей конец маршрута, является:
– при задании маршрута приема на обезличенный приемоотправочный путь — кнопка выходного светофора встречного направления;
– при задании маршрута приема на специализированный приемоотправочный путь — кнопка маневрового светофора встречного направления, а при его отсутствии — специальная конечная поездная кнопка;
– при задании маршрута приема до выходного светофора, установленного в горловине станции, а также на приемоотправочный путь с примыкающими к нему стрелками — кнопка светофора, до которого устанавливается маршрут;
– при задании маршрута отправления — кнопка входного светофора соответствующего направления, а при его отсутствии — специальная конечная поездная кнопка;
– при установке маневрового маршрута, когда он задается до следующего маневрового светофора в горловине станции, или на бесстрелочный участок пути в горловине, или до светофора в створе, — кнопка попутного маневрового светофора;
– при задании маневрового маршрута на блок-участок перегона за входным светофором — кнопка входного светофора.
Вариантный маршрут устанавливается нажатием соответствующей кнопки категории маршрута и последовательным нажатием начальной, промежуточной (определяющей отклонение от основного маршрута) и конечной кнопок. В качестве промежуточных кнопок, как правило, используются кнопки маневровых светофоров. Если по трассе вариантного маршрута нажатием промежуточных кнопок не удается задать все необходимые варианты, то на пульте управления устанавливаются специальные вариантные кнопки.
При перекрытии светофора его повторное открытие производится нажатием двух кнопок: кнопки категории маршрута и начальной кнопки.
Для индикации нажатия кнопок начала, конца, а также трассы набираемого маршрута на табло предусмотрены световые ячейки, расположенные у светофоров на светосхеме путевого развития. Световые ячейки начала маршрута горят зеленым мигающим светом, ячейки промежуточных светофоров и конца маршрута горят ровным зеленым светом. Лампы в ячейках гаснут после замыкания маршрута.[18]
Одновременно (при одном комплекте маршрутного набора) можно устанавливать один маршрут. Установка следующего маршрута возможна лишь при освобождении группового комплекта маршрутного набора, что сопровождается выключением ламп в стрелах направления на табло.
При неправильных манипуляциях с маршрутными кнопками приведение группового комплекта набора в исходное состояние (выключение реле категории маршрута, репе направления и вспомогательных реле), а также отмена незаконченных действий на пульте выполняется нажатием на пульте групповых кнопок «Отмена» (ОГ) или «Нормализация» (Н).
Для отмены установленного маршрута одновременно нажимаются две кнопки: кнопка «Отмена» и начальная кнопка отменяемого маршрута. Кнопки должны удерживаться в нажатом состоянии до перекрытия светофора на запрещающее показание. Отменить установленный маршрут с помощью кнопки «Нормализация» невозможно.
Отмену накопленных маршрутов можно выполнить нажатием одной кнопки «Нормализация» или одновременным нажатием кнопки «Отмена» и начальной кнопки маршрута.
Если установлен маршрут, светофор которого открывается с выдержкой времени (при наличии, например, переезда или пешеходной дорожки), то приводить групповой комплект маршрутного набора в исходное состояние нажатием кнопки «Нормализация» нельзя, так как при нажатии кнопки Н выключается реле НГ, которое снимает питание с шины МГН, в результате чего выключится противоповторное реле, и светофор не откроется. Для открытия светофора в этом случае необходимо еще раз установить категорию маршрута и нажать начальную кнопку. При необходимости сброса группового комплекта в указанной ситуации нужно пользоваться кнопкой «Отмена» с одновременным нажатием кнопки начала маршрута.
Для размыкания маршрута в случае невозможности его отмены из-за неисправности начальной кнопки на пульте управления предусмотрена групповая кнопка конца маршрута (ГКМ). Резервное перекрытие светофора и подготовка к искусственному размыканию секций маршрута достигается одновременным нажатием двух кнопок: групповой кнопки ГКМ и кнопки конца маршрута. При этом выключается реле МГК, которое фронтовым контактом отключает питание в шине МГК, что приводит к выключению контрольно-секционных реле. После этого выполняется искусственное размыкание секций маршрута обычным порядком.
Для индивидуального перевода стрелок на каждую стрелку или съезд на пульте управления устанавливаются индивидуальные кнопки вызова стрелок «№СВ» и две групповые кнопки «+» и «–». При необходимости перевода стрелки дежурный по станции (ДСП) нажимает кнопку «№ СВ» и кнопку управления переводом «+» или «–».
Для отключения стрелки от управления необходимо нажать кнопку «№СВ» и групповую кнопку ОТК, в результате чего выключается реле N2 ОСВ, которое фронтовыми контактами отключает управляющую цепь стрелочного электропривода. В таком положении любое воздействие на схему управления СЭП исключается. Чтобы подключить отключенную стрелку к управлению необходимо нажать кнопку «№СВ» и групповую кнопку ВКЛ.
Шильдики индивидуального контроля положения стрелок могут располагаться на горизонтальной или вертикальной панелях пульт-табло. Нормально контрольные лампы не горят, они включаются при нажатии кнопки вызова стрелки «№СВ». При отключении стрелки от управления контрольная лампа горит мигающим светом.
Для вспомогательного перевода стрелок при ложной занятости стрелочной секции используется групповая кнопка ГВК.
Монтаж постовых устройств выполняется с использованием релейных стативов типа СР-ЭЦИ, кроссовых стативов СК-ЭЦИ, кабельростов и кабельных соединителей со штепсельными разъемами системы ЭЦИ.
На основе схематического плана станции составляется двухниточный план станции, который является основным документом по оборудованию станции рельсовыми цепями и размещению путевого оборудования элек-трической централизации.
Двухниточный план станции Ваенга представлен в Приложении А.
На двухниточном плане станции показываются:
– стрелки и пути в двухлинейном изображении с указанием электрифицированных путей;
– стрелочные электроприводы;
– светофоры с расцветкой сигнальных огней;
– пассажирские здания и релейные будки;
– релейные шкафы с указанием их типа и батарейные шкафы с указанием количества устанавливаемых в них аккумуляторов;
– изолирующие стыки, стрелочные и электротяговые соединители;
– путевые дроссель-трансформаторы (ДТ);
– трансформаторные ящики с размещением аппаратуры РЦ;
– кабельные стойки РЦ;
– разветвительные муфты;
– основная трасса кабельной сети;
– высоковольтные линии автоблокировки;
– обозначение и длина приемоотправочных путей, стрелочных и бесстрелочных секций;
– неохраняемый переезд, расположенный на перегоне;
– расстояние от поста ЭЦ до объектов управления (таблица ординат).
При составлении двухниточного плана станции необходимо соблюдать точность переноса изолирующих стыков со схематического плана станции для обеспечения правильного чередования мгновенных полярностей сигнального тока.
Схематический план станции показан в Приложении Б.
После проверки количества стыков во всех контурах на однониточном плане станции и нанесения их на двухниточный план станции производится разметка мгновенной полярности на нитях рельсовых цепей.
Разметку мгновенных полярностей следует наносить с первой бес-стрелочной секции за входным светофором, учитывая при этом, что для обеспечения правильности чередования в междупутьях этих секций должны встречаться одноименные полюса питания. Этим условием уменьшается взаимное влияние одной рельсовой цепи на другую. На двухниточном плане станции плюсовая полярность показывается утолщенной линией, а минусовая тонкой.
Для пропуска обратного тягового тока в обход ИС двухниточных рельсовых цепей применяются путевые дроссель-трансформаторы. Двухниточные рельсовые цепи применяются на главных и боковых приемоотправочных путях, стрелочных и бесстрелочных секциях.
При электротяге постоянного тока, как в нашем случае, на питающих концах рельсовых цепей применяем дроссель-трансформаторы типа ДТ-0,6-500, на релейных концах рельсовых цепей ДТ-0,2-500 с различными коэффициентами трансформации, что позволяет не устанавливать путевые и изолирующие трансформаторы. Дроссель-трансформаторы устанавливаются на всех изолирующих стыках электрифицированных путей станции.
Для пропуска обратного тягового тока по рельсам стрелочного перевода применяются стрелочные соединители. При электротяге постоянного тока они медные, сечением 70 мм2. Канализация тягового тока должна обеспечивать пропуск обратного тягового тока по рельсовым цепям при частоте питания сигнального тока 50 Гц не менее чем по шести двухниточным рельсовым цепям, входящим в один тяговый контур.
Все путевые элементы ЭЦ – стрелочные электроприводы, светофоры и приборы рельсовых цепей – соединяются с управляющей контролируемой аппаратурой кабелем. Кабельные линии применяют также и для соединения между собой постовой аппаратуры.
Для прокладки в грунте применяют кабели следующих марок:
– СПБП – в полиэтиленовую оболочку с броней из двух стальных лент с наружным джутовым покровом;
– СБПУ – с утолщенной полиэтиленовой оболочкой.
Для прокладки в помещениях применяют небронированный кабель в пластмассовой оболочке без внешнего покрова марки СБВГ.
В системе ЭЦ с центральным питанием вся релейная аппаратура располагается на посту, в связи с чем, кабельные линии прокладывают непосредственно на пост, предварительно группируя их в горловинах станции при помощи разветвительных муфт (РМ). У каждого путевого объекта устанавливается конечная УКМ или промежуточная УПМ муфта (у приводов и светофоров).
Кабельную сеть строят на основе схематического плана станции и двухпутного плана ее изоляции, на который наносится трасса прокладки кабеля с учетом расставленного напольного оборудования ЭЦ и его место-положения (ординат) относительно поста ЭЦ.
Кабельная сеть светофоров объединяет в себе жилы для управления огнями светофоров, релейных шкафов входных светофоров и шкафов переездной сигнализации.
2.3. Разработка кабельного плана станции «Ваенга» c учетом использования подземных кабельных муфт
Все напольные объекты ЭЦ: стрелочные электроприводы, светофоры, рельсовые цепи и т. д. соединяются с управляющей и контролирующей аппаратурой кабельной сетью. Кабели применяются также и для соединения между собой внутрипостовой аппаратуры: релейных стативов, аппарата управления, питающих установок и т. д.
Проектирование кабельных сетей подразумевает составление трассы кабеля, расстановку разветвительных и конечных муфт, расчет длин и числа жил кабеля для управления напольными объектами.
Кабельные линии проектируются на основе схематического и двухниточного планов станции, на которых указаны ординаты всех напольных объектов.
Экономически нецелесообразно прокладывать отдельные кабели от поста централизации до каждого напольного объекта. Поэтому от поста до горловины станции прокладывают групповые кабели, в которых собираются провода от различных объектов.
Кабельная сеть станции показана в Приложении В.
Вся кабельная сеть централизации разбивается на четыре основные группы: стрелочных электроприводов, светофоров, релейных и питающих трансформаторов рельсовых цепей. Провода от этих объектов группируются в разных кабелях; объединение в одном кабеле проводов различных групп допускается в тех случаях, когда достигается большой экономический эффект. Объединение в одном кабеле проводов от релейных трансформаторов с другими цепями не допускается.
Групповые кабели, как правило, прокладывают по обочине крайнего пути или в наиболее широком и длинном междупутье, свободном от линий электроснабжения, воздухопроводов для пневматической очистки стрелок, водоотводов и других устройств с учетом возможности применения машин и механизмов при кабельных работах. Обычно кабели прокладываются в вырытых в грунте траншеях. При этом глубина траншей, расположенных параллельно путям или в междупутье, должна составлять не менее 0,8 м, а расстояние от ближайшего рельса не менее 1,6 м. При высоком уровне подземных вод (выше 0,8 м от поверхности земли) кабели на участке от поста ЭЦ до групповых муфт прокладываются в железобетонных желобах. Под железнодорожными путями, шоссейными и грунтовыми дорогами кабели прокладываются в асбоцементных трубах. Глубина траншеи в этом случае составляет 1,05 м.
На участках с электротягой трасса кабельной линии прокладывается по возможности на наибольшем расстоянии от электрифицированных путей с минимальным числом их пересечений. При монтаже кабелей для исключения попадания обратного тягового тока в броню и оболочку кабеля последние изолируются от конструкций, заземленных на рельсы (светофорных мачт, релейных шкафов и т. д.), в соответствии с правилами защиты обслуживающего персонала от поражений электрическим током.
При электротяге постоянного тока для защиты металлической оболочки и брони кабеля от коррозии блуждающими токами кабели под электрифицированными путями прокладывают только в изолирующей канализации из асбоцементных труб.
При электротяге переменного тока, во избежание появления в кабельных жилах напряжений выше допустимых, вследствие влияний контактной сети, длину магистральных кабелей ограничивают. Магистрали противоположных горловин станции, имеющие гальваническую связь через источники питания на посту ЭЦ, необходимо считать за одну магистраль суммарной длины. Чтобы устранить эту связь, устанавливают изолирующие трансформаторы.
Организация строительно-монтажного производства по устройству напольного оборудования ЖАТ, включая элементы свето-звуковой сигнализации, шкафные элементы различного назначения, оборудование переездов и пешеходных переходов, элементы крепления и арматуры кабельных коммуникаций, элементы сигнализации на специальных железнодорожных сооружениях, элементы путевых соединений, путевое трансформаторное оборудование (дроссель-трансформаторы, путевые ящики, прочее), кабельные муфты, стрелочную гарнитуру, электроприводы, устройств закрепления и сброса подвижного состава, устройств контроля следования (схода) подвижного состава, контрольно-габаритных устройств, устройств поточного технического контроля подвижного состава, устройств счета осей, прочее;
Используя автоматизированные элементы, производится проектная установка напольного оборудования и соответствующих коммуникаций.
Далее производится вдоль трассовая расстановка муфт (что может быть использовано при установке муфт с активным радио-модулем).
3. Обоснование применения технологий спутниковой навигации для эксплуатации кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики на примере станции Ваенга
3.1. Особенности текущей технологии хранения и обработки информации о кабельных сетях и расположении муфт
В настоящее время в системах железнодорожной автоматики и телемеханики в помощь электромеханику имеется ряд технической документации.
К технической документации относятся :
– схематические планы станций и перегонов;
– двухниточные планы станций и перегонов ;
– кабельные сети;
– таблицы взаимозависимостей стрелок;
– таблицы импульсов;
– принципиальные схемы станций и перегонов;
– монтажные схемы станций и перегонов.
На все процессы технической эксплуатации систем ЖАТ, такие как, обеспечение надежности и безопасности их функционирования, оказывают значительное влияние порядок и содержание технической документации.
Организация четкой, бесперебойной работы устройств автоматики телемеханики, обслуживаемых дистанцией, во многом зависит от наличия и правильного ведения необходимой технической и учетной документации.
Проектная документация о кабельных сетях, а также ее копирование должны выполняться с помощью микропроцессорной техники с использованием графических редакторов, ксерокопирования, сканирования, или светокопирования, обеспечивающих ее идентичность на бумажных носителях.
Всю информацию о кабельных сетях дистанция сигнализации и связи, а так же служба СЦБ получают в виде копий, оригинал которых хранится в проектной организации.
Информация о кабельных сетях в бумажном виде должна находиться:
– один экземпляр – на участке старшего электромеханика;
– второй экземпляр – в бригаде технической документации.
На линейных участках ответственным за содержание технической документации о кабельных сетях на станциях, является старший электромеханик (ШНС) при сменном или электромеханик (ШН) при индивидуальном обслуживании.
Хранение информации в электронном виде осуществляется в базе данных электронной системы ведения технической документации.
Почти вся обработка кабельных планов в настоящее время происходит автоматизированным способом в отраслевом формате технической документации (ОФ-ТД) и имеет идентичную копию проекта на бумажном носителе.
К самой работе с базой данных технической документации допускаются лица прошедшие специальное обучение на АРМ-ВТД.
Сама система, обеспечивающая автоматизацию по сопровождению кабельных планов, проектированию документации, организации электронного документооборота и контролю качества, называется Интегрированной системой проектирования ведения и проверки технической документации (ИСПВДТ).
Основной составляющей для проектирования кабельных сетей в ИСПВТД является АРМ-ПТД, которая обеспечивает все функции по проектированию и имеет в своей основе новые решения для высокого уровня автоматизации. Так же АРМ-ПТД обеспечивает функции реконструкции и модернизации устройств ЖАТ.
В настоящее время с помощью АРМ-ПТД существует возможность реализовывать такие части проектов как:
– схематические планы;
– кабельные сети станции;
– монтажные схемы;
– принципиальные схемы;
– планы размещения технологического оборудования и др.
ИСПВТД – это совокупность различных АРМов включающих АРМ-ПТД, АРМ-ВТД, АРМ-ТЕСТ, АРМ ШНС КГ и других.
Таким образом автоматизирование работы по кабельным сетям ведет к уменьшению трудозатрат на работу, хранение и обработку информации. Важную роль в хранении информации о кабельных сетях ЖАТ играют такие качества как:
– удобочитаемость;
– возможность быстрого снятия копий;
– наличие или отсутствие умышленных или случайных ошибок.
Входящий в систему ИСПВТД комплекс «Автоматизированное рабочее место старшего электромеханика кабельной группы» (АРМ ШНС КГ) создавался для оперативной работы с документацией, технологического процесса обслуживания кабельных сетей.[19]
В системе ведутся электронные журналы относящиеся к кабельным сетям, в которые разово вносятся планы выполненных работ и данные для анализов и отчетов. Так же ведется учет по ремонту кабеля и затраченных материалов на ремонт.
Старший электромеханик ведет журнал выполненных работ, в котором указывает объекты ремонта, ответственных лиц и характер выполняемых работ. Вся информация по работам с КС ЖАТ попадает автоматически в паспорт кабеля.
В системе АРМов существует необходимость ведения схем кабельных муфт для целостности работы с цифровой документацией, и оперативной работы. Схемы кабельных муфт отражают подключение жил кабеля. Для работы с кабельными муфтами необходим классификатор муфт.
Монтажные схемы муфт могут формироваться в виде отдельных листов, а также как составные листы общего документа «Кабельная сеть».
В первом случае, сначала открывается новый лист, затем выбирается из библиотеки соответствующая муфта и вручную производится монтаж жил.
Во втором случае необходимо открыть документ с существующей кабельной сетью, для которой Вы хотите создать монтажные схемы муфт и внести изменения.
Удобство работы в модуле АРМ-ВТД — быстрый доступ от схемы кабельного плана к схеме кабельной муфты. Доступ к схемам кабельных муфт для редактирования есть у старшего электромеханика.
Для обработки отчетов кабельной группы на АРМ доступна функция, которая запускает специальный модуль для просмотра отчетов по текущему документу, при наличии его на экране, она обновляет текущий отчет. После выбора данного пункта выводится форма показанная на рисунке 19.
Форма содержит следующие встроенные отчеты:
– кабели. Содержит в табличном виде описание всех кабелей на чертеже;
– муфты. Содержит в табличном виде описание всех муфт на чертеже и их расположение;
– объекты. Содержит в табличном виде описание всех объектов кабельной сети и их жил;
– номенклатура кабелей. Содержит в табличном виде номенклатуру используемых кабелей и их общую длину данной кабельной сети;
– номенклатура муфт. Содержит в табличном виде номенклатуру используемых муфт в данной кабельной сети;
– координаты. Содержит в табличном виде описание географических координат объектов;
– слои схемы. Содержит в табличном виде перечень слоев со ссылками на используемые типы объектов. При нажатии на любую из ссылок программой выделяется запрашиваемый слой, и подсвечиваются те объекты, тип которых Вы указали.
Все отчеты являются интерактивными, то есть пользователь, выбрав мышкой марку кабеля в отчете «Номенклатура кабелей» увидит на чертеже, где данные кабели используются.
В системе АРМов применяется отечественный редактор графики (АвтоГраф) – средство редактирования чертежей, имеющим свойства организации внешнего управления их содержимого и интерфейсом пользователя.
Редактор так же содержит стандартные средства других графических редакторов:
– стандартные средства представления графики;
– работа с векторными чертежами;
– предварительный просмотр и печать чертежей и другие.
Работа проектировщиков кабельных сетей в настоящее время неизбежна без автоматизации и дальнейшего развития АРМов.
И так, мы рассмотрели особенности текущей технологии хранения и обработки информации о кабельных сетях, и доказали, что в настоящее время ведение документации должно осуществляться современными техническими средствами для более быстрой и правильной работы инженеров групп технической документации дистанции.
3.2. Использование глобальных навигационных спутниковых систем для обслуживания кабельных сетей с подземным расположением муфт на примере станции Ваенга
В соответствии с обзорно-аналитической информацией, указанной в п. 1.3 настоящей ВКР, установлена возможность использования глобальных навигационных спутниковых систем для обслуживания кабельных сетей с подземным расположением муфт на примере станции «Ваенга».
С целью определения технической модели использования глобальных навигационных спутниковых систем для обслуживания кабельных сетей с подземным расположением муфт выполним краткий соответствующий патентный обзор. Для поиска актуальных патентных разработок в области спутникового позиционирования кабельных линий используем официальный сайт ФИСП [60] и официальный сайт Федеральной службы по интеллектуальной собственности [61]. Соответствующие патентные исследования представлены в таблице 7.
Таким образом, на основании выполненного патентного исследования установлены широкие возможности в использовании глобальных спутниковых систем при организации технолого-эксплуатационного поточного диагностирования, локализации и оперативного устранения отказов кабельных линий и муфт ЖАТ.
Медианной моделью всех используемых патентных разработок является организация функционирования стационарного (либо мобильного для случаев установки на подвижной состав) активного модуля, который посредство взаимодействия с глобальной спутниковой системой позволит получать оперативную технологическую информацию о точном местоположении обследуемого технологического объекта, его поточном техническом состоянии (включая данные об авариях и отказах) с возможностью частичной либо полной организацией удалённого управления.
В настоящее время в мире для спутникового позиционирования и навигации используются такие основные глобальные спутниковые системы как ГЛОНАСС и GPS, сравнительная характеристика которых представлена в таблице 8, а характеристика несущих сигналов в таблице 9.
Ввиду достаточно высоких требований, предъявляемых с системам железнодорожного использования ГЛОНАСС/GPS разрабатываются высокоточные системы трассировки и локализации, в частности используются спутниково-инерциальные навигационные системы (ГНСС+ИНС).[20]
Применительно к спутниковому позиционированию и трассировке кабельных линий ЖАТ целесообразно использовать активные радиопередатчики, способные к взаимодействию со спутниковой системой ГЛОНАСС/GPS (рисунок 21).
При этом, использование технологии глобальной спутниковой связи позволяет не только локализировать и трассировать кабельные линии ЖАТ и соответствующие технологические элементы железной дороги, но и осуществлять поточный менеджмент выполнения работ по устранению отказов и аварий на линии, а также выполнения прочих ремонтных работ, позволяя организовывать адаптивный поточный операционный контроль всех этапов выполнения работ с возможностью принятия оперативный (в зависимости от локальных условий) решений по организации аварийных, ремонтно-аварийных, ремонтно-восстановительных и прочих ремонтных работ на путях (рисунки 22).
На основании изученных данных существующих в настоящее время разработок по привлечению глобальных систем ГЛОНАСС/GPS в сферу железнодорожного транспорта, установлено, что основное направление изысканий – контроль следования подвижного состава.
Вопрос спутникового контроля прочих технологических элементов системы организации следования подвижного железнодорожного состава разработан недостаточно и практически не представлен. Однако существует необходимость точного определения таких технологических элементов как кабельные линии ЖАТ.
Как описано в п. 1.3 настоящей ВКР существует возможность технического использования на станции Ваенга подземных кабельных муфт, оснащённых активными радиоэлементами, способных к нормальному взаимодействию с глобальными системами ГЛОНАСС/GPS.[12]
Представленная в п. 1.3 ВКР технология позволяет производить обслуживание и ремонт кабельных сетей ЖАТ на станции Ваенга, используя модуль спутниковой навигации 1 и предварительно установленного (через линию коммутации 8 к кабельной лини 9) активного радиомаяка 7 (который транслирует сигнал 6 на поверхность 5) и маркероискателя 3 с высокой точностью определять местоположение 4 кабельной муфты с возможностью ведения оперативного анализа, архива и взаимодействия с глобальной системой документооборота ЖАТ.
4. Оценка экономической целесообразности внедрения технологии эксплуатации кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики на базе современных спутниковых систем слежения и автоматизации
4.1. Обоснование для внедрения спутниковых систем и назначение системы АРМ-ВТД
Важнейшими задачами экономической стратегии управления железными дорогами являются модернизация технических транспортных средств, создание и ввод в эксплуатацию наиболее совершенных моделей машин, повышающих производительность труда и, прежде всего, безопасность движения поездов. Решение этих проблем способствует внедрению новых эффективных технологий и приемов, а также отточенных методов организации труда и производства железнодорожников.[7]
Существующие технологии проектирования КС в электронном формате сегодня обеспечивают только ручное построение. Все это приводит к необходимости создания программных средств, которые значительно повышают уровень автоматизации, а так же внедрения электронных карт станций и кабельных планов с точными географическими координатами устройств.
Таким образом любая спутниковая навигационная система, обладающая достаточной точностью для нужд железной дороги, может использоваться для определения точных географических координат местоположения объектов ЖАТ или набора таких систем. Положительный эффект от внедрения в организационно-технологическую систему железнодорожного комплекса средств спутниковой навигации и позиционирования оценивается руководством ОАО «РЖД», как многофакторный высокотехнологический оптимизированный алгоритм организации следования подвижного состава, который оказывает не только логистические и планово-экономические показатели функционирования железной дороги, но и значительно повышает безопасность эксплуатации и обслуживания последней.
При этом каждый из факторов разработанной специалистами ОАО «РЖД» оказывает как прямой, так и косвенный экономический эффект на железнодорожный комплекс Российской Федерации в целом (рисунок 23).
Само назначение АРМ-ВТД состоит в повышении эффективности процессов ведения и использования технической документации на дорожном и дистанционном уровнях управления хозяйством сигнализации, централизации и блокировки за счет использования компьютерных технологий ее получения, хранения и переработки.
Основными пользователями АРМ являются: инженеры групп ТД дистанций, службы и дорожных лабораторий; руководители ШЧ; руководители служб сигнализации, централизации и блокировки (службы Ш), руководители служб, принимающих участие в согласовании ТД.
Основными целями создания АРМ-ВТД являются:
– повышение качества ведения ТД;
– обеспечение взаимодействия с проектными организациями и службой сигнализации и связи на уровне безбумажной технологии;
– ускорение процессов поиска, обработки и выдачи копий ТД;
– улучшение условий и повышение производительности труда группы технической документации дистанции (ГТД);
– повышение показателей качества функционирования и эксплуатации систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи; сокращение затрат на содержание ГТД и операций с технической документацией;
– переход на электронный документооборот в обработке ТД на устройства СЦБ с использованием отраслевого формата (ОФ-ТД).
Критериями достижения этих целей являются: сокращение времени поиска необходимой информации; сокращение времени получения копий документации; сокращение затрат времени и повышение качества работ (документация имеет типографское качество); сокращение затрат времени и повышение качества контроля изменений, вносимых в документацию; сокращение числа отказов устройств; экономия эксплуатационных расходов дистанции; снижение доли бумажных документов.
Таким образом, экономическая целесообразность внедрения АРМ ВТД будет выражаться в первую очередь в снижении расходов и экономии за счет изменения трудоемкости работ.
4.2. Снижение трудоемкости за счет внедрения АРМ-ВТД
Внедрение АРМ-ВТД позволит главным образом изменить трудоемкость работы и получить экономический эффект.
Снижение трудоемкости производственных операций работника технического отдела (на основании статистических данных по временным затратам на обработку документов) представлено в таблице 10.
Тр – экономия рабочего времени на обработку документов в год, Тр = 1122,9 час. Эта величина получена на основе наблюдения за процессами автоматизированной и ручной обработки документации в дистанциях сигнализации и связи. Её значение превышает общее количество рабочих часов за год, поскольку на одном рабочем месте работают несколько сотрудников отдела, и экономия рабочего времени суммируется по каждому сотруднику. Кроме того, при отсутствии АРМ ВТД некоторые работы, как правило, не могут быть выполнены в полном объеме по причине физической нехватки времени у работников.
Так же применение АРМ позволит значительно сократить время на проектирование кабельной сети, а главное исправления при ремонтных работах в уже существующих кабельных планах систем ЖАТ и повысить само качество технической документации.
Полученный показатель годового экономического эффекта удовлетворяет соображениям экономической целесообразности. При этом также следует учитывать повышение безопастностной ситуации для кабельного комплекса ЖАТ станции «Ваенга», поскольку внедрение радиоактивных муфт позволяет решить комплекс проблемных вопросов: обеспечение противокражевой, противовандальной, антитеррористической защищённости, повышение безопасности следования подвижного состава и сокращение времени его простоя, обеспечение эффективного планирования ремонтного производства за счёт оценки поточного технического состояния кабельных муфт и линий.
5. Охрана труда
Охрана труда – это комплекс мер, необходимых, чтобы обезопасить трудящихся во время выполнения ими порученных работодателем задач. По направлениям работы они подразделяются на:
– обеспечение безопасности электрооборудования, кабельных линий, ЛЭП, молниезащиту;
– защиту от пожаров, возгораний и задымления;
– безопасную организацию всех категорий работ;
– поддержание исправности оборудования (поверка, ремонт, своевременная замена);
– содержание в надлежащем состоянии зданий различного назначения, сооружений, построек, а также территории;
– нейтрализацию влияния на работников шума, запыленности, вибрации и других вредных факторов;
– защиту людей, которые трудятся в опасных условиях: на высоте, под землей, в условиях повышенных или пониженных температур, различных излучений, контактируют с горячими или движущимися предметами и их частями и т.д.;
– обучение работников, учащихся, управленческого персонала (инструктажи по охране труда и технике безопасности, специальные курсы, плакаты, схемы, рисунки и др.);
– мониторинг показателей здоровья работников (предварительные, пред сменные, ежегодные, внеочередные медосмотры и освидетельствования), организация санаторного лечения, выдачи лечебно-профилактического питания, молока;
– общественный мониторинг организации охраны труда и техники безопасности на предприятии: работа уполномоченных по ОТ, профсоюзов, других общественных объединений.
С учетом требований нормативной документации, разрабатываются собственные стандарты СУОТ. Вся нужная сотрудникам информация по безопасному ведению работ излагается в инструкциях по охране труда и технике безопасности по конкретным профессиям или выполнению определенных работ (погрузочно-разгрузочные, огневые и т. д.).[23]
Требования охраны труда, при производстве работ на кабельных линиях установлены в ПОТ РЖД -4100612-ЦШ-074-2015 Правила по охране труда при техническом обслуживании и ремонте устройств сигнализации, централизации и блокировки в ОАО «РЖД» и Инструкции по охране труда для электромеханика и электромонтера устройств сигнализации, централизации и блокировки в ОАО «РЖД», утвержденной распоряжением ОАО «РЖД» от 3 ноября 2015 г. N 2616р.
Заключение
Тема ВКР: применение спутниковой навигации при обслуживании и ремонте кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики.
В настоящей работе предложено технико-технологическое решение, направленное на повышение безопастностных параметров процесса следования подвижного состава и повышение экономической целесообразности организации поточного обслуживание технологических элементов кабельных систем ЖАТ.
К разработке предлагаете установка радиоактивных муфт, монтаж которых на кабельные линии позволит получить следующие положительные эффекты:
– исключение поверхностных меток, необходимых для технического персонала с целью обнаружения и локализации кабельных линий, которые могут быть использованы посторонними лицами или злоумышленниками. При этом обозначенные персоны могут нанести вред кабельным сетям путём воровства кабельных линий либо совершения акта вандализма, в худшем случае – акта терроризма. Таким образом, исключение из эксплуатационно-технологического процесса кабельных линий ЖАТ позволяет получить противовандальный, противокражный и антитеррористический безопастностные эффекты. Однако исключение наружных меток имеет также и отрицательный эффект в виде увеличения времени на обнаружение, локализацию и трассировку кабельных линий ЖАТ, которое в прочем решается введением активных муфт;
– снижение времени на локализацию, обнаружение и трассировку кабельных линий, что имеет не только экономический эффект в виде снижения эксплуатационных затрат на проведение поисково-трассовых работ, но и повышает безопастностный параметр – быстрое реагирование на отказы и аварии кабельных линий ЖАТ и снижение времени простоя подвижного состава;
– снижение эксплуатационных затрат на организацию ТО и ремонта кабельных линий и муфт, ввиду того, что активная муфта имеет техническую возможность транслировать поточные технико-эксплуатационные параметры и параметры общего технического состояния, в следствие чего отпадает необходимость производства планово-предупредительных ремонтных работ, что приводит отсутствию затрат на выполнение «ненужных» мероприятий по периодическому осмотру и техническому обслуживанию кабельных муфт и линий;
– потоковая актуализация натурных данных относительно функционирования кабельных муфт и линий, передаваемая по оптимизированной схеме непосредственно в общую базу технической документации станции, что позволяет снизить затраты на выполнение функциональных обязанностей бригады технической документации;
– осуществление организации планово-предупредительных ремонтов кабельных муфт и линий на основании прогноза технического состояния, полученного при анализе базы данных потоковых натурных параметров, получаемых от активных муфт, что позволит оптимизировать ремонтно-восстановительное и капитальное ремонтопроизводство, снизив тем самым издержки на выполнение «лишних» ремонтно-эксплуатационных задач;
– повышение общей безопасности железнодорожного комплекса, как следствие повышения безопасности функционирования системы кабельных линий ЖАТ.
Библиографический список
- 1 Официальный сайт Аналитического центра при Правительстве Российской Федерации [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ac.gov.ru/ (дата обращения 18.02.2020).
- 2 Официальный сайт Министерства транспорта Российской Федерации [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.mintrans.ru/ (дата обращения 18.02.2020).
- 3 СП 244.1326000.2015 «Кабельные линии объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта».
- 4 ГОСТ Р 53431-2009 «Автоматика и телемеханика железнодорожная. Термины и определения».
- 5 Горелик А.В. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте / А.В. Горелик, И.А. Журавлев, Н.А. Тарадин, П.А. Неваров. — М. : МИИТ, 2019. — 211 с.
- 6 Ефанов Д.В., Осадчий Г.В. Микропроцессорная система диспетчерского контроля устройств железнодорожной автоматики и телемеханики / Д.В. Ефанов, Г.В. Осадчий — СПб. : Лань, 2018. — 180 с.
- 7 Официальный сайт ООО «ИМСАТ-ПРОЕКТ» [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.imsat.spb.ru/ (дата обращения 21.02.2020).
- 8 Матвеев С.И., Цифровые (координатные) модели пути и спутниковая навигация железнодорожного транспорта / С.И. Матвеев, В.А. Коугия — М. : Гелиос АРВ, 2013. — 304 с.
- 9 Василейский А.С., Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса / А.С. Василейский, Н.И. Розенберг, Н.В. Сазонов, М.М. Железнов — М. : ИКИ РАН, 2008. — 47 с.
- 10 Куприянов А.О., Позиционирование по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем в абсолютном режиме / А.О. Куприянов, Д.А. Морозов — М.: Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК), 2017. — 32 с.
- 11 Лахтина Н.Ю., Техническое обеспечение телематических систем. Системы определения местоположения и идентификации транспортных средств / Н.Ю. Лахтина, К.Г. Манушакян — М.: МАДИ, 2017. — 68 с.
- 12 Горбачев A.M., «Методика автоматизированного проектирования кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики» // А.М. Горбачев, Г.Н. Аксаментов — СПб.: ПГУПС. 2008.
- 13 Сапожников В.В., Кононов В.А. Электрическая централизация стрелок и светофоров: Учебное иллюстрированное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. В.В. Сапожникова. – М.: Маршрут, 2002. – 168 с.
- 14 В.А. Кононов, А.А. Лыков, А.Б. Никитин Основы проектирования электрической централизации промежуточных станций: Учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп./ Под ред. В.А. Кононова – М.: УМК МПС России, 2003. – 316 с.
- 15 Гольцев В.В. Электрическая централизация для промежуточных станций с маневровой работой по типовым решениям альбома ЭЦ-12-03 / В.В. Гольцев, В.В. Каменский, Л.Н. Стажарова – Ростов н/Д, 2016. – 23 с.
- 16 Типовые материалы для проектирования 410305–ТМП. Электрическая централизация промежуточных станций с маневровой работой ЭЦ–12–03. ОАО «РЖД», Гипротранссигналсвязь. 2006.
- 17 Распоряжением ОАО «РЖД» «Об утверждении ЦШ-617-10 Инструкции по ведению технической документации железнодорожной автоматики и телемеханики».
- 18 Инструкция о порядке разработки, согласования и утверждения проектной документации на строительство объектов, финансируемое ОАО «РЖД». Документ не опубликован. Дата актуализации: 01.01.2020.
- 19 Правила разработки и применения технико-нормировочных карт, утверждены распоряжением ОАО «РЖД» от 27 мая 2015 года N 1350р. Документ не опубликован. Дата актуализации: 01.01.2020.
1 2