1 2
Содержание
Введение.
1. Информационно-аналитический обзор по применению систем спутниковой навигации для эксплуатации кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики.
1.1. Технология проектирования и строительства кабельных линий железнодорожной автоматики и телемеханики с подземным расположением муфт.
1.2. Обзор технической возможности использования АРМ для хранения и обработки кабельных планов.
1.3. Анализ возможности использования спутниковой навигации для эксплуатации кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики.
2. Проектирование напольного технологического оборудования станции «Ваенга»
2.1. Характеристика станции «Ваенга» и используемого оборудования. Обоснование необходимости замены системы электрической централизации на систему ЭЦ-12-03 при реконструкции станции.
2.2. Проектирование схематического и двухниточного планов станции с учетом модернизации станции.
2.3. Разработка кабельного плана станции «Ваенга» c учетом использования подземных кабельных муфт.
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.
3.2. Использование глобальных навигационных спутниковых систем для обслуживания кабельных сетей с подземным расположением муфт на примере станции Ваенга.
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..
4.2. Снижение трудоемкости за счет внедрения АРМ-ВТД..
4.3. Расчет экономии затрат на обработку документов.
4.4. Расчет капитальных затрат.
4.5. Расчет экономического эффекта внедрения АРМ ВТД..
5. Охрана труда.
Заключение.
Библиографический список.
Введение
Тема ВКР: Применение спутниковой навигации при обслуживании и ремонте кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики.
Грузотранспортная система Российской Федерации динамически развивающаяся, логистически сложно устроенная, многоуровневая система, основное назначение которой обеспечить требуемый грузопоток, грузовые коммуникации локально-разрозненных федеральных субъектов, используя современные технолого-инфраструктурные и транспортно-мультимодальные решения организации грузооборота.
Эффективность грузотранспортной системы оценивается показателем грузовых перевозок, который за последнюю декаду показывает положительную динамику – прирост на 5,1 % (2008 – 7750 млн т/год, против 2018 – 8144 млн т/год). При этом железнодорожный транспорт занимает 16,9 % (по данным 2018) от общего обеспечения грузовых перевозок, последовательно увеличивая эффективность грузотранспорта – прирост за рассматриваемую декаду на 32,2 % (2008 – 1047 млн т/год, против 2018 – 1384 млн т/год). Аналогичный показатель эффективности грузотранспортной системы – грузооборот, который также демонстрирует увеличение на 18,8 % (2008 – 4752 млрд т-км, против 2018 – 5644 млрд т-км). Железнодорожное обеспечение грузооборота в рамках Российской Федерации имеет удельный вес от общего грузового потока (по показателям 2018) – 46,1 %, демонстрируя соответствующий прирост на 29,2 % (2008 – 2011 млрд т-км, против 2018 – 2598 млрд т-км). Общий удельный вес грузотранспортой системы в экономике РФ составляет порядка 10,2 %, что в натурально-финансовом выражении составляет 5820,9 млрд руб. [1].
Основной задачей транспортной системы является – обеспечение перевозки пассажиров и грузов высокого качества: соблюдение сроков, безопасность жизни и здоровья пассажиров и сохранение свойств перевозимых товаров. [2]
С ростом движения, скорости и веса поездов все большее значение приобретают устройства электрической централизации, автоматической блокировки и автоматической сигнализации локомотивов, предназначенные для обеспечения безопасности поездов и повышения пропускной способности железных дорог.
Для обеспечения бесперебойного и безаварийного функционирования устройств электрической централизации, которые управляют движением подвижного состава предназначены кабельные сети железнодорожной автоматики и телемеханики. Посредством кабельной коммутации осуществляется связь напольных устройств электрической централизации: стрелочных электропроводов, светофоров, приборов рельсовых цепей, постовых устройств.
В этой связи кабельные линии являются крайне ответственными коммуникациями, обеспечение бесперебойного и безаварийного функционирования которых, является первоочерёдной технолого-безопастностной задачей, решаемой при организации нормального следования подвижного состава, что определяет актуальность настоящей работы [3].
Таким образом, в современных условиях нельзя не отметить неуклонный рост темпов оснащения и модернизации железных дорог новыми устройствами спутниковой навигации, а так же систем слежения и автоматизации.
Основная цель дипломного проекта изучить эффективность применения технологий спутниковой навигации для эксплуатации кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики, а так же актуальность современных информационных технологий для ведения технической документации с применением АРМ – ВТД и особенности технологии хранения и обработки информации в графическом редакторе АРМ ВТД на примере станции Ваенга.
1. Информационно-аналитический обзор по применению систем спутниковой навигации для эксплуатации кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики
1.1. Технология проектирования и строительства кабельных линий железнодорожной автоматики и телемеханики с подземным расположением муфт
Технология проектирования и строительства кабельных линий железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) базируется на соответствующих документах, таких как: СП 244.1326000.2015 с учётом ГОСТ Р 53431-2009, а также действующей на территории Российской Федерации нормативно-технической, нормативно-правовой и ведомственной документации. [4]
В вышеуказанных документах действуют общие правила строительства и проектирования кабельных сетей инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования, а так же обозначаются требования к прокладке в грунт кабелей с медными жилами.
Вся технология проектирования предполагает разработку технического проекта строительства и рабочих чертежей. Работа над техническим проектом начинается с исследования и изучения местности, где планируется построить линии и кабельные сети.
В ходе исследования выбирают варианты прохождения магистральных, линий или сетей, измеряют удельное сопротивление грунта, определяют условия сближения плановой кабельной трассы с электрифицированными железными дорогами и линиями электропередач, ищут способы пересечения железных и шоссейных дорог, а также водные преграды и т.д.
В проекте выбирают тип (марку) кабеля, его мощность с учетом перспективы развития устройств.
При разработке проектных решений учитывается:
— трассировка, устройство кабельных линий и устройств;
— мероприятия по защите окружающей среды, включая защиту растений и животных;
— мероприятия по обеспечению промышленной безопасности и санитарии;
— мероприятия по обеспечению противопожарного режима;
— мероприятия по гражданской обороне и антитеррористической защищённости;
— антикоррозионные мероприятия по защите кабельных коммуникаций и устройств на них;
— мероприятия по защите информационных каналов, сопровождающих коммуникации ЖАТ;
— мероприятия по спутниковому координированию и позиционированию;
— мероприятия по автоматизации и диспетчеризации;
— мероприятия по ресурсоэнергосбережению и рациональному использованию строительных материалов, кабельной продукции и устройств;
— мероприятий по электромагнитной защищённости и совместимости с прочими сопровождающими устройствами ЖД линий;
— мероприятия по знако-сигнальному обеспечению сопровождающих ЖД линий;
— мероприятия по обеспечению безопасности движения подвижного состава;
— мероприятия по интеграции и совместимости с подсистемами сопровождающими ЖД линии;
— нормативные требования по функциональным обязанностям, возлагаемым на систему коммуникаций ЖАТ представлена на рисунке 1.
Непосредственно, система проектирования коммуникаций ЖАТ должна содержать следующие основные решения:
— решения по системам централизации стрелок и светофоров;
— решения по системам диспетчеризации и диспетчерского контроля;
— решения по стационарным системам технического диагностирования и мониторинга коммуникаций и устройств ЖАТ, которые должны предусматривать интеграцию АРМ для сопровождающего и обслуживающего ЖД линии персонала;
— решения по устройству напольного и постового оборудования ЖАТ;
— решения по трассировке кабельных коммуникаций ЖАТ;
— решения по заземлению, занулению, антикоррозионной защите, защиты от влияния окружающей среды, включая защиты от ударов молний;
— решения по антитеррористической и противовандальной защищённости;
— комплекс решений по устройству зданий и сооружений, располагаемых на коммуникациях ЖАТ и прочих сопровождающих ЖД пути системах;
— комплекс рекомендация по эксплуатации и техническому обслуживанию;
— разработка технико-технологических решений по устройству: АБ; ПАБ; АЛС; МАЛС; САУТ; АЛ СО; ДЦ; ДК; СТДМ устройств ЖАТ; ЭЦ; автоматизация и механизация сортировочных горок; МЭЦ; устройств сигнализации и заграждения на пересечениях автомобильных и железных дорог, сплетениях железных дорог, пешеходных переходов и у крупных искусственных сооружений; УОС; УЗС; АОПП; средств автоматического контроля технического состояния железнодорожного подвижного состава на ходу поезда; УКСПС; КГУ; устройств контроля свободности участков пути на основе счета осей; устройств обмена информацией ЖАТ с бортовыми устройствами локомотивов по радиоканалу.
Из различных способов прокладки кабельных линии была выбрана прокладка в грунт. Это наиболее распространенный способ прокладки. К сожалению, такой способ прокладки кабеля занимает больше времени, тем не менее превосходит в несколько раз по надежности другие методы прокладки кабельных сетей.[5]
Существует два базовых способа прокладки кабеля в грунт: это либо укладка кабеля в траншею (траншейный способ), либо используется бестраншейный метод с помощью кабелеукладчиков.
Надо не забывать, что при проектировании кабельных сетей ЖАТ нужно учитывать их длины, а так же запас на укладку по трассе и на монтаж муфт.
Рассмотрим способ прокладки кабеля в предварительно открытую траншею.
Верхнее покрытие вскрываемых мостовых и тротуаров следует разбирать: при асфальтовом или бетонном покрытии – на ширину, большую ширины траншей на 0,1 м с каждой стороны, а при булыжном или кирпичном покрытии – на 0,2 м с каждой стороны.
Перед самой укладкой кабеля дно траншеи должно быть обследовано, очищено от камней, комьев грунта, корней деревьев и прочих твердых предметов. Предусматривается устройство нижней и верхней постели – толщиной не менее 10 см.[3]
Кабель должен укладываться в траншею немедленно после ее разработки. Не рекомендуется заготавливать траншею впрок.
Для укладки кабеля в открытую траншею используется 2 метода:
– метод перемещаемого барабана;
– метод стационарно вывешенного барабана.
При исполнении прокладки методом движущегося барабана, следует закрепить конец кабеля и медленно перемещать транспортное средство с барабаном вдоль трассы, обеспечивая отмотку кабеля при поворотах трассы. По мере размотки, во избежание его приподъема, кабель должен быть присыпан небольшим количеством грунта.
Метод стационарного барабана, вывешенного на опорах в начале участка укладки, состоит в размотке кабеля с барабана прямо в траншею или выкладка его на обочине траншеи с последующей укладкой.
При этом не допускается перемещение кабеля по каменистым, асфальтовым и другим твердым покрытиям, приводящее к повреждению его поверхности.
В траншею, на расстоянии 0,4 м от кабеля, укладывается предупредительная лента.
Рытье траншей и котлованов на станциях выполняется вручную.
Глубина траншеи должна обеспечивать подсыпку песка или рыхлого грунта слоем 5-10 см для выравнивания дна траншеи и выполнения плавных переходов через каменистые включения.
Засыпку траншеи ранее вынутым грунтом выполняют косопоперечными проходами бульдозера к оси траншеи. В местах, где применить бульдозер невозможно, засыпку траншеи выполняют вручную.
При разработке котлованов для монтажа кабельных муфт выемка грунта может выполняться одноковшовым экскаватором, оборудованным обратной лопатой типа ЭО-2621.
Разработка траншей и котлованов, пересекающих все виды коммуникаций, допускается только при наличии письменного разрешения организации, эксплуатирующей эти коммуникации, и должна производиться в присутствии представителей этой организации. При этом должны быть приняты меры к предотвращению повреждений этих коммуникаций, а в зимних условиях – от промерзания.
Места стыковки строительных длин кабелей (места установки соединительных муфт) обозначают на местности временными реперами (вешками, столбиками и т. п.).
При прокладке кабеля необходимо правильно рассчитывать точки установки муфт, где предстоит рытье котлованов, избегая труднодоступных мест (в болотах, оврагах и т. п.). Важной задачей является точное фиксирование мест стыковки концов кабеля. Возможно, более точное обозначение мест рытья котлованов для монтажа соединительных муфт значительно сократит затраты времени на монтаж кабельной линии.[3]
Трассу, проходящую вблизи подземных инженерных сооружений или в местах их пересечений с сооружаемой кабельной линией, разбивают в присутствии владельцев подземных сооружений, обязанных указать координаты их расположения, отметив достаточным количеством реперов с надписями «кабель связи», «ВВ кабель» и т. п. Геодезические и геометрические привязки кабельной трассы необходимы в течение всего срока эксплуатации кабельной линии, и поэтому их оформляют двусторонним актом согласования работ.
Земляные работы в зимнее время возможно производить, если они необходимы для своевременного выполнения последующих общестроительных работ.
Кабельные сети ЖАТ могут проходить при прокладке в специальных (железобетонных или пластмассовых) желобах, расположенных в грунте.
Укладка кабелей ЖАТ, связи и кабелей электроснабжения производится в отдельные кабельные желоба.
Разработка мёрзлого грунта экскаваторами возможна при небольшой глубине промерзания. При значительной глубине промерзания, когда непосредственная разработка грунта экскаваторами становится невозможной, необходимо предварительное рыхление, а в некоторых случаях — оттаивание мёрзлого грунта.
В настоящее время, для организации коммутации и нормального трассирования кабельных линий ЖАТ используются следующие виды соединительных муфт:
— универсальные муфты для разделки одного кабеля (рисунок 2);
— групповые муфты разветвления (рисунок 3).
Предлагаемый ранее порядок производства работ по устроительству кабельных линий ЖАТ нижеследующий:
— согласование в установленном порядке проектной документации, разработка исполнительной и технолого-строительной документации (проект производства работ, технологические карты), содержащей решения по технологии производства строительно-монтажных работ;
— определение подрядной строительной организации, которая допускает к производству строительно-монтажных работ обученный, прошедший соответствующий инструктаж по методам безопасного производства работ, персонал;
— подготовка строительной площадки к производству работ с учётом требований по обеспечению производственной, индивидуальной защиты и техники безопасности, защите окружающей среды;
— организация транспортирования, доставки и складирования материалов, коммуникаций и устройств, подлежащих к монтажу, в соответствии с проектными решениями;
— входной контроль качества строительных материалов и изделий, включая кабельные линии, проверка наличия сертификатов и паспортов соответствия, удовлетворяющих нормативам, которые действуют на территории РФ;
— разработка ограничительных мер при необходимости производства работ в зонах действия габаритов существующих сооружений и коммуникаций;
— организация проведения земляных работ с соблюдением нормативных требований по охране труда и технике безопасности с учётом локальных условий производства работ;
— 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;
— организация строительно-монтажных работ по устройству локально-концентрированных элементов системы ЖАТ (горловин, районных станции);
— организация строительно-монтажных работ горочных путевых устройств;
— организация строительно-монтажных работ по устройству внутрипостового оборудования, включая стативы, панели питания, АРМ, прочие структурные элементы;
— организация строительно-монтажных работ по устройству систем пожарной и охранной сигнализации, система пожаротушения;
— организация строительно-монтажных работ по устройству систем заземления, зануления, защиты от влияния окружающей среды, средств защиты от перенапряжения и ударов молнии;
— организация пуско-наладочных работ;
— оформление и согласование в установленном порядке исполнительной документации для каждого из этапов строительно-монтажного производства на коммуникациях ЖАТ;
— приёмная аттестация и контроль качества выполнения строительно-монтажных и пусконаладочных работ на коммуникациях ЖАТ.
Учитывая исследования в настоящей ВКР, остановимся на выполнении монтажных работ при устройстве кабельных муфт, последовательность установки которых указана на рисунке 5.
В итоге, существует надобность разработки технических решений направленных на оптимизацию технологического процесса обслуживания кабельных линий ЖАТ путём введения активных муфт, оснащённых радиотехническим маяком, который может быть локализирован при использовании спутниковых системы позиционирования и навигации.
1.2. Обзор технической возможности использования АРМ для хранения и обработки кабельных планов
Автоматизированное рабочее место – основано для улучшения условий труда работников железнодорожного транспорта – диспетчеров, экономистов, конструкторов, технологов и других служб, а главным образом для повышения производительности.[6]
Когда работник выполняет монотонные рутинные операции ,то в этом случае, у него возникает необходимость в использовании АРМ.
АРМ для разработки, обработки и хранению кабельных планов создавался на основании программного обеспечения российского и зарубежного производства, среди которых наиболее оптимальным является АРМ-ВТД, авторства ООО «ИМСАТ-ПРОЕКТ».
В настоящее время программный комплекс АРМ-ВТД имеет следующие технико-технологические возможности по разработке, обработки и хранению кабельных планов:
— систематизация, классификация, сортировка, инвентаризация и менеджмент кабельных планов;
— создание, редактирование и внесение поточных изменений в схемы кабельных планов: АРМ содержит широкий набор функциональных инструментов, предустановленных программных элементов, стандартизированных и нормализированных библиотечных элементов, а также соответствующий полнофункциональный графический редактор, который позволяет создавать, редактировать схемы кабельных линий СЖАТ;
– создание и обеспечение адаптивности к распространенным офисным текстовым и графическим редакторам; печать и предварительный просмотр документации перед переносом на бумажные носители; работа с базами коллективного (сетевого) пользования БДКП и БШП; автоматическое формирование таблиц взимозависимости на основе схематического плана станции;
— создание, редактирование и внесение поточных изменений в двухниточные кабельные планы станций, при этом реализован следующий функционал: ввод/редактирование двухниточных планов станций, содержащих автоматизированные функции (автоматическое построение топологии двухниточного плана на основе схематического плана; автоматическая разгонка полярности при синтезе фазочувствительных рельсовых цепей с возможностью задания начальной полярности; автоматическая разгонка частот при синтезе тональных рельсовых цепей с возможностью 6 начальных частот; автоматическая расстановка оборудования питающих и релейных концов рельсовых цепе; автоматических синтез системы канализации тягового тока на основе двухниточного плана станции;
— создание, редактирование и внесение поточных изменений в кабельные планы: встроенный в ПК АРМ-ВТД графический редактор кабельных планов СЖАТ осуществляет полуавтоматизированное, автоматизированное (для предустановленных библиотечных элементов) проектирование с целью оптимизации процессов создания, редактирования и внесения соответствующих изменений в обозначенные схемы кабельных планов, при этом реализован следующий автоматизированный функционал: автоматический перенос объектов с двухниточного плана на кабельную сеть; автоматический расчёт длины кабеля по ординатам конечных объектов; автоматизированная трассировка (трансляция) проводов объекта до поста ЭЦ; автоматический расчёт жильности кабеля;
— создание, редактирование и внесение поточных изменений в путевые планы перегонов;
— редактирование и использование библиотеки обозначение структурных элементов ЖАТ;
— создание, редактирование и внесение поточных изменений в принципиальные схемы кабельных планов;
— автоматизированная разработка технологического процесса строительно-монтажных работ при устройстве кабельных линий;
— редактирование монтажных карточек;
— формирование и редактирование схем разводки полюсов питания по стативам;
— формирование и редактирование спецификаций;
— автоматический анализ и экспертиза правильности построение кабельных схем: АРМ-ВТД производит постоянный мониторинг и проверку правильности построения кабельных схемы, сообщая оператору о неявных ошибках и несоответствиях в технической документации, при этом реализуется следующий набор функций: — анализ монтажных карточек (проверка корректности элементов монтажных карточек; поиск прямых/обратных адресов; проверка совпадения полюсов питания при проверке обратных адресов; проверка совпадения при проверке обратных адресов); сверка принципиальных монтажных схем (анализ цепочек принципиальных и монтажных схем; визуальное отображение отличий в цепочках, полученных с принципиальных и монтажных схем: новые или удалённые элементы; новые или удалённые связи; изменение полюсов питания или сечения);[7]
— автоматический анализ и экспертиза правильности формирования таблиц сигналов ТУ-ТС;
— формирование описательной текстовой части к кабельному плану;
Так же АРМ – ВТД позволяет создавать двумя способами монтажные схемы муфт. Создание схем вручную, при помощи библиотек графического редактора и создание монтажной схемы муфты с использованием кабельных сетей.
На основании существующей схемы кабельных сетей в автоматизированном режиме можно создать монтажную схему муфты. Формируется монтажная схема установленным алгоритмом.
Выделяется каждая муфта и отдельно для каждой создается монтажная схема. Проверяется наличие наименования и марки муфты, далее на новом листе создается монтажная схема самой муфты. Для соединения всех жил кабеля в муфте необходимо работать непосредственно с кабельной сетью. Автоматизировано в редакторе монтажных схем муфт можно выбрать имя провода из соответствующего списка жил кабелей, предоставляемого программой.
Таким образом, в программном комплексе АРМ-ВТД ООО «ИМСАТ-ПРОЕКТ», реализован полнофункциональный набор инструментов для реализации основной задачи, возлагаемой на программные продукты подобного рода — редактирование, хранение и менеджеринг кабельных планов.
1.3. Анализ возможности использования спутниковой навигации для эксплуатации кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики
В наше время во всем мире активно используются Глобальные навигационные спутниковые системы ГЛОНАСС (ГНСС) и GPS, которые применяют в различного рода областях человеческой деятельности.[8]
Системы ГНСС используют начиная от сфер развлечения до решения важных научных задач.
Вместе с ГНСС, в последнее время стали активно расширяться региональные спутниковые системы, охватывающие навигационным полем разные области и регионы нашей Земли.
Система ГЛОНАСС включает в себя:
– части навигационной аппаратуры для гражданского и специального потребителя;
– орбитальные комплексы;
– средства выведения;
– наземного комплекса управления;
– геодезические основы РФ;
– системы определения параметров вращения Земли и другие.
Принцип действия GPS приемников аналогичен системе ГЛОНАСС.
GPS расшифровывается как Global Positioning Sistem, что означает «Система глобального позиционирования».[9]
Система GPS состоит из 24-х искусственных спутников Земли, которые нужны для обеспечения работоспособности навигации.
GPS так же включает в себя спутниковые приемники, задача которых – уловить и записать данные, принимаемые от спутниковых передатчиков. Такие информативные данные отправляет каждый вращающийся спутник, а GPS оборудование просчитывает фактическое расстояние до объекта.
Использование спутниковых систем позиционирования и навигации является приоритетным направлением для РЖД [10].
Среди основных направлений в использовании спутниковых систем навигации и позиционирования, намеченных руководством РЖД выделяют следующие:
– спутниковый мониторинг пассажирских перевозок с целью поточного контроля технического состояния подвижного пассажирского состава и локализации поточного местонахождения состава на пути следования, контроль параметров пассажиропотока и пассажирооборота, контроль решения логистических задач в отношении оптимальных маршрутов и отсутствия враждебных путей;
– спутниковый мониторинг грузовых перевозок, с целью локализации грузового подвижного состава на пути следования, что позволяет оптимизировать логистику доставки грузов и обеспечить максимальный контроль за транспортировкой опасных и особоважных грузов;
– спутниковая координация движения подвижного состава с целью оптимизации загруженности путей следования, обеспечения эффективной логистической развязки, уменьшения технологического времени на перебазирование вагонов и локомотивов;
– интегральная система спутниковой связи, которая осуществляется обмен между локальными базами данных, формируя оперативное информационное поле, позволяющее осуществлять эффективное динамическое управление;
– спутниковый мониторинг проведения ремонтных работ, который позволяет организовать действенный менеджмент проведения ремонтно-работ по восстановлению путём контроля передвижения ремонтных бригад и строительной техники;
– осуществлять оперативную связь между ремонтным персоналом и управлением, осуществлять оптимальную логистику доставки требуемых материалов и изделий, получать оперативную информацию о ходе производства работ с целью выполнения потоковых графиков использования вновь введённых в эксплуатацию путей следования;
– схема спутникового позиционирования позволяет сбалансировать загрузку путей следования на сортировочной станции, осуществлять оперативное управление подвижным составом, а также прочие функции указанные на рисунке 8.
Безопасность эксплуатации железнодорожных путей напрямую зависит от беспрерывного и безаварийного функционирования локальной и общей системы электрической централизации, коммутируемой соответствующими кабельными линиями, целостность, ремонтопригодность и точность позиционирования которых является основной задачей службы сопровождения.[9]
На основании проведенного технологического анализа, принято решение по использованию спутниковых систем навигации для точного позиционирования и поточного технического диагностирования кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики, концепция которой отражена на рисунке 10.
Общая технология получения координат подземных объектов при помощи спутниковой системы показана на рисунке 10. На этапе закладки муфты с помощью модуля системы спутниковой навигации 1 определяются координаты муфты 8 и записываются в базу данных ноутбука 2. Необходимо отметить, что в геодезических измерениях для картографии используются заранее определенные опорные пункты. Между тем, на железных дорогах такие точки могут отсутствовать изначально.
В связи с этим следует трансформировать существующую технологию – при прокладке кабеля и отметке опорной точки, которые должны быть неизменными, необходимо определить самостоятельно.
Для того чтобы сохранить все сведения о координатах в памяти приемников, и загрузить их в автоматическом режиме на автоматизированное рабочее место технической документации (АРМ ВТД) с подключенным модулем ведения документации по кабельным сетям, необходимо – рассмотреть два этапа технологии определения положения подземных муфт.[12]
На первом этапе произвольно выбираем опорную точку на расстоянии не более 2–3 км (использование более мощных радиомодемов позволяет его увеличить). Ее координаты определяются при помощи базового приемника из комплекта оборудования. Длительность этого процесса зависит от применяемого оборудования и занимает не более 10 мин.
Далее при помощи ровера определяется положение искомых объектов (подземных муфт, мест перехода трассы кабеля под путями, точек поворота кабелей и др.) относительно данного опорного пункта.
При помощи радиомодема, входящий в комплект оборудования для геодезии – ровер, связан с базовым приемником, расположенным в опорной точке. Их совместная работа позволяет свести к минимуму погрешность определения координат объектов.
В итоге на чертежах соответственной технической документации (однониточные и двухниточные планы, исполненные кабельные сети) будет отражена информация о реальном размещении объектов на местности.
Второй этап доступа к искомой подземной муфте 8 и определения ее области залегания 4 осуществляется с помощью модуля системы спутниковой навигации 1 и данных о координатах. При этом базовый приемник устанавливается в опорной точке, а ровер используется для обнаружения объекта – точки на земной поверхности 5, под которой расположена кабельная муфта.
В случае применения исключительно технологий спутниковой навигации требуется точное и дорогое геодезическое оборудование.
В качестве альтернативы этого способа можно предложить использование радиометок. При этом рядом с кабельной муфтой на этапе прокладки кабельной сети размещается радиометка 6, связанная с муфтой гибкой сцепкой 7. Координата муфты сохраняется в базе данных. Когда возникнет необходимость доступа к подземной муфте, область ее залегания 4 определяется с помощью системы спутниковой навигации 1 и сведений о ее координатах в базе данных ноутбука.
Затем координаты залегания радиометки 5 уточняются с помощью специализированного маркероискателя 3. В процессе движения грунта гибкая связка обеспечивает совместное залегание радиометки с муфтой и исключает повреждение последней при откапывании.
Радиометки позволяют использовать такую технологию даже при наличии помех в работе навигационных спутниковых систем и применять более дешевые стандартные приемники. Однако точность обнаружения подземных объектов при этом составляет уже десятки сантиметров, что увеличивает объем земляных работ при ремонте кабельных сетей.[12]
Такой способ требует дополнительных затрат на приобретение радиометок на этапе строительства, но при этом экономятся средства на закупку дорогих навигационных приемников.
2. Проектирование напольного технологического оборудования станции «Ваенга»
2.1. Характеристика станции «Ваенга» и используемого оборудования. Обоснование необходимости замены системы электрической централизации на систему ЭЦ-12-03 при реконструкции станции
Пропускная способность: 6 пар поездов в сутки.
Вид пункта (по классификации ГОСТ Р 55056-2012 Распоряжения ОАО «РЖД» от 24 июля 2018 № 1574/р ): раздельный пункт.
Код ЕСР станции (по классификации ГОСТ Р 55056-2012, Распоряжения ОАО «РЖД» от 24 июля 2018 № 1574/р): 019007.
Классность станции (по классификации ГОСТ Р 55056-2012, Распоряжения ОАО «РЖД» от 24 июля 2018 № 1574/р): IV.
Расстояние до узловых станций (в километрах) (по данным Тарифного руководства N 4): Мурманск — 31.
Коммерческие операции (параграфы) (по классификации Распоряжения ОАО «РЖД» от 24 июля 2018 № 1574/р, Тарифного руководства N 4):
1 Прием и выдача повагонных отправок грузов, допускаемых к хранению на открытых площадках станций.
3 Прием и выдача грузов повагонными и мелкими отправками, загружаемых целыми вагонами, только на подъездных путях и местах необщего пользования.
Количество путей приёма (по данным Тарифного руководства N 4): 2.
Количество путей отправления: 4
Рельсовые цепи оборудованы путевыми реле типа ДСШ — 16.
Участок приближения оборудован импульсной рельсовой цепью.
На участке Комсомольск — Ваенга действует ПАБ по альбому РПБ-82.
ТО стрелки оборудованы МКУ по альбому РПБ-4.
Количество стрелок: в чётной горловине — 7, в нечётной — 8.
Станция оборудована ДЦ – ЭЦ-2.
В нечетной горловине есть 2 рельсовые цепи постоянного тока на участках перед маневровыми светофорами. Капитальный ремонт кабеля произведён 2009 году.
СБПУ с гидрофобным заполнением.
Выходные светофоры с центральным питанием: 2 фидера+ ДГА.
УКСПС расположено перед станцией.
Станция оборудована устройствами МКУ по альбому РПБ-4.
Пригласительный сигнал предусмотрен на светофоре Ч.
Кодирование маршрутов: приема — участок ЧИП; отправления — 1 путь.
Рельсовые цепи выполнены по нормаль РЦ 25-ДСШ 16-АТ-С-92 с реле ДСШ-16.
На подходе к станции включены два датчика УКСПС.
Враждебность по ПТЭ (ЦРБ-756 от 26.05.2000) в четном и нечетном направлениях отсутствует.
Маневровые светофоры М1, М3, М2 открываются при условии установки стрелок в выбранном маршруте.
На 23 км перегона Ваенга — Мохнаткина Пахта примыкают стр. №2/24, которые оборудованы контрольными стрелочными замками Мелентьева. Ключ от плюсового контрольного стрелочного замка припаян к ключу-жезлу перегона Ваенга-Мохнаткина Пахта.
В настоящий момент станция оборудована светофорной сигнализацией и устройствами ключевой зависимости стрелок и сигналов с замыканием маршрутов электрозащелками.[14]
При ключевой зависимости перевод стрелок осуществляется вручную, а связь их с сигналами при помощи контрольных стрелочных замков системы Мелентьева.
В качестве контрольных устройств ключевой зависимости применены малогабаритные стрелочные централизаторы, которые размещены на стрелочных постах №1, №2 и служат для замыкания стрелок ручного управления в задаваемых маршрутах.
Приемоотправочные пути I, 3, примыкающие к путям стрелочные участки четной горловины станции, путевые участки ЧАП и МП, участок приближения ЧИП оборудованы электрическими рельсовыми цепями.
Прилегающий однопутный перегон Ваенга–Блокпост 15 км оборудован полуавтоматической блокировкой системы РПБ-ГТСС по альбому РПБ-4.
Путевыми устройствами автоматической локомотивной сигнализации оборудованы:[15]
– участок приближения ЧИП перед входным светофором Ч в маршруте приема;
– путь IП в маршруте отправления с I пути на перегон Ваенга – Блокпост 15 км.
Для автоматического обнаружения наличия волочения деталей, выступающих за нижний габарит в подвижном составе, а также схода подвижного состава в поездах на прилегающем к станции «Ваенга» перегоне Ваенга–Блокпост 15 км установлено напольное оборудование устройств контроля схода и волочения деталей подвижного состава в поездах (УКСПС).
Движение маневровых составов на станцию с путей необщего пользования № 11, №12, №14 производится по маневровым сигналам М2, М1, М3 соответственно.
На путях необщего пользования № 11 №12, на 23 км и на 29 км перегона Ваенга–Блокпост 15 км расположены необслуживаемые дежурным работником пути переезды, оборудованные автоматической светофорной сигнализацией.
Контроль работы устройств переездной сигнализации этих переездов выведен на пульт-табло станции Ваенга.
При движении с пути необщего пользования ММУП Трест «Спецдорстрой» ограждение на переезде 23 км перегона Ваенга–Блокпост 15 км осуществляется светофорами М1, М2 управляемыми составителем поездов со щитков, установленных на стойках, расположенных у этих светофоров.
На 23 км перегона Ваенга–Блокпост 15 км расположены стрелки 2/4 оборудованные контрольными замками системы Мелентьева. Ключ от плюсового контрольного замка этих стрелок припаян к ключу-жезлу перегона Ваенга-Блокпост 15 км.
В зависимость станции включены:
– 9 линзовых светофоров, из которых: 1 – предупредительный, 1 – входной, 4 – выходных, 3 – маневровых;
– 10 стрелок, оборудованных стрелочными контрольными замками системы Мелентьева и включены в зависимость с сигналами;
– рельсовые цепи переменного тока частотой 25 Гц с путевыми реле типа ДСШ–16.
Рельсовые цепи выполняют функцию датчиков обеспечивающих получение информации о трех состояниях участка пути:
– нормальный режим (участок пути свободен, рельсы исправны);
– шунтовой режим (участок пути занят подвижной единицей);
– контрольный режим (рельсовая нить участка пути оборвана).
А также служат для передачи кодов АЛСН на локомотив.
Изолированные рельсовые цепи обеспечивают:
– невозможность открытия светофора поездного маршрута при занятости или неисправности изолированного участка, входящего в маршрут;
– автоматическое закрытие светофора маршрута при пропуске поездов в момент вступления головы поезда за светофор или при возникновении неисправности изолированного участка;
– невозможность разделки маршрута до полного использования маршрута поездом;
– контроль на пульт-табло свободности или занятости изолированных участков.
Нечётная горловина станции не оборудована электрическими рельсовыми цепями и не контролируется на пульт–табло.
Участки путей перед светофорами М3 и М1 (5П и 7П, 9П и 11П) оборудованы нормально разомкнутыми рельсовыми цепями постоянного тока с путевыми реле АНШ2-2 для фиксации приема по маневровым сигналам.
Контроль за состоянием рельсовой цепи осуществляется по лампочкам.
Перевод стрелок осуществляется вручную дежурным стрелочного поста. Вынуть ключ из стрелочного контрольного замка можно только в том случае, если стрелка заперта в таком положении, которое указано на изъятом из замка ключе. На стрелочных ключах помимо серии нанесены: с одной стороны — наименование станции; с другой стороны — номер стрелки и знак «+» (плюс) или «-» (минус).
Все маршрутизированные передвижения на станции производятся по разрешающему показанию напольных светофоров.
Открытие входного светофора осуществляет ДСП нажатием кнопки «ПЧК» (сигнал «Ч») и удержанием ее в нажатом положении до погасания на пульт–стативе красной лампочки повторителя входного светофора и загорания зеленой.
Условия, при которых возможно открытие входного светофора:
– правильность установки маршрута приема;
– правильное положение стрелок (а также охранных стрелок) по маршруту;
– отсутствие встречного маневрового маршрута в другой горловине станции;
– отсутствие встречного маршрута отправления в своей горловине станции;
– свободность стрелочных путевых участков по маршруту и пути приема.
Перекрывается входной светофор после проследования поезда за входной светофор.
Нормально на выходном светофоре горит красный огонь.
Открытие выходного светофора осуществляет ДСП нажатием кнопки «ОНК» (сигнал Н1-Н4) и держит ее нажатой до загорания на пульт–стативе зеленой лампочки повторителя выходного светофора, после чего кнопку отпускает.
Условия, при которых возможно открытие выходного светофора:
– получение согласия на отправление от ДСП Блокпоста 15 км;
– правильность установки маршрута отравления;
– правильное положение стрелок (а также охранных стрелок) по маршруту;
– отсутствие встречного маршрута приема в своей горловине;
– отсутствие на перегоне хозяйственного поезда;
– свободность стрелочных путевых участков по маршруту.
Нормально на маневровом светофоре горит красный огонь.
Открытие маневрового светофора осуществляет ДСП нажатием кнопки «М1К», «М2К», «М3К».
Перекрывается выходной светофор с занятием поездом первой рельсовой цепи за светофором.
Условия, при которых возможно открытие маневрового светофора:
– правильность установки маневрового маршрута;
– отсутствие враждебных маршрутов приема и враждебных маневровых маршрутов с путей необщего пользования.
Перекрывается маневровый светофор вытягиванием соответствующей кнопки. Маневровый светофор М2 закрывается после проследования за него поезда и освобождения путевого участка МП. Маневровые светофоры М1 и М3 закрываются после проследования поезда за светофор и при срабатывании схемы контроля проследования.[16]
Нормально станционные светофоры имеют максимально установленную яркость свечения ламп. Для всех светофорных ламп предусмотрен режим – двойного снижения напряжения – который, осуществляется в результате нажатия ДСП кнопки «СНК» (снижение напряжения).
Прилегающий однопутный перегон Ваенга-Блокпост 15 км оборудован полуавтоматической блокировкой системы РПБ-ГТСС по альбому РПБ-4. В этой системе все зависимости осуществляются релейными схемами без применения специальной аппаратуры и механических взаимозамыканий.
Управление полуавтоматической блокировкой (дача прибытия, согласия и др.) производится кнопками, контроль состояния схемы и приборов осуществляется при помощи лампочек. Кнопки и лампочки устанавливаются на пульт-стативе (описаны в разделе 2 пункт 2.2 «Пульт-статив»).
На перегоне Ваенга-Блокпост 15 км расположены необслуживаемые дежурным работником пути переезды: 23 км, 29 км, оборудованные автоматической светофорной сигнализацией. Контроль работы устройств переездной сигнализации этих переездов выведен на пульт-статив станции «Ваенга».
В настоящий момент на станции «Ваенга» установлена и функционирует система ЭЦ–2, которая выполнена по ТМП 501–05–87.87.
Согласно данным результатов обследования, по состоянию на текущий момент на территории Российской Федерации находятся в эксплуатации порядка 136,3 тыс. стрелок, которые являются структурными элементами системы электрической централизации, т.е. уровень охвата электроцентрализации составляет 75,7 %. При этом, установлено, что порядка 45,3 тыс. стрелок, входящих в ЭЦ (33 % от всего количества электроцентрализованных стрелок) находятся в эксплуатации более 25 лет, а порядка 3 тыс. стрелок требует немедленного вывода из эксплуатации и подлежат замене.
Ввиду наличия обозначенной ситуации соответствующие отраслевые управляющие органы, при согласовании с федеральными органами, разработали и внедряют программу обновления и модернизации СЖАТ, согласно которой планируется выполнить модернизацию 9 тыс. стрелок в год.
В соответствии с обозначенной программой, рекомендуюется существующие системы ЭЦ заменять на ЭЦ–12, которая выполняется с разработкой решений по переходу на тональные рельсовые цепи с сокращением числа изолирующих стыков, что, согласно оценке [4], позволит снизить расходы по хозяйству СЦБ на 45 %, а по хозяйству пути на 45 млн руб./1000 км станционных путей.[17]
На фоне увеличения количества пар поездов, грузового оборота и развития на станции Ваенга подъездных путей, а так же физического износа и морального старения — существующая система ЭЦ–2 уступает более современной системе ЭЦ–12–03.
Современная система ЭЦ–12–03 выполнена со стативным монтажом штепсельных реле. Для наборной и исполнительной групп используется одинаковая элементная база – малогабаритные реле типа (Н), выпускающиеся взамен реле типа РЭЛ и имеющие уменьшенный на 20% вес.
Малогабаритные реле типа (Н) имеют увеличенное электрическое сопротивление изоляции обмоток при повышенной влажности, уменьшенный расход материалов и упрощенную конструкцию (один сердечник вместо двух, две катушки вместо четырех), а также уменьшенную трудоемкость изготовления и ремонта.
При системе ЭЦ–12–03 ускоряются процессы по переводу стрелок и открытию сигналов, вследствие чего возрастает пропускная способность станции. Современная система даёт возможность производить установку самого сложного маршрута в течение 10-12 секунд.
Электрическая централизация (ЭЦ–2) характеризуется громоздкостью аппаратуры, требующей больших производственных помещений и децентрализованным расположением напольного оборудования.
1 2