Автоматизовані системи управління процесом розформування составів на сортувальних гірках

Досвід експлуатації сучасних автоматизованих сортувальних гірок довів, що висока якість процесу розформування составів може бути досягнута шляхом застосування систем комплексної автоматизації вказаного процесу. Одним з основних призначень цих систем є розрахунок та завдання в реальному масштабі часу значень таких технологічних параметрів сортувальних гірок, як швидкість розпуску составів і швидкості виходу відчепів з гальмових позицій спускної частини і підгіркових колій.

Для розрахунку швидкості виходу відчепу з ГП1 у системі АРШ ЦНДІ використовується або значення прискорення руху на вимірювальній дільниці або середнє значення його вагової категорії, які разом із довжиною відчепу визначають складність ситуації між суміжними відчепами. В залежності від складності вказаної ситуації розраховується інтервальна швидкість виходу. До функцій ГП2 відноситься інтервально-прицільне гальмування.

Процедура інтервального регулювання у системі АРШ ЦНДІ базується на принципі забезпечення однакової тривалості скочування відчепів. Недоліком такого підходу є низький рівень урахування випадкових параметрів метеорологічних умов і ходових якостей вагонів та похибок при гальмуванні відчепів, що збільшує імовірність їх нерозділення на розділових елементах.

У системі АРШ ДТСЗ задача інтервального регулювання на ГП1 і ГП2 вирішується шляхом забезпечення однакової для всіх відчепів швидкості входу на наступну ГП. Особливостями системи є самонастроювання режимів управління гальмовими позиціями, автоматичне корегування програм на основі накопиченого досвіду (результатів статистичної обробки даних про фактичні швидкості руху відчепів по гальмовим засобам), використання вагового еквіваленту ходового питомого опору при управлінні вагонними уповільнювачами і виявлення тенденції відхилення розрахункового значення від істинного.

Експлуатація систем АРШ ЦНДІ і АРШ ДТСЗ не показала високих якісних показників сортувального процесу. Мали місце суттєві похибки реалізації розрахункових швидкостей виходу відчепів з гальмових позицій і втручання операторів у роботу систем. Через недосконалість системи контролю заповнення підгіркових колій, їх незадовільний стан і поганий стан колій сортувальних гірок вказані системи через деякий час перестали працювати в автоматичному режимі.

Результати експлуатації систем АРШ ЦНДІ і АРШ ДТСЗ дозволили вітчизняним фахівцям сформувати коло задач, пов’язаних з удосконаленням теоретичних підходів до створення систем автоматизації процесу розформування составів. Основною серед вказаних задач стала задача розробки адекватних імітаційних моделей скочування відчепів з гірки. Великий вклад у вирішення даної задачі зробили Буянова В. К., Муха Ю. А., Бобровський В. І., Муратов А. А. та інші.

Задача автоматизації управління розформуванням составів вирішується у два етапи. Згідно з концепцією нової методики на першому етапі здійснюється моделювання і оптимізація процесу розформування составу, на другому – реалізація і при необхідності корегування керуючих дій. Основні положення даної концепції використано при розробці систем АСУ РСГ і КГМ РІІЗТ.

Система АСУ РСГ була впроваджена на сортувальній станції Ясинувата. Основними експлуатаційними задачами вказаної системи є забезпечення максимальної переробної спроможності, покращення якості регулювання швидкості розпуску составів, умов і безпеки праці, економія матеріальних і людських ресурсів, підвищення рівня оперативності процесу розформування. Вона має автоматичний і ручний режими управління. Початок і кінець автоматичного режиму встановлюється оператором. Програмний режим передбачає вирішення наступних системних задач: машинне моделювання скочування відчепів на підставі попередньої інформації і визначення розрахункових значень швидкостей виходу відчепів з гальмових позицій та інших параметрів, що контролюються і регулюються в процесі реального розпуску. Основним недоліком АСУ РСГ є необхідність переходу на ручний режим управління при виявленні помилок у роботі системи хоча б на одному з елементів гірки.

Система КГМ РІІЗТ була впроваджена на сортувальних станціях Красний Лиман і Батєво. Комплекс складається з 12 модулів з мікропроцесорами типу ЛІКС-2 (локальні інформаційно-керуючі системи). Основні експлуатаційні задачі системи КГМ РІІЗТ такі ж як і в системі АСУ РСГ. Системними задачами системи є визначення змінної швидкості розпуску составів, контроль розчеплення на горбі гірки, управління маршрутами скочування, управління режимами гальмування, корегування процесу розпуску, видача інформації про хід розпуску, облік накопичення вагонів на сортувальних коліях, обмін інформацією з АСУ СС.

В системі КГМ РІІЗТ також як і в системі АСУ РСГ процес розпуску попередньо моделюється, а потім контролюється і корегується. Тільки в системі АСУ РСГ моделювання виконується для всієї гірки від вершини гірки до розрахункової точки, а в системі КГМ РІІЗТ – по окремим дільницям і навпаки з колій сортувального парку до вершини гірки. Управління системою локально-розподілене. Основними недоліками системи КГМ РІІЗТ є складність настроювання системи на оптимальні початкові параметри і залежність мікропроцесорів від зовнішнього середовища.

Вказана система впроваджувалась на мережі залізниць колишнього СРСР в період 1988-1990 рр. Зараз вона експлуатується на 15 сортувальних гірках Росії та країн СНД. Через декілька років на базі промислових комп’ютерів було розроблено систему КГМ ПК. До складу даної системи входять підсистема автоматизованого управління маршрутами ГАЦ МН, підсистема регулювання швидкостей скочування відчепів і управління прицільним гальмуванням АРШ-ПУПГ та контрольно-діагностичний комплекс гіркової зони КДК СУ ГАЦ.

У підсистемі АРШ-ПУПГ регулювання швидкості скочування відчепів здійснюється з автоматичною адаптацією до змін зовнішніх умов (температури повітря, швидкості і напрямку вітру, наявності і типу осадків) та гальмових характеристик вагонних уповільнювачів (потужності та інерційності). Для розрахунку швидкостей виходу відчепів з гальмових позицій безперервно ведуться моделі їх скочування і розміщення осей вагонів в межах гальмових шин вагонних уповільнювачів, вимірювання динамічного профілю кожної колії, розрахунок ходових якостей кожного відчепу та оцінювання стану гальмових засобів за результатами кожного включення. Принциповою відмінністю АРШ-ПУПГ від попередніх систем АРШ є можливість прямого управління соленоїдами розгальмовування.

Дослідна експлуатація підсистеми АРШ-ПУПГ в складі гіркового комплексу КСАУ СП (комплексної системи автоматизації сортувального процесу) на станції Бекасово-Сортувальне дозволила суттєво підвищити якісні показники процесу розформування составів, що стало підставою для прийняття рішення комісією Міністерства шляхів сполучення Росії про включення вказаної підсистеми в склад КСАУ СС у постійну експлуатацію з 10 жовтня 2003 р. та її тиражування на об’єкти, які підлягають комплексній реконструкції за програмою оновлення і розвитку сортувальних станцій і гірок.

Однією із сучасних систем автоматизації процесу розформування составів є також мікропроцесорна система ГАЦ-АРШ ДТСЗ, яку було розроблено в 1998 р. і впроваджено на залізничних станціях Республіки Бєларусь та Естонської республіки. Дана система дозволяє керувати маршрутами руху, регулювати швидкості скочування відчепів на спускній частині і підгіркових коліях, здійснювати контроль заповнення підгіркових колій, протоколювати хід процесу розформування составів, інформувати оперативний диспетчерский персонал, забезпечувати зв'язок з АСУ-СС і контроль стану пристроїв СЦБ. Експлуатація системи ГАЦ-АРШ ДТСЗ також дозволила суттєво підвищити якісні показники сортувального процесу і визначила вибір системи автоматизації гіркових технологічних процесів спеціалістами Республіки Бєларусь.

У підсистемі АРШ розробки ДТСЗ (АРШ «ТРАКТ») розрахункові значення швидкостей виходу відчепів з гальмових позицій визначаються на основі урахування вагової категорії, довжини і ходових якостей груп вагонів та гальмових характеристик вагонних уповільнювачів. Достоїнствами підсистеми є можливість використання на існуючих сортувальних гірках і гірках, що будуються, з двома і трьома гальмовими позиціями, відсутність звязку з іншими пристроями гіркової автоматики, реалізація апаратури на сучасному технічному рівні та необхідність одного поста для управління процесом розформування составів.

Серед сучасних підсистем автоматичного регулювання швидкістю скочування відчепів слід також відзначити розробку російського НПП «Південпромавтоматизація» АРШ МП. У вказаній підсистемі, як і в підсистемі АРШ-ПУПГ, реалізується адаптоване регулювання процесу гальмування відчепів до заданої швидкості виходу. Формування керуючих дій базується на обміні інформацією з підсистемами ГАЛС, ГАЦ і КЗК, веденні моделі переміщення відчепів, розрахунку швидкості розпуску та інтервалів швидкостей виходу відчепів з гальмових позицій, моделюванні руху відчепів по вагонним уповільнювачам, результатах діагностування їх технічного стану і оцінки якості гальмування.

Основним недоліком вказаних систем є відсутність методів знаходження оптимальних керуючих дій. Окрім проблеми створення вказаних методів, потребують вирішення і такі актуальні проблеми, як розробка адекватної математичної моделі скочування відчепу та реалізація необхідних режимів гальмування в реальних умовах при наявності інерційності гальмових засобів та відсутності точної інформації про його ходові якості і гальмові сили, що діють.

У Франції на основі мікропроцесорів фірмою „Saxbi” розроблена система автоматизації гірок, що реалізує функції управління стрілками і регулювання швидкостями скочування відчепів на двох гальмових позиціях. В основу функціонування системи покладено принцип „влучання в ціль”. У міру скочування відчепу на п'ятьох контрольних зонах за допомогою колійних датчиків фіксуються швидкості руху, які порівнюються зі значеннями розрахованих швидкостей. Принцип роботи полягає в тому, що у мікропроцесор надходить інформація про фактичні швидкостях скочування відчепів і опори руху відчепів. У відповідних блоках виконується порівняння розрахункових і фактичних значень швидкостей виходу з уповільнювачів і формуються команди на управління І ГП і ІІ ГП. При взаємодії з колійними пристроями забезпечується: управління І ГП; контроль швидкості в уповільнювачі ІІ ГП і керування ним; вимірювання опору скочування; вимірювання довжини пробігу; ідентифікація відчепів у момент відриву; підрахунок осей у відчепі; стеження за проходженням відчепів по кожній стрілці; контроль стану рейкових кіл; управління компресорною станцією; управління стрілками. Значення фактичних і розрахункових швидкостей руху відчепів протоколюються для подальшого аналізу роботи всієї системи. Вони вводяться в запам'ятовуючий пристрій і після обробки використовуються для перерахунку режимів управління. Ця властивість адаптації до зовнішніх умов є виключно важливою.

Система фірми „Saxbi” має кілька модифікацій. Одним з таких варіантів, крім розглянутого для двох ГП, є управління однієї ГП з установкою по всім коліям підгіркового парку на ухилі гідравлічних гвинтових уповільнювачів фірми ASEA. Перераховані варіанти систем фірми „Saxbi” широко експлуатувалися у ХХ столітті на 54 сортувальних гірках Франції, Габоні, Марокко, Алжирі, Тунісі, Єгипті, Камеруні, Бельгії, Люксембурзі, Іспанії, Пакистані, Фінляндії, Болгарія та інші.

У 80-90-ті рр. ХХ століття найбільш сучасної гірковою системою була система DDC III на платформі IBM PC (здвоєна цифрова система управління третього покоління) виробництва компанії Union Switch and Signal (США). Це повністю автоматизована система управління у реальному часі. Вона була створена для сортувальних гірок, що мають три гальмові позиції. Система не отримала широкого розповсюдження у США, так як гірки там мали тільки дві гальмові позиції.

DDC III містить в собі такі підсистеми і пристрої, як вагонні ваги, уповільнювачі, пристрої просування вагонів, лічильники осей, блоки управління стрілками, доплеровские радари (швидкостеміри), метеостанцію. Ця система безперервно контролює дані, що надходять від кожного елемента системи, і негайно реагує на зміну умов розпуску складу, повідомлення про помилки. Вбудовані пристрої діагностики і резервування дозволяють виявити порушення ходу розпуску і функціонування самої системи і переключити комплекти апаратури автоматично без втрати інформації. Система DDC III містить резервувати процесорну систему з двома керуючими ЕОМ, що працюють в режимі гарячого резерву з двома комплектами пристроїв введення-виведення, електроживлення та модульним структурованим програмним забезпеченням, призначеному для управління і контролю за функціями системи. В обох ЕОМ у будь-який момент часу виконуються в точності одні й ті ж програми. Система компенсує вплив передбачуваних і випадкових подій, таких як вітер, порушення дій стрілок, температура та інших факторів. Система контролює відстань між відчепами, швидкість їх руху, автоматично визначає довжину необхідного пробігу по підгіркових коліях і задає необхідне гальмове зусилля. Система застосовувалася у Китаї, Нідерландах, Італії. Перевагою системи стала уніфікація мікропроцесорного обладнання, його апаратна сумісність. Програмне забезпечення системи дозволило врахувати усі фактори, що впливають на відчеп, забезпечивши автоматичну роботу сортувальної гірки.

У ті ж роки відділ транспортної техніки компанії Siemens створив нову систему – мікропроцесорну систему для сортувальних станцій на базі 32-розрядних мікроЕОМ під назвою MSR32. До складу MSR32 входять наступні функціональні вузли:

– MSR32 EOW (управління стрілками зон ЕЦ);

– MSR32 LWS (управління стрілками зони ГАЦ);

– MSR32 ТВ (управління уповільнювачами, контроль лічильників осей, швидкостемірів).

Крім того, вперше в системі застосовано управління локомотивами у процесі насуву по цифровому радіоканалу під контролем системи MSR32. Система MSR32 ув'язується з системами інформаційно-плануючого рівня станції (сімейство систем Vicos), в яку передається інформація від систем зчитування номерів вагонів Arcos. Крім того, MSR32 враховує інформацію про погоду (вологість, швидкість і напрям вітру, температуру).

Для діалогу «людина-машина» вперше використана стандартна персональна ЕОМ як інтелектуального термінала. Операційна система реального часу і операційна система Windows дозволяє легко організувати зручний користувачеві інтерфейс.

У США і Канаді ринок гіркової залізничної техніки у 90-ті роки міцно утримувавсяя багатопрофільною корпорацією GE. Її підрозділ GE Transportation розробило систему Proyard, яка була розрахована на сортувальні гірки з двома гальмовими позиціями, тим самим, забезпечивши потреби в нових системах автоматизації для Північної Америки (США і Канади). Відразу ж після вдалого впровадження системи, заснованої на процесорах 386 серії і в міру швидкого розвитку мікропроцесорного обладнання, була створена модифікація системи, що отримала назву Proyard II. Система Proyard II управляє стрілками на сортувальній гірці (тобто маршрутами руху відчепів), уповільнювачами ГП1 і ГП2 (функції АРС). При управлінні враховуються ходові властивості вагонів, метеоумови. Ведеться моніторинг накопичення вагонів на коліях сортувального парку. Стрілки управляються спеціалізованими мікропроцесорними блоками, які включені в мережу системи. Ув'язка з системою зчитування номерів вагонів (AEI) забезпечує спрощену структуру контролю вагонопотоку. Вагомірні пристрої, лічильники осей забезпечують автоматичне вигальмовування. Наприкінці сортувального парку встановлюють ще одну ГП для виключення виходу рухомого складу за межі парку.

Сортувальні станції США мають у своєму складі дві ГП, сортувальний парк складається з 60-70 колій, наявні одна-дві колії насуву та переробляють до 4000 вагонів на добу. При цьому швидкість розпуску складає 1,6-7,2 км/год.

Система HC-41 фірми Trainyard Tech (США) представляє повнофункціональну гіркову систему, що об'єднує функції АРС і ГАЦ. Її відмінна особливість – сучасна комп'ютерна платформа, що базується на промислових контролерах і персональних ЕОМ. У якості операційного середовища використовується MS Windows і відкриті протоколи TCP/IP і ОРС.

Усі використовувані технічні засоби легко доступні – не потрібно ніякого дорогого запатентованого обладнання. Не потрібно ніяких спеціальних конфігурацій – в основному комп'ютери і всі компоненти витягуються з упаковки і починають працювати. Все що потрібно, це завантажити програмне забезпечення з компакт-диска.

Для дистанційного обслуговування використовуються портативні бездротові комп'ютери (Wireless Tablet PC), це дозволяє працюючим на уповільнювачах або стрілках бачити в режимі реального часу на портативному комп'ютері інформацію з основного комп'ютера.

Ще однією унікальною особливістю системи HC-41 є Realtime Humplist дисплей, який показує увесь сортувальний лист в реальному часі поки йде розпуск складу. Це значно розширює інформацію в порівнянні зі старими системами, які показували лише 10 наступних вагонів у составі, що розпускається. Інші особливості включають: система ув'язана з пристроями радіозв'язку (голосові сигнали); з AEI - системою зчитування номерів вагонів для перевірки та корекції сортувального листа; з електронною картою станції, системою дистанційного керування швидкістю насуву.

Поиск по сайту: