СОЗДАНИЕ Интегрированной системы автоматизированного

Комплексная система автоматизированного управления сортировочной станцией
(КСАУ СС).
Заведующий отделением ВНИИАС МПС А.Г.Савицкий 262-06-32
ВВЕДЕНИЕ
Простои на технических станциях занимают около 1/3 времени оборота вагонов, а
себестоимость переработки вагонопотока на них составляет существенную долю общих
эксплуатационных затрат. Министерством путей сообщения принято решение резко
сократить число сортировочных станций (до 10 сетевых и 20 региональных) и создать
для них современные интегрированные системы автоматизированного управления
КСАУСС , обеспечивающие:
 сокращение времени нахождения вагонов;
 создание малолюдных безопасных технологий работы;
 снижение эксплуатационных затрат на переработку вагонопотока;
 полную интеграцию функций управления, исполнительных устройств
и средств автоматической диагностики подвижного состава.
Создаваемая система состоит из двух взаимодействующих частей:
I. Информационно - планирующего уровня.
II. Уровня железнодорожной автоматики.
Вторая часть, в свою очередь, включает:
 средства станционной автоматики;
 диагностические комплексы;
 устройства идентификации подвижного состава.
Информационно - планирующий уровень системы строится на современной
программно-технической платформе, с концентрацией информационных баз и
прикладных задач на мощном многопроцессорном вычислительном комплексе, на
котором замыкается работа автоматизированных рабочих мест пользователей
(АРМов). Все операции документального оформления технологических операций на
сортировочной станции выполняются только на АРМах пользователей, в том числе на
базе носимых терминалов (для работников, не имеющих стационарных рабочих мест).
В процессе работы пользователей на АРМах используется и корректируется единая
динамическая информационная модель сортировочной станции. Мониторинг
перемещения подвижных объектов (поездов, локомотивов, вагонов) с пути на путь
реализуется путём съёма и обработки сведений с устройств железнодорожной
автоматики (ГАЛС, горочные устройства и т.п.). В единую модель, также, помещаются
данные диагностики подвижного состава (автоматически формируемые параметры
технического и коммерческого состояния вагонов). В
КСАУ СС заложено
использование системы, обеспечивающей распознавание как номеров вагонов, так и
ряда других параметров подвижных объектов. Станционная модель и технологии
взаимно увязываются с моделями прилегающих участков и работой поездных
диспетчеров.
Создание такой информационной модели обеспечивает:
 возможность электронизации внутристанционного документооборота
(полная электронизация возможна при сетевом отказе от бумажных
перевозочных документов);
 создание достоверной и детальной первичной информационной базы
для Единой Модели Перевозочного Процесса (ЕМПП);
 поэтапное
сокращение
станционных
работников,
связанных
с документальным оформлением процессов переработки вагонов;
 создание информационно-управляющих задач, обеспечивающих
оптимизацию работы сортировочных станций.
В рамках системы КСАУ СС реализованы первые очереди:
 Текущего планирования поездообразования и отправления поездов.
 Автоматизированного ведения графиков исполненной работы (ГИР)
для диспетчерского аппарата станции.
 Ускоренного формирования многогруппных поездов.
 Оперативного расчёта показателей работы.
В частности, реализация задачи ГИР для станций сети, дополнит внедряемые
системы ГИД (График Исполненного Движения для поездных диспетчеров)
информационной
моделью
и
единым
интерфейсом
пользователя
по
внутристанционным операциям с объектами перевозочного процесса. По сути ГИД и
ГИР являются стержнем будущей информационной среды для управления
перевозочным процессом.
УРОВЕНЬ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
КСАУ СС.
Уровень железнодорожной автоматики системы КСАУ СС – комплексная
автоматизированная система управления сортировочным процессом КСАУ СП
обеспечивает управление стрелками, сигналами, замедлителями, маневровыми
локомотивами, указателями количества вагонов УКВ и компрессорными установками на
сортировочной станции. Функциональная структура технических средств этого уровня
предъявлена на рисунке 1.
Рисунок 1.
Подсистемы, отвечающие за управление отдельными технологическими
операциями объединены в комплексную систему автоматизированного управления и
контроля КСАУ СС. Принципиальное отличие её, от предшествующих, заключается в
расширении зоны действия от сортировочной горки до станции, модульном принципе
построения, позволяющей формировать конфигурацию, под требования заказчика (тип
объекта управления). В перечень решаемых задач включены функции контроля
технологии обработки составов и мониторинга подвижных единиц в зоне контроля и
управления.
Горизонтальные
парки
станции
оборудуются
подсистемой
Горочной
автоматической локомотивной сигнализации с телеуправлением локомотивами и
передачей информации по радиоканалу ГАЛС Р и ГАЛС-РМ (рис.2).
Рис.2
Постовой контроллер этой подсистемы собирает информацию с приборов ЭЦ
(МПЦ) о поездной ситуации на станции, аналогичную информации, индицируемой на
табло ЭЦ. Она дополняется сообщениями локомотивных устройств о скорости и
направлении движения подвижных единиц, а также данными о закреплении и осмотре
составов, поступающими от соответствующих напольных устройств, ИПУ СС или
вводимыми ДСП со своих АРМов. Привязка прибывающих поездов к маршрутам
приёма осуществляется автоматически по командам системы ГИД, КЛУБ-У поездных
локомотивов, САИД «Пальма». Для задач мониторинга в зоне ЭЦ оборудованной
рельсовыми цепями с электрическим (плавающих) стыком,
а также в районе
формирования,
при
использовании
манёвров
«толчками»,
дополнительно
устанавливаются счётчики осей (устройства динамического контроля УДК ПП и УДК
ПО).
Таким образом, динамическая модель, поддерживаемая подсистемой ГАЛС Р,
описывает местоположение и перемещения подвижных единиц на путях и парках
станции, а также фазы обработки составов и их временные границы. Данные слежения
индицируются на мониторах АРМов ДСП ГАЛС Р и регистрируются протоколами
работы подсистемы.
Основные изменения в поездной ситуации и смена технологических операций по
обработке составов оперативно передаются ИПУ СС для планирования и расчёта
показателей работы станции, ведения вагонной модели объекта управления.
Маршрутные задания в зоне ГАЛС Р выделяются постовым контроллером,
адресуются конкретному локомотиву, кодируются и передаются по радиоканалу его
бортовому контроллеру.
На первом этапе внедрения КСАУ СС на станции Бекасово Сортировочное
Московской ж.д., в отсутствии указанных выше источников информации, в системе
ГАЛС задействованы только 10 маневровых локомотивов. Привязка прибывающих
поездов к маршрутам движения осуществляется вручную. Движение поездных
локомотивов отслеживается до соединительных путей с локомотивным депо.
Работа радиоканала борт-пост организована по асинхронному протоколу и, в
зависимости от местных условий, обеспечивается в радиусе не менее 5 км от центра
управления. Цикл обмена при одновременной работе 10 локомотивов осуществляется
за 1 секунду. Телеграмма о маршрутном задании содержит адрес локомотива, полное
описание маршрута (сигналы, стрелки, длины участков). Такой принцип задания
маршрута позволяет локомотивам работать на любой станции. Настраивается на
объект только частота обмена. В ответной телеграмме локомотивных устройств
указывается текущие скорость и пройденный путь, направление движения, режим
движения и заданные значения скорости, контроль бдительности машиниста и
диагностические сообщения.
Маршруты надвига и роспуска дополняются командами о показаниях горочного
сигнала, расчётном значении скорости, виде маршрута (основной, предварительный
или попутный надвиг, роспуск, осаживание), номере вершины горки. Эта же
информация выводится на монитор машиниста в дополнении к сообщениям о текущих
значениях скоростей, позиции контроллера и расстоянии до конца маршрута.
Допускается три режима движения локомотива в системе ГАЛС Р:
 телеуправление – автоматическая реализация задаваемого по командам постовых
устройств, скоростного режима;
 местного задания – автоматическая реализация скорости задаваемой машинистом
с локомотивного блока управления подсистемы, но в пределах допустимой скорости;
 ручное управление, при котором скорость управляемого машинистом локомотива
ограничивается допустимыми значениями.
Два последних режима могут быть использованы автономно вне связи с постом.
Изменения заданного режима движения и значения скорости сопровождаются
привлекающим внимание машиниста звуковым сигналом. Опасность нарушения
скоростного режима требует от машиниста подтверждения внимания однократном
нажатии рукоятки бдительности. Проверка бдительности машиниста до ввода скорости
в заданные пределы (при изменении задания) становится периодической. Нарушения
скоростного режима в отсутствии действий по его нормализации или нарушение
порядка контроля бдительности машиниста приводит к срабатыванию автостопа. При
первоначальном входе в зону контроля ГАЛС Р, не оборудованную аппаратурой САИД
«Пальма» необходимо однократное выполнение операции позиционирования
локомотива с АРМ ДСП, которое устанавливает взаимооднозначное соответствие
между его номером и занимаемым им участком.
Обработка поезда по прибытию в системе КСАУ СС осуществляется с
автоматической регистрацией основных технологических операций (смотри рис. 2)
средствами ГАЛС Р, начиная с момента вступления на участок приближения. При этом
дополнительно отслеживаются следующие показатели: времена простоя поезда по
неприёму, простой поездного и маневрового локомотива в парке прибытия,
продолжительность надвига и роспуска.
После уточнения состава поезда по результатам телевизионного списывания
натурный лист поступает из ИПУ в ГАЛС Р для расчёта скоростного режима надвига.
Возможности подсистемы позволяют минимизировать время надвига, а с
использованием предварительного и попутного режимов движения сократить и другие
интервалы между роспусками.
Скорость роспуска рассчитывается горочным программно-задающим устройством
ГПЗУ (рис. 3) на основе сортировочного листка, выдаваемого ИПУ. Сортировочный
листок может быть предварительно откорректирован ДСПГ на управляющем АРМе. При
расчёте скорости роспуска осуществляется предварительное моделирование
скатывания отцепов с учётом их собственных параметров, характеристик маршрутов и
заполнения путей сортировочного парка, а также прогнозируемых скоростных режимов
движения отцепов и динамических возможностей локомотива при текущем весе
состава.
Рис. 3.
Результаты расчёта реализуются путём передачи на бортовой контроллер синхронно с
ходом роспуска.
Синхронизация скорости состава с физическим потоком отцепов осуществляется
ГПЗУ по сигналам отделения отцепа от состава, которые формируются при
превышении показаний скоростемера скатывания СС (скорость отцепа) над показанием
скоростемера надвига СН (скорость состава). Соответствие фактического количества
вагонов в отцепе заданному проверяется на контрольном участке с помощью счётчиков
осей и радиотехнического датчика РТДС, фиксирующего отделение отцепа от состава.
При возникновении малого интервала (меньше расчётного) или при неправильном
расцепе система управления может автоматически скорректировать скорость роспуска
и реализовать коррекцию, создавая условия для предотвращения запуска, повторной
сцепки или остановки роспуска.
В случае правильного расцепа происходит автоматическая продвижка
информации о количестве вагонов в трёх очередных отцепах на указателях,
установленных в зоне вершины горки. На станции Бекасово применяются специально
разработанные светодиодные указатели количества вагонов со встроенным
контроллером, отличающиеся низким энергопотреблением и малопроводной схемой
управления.
При неправильном расцепе его результаты мигающим светом отображаются на
верхнем указателе и АРМе ДСПГ. По результатам расцепа автоматически
корректируется ввод маршрутов в ГАЦ.
В системе допускаются оперативная коррекция программы роспуска с АРМа ДСПГ
или перевод стрелки с горочного пульта управления, сопровождаемые регистрацией
этого события в протоколе работы системы.
Горочный комплекс представлен в КСАУ СС двумя подсистемами – Горочной
автоматической централизацией с ведением накопления вагонов ГАЦ МН и
Устройством управления прицельным торможением УУПТ (рис.4).
Рис.4
Основным режимом его функционирования является автоматическое управление
стрелками и замедлителями при возможности ручной коррекции с горочного пульта.
Это достигается применением УВК с нагруженным резервом, совершенствованием
модели управления и составом используемых напольных устройств.
На станции Бекасово впервые, вместо сплошного покрытия спускной части горки
рельсовыми цепями, последние сохранены только на стрелках. Что позволило в три
раза сократить число изолирующих стыков и пропорционально уменьшить
эксплуатационные расходы по их содержанию. Рельсовые цепи дополнены индкутивнопроводными датчиками ИПД, которые защищают стрелочные участки от ложной
свободности при проходе вагонов, включая длиннобазные. ИПД, построенные по
принципу нормально-замкнутых рельсовых цепей, обеспечивают непрерывный
контроль свободности участка, предотказную диагностику состояния аппаратуры в том
числе и в промежутках между роспусками, что соответствует требованиям к
автоматическому режиму управления. Установка счётчиков осей перед стрелочными
участками и в зоне предельных столбиков последних стрелок позволяет решать
задачи:
 контроля исполненного роспуска;
 контроля маневровых перемещений в зоне горки;
 восстановления маршрута, нагнавшего отцепа после разделения на тормозной
позиции;
 исключения взреза стрелки при манёврах;
 исключения боковых ударов из-за негабарита при роспуске и манёврах.
Аппаратно-пограммные средства УВК горочного комплекса поддерживают более
развитые модели движения отцепов. Модели отцепов базируются на геометрических
размерах вагонов, определяемых по их инвентарным номерам и результатам поосного
взвешивания отцепов на весомерном участке, расположенном перед головной стрелкой
ГАЦ. Модели маршрутов движения содержат параметры элементов профиля (длина,
уклон, кривые), координаты размещения
напольного оборудования (стрелки,
замедлители и датчики прохода осей, веса, скорости, рельсовых цепей, РТДС, ИПД).
Динамическая модель движения отцепов позволяет определять их ходовые свойства
по результатам проследования отрезков пути с известной длиной и профилем (между
датчиками), более точно прогнозировать траектории скатывания в зоне прицельного
торможения, повышая его качество при высоком темпе движения. Помимо задач
управления осуществляется статистическая обработка результатом скатывания для
классификации отцепов по характеристикам вагонов и маршрутов скатывания.
Полученная база данных используется для предварительного моделирования
движения отцепов на этапе расчёта скорости роспуска состава. Движение каждого
отцепа отслеживается от начала свободного скатывания до соударения или остановки
на пути сортировочного парка. Его фактический маршрут передаётся в ИПУ СС после
прохода последней горочной стрелки.
Для управления замедлителями тормозных позиций в подсистеме УУПТ
используется общая с ГАЦ МН динамическая модель процесса скатывания отцепов.
Это обеспечивает комплексное управление с учётом требований по вытормаживанию и
соударению бегунов в сортировочном парке, а также исключение нагонов на маршруте,
боковых ударов из-за негабарита, выдавливание вагонов при неравномерном
распределении груза в отцепе. Принципиальным отличием УУПТ от систем АРС
является применение системы КЗП на базе индуктвно-проводных датчиков.
УУПТ обеспечивает прямое управление соленоидами оттормаживания От и
торможения Т, с обратной связью по датчику давления, устанавливаемому
непосредственно в тормозом цилиндре. В режиме ручного управления это позволяет
реализовать те же 4 ступени торможения. Однако их настройка может меняться
непосредственно с УВК УУПТ индивидуально для каждого замедлителя горочной
позиции или парковой тормозной позиции в целом по результатам предыдущих
торможений. В автоматическом режиме подсистема УУПТ получает регулятор с
плавной шкалой- измененя усиления нажатия от 0 до max. Поэтому алгоритм
функционирования УУПТ рассчитан на применение плавных адаптивных режимов
торможения, обеспечивающих энергосбережение, сохранность вагонов и грузов,
снижение износа тормозных шин замедлителей.
Система КЗП-ИПД позволяет отслеживать движение каждого отцепа от момента
выхода из парковой тормозной позиции и до точки соударения. Система позволяет
определять свободную длину каждого пути и длину «окон» между отцепами,
находящимися на путях сортировочного парка. Такая информация достаточна для
организации обратной связи по управлению замедлителями II и III тормозных позиций,
повышающей
качество
прицельного
торможения
и
заполняемость
путей
сортировочного парка с возможностью проталкивания.
Функционирование горочного комплекса КСАУ СС позволяет автоматизировать
процедуру накопления вагонов в сортировочном парке. Счётчики осей спускной части
горки обеспечивают контроль за манёврами и автоматическую регистрацию
перестановок вагонов с оперативной передачей в ИПУ СС. В частности становится
временным автоматическая подготовка сортировочного листка для повторного
роспуска.
Существенно
увеличивается
безопасность
технологического
процесса.
Взаимодействие подсистем ГАЛС Р – ГАЦ МН – УУПТ исключает задание маршрута
роспуска на путь, занятый горочным локомотивом или торможение последнего в
замедлителях, исключает взрез стрелки при манёврах или маневровый маршрут с
угрозой бокового удара из-за негабарита, а также враждебные маршруты при
одновременном поведении роспуска и манёвров на горке.
Контрольно-диагностический комплекс КДК, встраиваемый в управляющие
подсистемы КСАУ СС позволяет регистрирует отказы оборудования и программного
обеспечения,
выявляет
предотказное
состояние
устройств,
обеспечивает
непрерывность функционирования путём внутренней реконфигурации систем при
отказах, формирует и архивирует протоколы работы подсистемы. КДК позволяет
перейти от регламентных к ремонтно- восстановительным методам обслуживания
устройств. Результаты работы КДК выдаются на рабочее место электромеханика
(АРМ, ГАЦ, СКДТ) и транслируется диспетчеру ШЧ.
Подсистема автоматизированного управления компрессорной станцией КСАУКС
обеспечивает поддержание давления в пневмосети при минимальном количестве
работающих компрессоров и их равномерной наработке. В рамках КСАУ СС основным
вариантом автоматизации принято использование компрессорных установок со
встроенной автоматикой. Компрессорные установки, объединённые единым каналом,
управляются автоматически или с АРМа машиниста компрессорной, выполняющего
также контрольно-диагоностические функции и адресованный к КДК. Экономический
эффект от внедрения КСАУКС обуславливается минимизацией времени работы
каждого компрессора и предотвращение аварийных ситуаций за счёт предотказной
диагностики. Кроме того в перерывах между роспусками допускается выключение
компрессоров и снижение давления в тормозной магистрали с возможностью её
предварительного накачивания перед роспуском по команде ГАЛС Р.
Работа по формированию и отправлению составов на сортировочной станции,
оборудованной системой КСАУ СС, осуществляется с контролем и автоматической
регистрацией всех операций обработки и отправления составов, сообщения о которых
оперативно вводятся в ИПУ СС.
Контроль за маневровыми перемещениями осуществляется средствами ГАЛС Р
следующим образом.
При фиксации маршрута выезда маневрового локомотива с пути ГАЛС Р запрашивает в
ИПУ СС список вагонов на нём. При протяжке маневровой группы через изолированный
стык, разделяющий выходную стрелку с пути и следующий за ней по маршруту участок
(tосв.стр.-tзан.уч-ка за стр.) происходит измерение длины колёсной базы вышедшей
маневровой группы по датчикам пути и скорости локомотива. Полученная длина
переводится в список вагонов с последовательным вычитанием их длин, определяемых
по инвентарным номерам. Аналогично выполняется операция постановки вагонов на
путь. Общая длина поставленных вагонов определяется разностью длин поставленной
и убранной с пути маневровых групп. При манёврах толчками и на спускной части, где
рельсовые цепи отсутствуют
контроль за перестановками осуществляется по
показаниям счётчиков осей, а осность вагонов определяется их инвентарными
номерами.
Ожидаемая эффективность от внедрения КСАУ СС на станции Бекасово
Сортировочное слагается из:
сокращение горочного интервала на 30-40%, в том числе за счёт:
- повышения скорости роспуска 15-20%;
- повышения доли параллельного роспуска, подтягивание, попутного надвига (вслед)
– в два раза;
- сокращения интервалов между роспусками на 50-60%;
сокращения остановок роспуска из-за нерасцепа, повторной сцепки, малых
интервалов – 1,5-2 раза;
- сокращения запусков – в 2 раза;
сокращение объема маневровой работы в парках станции на 30-40%, в том числе за
счёт:
- улучшения заполнения путей;
- сокращения роспусков из-за ошибок вытормаживания;
- сокращения числа осаживаний;
- ускорения роспуска углов;
энерго- и ресурсосбережения, путём:
- сокращение энергозатрат на вытормаживание на 30-40%;
- повышение сохранности вагонов и грузов, замедлителей;
- сокращение расхода дизельного топлива на 10-15%;
повышения производительности труда, путём:
- сокращения операторов резервных постов управления 3-смены – 12-14 человек;
- сокращения оператора I ТП – 1 смена – 4 чел.;
- сокращения накопителя – 1 смена – 4 чел.
- сокращения трудоемкости обслуживания пути: количество рельсовых цепей на
спускной части горки уменьшается в три раза;
- перехода к обслуживанию оборудования от регламентного принципа к ремонтновосстановительному по сообщениям КДК.
подготовки условий для автоматизации функций планирования и управления работой
станции, за счёт:
- мониторинга подвижных единиц на путях и парках станции;
- контроля технологии обработки составов;
- подготовки исходных данных для построения графика исполненной работы;
- использования безбумажных и малолюдных технологий;
улучшения показателей работы станции, в том числе:
- сокращения простоя вагонов с переработкой на 0,5-1 ч.;
- повышения пропускной способности станции 20-60% в зависимости от
существующей загрузки.
-