Технические средства, обеспечивающие безопасность на сортировочных станциях

Базовым объектом на Западно-Сибирской дороге, где опробовались новые горочные устройства и системы автоматизации сортировочного процесса, является станция Входная. Сегодня объем переработки составов здесь составляет 3–4 тыс. вагонов в сутки. Нагрузка в расчете на один путь или на одно устройство здесь выше чем, например, на станции Бекасово-Сортировочное, которая имеет в сортировочном парке 48 путей, а Входная – только 26. Поэтому выше требования к надежности и бесперебойности функционирования горки.

Именно  на станции Входная впервые применены  устройства контроля заполнения подгорочных путей на всю глубину сортировочного парка. Там же в январе 2007 года демонтирована одна из двух вышек резервного управления замедлителями парковой тормозной позиции и полностью автоматизировано управление замедлителями всех трех тормозных позиций на 10 из 26 путей. В 2009 году в результате выполнения работ по монтажу аппаратуры контроля заполнения пути на методе импульсного зондирования КЗП ИЗ на всю глубину сортировочного парка на первом и втором пучках, горка стала работать в полностью автоматическом режиме.

На горочном посту станции Входная был установлен пульт горочных операторов, разработанный научно-производственным объединением «Октябрь» (г. Каменск-Уральский) на базе современных средств индикации.        Современный уровень диагностики технического состояния аппаратуры обеспечивают контрольно-диагностическое станционное устройство зоны ГАЦ (КДК СУ ГАЦ), входящие в состав горочного комплекса. Все основные параметры функционирования устройств и действия оперативного персонала фиксируются. Практически за любой период времени их можно проанализировать и своевременно предупредить электромеханика об опасных отклонениях тех или иных характеристик, о необходимости ремонта или замены аппаратуры. Применение в составе данного комплекса современной компьютерной техники значительно расширяет возможности поиска и выявления причин неисправностей. Раньше отдельные сбои и отказы устройств и систем, проявляющиеся только при определенном сочетании условий, было очень сложно идентифицировать. Теперь технологическую ситуацию в реальном режиме времени можно увидеть на экране автоматизированного рабочего места дежурного электромеханика на мнемосхеме горки. Кроме этого, предусмотрена возможность анализа действий оперативного персонала по протоколу событий, сопоставить уровни и время изменения электрических параметров устройств СЦБ – напряжения на путевых реле, токи перевода стрелки, моменты замыкания и размыкания контактных групп реле и многое другое. Контрольно-диагностический комплекс КДК СУ ГАЦ с первых дней эксплуатации стал беспристрастным арбитром при анализе причин сбоев на горке. Если раньше зачастую оперативные работники и электромеханики пытались переложить ответственность за брак друг на друга, то теперь в любой момент можно получить распечатку протокола событий.. Используя КДК, электромеханики, руководители дистанции и службы также могут сравнивать работу альтернативных устройств различных производителей, выбирать наиболее надежные и эффективные в эксплуатации, опираясь не на рекламные обещания и заверения разработчиков, а на объективные факты. Как показывает практика, не всегда устройства с более широким набором функций оказываются эффективнее. В этом мы убедились на собственном опыте во время эксплуатации аппаратуры контроля заполнения путей. У нас была возможность сравнить все три типа аппаратуры КЗП, эксплуатируемые в настоящее время на сети ОАО «РЖД». При установке на каждый горочный путь станции Входная двух комплектов аппаратуры КЗП ИЗ пути сортировочного парка контролируются практически на всю длину. При этом количество аппаратуры, требующей обслуживания и регулировки, минимально – по одному приемопередающему устройству в начале контролируемого участка. Отличительная особенность КЗП ИЗ – непрерывное слежение за движением отцепа с ежесекундным обновлением информации о его текущей координате и скорости движения. И хотя физически контролируется только последний отцеп на участке, современная компьютерная техника и программное обеспечение, разработанное специалистами Ростовского филиала ОАО «НИИАС», отслеживает и отображает расположение отцепов в сортировочном парке с точностью до вагона. Операторы сортировочной горки в любое время суток, в любую погоду могут определить заполнение путей по всей длине и получить наиболее достоверную информацию о местонахождении и скорости движения последнего вагона. Эта же информация используется при управлении замедлителями парковой тормозной позиции и скоростью движения вагонов. За счет конструктивных особенностей КЗП ИЗ без дополнительных затрат увеличилась зона контроля вторых по ходу движения участков длиной свыше гарантированных 450 м. В нее вошли все пути вплоть до стрелок горловины формирования. Сопоставив плюсы и минусы двух типов аппаратуры контроля заполнения путей – КЗП ИПД на станции Инская и КЗП ИЗ на станции Входная мы решили внедрять КЗП ИЗ на всех объектах Западно-Сибирской дороги. В результате на четной горке станции Инская и на горке станции Московка все пути сортировочного парка взамен КЗП ИПД оборудованы аппаратурой КЗП ИЗ. Станция Инская с прошлого года работает без операторов постов резервного управления. На очереди станция Московка. После полной «обкатки» горочного комплекса будет осуществлен переход на полностью автоматическое накопление вагонов в парке – так же, как это уже реализовано на станциях Входная, Инская и Красноярск-Восточный.

Много вопросов возникает при эксплуатации датчиков счета осей и индикаторов скорости, весомерных устройств, управляющей аппаратуры вагонных замедлителей. Так, часто выходят из строя и требуют замены датчики счета осей ДП-50П (производство опытного завода РГУПС, г. Ростов-на-Дону), установленные на станциях Входная и Кемерово. Датчики УСО (производство Ижевского радиозавода) сложны в регулировке, дают сбои при остановке оси вагона в зоне чувствительности датчика. Индикаторы скорости РИС-В3М (завод «Исток», г. Фрязино Московской области) имеют так называемый «режим памяти». При «потере» контролируемого объекта прибор в течение 1,5–2 секунд продолжает формировать значения скорости, соответствующие последнему зафиксированному значению.

Специалисты Ростовского филиала ОАО «НИИАС» ищут пути решения проблем, учитывая интересы эксплуатационного и оперативного персонала, а не стремятся повысить показатели работы систем любой ценой. На станции Инская проходят испытания датчики счета осей нового поколения УФПО производства ООО «Сектор-Т» (г. Новосибирск). Эти устройства практически необслуживаемые, более надежны, самостоятельно настраиваются при установке и изменении параметров внешней среды. Сравнивая различные устройства и системы автоматизации на практике, мы выбираем аппаратуру, обеспечивающую максимальный уровень качества и надежности не только сегодня, но и в перспективе. Например, система ГАЦ МП разработки ООО «НПП «Югпромавтоматизация» имеет хороший уровень диагностики горочных устройств и надежное управление стрелками на горке с малой переработкой (станция Кемерово-Сортировочное), но не способна автоматически управлять замедлителями. Тогда как горочный комплекс, разработанный специалистами Ростовского филиала НИИАС, обеспечивает полнофункциональную горочную автоматизацию в виде автономной самодостаточной системы. При этом в контуре управления маршрутами промежуточные рельсовые цепи заменены на счетчики осей, и за счет этого в перспективной системе ГАЦ МН увеличивается скорость роспуска отцепов. Только тесное взаимодействие эксплуатационников и разработчиков, хорошее взаимное понимание интересов и проблем могут гарантировать неуклонный рост производительности, стабильности и надежности, который необходим сегодня для отрасли.

Андронов Д.В. – зам. начальника службы автоматики и телемеханики Восточно-Сибирской железной дороги. Курс на автоматизацию

Системы автоматизации работы сортировочных  горок появились на Восточно-Сибирской железной дороге еще в начале 90х годов прошлого столетия.

В 1992 году система КГМ была внедрена на станции Иркутск-Сортировочный. При этом автоматизированным комплексом были охвачены четная и нечетная сортировочные системы станции.

Система была реализована на промышленном компьютере с процессором 580-й серии, имевшем тактовую частоту 2 МГц и объем ОЗУ 64 Кбайт. С сегодняшней точки зрения, когда в промышленной автоматике применяются процессоры с тактовой частотой 2 ГГц и выше, с объемом ОЗУ более 1 Гбайт, эти характеристики всерьез не воспринимаются. Вместе с тем, в начале 90х годов система КГМ явилась революционным прорывом в области обеспечения эффективной и безопасной работы сортировочных горок.

В числе  основных достоинств системы КГМ:

• автоматизация функций дежурного по горке по формированию программы роспуска;
• автоматическое управление горочными стрелками по программе роспуска с обеспечением защиты от перевода под вагонами любого типа на основе счета осей;
• автоматизированное управление вагонными замедлителями с контролем заполнения путей подгорочного парка на глубину 360 м;
• контроль фактического веса вагонов и реализация безопасного управления вагонными замедлителями.

Таким образом, в функциональном наборе системы  была заложена основа для ограничения  влияния человеческого фактора  на процесс и результаты работы горки. Существенно сократилось количество брака в процессе сортировки вагонов. Дежурные по горке и горочные операторы  получили надежный инструмент, позволяющий  в любую погоду оценивать заполнение путей, измерять вес и скорость движения вагонов на тормозных позициях. Система автоматизации полностью взяла на себя управление горочными стрелками в роспуске и значительную часть работы по управлению вагонными замедлителями. В таких условиях у дежурного и операторов принципиально изменились условия труда и круг решаемых задач. Вместо непрерывной напряженной работы по управлению стрелками и замедлителями у них появилась возможность осуществлять общую оценку ситуации на горке и в подгорочном парке и решать стратегические задачи оптимизации работы горки.

Безусловно, уровень автоматизации и качество работы системы КГМ существенно  уступают современному уровню развития техники и технологии автоматизированного  управления. Убедиться в этом специалисты  и руководители Восточно-Сибирской железной дороги смогли на основе сравнения системы КГМ, работающей на нечетной горке и введенной в сентябре 2009 года в полном объеме современной версии системы горочной автоматизации разработки Ростовского филиала ОАО «НИИАС» – горочного комплекса КСАУ СП – на четной горке станции Иркутск-Сортировочный.

Очевидна  преемственность данных систем –  и это неудивительно, ведь современную  версию системы горочной автоматики внедряет тот же коллектив специалистов, только значительно более опытный, имеющий широкую научную базу, использующий в своей работе новейшие технологии и технические решения  в области технических средств  и программного обеспечения.

Имея  уникальную возможность сравнить два  поколения системы горочной автоматизации  на одной станции, можем уверенно сказать: прошедшие годы не прошли даром. И, несмотря на то, что на эти 15 лет  пришлись непростые годы революционных  преобразований в нашем государственном  устройстве, в нашей промышленности, в нашей транспортной системе, прогресс, достигнутый разработчиками Ростовского  филиала ОАО «НИИАС» очевиден.

Наиболее  существенные отличия нового горочного  комплекса от КГМ:

1. Зона действия аппаратуры контроля заполнения путей – 900 метров, что позволяет обеспечить контроль заполнения путей практически на всю длину путей подгорочного парка в любых погодных условиях. Информация о заполнении, включающая не только размещение последнего вагона, но и оценку степени заполнения путей, величины межвагонных интервалов, скоростей движения и мест размещения всех групп вагонов на пути, выводится на горочное табло коллективного пользования для операторов и используется системой торможения при расчете прицельных скоростей и управления замедлителями.
2. Управление маршрутами движения отцепов реализовано практически без использования рельсовых цепей – задействованы только рельсовые цепи горочных стрелок, на остальных участках контроль размещения отцепов осуществляется по самонастраивающимся датчикам счета осей. В результате отпадает необходимость трудоемкой работы по обслуживанию промежуточных рельсовых цепей на спускной части горки, что существенно повышает надежность системы и снижает трудоемкость обслуживания горочных устройств.
3. Система автоматизированного управления вагонными замедлителями учитывает помимо поосного веса вагонов текущее значение давления в тормозных магистралях замедлителей. В состав системы автоматизированного регулирования скорости отцепов (АРС) включена цифровая метеостанция. Все эти данные используются для реализации безопасного и эффективного регулирования скорости движения отцепов.
4. Управляющий вычислительный комплекс (УВК) системы автоматизации выполнен на базе современных технических средств промышленной автоматики.
5. УВК управляющих подсистем выполнен со 100%-ным резервированием. Это позволяет обеспечить максимальную готовность системы к выполнению своих функций и исключить остановки автоматизированного комплекса на период ремонтных и профилактических работ с оборудованием.
6. В качестве датчиков счета осей применены новые надежные устройства фиксации прохода осей УФПО-21, имеющую важную функцию самонастройки на изменение характеристик окружающей среды, обеспечивающих самодиагностику своего исправного состояния и правильного положения относительно головки рельса. Это также позволяет существенно оптимизировать работы по техническому обслуживанию оборудования системы автоматизации.
7. В системе реализованы функции мониторинга технического состояния основных горочных устройств и возникновения опасных технологических ситуаций. При выявлении опасных отказов, а также при опасности возникновения опасных технологических ситуаций система производит автоматическую реконфигурацию, переходит на защитные алгоритмы управления и оповещает оперативный персонал горки с помощью средств голосового и визуального оповещения. Это позволяет дежурному по горке быстро оценить ситуацию и, при необходимости, предпринять действия, предотвращающие опасное развитие событий.
8. Значительно расширены функции контрольно-диагностической системы горочного комплекса (КДК СУ ГАЦ). Теперь она позволяет как в реальном времени, так и в записи измерять уровни и форму аналоговых и дискретных сигналов. Состояние контрольных и управляющих сигналов может быть проанализировано в привязке к ситуации на горке. Это позволяет практически в любых, самых сложных случаях определить причину нештатного развития событий, выявить неисправное оборудование и устранить опасность возникновения подобных отказов в дальнейшем. Кроме того, систем имеет метрологическую аттестацию, то позволяет использовать произведенные ею измерения электрических параметров без перепроверки с помощью измерительных приборов.
9. Функции КДК СУ ГАЦ дополнены эффективной подсистемой поддержки принятия решений (СППР). Эта подсистема обеспечивает необходимую информационную поддержку не только обслуживающего персонала, т.е. электромехаников, но также руководителей службы автоматики и телемеханики. Кроме того, значительный объем полезной статистической и аналитической информации предназначен для специалистов и руководителей службы управления перевозками, включая дежурного по горке, начальника станции, работников технического отдела и руководителей вплоть до начальника службы управления перевозками дороги. В помощь обслуживающему персоналу СППР позволяет проводить развернутый анализ работы горочных устройств, выявлять тенденции в изменении их технических характеристик, планировать и осуществлять техническое обслуживание и замену с учетом фактического состояния устройств. Оперативные работники и их руководители получили инструмент, позволяющий им объективно оценить качество и эффективность работы смен горочных операторов и отдельных исполнителей. Могут быть проанализированы такие показатели как количество ручных вмешательств при управлении горочными устройствами, качественные показатели управления: количество запусков, отклонение скоростей отцепов от расчетных значений и т.п.
10. Для обеспечения современных требований информационной безопасности система оснащена специализированным сервером-шлюзом, посредством которого осуществляется связь горочного комплекса с сетью передачи данных (СПД) ОАО «РЖД». Сервер-шлюз обеспечивает, с одной стороны, информационную защиту системы автоматизации от несанкционированного доступа к ее информационным ресурсам, с другой стороны, дает возможность получить удаленный доступ к протокольной и диагностической информации по каналам СПД ОАО «РЖД». Это дает возможность организовать удаленные рабочие места как в помещении начальника станции, так и в Управлении ВСЖД, с которых может быть организован доступ к информационным ресурсам системы в реальном времени. Это позволяет заинтересованным руководителям не только анализировать результаты работы оборудования и персонала горки за прошедший период, но и контролировать работу горки в реальном времени.

Технический прогресс не стоит на месте. И если прежняя версия системы проработала  уже 17 лет и продолжает работать, то высока вероятность того, что следующее поколение появится уже лет через 10, а то и раньше. И причина этого не в худшем качестве или более низкой надежности сегодняшних систем, а в непрерывно набирающем обороты техническом прогрессе. Следующее поколение компьютеров, которые нам обещают ученые, это компьютеры с искусственным интеллектом, способные к самообучению, так же как и человек. Отдельные элементы самообучения мы видим уже в составе нынешнего поколения систем автоматизации – система в определенных пределах учитывает изменение характера движения отцепов под влиянием внешних факторов и изменяющиеся характеристики вагонных замедлителей – и соответствующим образом корректирует свою дальнейшую работу. Но пределы такой самоадаптации, к сожалению, ограничены и не учитывают весь возможный диапазон влияния внешних факторов.

Разработчики  признаются, что система на сегодняшний  день, даже с использованием цифровой метеостанции, точно определить тип  осадков (дождь, мокрый снег, сухой снег и т.п.) в зимний период не в состоянии и вынуждена запрашивать уточнение у человека. А ведь осадки оказывают очень значительное влияние на характер свободного качения вагонов. Также система не в состоянии точно оценить влияние ветра при разных его направлениях и при различном заполнении путей подгорочного парка. Так при ветре, дующем под углом к направлению путей подгорочного парка, на характер движения вагонов в значительной степени влияет ситуация на соседних путях: при свободных путях или путях, заполненных порожними платформами, влияние ветра на движение может в несколько раз отличаться по сравнению с ситуацией, когда вагон движется между составами из полувагонов или крытых вагонов, которые могут создавать эффект аэродинамической трубы, значительно усиливающей влияние ветра. Все это ограничивает возможности системы в сложных условиях и дает возможность человеку применить свой интеллект и опыт с целью получения оптимального результата.

Хочется надеяться, что лет через пять разработчики смогут предложить новое  решение, базирующееся на новом поколении  компьютеров с искусственным  интеллектом, которые ни в чем  не будут уступать человеку.

В качестве дополнительных пожеланий разработчикам  хотелось бы на очередных объектах автоматизации, а их на Восточно-Сибирской железной дороге достаточно – это и нечетная горка станции Иркутск-Сортировочный, и станция Тайшет, и станция Суховская и др. – увидеть реализацию УВК системы на более компактных, менее требовательных к температурному режиму надежных технических средствах. Хотелось бы также увидеть в составе системы беспроводные датчики, способные передавать контрольную и диагностическую информацию по радиоканалу. Это позволит сократить сроки и стоимость строительства, повысит надежность и эффективность работы системы и сортировочной горки в целом.