CC BY
66
УДК 629.4.067
ТРУНАЕВ А.М., к.т.н., доцент (Донецкий институт железнодорожного транспорта») ИВАНИЦКАЯ И.Л., студент группы 5-АТ (Донецкий институт железнодорожного транспорта)
Анализ средств обеспечения безопасности на железнодорожных переездах
Trunaev A.M., Candidate of Technical Science, Associate Professor (DRTI) Ivanitskaya I. L., Student of the group 5-АТ (DRTI)
Analysis оf safety measures at level crossings
Введение
Пересечения железнодорожных путей и автомобильных дорог в одном уровне является сложным и опасным элементом транспортной сети. В настоящее время в 98% случаев аварии на переездах происходят по вине водителей. Регулярные неверные срабатывания заградительных
устройств вводят в заблуждение участников пересечения
железнодорожных путей. Как следствие, нервозность водителей и проезд переездных заградительных устройств при закрытом состоянии. В связи с этим особую значимость приобретают вопросы повышения обеспечения безопасности движения автотранспорта и поездов на переездах и исправная работа. Постоянно ведутся разработки новых систем ограждения пересечения железнодорожных путей, которые в некоторой мере постепенно повышают параметры безопасности на переездах [1-8].
Анализ последних исследований и публикаций
Вопросами повышения
безопасности на переездах занимаются
такие ученые: Федухин А.В., Катаев, М.Н., Трунаев А.М. и др. Авторы не учитывают все существующие проблемы безопасности в своих разработках и рассматривают их «точечно».
Цель работы
Выявить недостатки применяемых заградительных систем на
железнодорожных переездах для формирования комплекса проблем обеспечения безопасности на железнодорожных переездах.
Основная часть
Автоматическая переездная
сигнализация (АПС) «УРАЛ» специализирована с целью
использования в переездах
промышленного транспорта как при новом сооружении, так и при модернизации имеющихся приборов локальных устройств автоматики в переездах.
АПС «УРАЛ» гарантирует соответствующие функции:
- наблюдение свободности зон приближения, удаления также участка дороги переезда методом счета осей;
автоматическую выдачу
указания оповещения на переезд при возникновении подвижного состава любого направления;
- автоматическое выключение команды уведомления в переезд после фактического проследования подвижного состава к области пути переезда;
- управление открытого/закрытого состояния переезда;
- переключение в безопасное положение при неисправностях в концепциях переездной сигнализации и счета осей;
- диагностические сведения о техническом состоянии переезда и концепции счета осей в АРМе оператора;
- беспрерывность функционирования АПС в течение установленного периода в случае отключения внешнего электроснабжения.
Характерные черты концепции:
- внедрение недорогостоящего отказобезопасного микропроцессорного оснащения ^ГЬ3 в соответствии с шаблоном 1ЕС 61508);
- право удаленного контролирования АПС по оптоволоконной линии взаимосвязи (ВОЛС);
- отсутствие необходимости применения рельсовых цепей;
- малогабаритное техническое оснащение дает возможность определять концепцию АПС в наиболее разнообразное шкафное оснащение;
- вероятность возобновления концепции счета осей с АРМ оператора;
- вероятность оснащения многопутных переездов с внедрением 1-го комплекта концепции АПС «УРАЛ»;
- использование специализированного оснащения бесперебойного питания (момент функционирования АПС при выключении внешнего электроснабжения обусловливается проектом);
- сокращение эксплуатационных расходов на содержание АПС;
- документирование и архивация данных о техническом состоянии АПС, а также концепции счета осей.
Концепция автоматической
переездной сигнализации «АПС-АСК» специализирована с целью
формирования безопасного
перемещения поездов, а также автотранспорта в зонах пересечения железнодорожных и автомобильных путей.
«АПС-АСК» распоряжается
устройствами звуковой, а также световой переездной сигнализации и осуществляет контроль их службы.
Наблюдение за состоянием свободности (занятости) областей приближения, а также путевого участка переезда либо пешеходного перехода выполняется способом счета осей подвижного состава.
Концепция «АПС-АСК»
гарантирует подключение световой и звуковой сигнализации с этапа вхождения подвижного состава на каждую из областей приближения вплоть до этапа абсолютного освобождения поездом путевого участка переезда либо пешеходного перехода.
«АПС-АСК» учитывает
удаленную диагностику переезда. Представление данных проводится на АРМ дежурного по переездам.
В состав «АПС-АСК» входят:
- релейный шкаф;
- пульт переезда;
- система счета осей;
- переездные светофоры и звонки.
Структурно шкаф «АПС-АСК» состоит с:
- промышленного контроллера компании Siemens, реализующего основную логику управления и контролирования переездами;
- источника бесперебойного питания, снабжающего питание концепции не меньше 4-ех часов;
- источников питания постоянного тока в целях питания приборов шкафа, звонков переезда, системы счета осей;
- трансформатора для питания сигналов светофоров;
- блоков ПУ-РИ и ПУ-ОС, которые обеспечивают подключение, мигание, контроль сигналов светофоров;
- блока NP, специализированного для преобразования данных с датчиков счета осей;
- модуля GPRS с целью диагностирования работы оборудования.
Достоинства «АПС-АСК»
- отсутствие рельсовых цепей и их компонентов;
- интегрированная система технической диагностики с архивацией сведений;
- сокращение числа оборудования в сравнении с релейными аналогами;
- вероятность удаленной диагностики, а также мониторинга переезда по различным каналам взаимосвязи;
- модульная структура аппаратного и программного обеспечения.
Имеющаяся система АПС (АПС-МП, Российская Федерация) изобретена вместе с учетом запросов о
соответствии с обеспечением защищенности перемещения поездов, имеет свидетельство соответствия РС ФЖТ, а также принята к внедрению на абсолютно всем магистральном железнодорожном транспорте «РЖД».
На основании системы АПС-МП изобретена еще микропроцессорная автоматическая переездная
сигнализация вместе с резервированием основополагающих составляющих
(АПС-МПР). Концепция АПС-МПР представляется отказоустойчивой,
состоит из 2-ух подобных комплектов аппаратуры АПС-МП, действующих синхронно, а также схемы избрания исправного комплекта. При
возникновении повреждений 1-го из комплектов совершается
автоматический переход
(реконфигурация) в рабочий комплект аппаратуры, а концепция не прекращает функционировать, преобразуясь в одноканальную.
Первостепенным плюсом системы АПС-МП считаются ее автономность, а, следовательно, и отсутствие
потребности стыковки с имеющимися системами автоматической блокировки (АБ). Концепция дает возможность оборудовать каждый переезд (охраняемый либо неохраняемый) вне зависимости от существующего в нем типового оборудования. Аппаратура АПС-МП способна оборудоваться как в общем переносном модуле переездной автоматики, что располагается в постовом помещении переезда, так и внутри напольного релейного шкафа, устанавливаемого на открытом воздухе вблизи переезда (РШ АПС-МП). На неохраняемом переезде с лунно-белыми огнями без участия УЗП переездная сигнализация (в т. ч. аппаратура АБ) располагается в 1 -ом напольном релейном шкафу (РШ АБ). Концепция АПС-МП дает экономически
удовлетворительную результативность, однако, для достижения данной цели создатели не внесли в список реализуемых функций концепции 2, с отечественной точки зрения, в высокой степени важные в текущий период времени функции, а именно: объективное наблюдение путевой области переезда, а также способ передачи сигнала аварийной остановки подвижного состава в напольный железнодорожный светофор и в кабину машиниста, вопреки техническим способностям УЗП. Также имеет смысл осуществить функцию ПАКУ в концепции АПС. Помимо этого, концепция никак не учитывает использование практически никаких дополнительных специализированных средств сигнализации (светодиодных прожекторов светофоров, проблесковых маячков и сирен) в интересах подъема безопасности перемещения, а также вспомогательного информирования участников перемещения об аварийной обстановке на переезде, неполадках переездной сигнализации, прочих чрезвычайных обстоятельствах [3].
В дополнение к механизмам автоматической светофорной
сигнализации с автоматическими либо полуавтоматическими шлагбаумами определенные переезды оснащают устройствами заграждения
железнодорожных переездов (УЗП). Они предотвращают
несанкционированный выезд
транспортных средств на переезд при включенных красных мигающих огнях переездных светофоров, а также опущенных брусьях шлагбаумов.
Аппаратура заграждения
выступает в роли уложенных в бетонированное основание сварных металлических рам, замкнутых металлическими крышками, которые обладают возможностью вращаться по
оси на 30°. Ширина крышки 1 м, высота подъема над поверхностью проезжей доли 45-50 см. Это ликвидирует переключение колес транспортного средства, в том числе и при соударении, с надлежащей скоростью. Подобным способом устройство заграждения надежно предохраняет переезд от несанкционированного выезда
автотранспортных средств при поднятой крышке. Поперечный разрез переезда с УЗП.
На основании (раме) УЗП установлен датчик КЗК,
контролирующий наличие
транспортного средства в зоне УЗП с целью исключения автоматического подъема крышки при следовании через УЗП транспортных средств. Принцип действия ультразвукового датчика контроля свободности зоны крышки УЗП основан на локации ультразвуковыми импульсами заданной зоны пространства с последующей временной обработкой отраженных сигналов. Зоны обнаружения датчиков расположены таким образом, что подъем крышек блокируется при нахождении автотранспорта
непосредственно над крышкой заградителя, а выездные крышки не только блокируются, но и автоматически опускаются при въезде на крышку выезжающего
автотранспорта.
Приборы контроля свободности области переезда КСЗП УЖДА специализированы с целью
использования вместе с приборами автоматической переездной
сигнализации (АПС) в качестве средства контролирования отсутствия недвижимых автотранспортных средств в области переезда.
Приборы КСЗП имеют все шансы использоваться в однопутных, а также многопутных регулируемых ЖД
переездах, оснащенных приборами релейной или микропроцессорной АПС, размещенными в перегонах или в пределах станции, в участках с различным видом тяги поездов, обслуживаемых и не обслуживаемых дежурным работником.
Функциональные отличительные черты КСЗП:
предоставление автоматического контроля
свободности/занятости области
автомобильного проезда переезда;
- автоматическое предоставление по радиоканалу в локомотив речевых данных о появлении преграды на переезде;
- автоматическое
включение
заградительной сигнализации при появлении преграды на переезде;
- предоставление способности видеонаблюдения за автотранспортной ситуацией на переезде с удалённого поста дежурного оператора;
- свободный выпуск автотранспортного средства, оставшегося на огражденном переезде (автоматическое блокирование подъема выездных заградительных компонентов);
- фиксирование и архивирование данных о ситуации на переезде в период его ограждения, диагностических данных, вмешательств в работу, действий вандализма;
- вероятность использования технологии удаленного управления переездом.
Использование установки КСЗП вместе с механизмами
видеонаблюдения формирует
предпосылки для вероятности дистанционного управления
техническими средствами переезда с удалённого поста дежурного оператора, размещенного, как правило, в
помещении дежурного по станции, в стрелочном посту либо посту дежурного ближайшего переезда. При этом учитывается вероятность дистанционного управления с 1 -го поста дежурного оператора
техническими средствами некоторых переездов.
Достоинства внедрения
конструкций КСЗП для переездов, обслуживаемых дежурным
сотрудником:
- увеличение безопасности перемещения поездов за счет автоматического контролирования свободности/занятости области переезда, исключение человеческого фактора;
- вероятность преждевременного автоматического предупреждения машинистов о наличии преграды на переезде;
- автоматическое
регулирование сигнализацией;
заградительной
видеорегистрация, а также архивирование данных о нарушении ПДД автотранспортом;
допустимость
перевода
переезда на удаленное регулирование и, как результат, сокращение
эксплуатационных расходов.
Концепция автоматического
управления переездной сигнализацией (МАПС) считается
многофункциональным аналогом
релейной переездной сигнализации АПС-93. МАПС специализирована в интересах проектирования ранее неизвестных переездов и реконструкции функционирующих переездов всех видов, в зону уведомления которых не попадают станционные пути.
Ключевые функции МАПС -руководство автоматической
светофорной сигнализацией с перспективой задействования бело-
лунных мигающих огней в необслуживаемых дежурным
сотрудником переездах, регулирование автоматической светофорной
сигнализацией с автоматическими либо полуавтоматическими шлагбаумами в обслуживаемых дежурным сотрудником переездах.
Поступление уведомления на переезд и контролирование
проследования поезда посредством переезда осуществлено с
использованием компонентов
электронной системы счета осей ЭССО способом наложения в имеющиеся кодовые РЦ, благодаря чему ликвидируются отказы подачи оповещения о приближении поезда к переезду около схода изолирующих стыков в сигнальных приборах при кодовой автоблокировке.
Вероятность МАПС безошибочно формулировать направленность
перемещения позволит не только отчетливо определить присутствие минимального числа напольных приборов, направленность приближения поезда к переезду, но также открыть переезд мгновенно после освобождения его поездом при перемещении как в определенном, так и не определенном направлении.
МАПС изобретена с учетом запросов предоставления безопасности перемещения, имеет в своем распоряжении безопасные схемы ввода/вывода данных, а также необходимую помехозащищенность в канале взаимосвязи. Надежность гарантируется программными и аппаратными средствами в базе самодиагностики, кодирования данных, использования самопроверяемых схем.
МАПС принадлежит к классу малообслуживаемых систем и запрашивает контроль при помощи визуальной индикации только лишь при
первом включении. Она вырабатывает непрерывное самотестирование,
наблюдение исправности входных, выходных цепей и линий взаимосвязи. Различные повреждения составляющих МАПС либо нарушение в службе переводит ее в положение защитного отказа, вследствие чего происходит закрытие переезда.
Концепция ИСП «Благовест 1.0» в сфере оборудования переезда техническими средствами представляет собой более бюджетный вариант и базируется на использовании систем счета осей (ССО), а также применении радиоканала с целью передачи сведений о пребывании участков приближения (удаления) к переезду.
Ключевые достоинства
применения ССО представлены ниже:
1. Автономность и отсутствие потребности применения рельсовых цепей (РЦ), возможность внедрения в областях с незначительным сопротивлением балласта, а также минимальная стоимость сервиса в сравнении с системами на рельсовых цепях, отсутствие необходимости стыковки с имеющимися концепциями автоматической блокировки (АБ).
2. Вероятность оснащения каждого переезда (охраняемого либо неохраняемого), независимо от существующего на нем типового оборудования АПС и АШ, сбережение дорогостоящей кабельной продукции в результате применения средств радиосвязи.
3. Незначительное количество используемой аппаратуры, допустимость передачи поездному диспетчеру актуализированных сведений о числе осей в прошедшем через переезд подвижном составе (ПС), а также о числе вагонов, пребывающих на определенном участке дороги.
ИСП «Благовест 1.0» формируется с центрального пункта (ЦП), 2-ух счетных точек (СП) и 2-ух информационных табло (ИТ), устанавливаемых в любой местности перед переездом.
Основа действия ИСП «Благовест 1.0» базируется на подсчитывании количества осей ПС, проезжающего по участкам контролирования путевых датчиков (ПД1, ПД2, ПД3, ПД4) с поддержкой ССО четного (Ч) либо нечетного (Н) течений
(последовательность работы датчиков обусловливается направлением
перемещения поезда). ССО включает схему согласования с путевыми датчиками, а также контроллер схемы счета и анализа сведений (ССА). Эксплуатация 2-ух датчиков, функционирующих для одного СП, разрешает повысить подлинность регистрации прохождения колесной пары ПС, определить скорость перемещения поезда, определить его направление перемещения, а также обеспечить единую отказоустойчивость СП и системы в целом. Датчики с поддержкой проводной линии взаимосвязи (витой пары) и схемы согласования подсоединены к ССА, располагающейся совместно с радиомодемом (РМ) в специальном корпусе в шаблонной светофорной мачте. СП содержит автономное питание с необслуживаемой
аккумуляторной батареи, автоматически подзаряжаемой от небольшой солнечной батареи (СБ) через контроллер заряда.
Концепция ИСП «Благовест 1.0» устойчива к отказам и перебоям оборудования, также ее ЦП оборудован источником бесперебойного
электропитания в случае временного отключения главной линии
энергоснабжения. В концепции учтены
периодический контроль
работоспособности СП, предоставление телеметрических данных по
радиоканалу в ЦП. В качестве ЦП применяется промышленный
одноплатный компьютер (ПОК) с периодическим самотестированием работоспособности на фоновом порядке.
На основании данных,
получаемых с СП о направлении перемещения ПС, информации о занятости зоны приближения к переезду, направлении и скорости перемещения поезда образовываются сигналы управления светодиодным ИТ
[5].
Выводы
Устройства обеспечения
безопасности на железнодорожных переездах постоянно
совершенствуются. Но все
эксплуатируемые и вновь внедряемые устройства имеют определенные недостатки [1-8]:
- устройства заграждения УЗП -для надежной его работы необходима регулярная чистка от снега, грязи и случайных предметов, а также организация системы водоотвода;
- жесткие
механические
ограждения - вертикальные щиты-барьеры, поднимающиеся балки и тросы и т.п. не дают возможности транспортному средству, оказавшись на рельсовых путях в момент ограждения переезда, покинуть его, и столкновение с поездом в этом случае неизбежно;
устройства
управления
переездной сигнализацией, в которых управление средствами ограждения осуществляют с учетом координат, скорости и ускорения
приближающегося поезда -
ограниченная длина участка приближения при низких значениях сопротивления балласта, недостаточная надежность работы и невозможность использования на малодеятельных участках, где отсутствуют
электрические стыки в рельсовых линиях;
- система управления железнодорожным переездом, содержащая GPS приемник, установленный на поезде, и наземные беспроводные устройства связи -невозможность контроля целостности состава на переезде и большое время закрытого состояния железнодорожного переезда;
- ограждающие устройства на железнодорожных переездах с дежурным работником, например, автоматическая светофорная сигнализация с автоматическими шлагбаумами, заградительная сигнализация - отсутствие взаимной увязки их работы, лишающее дежурного по переезду возможности действовать без потерь времени, не задумываясь, в случае возникновения на переезде экстремальных аварийных ситуаций;
сигнально-контролирующий комплекс железнодорожного переезда (предупреждающие знаки, светофоры, видеокамеры, шлагбаумы) -
недостаточный контроль за
соблюдением водителями
автотранспорта правил движения на переезде.
Таким образом, постоянное совершенствование устройств
автоматики позволит повысить уровень безопасности на переездах, уменьшить количество проездов/переездов при закрытых заградительных устройствах.
Список литературы:
1. Федухин А.В. Радиомикропроцессорная гарантоспособная система автоматической переездной сигнализации на железнодорожном транспорте / А.В. Федухин // Математичш машини i системи. - 2013.
- № 1. - С. 157-162.
2. Технические решения Система микропроцессорной автоматической переездной сигнализации для переездов без дежурного работника (АПС МН-Н) УЖДА-04-04 ТР. Екатеринбург, 2005 г.
- 10 с.
3. Федухин, А. В. Новый подход к автоматизации переездов на железнодорожном транспорте / А. В. Федухин, А. В. Гладков, Ар. А. Муха // Мат. машини i системи. - 2011. - № 3. -С. 135-141. - Библиогр.: 3 назв. - рус.
4. Информационный подход к повышению безопасности движения на железнодорожных переездах / А.В. Федухин, Ар.А. Муха // Математические машины и системы. -2015. - № 4. - С. 145-151.
5. Федухин, А.В. Беспроводные микропроцессорные системы для железнодорожных переездов серии «Благовест» / А.В. Федухин, Ар.А. Муха // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. -2015. - № 2. - С. 1-5.
6. Информационный подход к повышению безопасности движения на железнодорожных переездах / А.В. Федухин, Ар.А. Муха // Математические машины и системы. -2015. - № 4. - С. 145-151.
7. Катаев, М.Н. Автоматическая переездная сигнализация нового поколения/ М.Н. Катаев // Современная наука: проблемы, идеи, тенденции: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Минск, 2016. - С. 77-85.
8. Трунаев А.М. Координатный способ подачи извещения о приближающемся поезде к переезду по виброакустическому сигналу [Текст] / А.М. Трунаев, С.А. Радковский. V международная научно-практическая конференция «Научно-технические аспекты комплексного развития железнодорожного транспорта» 21 -23 мая, Донецк, 2019 г. - С. 26-30.
Аннотации:
В статье детально рассмотрены системы обеспечения безопасности на переездах. На
основании выполненных исследований выявлен перечень недостатков в применяемых на железнодорожном транспорте системах.
Ключевые слова: железнодорожный переезд, заградительные устройства, безопасность, зона приближения переездная сигнализация, свободность переезда.
The article discusses in detail the security systems at level crossings. Based on the studies performed, a list of shortcomings in those systems used in railway transport was identified.
Keywords: railway crossing, barriers, safety, approach zone, crossing signaling, freedom of crossing.
УДК 62-50
РАК А.Н., к.т.н., доцент (Донецкий национальный технический университет) ФЕДЮН Р.В., к.т.н., доцент (Донецкий национальный технический университет) ЗДЕБСКИИ А.В., инженер (Донецкий институт железнодорожного транспорта)
Определение параметров системы управления частотой вращения колесных пар маневровых локомотивов
Rak A.N., Candidate of Technical Science, Associate Professor (DNTU) Fediun R.V., Candidate of Technical Science, Associate Professor (DNTU) Zdebskyi A.V., eng (DRTI)
Determination of the parameters of the control system for the speed of wheelsets of shunting locomotives
Введение
Локомотивный транспорт является важным звеном технологического транспорта. В качестве его привода применяются тяговые машины постоянного тока. Тяжелые условия эксплуатации, связанные с большим количеством пусков и торможений в сочетании с влиянием климатических факторов, вызывают систематические тепловые перегрузки и, как следствие,
преждевременный выход из строя электродвигателей. Известно, что мощность электродвигателя
определяется:
Р = Яш. • V , (1)
^РЕД
где V - скорость движения локомотива, м/с;
^ред - к.п.д. редуктора; Qтp - тяговое усилие, Н;
