Определение времени вступления поездов на переезд в зависимости от скорости их движения. Часть 3 Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

мощность передатчика, а за счет использования структуры ДИСК-Б (АСДКБ) — сократить капитальные затраты и эксплуатационные расходы и ускорит адаптацию этой системы.

Список литературы

1. Выбор автоматизированных средств контроля перегрева букс вагонов в пути следования/ И.Д.Борзилов, В.М.Петухов// Iнформацiйно-керуючi системи на залiзничному транспорть-2006.-№2.-С.48-51.

2. Температурный режим буксового узла при нарушении торцевого крепления и тепловой контроль/А.А.Миронов, В.Л.Образцов, А.Э. Павлюков// Железнодорожный транспорт. -2005. - №6. -С. 50-51.

3. Аналiз стану безпеки руху на залiзницях Украши у 2005 рощ/ Мшютерство транспорту та зв'язку Украши. Державна адмшютращя залiзничного транспорту. Головне управлшня безпеки руху та екологп.- Кшв-2006.-С.44-52.

4. C. Ytuarte. Railway Age, 2002, № 1, с. 37 - 39.

УДК 656.216.2:621.397.7

Германенко О.А., инженер Дон.ж.д.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ВСТУПЛЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ПЕРЕЕЗД В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ ИХ ДВИЖЕНИЯ.

ЧАСТЬ 3

Постановка проблемы. Основным условием надежного и безопасного функционирования переездов является соблюдение очередности проследования транспортными средствами его опасной зоны. На магистральных железных дорогах Украины, исходя из различий в скорости перемещения подвижных единиц железно- и автодорожного транспорта, а также длин тормозных участков, преимущественным правом проследования переездов обладает железнодорожный транспорт (на промышленных предприятиях это условие не сохраняется из-за невысоких скоростей движения и особенностей технологического процесса основного производства).

Однако за последние годы проблема в местах пересечения железных дорог и автомагистралей еще более обострилась по причине не

соблюдения данного условия. Это связано с увеличением количества транспортных средств и снижения дисциплины водителей. Кроме того, имеющие место ложные занятости участков приближения к переездам, при отсутствии поездов на них, приводит к неоправданному простою автотранспорта у огражденных переездов. Это, в свою очередь, способствует игнорированию водителями информации, подаваемой устройствами переездной сигнализации, что связано с отсутствием у них данных о приближающихся поездах и времени возможного вступления в зону переезда. В то же время, машинисты локомотивов также не владеют реальной информацией о свободности впереди лежащих переездов.

Поэтому автоматизированное определение времени вступления поездов на переезд и разработка устройств автоматического распознавания опасных скоростей движения объектов в огражденной зоне переезда, в соответствии с вычисленным временем, с последующей передачей информации, как машинистам приближающихся локомотивов, так и водителям автотранспортных средств, является одной из основных задач дальнейшего совершенствования систем переездной сигнализации.

Анализ последних исследований и публикаций. Исследования и разработка устройств автоматического контроля состояния опасной зоны переездов ведется в разных странах мира уже длительное время. В некоторых наиболее технически развитых странах, в частности в США, Японии и Германии, в последние годы, ведутся интенсивные работы по использованию устройств промышленного телевидения для получения достоверной информации о состоянии опасной зоны железнодорожных переездов [1,2]. В зарубежных разработках видеоинформация о состоянии переезда передается по линии связи либо на пост ЭЦ, либо непосредственно на автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП), где отображается на видеомониторе, а оценка ситуации и принятие окончательного решения по-прежнему осуществляется дежурным по станции. В свою очередь, современные телевизионные средства наблюдения легко увязываются с любым компьютером, имеют высокое быстродействие и позволяют обрабатывать сигналы от неподвижных, малоподвижных и быстроменяющихся объектов, как в реальном, так и в измененном времени [3].

Поэтому, объеденив средства видеонаблюдения с переездным микроконтроллером, можно получить автоматическую систему видеоконтроля опасной зоны железнодорожных переездов, работающую согласно графику движения поездов. В данной системе определение времени вступления поездов на переезд и распознавание опасных

скоростей движения объектов в огражденной зоне переезда будет осуществляться без участия человека.

Цель статьи. Анализ времени вступления поездов на переезд в зависимости от скорости их движения.

Основной материал исследования. Введем обозначения и представим график движения поездов по перегону как функцию от времени:

К^1Л2ЛЗ,....^А (1)

где q1- местонахождение 1-го поезда на данном перегоне, причем ¿е[1,п], п - количество поездов в сутки.

Тогда функцией вступления ¿-го поезда в опасную зону переезда будет функция скорости такого поезда по времени:

а(У1,У2,Уз,..У:,1), (2)

где V; - скорость ¿-го поезда в каждый момент времени 1е[1оп......1:с],

¿е[о,ш], т - максимальная скорость движения по данному участку перегона;

1оп - время вступления поезда на участок оповещения;

11с - время вступления поезда в зону переезда (время возможного столкновения на переезде).

Применительно к Донецкой железной дороге скорости движения по перегонам, без наличия предупреждений на их ограничение, составляют:

- для грузовых поездов Vп.г=60^80км/ч [4,5], следовательно, максимальная и средняя графиковая скорости соответственно составляют Vп.г.шax=80км/ч и Vп.г.гp~70км/ч;

- для пассажирских и пригородных поездов Vп.п=100^120км/ч [4,5], следовательно, максимальная и средняя графиковая скорости соответственно составляют Vп.п.шax=120км/ч и Vп.п.гp~110км/ч. Но т.к. конструктивные скорости пассажирских локомотивов, применяемых на Донецкой железной дороге, ЧС2 и ЧС7 составляют 160км/ч, Д1 - 120км/ч, 2Т116 и ВЛ8М - 100км/ч [4,5], а на электрифицированных участках преимущественно используются локомотивы типа ВЛ8М, то среднюю графиковую скорость оп перегонам условно можно принять равной Vп.п.гp~110км/ч. Здесь необходимо отметить, что на Донецкой железной дороге конструктивная скорость пригородных электропоездов типа ЭР2, ЭР2Т, ЭПЛ и ЭД2Т составляет 130км/ч [4,5];

- минимально установленная ПТЭ скорость движения по перегону: «При величине ползуна у вагонов, кроме моторного вагона моторвагонного подвижного состава, от 2 до 6 мм, у локомотива и моторного вагона моторвагонного подвижного состава от 1 до 2 мм допускается следование поезда до ближайшей станции со скоростью 15 км/ч, а при величине ползуна соответственно свыше 6 до 12 мм и свыше 2 до 4 мм - со скоростью 10 км/ч, где колесная пара должна быть заменена. При ползуне свыше 4 мм - у локомотива и моторного вагона моторвагонного подвижного состава разрешается следование со скоростью 10 км/ч при условии вывешивания или исключения возможности вращения колесной пары. Локомотив при этом должен быть отцеплен от поезда, тормозные цилиндры и тяговый электродвигатель (группа двигателей) поврежденной колесной пары отключены» [6].

«Ползун - плоское место на поверхности катания бандажа, возникающее из-за заклинивания колесной пары и проскальзывания ее по рельсу [7].»

Таким образом, минимально установленную ПТЭ скорость движения поездов по перегону условно можно принять равной У,,П1щ~10км/ч.

С другой стороны известно, что расчетная длина участков приближения к однопутным переездам с автоматической светофорной сигнализацией и автоматическими шлагбаумами, перекрывающими половину проезжей части дороги, при скорости движения поездов до 40 км/час, составляет 334 метра [8]. Этот показатель зависит от длины переездов, скорости движения поездов на участке и определяется по формуле [9]:

1оп = 0,28 • Уя • и№, (3)

где 0,28 - коэффициент перевода скорости из км/час в м/с;

Уп - максимальная скорость движения поездов, установленная на данном участке, км/час;

1оп - длина участка приближения к переезду в метрах;

гизв - время извещения о приближении поезда к переезду, в сек. [9]:

^изе = гавто + ^приб + ггар , (4)

где г авто - время, необходимое автомашине для проследования через железнодорожный переезд, сек.;

г приб - время срабатывания приборов цепей извещения и управления переездной сигнализацией, принимается равным: г приб = 4 сек;

г гар - гарантийное время, в расчетах принимается равным: г гар = 10 сек

[9].

«При автоматической светофорной переездной сигнализации и автоматических полушлагбаумах время извещения о приближении поезда к переезду, т.е. время от начала действия переездной сигнализации до вступления поезда на переезд, должно обеспечить полное освобождение переезда автотранспортом, вступившим на переезд в момент включения сигнализации, а также обеспечить определенный гарантийный запас времени»[9].

Время 1авто определяется по формуле [9]:

_ ¡пер +¡авто +¡ост (сек) (5)

гавто _-V- (секЛ (5)

где ¡авто - расчетная длина автомашины, принимается в соответствии с §126 правил дорожного движения и инструкции по устройству и обслуживанию переездов ЦП-3178, равной: ¡авто _ 24метра (согласно правилам дорожного движения и инструкции по устройству и обслуживанию переездов ЦП-3178, разрешается движение через железнодорожный переезд, без дополнительного согласования со службами железных дорог, автопоездов длиной до 24 метров [9]);

¡ост - расстояние от места остановки автомашины до переездного светофора, принимается в соответствии с §122 правил дорожного движения и инструкции по устройству и обслуживанию переездов ЦП-3178, равной: ¡ост _5метров [9];

Уавто - расчетная скорость движения автомашины через переезд, принимаемая в соответствии с §126 правил дорожного движения и инструкцией по движению, равной: Уавто = 1,4 м/с = 5 км/час [9];

¡пер - длина переезда в метрах, «определяется расстоянием от

переездного светофора (или полушлагбаума), наиболее удаленного от крайнего рельса, до противоположного крайнего рельса плюс 2,5 метра (двумя с половиной метрами учитывается габарит, необходимый для безопасной остановки автомашины после проследования переезда)» [9].

Следовательно, для однопутного переезда можно записать (рисунок

1):

¿У;/// Ж

Ж /V Ж /V /V

1св

^ ж Л7

1бо

1пер

Рисунок 1 - Длина переезда

1пер = Ьв + 1кол + 1БО + 2 2 + 2 2 = ^св + 1кол + 1БО + 1под.р + 1гол.р • (6)

где 1св - расстояние от переездного светофора (или полушлагбаума) до ближнего к нему крайнего рельса: «автоматические и электрошлагбаумы устанавливаются на расстоянии не менее 6, 8 и 10 метров от крайнего рельса, при длине заградительного бруса соответственно 4, 6 и 8 метров» [10]. Таким образом, данное расстояние можно принять равным минимальному, т.е.: 1св ~ 6 м; 1кол - ширина колеи, 1кол =1520 мм = 1,52 м;

1бо - габарит безопасной остановки автотранспортных средств после проследования переезда: «двумя с половиной метрами учитывается габарит, необходимый для безопасной остановки автомашины после проследования переезда» [9], следовательно, 1БО = 2,5 м;

1тдр - ширина подошвы рельса (для рельсов типа Р65, которые в

основном применяются на Донецкой железной дороге: 1подр «150мм «1,5-10

-1 \ мм);

1гол.р - ширина головки рельса (для рельсов типа Р65: 1гол.р «75мм «7,5-10 -2мм).

В результате, получим:

1пер = 6 +1,52 + 2,5 + 7,5 -10-2 +1,5 -10= 10,245м « 10,3м (7)

Тогда время, необходимое автомашине для проследования через переезд:

г _ 10,3 + 24 + 5 _ 28,0714сек « 28,1сек (8)

авто 14

Соответственно, время извещения:

¡шв _ 28,1 + 4 +10 _ 42,1сек (9)

Следовательно, расчетная длина участка приближения к переезду:

¡оп _ 0,28 -120 • 42,1 _ 1414,56м « 1415м « 1,415км (10)

Таким образом, если рассматривать время вступления I -того поезда на участок приближения к переезду как 1оп=0, а перегонные скорости - с интервалом через каждые 10 км/ч, не учитывая при этом такие факторы как уклон пути, вес поезда и т.п., то для равномерного движения поездов, по известной формуле 1=//У (в данном случае: 1с=/оп /Уп), можно получить значение времени 11с (таблица 1).

Таблица 1- Приближенное время вступления поездов в опасную зону переезда

Род поезда

Уп, км /ч гс, сек

10 509,4

20 254,7

30 169,8

40 127,35

50 101,88

60 84,9

70 72,771

80 63^675

90 56,6

100 50,94

110 46,309

120 42,45

Род поезда

Грузовые поезда

<

V.

>

У

Пассажирские и пригородные

Таким образом, функция времени вступления поездов в зону переезда, обозначим ее как 0(У,г), построенная по данным этой таблицы, примет вид (рисунок 2).

м ол

■5' я

Я

я

я

»

V!

Я о

03

*

а

чз

оо аэ с ег

Й о а

нн

М

Н

к» о о о\

<1

а)

1сек

о о с о ю с ^Г ^Г и-

оос о ю с ^Г ^Г и"

дъ

А^.общ

Atc.ii

Atc.mii]

А^.общ

Рисунок 2 - График функции для грузового (б) и пассажирского или пригородного (а)

поезда

>

и н О

н

в «

►

н

и

5=1

И §

и ►

я

нн «

м

и

й

м

О «

Из графиков видно, что отрезок Б'-Б-Б'' преобразовался в кривую, которая подобна экспоненциальному закону распределения, но с фиксированными окончаниями отрезка.

Для наглядности вышеприведенные данные можно свести в таблицу 2, в которой значения разброса временных параметров А1;с.тах, А1;с.тт и А1;с.общ определены согласно выражениям 8 ^ 10 в [11].

Таблица 2 - Разброс временных параметров времени 1;с

Скорость поезда, Время возможного Разброс временных

Род поезда км/ч столкновения,сек параметров сек

V г п.тах V г п. гр V ■ ' п.тт $с.тах $с.гр $с.тт ^с.тох ^с. общ

1. Грузовые 80 70 10 63,675 72,771 509,4 9,096 436,629 445,725

2. Пассажирские

и пригородные 20 100 10 42,45 50,94 509,4 8,49 458,46 466,95

Таким образом, при средней графиковой скорости движения, время вступления в опасную зону переезда (точка Б графика) грузовых и пассажирских (пригородных) поездов составляет соответственно 72,771 и 50,94 сек. Однако учитывая, что в процессе движения скорость поезда практически не будет равномерной, вследствие влияния многих факторов (уклон пути, вес поезда, наличие места обязательной пробы тормозов и т.п.), то точка Б будет постоянно перемещаться либо к точке Б', либо к точке Б'', что вызовет соответствующие отклонения значения времени 11с от приведенных выше результатов.

Вышеприведенные вычисления могут быть произведены процессором переездного микроконтроллера при использовании соответствующего программного обеспечения и получении им своевременной информации о скорости движения поездов вступающих на участок приближения.

Вывод. В работе изложен подход к решению задачи определения фактического диапазона времени вступления поездов в зону переезда, в зависимости от изменений скорости их движения.

В дальнейших исследованиях процесса видеоконтроля опасной зоны железнодорожных переездов предлагается рассмотреть:

- основные ситуации, возникающие в огражденной зоне переезда, для определения степени их опасности движению приближающихся поездов;

- особенности видеообнаружения посторонних объектов в зоне переезда с помощью детекторов активности в кадре изображения.

Список литературы.

1. Обеспечение безопасности движения на переездах железных дорог мира. // Автоматика телемеханика и связь, 1997. - № 11- с.30-31.

2. Телевизионные системы контроля на Государственных железных дорогах ФРГ. // Железные дороги мир, 1985. - № 3 - с.28-36.

3. Грязин Г.Н. Системы прикладного телевидения: Учебное пособие для вузов.

- СПб.: Политехника, 2000. - 277с.: ил.

4. Приказ №141/Н от 31 июля 1998г. О допускаемых скоростях движения поездов на Донецкой железной дороге. Министерство транспорта Украины. Укрзализныця. Управление Донецкой железной дороги. - Ясиноватая: ДЦНТИ, 2004г.

- 72с.

5. Приказ №777/Н от 29 ноября 2004г. О допускаемых скоростях движения поездов на Донецкой железной дороге. Министерство транспорта Украины. Государственная администрация железнодорожного транспорта Украины. Управление Донецкой железной дороги. - Ясиноватая: ДЦНТИ, 2004г. - 82с.

6. Правила техшчно! експлуатацп залiзниць Украши № РБ 0004. МЫстерство транспорту Украши. - Кшв: Транспорт Украши, 1995. - 256с.

7. Инструкция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог Украины колеи 1520 мм ВНД 32.0.07.001

- 2001. Издание официальное. - Донецк: ООО «Лебедь», 2001. - 154с.

8. Типовые решения 500-4 типовых схем переездной сигнализации для участков с однопутной автоблокировкой постоянного тока (малогабаритные штепсельные реле) ПС-2. Том 1 - Принципиальные схемы. - М.: Главтранспроект, 1967. - 41 лист.

9. Типовые проектные решения 501-0-96. Схемы автоматической переездной сигнализации для участков с двухпутной кодовой автоблокировкой переменного тока ПС-2-К-77. Альбом 2 - Пояснительная записка. - М.: Главтранспроект, 1978. - 31 лист.

10. Каменский В.Б., Горбов Л.Д. Справочник дорожного мастера и бригадира пути. - М.: Транспорт, 1985. - 487с.

11. Поддубняк В.И., Германенко О.А. Особенности функционирования переездных видеосистем согласно графику движения поездов. Часть 2. // Сб.научн.трудов - Донецк: ДонИЖТ, 2006. - Выпуск №5. - С. 80 - 90.