CC BY
31
6. Козлов, В.С. Транспортный менеджмент: учебное пособие / В.С. Козлов. - Донецк: ГОУ ВПО «ДонАУиГС», 2017. - 259 с.
Аннотации:
В статье рассмотрены роль менеджмента в организации современной транспортной отрасли, функции, уровни и методы управления транспортной организацией.
Ключевые слова: транспорт,
инфраструктура, метод, управление, транспортное планирование, звено управления, менеджмент.
The article discusses the role of management in the organization of modern transport industry, functions, levels and methods of management of transport organization.
Keywords: transport, infrastructure, method, management, transport planning, management link, functions of management.
УДК 656.22:004.9
КОРОП Г.В., к.т.н. доцент (ЛНУ имени Тараса Шевченко), КАПУСТИН Д.А., к.т.н. доцент (ЛНУ имени Тараса Шевченко), ШИШЛАКОВА В.Н. старший преподаватель (ЛНУ имени Тараса Шевченко), СЕНТЯЙ Р.Н., ассистент (ЛНУ имени Тараса Шевченко)
Оптимизация автономной системы фиксации прохождения подвижного состава
Korop G. V. assistant professor (Luhansk Taras Shevchenko National University), Kapustin D.A. assistant professor (Luhansk Taras Shevchenko National University), Shishlakova V.N. chief lecturer (Luhansk Taras Shevchenko National University), Sentyay R.N. assistant (Luhansk Taras Shevchenko National University)
Optimization of the autonomous fixation system of the rolling stock
Введение
Развитие экономики неразрывно связано с развитием железнодорожного транспорта, так как он занимает ведущее место в мире по сухопутным грузоперевозкам.
В условиях возрастания величины грузооборота и скоростей движения, а также повсеместной автоматизации управления железнодорожными
перевозками, остро встает вопрос определения наличия подвижного состава на путях. Это приводит к необходимости учета прохода локомотивов и вагонов по тому или
иному участку при поездной, маневровой и сортировочной работе.
Весь учет положения подвижного состава изначально возлагался на дежурного по станции, но с увеличением интенсивности движения возникла необходимость
автоматизировать получение данных. Автоматический ввод данных позволит вести учет номеров путей приема поездов, составлять суточные план-графики, а также позволит использовать полученную информацию при разработке логистического программного обеспечения. Оно даст возможность внедрения электронного
обмена документами, позволит вести учет клиентов, управлять проектами и заказами, вести учет и контроль работников и т. д. При наличии достоверных данных со средств контроля и учета подвижного состава, возможна разработка принципиально новых логистические систем и комплексов.
При использовании
существующих логистических
программ, разработанных для подвижного состава на
железнодорожном транспорте
возникает острая необходимость дублирования данных со средств контроля и учета путем внесения их оператором вручную, это необходимо для обеспечения безопасности движения и во избежание возникновения внештатных ситуаций.
Подсчет осей является одним из основных способов фиксации факта прохождения подвижного состава. Для его реализации используют различные системы фиксации факта прохождения подвижного состава.
Основным типом систем учета являются электрические (электронные) системы различной конфигурации. Базовыми требованиями для таких систем являются: точность считывания, надежность работы при условии минимизации технического
обслуживания, срок службы, сложность монтажа и настройки, величина затрачиваемой энергии, защищенность от воздействия внешних факторов, стоимость, возможность
дистанционного управления.
Анализ публикаций
В ходе анализа различной литературы установлено, что широкое распространение получило
использование рельсовых цепей для учета занятости пути, непосредственно устанавливающих свободность или занятость участка пути. В отличие от них, система счета осей работает опосредованно.
Если в начальный период участок был свободным, а затем число въехавших и выехавших колесных пар совпало, то он отмечается как свободный от подвижного состава. Если это условие не выполнено, участок считается занятым.
Обобщенная структурная схема современных систем счета осей на примере контроля простейшего участка представлена на рис. 1 [4]. В состав таких систем входят:
— путевой датчик, регистрирующий проезд колеса. Для определения направления движения датчики устанавливают попарно;
— аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговый сигнал путевого датчика в цифровую информацию.
— электронное решающее устройство подсчитывает результаты и выдает информацию о свободности или занятости участка. В современных системах для этого используются безопасные микропроцессоры. В некоторых системах элементы, выполняющие задачи электронного решающего устройства, частично размещают в путевом ящике вместе с АЦП.
| Централизация;
Рис. 1. Элементы системы счета осей
Система счета осей состоит в простейшем случае из двух счетных пунктов, расположенных по разным сторонам участка, занятость которого необходимо контролировать. Однако в современных системах к решающему устройству подключают большое число входов от расположенных вблизи
путевых датчиков, что позволяет осуществлять контроль занятости нескольких секций (рис. 2). Число счетных пунктов, подключаемых к одному решающему устройству, различно и определяется его моделью, но обычно составляет до нескольких десятков[4].
Рис. 2. Несколько секций, подключенных к одной системе счета
Регистрация перемещения
колесных пар в современных системах позиционирования подвижного состава осуществляется разнообразными по принципу работы датчиками. Они должны регистрировать отдельно каждую ось, а также определять
направление передвижения
локомотивов и вагонов.
Кроме определения направления передвижения, с помощью датчиков регистрации перемещения колесных пар можно получать информацию о прохождении определенной точки пути
подвижным составом.
Датчики регистрирующие
перемещение колесных пар в современных системах
позиционирования, непрерывно
контролируют свое состояние для своевременной регистрации факта прохождения оси, что в свою очередь позволяет избежать возникновения аварийных ситуаций на подъездных путях.
Для определения направления движения колесной пары необходимо использование двух сенсоров, разнесённых между собой на небольшое расстояние. Дистанция между сенсорами должна также обеспечивать надежную регистрацию активации первого и второго сенсора по отдельности, а также их деактивацию после прохождения колесной пары. Подобное размещение сенсоров, в системах счета осей подвижного состава, позволяет уменьшить воздействие вибрации и повысить надежность всей системы учета.
Существующие системы счета осей колесных пар в современных системах позиционирования обладают высокой надежностью, ошибочная регистрация происходит менее чем в одном проценте случаев. Такие ошибки происходят, если не была обнаружена одна из колесных пар, или подсчет колесных пар был проведен дважды, или было ложное срабатывание счетчика осей, а также в случае ошибочного определения направления перемещения подвижного состава.
На основании существующих требований безопасности в случаях, когда происходит ошибочная регистрация оси колесной пары, участок пути считается занятым.
В настоящее время огромное число систем позволяем обеспечить учет прохождения состава по
заданному участку, среди них: Az S 350 U, ZP43, Thaïes и многие др.
Такие системы построены на различных принципах и используют различные технологии. Наиболее распространенными датчиками в подобных системах являются сенсоры индукционного и оптического типа. Гораздо реже используют сенсоры механического или магнитного типов.
Приведенные подходы имеют ряд существенных недочетов. К
недостаткам систем позиционирования основанных на индукционных датчиках следует отнести то, что датчики имеют низкую антивандальную защиту и при внесении постороннего движущегося металлического объекта или при внесении в поле действия датчика стороннего магнитного поля, произойдет ложное срабатывание системы позиционирования.
Недостатками систем
позиционирования, использующими фото и видео фиксаторы, следует считать необходимость значительных затрат на оборудование для сбора и обработки информации, а также затраты на программное обеспечение и сервисное обслуживание. Необходимо следить за поддержанием чистоты оптической системы и обеспечивать подсветку объекта контроля в темное время суток. Недостатком систем позиционирования, основанных на магнитно-контактных датчиках,
является то, что такие датчики также имеют низкую антивандальную защиту и при внесении постороннего движущегося металлического объекта (внесении в поле действия датчика стороннего магнитного поля), подвержены ложному срабатыванию системы позиционирования. Кроме того необходимо обеспечить герметичность датчика в случае использования вместо геркона релейной вставки. К
недостаткам системы
позиционирования, основанной на механическом принципе регистрации осей колесных пар, следует отнести то, что механично-контактные устройства могут переставать работать при загрязнении датчика или при замерзании внутри него конденсата или влаги, что приведет к ухудшении контакта или заклиниванию
механической составляющей
механично-контактного устройства.
На основе анализа недостатков систем позиционирования,
использующих приведенные типы сенсоров, в статье предлагается использовать в качестве сенсора тензометрический датчик и
расположить сенсоры между рельсом и шпалой, а все электронные компоненты и источник питания разместить в корпусе аналогичному по размерам со шпалой. Такая конструкция обеспечит более высокий уровень антивандальной защиты, а так как электронную часть счетчика осей планируется запитать от аккумулятора и использовать беспроводную передачу данных (между счетчиком осей и системой сбора и обработки данных), то подобная конструкция будет простота в эксплуатации и в обслуживании.
Цель работы
Определение наиболее
рациональной конфигурации системы учета количества осей, в условиях обеспечения маневровой и
сортировочной работы на станции.
Основная часть
Для создания автономной системы фиксации прохождения подвижного состава необходимо
проанализировать разрядные
характеристики различных типов аккумуляторных батарей (рис. 3) и для предотвращения полной потери заряда источника питания, необходимо осуществлять подзарядку
аккумулятора, а также выполнять контроль его остаточного заряда.
Наиболее популярен метод оценки остаточной емкости по счетчику ампер-часов, который предполагает расчет полной емкости и вычитание величины затраченной емкости. Главный недостаток такого подхода накопление интегральной ошибки при циклическом заряде и разряде батареи. Повышение точности этого метода возможно с использованием фильтров Калмана, что требует большей вычислительной мощности и в условиях автономной работы неприемлемо.
Альтернативным подходом к оценке остаточной емкости является использование специального
поправочного коэффициента 3 и нормирующего множителя ошибки (см. [8]). Так, обозначим через Cost остаточную емкость батареи, тогда
n
Cost = C0-X (I + 3 ),(1)
i=0
где C0 - разрядная емкость батареи после полного разряда;
I - ток разряда на интервале
времени i длительностью Att .
Значение поправочного
коэффициента 3 выбирается
пропорционально ошибке определения указанного напряжения:
3 = k(U,zm - Umodе! ),(2) где k - нормирующий множитель, который определяется
экспериментально для каждого класса батарей;
и^ -
напряжение батареи,
полученное измерением;
ишо(1е/ - напряжение, вычисленное по эталонной модели.
Рис. 3. Разрядные характеристики АКБ различных типов
В качестве модели была выбрана модель Тевенина, которая при заданном
значении остаточной емкости имеет вид:
С
аи
ть
и
йг;
ть
I
ЯтьСп Сть
и . , = и ип - 1-Я,.
тоа в! о-г ТЬ г 0
Предложенный подход позволяет выполнять расчет остаточной емкости литий-полимерной аккумуляторной батареи без заряда до максимальной емкости и особых затрат вычислительных ресурсов.
Способы подзарядки батареи Подзарядка аккумуляторной батареи возможна при помощи преобразования энергии солнца, ветра
или вибрации при перемещении подвижного состава. Преобразование энергии вибрации при перемещении подвижного состава является наиболее предпочтительной при разработке автономной системы фиксации прохождения подвижного состава. При преобразовании энергии вибрации в электрическую энергию удастся получить незначительную мощность, поэтому при выборе передатчика необходимо выбирать тот, который позволит уверенно передавать сигнал до приемника, находящегося в 150 метрах, при минимальном
потребляемом токе.
Ниже приведена таблица 1, в которой представлены различные передатчики сигнала и их основные характеристики.
В ходе анализа данных, приведенных в таблице 1, установлено, что для разработки автономной системы фиксации прохождения подвижного состава необходимо при выборе передатчика отдать
предпочтение схеме, в которой передатчик выступает в роли радио маячка, с фиксированной в течение
короткого времени частотой сигнала, пока ось колесной пары находится над сенсорами. При использовании передатчиков других типов увеличится и потребляемая мощность автономной системой фиксации прохождения подвижного состава, что приведёт к увеличению затрат при разработке преобразователя энергии вибрации
Таблица 1
Основные характеристики радио передатчиков_
Наименование передатчика Выходная мощность, dBm Потребляемый ток, мА Дальность передачи данных, м Достоверность полученных данных
Радио передатчик (радио маяк) 4 7 150 высокая
Передатчик HM-R433 7 30 240 средняя
Передатчик HM-R868 4 31 160 средняя
Передатчик RFM02-433 -D 8 23 300 средняя
Передатчик RFM02-433 -D 5 25 200 средняя
Bluetooth CC2541 0 18.2 50 высокая
Bluetooth BL600 0 10.5 50 высокая
4 25 140 высокая
GPS/GPRS модуль TK104 18 65 5000 высокая
Wi-Fi модуль ESP8266 14 135 75 высокая
19.5 215 300 высокая
Выводы
Анализ существующих систем учета осей и позиционирования, основанных на различных технологиях, а также характеристик разряда, показал, что наиболее эффективной
конфигурацией является система, основанная на тензометрическом датчике с использованием литий-полимерной аккумуляторной батареи с системой подзарядки от солнечной энергии или вибрации.
В качестве основного,
предлагается использовать
беспроводной способ организации связи для передачи данных о количестве осей, в частности передатчика работающего по принципу радиомаяка. А использование подстройки счетчика ампер-часов по
эталонной модели Тевенина для оценки остаточной емкости батарей, позволит более точно контролировать уровень заряда и своевременно выполнять их замену.
Список литературы:
1. Карташевский В.Г., Семенов С.Н., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи. - М.: Эко-Трендз, 2001.
2. Григорьев В.А., Лагутенко О.И., Распаев Ю.А. Сети и системы радиодоступа. - М.: Эко-Трендз, 2005. -384 с.: ил.
3. Вишневский В.М., Ляхов А.И. и др. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. Москва: Техносфера. 2005. - 592 с.
4. W. Fenner, P. Neumann, J. Trinckauf "Bahnsicherungstechnik", 2003, Seite 83
5. Laird BL600 Bluetooth Low Energy. URL: http://www.farnell.com/datasheets/BL600. pdf/.
6. Радиомодуль HopeRF HM-TR433. URL: http://easyelectronics.ru/radiomodul-hoperf-hm-tr433.html/. Дата обращения: 3.10.2017.
7. ESP8266 Wi Fi Module Explain and Connection. URL: http://www.instructables.com/id/ESP8266-Wi-fi-module-explain-and-connection/.
8. Хандорин Михаил Михайлович, Букреев Виктор Григорьевич Оценка остаточной емкости литий-ионного аккумулятора на основе эталонной модели // Вестник СибГУ им. М.Ф. Решетнева. 2014. №1 (53). С.94-97
Аннотации:
Статья посвящена анализу и оценке существующих систем учета и контроля
занятости пути на железнодорожном транспорте, а также разработке и конфигурированию автономной системы фиксации прохождения подвижного состава с использованием тензометрических датчиков, на основе критерия минимизации затрачиваемой энергии. Кроме того приведен метод оценки остаточной емкости батарей и способ ее подзарядки.
Ключевые слова: логистика,
железнодорожный транспорт,
тензометрический датчик, учет подвижного состава.
The article is devoted to the analysis and evaluation systems existing of accounting and control track employment in railway transport, the development and configuration of autonomous system for fixing rolling stock with the use of strain gauges based on the criterion for minimizing the energy expended. The method is given for estimating the residual capacity of the batteries and the method of recharging them.
Keywords: logistic, railway transport, strain gage sensor, accounting of railway transport.
