CC BY
26
6. Kuznetsov S. M., Kuznetsova K. S. Processing of results of field tests with the technical and tariff regulation [Obrabotka rezultatov naturnih ispitanii pri tehnicheskom i tarifnom normiro-vanii]. Ekonomika zheleznykh dorog - Economy railways, 2010, no 7, pp. 88 - 99.
7. Kuznetsov S. M., Tkachenko V.I., Golomeeva N.V. Processing of statistical information [Obrabotka statisticheskoi informacii]. Nauchno-issledovatelskie publikacii - Scientific research publications, 2014, no 3 (7), pp. 45 - 54.
8. Kuznetsov S. M., Zaytsev A. V. Assessment of technical reliability of liner-tamping-straightening machines VPR-02 [Ocenka tehnicheskoi nadejnosti ekspluatacii vipravochno-podbivochno-rihtovochnih mashin VPR-02]. Transport, nauka, tehnika, upravlenie - Transport, science, technology, management, 2014, no 2, pp. 45 - 49.
9. Kuznetsov S. M., Kruglov A. I., Legostaeva O. A. Construction of confidence intervals of hydrotransport systems [Postroenie doveritelnih intervalov raboti gidrotransportnih system]. Nauchno-issledovatelskie publikacii - Scientific research publications, 2014, no 13 (17), pp. 5 - 15.
10. Kuznetsov S.M. Improvement of processing of results of field tests with the technical and tariff regulation [Sovershenstvovanie obrabotki rezultatov naturnih ispitanii pri tehnicheskom i tarifnom normirovanii]. Ekonomika zheleznykh dorog - Economy railways, 2013, no 7, pp. 90 - 97.
УДК 681.5+625.76.08
Ю. Б. Тихонов
ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПОЕЗДА
В статье проведен анализ безопасности работ при подъеме одного груза двумя грузоподъемными кранами. Рассмотрен способ повышения безопасности проводимых работ с использованием радиоканала для передачи и приема информации о состоянии кранового оборудования, сигналов управления крановыми операциями системами безопасности кранов от крановщиков и стропальщиков, речевого обмена информацией между крановщиками и стропальщиками.
Восстановительный поезд (ВП) предназначен для ликвидации последствий аварии на железной дороге. Основными машинами ВП являются грузоподъемные краны, которые должны эксплуатироваться в соответствии с руководством по эксплуатации завода-изготовителя и федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности «Правилами безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».
Все грузоподъемные краны, в том числе и железнодорожные, оснащаются приборами безопасности, которые могут выполнять функции различных систем автоматической защиты:
ограничение грузоподъемности (прибор автоматически формирует сигналы отключения механизма подъема груза и механизмов, продолжение работы которых направлено на снижение устойчивости крана, при подъеме груза массой, превышающей номинальную грузоподъемность на текущем вылете);
ограничение подъема и опускания крюка при его подходе к крайним верхнему и нижнему положениям;
ограничение вылета в крайних положениях;
отключение всех механизмов крана при приближении стрелы крана на опасное расстояние к проводам ЛЭП (ограничитель опасного приближения к ЛЭП);
предотвращение столкновения крана с препятствиями в стесненных условиях работы; могут использоваться четыре вида координатной защиты: «потолок», «стена», «левый угол», «правый угол».
Прибор безопасности дополнительно может содержать в своем составе анемометр, который представляет собой систему автоматического контроля. Эта система позволяет машинисту крана принять решение о прекращении работы при скорости ветра, превышающей предельно допустимую.
Кроме этого прибор безопасности содержит регистратор параметров - программируемый прибор, который на всем протяжении работы крана анализирует показания различных датчиков и производит запись в свою энергонезависимую память. Туда записывается, в общем, количество отработанных краном моточасов, полное количество рабочих циклов и количество циклов, во время которых имели место недопустимые перегрузки.
Регистратор параметров при необходимости позволяет получить подробную информационную карту, где указаны марка и заводской номер ограничителя, дата его установки на кран, распределение рабочих циклов по степени загрузки крана, количество и точное время недопустимых перегрузов, а также другая информация, представляющая интерес для владельцев крана и представителей надзорных органов.
Прибор безопасности формирует сигналы управления (разрешения) крановыми операциями.
В настоящее время перечисленные функции приборов безопасности выполняются современными микропроцессорными системами, в частности, ограничителем грузоподъемности ОНК-160С [2]. Для каждого крана существует определенная модификация этого прибора.
Функционирование прибора безопасности рассчитано на работу грузоподъемного крана (в том числе и железнодорожного) со штучным грузом. Однако при работе ВП из-за недостаточной грузоподъемности одного крана нередко один груз поднимают два грузоподъемных крана, как правило, одного типа (рисунок 1).
а б
Рисунок 1 - Подъем локомотива двумя кранами: а - с решетчатыми стрелами; б - с телескопическими стрелами
При этом возникает ряд трудностей: необходимо обеспечить согласованную работу двух крановщиков и сигнальщика, в сложных случаях необходимо крановщиков и сигнальщика обеспечить двусторонней радиосвязью, в процессе работы необходимо одновременно производить контроль углов отклонения грузовых канатов от плоскости подъема для каждого крана, углов отклонения грузовых канатов от гравитационной вертикали, углов наклона опорных платформ обоих кранов к горизонту.
В соответствии с «Правилами безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» работа по подъему и перемещению груза двумя или несколькими кранами должна производиться в соответствии с проектом или технологической картой, в которых должны быть приведены схемы строповки и перемещения груза с указанием последовательности выполнения операций, положения грузовых канатов, а также должны содержаться требования по безопасному подъему и перемещению груза. При этом нагрузка на каждый кран не должна превышать его грузоподъемности.
Проект производства работ (ППР) и технологическая карта (ТК) должны иметь в своем составе раздел, связанный с организацией безопасного производства работ с применением подъемных средств (ПС). Этот раздел, кроме всего прочего, должен включать следующее:
а) условия совместной безопасной работы двух и более ПС;
б) условия применения координатной защиты работы ПС (при ее наличии на ПС);
в) условия совместного подъема груза двумя или несколькими ПС;
г) условия перемещения ПС с грузом, а также условия перемещения грузов над помещениями, где производятся строительно-монтажные и другие работы;
д) условия установки ПС над подземными коммуникациями;
е) условия подачи грузов в проемы перекрытий;
ж) выписку из паспорта ПС о силе ветра, при котором не допускается их работа;
з) условия организации радиосвязи между крановщиками и стропальщиками.
Таким образом, перемещение одного груза двумя кранами - сложный и небезопасный технологический процесс.
Один из способов повышения безопасности - объединение приборов безопасности, установленных на двух кранах, в одну систему. Сделать это можно с помощью кабеля или по радиоканалу. Целесообразным является использование радиоканала, так как кабель может быть поврежден в результате непредвиденных механических воздействий и климатических факторов. В настоящее время управление по радиоканалу нашло практическое применение на мостовых кранах.
Известен также способ беспроводной передачи информации в системе безопасности одного стрелового крана [ 1 ]. В соответствии с этим способом система безопасности состоит из отдельных модулей, которые могут располагаться как на данном кране, так и на других кранах, неподвижных объектах и у стропальщиков и других лиц, участвующих в технологическом процессе. Один модуль на кране является ведущим.
Каждый модуль системы безопасности (рисунок 2) может выполнять функции приемника, передатчика и ретранслятора радиосигнала для передачи информации и содержит модем 1, микроконтроллер 2 и источник питания (на схеме не показан). К микроконтроллеру 2 в зависимости от назначения модуля могут быть подключены цифровые и аналоговые датчики с АЦП, органы управления 3 (кнопки, клавиши, переключатели) и исполнительные устройства 4 (электронные силовые ключи).
Модуль, расположенный в кабине грузоподъемного крана и используемый, как правило, в качестве пульта крановщика, может дополнительно содержать различные элементы световой и звуковой сигнализации, которые подключаются к микроконтроллеру 2. Для организации голосовой связи крановщика со стропальщиком модуль снабжается микрофоном с микрофонным усилителем и громкоговорителем с соответствующим усилителем мощности.
Модем 1 содержит приемник 5, передатчик 6 и цифровой трансивер 7, работа которых поддерживается общим генератором 8. Для связи модема 1 с микроконтроллером 2 по последовательному интерфейсу модем 1 содержит контроллер последовательного интерфейса 9. С целью снижения требований к вычислительным ресурсам (быстродействию) микроконтроллера 2 трансивер 1 содержит буферное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 10, предназначенное для временного хранения данных, передаваемых и принимаемых модемом 1. Распределение потока данных в модеме 1 осуществляется с помощью управляющей логики 11. Одновременно эта логика производит установку необходимого режима работы схемы управления энергопотреблением 12.
Использование данного способа рассматривалось для одного крана, работающего со штучным грузом. Однако подобный способ применим и для двух кранов, поднимающих один груз.
Рисунок 2 - Модуль системы безопасности. Схема функциональная
В этом случае в кабине каждого крана устанавливается модуль, выполняющий функции пульта крановщика. К микроконтроллеру 2 подключены органы управления крановыми операциями 3 (кнопки, клавиши, переключатели), элементы световой и звуковой сигнализации. Кроме этого к микроконтроллеру подключены исполнительные устройства 4 (электронные силовые ключи). Для организации голосовой связи крановщика со стропальщиками и другим крановщиком модуль снабжается микрофоном с микрофонным усилителем и громкоговорителем с соответствующим усилителем мощности.
Кроме того, на каждом кране установлены модули, к которым подключены цифровые и аналоговые датчики с АЦП: датчики давления в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра подъема стрелы (для крана с решетчатой стрелой датчик усилия), датчик угла наклона стрелы маятниковый, датчики отклонения грузового каната от вертикали, датчик азимута, датчик нижнего положения грузозахватного органа, датчики верхнего и нижнего положений стрелы, датчики отклонения платформы крана от горизонта, датчик скорости ветра, дополнительно для крана с телескопической стрелой датчик длины стрелы. Отдельный модуль устанавливается на оголовке стрелы. К нему подключен датчик верхнего положения грузозахватного органа. Этот модуль при определенных условиях может использоваться для ретрансляции радиосигнала. Модули, к которым подключены датчики, выполняют функции ограничителя грузоподъемности, ограничителя вылета в крайних положениях стрелы, ограничителя верхнего и нижнего положений крюка, системы координатной защиты, системы горизонтирования платформы, ограничителя отклонения грузового каната от вертикали, анемометра, регистратора параметров.
Дополнительные модули выдаются стропальщикам и другим лицам, участвующим в технологическом процессе. Эти модули снабжены органами управления, позволяющими блокировать крановые операции, а также микрофоном и громкоговорителем для голосового обмена информацией с крановщиками и другими стропальщиками.
№ 3(23) 2015
Обмен информацией между всеми модулями осуществляется по радиоканалу.
Если в процессе работы крана ухудшается или становится невозможной связь между модулями, через которые транслировался радиосигнал, например, из-за появления экранирующего препятствия, то может произойти отказ в работе системы безопасности. Для предотвращения такой ситуации в процессе работы грузоподъемного крана сигналы от внешнего модуля, расположенного вне данного грузоподъемного крана, принимаются как минимум двумя модулями крана. При этом ведущие модули кранов оценивают качество связи, выявляют маршрут передачи данных с наилучшим качеством связи. Если наилучшее качество связи достигается при передаче данных через другие модули, благоприятно расположенные в данной ситуации, то при помощи ведущих модулей осуществляется подключение этих модулей к беспроводной сети в качестве ретрансляторов.
Алгоритм работы системы безопасности состоит в том, чтобы остановить работу обоих кранов в случае выхода за пределы допустимых значений хотя бы одного любого параметра.
Таким образом, рассмотренная система позволяет
реализовать одновременное совместное управление двумя кранами, поднимающими один груз; управление осуществляется как крановщиками, так и стропальщиками с целью обеспечения дополнительной блокировки (аварийной остановки) движений крана;
обеспечить надежность передачи информационных и управляющих сообщений, в том числе сигналов аварийного отключения механизмов крана, путем самоорганизации сети при изменении условий работы или пространственного положения узлов крана;
реализовать обмен речевыми сообщениями между стропальщиками и крановщиками;
предотвращать несанкционированный доступ к управлению кранами путем аутентификации крановщика;
благодаря связи с компьютером (ноутбуком) дистанционно настраивать систему безопасности кранов перед началом работы в зависимости от плана производства работ или каких-либо внешних условий: настройка координатной защиты, ограничение скорости или отключение крановых операций в зависимости от скорости ветра, температуры окружающего воздуха;
автоматически дистанционно считывать диагностическую информацию о техническом состоянии системы безопасности или кранов в целом для исключения допуска к работе крана с какой-либо технической неисправностью.
Указанные факторы позволяют повысить безопасность работы грузоподъемных кранов восстановительного поезда.
Для практической реализации предложенной системы имеются определенные наработки. Современные системы дистанционного беспроводного управления кранами, применяемые зачастую в тяжелых производственных условиях, разрабатываются уже не одно десятилетие. В частности, разработаны системы для управления по радиоканалу специальными кранами, использующимися в тяжелой промышленности, для управления высотными башенными кранами в жилищном строительстве, для дистанционного управления автокранами с пропорциональными электрогидрораспределителями.
Практическое применение такой системы в определенной степени сдерживают нормативные документы, ограничивающие работы по подъему одного груза двумя кранами, если вес груза превышает грузоподъемность каждого крана. Поскольку предложенная система предполагает дублирование систем безопасности, нормативные документы могут быть уточнены в сторону либерализации без ущерба безопасности.
Список литературы
1. Пат. 2282576 С2 Российская Федерация, МПК B 66 C 13/18). Способ беспроводной передачи информации в системе безопасности грузоподъемного крана [Текст] / Коровин В.А.,
Коровин К.В.; заявитель и патентообладатель ООО «НПП «Резонанс». - 2004138353/11; за-явл. 27.12.2004; опубл. 27.08.2006.
References
1. Korovin V.A., Korovin K.V. Patent RU2282576 C2, 27.08.2006.
№ 3(23) ИЗВЕСТИЯ Транссиба 123
=2015 ■
