CC BY
126
Проблематика транспортных систем
15
13. Транспортно-грузовые системы железных дорог : учебное пособие / А. С. Балалаев, И. А. Чернышева, А. Ю. Костенко. - Хабаровск, 2006. - 62 с.
14. Транспортно-грузовые системы / Н. П. Журавлев, О. Б. Маликов. - М. : Маршрут, 2006. - 368 с.
15. Единые нормы выработки и времени на вагонные, автотранспортные и складские погрузочно-разгрузочные работы. - М. : Транспорт, 1987. - 156 с.
16. Технико-экономическое обоснование принятых решений при строительстве и переустройстве раздельных пунктов : учеб. пособие / Е. Э. Червотенко, Л. А. Михеева. - Хабаровск : ДВГУПС, 2009. - 107 с.
17. Организация и механизация погрузочно-разгрузочных работ на автомобильном транспорте : учеб. пособие / Г. Н. Дегтерев. - 2-е изд. - М. : Транспорт, - 1980. -264 с.
18. Индексы изменения сметной стоимости. Ценообразование и сметное нормирование в строительстве : № 300. - Москва, 9 сентября 2010 г. - С. 7.
19. ФЕР-81-02-01-2001-01. Земляные работы / Госстрой России. - М. : ФГУП ЦПП, 2001. - 116 с.
20. ФЕР-81-02-28-2001. Часть 28. Железные дороги / Госстрой России. - М. : ФГУП ЦПП, 2009. - 42 с.
21. ФЕР-2001-27. Автомобильные дороги [Электронный ресурс] / Госстрой России. - М. : ФГУП ЦПП, 2003. - URI: http://www.clocload.ru/Basesdoc/10/1062/index.htm.
22. ФЕР-2001-07. Бетонные и железобетонные конструкции сборные / Госстрой России. - М. : ФГУП ЦПП, 2004. - 92 с.
23. ФЕР-2001-06. Бетонные и железобетонные конструкции монолитные / Госстрой России. - М. : ФГУП ЦПП, 2004. - 97 с.
24. Методические указания по сравнению вариантов проектных решений железнодорожных линий, узлов и станций / А. М. Козлов, К. К. Таль. - М., 1988.
УДК 656.216 А. В. Тарасов
Петербургский государственный университет путей сообщения
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ГАБАРИТА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ВЪЕЗЖАЮЩЕГО В ПУТЕПРОВОД
Рассматриваются вопросы пересечения на разных уровнях железной и автомобильной дорог. Предлагается система контроля, исключающая столкновение высокогрузных автотранспортных средств с конструкцией железнодорожного путепровода. Представлены достоинства данной системы и требования безопасности, которым она должна отвечать.
путепровод, авария, система контроля, требования безопасности, тормозной путь.
ISSN 1815-588X. Известия ПГУПС
2011/4
16
Проблематика транспортных систем
Введение
Автомобильная и железная дороги являются зонами повышенной опасности, особенно в местах пересечения или нахождения в непосредственной близости друг от друга. К таким зонам должны быть применены меры максимальной предосторожности, исключающие возникновение любых ситуаций, которые могут привести к человеческим жертвам и крупному экономическому ущербу.
Большое количество аварий происходит на железнодорожных переездах. Переезды оборудуются переездной сигнализацией, автошлагбаумами и устройствами заграждения переезда (УЗП). Несмотря на принятые меры безопасности, на переездах регулярно случаются аварии, связанные прежде всего с нарушениями правил дорожного движения: водители игнорируют предупреждения о приближении поезда и продолжают движение через переезд. В настоящее время на участках высокоскоростного движения все железнодорожные переезды планируется заменить на путепроводы (не только в России, но и на территории других стран [1], [2]).
Можно рассмотреть два вида путепроводов:
- путепровод, расположенный над автомобильной дорогой;
- путепровод, расположенный над железной дорогой.
Поскольку авария на автодороге возникает внезапно, то вероятность ее появления практически нельзя прогнозировать. Такая ситуация может причинить ущерб и нарушить перевозочный процесс на железной дороге. Таким образом, необходима система, которая будет непрерывно следить за опасным участком пути и принимать необходимые меры для исключения возможных аварийных ситуаций.
Существующих мер безопасности, применяемых на данный момент в России, недостаточно для предотвращения аварийных ситуаций [3].
1 Система контроля габарита транспортного средства, въезжающего в путепровод
1.1 Описание системы. Принцип работы
Когда железная дорога проходит над автодорогой, возникает опасность столкновения автотранспорта с подпролетным строением путепровода.
Данная ситуация является опасной для железной дороги, т. к. при столкновении может произойти повреждение не только транспортного средства, но и самого путепровода. При достаточно сильном ударе возможны различные смещения путепровода в сторону. Кроме того, вероятны нарушения верхнего строения пути с нарушением работы рельсовых цепей, а это, несомненно, является отклонением от нормальной работы всего участка пути. На восстановление работы железной дороги может потребоваться долгое время и привлечение большого количества техники и людей.
2011/4
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
17
В связи с этим задачей сегодняшнего дня является разработка системы непрерывного контроля высоты автотранспортного средства, которая будет измерять верхний габарит въезжающего в путепровод транспортного средства и при необходимости извещать водителя данного средства о невозможности его дальнейшего следования.
Стоит отметить, что проектирование подобной системы является сложной инженерной задачей. Во-первых, габарит и форма грузового автотранспортного средства не являются постоянными, зависят от перевозимого груза. Во-вторых, на данный момент практически нельзя контролировать параметры движения автомобильного транспорта, т. е. его максимальную скорость движения на определенном участке пути, время начала торможения и сам тормозной путь от восприятия водителем опасности до момента полной остановки. На железной дороге максимальная скорость движения на любом участке пути является величиной известной, и исходя из этого выбирается тормозной путь и начало торможения, кроме того, при превышении скоростного режима происходит автоматическое торможение состава. Для указанных мер применяются различные системы, такие как:
- комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ), которое является основным средством обеспечения безопасности движения поездов на РЖД и железных дорогах стран СНГ [4];
- автоматическое управление торможением поезда (САУТ), которое осуществляет контроль за движением и автоматическое управление торможением [5];
- внепоездной контроль скорости с использованием блок-устройства контроля скорости (БУКС).
На рисунке 1 представлена примерная система контроля габарита транспортного средства, въезжающего в путепровод, которая может состоять из:
- датчиков контроля верхнего габарита (ДК);
- специализированных видеокамер слежения;
- сервера обработки информации (СОИ);
- световой сигнализации;
- табло.
В качестве ДК допустимого габарита можно использовать инфракрасные линейные извещатели. Датчики должны быть установлены в паре в вертикальной плоскости, причем один луч будет перекрываться при каждом проезде транспорта мимо датчика, а второй - только в случае нарушения габарита (кроме того, верхний датчик должен быть установлен чуть ниже, чем максимально допустимая высота подпролтеного
Рис. 1. Система контроля габарита транспортного средства, въезжающего в путепровод
ISSN 1815-588X. Известия ПГУПС
2011/4
18
Проблематика транспортных систем
строения путепровода). В инфракрасных ДК с вертикальными лучевыми барьерами обычно используется алгоритм обработки сигналов, формирующий сигнал при одновременном перекрытии двух и более лучей [6].
При перекрывании обоих лучей необходимо остановить движение перед путепроводом с помощью светофора, который переключится на красный запрещающий сигнал, и уведомить водителя транспортного средства, которое нарушило габарит, о том, что ему необходимо поменять маршрут следования, с помощью табло, на которое будет поступать информация от камер слежения через СОИ в момент одновременного прерывания лучей от ДК.
Поскольку нарушать луч от датчиков могут только большие транспортные средства, которые по ПДД должны двигаться по правой полосе автомобильной дороги, необходимо иметь дополнительную полосу движения (ДП), предназначенную для объезда путепровода. На ней необходимо установить еще одни ДК. При перекрытии лучей датчиков на ДП движение в сторону путепровода разрешится. Скорость движения грузовых автомобилей при проезде мимо ДК автор статьи предлагает установить не более 30 км/ч.
Для предотвращения возможности проезда запрещающего сигнала светофора систему можно дополнить устройством заграждения, аналог которой применяется на переездах.
Данная система должна исправно функционировать и для случая, когда число транспортных средств, которые нарушили габарит (N, шт.) больше единицы, т. е. на светофоре не должно появиться разрешающего показания до тех пор, пока все нарушители не проследуют мимо ДК на дополнительной полосе. В противном случае это можно расценивать как опасный отказ системы.
В соответствии с ГОСТ 19.701-90 построен алгоритм работы данной системы (рис. 2).
2 Требования, предъявляемые к системе
2.1 Требования к аппаратуре
Разработка данной системы возможна в двух вариантах - на релейной или на современной микропроцессорной основе. Любой из этих методов должен отвечать современным требованиям безопасности.
При проектировании релейной схемы управления светофором очень важным фактором является применение реле I класса надежности, у которого интенсивность опасных отказов Хоп = 10~12 1/ч. В этом случае нормой
безопасности схемы управления светофором является Хоп = 10~10 1/ч [7]. Именно к этому значению и следует стремиться. Кроме того, должны со-
2011/4
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
19
блюдаться напряжение и ток питания ламп светофоров, условия видимости светофора, напряжение (ток) притяжения и отпускания якоря реле и др.
Рис. 2. Алгоритм работы системы контроля габарита транспортного средства,
въезжающего в путепровод
ISSN 1815-588X. Известия ПГУПС
2011/4
20
Проблематика транспортных систем
Для доказательства безопасности микропроцессорных устройств применяют экспертные и расчетные методы, стендовые испытания, испытания с использованием машинных моделей и в условиях эксплуатации, а также анализ статистических данных об отказах в процессе эксплуатации системы. Кроме того, микропроцессорные устройства представляют собой совокупность аппаратных и программных средств. И для большей безопасности необходимо применять защищенные от отказов аппаратные средства и защищенные от ошибок программные средства [8], [9].
Немаловажным фактором является и срок службы вновь разрабатываемой системы. Она должна работать длительное время до физического старения, в среднем до 15 лет, как на релейной, так и на микропроцессорной основе.
Очень важной частью системы являются датчики контроля. К ним, безусловно, также должны предъявляться требования. Современные инфракрасные линейные извещатели, по данным руководств по эксплуатации, имеют средний срок службы 8 лет со средней наработкой до отказа 60 000 ч, что соответствует вероятности безотказной работы не менее 0,983 за 1000 ч.
2.2 Временные параметры в работе системы
Поскольку скорость движения не должна превышать 30 км/ч (8,34 м/с), то необходимо рассчитать чувствительность ДК. Для этого нужно установить допустимую ширину перекрытия обоих лучей. Автор статьи считает, что объект, который превышает допустимый верхний габарит, но имеет ширину не более 5-8 см, не является опасным и не может вызвать серьезных нарушений в движении транспорта и работе путепровода, а следовательно, не может нанести ущерб ОАО РЖД. Исходя из этого можно сделать вывод, что при данной скорости движения чувствительность датчиков должна быть не более 10 мс.
Важной частью системы является светофор. Поскольку движение мгновенно остановить нельзя, то между разрешающим сигнальным показанием и запрещающим должно быть некое время т, с, которое необходимо для исключения столкновения автомобиля, находящегося перед светофором, и автомобилем позади него при экстренном торможении первого. На время т на светофоре должен гореть желтый огонь, который сигнализирует о том, что скоро появится запрещающий сигнал. Замедление на включение красного огня должно быть таким, при котором с момента нарушения габарита грузовой автомобиль гарантированно остановится перед светофором или проследует без остановки на ДП.
Тормозной путь на автомобильной дороге зависит от многих факторов, таких как время реакции водителя на возникшую опасность, скорость движения, погодные условия, дорожное покрытие, состояние колес и тормозной системы, способ торможения и вес автомобиля.
2011/4
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
21
Расчет тормозного пути является весьма сложной задачей, ведь у каждого транспортного средства свои значения.
В ГОСТ Р 51709-2001 приведены значения и формулы, которые можно использовать для расчета тормозного пути грузового автомобиля:
V2
S=к • t,.+к •
сц
где Кн - начальная скорость автомобиля перед торможением (8,34 м/с);
/рв - время реакции водителя (0,2-1,2 с); t - время срабатывания тормозной системы (0,15 с); g - ускорение свободного падения (9,81 м/с2);
Ксц - коэффициент сцепления с дорогой (0,7 - при сухом покрытии, 0,4 - при мокром покрытии, 0,2 - при укатанном снеге, 0,1 - при обледенелой дороге).
Например, при самых неблагоприятных условиях (максимальных значениях /р.в и /ср и минимальном значении Ксц) тормозной путь грузового
автомобиля составит 46,74 м. Именно на этом минимальном расстоянии должен находиться светофор от ДК.
Если принять процесс торможения равнозамедленным движением, то по следующей формуле время т будет составлять 8,5 с:
т =
V
н
g • к
сц
Заключение
Поскольку на сети дорог имеется большое количество путепроводов и аварийные ситуации, связанные с нарушением верхнего габарита, возникают регулярно, можно сделать вывод о том, что данная система будет необходима. Она уменьшит количество столкновений автотранспортных средств с подпролетным строением путепровода, сократит затраты, связанные с восстановлением движения на месте аварии, а также создаст более спокойную обстановку на автомобильных дорогах.
К достоинствам данной системы можно отнести:
- непрерывный контроль верхнего габарита каждого транспортного средства;
- непрерывное видеонаблюдение и видеофиксацию участка дороги;
- возможность эксплуатации при городском интенсивном движении;
- возможность обмена информацией между СОИ и сервером ГИБДД;
- небольшие временные затраты на техническое обслуживание.
ISSN 1815-588X. Известия ПГУПС
2011/4
22
Проблематика транспортных систем
Библиографический список
1. Суперпоезда появятся в Петербурге уже в конце года / И. Кузнецова // Вечерний Петербург. - 2008. - 2 октября. - С. 6.
2. The best level crossing is one that doesn’t exists / Mike Knutton // International Railway Journal. - 2004. - № 4. - PP. 26.
3. Меры обеспечения безопасности в местах пересечения автомобильной и железной дорог / А. В. Тарасов, В. Б. Соколов // Новые технологии в мостостроении : сборник трудов. - СПб. : ПГУПС, 2011. - С. 64-67.
4. Унифицированное комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У) : учеб. пособие / В. И. Астрахан, В. И. Зорин, Г. К. Кисельгоф и др.; ред.
B. И. Зорин и В. И. Астрахан. - М. : Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте. - 2008. - С. 177.
5. Локомотивная аппаратура системы автоматического управления торможением поездов САУТ-ЦМ / 485. Руководство по эксплуатации. 97Ц.06.00.00-01 РЭ. Альбом 1. -
C. 4.
6. Метод селекции нарушителей в двухпозиционных инфракрасных средствах обнаружения / А. Капитонов, В. Иванов, С. Садыков // Современные технологии безопасности. - 2007. - № 1. - С. 25-31.
7. Надежность систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи : учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, В. И. Шаманов. - М. : Маршрут. - 2003. - С. 186-188.
8. Доказательство безопасности и сертификация устройств и систем ЖАТ /
О. А. Наседкин // Автоматика, связь, информатика. - 2007. - № 1. - С. 16-18.
9. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики / Вл. В. Сапожников. - М. : Транспорт, 1995. - С. 22.
2011/4
Proceedings of Petersburg Transport University
