CC BY
181
УДК 656.212
О. I. ТАРАНЕЦЬ (ДПТ)
ТЕХН1ЧН1 ЗАСОБИ МЕХАШЗАЦП ТА АВТОМАТИЗАЦП СОРТУВАЛЬНОГО ПРОЦЕСУ НА Г1РКАХ
Проаналiзовано iсторiю розвитку технологи роботи i техшчного оснащення сортувальних пристро1в для переробки вагонiв на залiзничних станцiях Укра1ни та за кордоном. Наведено опис сучасних автоматизова-них систем управлшня процесом розформування составiв. Вказано на необхiднiсть попередньо! оцiнки ефе-ктивностi автоматизаци сортувального комплексу.
Проанализирована история развития технологии работы и технического оснащения сортировочных устройств для переработки вагонов на железнодорожных станциях Украины и за рубежом. Приведено описание современных автоматизированных систем управления процессом расформирования составов. Указано на необходимость предварительной оценки автоматизации сортировочного комплекса.
The history of development of working technology and technical equipment of the marshalling devices for reclassification of wagons at Ukrainian and foreign railway stations is analyzed. The description of modern automated systems of managing the process of breaking-up trains is presented. The necessity of preliminary estimation of automation for the marshalling complex is indicated.
Найважлившим елементом в технологи пе-ревiзного процесу на затзницях Укра!ни е пе-реробка вагошв на сортувальних станщях. Вщ якост роботи та техшчних характеристик сортувальних пристро!в цих станцш залежить без-пека технолопчного процесу розформування та формування составiв, схороннють вантаж1в, а вщповщно рентабельнють та конкурентоспро-можнють залiзниць на ринку транспортних по-слуг.
Ключову роль у робот сортувальних станцш вiдiграють сортувальнi гiрки. Для тдви-щення ефективностi !х роботи на рiзних етапах розвитку робились спроби удосконалення !х технiчного забезпечення та технологи.
У 30-х рр. минулого столотя при розформу-ваннi составiв гальмування вiдчепiв, якi скочу-вались, виконувалось гальмовими башмаками [1]. При цьому використовувались наступнi види башмаюв: однобортнi, двобортнi, твтора-бортш, башмак Бюссинга, башмак Рязано-Уральсько! залiзницi. Спроби замiнити башмаки бшьш механiзованими та кращими пристро-ями привели до винаходу ретардерiв, або упо-вiльнювачiв. Першi ретардери (система Лозе або «колшш гальма» - ОЫ8Ьгеш8е) застосову-вались вже на початку ХХ столотя, але не для сортування, а для закршлення вагонiв при на-вантаженш та вивантаженнi. Розвиток !х в за-стосуваннi до сортування почався в перюд Першо! св^ово! вшни, а особливо пiсля не! у
Н1меччиш та США. Найбiльш розповсюджени-ми на той час у Сврош типами ретардерiв були тип Фрелiха або Тiссен-Хютте, електромагшт-ний уповшьнювач Безелера (Мюнхен), який був побудований на принциш електромагнiтних шин, уповшьнювач системи Марше з опускною рейкою (Франщя), електропневматичний уповшьнювач Уестардейр (Ангая) (рис. 1) [2].
Рис.1. Загальний вигляд електропневматичного уповтнювача Уестардейр
Перш1 вагонш уповшьнювач1 балкового типу були розроблеш у США i встановлеш на сортувальнш прщ станцп Пбсон бшя Чикаго, а згодом на сортувальнш станци Хамм (Вестфа-л1я) почав працювати мехашзований комплекс, що складався з чотирьох пдравл1чних вагонних уповшьнювач1в.
На деяких закордонних зал1зницях застосо-вувались прискорювач1, наприклад, прискорю-вач1 системи Позентруп-Гейнр1х (Н1меччина), яю, у протилежшсть уповшьнювачам, вир1вню-
© Таранець О. I., 2010
вали швидюсть руху рiзних вiдчепiв, надаючи поганим бiгунам додаткове прискорення.
Багаторiчна науково-дослiдна робота, яка проводилась i проводиться у кра!нах СНД та за його межами, по винахщництву техшчних за-собiв регулювання швидкосп руху вiдчепiв на сортувальних пристроях привела до створення багатьох конструкцш гальмiвних i прискорю-вально-гальмiвних засобiв.
Так, на залiзничних станцiях Укра!ни осно-вними технiчними засобами для регулювання швидкосп руху вагонiв е балочнi вагоннi упо-вiльнювачi рiзних типiв (ваговi (КВ-3), натиск-т (Т-50, КНП-5, ВЗПГ, НК-114, РНЗ-2, УВСК (рис. 2)) [3].
Рис. 2. Вагонний уповiльнювач УВСК
Сортувальш гiрки Росшсько! Федераци об-ладнаш пневматичними натискними КЗ-5, натискними НК-114 у 3-х, 4-х та 5-ланковому виконанш, та балочними уповiльнювачами РНЗ-2М.
У св^овш практицi експлуатаци сортуваль-них гiрок використовуеться технологiя квазше-перервного регулювання швидкостi вiдчепiв, при яюй сортувальнi гiрки обладнуються неуп-равляючими точковими уповiльнювачами ТВ3 (Шмеччина, Угорщина, КНР) двох рiзних конструкцш - газонаповнюваш типу DOWTY (ДАУТ1) та домкратовиднi уповiльнювачi ви-робництва науково-дослiдного центру TDJ (КНР).
На прках з iнтенсивною сортувальною ро-ботою для парково! зони передбачаються ваго-ноосаджувачi. Вони розташовуються усередиш рейково! коли i перемiщуються автоматично керованими тросами. За необхiдностi вагонооса-джувачi доводять вiдчепи до вагошв, що знахо-дяться на коли. Таю пристро! застосовують, на-приклад, на сортувальних гiрках Мюнхена (№ме-
ччина), Цюр1ха (Швейцар1я) i Роттердама (Hi-дерланди) [3].
Для шдвищення продуктивностi сортувальних ripoK, шдвищення якост процесу розфор-мування сoставiв, ефективного використання технiчних засoбiв, покращення умов пpацi ро-бiтникiв прки та зниження витрат на розфор-мування сoставiв з 50-х рр. ведуться роботи з автоматизаци технолопчного процесу розфор-мування сoставiв.
Анатз свiтoвoï практики показав, що перший прковий комплекс, який управлявся електро-нiкoю, був створений на станци Кирк недалеко вiд Чикаго, i вже в 1960-i роки бшьшють великих сортувальних станцш були цiлкoм автомати-зoванi.
У 1999 р. компашя Belt Railway (Чикаго) встановила шформацшно-керуючу систему PROYARD виробництва General Electric Transportation Systems (GETS) з метою оптимь зацп сортувального процесу та мiнiмiзацiï по-шкоджень вагoнiв на сopтувальнiй станци Бедфорд-Парк (штат 1ллшойс) [4]. Щц час прийому вагошв на сортувальну станщю пpистpoï сис-теми автoматичнoï iдентифiкацiï (AEI) зчиту-ють з вагонних маpкеpiв даш, якi система PROYARD пopiвнюe тдтверджуючи або коре-ктуючи, з отриманими вщ служби перевезень. Пoтiм вагони проходять через ваги та ряд дат-чиюв, що визначають 1'х хoдoвi характеристики. У систему PROYARD вводяться отримаш данi, доповнюючись шформащею про пoгoднi умо-ви, ухил сортувально1' гipки та вiдстань, яку повинен пройти кожен вщчеп до зчеплення iз вагонами, що стоять на сортувальних кoлiях. До установки системи PROYARD у бшьше шж пoлoвинi випадкiв швидюсть тдходу вiдчепiв до вагoнiв на сортувальних кoлiях перевищува-ла нормативну. 1з введениям в експлуатацiю системи допустима швидюсть не порушуеться у 90 % випадюв.
Канадська компашя Canadian National, для шдвищення продуктивносп сортувально1' стан-цiï Макмiллан, наприюнщ 2002 р. запровадила систему PROYARD II. До функцш цiеï системи входить визначення швидкoстi розпуску в за-лежнoстi вiд ряду фактopiв, враховуючи piд вантажу у вагош Комп'ютер дозволяе точно визначити момент виходу вагона на вершину гipки та керувати подальшим його рухом.
На втизняних станцiях пеpшi спроби автоматизаци сортувального процесу привели до розробки вченими Всеросшського науково-
дослщного шституту залiзничного транспорту (ВНИИЖТ) комплексу систем прково1 автоматики (АРС-ЦН11, АЗСР-ЦН11, ГАЦ-ЦН11, ТГЛ-ЦН11), що вирiшував загальну проблему роз-формування составiв з гiрки [5].
З появою у 90-тi роки мжропроцесорно1' об-числювально1 технiки, яка здатна працювати у системах управлiння виконавчими процесами та вирiшувати iнформацiйно-плануючi задач^ виникли передумови для утворення комплекс-них систем автоматизованого управлiння сор-тувальною станцieю. До основних переваг цих систем ввдносяться: забезпечення безпеки тех-нологiчного процесу сортування вагошв та зниження ролi «людського фактора» в процес управлiння, пiдвищення продуктивност працi та якостi розформування состав на найважли-вiших сортувальних станщях за рахунок впро-вадження нових техшчних засобiв та технологи, об'еднання iнформацiйно-плануючого та керуючого рiвнiв сортувально1 станцiï в едину комплексну систему безперервноï дiï, яка фун-кцiонуе на базi операцiйноï системи реального часу.
Нове розумшня задач розвитку та управлш-ня технолопчним процесом на сортувальних станцiях Роси знайшло свое вiдображення у «Програм1 розвитку та концепцiï механiзацiï та автоматизаци технологiчних процесiв сортувальних станцш на перiод 2000-2005 рр.», що розроблена у Всеросiйському науково-дослiдницькому та проектно-конструктор-ському шститут залiзничного транспорту (ВНИИАС) спiльно зi спецiалiстами галузi з метою покращення технiко-економiчних показ-никiв сортувального процесу. В межах реалiза-цiï щех' концепцiï зараз ведуться роботи по роз-робцi нових систем [6]: АРС ТРАКТ, УУПТ, КГМ-ПК. У 2003 рощ на Московськш залiзницi (станщя Бекасово-Сортувальна) було введено в постшну експлуатацiю комплексну систему автоматизованого управлшня сортувальною станцiею (КСАУ СС) [7]. КСАУ СС включае в себе тдсистеми: ГАЛС Р та КВГ - тдсистеми управлiння насувом та розпуском составiв, ав-томатизують технологiчнi процеси завдання маршруту та регулювання швидкостi насуву состава на прку, а також розпуску состава в залежност вiд поточно1' ситуаци на гiрцi; ГАЦ МН, АРС-УУПТ, КДК СУ ГАЦ - про змшення стану колiйних дiлянок, положення стршочних переводiв, показань свiтлофорiв, прохщ рухо-
мого складу по датчикам рахування осей, що розташоваш в райош сортувально! гiрки.
Для визначення ходових властивостей ввд-четв КСАУ СС включае: вимiрювач вагово! категори вiдчепiв, вимiрювач ступеню запов-нення вагонами шдпркових колiй, обчислювач швидкосп, з якою необхiдно випускати ввдчепи з гальмiвних позицiй, вимiрювач фактично! швидкостi руху вiдчепiв.
Данi про ходовi властивостi отримуються в процес вiльного скочування вагонiв на вимь рювальнiй дiлянцi, що розташована мiж вершиною гiрки та першою гальмiвною позицiею. Для вимiрювання ваги ввдчешв використову-ються автоматичнi вагонш ваги MULTIRAIL LegalWeight (рис. 3) та MULTIRAIL MultiBridge (при зважуванш вагошв на ходу зi шви-дкiстю !х руху 5... 10 км/год похибка вимiрю-вання складае ±1 %), розробленi разом компа-нiями SCHENCK PROCESS GmbH та Schenck spol s r.o.
Рис.3. Автоматичш BaroHHi ваги:
а) MULTIRAIL LegalWeight,
б) MULTIRAIL MultiBridge
Для зменшення впливу динамiчних наван-тажень, що виникають при зважуваннi на ходу, у конструкщю ваговимiрювальних пристро1в включено спецiальнi компенсацiйнi схеми, яю дозволяють зменшити похибку зважування до ± 0,2 %.
Ходовi властивосп вiдчепiв, довжина яких перевищуе мютюсть вимiрювальноï дiлянки, встановлюються за ваговими категорiями.
Onip руху вiдчепа на прямих дшянках колiï визначаеться по результатах вимipювання при-скорення його руху на вимipювальнiй дiлянцi.
Дшсна швидкiсть руху вiдчепiв безперервно вимipюеться швидкостемipами (РИС-В2 або
РИС-В3М), що встановлеш бiля кожно! гальм> вно! позици. При досягненнi вщчепом задано! швидкостi спрацьовуе керуючий пристрш та гальмування припиняеться. Якщо ж змшюють-ся метеорологiчнi умови або виникае необхщ-нiсть сортувати вагони i3 особливою обережш-стю - прковий оператор за допомогою переми-кача ШНП (швидко, нормально, повшьно) мо-же змiнювати швидкостi виходу вiдчепiв з гальмiвних позицiй, що задаш обчислювальним пристроем.
Контроль заповнення шдпркових колiй вагонами (КЗП) здшснюеться безстиковими рей-ковими колами довжиною по 25 м. Розробленi також системи КЗП на принцип розрахунку осей рухомого состава КЗП-СО, що використо-вуються для контролю розмщення вiдчепiв на ГП i ведення моделi перемiщення його осей в уповшьнювачах, система автоматичного нако-пичення вагошв КЗП-ДИП (контроль заповнення колш - датчик iмпульсний колшний), що охоплюе до 360 м довжини шдпркових колш (система дозволяе операторам спостерпати за розпуском вагошв в електронному режим^ причому автоматика сама включае гiрковi упо-вiльнювачi в потрiбний момент) та система контролю заповнення колш на основi iмпульсно-го зондування (КЗП-ИЗ).
Для бущвництва та модернiзацi! сортуваль-них станцiй Захiдно! Свропи (Швейцарiя, Авст-рiя, Нiмеччина) департаментом транспортно! технiки фiрми SIEMENS розроблено ушверса-льний мiкропроцесорний комплекс MSR 32, побудований на базi 32-бiтових процесорiв, об'еднаних в мережу, для прок велико!, серед-ньо! та мало! потужносп [8, 9].
Принцип ди системи MSR 32 наступний. 1нформащя вiд усiх вимiрювальних пристро!в та датчиюв сортувально! гiрки, а також парюв прийому та вiдправлення поступае на центра-льний процесор. Пюля обробки усiх даних звщ-ти виконуеться управлшня локомотивом, усiма гальмiвними позицiями, а також вагоноосаджу-вачами. Система автоматично керуе маршрутами розпуску, розтзнае вiдчепи, що скочуються повiльно та вiдводить вiдчепи, що доганяють, на сусщш коли (попереджаючи ствударяння та на!зди). За рахунок управлшня вагонними упо-вiльнювачами достатньо точно регулюеться швидюсть вiдчепiв, що дозволяе досягти оптимального заповнення шдпркових колш Пред-ставлену систему вже запроваджено на сорту-вальних станцiях Швейцари (Цюрiх), Австрiя
(Вщень), Нiмеччина (ripKa «Пiвденна Ельба» поблизу порту Гамбург), а також на залiзницях колишнього СРСР (станцiя Вайдотай у Лига [10]). Наприкiнцi 2008 року представниками фiрми SIEMENS та ВАТ «РЖД» (Росiя) було шдписано меморандум про спiвробiтництво, що передбачае автоматизацiю станцiй Черня-ховськ та Лужська-Сортувальна [11].
Розвиток засобiв автоматизаци сортувально-го процесу привiв до створення та введення в дда рiзноманiтних автоматизованих систем управлiння процесом розформування составiв на сортувальних прках. Але недолiком усiх представлених функцюнуючих систем автоматизаци е те, що вони достатньо дороп в бущве-льному та експлуатацiйному вщношеннях.
Розробцi проекту автоматизаци конкретно! сортувально! прки повинна передувати попе-редня оцшка його ефективностi. В сучасних умовах конкуруючi варiанти конструкци та техшчного оснащення сортувальних гiрок до-цiльно порiвнювати при використаннi матема-тичних методiв. Широкого використання набу-ло iмiтацiйне моделювання виробничих проце-сiв на ЕОМ, що дозволяе порiвнювати рiзнi ор-ганiзацiйно-технiчнi заходи i пропозици щодо вдосконалення технологи i техшчного оснащення сортувального комплексу.
Такий пщхщ дае можливють на пiдставi iмi-тацiйних експерименпв обрати оптимальний варiант автоматизовано! системи управлшня, який не допустить попршення юнуючих екс-плуатацiйних показникiв сортувально! прки, забезпечить найбiльшi швидкостi розпуску, да-льнiсть та ступiнь точност прицiльного управ-лiння скочуванням вагошв з прки при повнш гаранти безпеки та надiйностi ïï роботи, а також буде ефективною у економiчному та техшко-експлуатацiйному вщношеннях.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Сортировочные станции зарубежных железных дорог [Текст] / Д. Н. Никитин и др. - М.: Трансжелдориздат, 1957. - 175 с.
2. Образцов, В. Н. Станции и узлы [Текст]. - Ч. 2 / В. Н. Образцов. - М.: Трансжелдориздат, 1938. - 492 с.
3. Берестов, I. В. Прков1 техшчш засоби [Текст] : учб. поабник для студ вуз1в зал1зн. трансп. / I. В. Берестов, £. В. Нагорний. - Х.: Регюн-шформ; К.: Трансп. Украши, 1998.
4. Kube, K. [Тех!] / K. Kube // Progressive Railroading. - 2002. - № 7. - P. 50-52.
5. Фонарев, Н. М. Автоматизация процесса расформирования составов на сортировочных горках [Текст] / Н. М. Фонарев. - М.: Транспорт, 1971. - 272 с.
6. Савицкий, А. Г. Концепция автоматизации и механизации процессов на сортировочных станциях [Текст] / А. Г. Савицкий // Автоматика, связь, шформатика. - 2000. - № 4. - С. 49-52.
7. Савицкий, А. Г. Технологические средства на сортировочных станциях: вчера, сегодня, завтра [Текст] / А. Г. Савицкий. - 2005. - С. 33-37.
8. Берндт, Т. Сортировочные горки на железных дорогах мира [Текст] / Т. Берндт, С. В. Власен-ко // Автоматика, связь, шформатика. - 2007. -№ 6. - С. 45-48.
9. Сименс: заслуженная высокая репутация [Текст] // Евразия вести. - 2004. - № 11. - С. 29.
10. Модернизация завершена [Электронный ресурс] // Литовский курьер on-line №18 (740) 30 Апреля. - Режим доступа: http://www.kurier.lt
11. Горка-автомат [Электронный ресурс] // Гу-док.Яи 21.05.2009 - Режим доступа: Щр:// www.gudok.ru
12. Бобровский, В. И. Оценка эффективности систем автоматизации сортировочного процесса методом моделирования [Текст] : дисс. ... канд. техн. наук: 05.22.08. - Д., 1973. - 236 с.
13. Пособие по применению норм и правил проектирования сортировочных устройств [Текст]. -М.: Транспорт, 1994. - 220 с.
14. Автоматизация и механизация переработки вагонов на станциях [Текст] / Ю. А. Муха и др. -М.: Транспорт, 1985. - 248 с.
15. Сагайтис, В. С. Устройства механизированных и автоматизированных сортировочных горок [Текст] : справочник / В. С. Сагайтис, В. Н. Соколов. - М.: Транспорт, 1985. - 208 с.
Надшшла до редколегп 16.12.2009.
Прийнята до друку 28.12.2009.
