Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Решение задач по развитию систем управления и обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины

Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации, разработанная в соответствии с поручением Президента РФ В.В. Путина и утвержденная распоряжением Правительства РФ от 17 июня 2008 года № 877-р, определила цели и задачи, в том числе – формирование устойчивой транспортной системы как инфраструктурного базиса для обеспечения независимости страны, повышения эффективности функционирования железнодорожного транспорта. Она впервые выдвинула опережающие принципы развития его по сравнению с другими отраслями, прокладывая и создавая последним необходимые и достаточные условия становления и конкурентоспособности. В текущем году Стратегия решением Президента и Правительства РФ на перспективу до 2030 года особо выделила развитие и достижение высоких показателей перевозок на БАМе и Транссибирской магистрали.

О новых подходах к решению отдельных задач по развитию систем управления и обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины в современных условиях пойдет речь в материалах статьи генерального директора ЗАО «Отраслевой центр внедрения новой техники и технологий» (ОЦВ) Александра Юрьевича Тимченко, заместителя генерального директора ОЦВ Бориса Даниловича Никифорова и начальника отдела НИОКР ОЦВ Леонида Борисовича Гаврилова.

А.Ю. Тимченко
Б.Д. Никифоров
Л.Б. Гаврилов
Решение задач по развитию систем управления и обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины
Решение задач по развитию систем управления и обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины
Решение задач по развитию систем управления и обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины
Решение задач по развитию систем управления и обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины
Решение задач по развитию систем управления и обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины
Решение задач по развитию систем управления и обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины
Одной из эффективных мер по повышению перевозочной способности грузонапряженных направлений является организация безопасного и бесперебойного вождения поездов повышенного веса и длины, которая предусматривает проведение теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих использовать локомотивы (электровозы и тепловозы) 5-го поколения и вагоны с нагрузками на ось 25 тонн и выше в условиях дефицита пропускных способностей и, прежде всего, на дорогах Урала, Сибири и Дальнего Востока.

При вождении поездов массой более 7–9 тысяч тонн локомотивом с головы поезда управляемость тормозами ухудшается. Одной из главных задач, поставленных перед наукой, является определение предельных допустимых значений продольных сил, границ управляемости и тормозных путей в соответствии с выбранными критериями и показателями для порожнего и груженого режимов, различных условий плана и профиля пути, а также с оценкой действительных сил взаимодействия пути и подвижного состава в тяге и торможении для вождения тяжеловесных и длинносоставных поездов.

В качестве радикального средства, способного для северных и восточных магистралей страны преодолеть без ограничений по безопасности движения рубеж массы поезда в 8–9 тысяч тонн в режиме торможения и обеспечить значительный эффект в решении центральной задачи повышения массы поезда, выйдя практически без ограничений, поэтапно на 20 тысяч тонн, ОЦВ предлагает комплексное решение, сформированное на основе общепризнанного в мировой практике и отечественного опыта вождения соединенных поездов локомотивами, оборудованными интеллектуальной системой автоведения с распределенной тягой (ИСАВП-РТ), в разработке которой он принимал непосредственное участие. Возможности данной системы, созданной на базе автоведения, позволяют применять ее в условиях смешанного движения тяжеловесных и длинносоставных поездов совместно с поездами нормальной массы и, главное, в общем графике с пассажирскими поездами. В настоящее время на сети железных дорог системой ИСАВП-РТ оборудовано 445 грузовых электровозов ВЛ10, ВЛ11, ВЛ80, а также 5 электровозов 3ЭС5К. Система осуществляет выполнение всего комплекса функций по управлению движением соединенных поездов в режимах тяги, выбега, торможения и отпуска тормозов, обеспечивая непревышение допустимого уровня продольных сил в поезде, в том числе – в условиях, максимально приближенным к условиям эксплуатации в районах Сибири и Востока, на сложном плане и профиле пути, при недостаточном сцеплении, в различных режимах служебного и экстренного торможения.

Опыт работы по освоению возросшего грузопотока показал, что одно повышение массы поезда на Восточном полигоне полностью не снимает затруднений, так как сложности в приеме поездов и выгрузке вагонов вызваны слабым развитием станций и, прежде всего, недостаточным количеством и длиной станционных путей. Кроме того, накладывались и другие негативные факторы, которые удалось преодолеть благодаря слаженной работе всех служб, связанных с движением поездов.

Разворот грузопотоков на Восточный полигон уже сейчас превышает на отдельных участках его максимальный уровень, достигнутый в 1988 году. При этом обоснованно считать, что резервы повышения массы и длины поезда при тяге с головы практически исчерпаны. Экономический эффект вождения соединенных поездов во многом определяется возможностью сокращения количества высокооплачиваемых локомотивных бригад. Поэтому значительное повышение массы поездов (до десятков тысяч тонн) с повышением нагрузки на ось до 30 тонн и более решает освоение перевозок только для вождения тяжеловесных поездов и, в основном, на специально выделенных линиях. Полагаем, что вполне своевременно и обоснованно поставить задачу освоить технологии формирования поездных модулей массой до 5000 тонн на первом этапе за счет поездов с локомотивом в голове и в хвосте, до 10 000 тонн по хорошо зарекомендовавшему себя опыту Московской и других железных дорог. При этом на линиях с уровнем использования пропускной способности более 70–80% объединение поездов производить постоянно, исходя из местных условий.

Однако главным препятствием внедрения технологии соединения поездов является недостаточное путевое развитие на станции. Решение этой задачи широко используется за рубежом и дает огромный эффект, поскольку задержки и простои поездов перед станциями на рейсе с грузом сильно снижают эффективность перевозок вплоть до передачи их автотранспорту. Наверное, настало время пересмотреть нормативы на строительство и реконструкцию станций, что, при выделении инвестиций, исключит скопление поездов, в том числе – оставленных без локомотивов, тем более в условиях избытка вагонов. Может быть, полезно шире использовать на однопутных или многопутных линиях двухпутных (многопутных) вставок длиной 3–4 километра для скрещения, обгона и формирования поездов из готовых к включению в соединенные поезда модулей, согласно плана формирования и твердого плана и графика отправления соединенных поездов из 3–4 модулей по 5 тысяч тонн.

Повышается актуальность рассмотрения предложений по совместному использованию пневматических тормозов грузовых вагонов и электродинамических тормозов локомотивов для безопасного управления торможением тяжеловесного длинносоставного поезда с контролем сцепления и продольных сил. Безопасное применение совместно с пневматическими тормозами грузового поезда электродинамического (рекуперативный и/или реостатный) тормоза локомотива может быть использовано для прецизионного регулирования процесса торможения и компенсации временных задержек на протекание переходных процессов. При совместном применении это создает существенный резерв эффективности торможения и может послужить основанием для отказа от экстренного торможения, которое в эксплуатации само по себе создает риски и является опасным событием.

Синхронность и асинхронность тяги, торможения и отпуска тормозов локомотивами соединенных поездов должна обеспечиваться устойчивой автоматической связью между ними по цифровому радиоканалу. При этом высокая эффективность торможения соединенного поезда с минимальной продольной нагрузкой может быть реализована не только за счет рассредоточения локомотивов по длине состава, но и за счет скоординированного использования ими на первой ступени электродинамических тормозов, что в совокупности сократит тормозной путь не менее, чем на 20%.

Для решения этих задач целесообразно провести экспериментальные исследования динамики переходных процессов для поездов повышенной массы и длины в режимах торможения на мерных испытательных участках сложного плана и профиля пути, с измерением уровня продольных сил в различных сечениях поезда и реализуемого при этом тормозного пути.

Наряду с положительным опытом создания на микропроцессорной основе универсального прибора управления торможением (кран машиниста разработки ОАО МТЗ ТРАНСМАШ, г. Москва), остались резервы по совершенствованию воздухораспределителей, работающих во всех режимах и обладающих функцией ступенчатого отпуска. По имеющейся у нас информации, заказ на такое устройство до сих пор не сформирован. Полагаем, что с этим, в том числе, связано то, что на сети ежегодно по ползунам отцепляется от поездов до 100 тысяч грузовых вагонов.

Другой важной проблемой, негативно влияющей на безопасность движения поездов, является более 300 тысяч случаев сбоев ежегодно показаний локомотивной сигнализации, что может приводить к экстренным торможениям и, как правило, к необходимости выдерживать ограничение скорости по белому огню АЛСН 40 км/ч, а практически – двигаться с еще меньшей скоростью. Последствия этого – повреждение колесных пар образованием ползунов, потери скорости движения, дополнительные затраты энергии и т.п. Исследования по повышению помехоустойчивости АЛСН проводятся как минимум последние 50 лет, но только в последние годы ОЦВ нашел решение этой задачи, создав базу данных помеховых сигналов, применив в качестве инновационного решения математический аппарат спектрально-корреляционного метода распознавания образов сигналов с помехами, принимаемых из рельсовой цепи, и использовав его в автоматической локомотивной системе безопасности, что, по данным сравнительных испытаний, снижает количество сбоев как минимум в 2–3 раза. В настоящее время опытная партия таких систем проходит эксплуатационную наработку и готова к широкому внедрению на больших участках обращения постоянного и переменного тока.

Одним из вопросов, требующих неотложного рассмотрения, является обеспечение требуемого уровня безопасности при маневровых работах на станциях. Разработанные для крупных станций мощные информационно-управляющие системы, такие как МАЛС, слишком дороги для повсеместного внедрения. ОЦВ еще в 2006 году предложил простой и эффективный способ и технические решения по первоочередному оборудованию маневровых локомотивов устройствами автоматического контроля наличия их на железнодорожном пути станции или блок-участка и автоматической системы предупреждения выезда на подготовленный маршрут приема, отправления или проследования поезда. Данную задачу предлагается решать, в первую очередь, для малых и средних оборудованных централизацией станций (для которых не предусмотрено оборудование системой МАЛС) в приеме и отправлении пассажирских поездов пригородного, местного и дальнего сообщения.

Известно влияние на успешную работу железных дорог коэффициента сцепления колес с рельсами, напрямую связанного с погодными факторами и температурами. Исследование влияния на него погодных факторов, их связи со специфическими климатическими условиями нашей страны и специальные эксперименты позволили построить карту и оценить фрикционные возможности регионов нашей страны для реализации устойчивого сцепления колес транспортных средств с рельсами. Естественно, это дает лишь обобщающие возможности решения данной проблемы сцепления. Отсюда вытекает задача создания не только районированных по климатическим условиям, но и сезонных (помесячных) режимных карт вождения поездов повышенной массы и длины, с возможностью оперативной корректировки режимов ведения конкретного поезда на конкретном участке по данным текущих метеорологических измерений, с их обработкой и систематизацией на современной компьютерной технике. Одновременно такие карты позволят дифференцировать меры со стороны всех служб для обеспечения выполнения всепогодных перевозок.

Новая технология вождения соединенных тяжеловесных поездов чрезвычайно поднимает роль управления сцеплением колесных пар и рельсов как функции скольжения, изображенной на рис. 1. В последние годы наметился существенный прорыв в изучении процессов сцепления и скольжения в области контакта колеса и рельса. Ученые в этой области указывают на типичный характер функциональной зависимости скольжения и коэффициента сцепления. Под влиянием множества факторов эта кривая принимает многие формы, но вместе с этим сохраняется в характерных участках этой кривой. От минимальных значений при трогании до максимального коэффициента сцепления (горба) при определенном относительном скольжении порядка 2–5% до и после этого горба, где скольжение имеет ниспадающую кривую, которая характеризует существенное снижение коэффициента сцепления при возрастающем относительном скольжении.

Важно привлечь внимание к этой технологии, предоставляющей серьезные возможности управления вождением тяжеловесных поездов. Так, постоянный контроль относительного скольжения сравнением с фактическим значением и его удержание в области максимума кривой позволяет обеспечить работу локомотивов в оптимальных режимах тяги с минимальными потерями энергии на разогрев области контакта колеса и рельса. Автоматическое определение коэффициента сцепления у поезда с контролем скольжения позволяет выявить для режимов тяги и торможения допустимые значения этих величин с возможностью импульсной поосной регулировки работы колесных пар. Помимо прочего, поддержание оптимальных режимов скольжения позволит существенно снизить износы и повысить ресурс рельсов и колесных пар, поскольку увеличение относительного скольжения с 0,8 до 2%, т.е. всего на 1,2%, увеличивает их износ более, чем в 2,5 раза. В этих условиях особое значение имеет прецизионная метрологическая точность измерения абсолютной и относительной скорости скольжения колесных пар, которая не обеспечивается эксплуатируемой в настоящее время на подвижном составе измерительной аппаратурой. Для обеспечения точности измерений нами в рамках плановых работ разработан, изготовлен и прошел экспериментальную проверку на оборудованном геодезическими реперами участке высокоточный локомотивный прибор для измерения скорости движения и пройденного пути (ВИСП), действие которого основано на корреляционном сведении изображений подстилающей поверхности в СВЧ-диапазоне и не зависит от проскальзывания колесных пар. Ниже в таблице приведены точностные характеристики ВИСП по сравнению с традиционными измерительными средствами.

Как видно из данных таблицы, ВИСП по точности не менее чем на порядок превышает возможности традиционных средств измерения скорости движения и пройденного пути и при этом, как показали испытания, обеспечивает устойчивую работу вплоть до высоких скоростей, используемых современным подвижным составом.

ОЦВ провел серию экспериментов на специально оборудованных опытных участках, в которых ВИСП применялся для измерения скольжения колесных пар локомотива в различных условиях плана, профиля пути и состояния поверхности соприкосновения колеса и рельса (сухая, влажная, замасленная, запесоченная поверхность). Эксперименты однозначно показали влияние этих факторов на параметры функции y (e), что, таким образом, подтвердило возможность использования непрерывного измерения скольжения на борту локомотива непосредственно на маршруте для контроля сцепления с адаптацией к различным условиям ведения поезда. Важно создать и внедрить автоматизированный комплекс для периодической диагностики, измерения и контроля геометрии пути, продольных и поперечных сил, напряжений, характеристик относительного скольжения в режимах тяги и торможения в прямых и кривых участках пути, с определением точных координат местонахождения поезда. При этом регулярно контролировать выполнение норм геометрической стабильности, безопасности, прочности, а также норм интенсивности износов при предельных величинах рабочих допустимых скоростей и нагрузок локомотива и грузовых вагонов, с использованием измерительных устройств, сертифицированных для применения в тяжеловесном движении при тяге с головы и в соединенных поездах, на железнодорожных линиях с заданным планом и профилем пути, в штатных условиях поездной работы и с обеспечением всепогодности выполнения перевозок.

Создание локомотивов с асинхронным тяговым приводом, коллекторным приводом смешанного и независимого возбуждения радикально изменило ситуацию по скольжению колеса по рельсу. При последовательном возбуждении скольжение колеса по рельсу ограничивалось мощностью тягового двигателя, который по габаритам можно было разместить в тележке электровоза. На современных локомотивах используются более мощные двигатели, способные реализовать 8 и более тонн на ось (ранее эта величина составляла 3,5–5 тонн на ось) и имеющие жесткие характеристики. Это позволяет по типичным характеристикам сцепления более эффективно управлять избыточной мощностью и дает возможность повысить скорость движения грузовых поездов. Для этого необходимо внести в требование на поставку локомотивов автоматическое измерение с необходимой точностью и передачу в бортовую систему автоведения характеристик сцепления в виде зависимости от величины скольжения во всем диапазоне изменения этих величин, с замером и регистрацией суммарной силы тяги и динамической величины сцепного веса, что позволит:

– определять режим сцепления и автоматически осуществлять необходимые регулировки тяги и торможения для достижения их оптимальных значений и предупреждения срыва в боксование и юз;

– вносить необходимые корректировки в измерения пройденного пути и тормозных траекторий для обеспечения точности прицельной остановки или снижения скорости под ограничение;

– фиксировать грубые отклонения от норматива геометрии пути, опасные повышения температуры пятна контакта колеса и рельса при предельных значениях скольжения для контроля непревышения пределов текучести, прочности, а также сверхинтенсивного износа бандажей колесных пар и рельсов;

– оптимизировать выбор ступени торможения при текущих условиях сцепления для недопущения образования ползунов, выщербин и других повреждений колес;

– передавать по радио информацию о текущих характеристиках сцепления на данном участке пути ДНЦ для расчета возможных потерь времени хода в зависимости от критической массы поезда на данном подъеме и/или организации обгона поезда с приемом на боковой путь станции.

В настоящее время ОЦВ совместно с ОАО «РЖД», ООО «АВП Технология», МИИТом, ВНИИЖТом, Российской инженерной академией, другими научными организациями и производителями железнодорожной техники для решения указанных и других задач ведет разработку линейки интегрированной информационно-управляющей платформы для локомотивов, основанной на современной системе автоведения, с включением в нее модулей транспортной и пожарной безопасности, подсистем информирования машиниста, бортового диагностирования, учета ТЭР и дистанционной обработки информации по защищенным каналам централизованной системы мониторинга ЕСМ БС/РОРС GSM.

Приглашаем ученых и разработчиков к сотрудничеству.

© Евразия Вести XII 2014



XII 2014

Евразия Вести XII 2014

Эффективность мер обеспечения безопасности

Безопасность и надежность функционирования железных дорог

Государственный надзор и контроль безопасности движения поездов

Гарантировать безопасность

Важные для всех решения

Восстановительные поезда на службе безопасности движения

Транспортное образование: итоги пятилетия достойные, перспективы развития обнадеживающие

Опыт эксплуатации рельсовых скреплений

Стратегия развития железнодорожной автоматики и телемеханики как необходимый уровень обеспечения безопасности

Внедрение стандартов безопасности будет способствовать снижению рисков и аварийности

Международный союз железных дорог

Как доказать, что перевозки будут безопасными?

Международные регламенты при транспортировке опасных грузов и ликвидации последствий аварийных ситуаций

Инновационные разработки ООО «НТЦ Информационные Технологии»

Комплексная диагностика инфраструктуры - залог повышения безопасности движения поездов

Современные технологии на службе обеспечения безопасности движения поездов

Неразрушающий контроль - важнейшее средство обеспечения безопасности железнодорожных перевозок

Методология УРРАН: развитие технологии определения предотказного состояния железнодорожной инфраструктуры

В ОПЖТ обсудили проект «Логистика»

Без терпения и труда успехов не будет никогда

АСПО - высокая технология здоровья

Двадцать лет бодрствования: незамеченный юбилей ЗАО «НЕЙРОКОМ»

На страже стальных магистралей

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести