1.2 Зарубежные системы автоматизации сортировочных горок

Бурное развитие микроэлектронной техники и тенденция широкого использования микропроцессоров, мини- и микро-ЭВМ во всех отраслях промышленности и транспорта открыло в 70-х годах новые возможности создания эффективных систем автоматизации технологических процессов.

Переход на децентрализованное управление с помощью локальных, распределенных микропроцессорных систем открыл путь повышения живучести, гибкости и надежности средств автоматики и телемеханики.

В это время появилось значительное число публикаций об опыте разработки, внедрения и эксплуатации систем автоматизации сортировочных процессов за рубежом.

Ниже рассмотрим несколько вариантов систем автоматизации горок, которые нашли широкое применение на зарубежных железных дорогах.

Система автоматизации процесса роспуска составов ВУАПИ, разра­ботанная обществом СОДЕТЕГ-ТАИ (Франция), внедрена на сортировоч­ной станции ВУАПИ в 1977 году [3]. Она предназначена для автома­тического регулирования скоростей скатывания отцепов и управления маршрутами их движения на сортировочной горке с высотой горба 4 м и уклоном 50 %. Горка оборудована двумя ТП, где установлены, так называемые, первичный и вторичный тормоза (замедлители). Система обеспечивает функционирование в полуавтоматическом режиме (оператор задает скорости скатывания отцепов с пульта) и полностью автоматическом.

В основу функционирования системы положен принцип «стрельбы в цель».

Для контроля прохождения отцепов и измерения необходимых пара­метров, а также управления замедлителями кроме двух ЭВМ типа «MITRA 15/35» используется следующее оборудование (рис. 1.10):

• электронные педали Р01, Р02, Р03 и P1…РII, выполняющие роль датчиков прохождения осей и обеспечивающие также измерение скоро­стей скатывания отцепов;

• датчик веса (давления осей) емкостного действия;

• датчик обнаружения отрыва с помощью индуктивного контура в зо­не педалей P01, Р02 и P03;

• датчик КЗП, принцип действия которого основан на измерении полного сопротивления замкнутого контура, составленного рельсами и скатами ближайшего вагона;

• радиолокационные измерители скорости (радары) ИС1, ИС2;

• устройства управления замедлителями УI, У2;

• датчик направления и силы ветра.

Рассмотрим принцип «стрельбы в цель», реализуемый с помощью ЭВМ, в соответствии с упрощенной структурно-функциональной схемой, изо­браженной на рис. 1.10.

С помощью датчика обнаружения отрыва, трех педалей Р01, Р02, Р03 и датчика давления в ЭВМ определяется количество осей и сред­ний вес отцепа.

Когда первая ось уже скатывающегося отцепа проходит P1, затем Р2, РЗ, Р4 регистрируется время прохода участков P1P2 и Р2РЗ и на основе этих данных вычисляются скорости CK1 и СК2.

Используя значения этих скоростей, параметры, характеризующие направление и силу ветра, длину пробега отцепа и величины коэффи­циентов А и В (показательные характеристики пути), в реальном масштабе времени рассчитываются заданная скорость выхода отцепа из IТП C1 и требуемая скорость входа на IIТП  С4Т. По результатам сравнения заданной и фактической скоростей с помощью У1 поступают команды на торможение (растормаживание) отцепа, движущегося по IТП.

Рис. 1.10. Структурно-функциональная схема системы ВУАПИ

После выхода отцепа из IТП и при проходе педалей Р5, Р6 регистри­руется скорость СКЗ движения отцепа на этом контрольном участке (протоколируется для дальнейшего анализа).

С момента, когда первая ось отцепа, пройдя Р7, Р8, достигнет Р9, выполняются расчеты показателя оценки ходовых свойств (показателя качения), а затем скорости выхода из IIТП С2. В расчетах С2 используются: значение скорости СК4, определяемое при проходе участ­ков Р7Р8 и Р8Р9; количество осей в отцепе; характеристики ветра; длина пробега и показательный коэффициент пути, полученный опытным путем.

В момент вступления отцепа на замедлитель IIТП с помощью У2 происходит торможение.

При проходе отцепом педалей P10 и Р11 вычисляется скорость дви­жения СК5 еще в одной контрольной зоне, значения которой исполь­зуются лишь для проверки работоспособности замедлителя IIТП.

Следует заметить один важный момент, что значения скоростей СК1, СК2, СКЗ и СК4 вводятся в запоминающее устройство и периодически используются для расчета коэффициентов А и В, являющихся показательными коэффициентами данного пути. Процесс изменения значений А и В медленный. Здесь становится очевидным весьма цен­ное качество системы ВУАПИ  это способность адаптироваться к изменениям внешних условий и корректировать свое поведение.

Кроме выполнения функций автоматизации процесса регулирования скоростей скатывания отцепов рассматриваемая система обеспечива­ет контроль за правильностью устанавливаемых маршрутов.

Команды на перевод стрелок могут поступать по-разному, в за­висимости от взаимного расположения смежных отцепов (рис. 1.11).

Здесь возможны два случая:

• стрелка i-я переведется, если она свободна, а первая ось скатывающегося отцепа пересекла педаль В_i-1 (режим заблаговременный);

• стрелка i-я переведется, если она только освободилась от-последней оси предыдущего отцепа (после прохода им педали В_i или С_i), а последующий отцеп еще не пересек своей первой осью педаль А_i (режим возможного возникновения де­фицита времени).

Рис. 1.11. Схема размещения путевых датчиков на стрелках

Если во втором случае последующий отцеп вступает на занятую стрелку, то происходит нагон, что приводит к отклонению от задан­ного маршрута.

Для удобства обслуживания ВУАПИ при ее эксплуатации в состав оборудования системы входят диалоговые средства контроля, печатающие устройства и различная сервисная аппаратура.

Наиболее перспективной по сравнению с системой ВУАПИ является система автоматизации горок «MICOR» (Германия), созданная в 1980 году. Система являлась многомашинным комплексом, состоящим из нескольких микро-ЭВМ типа MES-80.

Не останавливаясь на подробном изложении технической структуры системы, представляет интерес рассмотрение напольных устройств и алгоритм управления парковыми замедлителями.

На рис. 1.12 показана структура управления парковыми замедлителями [3].

Перед замедлителем на участках У1 и У2 для измерения и сопротивления движению отцепов устанавливаются рельсовые педали РП1, РП2 и РПЗ, а также радиолокационный измеритель скорости РИС. Рельсовые педали также устанавливаются после замедлителя и образуют тем самым контрольные участки РП4…РП10 заполнения путей для измерения длины пробега отцепов.

Рис. 1.12. Структура управления парковыми замедлителями на базе микро-ЭВМ

Чтобы фиксировать из замедлителя и дополнительно проверять сопротивление движению отцепа используются РП4, РП5 и РП6, образующие на выходе из ТП измерительные участки УЗ и У4.

Датчик веса и электромагнитный клапан обозначены соответственно

ДВ и ЭМК. Датчик направления ветра (анемометр) не показан.

Микро-ЭВМ через согласующие устройства воспринимает сигналы и выдает управляющие команды на замедлитель. Здесь используются усилители, преобразователи, элементы согласования сигналов и др.

В состав микро-ЭВМ входят два процессора, запоминающие устройст­ва, блоки управления прерываниями, счетчики, устройства ввода-вывода и др., объединенные общей системной шиной.

Алгоритм управления замедлителем парковой ТП состоит в следую­щем.

При подходе отцепа к замедлителю на измерительном участке определяется сопротивление движению отцепа и вместе с данными о , направлении ветра, длине пробега, сопротивлении в кривых, среднем весе, длине отцепа, его поперечном сечении и допустимой скорости соударения поступает в микро-ЭВМ для расчета . Затем, в зависимости от веса и разности между и вычисленной определяется величина кинетической энергии, которую надо погасить, а после этого рассчитывается заданная ступень торможения.

Если заданная и фактическая скорости отличаются, то в соответст­вующую сторону изменяется выбор ступени торможения.

Когда отцеп выходит из замедлителя (фиксируется РП4) с помощью РИС измеряется и протоколируется для последующей статистичес­кой обработки.

В случае, когда при занятом ещё замедлителе приближается следу­ющий отцеп, происходит растормаживание.

При расчете из замедлителя учитываются ходовые свойства впереди идущего отцепа, причем критической ситуацией считается сочетание бегунов «хороший  плохой». В этом случае плохого бегуна корректируется в меньшую сторону.

Для частично заполненных жидкостью цистерн, а также чрезмерно длинных отцепов определить реальное сопротивление движению счита­ется невозможным. Поэтому возникает необходимость прибегать к косвенным методам определения сопротивления движению с вводом в мик­ро-ЭВМ дополнительных данных.

Сравнительный анализ надежности системы MICOR и системы управ­ления роспуском составов на сортировочной станции Зеельце показал [3] высокую надежность рассмотренной микропроцессорной децентрализованной системы, состоящей из нескольких локальных ав­томатов.

Анализ затрат на систему управления роспуском с использованием центральной управляющей ЭВМ и на систему MICOR для крупной сортировочной станции Саарбрюккен показал, что при последней экономится около 57 % производственных площадей, 10 % электроэнергии, 20 % запасных частей.

Ориентиром в развитии отечественных систем автоматизации горок на современном этапе может служить более чем 25-летний опыт эксплуатации микропроцессорных систем управления за рубежом [5].

Широко эксплуатируется на сортировочных горках Европы (Франция, Бельгия, Люксембург, Испания, Болгария, Финляндия), Африки и Азии система горочной автоматизации, разработанная фирмой «Saxbi» (Франция). Она реализует функции управления стрелками, компрессорной станцией и регулирования скоростей скатывания отцепов на двух тормозных позициях. Структурная схема такой системы приведена на рис. 1.13.

Система управления роспуском вагонов имеет следующую конфигурацию: 1 – управление IТП; 2 – контроль скорости в нижней 2ТП; 3 – управление замедлителями 2ТП; 4 – измерение сопротивления качения; 5 – контроль скорости выхода; 6 – измерение длины пробега; 7 – идентификация отцепов в момент отрыва; 8 – счет осей в отцепе; 9 – измерение ; 10 – слежение за прохождением отцепов на каждой стрелке; 11 – измерение ; 12 – контроль ; 13 – контроль состояния рельсовых цепей (РЦ); 14 – управление компрессорной станцией; 15 – управление стрелками; 16 – контроль .

Рис. 1.13. Структурная схема системы автоматизации горки