Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Карьерные перевозки. Управление горнотранспортными комплексами. Учебное пособие
.pdf
Для безопасности движения между стрелками и сигналами,
входящими в каждый маршрут, а также между различными
маршрутами предусматривается блокировка, исключающая приготовление враждебных маршрутов, проходя по которым одновременно, поезда могут столкнуться.
Управление стрелками с локомотива целесообразно в случае
обслуживания одиночных стрелок на рабочих горизонтах в карьерах или на отвалах. Стрелка, оборудованная электроприводом,
управляется с помощью датчиков электромеханического типа.
Для контроля свободного или занятого состояния участка
пути на перегонах и станциях, контроля целостности рельсовых
линий, передачи кодовых сигналов с путевых устройств на локомотив и между путевыми устройствами служат рельсовые цепи.
Это электрические цепи, в которых имеются источник питания и
нагрузка (путевое реле), а проводниками тока служат рельсы. Ток
от источника идет по рельсам к реле, управляющему светофором.
В отсутствие поезда на участке реле запитано, и светофор показывает разрешающее показание. При коротком замыкании (шунтировании) рельсовой цепи колесной парой поезда сигнальный
ток проходит через нее, а реле обесточивается, переключая показание светофора на запрещающее.
В отличие от рельсовых цепей, непосредственно устанавливающих свободность или занятость участка пути, система счета
осей работает опосредованно. Если изначально участок был свободным, а затем число въехавших и выехавших колесных пар
совпало, участок регистрируется как свободный от поездов. Если
это условие не выполнено, участок считается занятым.
Практическая реализация управления
железнодорожными карьерными перевозками
Система диспетчеризации мобильных объектов технологического железнодорожного транспорта представляет собой систему поддержки принятия решений как для железнодорожных
диспетчеров, управляющих движением составов, так и для других заинтересованных служб и руководства предприятия.
Типичная автоматизированная система управления железнодорожным комплексом промышленного предприятия выполняет следующие основные функции:
51
• на схеме или карте:
- отображение объектов (локомотивов и вагонов) в реальном
времени;
- просмотр истории движения мобильных объектов;
- просмотр простоев, в том числе сверхнормативных;
• занесение или изменение нормативно-справочной инфор-
мации;
• планирование перевозок грузов:
- формирование месячных планов;
- автоматизированный учет выполнения планов;
• автоматизированный прием заявок на подачу локомотивов
и вагонов в подразделения;
• учет поступления вагонов от МПС;
• регистрация, учет и анализ нарушений железнодорожных
перевозок, а также штрафных санкций, налагаемых за них;
• формирование рапортов за отчетные периоды по локомо-
тивам, вагонам и персоналу.
Система диспетчеризации железнодорожного транспорта
методически подразделяется на систему диспетчеризации локомотивов и систему диспетчеризации вагонов.
Система диспетчеризации локомотивов.
Как правило, железнодорожные перевозки на предприятии
осуществляются собственным технологическим парком локомотивов – электровозов и тепловозов. Повышение эффективности
их работы достигается путем постоянного контроля местоположения локомотивов и состояния их основных систем для снижения непроизводительных простоев, контроля технологической
дисциплины и соблюдения качественных показателей сырья.
Основной идеей управляющей системы является применение приемников ГЛОНАСС/GPS, устанавливаемых на мобильных объектах ГТК для точного определения их координат с помощью средств спутниковой навигации. Оснащение локомотивов
такой аппаратурой позволяет в реальном времени определять положение локомотивов с точностью до 2–5 м, а также скорость и
направление движения каждого из них.
Система определения состояния объекта позволяет диспетчеру удаленно контролировать работу агрегатов локомотива через бортовой контроллер со специализированными датчиками.
52
Координаты, скорость, а также другая цифровая информация, отображающая требуемые параметры состояния элементов
оборудования (например, включение питания, расход топлива
для тепловозов), автоматически передаются в диспетчерский
центр через систему передачи данных.
Система диспетчеризации вагонов.
Система диспетчеризации вагонов позволяет контролировать перевозку грузов по территории предприятия, а также вести
учет поступающих вагонов и своевременность их отправки. Это
дает возможность контролировать своевременность подачи и отправки вагонов, своевременность отправки грузов потребителям
и снизить штрафы за простои вагонов.
Система предназначена для следующих целей:
• информационная поддержка принятия решений при оперативном управлении погрузочно-разгрузочными работами и грузовыми перевозками на железнодорожном транспорте;
• предоставление технологическому и управленческому персоналу оперативной информации не только о положении подвижного состава на территории предприятия и на внешних железных дорогах, но и о положении (принадлежности составу)
каждого вагона;
• на основе этой информации – детальное формирование,
учет и контроль планов перевозки грузов;
• учет и анализ причин простоев вагонов;
• учет и анализ нарушений перевозок, а также определение
штрафных санкций, налагаемых за эти нарушения.
Для решения задач диспетчеризации вагонов необходимо
учитывать идентификационный код каждого вагона, т. е. должна
быть задействована подсистема идентификации вагонов состава.
Подсистема идентификации вагонов.
Один из простейших способов определить, что на перегоне
между станцией А и станцией Б проезжает состав, – установка
датчика давления на рельс, который бы срабатывал всякий раз,
когда по нему проезжает колесо вагона. Но это не даст информации о том, в каком направлении движется состав. Можно установить два таких датчика и определять очередность их срабатывания – тогда будет известно направление движения. Однако у такого решения есть два недостатка:
53
1) установка тензодатчиков требует вмешательства в пути, а
зачастую и закладку фундамента под установку и пути; это предполагает демонтаж рельсов на довольно продолжительное время;
2) тензодатчики требуют электронное устройство, которое
снимало бы с них данные и передавало их на диспетчерский
пункт; поэтому требуется приборный шкаф или влагозащищенный приборный корпус, желательно на фундаменте, около путей.
Как и любое устройство, подверженное механическим воздействиям, тензодатчик через некоторое время выходит из строя,
и его нужно будет заменять, снова снимая и ставя назад рельс.
Такие системы довольно сложны и дороги в обслуживании,
но основной недостаток – система не дает понять, какой именно
поезд движется по участку.
Здесь будет полезна радиочастотная идентификация (RFID).
Поскольку активные метки могут считываться с расстояния до
10 м, причем отслеживаемое транспортное средство может двигаться со скоростью до 220 км/ч, это представляется разумным
решением даже для отслеживания высокоскоростных поездов.
В России эта проблема была осознана, и началось внедрение
RFID-систем автоматической идентификации (САИ) подвижного
состава «Пальма»; однако для определения направления следования состава используются два датчика давления. Это ведет к проявлению тех недостатков, о которых говорилось выше и повышает стоимость эксплуатации таких систем. Кроме того, система
«Пальма» основана на устаревшем стандарте ISO 10374 (радиочастотная идентификация грузовых контейнеров). Реально в мире
есть всего два крупных производителя RFID-оборудования и меток, совместимых с этим стандартом. Таким образом, существующее в России решение весьма дорого на уровне оборудования и
радиометок, сложно в установке и обслуживании. Но есть и альтернативы.
Прежде всего, не обязательно определять направление движения поезда с помощью датчиков на рельсах. Если применять
считыватели с выносными антеннами, можно регистрировать
очередность обнаружения ими радиометки на борту вагона и даже с достаточной степенью точности определять скорость движения. Поскольку и сами по себе корпуса считывателей промышленного назначения достаточно хорошо защищены от непогоды и
54
перепадов температуры, нет необходимости монтировать устройства в приборный шкаф.
Итак, технология RFID – удобный способ идентифицировать проходящий через контрольную точку подвижной состав.
Для развертывания такой системы необходима установка радиометок на вагоны и считывающих систем с большой дистанцией
считывания в требуемых контрольных точках.
Подсистема идентификации единиц подвижного состава
позволяет в автоматическом режиме распознавать специальные
метки на вагонах (кодовые бортовые датчики, КБД, рис. 10) на
пунктах контроля, оборудованных стационарной аппаратурой
считывания.
Рисунок 10 – Кодовый бортовой датчик, размещенный на вагоне
Размещенные по территории предприятия контрольные посты (пункты считывания, ПСЧ, рис. 11) позволяют идентифицировать каждый вагон, проследовавший мимо поста. Программное
обеспечение ведет базу данных, фиксируя перемещения вагонов
по предприятию, время подачи вагонов и отправку на внешние
станции. Совмещенная с программой отгрузки продукции система позволяет диверсифицированно отслеживать своевременность
отправки грузов каждому потребителю и выдавать информацию
для службы безопасности по перемещению и вывозу грузов с
предприятия.
55
Рисунок 11 – Контрольный пункт считывания
Единая система визуализации позволяет диспетчерам цехов
своевременно осуществлять погрузку-разгрузку вагонов и подавать заявки на отправку вагонов. Железнодорожные диспетчеры
могут формировать оптимальные маршруты локомотивов и своевременно подавать вагоны под погрузочно-разгрузочные работы
и осуществлять отправку вагонов на внешние станции.
Сообщение о факте проследования идентифицируемого
объекта через контрольный пункт содержит следующие обязательные данные:
• код пункта считывания;
• направление следования;
• время проследования;
• перечень считанных номеров единиц подвижного состава
(вагонов).
Датчик не содержит компонентов для генерации радиосигнала; он функционирует как отражатель, модулируя отраженный
сигнал. Облучающая считывающая аппаратура включается только при наличии поезда в зоне действия пункта считывания. При
проходе поезда мимо ПСЧ срабатывают датчики фиксации прохода колес (рис. 12), что приводит к излучению питающего радиосигнала.
Система считывания, в которой использована технология
RFID, обеспечивает высокую достоверность идентификации подвижного состава и контейнеров при скоростях движения поездов до 140 км/ч в нормальных и неблагоприятных условиях
окружающей среды. Реальные скорости поездов в карьерах
обычно не превышают 60 км/ч.
56
Рисунок 12 – Датчик фиксации прохода колес
Кодовые бортовые датчики чаще представляют собой пассивные элементы, не содержащие источника питания; необходимая для их работы энергия поступает от считывателя в виде электромагнитного сигнала. Преимуществом пассивных датчиков является практически неограниченный срок службы, поскольку не
требуется замена элементов питания.
Помимо технологии RFID, для автоматической идентификации железнодорожного подвижного состава рассматривались и
другие решения: оптическое считывание – визуальное распознавание бортового номера, нанесенного на транспортное средство;
использование поверхностных акустических волн; штриховое кодирование и т. д.
Однако радиочастотная идентификация имеет следующие
преимущества:
• в радиочастотный датчик можно записать, причем значи-
тельно быстрее, гораздо больше данных;
• такие датчики долговечны (средний срок службы не менее
10 лет);
• расположение датчика не имеет особого значения для счи-
тывателя;
57
• датчик лучше защищен от воздействия окружающей среды.
Также существует возможность применения беспроводных
коммуникаций с host-системой, что можно рассматривать как
безусловный плюс по сравнению с прокладкой кабельных сетей.
Но наиболее интересный вариант идентификации и определения направления движения состава – это компактный считыватель активных радиометок с рабочей частотой 2,45 ГГц. Этот
прибор монтируется на шпалы или между ними, не затрагивая
рельсы. Имея встроенный доплеровский радар, считыватель способен не только обнаружить и считать данные метки, но и определить, в каком направлении движется поезд.
Экономический эффект от внедрения системы заключается
в уменьшении числа ошибок в расчетах оплаты за перевозки,
оперативной передаче информации клиентам, снижении затрат на
отыскание вагонов, загрузке вагонов точно по графику, создании
условий для точно регулирования парка подвижного состава,
расширении услуг железных дорог, сквозной обработке данных и
росте качества перевозок.
Оснащение собственного технологического парка вагонов
предприятий горнодобывающей отрасли бортовыми датчиками
позволяет четко отслеживать внутренние перевозки на предприятии. База данных, учитывающая передвижение вагонов, помогает
диспетчерам точно формировать поток сырья с целью обеспечения заданного качества при высоком уровне точности. Снижение
воздействия человеческого фактора позволяет более точно вести
анализ работы железнодорожного транспорта предприятия.
Контрольные вопросы
1. Особенности управления железнодорожными карьерными
перевозками.
2. Классификация и принцип действия систем сигнализации,
централизации и блокировки.
3. Средства, входящие в систему сигнализации, централиза-
ции и блокировки.
4. Системы диспетчеризации локомотивов и вагонов.
5. Подсистема идентификации вагонов.
58
ТЕМА 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ КАРЬЕРНЫХ ПЕРЕВОЗОК
Автоматизация карьерного оборудования
В процессе добычи полезных ископаемых открытым способом, как правило, задействованы сотни людей и десятки тяжелых
механизмов, которые должны работать по жесткому графику, зачастую в неблагоприятных климатических условиях. Кабины современных карьерных автосамосвалов, экскаваторов и бульдозеров оснащены кондиционерами, атермальными стеклами, удобными сиденьями, но и они не способны полностью избавить операторов от шума и вибрации. Напряженная и при этом монотонная работа приводит к утомлению, а следовательно, и к ошибкам.
Но любая ошибка карьере, где в ограниченном пространстве
с максимальной интенсивностью работает множество многотонных машин, может привести не только к серьезной аварии, но
и к катастрофе. Подавляющее большинство аварий на открытых
горных работах происходит из-за «человеческого фактора».
Ряд горнодобывающих предприятий сталкивается с усложнением условий добычи: углублением карьеров, высокогорной
добычей, риском обрушения бортов и другими проблемами безопасности, из-за которых предприятию могут вообще запретить
работать. Так произошло, например, в старейшем карьере США
«Bingham Canyon». После катастрофического оползня в 2013 году здесь пришлось перейти на автоматизированное управление
экскаваторами, бульдозерами и другим оборудованием в нестабильных локациях.
В отдаленных и малонаселенных регионах затруднена логистика персонала: доставка рабочих в места приложения труда, где
их нужно разместить, накормить, развлечь и т. д., стоит значительных усилий и денег. Известны случаи, когда из-за природных
форс-мажоров компаниям приходилось доставлять водителей с
помощью авиации. Кроме того, часто сложно найти компетентных людей, которые могли и хотели бы испытать тяготы работы
в карьере.
Итак, чем меньше людей участвует в производстве, тем
меньше затраты на инфраструктуру и наем персонала.
Кроме этого, устранение «человеческого фактора» позволяет избавиться от значительных непроизводительных простоев
59
оборудования (при пересменах, обедах и т. д.). Испытания, проводившиеся с 2013 г. компанией «Caterpillar», показали, что производительность беспилотных самосвалов до 20% выше, чем
обычных. Степень их использования превышала 90%, поскольку
они практически не простаивали и работали в среднем на 2,5 часа
дольше обычных самосвалов. Отсутствие людей позволяет избавиться от таких «человеческих» проблем, как образование колонн
позади слишком осторожных водителей или неразбериха в случае
доставки груза в неназначенный пункт. Также появляется возможность добавлять или убирать самосвалы вне зависимости от
того, сколько операторов имеется в наличии.
Для решения проблем, возникающих при выполнении работы в неблагоприятных условиях, а также для увеличения производительности, некоторые горные компании начали использовать
автоматизацию управления горными машинами.
Автоматизированная добыча полезных ископаемых – общий
термин, который обозначает изменение технологии добычи так,
чтобы исключить использование труда людей в месте выемки полезных ископаемых. Сюда входит: 1) автоматизация добычи,
включая автоматизацию технологического процесса и программного обеспечения для него; 2) использование роботизированного
управления оборудованием. Залог успеха – достижение точной
повторяемости рабочих процессов, при которой самосвалы всегда
будут устанавливаться в правильные точки при погрузке и разгрузке, двигаться с требуемой скоростью и доставлять грузы в
правильные места. Кроме того, можно будет повысить точность и
скорость бурения взрывных скважин; таким образом, горнотранспортные комплексы карьеров смогут перерабатывать все
больше горной массы.
Специалисты выделяют 4 уровня автоматизации горнодобывающего оборудования. Первый, простейший уровень – дистанционное управление; его обычно используют для управления
работой такого оборудования, как экскаваторы и бульдозеры.
Оператор находится относительно недалеко от машины – так, что
она находится в его поле зрения – и использует пульт дистанционного управления для выполнения обычной работы. Так как он
гораздо хуже «чувствует машину», и объем поступающей визуальной (и иной) информации меньше, то при использовании ди-
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]