5. Основные направления совершенствования стационарных технических средств обеспечения безопасности движения

Ограничением функционального развития стационарных систем автоматики является элементная база. Средства вычислительной техники, выполненные с учетом требований безопасности, позволяют решать новые логические зависимости в этих системах и применить цифровые методы обработки информации. Кроме того, только переход на резервирование микропроцессорных систем позволит повысить их надежность и коэффициент готовности за счет резервирования и встроенных систем диагностики.

Функциональное развитие систем железнодорожной автоматики для стационарных устройств в основном базируется на применении таких систем как:

МПЦ – микропроцессорная централизация стрелок и сигналов, содержащая безопасную ЭВМ и безопасные устройства сопряжения с объектами (стрелки и сигналы);

РПЦ- релейно-процессорная централизация, содержащая элементы релейной централизации на уровне исполнительной схемы и ЭВМ на уровне АРМ и наборной группы;

АБТ и АБТЦ – новое поколение автоматической блокировки с рельсовыми цепями тональной частоты с децентрализованным и централизованным расположением аппаратуры.

Системы диспетчерской централизации нового поколения используют микропроцессорные устройства для центральных пунктов управления и для линейных объектов. На сети дорог различными системами диспетчерской централизации оборудовано более 18 тыс. км.

При разработке стратегии совершенствования систем безопасности следует учитывать, что в эксплуатации находится большое число устройств с устаревшей элементной базой, которые, очевидно, будут существовать определений период одновременно с внедрением новых систем.

С другой стороны использование матричного принципа построения современных безопасных систем и их открытая архитектура позволяет ставить задачи постепенного наращивания функций безопасности за счет поэтапного использования наработок, как элементов более сложной структуры.

Для выработки направлений поэтапного совершенствования систем безопасности необходимо учитывать реальную эксплуатационную надежность существующих устройств.

5.1. Рельсовые цепи

Важнейшую роль в обеспечении безопасности движения поездов играют рельсовые цепи. В настоящее время на сети дорог РФ эксплуатируется более 248 тысяч рельсовых цепей. С использованием рельсовых цепей функционируют системы электрической централизации и автоблокировки. Дальнейшее улучшение качества работы устройств СЦБ и, как следствие, повышение уровня безопасности движения поездов неразрывно связано с повышением качества функционирования рельсовых цепей.

Современный подход к использованию рельсовых цепей подразумевает использование ресурса рельсовой линии для:

• определения состояния свободности/занятости участка пути и, как следствие, поездной обстановки на раздельных пунктах и перегонах;

• передачи информации на локомотивы и другие самоходные единицы (о показании светофора, к которому приближается поезд, а также о допустимой скорости его движения в данной точке пути);

• контроля целостности рельсовой линии, а также исправности элементов верхнего строения пути, а также элементов системы тягового электроснабжения в границах рельсовой цепи.

В этой связи с работой рельсовых цепей связано и функционирование локомотивных устройств автоматической локомотивной сигнализации, и функционирование систем автоматического управления торможением. При анализе функционирования рельсовых цепей необходимо учитывать их влияние на работу указанных систем.

Доля отказов, рельсовых цепей от общего количества нарушений нормальной работы устройств СЦБ, составляет 49%.

Нарушение нормальной работы рельсовых цепей допускается из-за несвоевременного выявления предотказного состояния изоляции рельсошпальной решетки и балласта, рельсовых стыковых соединителей, дроссельных и бутлежных перемычек и др.

В 1973 случаях нарушения нормальной работы рельсовых цепей (снижение на 9%) являлись отказы аппаратуры рельсовых цепей.

Анализ отказов аппаратуры рельсовых цепей свидетельствует, что наибольшее количество отказов приходится на аппаратуру, работающую в импульсном режиме, приборы защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений и на трансформаторы. Наиболее повреждаемыми элементами приборов являются контактная система и полупроводниковые элементы.

Анализ показывает, что тональные рельсовые цепи имеют ряд преимуществ, основными из которых являются:

- отсутствие изолирующих стыков на перегонах;

- отсутствие питающих трансформаторов ОМ на перегонах при АБТЦ;

- снижение воздействия посторонними лицами и организациями;

- повышение защищенности аппаратуры (за счет централизованного размещения).

Использование рельсовых цепей тональной частоты необходимо в качестве одной из основных мер при подготовке устройств железных дорог к пропуску нового тягового подвижного состава.

Правильность применения тональных рельсовых цепей подтверждается и мировым опытом использования рельсовых цепей для контроля свободности участков пути (табл. 5.1).

Однако пути повышения надежности работы рельсовых цепей далеко не исчерпаны. Прежде всего, это относится к повышению качества и полноты технического обслуживания и содержания рельсовых цепей.

На основании приведенного выше анализа можно сформулировать четыре группы задач, решение которых позволило бы улучшить функционирование устройств СЦБ в целом и рельсовых цепей, в частности:

• Организационные меры, которые позволят упорядочить процесс обслуживания рельсовых цепей и строго регламентировать его;

• Нормативные меры, которые, наряду с организационными, позволят эксплуатационному штату применять стандартные методы обслуживания, усилят контроль за техническим состоянием рельсовых цепей, более точно и своевременно отслеживать отказы, сбои и отклонения параметров рельсовых цепей;

• Технические меры, которые позволят на основе утвержденных и вновь разрабатываемых технических решений улучшить качество функционирования как элементов рельсовых цепей, так и рельсовых цепей в целом;

• Инновационные меры, которые, при необходимости, позволят решать задачи устройств СЦБ на основе альтернативных рельсовым цепям методов, а также комбинированных методов.

Следует отметить наличие объективных факторов, влияющих на работу рельсовых цепей, таких как:

• необходимость выполнения большого количества технологических и ремонтных операций по поддержанию в технически исправном состоянии физически изношенных устройств, а также массовому внедрению в действующие устройства дополнительных функций ввиду их морального старения;

• необходимость и длительность подготовки квалифицированных специалистов и руководителей в области электротехники и механики по широкому спектру эксплуатационных задач;

• множество технологических стыков со смежными хозяйствами, непосредственно влияющих на показатели надежности функционирования, по рельсовым цепям - это работники и технические средства хозяйств пути и электроснабжения.

Отклонения от норм содержания устройств должны фиксироваться в автоматическом режиме с использованием средств контроля. Это позволит оперативно контролировать выполнение технологического процесса обслуживания устройств, диагностики и самодиагностики систем СЦБ. При разработке и внедрении новых устройств должно быть предусмотрено включение в состав этих устройств средств самодиагностики. Это позволяет выявлять в большинстве случаев предотказное состояние устройств.

Основной задачей в процессе повышения надежности работы устройств СЦБ является развитие нормативной базы и регламентов обслуживания и проверки устройств.

Необходимо разработать стандарт ОАО «РЖД» «Техническое обслуживание и ремонт устройств контроля свободности участков пути, элементов обратной тяговой сети, путевых устройств АЛС, САУТ и автоматической переездной сигнализации». Разработка данного стандарта позволит нормировать основные показатели и этапы производства работ по техническому обслуживанию и ремонту устройств СЦБ на весь срок жизненного цикла.

С целью обеспечения электромагнитной совместимости путевых и локомотивных устройств необходимо произвести корректировку нормативных документов в части определения параметров мешающих и опасных воздействий на устройства СЦБ с учетом частотного спектра и временных параметров помех. Кроме того, следует провести ревизию нормативной документации по определению допустимых уровней асимметрии тягового тока в рельсовой линии и разработке мероприятий организационного и технического характера по ограничению уровня асимметрии, его измерению и защите аппаратуры рельсовых цепей от воздействия тягового тока и других видов перенапряжений и воздействий.

Особое внимание необходимо обратить на соответствие состояния инфраструктуры стационарных устройств требуемым объемам движения, нагрузке по тяговому электроснабжению, пропускной способности и т.д. С этой целью необходимо разработать комплект нормативной документации и программное обеспечение для анализа существующей инфраструктуры и разработке рекомендаций по приведению ее к требованиям параметров движения.

Совершенствованию должны быть подвержены технические решения и типовые материалы по проектированию устройств СЦБ; приведению их к современным требованиям нормативной документации и отраслевым стандартам. Проектирование устройств должно вестись только с применением систем автоматизированного проектирования.

Подлежит разработке отраслевой стандарт «Нормы технологического проектирования устройств СЦБ», в котором должны быть учтены современные требования к системам и устройствам.

Все технические решения и новые разработки должны проходить соответствующую экспертизу и проверку. Должно быть исключено некачественное применение технических решений. С этой целью следует разработать стандарт ОАО «РЖД» «О порядке разработки, испытаний и постановке на производство устройств СЦБ».

С целью повышения надежности работы устройств СЦБ особое внимание должно быть уделено устройствам электропитания. Необходимо разработать стандарт ОАО «РЖД» «Правила эксплуатации устройств электроустановок на железнодорожном транспорте».

С целью выполнения качественного технического обслуживания устройств должны применяться соответствующие приборы и измерительные комплексы. Прежде всего, необходимо провести ревизию и дооснастить имеющиеся на дорогах вагоны-лаборатории разных служб современными измерительными приборами. Разработать регламент проведения измерений и использования результатов в автоматизированных комплексах (АСУ хозяйств) для составления графика работ по техническому обслуживанию устройств с учетом их состояния.

Целесообразно применить мобильные измерительные комплексы для установки их на ССПС при плановых и внеплановых проверках участков железных дорог, а также при производстве других работ, не связанных непосредственно с проведением измерений и диагностики состояния элементов рельсовых цепей.

Следует разработать методику проверки токопроводящих стыков в рельсовой линии при использовании измерительных комплексов на вагоне-лаборатории или ССПС.

С целью контроля исправности элементов обратной тяговой сети следует также использовать возможности измерительных комплексов вагонов-лабораторий по определению уровня токов асимметрии в рельсовой линии на электрифицированных участках железных дорог.

Необходимо оснастить дистанции пути и СЦБ приборами измерения сопротивления (в мкОм) токопроводящего стыка для различных конструкций пути и категорий линий.

Для предупреждения отказов изолирующих стыков на станциях и перегонах оснастить работников пути и СЦБ приборами, измеряющими намагниченность рельс в зоне изолирующего стыка. Применение этого типа приборов позволит предупредить замыкание изолирующего стыка за счет своевременного размагничивания торцов рельс. Устройства размагничивания должны быть поставлены железным дорогам в необходимом количестве.

В соответствии с требованиями технологического процесса обслуживание устройств рельсовых цепей и других стационарных устройств эксплуатационный штат должен оснащаться современными измерительными приборами, обеспечивающими единство измерений и требования метрологии. Необходимо доработать типовой проект оснащенности дистанций СЦБ и пути средствами диагностики и измерительными приборами в соответствии с современными требованиями отраслевых и государственных нормативных документов.

Разработать и оснастить дистанции СЦБ, пути и электроснабжения переносными приборами, измеряющими уровень асимметрии и параметры тягового тока для принятия своевременных мер по исключению влияния тягового тока на работу рельсовых цепей.

Необходимо разработать технические требования и типовой проект оснащения дорожных сервисных центров по обслуживанию и ремонту микропроцессорных устройств СЖАТ. Обеспечить оснащение центров необходимыми измерительными приборами, элементной базой, ремонтной документацией, а также средствами автоматизированного контроля и проверки устройств после проведения регламентных работ или ремонта. С целью постепенного перехода к обслуживанию устройств СЦБ «по состоянию» вывести информацию со средств диагностики и измерительных комплексов в дорожный центр по обслуживанию и ремонту микропроцессорных устройств СЖАТ.

Для повышения надежности работы устройств и разработки мероприятий по улучшению параметров работы отдельных изделий СЖАТ необходимо создать и использовать при техническом обслуживании и ремонте отдельных блоков электронный паспорт изделия, с ведением единого банка данных в дорожном центре. Применение единого электронного паспорта позволит произвести статическую оценку надежности работы устройств в зависимости от завода изготовителя, условий эксплуатации и т.д. и разработать мероприятия по дальнейшему совершенствованию устройств и повышению надежности их работы. Для повышения качества продукции разработать методику определения материальной ответственности и поощрения разработчика устройств в зависимости от реальных показателей надежности работы в эксплуатации. Восстановить систему авторского сопровождения процессов производства и эксплуатации со стороны разработчика аппаратуры с заключением соответствующих хозяйственных договоров с заводом-изготовителем.

К мерам технического характера, позволяющим улучшить качество функционирования устройств СЦБ, следует отнести:

• Ускоренное внедрение рельсовых цепей тональной частоты, в том числе и на станциях;

• Внедрение сварных плетей повышенной длины на перегонах и станциях;

• Внедрение новых технологий изготовления изолирующих стыков;

• Внедрение интегрированных систем контроля схода изолирующего стыка, в том числе его предотказного состояния.

• Внедрение новых типов стыковых соединителей.

• Внедрение элементов комплексной защиты от перенапряжения.

- Исключение изолирующих стыков в горловинах станции.

- Применение систем интервального регулирования без изолирующих стыков с резервированием основных элементов систем.

- Использование альтернативных способов контроля целостности рельсовой линии и каналов передачи информации на локомотив.

Таблица 5.1

Россия ТРЦ3

Россия ТРЦ4

Германия FTGS 46

Германия FTGS 917

Германия CLS 9/15

Япония

Франция UM-71

Франция CVCM-75

Франция CVCM-85

Вели-кобрит.

США

Длина р.ц.

до 1000

до 150

до 300

до 100

150-750

до 350

до 325

20-150

50-750

600-800

600-800

-

-

Минимальное сопротив. изоля-ции (балласта) Ом*км

> 0,7

>0,7

>0,44

>0,07

0,15-2,5

> 2,5

> 1,5

-

> 1,5

> 2,0

> 2,0

-

-

Частота сиг-нального тока, Гц

420-780

(4,5-5,5)*103

(4,75-6,25)*103

(9,5- 16,5)*103

(9,5-14,5)*103

(21,2-23,6)*103

1700-2600

(8,2 -11)*103

(8,2 -11)*103

(1,55-2,6)*103

100 и 200

Количество частот

5

3

4

8

6

4

4

6

6

-

2

Вид модуляции

АМ

АМ

ЧМ

ЧМ

ЧМ

ФМ

-

Кодовая (АМ)

ЧМ

ЧМ

Имп. мод.

Частота модуляции, Гц

8 и 12

8 и 12

-

-

-

100

13,3-20,3

-

-

до 17

-

Вид стыков

бесстыковая или изолир. стык

бесстыковая или изолир. стык

электрический стык

бессты-ковая

электрич. стык

электрич. стык

электрич. стык

-

-

Максимальное удаление аппа- ратуры от рель- совой линии, км

10 - электротяга; 15 –автоном. тяга

до 2

6,5

-

-

-

-

-

-

-

-

Применяемость

перегон, станция, метрополит.

перегон, станция, метрополит.

перегон, метропо- литен.

станция

перегон, станция

станция

перегон, станция

метропо-литен

метропо-литен

метропо-литен

пе-регон

Возможность передачи АЛСН по рельсовой линии

да

да

да

-

-

-

-

-

-

да

да