Модернизация сортировочных станций в Северной Америке

На сегодняшний день самой крупной в мире считается двухсторонняя сортировочная станция Бейли Ярд (Bailey Yard), принадлежащая железной дороге Union Pacific. Станция расположена в Норт-Платт (штат Небрас- ка, США), имеет длину почти13 км и занимает площадь более 1,1 тыс.га.
Размещение на станции сортировочных устройств, группировка путей в парки и соединения определяются историческим развитием и местными условиями эксплуатации. Большое путевое развитие (114 путей) с резервами до 25% обеспечивает высокую пропускную и перерабатывающую способность и беспрепятственный прием поездов в период пиковых нагрузок.
Каждые сутки станция пропускает около 10 тыс. грузовых вагонов. Из них примерно 3 тыс. вагонов перерабатываются на двух горочных сортировочных системах – «западной» и «восточной». При работе в режиме максимальной производительности каждую минуту с этих горок скатывается по четыре вагона, которые затем направляются в парки, где происходит завершающий этап формирования поездов. В совокупности на горках имеется 18 приемочных и 16 отправочных путей. В ремонтном цехе три полностью оснащенных ремонтно-экипировочных пути позволяют выполнять весь комплекс необходимых для ремонта вагона операций в одном месте. В среднем ремонтируется 50 вагонов в сутки. Помимо ремонта по фактическому состоянию в цехе выполняют также плановый профилактический осмотр подвижного состава. Согласно действующим нормативам вагоны должны подвергаться осмотру через каждые 1000 миль (1,6 тыс. км) пробега. Мелкий ремонт выполняется в течение 1 ч, что дает возможность быстро возвращать отремонтированные вагоны в состав поезда. Максимальная производительность ремонтного цеха составляет 18–20 вагонов в час при работе в три смены (круглосуточно). Управление движением на всей территории станции осуществляется из Центра (Bailey Command Center) с использованием современных компьютерных технологий.  Центр  управления  станцией непосредственно связан с Центром управления движением им. Гарримана в городе Омаха – главным диспетчерским центром дороги Union Pacific, контролирующим движение на всей сети этой дороги на территории 23 штатов США. Бейли Ярд является также основной производственной базой компании Union Pacific Fruit Express – дочерней компании Union Pacific, специализирующейся на перевозке свежих овощей и фруктов и располагающей парком более 5,5 тыс. предназначенных для этой цели рефрижераторных вагонов. Техническое обслуживание и ремонт этих вагонов, как правило, также производятся в Бейли Ярд. Там же осуществляется технический контроль за работой рефрижераторного оборудования (поддержание необходимой температуры), заправка топливом и т.д.Размещение в западной и восточной сортировочных системах станции центров заправки и технического обслуживания локомотивов позволило сократить время подготовки локомотивов к выходу в рейс на 12 ч. Работу выполняют 180 человек. За месяц проводится техническое обслуживание более 8,5 тыс. локомотивных тяговых двигателей. В среднем за сутки техническое обслуживание проходят примерно 300 локомотивов.На станции расположен цех по ремонту локомотивов – один из крупнейших на сети Union Pacific. Его территория превышает по размеру площадь трех футбольных полей. Численность персонала цеха составляет примерно 600 работников, производительность (при круглосуточной работе) 750 локомотивов в сутки. Цех  имеет 11 путей и оснащен всеми необходимыми техническими средствами, включая мостовые подъемные краны, платформы, позволяющие работать на возвышении, и т.д.
 
Сортировочная станция Bailey Yard (США)
Сортировочная станция Bailey Yard (США)
 
В последние годы существенно возросло количество проходящих через Бейли Ярд маршрутных поездов с углем (32 в сутки). Такие поез- да не требуют переформирования, и на станции только проверяется техническое состояние вагонов, проводится необходимое обслуживание, а также заправка локомотивов. Специально  для  пропуска таких поездов на станции были сооружены транзитные (сквозные) пути. Доля маршрутных поездов к настоящему времени достигла 70% общего поездопотока.
С увеличением потребности обслуживаемого региона в энергоносителях компания Union Pacific построила в западной системе станции 10 дополнительных отправочных путей и угольный парк, где происходит накопление вагонов с углем для формирования поездов. На семи резервных путях в настоящее время могут разместиться до 450 вагонов. Планируется дальнейшее усиление путевого развития парка, благодаря чему он сможет одновременно принять до 1,5 тыс. вагонов.
В восточной горловине станции установлено детекторное устройство, просвечивающее рентгеновскими лучами колеса вагонов углевозных поездов с целью своевременного обнаружения дефектов. Проверка проводится в процессе движения и не требует остановки поезда.
В США на сортировочных станциях широко используются системы автоматизации сортировочных процессов, вычислительная техника и новые высокоэффективные механизмы и устройства: радиолокационные спидометры, электродинамические замедлители, вагоноосаживатели, приборы измерения скорости и направления ветра, установки для измерения степени заполнения путей и управления вагонными замедлителями, быстродействующие стрелочные переводы и др. Большое значение в работе персонала приобретает применение мобильных устройств связи, с помощью которых осуществляется поддержка процесса обработки поездов и вагонов от прибытия до отправления. Внедрение новых систем мобильной связи позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы.
В последние годы в Северной Америке на крупных сортировочных станциях железных дорог I класса осуществляется переход от локальных устройств автоматизации отдельных операций к непрерывно действующим системам управления расформированием и формированием составов.
Так, сортировочная станция Селкирк, штат Нью-Йорк, проектировалась для работы под управлением цифровой вычислительной техникой. Роспуск 150-вагонного поезда, поддерживаемый системами автоматизированного роспуска составов и горочной автоматической  сигнализации,  длится  менее 1 ч. Перерабатывающая способность станции составляет свыше 3,2 тыс. вагонов в сутки. При этом число пунктов назначения вагонов может доходить до 70.
Парк приема станции  Селкирк включает 11 путей вместимостью 156 вагонов каждый. На подходе поезда к парку дежурный по станции передает машинисту номер пути приема, который высвечивается в кабине на пульте управления. Одновременно фиксируется время прибытия поезда. Продвижение поезда отслеживается электронными датчиками, по сигналам которых осуществляется автоматическое управление стрелочными переводами.
Проверка соответствия состава прибывшего поезда данным натурного  листа   осуществляется с использованием полуавтоматической телевизионнойсистемы считывания. На основании натурного листа и результатов проверки ЭВМ составляет сортировочную ведомость состава, которая вместе с номером приемного пути и кодовыми номерами сортировочных путей вводится в ЭВМ, управляющую процессом роспуска.
В парке приема проводится осмотр прибывших поездов и их подготовка к роспуску. Номер вагона проверяется на подходе к горбу горки. Если несоответствий не обнаружено, вагон отцепляется и спускается с горки. В автоматическом режиме  под управлением ЭВМ устанавливается  маршрут его скатывания до предписанного сортировочного пути.
В процессе роспуска вагона на контрольных участках перед главной и групповой тормозными позициями измеряется его скорость, выполняются автоматизированные расчеты ускорения, сопротивления качению, характеристик трения. Это обеспечивает безопасное для вагонов и грузов соударение при сцепке на сортировочном пути. По завершении роспуска состава в автоматическом режиме готовится и может выдаваться на печать специальная ведомость, в которой указывается сортировочный путь и местоположение на этом пути каждого из вагонов.
Следует отметить, что из-за снижения объемов перевозок на железных дорогах Северной Америки загрузка сортировочных станций уменьшилась. Однако железные дороги I класса продолжают их модернизацию в расчете на рост перевозок в перспективе. Например, чикагская компания Belt Railway, штат Иллинойс, регулярно модернизирует сортировочное оборудование и системы управления горочной  сортировочной  станции Бедфорд в расчете на максимальную перерабатывающую способность до 3,5 тыс. вагонов в сутки.
В целях оптимизации сортировочного процесса и минимизации повреждений вагонов на сортировочных станциях крупных железных дорог I класса США и Канады установлена информационно-управляющая система PROYARD производства компании General Electric Transportation Systems (GETS). По прибытии вагонов на сортировочную станцию устройства системы автоматической идентификации считывают с вагонных маркеров данные, которые система PROYARD сравнивает с полученными от службы перевозок, подтверждая или корректируя их.
Затем вагоны проходят через весы и ряд датчиков, выявляющих их ходовые качества. В систему PROYARD  вводятся   эти   данные, а также информация о погодных условиях,   уклоне   сортировочной горки и расстоянии, которое должен пройти каждый вагон до сцепления со стоящими на пути в парке. Система определяет тормозные мощности замедлителей трех тормозных позиций, необходимые для обеспечения оптимальной скорости скатывания отцепов, которая  исключает  преждевременную остановку спускаемого вагона или повреждение груза при соударении со стоящим вагоном с недопустимо большой скоростью. Инерционные замедлители удерживают сцепы вагонов на сортировочных путях.
До установки системы PROYARD более половины общего числа соударений вагонов происходило со скоростью выше 9,6 км/ч. С вводом в эксплуатацию системы допустимая скорость не нарушается в 90% случаев. Число сходов вагонов, вызванных движением с недопустимо большой скоростью, за последние 15 лет снизилось на 60%. За этот же период пересмотрен технологический процесс, улучшены условия работы персонала станции. В результате число вагонов, находящихся на станции более 48 ч, уменьшено на 75%. Кроме того, комплекс проведенных мероприятий, включая создание группы реагирования во главе с начальником службы управления рисками, способствовал уменьшению количества ошибок при сортировке вагонов на 60%.
Канадская компания Canadian National для повышения производительности сортировочной станции Макмиллан,  расположенной к северу от Торонто, внедрила систему PROYARD II. Эта станция имеет горку с двумя путями надвига и 76 сортировочных путей. Два основных замедлителя контролируют скорость распускаемых вагонов на первой тормозной позиции, девять групповых замедлителей (пять на западной стороне и четыре на восточной) – на второй. Компания заменила старые замедлители с электромеханическим приводом новыми гидравлическими производства AAA Sales & Engineering.
 
Горка на сортировочной станции Селкирк
Горка на сортировочной станции Селкирк
 
Ранее станция перерабатывала от 1,8 тыс. до 2 тыс. вагонов в сутки. После модернизации горка с двумя путями надвига позволила увеличить переработку до 3,2 тыс. вагонов в сутки. После установки системы PROYARD II ожидается рост производительности минимум до 3,3 тыс. вагонов с перспективой увеличения до 4,2 тыс. вагонов в сутки.
В настоящее время для подачи локомотива к требующим сортировки вагонам применяется система дистанционного управления LRC. Этот процесс контролирует оператор горки. Локомотив надвигает вагоны на горку со скоростью 24 км/ч. Если при этом нарушается связь вагонов с любым приемопередатчиком, расположенным по пути движения по сортировочному пути, система отключается. Когда локомотив подходит к вершине горки, приемопередатчик передает на компьютер локомотива команду на снижение скорости движения до 16 км/ч.
В функции системы PROYARD II   входит   определение   скорости роспуска в зависимости от ряда факторов, включая род груза в вагоне. Вагоны с опасными грузами спускают со скоростью  порядка 2,8  км/ч,  с другими  грузами  – 4 км/ч. Компьютер позволяет точно определять момент выхода вагона на вершину горки и управлять его дальнейшим движением. В результате внедрения новой автоматизированной системы  количество вагонов, находящихся на станции более 2 сут, уменьшилось на 75%, а число ошибок при выполнении сортировочных операций снизилось на 60%.
Компания Union Pacific ежегодно модернизирует по одной из 12 сортировочных станций, заменяя компьютерные системы, считывающие устройства системы автоматической идентификации вагонов, информационные дисплеи и оборудование центров управления. Так, после модернизации сортировочная станция Инглвуд в Хьюстоне перерабатывает ежесуточно до 3 тыс. вагонов (до модернизации – 1,6–1,8 тыс. вагонов). Горка на станции имеет высоту 17 м, три пути надвига, два из которых могут использоваться одновременно. В сортировочном парке 64 пути, один главный и восемь групповых замедлителей (каждый на семь или восемь путей) и 64 замедлителя на участках без уклона.
Сортировка проходит по определенной схеме. Почти весь процесс полностью автоматизирован. Сначала к составу в хвост цепляется   бустер-секция,   которая   состоит из двух локомотивов SD40- 2R и бустера S2B. Несмотря на наличие топливного бака, бустер не имеет дизельных двигателей и энергию для электрических тяго- вых двигателей берет от тепловоза. Топливный же бак используется обоими тепловозами как дополнительная емкость для топлива. Это позволяет длительное время работать без дозаправки. Необходимость бустерсекций обусловлена исключительно весом состава и высотой горки, поскольку одним маневровым локомотивом при надвиге на горку состава  массой 12 тыс. т обойтись невозможно.
На каждом вагоне установлен специальный датчик,  который считывается компьютером перед наездом на горку. Это дает диспетчеру информацию о вагоне или отцепе, характере груза и его назначении. Далее вагон направляется на весы, затем отцепляется расцепщиком от поезда  и скатывается с горки на нужный путь.
При скатывании вагон проходит через замедлитель, который снижает его скорость для плавной касательной сцепки. Этим процессом управляет компьютер, который рассчитывает дистанцию, необходимую для прохождения до сцепления с уже стоящим на пути составом, и по весу вагона рассчитывает необходимое тормозное усилие в замедлителях. Любые жесткие удары вагонов недопустимы. Более тяжелые составы надвигаются усиленными секциями, они имеют три тепловоза и бустер. Мощность такой секции составляет 12 тыс. л.с., масса – 700 т. Когда состав уже собран, с противоположной стороны прицепляется магистральный локомотив, который забирает его. В это время с другой стороны может продолжаться работа по «доцепке» маневровыми тепловозами к составу последних вагонов, прибывших с опозданием и не прошедших через горку.
 
Стрелочные переводы сортировочной станции, управляемые с пульта LRC   Оператор с пультом системы LRC.
Стрелочные переводы сортировочной станции, управляемые с пульта LRC. Оператор с пультом системы LRC.
 
В последние годы проходит очень быстрая смена поколений тепловозов и из эксплуатации выводятся традиционные локомотивы с одним дизелем. Они заменяются новым поколением экономичных тепловозов, как гибридов, так и машин с несколькими дизелями. Например, тепловоз RP20GE, заменивший устаревшие локомотивы на маневровой работе, оборудован тремя независимыми дизелями с общим редуктором. Машинист может включать любую комбинацию дизелей в любое время. Номинальная мощность – 2100 л.с. с постоянным тяговым усилием 36 тс. Имеются разновидности тепловоза: RP20BD – с укороченной базой для прохождения кривых малого радиуса, также с тремя дизелями, и RP20BH – на такой же базе, но с двумя дизелями и батареей.
Многие тепловозы на станциях работают без машинистов и управляются диспетчером. Такие локомотивы оснащены мигающими сигнальными огнями для привлечения внимания персонала на путях (новые тепловозы ими не обозначаются, поскольку персонал знает, что они работают под дистанционным управлением). Тепловоз может контролироваться как диспечером из здания управления, так и машинистом с пультом управления, находящимся на путях. Кстати, бустер-секции так же работают без машинистов.
Компания разработала техническое задание на систему управления перевозками, в функции которой входит и  контроль за операциями на сортировочных станциях. Контракт на строительство этой системы был заключен с компанией  Proficient  Solutions International. 
Большое значение для увеличения производительности сортировочной станции на 15–20% имело обучение сотрудников основам эксплуатации новой системы управления. Переход от анализа данных в текстовом формате, единственно возможном при использовании компьютеров первых поколений, к графическому, поддерживаемому программным обеспечением в среде Windows, потребовал интенсивного обучения как с точки зрения изучения программных средств, так и с позиций понимания новых форм представления данных, их интерпретации и анализа.
Компания Union Pacific продолжает модернизацию сортировочных станций и планирует внедрение дистанционного управления локомотивами для повышения производительности за счет более высокой степени автоматизации сортировочного процесса. Дистанционное управление уже введено в эксплуатацию на сортировочной станции Хинкли в штате Орегон. Планируется внедрить эту систему еще на пяти станциях.
Компания Burlington Northern Santa Fe ранее построила в Канзас-Сити сортировочную станцию Арджентайн, рассчитанную на переработку до 2,4 тыс. вагонов ежесуточно. Фактически после модернизации перерабатывающая способность станции составляет 2,6–2,9 тыс. вагонов в сутки.
Каждый спускаемый с горки вагон проходит через 42 цилиндровый пневматический главный замедлитель и шесть позиций с 30-цилиндровыми замедлителями. Стрелочные переводы распределяют вагоны по  10 сортировочным путям, где их скорость гасят семицилиндровые замедлители. Поршневые замедлители снижают скорость перемещения вагонов до 5,6–7,2 км/ч, что требуется для безопасной сцепки. Тормозные замедлители компании Rails позволяют удерживать вагоны на спускной части сортировочного пути.
Сортировочные пути (60 путей) имеют протяженность от 580 до 1068 м, 10 путей приема и 10 отправления — 2440 м. Уклон и длина сортировочных путей учитываются при регулировании скорости скатывания вагонов.
Арджентайн входит в число первых сортировочных станций, оснащенных устройствами автоматической идентификации вагонов. Здесь используются устройства Science Applications International, информация с которых поступает в систему PROYARD II.
Реконструкция станции Джерри Р. Дэвис (США) позволила повысить ее пропускную способность, обеспечить более высокую скорость и эффективность управления процессом роспуска вагонов и формирования составов при снижении эксплуатационных затрат и задержек поездов. Станция принимает и отправляет в среднем 60 поездов в сутки.
В настоящее время это полностью компьютеризированная система с одним станционным диспетчером, контролирующим все выполняемые технологические операции. Перерабатывающая способность станции составляет 2,2 тыс. вагонов в сутки. Наиболее важное отличие ее от других сортировочных станций Северной Америки – это установка почти 7 тыс. точечных гидравлических поршневых замедлителей Trackmaster британской компании Ultra Dynamics Ltd.
Зарубежные железные дороги нацелены на повышение объемов переработки вагонопотоков  даже в период спада перевозок и на модернизацию решающих сортировочных станций в перспективе.
 

авторы:

Б.С. Костюк, генеральный директор ООО «Тема»
П.В. Куренков, заместитель директора института управления и информационных технологий МИИТа по научной работе
М.А. Нехаев, аспирант И.Р. Рувинов, аспирант
 
Текст и фото по материалам зарубежных  источников