Модернизация сортировочных станций в Северной Америке. часть 2

Крупнейшие сортировочные станции Северной Америки  достигли  высокой эффективности технологических процессов за счет внедрения современных технических средств и современных интеллектуальных технологий. На многих станциях осуществлен переход от локальных устройств, автоматизирующих отдельные операции  и включаемых на время их выполнения, к непрерывно действующим системам управления расформированием и формированием составов. Круглосуточный ввод информации от датчиков, контроль их функционирования и защита от сбоев позволяют значительно повысить безопасность сортировочного процесса, уменьшить влияние человеческого фактора в процессе управления.
В связи с ростом объема перевозок грузовая железная дорога Kansas City  Southern   приняла   решение о модернизации сортировочной станции Дерамус (штат Луизиана). Территория станции, занимающая площадь 104 га, включает в себя 120 км приемоотправочных путей, на которых установлено более 150 новых автоматически управляемых стрелочных переводов.
Стоимость проекта модернизации      станции      составила $75 млн., что сделало его самым крупномасштабным в стране. Проект модернизации предусматривает:
  • строительство механизированной сортировочной горки;
  • повышение пропускной способности станции за счет укладки рельсов специального типа;
  • совершенствование схемы расположения станционных путей для увеличения перерабатывающей способности станции до 1,7–2 тыс. вагонов в сутки (сейчас 0,8–1,2 тыс. вагонов в сутки);
  • вынос маневровых операций за пределы главных путей;
  • строительство дополнительных приемо-отправочных путей общей протяженностью не менее 2,4 км;
  • сооружение служебных проходов вдоль всех приемо-отправочных путей.
В  ходе  выполнения   проекта проводились геотехнические изыскания, дренажные работы, проектирование и изменение плана станции, экологическая экспертиза, аэрофотосъемка и изучение верхнего слоя грунта, проектирование горба сортировочной горки, строительство путевых весоизмерительных устройств и воздушных коммуникаций,  проектирование  нового  локального сортировочного парка, планировка участков выделенной под строительство территории.
Следует отметить, что реконструкция станции – строительство приемо-отправочных путей, сортировочного  парка  –  осуществлялась в условиях непрерывного функционирования железной дороги.   Преимущества   концепции «Проектирование – строительство» заключаются в том, что начальные этапы работ ведутся параллельно проектированию более поздних этапов с одновременным проведением других видов деятельности.
Для повышения пропускной способности станции Дерамус был предусмотрен ряд преобразований. Замедлители разных тормозных позиций заменены домкратовидными, обеспечивающими высокую точность управления скоростью отцепа. Для улучшения управления скоростью путевые весы установлены на наклонной плоскости вершины сортировочной горки. Это позволило контролировать скорость на максимальной длине уклона.
В качестве элемента продольного профиля пути (кривой скоростного спуска) для снижения до минимума времени движения между двумя контрольными точками принята циклоида. Динамические исследования показали, что циклоидный продольный профиль  пути позволяет поддерживать необходимую скорость вагона при прохождении маневровой зоны и исключает возможность нагона вагонов или изменения направления их движения. Применение циклоиды позволило проектировщикам снизить абсолютную высоту горба сортировочной горки, обеспечивая снижение скорости вагона в любой точке чашеобразных подгорочных путей.
В течение последних лет железнодорожные компании стремились максимально автоматизировать работу сортировочных горок и превратить их в высокопроизводительные маневровые пункты. Благодаря новым разработкам в сфере технического и программного обеспечения работы сортировочных станций повысилась производительность и эффективность маневровых операций.
Высокий уровень производительности и безопасности при выполнении маневровых работ обеспечивает система автоматизации сортировочной станции в модульном исполнении Modular Yard Automation (MYA) компании Global Rail Systems Inc. При разработке ее отдельных компонентов специалисты компании уделили большое внимание электронной составляющей, максимально адаптированной к специфике эксплуатационной среды. В настоящее время компания работает над сле- дующим поколением электронных устройств систем MYA.
За последние два года была разработана новая серия электронных устройств, обеспечивающих высокую безопасность работы. Они укомплектованы собственной базовой микропроцессорной системой управления и датчиками обнаружения, установленными на входе и выходе с сортировочной станции и  взаимодействующими с механизмами стрелочных приводов. Это позволяет оптимально определить маршрут состава при прохождении через сортировочную станцию. Программная среда системы отличается высокой гибкостью и  может масштабировать эффект таким образом, чтобы полностью  задействовать  любой из ресурсов станции в интересах конкретной железной дороги или экспедиционной  компании.
Американская компания RailComm решает проблемы узких мест на сортировочных станциях путем улучшенной координации технологических операций. Компания стремится отойти от так называемых «островов автоматизации» (отдельных дезинтегрированных систем), расположенных в разных местах на территории сортировочной станции, к единой комплексной системе управления работой.
Основной упор делается на обмен информацией между действующими системами станции, сокращение количества ошибок при обмене данными и  разрыва во времени в технологической цепочке. Это, в свою очередь, создает условия для более эффективной работы по подаче вагонов под выгрузку и погрузку и формированию новых составов. Руководствуясь инновационными решениями, компания RailComm трансформировала комплекс базового управления технологическим процессом с платформы «контроль и управление» на платформу системной информации.
По мере роста возможностей системы в виде функции слежения за местоположением вагона компания предлагает программные средства поддержки принятия решений в виде централизованной платформы, а также программное устройство RailComm Connect Link (соединительный канал  передачи данных), которое обеспечивает гарантированный дистанционный доступ к центру сбора данных и является своего рода средством технической поддержки всей системы. RailComm также ввела в эксплуатацию систему управления движением поезда в зонах, где невозможна передача данных (Dark Territory Control).
Компания ведет активную работу среди клиентуры по идентификации и устранению единичных отказов, влияющих на эксплуатационную готовность систем автоматизации в целом. Упрощены устройства автоматизации, используемые для управления стрелочными переводами с приводами любого типа. Новая конструкция позволяет улучшить функциональные возможности, упростить процесс производства,  установки и технического обслуживания за счет существенного сокращения количества компонентов в компоновочных узлах.
 
Накопление вагонов в сортировочном парке станции джерри Р. дэвис
Накопление вагонов в сортировочном парке станции джерри Р. дэвис
 
Для управления стрелочными переводами, башмакосбрасывателями и предупредительной сигнализацией может использоваться технология дистанционного управления локомотивом. Это повышает производительность сортировочных станций, их пропускную способность, а также безопасность труда работников станции.
В настоящее время на железной дороге Burlington Northern Santa Fe дистанционное управление локомотивами, стрелочными переводами и башмакосбрасывателями используется для ускорения формирования поездов на 14 сортировочных станциях. Еще на четырех станциях используется дистанционное управление только стрелками и башмакосбрасывателями. На большинстве основных сортировочных станций железной дороги Union Pacific с помощью дистанционного управления выполняется примерно 65% сортировочной работы.
Применение беспроводных систем управления расширяется. Операторы могут использовать пульт этой системы для управления стрелочными переводами, что повышает производительность и безопасность работы персонала. Универсальный контроллер, выпускаемый компанией RailComm’s COO, позволяет управлять любым стрелочным приводом. Компания Control Chief также разрабатывает аналогичные системы дистанционного управления.
В системах, поставляемых компаниями GE и RailComm, на мониторах персональных компьютеров отображается территория сортировочной станции и оператор может установить маршрут после получения по радиосвязи сообщения от поездной бригады о приближении поезда.
По мнению руководителей компании Global Rail System, которая производит модульные системы автоматизации сортировочных станций, главной целью является повышение производительности безгорочных станций и снижение напряженности  работы на основных сортировочных станциях. Предварительная переработка вагонопотоков на небольших сортировочных станциях позволит в дальнейшем ускорить весь процесс переработки.
Очень важно перед внедрением технологии дистанционного управления определить объект (башмакосбрасыватель, стрелка или предупредительная сигнализация),  способ  передачи  данных (проводная или беспроводная связь) и систему управления (с использованием персонального компьютера, кнопочного пульта или УВЧ-ОВЧ-радиоуправления). Кроме того, целесообразно смоделировать работу этой технологии в условиях конкретной железной дороги, представляя общую картину и принимая интегрированное решение, позволяющее сократить эксплуатационные расходы железной дороги.
Важным фактором является привязка процессов управления внутри станции к запросам, поступающим с магистральных линий. Стимулами дальнейшего развития являются такие определяющие показатели, как интеграция данных, глубина поиска данных, их качество и своевременность. Интеграция различных технологических процессов обеспечивает повышение производительности переработки вагонов за счет меньших капиталовложений, и весь процесс можно инициировать в других местах быстро и беспрепятственно.
Специалисты компании Siemens Industry Infrastructure and Cities Sector уделяют основное внимание модернизации процесса управления станцией. Проекты компании неоднократно демонстрировали, как процесс интеграции способен дать двойную эффективность при одновременном значительном сокращении эксплуатационных затрат. К новым разработкам относятся технологии модернизации, управления, планирования и моделирования очередности операций, использование беспроводных и других систем высокого технического уровня, а также поддержка таких процессов, как точность слежения.
Клиенты компании особое внимание уделяют трем проблемным вопросам, которые связаны с работой сортировочной станции. Это    устаревшее    оборудование, экономические факторы и отсутствие квалифицированных специалистов среди персонала станций. Некоторые компании уже решили этот вопрос, перейдя от управления ограниченными по масштабу горочными операциями и прикладными компонентами к более весомым технологическим решениям и практическим методам. И, как результат, железные дороги начали согласовывать с компаниями-поставщиками условия обеспечения техническими средствами для управления терминалами.
Специалисты компании Trainyard Tech LLC ежедневно составляют отчет о вагонах с неудовлетворительными характеристиками скатывания с сортировочной горки. Данная информация передается в соответствующие службы, которые проводят проверку технического состояния подвижного состава. В настоящее время компания осуществляет установку первой в своем роде системы мониторинга процесса надвига вагонов на сортировочной станции Гибсон (Gibson Yard) железной дороги Indiana Harbor Belt в Хаммонде.
Конструкция системы включает в себя колесные датчики, контролирующие ход поезда, с которым проводятся маневровые работы в разных концах станции. Система также выполняет разделение вагонов на территории станции, используя в динамическом режиме минимум периферийных аппаратных средств.
На том же терминале компания установила новую систему управления надвигом вагонов ShoveMaster, которая электронным способом определяет длину состава, выдвигаемого на определенный путь. Система поддерживает управление составом по обеим горловинам, позволяя оператору одновременно осуществлять надвиг и сортировку с обеих сторон станции. Это значительно увеличивает производительность маневров. Система ShoveMaster отправляет информацию диспетчеру, отражает ее  содержание на  внешнем табло, и затем информация поступает на переносное вычислительное устройство. Таким образом обеспечивается связь диспетчеров станции с системой, резервируются свободные пути и информация поступает непосредственно с места производства работ.
Для повышения производительности станции Trainyard Tech предлагается новый интернет метод TTReporter. Используя любой компьютер с выходом во внутреннюю сеть intranet при корректной авторизации, пользователь может установить  указатель  на  ссылке TTReporter и получить отчеты и данные по вагону. Этот метод значительно сократил время получения информации. Система TTReporter была установлена на четырех сортировочных станциях и показала свою эффективность, поиск данных по каждому конкретному вагону сокращается от нескольких часов до нескольких секунд.
Компания ZTR разработала портативный переносной модуль дистанционного управления скоростью движения Nova, который устанавливается менее чем за 1 ч и использует наиболее современные технологии дистанционного управления по радиоканалу. Передающее устройство Nova Touch включает в себя большой сенсорный дисплей для обеспечения обратной связи в режиме реального времени. Выводимая информация и опции выбираются таким образом, чтобы полностью удовлетворять требованиям заказчика. В случаях, когда обратная связь не играет важной роли, система может укомплектовываться жидкокристаллическими или широкоформатными со светодиодной подсветкой мониторами.
Наряду с этим пользователям предлагается ряд функций системы автоматического запуска и остановки дизелей тепловозов, которая обеспечивает определение местоположения по каналам GPS и в системе географических координат, создает отчеты о работе подвижного состава и самой системы, предоставляет автоматизированные способы уведомления об аварийных ситуациях и объединяет в одно целое мобильные приложения. Еще одно новшество – система экономии заряда аккумуляторной батареи тепловоза, которая позволяет избежать ее излишнего разряда во время простоя.
Зарубежный опыт автоматизации крупных горок подтверждает, что достижение максимальной эффективности использования технических средств, выражающейся в повышении перерабатывающей способности, улучшении качества переработки и повышении производительности труда станционного персонала, возможно лишь при комплексном подходе к автоматизации  сортировочного   процесса и  реализации  нового  поколения систем управления. Последние построены на базе универсальных, адаптирующихся к объекту управления, взаимосвязанных аппаратно-программных модулей со  встроенной  диагностикой и реконфигурацией управления в нештатных ситуациях, что позволяет снижать роль человеческого фактора.
Современная система автоматического роспуска вагонов основана на комплексном подходе, предполагающем наличие не только средств автоматического регулирования тормозного воздействия замедлителей на колеса спускаемых вагонов и отцепов, но также развитых средств автоматического диагностирования, аналитического компонента и даже выхода в общесетевую автоматизированную систему управления перевозками и планирования.
Возможность соединения с автоматизированной системой планирования существенно упрощает процессы организации работы станции и усиливает составляющую упреждающего планирования. Это позволяет допускать к роспуску с горок груженые и порожние вагоны, перевозящие грузы практически любого класса опасности, а также способствует логистизации и интеллектуализации управления сортировочными процессами, улучшению количественных, качественных и экономических показателей работы железных дорог.
 

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 
А.П. Иванов, сотрудник кафедры «Транспортный бизнес» МИИТа
 
Текст и фото по материалам зарубежных  источников