Комплексирование средств защиты горочных стрелок от несанкционированного перевода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Акинин, Михаил Юрьевич

• Акинин, Михаил Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Акинин, Михаил Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ГОРОЧНЫХ СТРЕЛОК.

1.1. Напольные датчики обнаружения подвижных единиц в системах автоматизации сортировочных станций.

1.2. Классификация датчиков обнаружения подвижных единиц.

1.3. Напольные датчики, эксплуатируемые на железных дорогах.

1.4. Сравнительный анализ различных типов датчиков.

1.5. Критерии подбора датчиков обнаружения подвижных единиц.

1.6. Выводы и постановка задач исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКТИВНЫХ ШЛЕЙФОВ НАПОЛЬНОГО ДАТЧИКА ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ЕДИНИЦ ИПД.

2.1 Математическая модель взаимодействия рельсовой линии и индуктивных шлейфов.

2.2 Экспериментальные исследования индуктивных шлейфов.

2.3 Оценка зоны чувствительности шлейфов и влияния сопротивления стыков.

2.4 Исследование воздействия вагона на индуктивные шлейфы.

2.5 Влияние климатических факторов на параметры шлейфов.

2.6 Выводы.

3. КОМПЛЕКТОВАНИЕ НАПОЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ЕДИНИЦ.

3.1 Принципы комплексирования датчиков обнаружения.

3.2 Критерии эффективности комплексирования датчиков обнаружения.

3.3 Характеристики достоверности обнаружения для различных датчиков с учетом влияющих факторов.

3.4 Критерии обеспечения требуемой достоверности обнаружения ИПД для различных признаков обнаружения.

3.5 Алгоритмы принятия решения занятости участка комплектованными датчиками.

3.6 Характеристики достоверности обнаружения подвижных единиц комплексированными датчиками.

3.7 Техническая реализация комплектованной защиты централизованных горочных стрелок.

3.8 Выводы.I

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

КОМПЛЕКСИРОВАННОЙ ЗАЩИТЫ ГОРОЧНЫХ СТРЕЛОК.

4.1 Нормативная длина горочного стрелочного участка и длина зоны обнаружения.

4.2 Оценка собственных параметров шлейфов ИПД для комплексированной защиты стрелок.

4.3 Чувствительность шлейфа по частоте к въезжающим отцепам.

4.4 Выбор типа кабеля и количества витков в шлейфе.

4.5 Влияние горочной нормально разомкнутой рельсовой цепи на характеристики обнаружения.

4.6 Рекомендации по эксплуатации датчиков комплексированной защиты горочных стрелок, использующих индуктивные шлейфы.

4.7 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексирование средств защиты горочных стрелок от несанкционированного перевода»

Задача повышения эффективности и качества работы железнодорожного транспорта решается на основе совершенствования организации эксплуатационной работы железных дорог и их технического перевооружения. Неотъемлемой частью перевозочного процесса на железнодорожном транспорте является технологическая работа, связанная с переработкой грузовых составов на специальных станциях, называемых сортировочными, показателем которых является суточная переработка вагонов.

Для выполнения сортировочной работы широко используются различные специальные комплексы и системы, среди которых основными являются сортировочные горки. Эффективность процессов расформирования и формирования составов в значительной степени определяется качеством работы сортировочных горок и технологическими возможностями. Основной задачей повышения перерабатывающей способности сортировочных горок является увеличение скорости роспуска вагонов при соблюдении требований безопасности.

На сети железных дорог Российской Федерации насчитывается 123 станции, имеющих 147 сортировочных горок. В соответствии с реорганизацией структуры управления перевозочным процессом сортировочные станции сети железных дорог России поделены на две категории: сетевые и региональные, утвержден и их перечень. Несмотря на относительно небольшое количество сортировочных станций на железных дорогах России, их значимость неуклонно возрастает. Об этом свидетельствует внимание ОАО "РЖД" к комплексной реконструкции сортировочных горок и станций.

Выполнить переход на качественно новый уровень переработки вагонов, позволяющий обеспечить выполнение перспективного плана формирования без коренного обновления и комплексной реконструкции средств автоматизации и механизации на сортировочных станциях и горках, невозможно ввиду несоответствия технической оснащенности объектов современным требованиям.

Значительный вклад в совершенствование горочных устройств и систем автоматизации и механизации, проектирования сортировочных горок внесли известные ученные и специалисты: П.В. Бартенев, A.M. Долаберидзе, C.B. Земблинов, С.П. Бузанов, П.М. Карпов, В.Е. Павлов, В.Д. Прокинова, Г.А. Красовский, А.Н. Шабельников, В.Д. Никитин, В.Д. Ратников, Н.О. Рогинский, Б.А. Родимов, И.И. Страковский, Л.Б. Тишков, Н.И. Федотов, Н.М. Фонарев, H.A. Никифоров, Ю.В. Ваванов, А.Н. Перов, B.C. Скабалланович, В.М. Дудниченко, А.Е. Штанке, Е.М. Шафит, Н.Р. Ющенко, А.А Яблонский, В.Н. Иванченко, В.П. Шейкин, В.И. Шелухин, В.А. Кобзев, А.Г. Савицкий, В.А. Парилов, А.П Дзилиев, Ю.Г. Боровков, И.Н. Перов, Н.К. Модин, В.Н. Соколов и другие.

В системах горочной автоматической централизации (ГАЦ) узловыми устройствами, обеспечивающие безопасность движения отцепов по спускной части сортировочной горки, являются стрелочные участки. В последнее время на сортировочных горках появились стрелочные участки, оборудованные переводами типа Р65 с марками крестовины 1/6 и 1/9 вместо используемых долгое время переводов типов Р45 и Р50 с маркой крестовины 1/6. Возникшая ситуация вызвала необходимость адаптации существующих средств защиты к новым участкам контроля при условии обеспечения современных требований безопасности.

Применяемые многие годы средства защиты, включающие рельсовые цепи, фотоэлектрические датчики и др., морально устарели и исчерпали свои возможности. Необходимость замены устаревших датчиков, как ненадежных, требует новых подходов к созданию современных устройств контроля стрелочных участков, обеспечивающих: непрерывный физический контроль за перемещением вагонов в стрелочной зоне, минимизацию ошибок обнаружения любых типов грузовых вагонов, непрерывный контроль собственной работоспособности и адаптацию к различным стрелочным переводам типов Р50, Р65 с марками крестовин 1/6 и 1/9.

Создание технического средства, автономно решающего поставленную задачу, в ближайшей перспективе маловероятно, поэтому предлагается объединять работу существующих и модернизируемых устройств с целью обеспечения поставленных требований, обеспечивая их комплексирование, что позволит обеспечить надежную защиты горочных стрелок от несанкционированного перевода их под вагонами.

Программой по безопасности горочных устройств на 2006-2007 годы запланировано оборудование более 1000 из 2482 централизованных стрелок современными идуктивно-проводными и радиотехническими датчиками.

В числе важнейших задач, благодаря которым можно выйти на качественно новый уровень автоматизации и механизации сортировочных процессов, стоит задача комплексированной защиты горочных стрелок от несанкционированного перевода их под вагонами.

Предлагается на базе комплексирования создать надежную систему защиты стрелок от несанкционированного перевода на базе современных радиотехнических датчиков и идуктивно-проводных. Комплексирование этих датчиков позволит повысить вероятность обнаружения, надежность функционирования и повысит безопасность роспуска.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Акинин, Михаил Юрьевич

4.7 Выводы

1. Введены определения "нормативная длина горочного стрелочного участка", включающая защитный участок / и остряки стрелки hemp' и "нормативная длина зоны обнаружения", в пределах границ которых должна формироваться команда запрета перевода стрелки. Границы защитного участка предложено определять относительно острия остряков стрелки, а не от изолирующих стыков.

2. С целью повышения достоверности обнаружения показана необходимость перехода к ИПД с индуктивным шлейфом в форме "восьмерка", позволяющим контролировать полностью "нормативную длину горочного стрелочного участка".

3. Амплитудный признак обнаружения в ИПД малоэффективен, так как требует обеспечения высокой добротности колебательной системы (более 20), что требует использования шлейфа с количеством витков не менее 14, что увеличивает громоздкость монтажа и стоимость кабеля, и уменьшает чувствительность датчика к ферромагнитной массе вагона.

4. Частотный признак обнаружения является предпочтительным, поскольку вне зависимости от типа применяемого кабеля позволяет добиться требуемых характеристик обнаружения при использовании шлейфа с меньшим количеством витков, т.е. с меньшей индуктивностью. Достаточные показатели достоверности (Рпр^-10'6 и РЛф^-10"5) достигаются при использовании четырех и пятивитковых шлейфов при настройке на рабочие частоты 80 и 50 кГц.

5. Подтверждено, что при настройке шлейфа на частоты ниже собственного резонанса / ш чувствительность к обнаружению вагона шлейфов обеих конфигураций снижается, но повышается стабильность рабочей частоты / от температуры окружающей среды. На четырехвитковом шлейфе крутизна характеристики при въезде и выезде 260 Гц/м и 290 Гц/м соответственно. На пятивитковом шлейфе крутизна характеристики при въезде и выезде 170 Гц/м и 210 Гц/м соответственно. Абсолютные изменения частоты достигают 1 кГц для пятивиткового и 1,3 кГц для четырехвиткового.

6. Вне зависимости от типа применяемого кабеля при движении вагонов, относящихся к длиннобазным, наблюдается глубокий провал по частоте в координате Ь^, соответствующей перекрытию внутренними осями тележек изолированного участка рельсовой линии. Абсолютные изменения для пятивиткового шлейфа, обусловленные различным удалением ферромагнитной массы вагона относительно шлейфа, колеблются в зависимости от типа вагона от 0,6 до 0,3 кГц.

Для надежного обнаружения всех типов вагонов порог срабатывания ИПД на освобождение контролируемой зоны должен быть не выше, чем Рпор = 200Гц. При этом нестабильность рабочей частоты сигнала должна быть не выше АРнаС1р = 100Гц.

7. Абсолютное изменение частоты колебательной системы под действием вагона остается постоянным и не зависит от температуры окружающей среды и климатических факторов.

8. Горочная рельсовая цепь оказывает влияние на характеристики обнаружения и вносит ассиметрию как на границах зоны обнаружения, так и по всей длине шлейфа. Крутизна характеристики пятивиткового шлейфа на границах зоны обнаружения 230Гц/м и 400Гц/м, изменения частоты при въезде и выезде 300 и 600 Гц соответственно.

9. При отключенной рельсовой цепи характеристика обнаружения симметрична на границах зоны обнаружения. Крутизна преобразования ЗООГц/м на границах контролируемой зоны, изменения частоты при въезде и выезде 400Гц. По всей длине индуктивного шлейфа изменения частоты циклически повторяются как при движении первой колесной пары, так и второй.

10. Сформулированы рекомендации по эксплуатации ИПД использующего шлейфы КЗС для защиты горочных стрелок типов Р65, Р50 с марками крестовин 1/6, 1/9, 1/11 с привязкой координаты размещения шлейфа к острию остряка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ условий работы и современных требований, предъявляемых к средствам защиты горочных стрелок в задачах, решаемых системами автоматизации сортировочных станций показывает, что ни одно устройство самостоятельно не может решить поставленной задачи.

Создание технического средства автономно решающего поставленную задачу на ближайшую перспективу маловероятно, поэтому предлагается объединять работу существующих устройств с целью обеспечения поставленных требований.

Обоснованные научно в диссертационной работе методы, подходы, и технические решения обеспечивают безопасность роспуска составов на сортировочных горках в системах горочной централизации с учетом современных требований к датчикам обнаружения подвижных единиц в ограниченных стрелочных зонах.

В результате выполненных исследований в рамках диссертационной работы получены следующие основные научные и прикладные результаты.

1. Показано, что ни одно из эксплуатируемых технических средств защиты горочных стрелок от несанкционированного перевода их под вагонами не обеспечивает в полной мере безопасности роспуска вагонов.

2. Научно обоснована целесообразность комплексирования путевых датчиков обнаружения вагонов на стрелочных участках сортировочных горок и сформулированы требования, и критерии сравнительной оценки датчиков для использования в системах автоматизации сортировочных станций, обеспечивающие безопасность роспуска вагонов по маршрутам следования.

3. Впервые исследованы и получены количественные оценки первичных параметров коротких шлейфов индуктивно-проводного датчика системы контроля заполнения путей, прокладываемых в рельсовой колее в форме "восьмерка" и "прямоугольник".

4. Выявлены влияющие факторы на устойчивость работы индуктивно-проводного датчика в условиях действующей сортировочной горки в парке заполнения и стрелочных зонах.

5. Сформулированы рекомендации по эксплуатации шлейфов для решения задач контроля заполнения путей и защиты стрелок от несанкционированного перевода.

6. Впервые получены характеристики достоверности индуктивно-проводного датчика по различным критериям и признакам обнаружения вагонов.

7. Разработаны методика расчета характеристик достоверности комплексированных обнаружителей вагонов, алгоритмы принятия решения комплексированными обнаружителями и обоснованы рекомендации по выбору критериев обнаружения вагонов на стрелочных участках.

8. Разработаны нормативные требования к определению границ горочного стрелочного участка обеспечивающие безопасность проезда централизованных стрелок и минимизации интервала попутно скатывающихся отцепов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Акинин, Михаил Юрьевич, 2006 год

1. Аркатов B.C. и др., Рельсовые цепи магистральных железных дорог. М.: Транспорт, 1982,358 с.

2. Сагайтис A.C., Соколов В.Н. Устройства механизированных и автоматизированных сортировочных горок. М. Транспорт, 1988.

3. Иванченко В.Н. Микропроцессорные информационно-управляющие системы автоматизации сортировочных процессов. Ростов-на-Дону: РИИЖТ, 1984,-96 с.

4. Модин Н.К. Механизация и автоматизация станционных процессов. М.: Транспорт, 1985. - 275с.

5. Фонарев Н.М. Автоматизация процесса расформирования составов на сортировочных горках. М.: Транспорт, 1971 - 271 с.

6. Муха Ю.А., Харланович И.В., Шейкин В.П. и др. Автоматизация и механизация переработки вагонов на станциях. М.: Транспорт, 1985.-248 с.

7. Бухгольц В.П., Красовский Г.А., Штанке А.Э. Путевые датчики контроля подвижного состава на рельсовом транспорте. М.: Транспорт, 1976. 95 с.

8. Шелухин В.И. Датчики измерения и контроля устройств железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1990. 119 с.

9. Галкин О.В., Шабалин А.Н. Многофункциональные датчики счета осей. "Автоматика связи и информатика". 2004, №11, с. 6-8

10. Татиевский С.А. Технические характеристики датчиков счета осей. "Автоматика связи и информатика". 2003, №1, с. 7-8

11. Грачев Г.Н., Гуменик М.Б. Контроль заполнения путей методом импульсного зондирования. "Автоматика связи и информатика". 2005, №1, с. 8-9

12. Власко C.B. Автоматическая локомотивная сигнализация точечного типа на железных дорогах Европы. "Автоматика связи и информатика". 2005, №1, с. 46-48

13. Устройство считывания осей УСО. Техническое описание и руководство по эксплуатации. М., 2004, 19 с.

14. Датчик индуктивно-проводной. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М., 1998, 21 с.

15. Датчик радиотехнический контроля свободности стрелочных участков РТД-С. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М., 1986,- 28 с.

16. Lau Р., Altehage К. Рельсовый датчик, устойчивый к воздействию вихретокового тормоза. "Signal und Draht". 2002, № 9, с. 44 47.

17. Sirnik D. Устройства СЦБ Словении. "Signal und Draht". 1999, N 12, с. 8-10

18. Willem G., Zäumen H. Датчики для обнаружения подвижного состава на Государственных железных дорог Нидерландов. "Signal und Draht". 1988, №11

19. Holewiniski А. Индуктивный шлейф идентификатор подвижного состава типа DVA70 для сортировочных горок. "Autom. Kolej.". 1984, №3, с. 56-58

20. Koch M. Разработка и испытания идентификатора отцепов. "Pr.Cent. ozr. bad. i rozw. techn. koley1983, №86, c.53-54

21. Vebel H. Khight C. "SEL". New German developments in the field of train detection. "Proceedings Electric power applications, Band 134". 1987, №3, c.167-175

22. Эксплуатационно-технические требования к технологии и техническим средствам механизации и автоматизации сортировочных станций 12.05.02. М.: МПС России, 2002. 36 с.

23. Колонтаров П.Л., Цейтлин Л.А., Расчет индуктивностей. -Справочная книга. 3-е издание, переработанное и дополненное. -Л.: Энергопромиздат, Ленинградское отделение, 1986. - 488 с.

24. Каллер М.Я., Соболев Ю.В., Богданов А.Г. Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М.: Транспорт, 1987. - 336 с.

25. Табунщиков А.К. Исследование элементов индуктивной связи систем интервального регулирования движения поездов: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1971.-21 с.

26. Котляренко Н.Ф., Соболев Ю.В., Шишляков A.B. Путевая блокировка и авторегулировка. М.: Транспорт, 1983. - 408 с.

27. Брелеев A.M., Кравцов Ю.А., Шишляков A.B. Теория, устройство и работа рельсовых цепей. Издание 2-е, переработанное и дополненное. М.: Транспорт, 1978. - 344 с.

28. Костенко М.В., Перельман Л.С., Шкарин Ю.П. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. М.: Энергия, 1973. - 271 с.

29. Быховский Я.Л. Основы теории высокочастотной связи по линиям электропередач. М. - Л., ГЭИ, 1963.

30. Барышев Ю.А. Автоматизация управления движения маневровых составов: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1986- 24с.

31. Щербина Е.Г. Линии индуктивной связи тракта локальной передачи информции системы автоматической локомотивной сигналмзации: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1990. - 28 с.

32. Айнбиндер И.М. Выходные каскады радиоприемников. М., 1973. -328 с.

33. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (в двух частях). -М., 1967.

34. Харкевич A.A. Основы радиотехники. М.: Гос. Издательство литературы по вопросам связи и радио , 1962. - 559 с.

35. Лисенков В.М., Горданов Б.И., Сахнин A.A., Табунщиков А.К. Индуктивная связь на сортировочных станциях. Труды МИИТа вып.325. -М.: Транспорт, 1969

36. Типовые проектные решения на проектирование системы контроля заполнения путей без использования рельсовых цепей 36930-00-00 ТПР. 2001.-10 с.

37. Попов В.П. Основы теории цепей. Уч. для вузов. М.: Высшая школа, 1985.-496 с.

38. Перов И.Н., Акинин М.Ю. Индуктивный шлейф как чувствительный элемент индуктивно-проводного датчика // Автоматика, связь, информатика. 2005. - № 2. - С. 12 - 14

39. Акинин М.Ю. Комплектование как метод повышения достоверности обнаружения транспортных средств // Безопасность движения поездов: Труды V Научно-практической конференции. -М.: МИИТ, 2004.-С. II-1

40. Шелухин В.И., Акинин М.Ю. Достоверность обнаружения подвижных единиц комплексируемыми датчиками // Безопасность движения поездов: Труды V Научно-практической конференции. -М.: МИИТ, 2004. С. II-41

41. Шелухин В.И., Савицкий А.Г., Перов И.Н., Акинин М.Ю. Комплексирование как метод повышения безопасности проездацентрализованных стрелок на сортировочных станциях // Автоматика, связь, информатика. 2006. - № 5. - С. 12-14

42. Блок комплексированной защиты стрелочного перевода БКЗС. Техническое задание. 2005. 10 с.

43. Акинин М.Ю. Повышение безопасности функционирования технических средств на стрелочных участках // Безопасность движения поездов: Труды VI Научно-практической конференции. -М.: МИИТ, 2005.-С. 1-2

44. Шелухин В.И., Савицкий А.Г., Акинин М.Ю. Дистанционная диагностика как средство повышения безопасности роспуска составов // Безопасность движения поездов: Труды VI Научно-практической конференции. -М.: МИИТ, 2005. С. 1-55

45. Протокол совещания №ЦШЦ-36 от 30 ноября 2005 г. 4 с.

46. Радиотехнические железнодорожные устройства./ В.В. Григорин-Рябов и др. М.: Транспорт, 1986. -160с.

47. Шелухин В.И. Датчики измерения и контроля устройств железнодорожного транспорта.-М.: Транспорт, 1990. 119с.

48. Шелухин В.И., Шелухин О.И., Косилов P.A. Телевидение и радиолокация на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1994.-с.

49. Шелухин В.И., Симонян K.P., Кусток В.П. Методика расчета характеристик достоверности РТД-С и выбора порогового напряжения//Автоматика, телемеханика и связь, N5, 1996. С. 12 -14

50. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: «Наука» 1969г. - С.561-564

51. Геральд Крамер Математические методы статистики (пер. с английского), под редакцией академика Колмагорова А.Н. М.: «Мир» 1975г.-С.609

52. Пособие по применению правил и норм проектирования сортировочных устройств./ Ю.А. Муха, Л.Б. Тишков, В.П. Шейкин и др. М.: Транспорт, 1994. - 104с.

53. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1520мм. / А. В. Николаев, И.П. Старшов и др. МПС. М.2002, - 168с.

54. Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 3 кн. Кн.1. 3-е изд. -М.: НПФ «Планета», 2000. - С. 54-61.

55. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. ЦП-774. М.: Транспорт, 2000. - 224с.

56. Типовые проектные решения на проектирование оборудования участка сортировочной горки датчиком ИПД 36961-00-00 ТПР. 2001 -6с.

57. Ячейка ЭМ. Схема электрическая принципиальная ЦВИЯ.468757.001.ЭЗ -1 лист.

58. Ячейка ЭМ. Перечень элементов ЦВИЯ.468757.001 .ПЭЗ 8 листов.