Skip to main content

Повышение надежности инфраструктуры сортировочных горок

Сохранность перевозимого груза и подвижного состава в значительной степени зависит от скоростного режима роспуска вагонов на сортировочных станциях. Внедрение надежных технических решений и автоматизация управления позволяют значительно улучшить этот показатель.

Основным инструментом поддержания скоростного режима роспуска вагонов на сортировочной станции является вагонный замедлитель. Превышение скорости подхода вагона к группе неподвижных вагонов (не более 5 км/ч) приводит к частичной или полной утрате, повреждению груза и подвижного состава. Проблема жестких соударений вагонов заключалась не только в изношенности оборудования, но и в его конструктивном несовершенстве. Для вагонных замедлителей с приводом от массы вагона или посредством пневматических поршневых цилиндров была свойственна инерционность, нестабильность характеристик торможения, а также сложность настройки и обслуживания (рис. 1).

Горочные вагонные замедлители

Рис. 1. Горочные вагонные замедлители

С начала 2000-х годов на сети железных дорог России внедряется оборудование нового поколения, обладающее более высокой надежностью и эффективностью. За счет применения гидропневматического привода новой конструкции удалось на четверть сократить массу замедлителя, улучшить его быстродействие и более чем в 2,5 раза повысить его энергоэффективность.

Однако данный вид привода оказался ненадежным при низких температурах, поэтому были разработаны горочные замедлители нового вида с пневматическим приводом моделей ВЗП и КЗ, а также система управления ВУПЗ-72, предназначенные для эксплуатации при температуре от — 50 до +45 С.

Точность вытормаживания вагона зависит от времени срабатывания вагонного замедлителя при торможении и растормаживании отцепов. Согласно действующей нормативной документации время срабатывания вагонного замедлителя при торможении не должно превышать 0,7 с, а при растормаживании — 0,6 с. Однако поршневые приводы в ряде случаев не могут обеспечить стабильность этого параметра. Одним из решений данной проблемы является применение пневмокамерных цилиндров. Цилиндры этого вида допускают расположение вектора силы под углом к основанию цилиндра, что позволяет исключить из конструкции замедлителя поворотно-шарнирные узлы в случае привода обычным поршневым цилиндром. Угловое смещение вектора силы возможно за счет сжатия и растяжения боковых поверхностей пневмокамеры и нормируется предельным значением деформации этих поверхностей.

Привод вагонного замедлителя с использованием пневмокамерных цилиндров совместно с российскими коллегами разработали специалисты немецкой компании FESTO (рис. 2). Для повышения надежности и снижения трудоемкости в обслуживании замедлителей были применены двухгофровые пневмокамеры (баллонные цилиндры) EB-385-230-TT60-SA компании FESTO. Усилие, создаваемое пневмокамерой, зависит от давления и максимальной рабочей высоты (рис. 3).

Вагонный замедлитель с приводом от пневмокамерных цилиндров

Рис. 2. Вагонный замедлитель с приводом от пневмокамерных цилиндров

График рабочих характеристик пневмокамерного цилиндра ЕВ-385-230-ТТ

Рис. 3. График рабочих характеристик пневмокамерного цилиндра ЕВ-385-230-ТТ

В отличие от традиционных поршневых механизмов пневмокамеры не требуют регулярного обслуживания и не требовательны к очистке используемого воздуха. Применение таких приводов дает ощутимый экономический эффект, так как сокращается время обслуживания замедлителей и увеличивается пропускная способность сортировочных горок. В настоящее время в России и странах СНГ находятся в постоянной эксплуатации более 15000 ед. пневмокамерных цилиндров этого вида.

Результатом сотрудничества российских специалистов компании «ФЕСТО-РФ», Ростовского филиала ОАО «НИИАС» и ООО «ТАКТИКА» стал электронный блок управления клапанами вагонного замедлителя БУК-Э/М10-5 (рис. 4). Блок БУК-Э/М10-5 может быть использован как при изготовлении новой управляющей аппаратуры, так и при капитальном ремонте и модернизации ВУПЗ-72 и ВУПЗ-05М. На его базе была разработана управляющая аппаратура нового поколения — ВУПЗ-12Э (рис. 5). Система ВУПЗ-12Э предназначена для дистанционного управления потоком сжатого воздуха, направляемым от компрессорной установки к вагонным замедлителям по командам с поста управления сортировочной горкой, и обмена информацией с комплексной системой автоматизации управления сортировочным процессом (КСАУ СП). На разработку и проведение эксплуатационных испытаний системы потребовалось 4 года, суммарные инвестиции участников проекта составили около 10 млн руб.

Блок управления клапанами БУК-Э/М10-5

Рис. 4. Блок управления клапанами БУК-Э/М10-5

Система управления вагонным замедлителем ВУПЗ-12Э

Рис. 5. Система управления вагонным замедлителем ВУПЗ-12Э

Отличительной особенностью системы ВУПЗ-12Э является использование микропроцессора и датчиков давления для регулирования давления поступающего в вагонный замедлитель сжатого воздуха. Из эксплуатационных преимуществ системы стоит отметить увеличение числа ступеней торможения с 4 до 8 (16 опционально), уменьшение допустимого разброса давления для каждой ступени торможения, раздельное управление блоками клапанов, блокировку самоподъема вагонного замедлителя и расширение диапазона рабочих напряжений питания и управления. Аппаратура системы имеет улучшенные показатели по электромагнитной совместимости и молниезащите, стабильности работы в сложных климатических условиях. Соответствие требованиям безопасности достигается за счет дублирования всех основных систем и возможности сохранения работоспособности при отказе одного из датчиков давления. Обратная связь ВУПЗ-12Э с системой КСАУ СП позволяет передавать в нее для обработки, архивирования и хранения, а также отображения (при необходимости) на АРМ ШНСГ информацию по 16 контрольным параметрам, в числе которых: текущее значение давления в пневмосети замедлителя (отдельно с каждого из двух датчиков давления), температура внутри БУК, наработка отдельно тормозных и растормаживающих клапанов, наработка для каждой ступени торможения, наработка для каждой катушки БУК, состояние интерфейса CAN, время работы общее и с момента последнего отключения, текущее состояние входов, опционально — другие дополнительные параметры.

Новый блок управления клапанами пришел на смену морально устаревшему контактному регулятору давления РДК-77М, имеющему четыре ступени торможения. Сложность настройки контактных регуляторов и нестабильность результатов повлияли на принятие ОАО «РЖД» в 2013 г. решения об отказе от закупок управляющей аппаратуры без электронных регуляторов. По результатам опытной эксплуатации система управления вагонным замедлителем ВУПЗ-12Э успешно прошла приемочные испытания и в настоящее время серийно выпускается на ОАО «Златоустовский ремонтно-механический завод» (ЗРМЗ) (см. рис. 5).

Технические характеристики ВУПЗ-12Э приведены в таблице.

таблица

Кроме компании «ФЕСТО-РФ», управляющую аппаратуру с электронным регулятором ВУПЗ-05Э выпускает ЗАО «Концерн «ТРАНСМАШ». Сравнительный анализ двух этих систем, выполненный специалистами компании «ФЕСТО-РФ», показывает, что ВУПЗ-12Э обладает следующими отличительными свойствами:

  • 8 (опционально 16) ступеней торможения, что позволяет повысить точность вытормаживания отцепов;
  • контроль параметров работы системы оператором горки и системой КСАУ СП:
  • раздельное управление блоками клапанов;
  • улучшенная грозозащита и энергоэффективность;
  • сохранение работоспособности при отключении основного питания 220 В переменного тока и отказе одного из датчиков давления;
  • наличие входных сигналов на более чем двух линиях;
  • блокировка самоподъема замедлителя. При утечке сжатого воздуха через неисправные тормозные  клапаны (клапан) в пневмосеть замедлителя и отсутствии команды торможения происходит автоматическое включение растормаживающих клапанов ВУПЗ и сброс воздуха из пневмосети замедлителя в атмосферу;
  • сброс сжатого воздуха из пневмосети замедлителя при отсутствии команды управления через 3-4 с. При подаче любой команды торможения, например «Т4», и ее снятии без подачи команды «Р» замедлитель остается в заторможенном положении, и через 3-4 с блок управления клапанами автоматически включает растормаживающие клапаны на несколько секунд и сбрасывает воздух из пневмосети замедлителя;
  • автоматическое замещение ВУПЗ. При выходе из строя ведущего ВУПЗ ведомый ВУПЗ переходит в режим ведущего, а при восстановлении ведущего ВУПЗ ведомый ВУПЗ передает ему приоритет управления, а сам переходит в режим ведомого;
  • тест линий. Тестирование линий выполняется при подключении к КСАУ СП или компьютеру обслуживающего персонала горки (АРМ ШНСГ), блокируется в режиме «роспуск» и позволяет в автоматическом и ручном режиме контролировать целостность управляющих цепей (Р, Tl, Т2, ТЗ, Т4 и ЗМ), а также локализовать участок повреждения (обрыва) конкретной цепи. Тест проводится без расхода сжатого воздуха (рис. 6);
  • пиоритет управления «горка — пост». Микроконтроллер блока управления клапанами различает команды, поданные с поста управления и через органы ручного управления БУК. Из соображений безопасности обслуживающего персонала приоритет имеют органы ручного управления БУК. Например, при подаче с поста команды «Р» и включении вручную команды «ТЗ» ВУПЗ отработает команду «ТЗ», а после отключения тумблера «ТЗ» ВУПЗ автоматически отработает команду «Р», которая была подана с поста.

 Интерфейс программы тестирования линий

Рис. 6. Интерфейс программы тестирования линий

Для обеспечения допустимой скорости столкновения скатывающегося с горки вагона с группой неподвижных вагонов применяются точечные вагонные замедлители, расположенные на протяжении части или всего пути следования вагонных отцепов от вершины горки до конца сортировочного парка. В настоящее время ведутся подготовительные работы к началу опытной эксплуатации вакуумной станции управления точечными замедлителями производства компании «ФЕСТО-РФ», успешно прошедшей испытания в сложных климатических условиях.

Производительность сортировочного парка в зимний период может ограничиваться необходимостью очистки стрелочных переводов от снега. Для решения этой проблемы компанией разработан клапан обдува стрелочных переводов, который показал надежную работу в зимний и осенне-весенний период на Южно-Уральской железной дороге (рис. 7).

Клапан обдува стрелочных переводов

Рис. 7. Клапан обдува стрелочных переводов

Реализация ОАО «РЖД» программы развития сортировочных станций с внедрением автоматизированных систем роспуска вагонов позволила повысить производительность сортировочных комплексов, а также уровень сохранности подвижного состава и перевозимых грузов.

Современные аппаратные средства и технологии призваны гарантировать безопасность процесса роспуска составов на сортировочных горках, в том числе для решения задачи сокращения числа категорий подвижного состава, имеющего ограничения по роспуску, с целью повышения перерабатывающей способности сортировочных станций. При разработке и внедрении систем автоматизации технологических процессов на сортировочных станциях особое внимание уделяется вопросам комплексной модернизации инфраструктуры станций с использованием передовых технологий и оборудования, современных систем передачи и обработки данных, а также методов спутникового позиционирования подвижных объектов.

Железные дороги мира - 2016, № 2