АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 

ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Автоматизированное ведение соединенного грузового поезда по радиоканалу. Журнал "Железнодорожный транспорт" № 9 2005 г.

В настоящее время актуальным является автоматизированное вождение соединенных поездов с локомотивами (группами локомотивов), распределенными по длине состава, что позволяет повысить пропускную способность грузонапряженных участков. Ручное же ведение соединенных поездов сопряжено со значительным риском возникновения опасных продольных усилий в составе, связанное с проблемами учета профиля и плана пути, рассинхронизацией управления процессами тяги и торможения на различных локомотивах.

Основная задача системы – автоматизированное ведение соединенного поезда при обеспечении допустимого уровня продольных сил, в том числе при движении по переломному профилю. Известны следующие системы, выполняющие сходные задачи :Locotrol (GE), СМЕТ-Р, «Консул-Т».

Locotrol (и Locotrol-II) – результат многолетних разработок General Electric и Harris, начатых еще в 1982 г. Система представляет оборудование для управления удаленными локомотивами соединенного поезда и электропневматическими тормозами состава. Управляющие команды и диагностическая информация доставляются по радиоканалу 460МГц с резервированием по каналу 2,4 ГГц и дублируются по электрической цепи управления электропневматическими тормозами. Грузовые вагоны американских, канадских, австралийских, индийских и других железных дорог, использующих Locotrol, также оборудованы этим типом тормозов.

Команды системы позволяют управлять синхронно или с некоторым заданным временным сдвигом тяговыми и тормозными контроллерами удаленных локомотивов, а также электропневматическими тормозами состава. На переломном профиле могут возникать значительные усилия в составе, обусловленные именно синхронностью управления. Остается неясным, как внедрять систему в составе, не имеющем вагонов с ЭПТ.

СМЕТ-Р – система, разработанная в России, позволяет управлять контроллером и тормозным оборудованием по КВ радиоканалу. Ее основные проблемы – высокая нагрузка на радиоканал, обусловленная необходимостью передавать всю информацию о позициях управления и осуществлять синхронное управление, что может вызвать повышенные продольные усилия в составе. Кроме того, в системе использован радиоканал без необходимой разрешительной правовой базы.

Система «Консул-Т» обеспечивает в ручном режиме (с подсказкой по радиоканалу) дублирование команд тяги, а в автоматическом режиме - команд торможения (без режима отпуска, который, как и тяга, реализован в режиме подсказки) на ведомом локомотиве. Система представляет собой переносные комплекты, устанавливаемые на локомотив перед поездкой, и локомотивное дополнительное оборудование управления пневматическими тормозами. Передача команд осуществляется через КВ тракт локомотивной радиостанции. Испытана версия для УКВ диапазона.

Все упомянутые системы обеспечивают синхронное (или синхронное с некоторым заданным сдвигом позиций) управление локомотивами состава. Однако такой подход имеет недостатки. Например, при движении по переломному профилю минимальный уровень продольных сил в поезде обеспечивается при постоянном перераспределении усилий между локомотивами. При выезде состава, сформированного по схеме локомотив-состав-локомотив-состав, с подъема на площадку необходимо плавно снижать нагрузку на первый локомотив при сохранении нагрузки на втором. Любой вариант синхронного управления приведет к растягиванию переднего состава, что чревато реакциями в поезде.

Другой недостаток передачи команд управления по радиоканалу – существенная нагрузка на достаточно медленный канал связи. Кроме того, на ведомом локомотиве трудно учитывать реальное состояние ведущего локомотива. Поэтому удаленное задание позиций управления может привести к реализации сил тяги, существенно отличных от желаемых.

Система ИСАВП-РТ разработана специалистами ВНИИЖТа и ОЦВ. В основу положены разработки отдедения ТПЭ ВНИИЖТа, выполненные в 1985-1993 гг. в области автоведения, и программа расчета энергооптимальных режимных карт. Техническая реализация системы, включая разработку конструкторской документации, алгоритмического и программного обеспечения, а также проведение монтажа и сопровождение внедрения системы выполнено специалистами ОЦВ.

Система ИСАВП-РТ предлагает следующий подход в управлении локомотивами соединенного поезда. Каждый локомотив оборудуется системой автоматизированного ведения грузового поезда (УСВАПГ) и модулями сетевого радиоканала. Система обеспечивает расчет траектории ведения поезда согласно расписанию или средней скорости движения с учетом профиля и плана пути, допустимых скоростей и данных о составе, реализацию расчетной траектории с распределением усилий по локомотивам, отработку сигналов АЛСН и временных ограничений скорости, а также расчет позиций управления локомотивами с учетом ограничений на продольные силы в составе (рис. 1). На каждом локомотиве соединенного поезда располагаются система автоведения одиночного электровоза совместно с регистратором параметров движения и автоведения (РПДА), аппаратура сетевого модуля радиоканала (СМРК) и часть свойственной только для ИСАВП-РТ аппаратуры автоведения. Система автоведения и РПДА на базе универсальных блоков КАУД состоит из следующих модулей, объединенных общей шиной (рис. 2):

  • блок системный БС; 
  • блоки регистрации БР1; 
  • блоки аналогового ввода (БАВ1 и БАВ2) для измерения показаний датчиков пути и скорости (ДПС) и датчиков давления (ДД); 
  • блоки высоковольтной гальванической измерительной развязки (БИВМ2 и БИВМ3) для измерения токов ТЭД и напряжения в контактной сети, а также подсчета расхода энергии; 
  • блоки дискретного управления (БДУ4-8) электровоза в режиме тяги, пневматического торможения, а также для выполнения секвенции по входу и выходу в режим рекуперации, кроме того, блоки БДУ осуществляют ввод дискретной информации, такой как сигналы АЛСН и срабатывания различных защит; блоки управления током возбуждения возбудителя (БРВВ) для регулирования тормозной силы в режиме рекуперации; 
  • блоки индикации (БИ) с клавиатурой (БК) и звуковой колонкой (ЗК), предназначенные для вывода текстовой и звуковой информации и ввода информации; 
  • набор пневмооборудования, включая пневмоприставки для торможения и отпуска тормозов и датчики давления;
  • блок коррекции координаты (УККНП), определяющий прохождение светофора (изолированного стыка либо точки подключения кодера АЛСН).

Система автоведения по интерфейсу RS-485 связывается с СМРК, представляющего блок с процессором, обеспечивающим протокол радиообмена радиомодемом на частоту 155 МГц, сигнал с которого поступает на антенну. СМРК имеет возможность программного выбора одной из восьми несущих частот, за счет чего обеспечивается разрешение конфликта одновременного доступа в эфир с подавлением сигнала. Кроме того, каждый локомотив имеет уникальный сетевой адрес, состоящий из адреса поезда и адреса локомотива, что обеспечивает защиту от выполнения ложных команд, поданных локомотивами других составов (встречных или находящихся на той же станции).

К специфической аппаратуре ИСАВП-РТ относятся средства, применяемые только для вождения сдвоенных поездов, например кнопка экстренного торможения, команда от которой отрабатывается на своем и на удаленном локомотиве.

Алгоритм ведения соединенного поезда обобщенно можно представить в следующем виде (рис. 3). На основе показаний датчиков пути и скорости определяется местоположение и скорость локомотива. В соответствии с сигналами АЛСН, допустимой максимальной скоростью, параметрами состава, профилем и планом пути определяется траектория движения поезда в виде зависимостей скорости и режима ведения от пути. Этот режим кодируется в обобщенную команду ведения типа «трогание», «разгон», «поддержание скорости», «минимальное ускорение» и т.п.

Обобщенный режим ведения одинаков как для ведущего локомотива, так и для ведомых. Отработка обобщенных режимов ведения производится регуляторами тяги и торможения, которые подбирают позицию управления (тяга) в зависимости от состояния тягового привода на конкретном электровозе (по датчикам токов якоря и возбуждения ТЭД и напряжению в контактной сети), а также в соответствии с профилем и планом пути под собственной частью состава.

За счет использования на всех локомотивах состава систем автоведения, обменивающихся командами и диагностической информацией по радиоканалу, удалось уйти от непосредственного управления удаленными локомотивами в терминах позиции контроллера. Такой подход обеспечивает более адекватное управление каждым локомотивом и существенно снижает нагрузку на радиоканал за счет уменьшения потока информации. Кроме того, в отличие от систем типа СМЕТ-Р нет ограничений на использование в одном поезде локомотивов разных серий.

Данные по расходу энергии при поездках ИСАВП-РТ
на участке Рыбное - Орехово - Рыбное
Дата Вес поезда, т Работа, т.км Фактический
расход, кВт.ч
Фактический
к норме, %
23.04.03 9910 1496,41 9700 6,5
23.04.03 8324 1290,22 8100 9,9
29.04.03 9764 1474,36 9300 9,4
29.04.03 7167 1110,88 6900 11,1
16.05.03 6820 1482,82 8800 16,2
16.05.03 10103 1565,96 8900 21,5

 

Система ИСАВП-РТ начала разрабатываться менее четырех лет назад. Первоначально ею были оборудованы два электровоза ВЛ10. Первые испытания прошли на Экспериментальном кольце ВНИИЖТа в Щербинке. В июле-сентябре 2002 г. испытания продолжались в депо Бекасово, а в мае-июне 2003 г. (14 поездок) в депо Рыбное Московской дороги. С помощью системы были проведены три поездки на участке Барабинск - Московка, которые показали ее работоспособность.

Положительно оценили ее работу и машинисты, принимавшие участие в эксплуатации. Вместе с тем были высказаны и ряд замечаний. Данные по расходу энергии и эффективности применения системы для поездок на участке Рыбное - Орехово - Рыбное приведены в таблице.

В сентябре 2004 г. с помощью системы ИСАВП-РТ было проведено два сдвоенных поезда весом 12 тыс. т по маршруту Инская – Омск – Свердловск-Сортировочный. При продолжительности поездки около 48 ч время управления поездами в автоматическом режиме составило более 40 ч для каждого поезда. По результатам поездок был существенно скорректирован алгоритм ведения сдвоенного поезда. Кроме того, для обеспечения управления поездом в условиях отсутствия базы данных (объезды станций, движение по неправильному пути) программу ведения дополнили режимом синхронного управления тягой и торможением с помощью клавиатуры системы.

20 июня 2005 г. двумя электровозами ВЛ10У, оборудованными системой ИСАВП-РТ, был проведен сдвоенный поезд весом 12 тыс. тонн по маршруту Бабаево – Волховстрой - Санкт-Петербург-Сортировочный. Система ИСАВП-РТ использовалась для ведения поезда практически на 100%.

Расшифровка картриджа РПДА приведена на рис. 4. На нем представлен фрагмент поездки. Графики привязаны к расстоянию, откладываемому по оси х. По оси у отображены скорость локомотива, предельно допустимые скорости движения, токи якоря тяговых двигателей, профиль пути, режим ведения поезда. Кроме картриджа РПДА данные фиксировались также динамометрическим вагоном-лабораторией и тормозным вагоном. Помимо параметров, регистрируемых в картридже, фиксировались и уровни продольных сил в составе поезда, а также параметры тормозной системы в хвосте состава. За время поездки не было зафиксировано ни одного случая возникновения значительных (более 10тс) динамических усилий в составе. Работа автотормозов соответствовала норме, что зафиксировано в соответствующих протоколах испытаний.

На сегодняшний день систему ИСАВП-РТ можно рассматривать как один из инструментов для повышения веса поезда на ключевых направлениях грузопотоков. Для расширения внедрения системы предусмотрено проведение повторных поездок на участке Инская – Московка – Свердловск-Сортировочный, создание системы для электровозов переменного тока (ВЛ80С, ВЛ80Т) с испытаниями на Горьковской дороге, внедрение системы для электровозов ВЛ10 в депо Московка и Ярославль. Предусматривается обучение локомотивных бригад и сопровождение применения системы специалистами ОЦВ, а также проведение совместно со специалистами по связи мероприятий по повышению надежности радиоканала.

В рамках Программы ресурсосбережения в 2005 г. должно быть внедрено 134 комплекта системы ИСАВП-РТ на Западно-Сибирской, Октябрьской, Северной, Московской и Южно-Уральской дорогах.

Психологи – важное звено в локомотивном хозяйстве. Журнал "Локомотив" № 4 2005 г.

Недавно в Нижнем Новгороде под председательством заместителя начальника Департамента локомотивного хозяйства (ЦТ) ОАО «РЖД» М.Н. КРОХИНА состоялась научно-практическая конференция, участники которой обсудили вопросы организации работы психофизиологических подразделений.

С приветственным словом к участникам конференции обратился заместитель начальника Горьковской дороги С. В. ФАДЕЕВ, рассказавший о том, что делается для поддержания работоспособности локомотивных бригад.

В современных условиях развития железнодорожной отрасли и роста объемов перевозок, подчеркнул Сергей Владимирович, психофизиологическое сопровождение работы локомотивных бригад, забота о человеке, состоянии его здоровья приобретают особую актуальность.

Организация работы психофизиологических подразделений службы локомотивного хозяйства Горьковской дороги ведется в соответствии с известным распоряжением № 759р от 04.12.2002. Сегодня во всех депо и подменных пунктах трудятся специалисты, способствующие успешной работе локомотивщиков.

Система психофизиологического сопровождения представляет собой интеграцию различных направлений практической психологии и психофизиологии, что позволяет снизить текучесть кадров, повысить профессиональную эффективность, надежность, уровень функционального состояния локомотивных бригад. Тем самым обеспечивается безопасность движения поездов.

В настоящее время на дороге функционируют 10 кабинетов профессионального психологического отбора, 7 — психофизиологической и 5 функциональной разгрузки. По результатам анализа и сопоставления данных за 2003 и 2004 гг. среди локомотивных бригад отмечается снижение на 0,86 % числа работников, попадающих в группу «не годен». Это стало возможным благодаря систематической психопрофилактической и оздоровительно-восстановительной работе.

В 2004 г. начали свою деятельность два центра — при депо Горький-Сортировочный и Юдино. На текущий год запланировано открытие центров медицинской реабилитации при депо Муром и Красноуфимск. Центры оснащены современным новейшим оборудованием. В них работают специалисты с высшим медицинским образованием, дополнительно прошедшие курсы повышения квалификации.

Главное в планах службы локомотивного хозяйства Горьковской дороги на 2005 г. — реализации программы ЦТ ОАО «РЖД» по дооснащению психофизиологических лабораторий (ПФЛ) депо и организация работы новых центров медицинской реабилитации. В конечном итоге это будет способствовать сохранению здоровья локомотивных бригад и повышению уровня безопасности движения поездов.

О психофизиологическом обеспечении локомотивных бригад на сети дорог рассказал заместитель начальника отдела ЦТ ОАО «РЖД» К.Я. РУСАЛМИЕВ. Складывающаяся в последнее время ситуация с обеспечением безопасности движения поездов, отметил Камиль Якубович, вызывает серьезную озабоченность у руководства железнодорожной отрасли и локомотивного департамента. Принимаемые меры по усилению инфраструктуры, улучшению технического состояния парка и подготовки бригад, оснащению локомотивов современными устройствами безопасности пока не исправили ситуацию. Безопасность движения, как и прежде, напрямую зависит от четкой работы трех ее составляющих: техники, организации движения и человеческого фактора.

Если учесть, что около 85 % случаев брака в 2004 г. допущено по вине локомотивных бригад, то становится очевидным актуализация человеческого фактора на железнодорожном транспорте. Это требует принятия неотлагательных и кардинальных мер по улучшению положения, в том числе повышению эффективности и качества психофизиологической работы с локомотивными бригадами.

Распоряжение № 759р от 4.12.2002 направлено на повышение уровня безопасности движения поездов путем решения трех основных задач: совершенствования профессионального отбора, обеспечения динамического психофизиологического сопровождения и реабилитации локомотивных бригад, включающей как психофизиологическую, так и медицинскую составляющие. Только при одновременном и комплексном их решении можно с достаточной степенью вероятности гарантировать высокую работоспособность, профессиональную надежность и сохранение здоровья локомотивных бригад.

Для качественного и эффективного решения этих задач, продолжил К.Я. Русалиев, необходимо было в каждом депо создать ПФЛ с кабинетами профессионального психологического отбора, психофизиологической разгрузки и мобилизации, а в оборотных депо — Функциональной реабилитации. Кроме того, в депо, где численность локомотивных бригад 600 и более человек, предусмотрено создание центров медицинской реабилитации.

Для эффективного сопровождения профессиональной деятельности бригад, а также своевременного и качественного проведения им психофизиологической реабилитации в штат ПФЛ депо и служб локомотивного хозяйства вводились специалисты с высшим медицинским образованием и имеющие, как правило, специализацию по психологии или психофизиологии.

Несмотря на то, что с момента выхода распоряжения прошло более двух лет, основные его положения на ряде дорог не реализованы. Так, не созданы ПФЛ в службах локомотивного хозяйства на Северо-Кавказской, Свердловской и Южно-Уральской дорогах. Отсутствуют они в некоторых депо на Свердловской и Московской дорогах. Всего по две организованы в депо на Юго-Восточной, Приволжской и Забайкальской дорогах.

На Октябрьской, Московской, Северной и Свердловской отсутствуют комнаты психофизиологической разгрузки локомотивных бригад, что не позволяет проводить коррекционные и реабилитационные мероприятия. Только на 8 дорогах работают кабинеты функциональной реабилитации локомотивных бригад при домах отдыха.

Решение вопросов психофизиологического сопровождения профессиональной деятельности бригад на ряде дорог весьма проблематично — нет таких специалистов на Свердловской, Калининградской, Сахалинской, по одному-два, — на Московской, Горьковской, Куйбышевской и Забайкальской дорогах:

До настоящего времени не везде решен вопрос о статусе и штатной принадлежности ПФЛ служб локомотивного хозяйства (одни находятся в приписном штате службы, другие - в штате депо). Это касается Забайкальской, Дальневосточной, Октябрьской и других дорог. Лучше ситуация на Восточно-Сибирской, Горьковской и Западно-Сибирской дорогах.

В ряде депо численность локомотивных бригад в расчете на одного психолога значительно превышает 300 человек. А есть и вопиющие факты. Так, в депо Магдагачи Забайкальской дороги — один психолог на 750 машинистов и помощников. На этой дороге часть кабинетов профессионального психологического отбора располагается в подсобных помещениях, нет собственной телефонной связи, электронной почты.

Морально и физически устарела психодиагностическая аппаратура на Дальневосточной, Забайкальской и Свердловской дорогах, что не позволяет качественно проводить профотбор и комплектование локомотивных бригад по принципу психологической совместимости.

Главная цель всех ПФЛ — поддержание работоспособности локомотивных бригад, надежность при исполнении ими своих обязанностей.

Влияние технических средств на обеспечение безопасности движения по человеческому фактору — тема выступления заведующего сектором ВИИИЖГа А.Б. КИРПИЧНИКОВА.

Наиболее актуальной проблемой, по мнению Александра Борисовича, сегодня продолжает оставаться обеспечение безопасности движения поездов. Несмотря на широкое внедрение различных приборов безопасности, особую роль продолжает играть так называемый человеческий фактор, удельный вес которого среди причин транспортных происшествий достигает 80 %. Понятие «человеческий фактор» включает в себя многие стороны: физиологическую, психофизиологическую, эргономическую, инженерно-психологическую и др.

В то же время, интенсификация перевозочного процесса приводит к повышению нагрузки на локомотивные бригады. Усложнение работы машиниста в магистральном движении, безусловно, ведет к увеличению физиологической стоимости труда, что вызывает рост случаев ошибочных действий, связанных с человеческим фактором. В связи с этим создание системы, позволяющей снизить уровень загруженности машиниста, является актуальной задачей, направленной на повышение безопасности движения. Одной из ступеней здесь является внедрение автоматической системы ведения поезда (УСАВП).

Хронометражные исследования показали, что при ведении поезда в режиме ручного управления на напряженных горных участках обслуживания коэффициент загрузки машиниста достигает 0,78 — 0,82, Такая величина свидетельствует о недопустимой перегруженности, которая приводит к резкому ослаблению контроля за приборами, а обмен информацией между машинистом и помощником осуществляется по «свернутому» регламенту, т.е. сокращается до минимума. Очевидно, это связано с тем, что машинист непроизвольно стремится уменьшить коэффициент загрузки и обеспечить резерв времени для успешного выполнения наиболее ответственных действий.

Использование УСАВП в режиме автоведения приводит к снижению коэффициента загруженности машиниста до 0,64 — 0,67. Значимость этого явления трудно переоценить.

Конечно, ошибки неравнозначны по своим последствиям, большинство из них относятся к типу «устранимых». Например, их появление в управлении тягой будет устранено машинистом практически без затрат дополнительного времени. Однако более вероятно появление ошибок в информационных и логических элементах деятельности, таких, как распознавание сигнала светофора, на устранение которых у машиниста может просто не хватить времени.

Более того, ведение локомотива в режиме автоведения приводит к увеличению времени на контроль за поездной ситуацией. При прочих равных условиях управление поездом в таком режиме, по сравнению с ручным, снижает общую загруженность машиниста на 17 — 25 %. Помимо этого, следование в режиме автоведения способствует продлению времени устойчивой работоспособности машиниста.

С другой стороны, ведение поезда в режиме автоведения на малонапряженных участках с равнинным профилем пути в значительной степени повышает уровень монотонии. Как известно, ее длительное воздействие приводит к снижению уровня бодрствования, готовности к экстренным действиям и способствует засыпанию.

В связи с этим, сказал А.Б. Кирпичников, для контроля за функциональным уровнем состояния локомотивной бригады, особенно при следовании в режиме автоведения, необходимо использовать телеметрическую систему контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ). Она позволяет выявить критический момент снижения уровня бодрствования и «заставляет» постоянно поддерживать его на требуемом уровне. При этом высокая мотивация машинистов по недопущению экстренного торможения из-за возникновения дремотного состояния обуславливает желание поддерживать бодрствование не просто на необходимо минимальном, а более высоком уровне, который наглядно отображается на вертикальной шкале корпуса прибора.

Таким образом, совместное использование этих систем (УСАВП и ТСКБМ) в наибольшей степени обеспечивает высокую степень безопасности движения по человеческому фактору, при этом позволяет продлить период устойчивой работоспособности машинистов.

Концептуальным аспектам медико-психофизиологического обеспечения безопасности движения поездов с учетом человеческого фактора посвятил свое выступление руководитель Отраслевого научно-практического центра психофизиологии труда ЦКБ № 1 В.М.ЗВОНИКОВ.

Развитие научно-технического прогресса, интенсификация труда, освоение новых технологий вождения поездов, отметил Вячеслав Михайлович, определяют актуальность и значимость полноценного учета и обеспечения человеческого фактора на всех этапах производственной деятельности локомотивных бригад.

Вождение тяжеловесных составов, переход на длинные (до 400 км и более) плечи, работа в одно лицо, скоростное движение усложнили условия труда машинистов. Все вместе взятое приводит к высоким нагрузкам, чрезмерной мобилизации и напряжению резервных возможностей организма. Длительная работа в подобных условиях — результат нарастающего переутомления, невротизации, астенизации, психоэмоционального перенапряжения, которые являются причиной психосоматических заболеваний.

В последние годы, как свидетельствуют данные врачебно-санитарных служб, отмечается тенденция ухудшения состояния здоровья локомотивных бригад, происходит «омоложение» заболеваемости, падает интерес к профессии, снижается надежность машинистов, сокращается их рабочее долголетие, Так, среди машинистов, работающих в одно лицо, более половины признаны профессионально непригодными.

Ситуация усугубляется высокой вероятностью сокращения контингента, перспективного для обучения профессиям машиниста и помощника, из-за недостаточного уровня здоровья и низкого развития важных психофизиологических качеств у современной молодежи.

Общепризнанно, что недостаточное внимание к человеческому фактору при создании и эксплуатации ПС чревато авариями и катастрофами, которые нередко влекут за собой не только значительный материальный ущерб, но и человеческие жертвы. На железнодорожном транспорте к их числу относятся аварии и крушения поездов, проезды запрещающих сигналов, часто с тяжелыми последствиями.

Специалистами ЦТ ОАО «РЖД» и Отраслевого научно-практического центра психофизиологии труда разработан комплекс мероприятий, направленный на психофизиологическое обеспечение безопасности движения поездов путем совершенствования профессионального отбора локомотивных бригад, динамического контроля за их функциональным состоянием, поддержания высокой работоспособности и профессиональной надежности, сохранения здоровья и активного долголетия. Были также определены структура, штаты и техническое оснащение соответствующих подразделений — от депо до ЦТ ОАО «РЖД». Эти подразделения максимально приближены к производству и органично включены в рабочий цикл локомотивных бригад.

Первый опыт этих центров, пока еще весьма немногочисленных на сети дорог, показывает их эффективность. Существенно уменьшаются заболеваемость (в 2 раза) и дисквалификация (в 1,5 раза) локомотивных бригад по медицинским показаниям. Снижаются (в 1,5 — 2 раза) текучесть кадров из-за профессиональной непригодности и материальные затраты на их подготовку. Повышаются эффективность и надежность за счет уменьшения (на 15 — 20 %) числа ошибок при обслуживании и эксплуатации техники.

Однако сегодня развитие и совершенствование системы психофизиологического обеспечения локомотивных бригад требуют решения ряда научно-практических и организационно-методических вопросов. Для решения столь сложной задачи необходима единая концепция, разработка которой позволила бы выявить главные причины снижения безопасности движения поездов, наметить пути их устранения. В ее основу закладывается представление о человеческом факторе как о системной инфраструктуре, включающей социальные, личностные, психофизиологические характеристики членов локомотивных бригад, их профессиональной деятельности, обучения, воспитания и подготовки.

Разрабатываемая концепция должна быть ориентирована как на уточнение методологии, содержания, принципов, критериев и методического инструментария для психофизиологического обеспечения, так и на создание комплексной программы ее реализации, предусматривающей организационные, кадровые решения, меры по материально-техническому обеспечению и подготовке необходимых специалистов.

На этом научно-практическая конференция закончила свою работу, Нужно сказать, выступавших было много, но рамки журнала не позволяют опубликовать все доклады. В ближайших номерах «Локомотива» мы предоставим слово другим участникам конференции. Ее приятным итогом явилось награждение представительниц многих дорог цифровыми фотоаппаратами.

Затем было зачитано постановление, в котором определены главные направления деятельности психофизиологических подразделений локомотивного хозяйства на 2005 г.

После бурных обсуждений приоритетными были признаны следующие:

  • усовершенствование системы профессионального психофизиологического отбора локомотивных бригад, комплектование их по принципу совместимости;
  • усовершенствование системы психологической диагностики личностных и деловых качеств локомотивных бригад;
  • организация и осуществление динамического психофизиологического контроля за функциональным состоянием и работоспособностью локомотивных бригад, своевременное и качественное проведение мероприятий по их оптимизации;
  • участие психологов депо в разработке рекомендаций по организации и контролю за режимом труда и отдыха локомотивных бригад, разработка психофизиологических рекомендаций по их оптимизации;
  • контроль психофизиологических аспектов при проведении предрейсового медицинского осмотра локомотивных бригад;
  • динамическая диагностика функционального состояния локомотивных бригад с целью выявления у них ранних признаков снижения функциональных резервов организма и отклонений в состоянии здоровья;
  • осуществление психопрофилактических и психокоррекционных мероприятий, направленных на снижение утомления, переутомления, психоэмоционального напряжения и других нарушений функционального состояния локомотивных бригад;
  • обеспечение и поддержание высокой работоспособности, профессионального здоровья и активного долголетия локомотивных бригад;
  • участие психологов депо в работе комиссии по анализу причин ошибочных действий (случаев брака) локомотивных бригад, связанных с человеческим фактором.

В ближайшее время будет подготовлено обращение к руководству Компании о разработке и утверждении организационно-штатной структуры системы психофизиологического обеспечения как основного штата на уровне ЦТ ОАО «РЖД» и дорог.

Еще раз подчеркнуто, что по организационным и оперативным вопросам ПФЛ подчиняется начальнику депо, по методологическим — начальнику психофизиологической лаборатории службы локомотивного хозяйства дороги и включает а себя четыре подразделения:

  • профессионального психологического отбора;
  • психофизиологической разгрузки и мобилизации функционального состояния;
  • оздоровительно-восстановительной работы;
  • социально-психологических исследований.

ПФЛ службы локомотивного хозяйства по административным вопросам остается а подчинении службы локомотивного хозяйства, по организационно-методическим вопросам — Дорожного психофизиологического центра.

На уровне Компании ПФЛ служб локомотивного хозяйства по организационным вопросам подчиняются заместителю начальника отдела ЦТ ОАО «РЖД», а по вопросам методологии — Отраслевому центру психофизиологии труда.

По методологическому обеспечению необходимо разработать концепцию психологического и психофизиологического обеспечения профессиональной деятельности локомотивных бригад в срок до 01.06.2005, а также типовое положение о работе оздоровительно-восстановительных центров депо. Требуется также тиражировать методические рекомендации для оздоровительно-восстановительных мероприятий на основе использования типового регламента технической оснащенности дорожных центров.

Нужен регламент взаимодействия психофизиологических и медицинских подразделений. Необходимо сформировать из начальников ПФЛ при службах локомотивного хозяйства дорог постоянно действующий координационный совет. Разработать и утвердить в ОАО «РЖД» Положение о Совете с обязательным указанием его состава, целей, задач, полномочий и периодичности проведения заседаний.

Сформированному координационному совету нужно распределить между дорогами разработку наиболее актуальных проблем в психофизиологическом обеспечении локомотивного хозяйства, ограничив ее конкретными сроками под личную ответственность начальников ПФЛ, предоставив им относительную свободу в выборе средств и путей решения задачи.

В случае возникновений каких-либо препятствий в формировании и утверждении экспертного совета его деятельность необходимо строить на инициативной основе с обязательным информированием о результатах исследовательской и аналитической работы руководства дорог, ЦТ ОАО «РЖД» и отрасли.

Что касается финансирования, тут необходимо разработать модели и нормативы экономического обеспечения психологических, психофизиологических подразделений, оздоровительно-восстановительных центров дорог. Нужно предусмотреть в ежегодном планировании капиталовложений дорог отдельной строкой источники эксплуатационных расходов на содержание психофизиологических подразделений для приобретения мебели, оборудования и расходных материалов, а заодно и выделение средств на проведение координационного совета.

В ближайшее время потребуется разработать и внедрить комплексную систему подготовки и повышения квалификации специалистов психологических и психофизиологических подразделений. Установить периодичность повышения их квалификации не реже одного раза в два года и включить в бюджеты дорог статью расходов на указанные мероприятия.
Необходимо также утвердить приказом ЦТ ОАО «РЖД» рабочее прикомандирование к соответствующим учреждениям специалистов психологических и психофизиологических подразделений. Пересмотра требует и типовой регламент технической оснащенности ПФЛ дорог с учетом целей, задач и современных направлений работы локомотивного хозяйства.

Отчет по материалам конференции подготовил 
спец. корр. журнала В.А. ВЛАДИМИРОВ

Регистратор параметров работы тепловоза. Журнал "Железнодорожный транспорт" № 9 2005

Автоматизированная система учета, контроля и анализа расхода дизельного топлива тепловозами, получившая название регистратор параметров работы тепловоза (РПРТ) является совместной разработкой ЗАО «ОЦВ» и ВНИИЖТа, выполненной по заданию Департамента локомотивного хозяйства ОАО «РЖД». Регистратор предназначен для установки на маневровые тепловозы ЧМЭ3. Однако он может применяться на всех тепловозах с доработкой документации по установке на конкретной серии и программного обеспечения по расшифровке регистрируемых параметров.

В 2004 г. ЗАО «ОЦВ» начата работа по оборудованию тепловозов ЧМЭ3 регистраторами РПРТ на Московской, Северной и Горьковской дорогах. Проявлена заинтересованность и ведется аналогичная работа на Белорусской дороге.

В настоящее время в локомотивных депо учет и анализ расхода топлива осуществляется на основе данных, вносимых машинистами в маршрутный лист. В начале и конце рабочей смены машинисты визуально определяют количество топлива в топливном баке по топливной рейке или мерному стеклу. Объемный расход топлива определяется по разности измерений. Расход топлива по массе определяют исходя из объемного расхода и заданной плотности топлива, которая определяется в пункте экипировки. Задаваемая плотность топлива может не меняться в течение продолжительного срока, но существенно отличаться от реальной плотности.

При таком методе могут допускаться значительные погрешности. Также отсутствует возможность оценки реального расхода топлива по фактически выполненной работе. Регистратор РПРТ позволяет решить эти вопросы за счет автоматического измерения и регистрации параметров топлива и работы тепловоза, расчета расхода топлива, необходимого для выполнения фактической работы, сравнения фактического и расчетного значений расхода топлива для выполнения одной и той же работы за смену.Структурная схема регистратора РПРТ

Как видно из структурной схемы (рис. 1), регистратор состоит из топливно-измерительной подсистемы (СИТ), бортового регистратора маневрового тепловоза (РП-МТ), стационарной подсистемы обработки зарегистрированных данных (АРМ РПРТ). Подсистема СИТ и бортовой регистратор РП-МТ устанавливаются на тепловозе, подсистема АРМ РПРТ - в локомотивном депо. Их монтаж и ввод в эксплуатацию производятся специалистами ЗАО «ОЦВ», гарантийный срок работы составляет 24 месяца.

Топливно-измерительная подсистема СИТ состоит из двух взаимозаменяемых датчиков, имеющих высокую точность измерения плотности и температуры топлива и отвечающих требованиям эксплуатации на тепловозах. Каждый датчик располагается рядом со штатным уровнемером топливного бака и закрывается специальным кожухом с теплоизоляцией, который защищает его от механических повреждений, снега и льда и обеспечивает поддержание температуры топлива в датчике близкой к температуре в топливном баке в зимнее время года. Изменение угла наклона тепловоза при стоянке практически не влияет на среднее значение уровня топлива. Сравнение результатов измерения объема топлива, произведенное РПРТ и визуально по шкале мерных стекол бака тепловоза, показывает, что погрешность визуального способа в сравнении с инструментальным может достигать от 25 до 100 л.

Бортовой регистратор маневрового тепловоза РП-МТ выполнен на базе серийно выпускаемых блоков универсального комплекса автоматизированного управления, безопасности движения и диагностирования (КАУД), используемых в системе автоведения электровозов и электропоездов. Передача сигналов и обеспечение питания производятся по CAN-интерфейсу.

Перечень параметра работы тепловоза, измеряемых регистратором РП-МТ

Наименование параметра Тип сигнала Точность измерения Диапазон регистрации
Ток тягового генератора Аналоговый ±1 % 0 - 1500 А
Напряжение тягового генератора Аналоговый ±1 % 0 - 1000 В
Уровень топлива в баке тепловоза (по каждому из двух датчиков) Аналоговый ±2 мм (0 - 890) мм
Плотность топлива в баке тепловоза (по каждому из двух датчиков) Аналоговый ±4 кг/м3 800 - 880 кг/м3
Температура топлива в баке тепловоза (по каждому из двух датчиков) Аналоговый ±1°С (-50 - +65)°С
Сигнал работы дизеля Дискретный - 0 - 110 В
Сигналы реле РУ1, РУ2, РУ3 (позиция контроллера) Дискретный - 0 - 110 В
Сигнал реле о режиме ЭДТ Дискретный =A17- 0 - 110 В
Сигнал реле ВПР1 (реверсор) Дискретный - 0 - 110 В
Сигналы реле ослабления поля ТЭД первой и второй ступени Дискретный - 0 - 110 В
Сигналы работы вентиляторов 1 и 2 контура Дискретный - 0 - 110 В
Сигнал реле РДВ (тормозной компрессор) Дискретный - 0 - 110 В
Частота импульсов ДПС (скорость движения) Частотный 1 импульс 0 - 65535
Частота вращения коленчатого вала дизеля Частотный 1 импульс 40 - 160 Гц
Дата - - Год, месяц, день
Текущее время - 1 сек Час, мин, сек
Таб. № машиниста * Числовой - 0 - 9999
Код участка работы * Числовой - 0 - 99
Бортовой номер тепловоза Числовой - 0 - 99999
Режим передвижения тепловоза (маневры- поездной) * - - 0 - 1

Основные параметры работы тепловоза, измеряемые регистратором, приведены в таблице. Сигналы о параметрах топлива, измеренные левым и правым датчиками подсистемы СИТ, поступают в РП-МТ. Датчик пути и скорости движения тепловоза установлен на буксе. Он преобразует угловые перемещения колесной пары тепловоза в дискретные электрические сигналы и передает их в подсистему регистрации.

В высоковольтной камере располагаются блоки: питания датчиков и аппаратов регистратора РПРТ, измерения тока и напряжения тягового генератора, получения и обработки аналоговых и дискретных сигналов. Блоки регистрации данных и накопления информации (картридж) распологаются в кабине машиниста.

Перед началом работы машинист должен с помощью кнопочной клавиатуры ввести в блок регистрации (рис. 2) свой табельный номер, код участка работы (при изменении участка работы код необходимо изменить), отметку о режиме передвижения тепловоза (маневровый или поездной). Во время работы машинист может просмотреть на индикаторе блока регистрации текущую дату и время, бортовой номер тепловоза, код участка работы, текущие объем и массу топлива в баке, показания тока и напряжения тягового генератора, частоту вращения коленчатого вала дизеля, свободный объем памяти картриджа. Картридж с записанной информацией для дальнейшей расшифровки передается в стационарную подсистему АРМа РПРТ. Объем памяти картриджа составляет 64 Мб и его хватает для непрерывной регистрации в течение 22 дней.

В состав АРМа оператора депо входит персональный компьютер с цветным принтером, а также адаптер для считывания и передачи в АРМ информации из памяти картриджа.

АРМ РПРТ осуществляет учет и анализ работы тепловоза и дизель-генератора, расхода топлива за смену, расчет потребного расхода топлива на выполненную работу. Результаты обработки зарегистрированных данных АРМ РПРТ представляет в виде таблиц интегральных показателей за смену работы маневрового тепловоза ЧМЭ3. В таблицах приводятся временные характеристики работы тепловоза с выделением режимов стоянки и движения, работы дизеля на холостом ходу, под нагрузкой и остановленного, временные характеристики движения тепловоза под тягой и выбегом, пробег, средняя техническая скорость и общий расход топлива. Выделяются из общего расхода топлива расходы при движении тепловоза под тягой (дизеля под нагрузкой) и на холостом ходу с указанием количества топлива, заправленного при экипировке. Расчет расхода топлива тепловозом за смену выполняется с учетом работы дизеля на холостом ходу и под нагрузкой. Определение экономии или перерасхода топлива за смену осуществляется сравнением фактического расхода с расчетным значением.

По результатам сравнения АРМ РПРТ выдает, если на то есть основания, сообщение о несанкционированном расходе топлива. Подробные данные оператор может получить при просмотре общего графика работы тепловоза за смену.

Накопленные в течение длительного периода данные о режимах работы тепловозов ЧМЭ3, оборудованных регистраторами РПРТ, позволяют провести анализ расхода топлива и загрузки локомотивов при работе на разных видах маневров.

Для анализа использовались данные, полученные в депо Москва-Сортировочная. Усредненные за длительный период работы эксплуатационные режимы нагружения дизель-генератора тепловозов для разных участков маневровых работ характеризуются следующими параметрами (рис. 3 и 4).

Время работы дизеля под нагрузкой составляет 14–30% от общей продолжительности смены, причем большие значения (27-30%) имеют место при выполнении вывозной и горочной работы на станции Перово-4, а меньшие (14-18%) для маневровой работы с грузовыми составами на станциях Люберцы-2 и Гжель, а также вывозной работы с пассажирскими составами на станции Москва-Казанская- Николаевка. Другие виды маневровых операций характеризуются средней временной загрузкой дизеля. Время работы дизеля на холостом ходу равняется 70 - 86%.

Условные обозначения для рис. 3 и 4:
1 – маневры, ст. Перово 4 (горка); 2 – маневры, ст. Перово 1 (горка);
3 – маневры, ст. Перово (вытяжка); 4 – маневры, ст. Москва-товарная;
5 – маневровая работа на МЛРЗ; 6 – маневры и вывозная работа, ст. Куровская и Кривандино;
7 – маневры при депо ТЧ-6; 8 – маневры, ст. Митьково;
9 – маневры, ст. Москва-Казанская; 10 – маневры ст. Николаевка;
11 – вывозная работа, Москва-Рязанская Пассажирская - Николаевка; 12 – маневры, ст. Люберцы-2;
13 – ДНЦ ст. Гжель; 14 – вывозная работа по узлу

Заметно отличается от рассмотренных режимов загрузка дизель-генератора при выполнении маневров в депо ТЧ-6. Здесь основное время (99,2%) дизель работает на холостом ходу.

Расход топлива дизеля под нагрузкой изменяется от 37 до 67% от общего расхода за смену. Высокий расход топлива (54-67%) отмечен при выполнении горочной работы на станции Перово-4, маневровой и вывозной работы - на станциях Куровская и Кривандино, вывозной работы по узлу, а также маневровой работы на пассажирской технической станции Николаевка и вывозной работы между станциями Москва-Рязанская - Пассажирская и Николаевка. Низкие значения расхода топлива (37-42%) имеют место при маневрах на станциях Люберцы II, Гжель и Московском локомотиво-ремонтном заводе (МЛРЗ).

Расход топлива на холостом ходу находится от 33 до 63%. При выполнении маневров в депо ТЧ-6 расход топлива на режимах нагружения и холостого хода дизеля составил 1,4 и 98,6% соответственно.

Таким образом, одной из особенностей маневровой работы тепловозов на основных участках является большая доля (78 ± 8%) времени работы дизеля на холостом ходу. Расход топлива дизеля под нагрузкой и холостом ходу усредненно по участкам работы тепловозов делится примерно на равные части.

Ожидается, что применение на маневровых тепловозах регистратора РПРТ позволит на основе результатов зарегистрированных данных разработать комплекс мероприятий по экономному расходованию дизельного топлива.

Внедрение этих мероприятий снизит:

  • на 4-5% трудозатраты инженерно-технических работников локомотивного депо за счет автоматизации учета, нормирования и анализа расхода топлива; 
  • на 2,6% расход топлива за счет повышения точности учета при расчете расхода за смену и при заправке, что позволит установить виновников его нецелевого использования; 
  • на 3,8% расход топлива за счет применения обоснованных норм контроля теплотехнического состояния тепловозов с определением и изъятием из эксплуатации локомотивов, постоянно пережигающих топливо; 
  • на 1,2% расход топлива за счет улучшения планирования использования локомотивов на различных участках работ, уменьшения времени прогрева и снижения числа локомотивов в горячем простое.

Опыт эксплуатации на Московской дороге 10 тепловозов ЧМЭ3, оборудованных РПРТ, показал, что в марте и апреле 2005 г. на них было сэкономлено 4,76 т дизельного топлива (57 тыс. руб.).

На основе накопленного опыта эксплуатации регистратора РПРТ планируется его применение на тепловозах ЧМЭ3Т, ЧМЭ3Э, ТЭМ2, 2ТЭ116, 2ТЭ10 и 2М62У. В соответствии с Программой ресурсосбережения ОАО «РЖД» в текущем году будет установлено 143 РПРТ на тепловозах Московской, Горьковской и Северной дорог.

Кроме того, планируется расширение функций регистратора РПРТ в направлении анализа расходования топлива на тягу в локомотивном депо, нормирования удельного расхода топлива на тягу, мониторинга и диагностирования технического и теплотехнического состояния тепловоза. Для этого предусматривается развитие программного обеспечения АРМ РПРТ и аппаратной части бортового регистратора РП-МТ с измерением дополнительных параметров работы тепловоза и его силовой установки - давления в тормозных цилиндрах и в питательной магистрали, температуры воды и масла дизеля, давления в масляной и топливной системах тепловоза.

Системы автоведения и регистрации для электровозов пассажирского движения. Журнал "Железнодорожный транспорт" № 9 2005 г.

Универсальная система автоведения (автомашинист электротяги) является программно-аппаратным комплексом реального времени, построенным по модульному принципу. Эта система обеспечивает автоматизированное управление пассажирским электровозом на основе расчета оптимальной траектории движения при минимизации расхода электроэнергии на тягу и точном выполнении расписания движения поезда.

Регистратор параметров движения и автоведения пассажирских электровозов (РПДА-П) обеспечивает регистрацию 39 параметров движения и управления с записью на сменный носитель (картридж) информации, необходимой для реализации электронного маршрута машиниста. Он также позволяет записывать на картридж задание на поездку с автоматическим считыванием его в систему автоведения, что избавляет машиниста от ввода какой-либо информации перед поездкой. Система автоведения и регистратор облегчают труд машинистов и ремонтников и способствуют повышению производительности их труда, особенно в условиях постоянно увеличивающихся плеч обслуживания, позволяет экономно расходовать электроэнергию и вести ее регистрацию отдельно на тягу и отопление поезда. Повышается безопасность движения за счет автоматического исполнения скоростного режима движения по сигналам светофоров с учетом постоянных и временных ограничений скорости, а также за счет уменьшения утомляемости машиниста. Таким образом обеспечивается высокое качество вождения поездов независимо от квалификации машинистов.

В настоящее время разработаны и внедрены следующие системы автоведения и регистраторы для электровозов пассажирского движения:

Аппаратные электронные средства системы автоведения для электровоза ЧС6 показаны на рис. 1, а регистратора параметров движения РПДА-П на рис. 2.

Системы автоведения и регистраторы строятся на основе блоков комплекса автоматизированного управления и диагностирования КАУД, который представляет собой набор унифицированных блоков определенной функциональности со стандартизованными интерфейсом CAN 2.0 b и программным протоколом верхнего уровня CANOpen. В состав этого комплекса входят несколько блоков.

Блок системный БС. Это центральный блок для автоведения. В распределенной CAN сети выполняет функции шлюза внутренней сети, к которой подключаются остальные блоки системы, и внешней для подключения САУТ/ЦМ и КЛУБ-У. В состав блока входят источник питания для обеспечения всех блоков стабилизированным питанием 48В, два процессорных модуля CPU686 с двумя CAN интерфейсами каждый (может устанавливаться один модуль) и мастер-модуль, реализующий сетевые функции.

Блок индикации БИ алфавитно-цифровой (8х20 знакомест) с клавиатурой (19 клавиш) и звуковой колонкой. В составе комплекса КАУД имеется графический цветной дисплей с разрешением 640х480 пикселей.

Блок регистрации БР с индикацией потребленной энергии. Предусмотрено сжатие информации, принимаемой по CAN шине, и запись на картридж, а также загрузка ПО и электронного маршрута машиниста с картриджа.

Блок дискретного управления БДУ для управления контроллером и краном машиниста, приема и обработки дискретных сигналов. В состав блока входят модуль дискретного управления (12 ключей на токи до 20 А), модуль приема дискретных сигналов (24 сигнала, подключенных к выводам ключей) и модуль реле и защиты для восстановления штатной схемы электровоза (4 реле).

Блок аналогового ввода БАВ, в который могут устанавливаться три модуля различных модификаций, служит для преобразования тока 4..20 мА в цифровой код (датчики давления) частотных сигналов ДПС и напряжения.

Блок дискретного ввода для приема и преобразования в цифровой код 12 сигналов цепей управления электровоза.

Блок измерения высоковольтный модульный БИВМ конфигурируется под конкретный электровоз. Измеряет токи в силовых цепях электровоза, напряжение в контактной сети и вычисляет затраченную электроэнергию. Может содержать до 8 измерительных модулей.

Высоконадежный блок накопления информации (картридж) емкостью 64 Мбайт со скоростью обмена до 1 Мбит/с и временем стирания не более 1с.

Системный блок БС обеспечивает единое питание всех блоков комплекса. Установленный в нем процессорный модуль обеспечивает слежение за всеми контролируемыми параметрами, реализацию алгоритмов автоведения и передачу в блок регистрации для записи на картридж отфильтрованной информации. Конкретная комплектация блоков ввода-вывода определяется типом тягового подвижного состава и набором дискретных и аналоговых сигналов, подлежащих регистрации. Устанавливается необходимое количество модулей БИВ требуемого типа в зависимости от количества измеряемых токов и напряжений.

Прием и запись на картридж информации от приборов безопасности осуществляется по стандартизованному CAN интерфейсу. Эта информация поступает также в системный блок, процессор которого производит ее содержательную обработку. Речевая информация выдается машинисту через звуковую колонку.

Для реализации электронного маршрута вся информация по нему, включая список предупреждений, записывается на АРМе в картридж, что исключает необходимость ввода какой-либо информации перед отправлением. Информация об исполнении расписания, нарушениях и расходе энергии автоматически записывается на картридж во время поездки.

В процессе разработки систем автоведения пассажирских электровозов возникла проблема автоматического управления тормозами электровоза и поезда. Пневматическое оборудование в виде пневмоприставки 206 для системы САУТ не обеспечивало отпуск тормозов со сверхзарядкой тормозной магистрали. Поэтому была разработана тормозная подсистема автоведения, показанная на рис. 3.

Для дистанционного управления режимами торможения, перекрыши и отпуска была разработана новая приставка ПМ-07-03 на основе высоконадежных электромагнитных клапанов тип КЭО, которая устанавливается на кран машиниста 395. Реализация автоматического отпуска тормозов осуществляется совместно отпускным клапаном приставки и клапаном КЭО15, установленном на пневмопанели электровозов. Открытие этих клапанов обеспечивает проходное сечение, аналогичное 1-му положению крана машиниста 395. Для поездов с числом вагонов меньше 11 клапан КЭО 15 не применяется.

 

Данное тормозное оборудование унифицировано и применяется на всех типах пассажирских и грузовых электровозов. Это фактически дистанционный кран машиниста, который имеет низкую стоимость, обеспечивает высокую надежность управления тормозами как в автоматическом, так и в ручном режиме.

В отличие от зарубежных систем, которые обеспечивают лишь поддержание заданной машинистом скорости, отечественные системы автоведения в реальном времени сами рассчитывают и реализуют оптимальную скорость движения в зависимости от постоянно меняющейся поездной обстановки на маршруте с учетом постоянных и временных ограничений скорости, сигналов светофоров, тяговых и тормозных характеристик конкретного электровоза и поезда, условий проезда определенных участков и напольных устройств, а также множества других факторов. В целом, как показали патентные исследования, данные системы не имеют аналогов в мире.

В основе энергооптимального вождения поездов лежат алгоритмы быстрой оптимизации движения с учетом вышеперечисленных факторов, разработанные учеными ВНИИЖТа под руководством доктора технических наук Л.А. Мугинштейна. Данные алгоритмы опробованы при разработке режимных карт вождения поездов. В отличие от статичных режимных карт, которые рассчитываются перед поездкой, в системах автоведения реализован постоянный перерасчет траектории движения при каждом изменении условий.

Следует отметить, что в отличие от моторвагонного подвижного состава, где реализуется практически старт-стопное движение, автоведение пассажирских поездов должно обеспечивать высокую точность исполнения расписания в условиях постоянно изменяющейся поездной обстановки на больших расстояниях. При этом необходимо оптимизировать траекторию движения на десятки и сотни километров вперед. Критериями, исходя из которых разрабатывалась программа автоведения пассажирских поездов, были: соблюдение графика движения с точностью 1 мин (для скоростного движения – 30 с), минимизация потребленной энергии на тягу, соблюдение ПТЭ и щадящие режимы управления тягой и тормозами, в частности минимизация числа переключений контроллера.

Основной особенностью системы автоведения пассажирских электровозов является расчет оптимальной траектории движения, соответствующей заданному машинистом режиму исполнения расписания непосредственно в бортовом компьютере в реальном времени, что позволяет минимизировать потребленную энергию на тягу при исполнении графика движения. Кроме того, программа адаптируется к характеристикам конкретных электровоза и поезда как по тяге, так и по тормозам, что обеспечивает более высокую точность управления во всех режимах движения поезда. Система позволяет автоматизировать проверки ее и электровоза перед поездкой, что существенно уменьшает время готовности, и автоматизировать подготовку к поездке за счет предварительной записи на картридж (на АРМе в депо) задания на поездку, включая список предупреждений, и автоматическое его считывание перед отправлением. Во время движения обеспечивается оперативное тестирование аппаратуры системы автоведения и электровоза с выдачей речевого сообщения машинисту в случае обнаружения неисправности, что повышает безопасность движения. Система автоведения и регистратор выполняют следующие основные функции управления и регистрации для пассажирских электровозов: определяют фактические параметры движения поезда и индикацию их на экране; ведут расчет рекомендуемых параметров движения поезда и управляющих воздействий в реальном времени и индикацию их на экране дисплея; реализуют необходимые управляющие воздействия в тяге и торможении; осуществляют визуальный и звуковой интерфейс с машинистом, запись регистрируемых параметров на картридж, тестирование аппаратуры автоведения и тягового подвижного состава после включения, постоянный контроль исправности аппаратуры.

 

Форма представления информации на графическом дисплее системы автоведения показана на рис 4. На экран выводится информация о текущем времени, фактической скорости поезда, выбранной станции исполнения расписания, времени прибытия на эту станцию и оставшемся времени хода до этой станции, отклонении от графика движения, текущем ограничении скорости и расстоянии до конца этого ограничения, о следующем препятствии, требующем снижения текущей скорости, и расстоянии до этого препятствия, о сигнале очередного светофора и расстоянии до него, о расстоянии до конца текущего перегона и название этого перегона, текущая координата в км и пикетах, текущая позиция ГП и ОП и запрашиваемая позиция, основной и вспомогательный тормоз, заданные для системы автоведения. Представляется также информация о рекомендуемой скорости для поезда, токах в тяге или давлений в УР, ТЦ и ТМ в других режимах движения, состоянии и режимах работы УСАВПП, КЛУБ-У и САУТ-ЦМ. Кроме того, система выдает речевую информацию о превышении текущего ограничения скорости (в режиме ручного управления), подъезде к месту ограничения скорости с фактической скоростью, превышающей скорость ограничения, о запрещающем сигнале светофора, о приближении к переезду, воздушному промежутку, УКСПС и другим объектам, о неисправности аппаратуры.

Система позволяет рассчитывать параметры движения и необходимые управляющие воздействия при определении скорости ведения поезда (расчетной скорости), обеспечивающей выполнение графика движения. При этом используются данные, полученные в результате расчета траектории движения поезда (зависимости скорости движения от координаты) с учетом реального отклонения от заданного графика движения и наличия временных ограничений скорости на участке безостановочного движения. Автоматически выбирается режим движения: разгон, поддержание скорости тягой, выбег, поддержание скорости торможением или торможение. Режим движения выбирается исходя из фактической и расчетной скорости с учетом профиля, ограничений скорости (постоянных, временных и обусловленных запрещающими сигналами светофора), остановочных станций и других железнодорожных объектов. Ведется расчет управляющих воздействий, обеспечивающих необходимый режим движения: позиции контроллера и ослабления поля, типа используемых тормозов (ПТ, ЭПТ, ЭДТ, локомотивный тормоз) и необходимого давления в тормозных цилиндрах. При расчете позиции учитывается вес поезда, фактическая и расчетная скорости поезда, кривизна пути, средний уклон и изломы профиля на ближайшем участке движения (от 100 м до 5 км, в зависимости от изломов профиля), необходимость минимизации числа переключений контроллера.

При реализации требуемого режима движения (выполнении управляющих воздействий) предусмотрен плавный разгон поезда при трогании с места и выключение тяги на малых скоростях, контроль тока при наборе позиций по введенной уставке, контроль давлений в тормозных магистралях и цилиндрах при торможении и отпуске. Система имеет интерфейс, обеспечивающий машинисту широкие возможности корректировать параметры движения поезда, в частности, выбирать режим исполнения расписания в случае опоздания, устанавливать ускорения при разгоне и торможении, оперативно ограничивать скорость (для немедленного исполнения это делается путем нажатия одной клавиши), ограничивать максимальную ходовую позицию и регулировать уставку тока, регулировать коридоры поддержания скорости между ограничением и расчетной скоростью.

Машинист может также разрешать или запрещать выполнять автоматическое торможение, выбирать основной и вспомогательный тормоз и регулировать режим торможения, корректировать координату. При работе в режиме управления поездом предусмотрено немедленное отключение режима автоуправления при вмешательстве машиниста посредством манипуляций ходовым контроллером, краном машиниста, задатчиком тормозной силы ЭДТ или отключением выходных цепей. Переход в режим подсказки сопровождается выдачей соответствующего речевого сообщения и индикацией на экране.

Система передает параметры автоведения в РПДА-П каждую секунду и принимает от него по запросу значения токов, напряжения и давления. Система реализует как ручную, так и автоматическую коррекцию текущей координаты. В последнем случае она принимает от РПДА-П сигнал от устройства коррекции координаты при прохождении границы блок-участка и устанавливает в качестве текущей координату соответствующего светофора из базы данных. Автоматическая коррекция координаты производится также при старте из тупика, когда она зависит от числа вагонов в поезде.

Системы автоведения пассажирских поездов и регистраторы существенно облегчают труд машиниста, что подтверждается проведенными ВНИИЖГом исследованиями. В частности, установлено, что применение автоведения позволяет продлить устойчивый уровень работоспособности в среднем на 2-3 ч и уменьшить загруженность машиниста.

За счет энергооптимальных режимов движения, которые в системах автоведения рассчитываются в реальном масштабе времени непосредственно на локомотиве, экономится электроэнергия. Как показывают данные результатов обработки картриджей по реальным поездкам, экономия электроэнергии находится на уровне 5-10%.

Значительно повышается безопасность движения за счет точного исполнения скоростного режима как по сигналам светофора, так и по ограничениям скорости, включая временные. Следует отметить, что система автоведения является единственным устройством на борту электровоза, которое информирует машиниста о временных ограничениях скорости, а в режиме автоведения их автоматически и отрабатывает.

Качество вождения поездов в режиме автоведения находится на высоком уровне, независимо от квалификации машинистов. При этом во время поездки проходит обучение машинистов энергооптимальному вождению поездов, так как при автоведении разброс удельного расхода на тягу в 2 раза меньше, чем при ручном управлении.

В заключение следует отметить, что созданные ЗАО «ОЦВ» системы автоведения и регистраторы для электровозов пассажирского движения, а также технология их эксплуатации являются уникальными и не имеют аналогов в мировой практике, о чем свидетельствуют патенты, полученные на РПДА, систему автоведения пассажирского поезда и тормозную подсистему электровозов.

А.Л. Донской, заместитель генерального директора ОЦВ

Е.Е. Завьялов, начальник отдела ОЦВ