Журнал «ИСУП». (Информатизация и системы управления в промышленности)
ИТ, КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Система радиоуправления и контроля стрелочными переводами на базе узкополосных радиомодемов Viper-SC+

В настоящей статье представлена краткая информация о системе радиоуправления и контроля стрелочными переводами (СРКСП) на базе узкополосных радиомодемов Viper-SC+ для путей промышленного железнодорожного транспорта на примере ее реализации в АО «Лебединский ГОК» (г. Губкин, Белгородская область). Дано описание возможностей технологических радиосетей обмена данными для предприятий промышленности и транспорта. Статья предназначена для руководителей и технических специалистов, связанных с организацией движения промышленного железнодорожного транспорта, а также компаний-интеграторов, разрабатывающих и внедряющих автоматизированные системы управления для промышленного железнодорожного транспорта.

ООО «Независимый исследовательский центр перспективных разработок» (НЦПР), г. Москва

FlexLab_NCPR.png

Общая информация

скачать pdf >>

АО «Лебединский ГОК» (горно-обогатительный комбинат) – крупнейшее в России и СНГ предприятие по добыче и обогащению железной ру­ды, производству высококачественного железорудного сырья и металлоресурсов. ГОК входит в состав холдинга «Металлоинвест» и является единственным в России и СНГ производителем горячебрикетированного железа1. Разработка железорудного месторождения (рис. 1), подтвержденные запасы которого составляют 3,8 млрд т, ведется открытым способом с использованием в технологическом процессе промышленного железнодорожного транспорта.

Ris_1.jpg

Рис. 1. Разработка месторождения Лебединского ГОК с железнодорожными путями

Общая протяженность железнодорожной се­ти, которая постоянно развивается, превысила 350 км. В составе се­ти используется более ста стрелочных переводов, часть из которых в настоящее время радиофицирована с участием технических специалистов компании «Атомэлектроприбор», разработчика системы радиоуправления и контроля стрелочными переводами (СРКСП).


Система радиоуправления и контроля стрелочными переводами

Система радиоуправления и контроля стрелочными переводами предназначена для дистанционного управления стрелочными электроприводами, которые установлены на значительном удалении от постов централизации и не подключены к системе управления устройствами сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) предприятия, а также для отображения их текущего состояния в реальном масштабе времени. Это относится в первую очередь к стрелочным переводам в погрузочно-разгрузочных тупиках, местах подготовки, очистки и взвешивания вагонов, что позволяет производить размен подвижного состава без дополнительных затрат на обустройство железнодорожных путей и систем СЦБ. Применение СРКСП позволяет управлять стрелками как из кабины локомотива, так и с поста централизации.

Структурная схема дистанционного контроля и управления стрелочного перевода представлена на рис. 2.

Ris_2.png

Рис. 2. Структурная схема дистанционного контроля и управления стрелочного перевода

В состав СРКСП входят:
- шкаф управления;
- указатели светофорного типа;
- стрелочный электропривод СП 6М;
- комплект стрелочной гарнитуры;
- средства цифрового радиоканала;
- маневровая колонка или комплект датчиков (по необходимости);
- кабельная сеть.

Функциональная схема шкафа управления представлена на рис. 3.

Ris_3.png

Рис. 3. Функциональная схема шкафа управления СРКСП

СРКСП обеспечивает:
- контроль положения стрелки;
- контроль взреза стрелки;
- местное управление стрелкой при неисправности системы дистанционного управления;
- контроль нахождения подвижного состава в пределах стрелочного перевода;
- контроль нитей красного огня указателей светофорного типа;
- отмену приготовленного маршрута;
- аварийный перевод стрелки при неисправности стрелочной секции;
- установку и замыкание маршрута в нужном направлении;
- аварийное отключение стрелки.

Управление стрелочным переводом с применением цифрового радиоканала производится с использованием маневровой колонки на ба­зе сенсорной панели или из кабины локомотива.

СРКСП не допускает:
- перевода стрелки под составом;
- перевода стрелок с других локомотивов при установленном маршруте;
- изменения установленного маршрута при движении по нему подвижного состава.

Ris_4_small.png

Рис. 4. Внешний вид монитора пульта управления оператора СРКСП (увеличить изображение)

В составе СРКСП применяется пульт управления с монитором, внешний вид которого представлен на рис. 4. Назначение объектов панели управления:
(1) кнопка, вызывающая окно коррекции яркости дисплея;
(2) индикация даты часов реального времени;
(3) индикатор контроля стрелки по минусу;
(4) индикатор контроля стрелки взрез (мигает красным);
(5) индикатор контроля стрелки по плюсу;
(6) подготовка маршрута в тупик по минусу (участки пу­ти – белые, если рельсовая цепь свободна, и красные, если занята);
(7) подготовка маршрута в тупик по плюсу (участки пути – белые, если рельсовая цепь свободна, и красные, если занята);
(8) аварийный перевод стрелки плюс (нажать одновременно с кнопкой );
(9) аварийный перевод стрелки минус (нажать одновременно с кнопкой );
(10) контроль красного светофора Ч (все время, кроме открытия);
(11) индикатор белый светофор открыт в тупик по плюсу;
(12) желтый светофор открыт в тупик по минусу;
(13) кнопка отмены маршрута;
(14) кнопка разрешения аварийного перевода;
(15) белый светофор открыт из тупика по плюсу;
(16) контроль красного светофора Н1 (все время, кроме открытия);
(17) счетчик произведенных аварийных переводов;
(18) подготовка маршрута из тупика по плюсу (участки пути – белые, если рельсовая цепь свободна, и красные, если занята);
(19) подготовка маршрута из тупика по минусу (участки пути – белые, если рельсовая цепь свободна, и красные, если занята);
(20) индикация реального времени;
(21) кнопка вызова окна коррекции времени;
(22) контроль красного светофора Н2 (все время, кроме открытия);
(23) желтый светофор открыт из тупика по минусу;
(24) амперметр (контроль тока электропривода);
(25) контроль наличия питания шкафа управления.

Таким образом, панель оператора позволяет в полном объеме выполнять функции, связанные с удаленным управлением стрелочными переводами и контролем их текущего состояния.


Порядок работы СРКСП

Панель оператора является инструментом маневрового диспетчера (ДСЦ станции). Имея готовый к отправлению поезд, маневровый диспетчер по показаниям сенсорного экрана убеждается в наличии свободности стрелочных секций и контроля стрелки.

Отправление поезда в направлении по «+» в погрузочно-разгрузочный тупик производится с помощью нажатия кнопки с литерой соответствующего тупика. По показаниям светофора и наличию контроля стрелки ДСЦ убеждается в замыкании соответствующего маршрута. При этом показания повторителя, указателя светофорного ти­па «Ч», «ЧСР» изменяются с красного огня на белый.

Отправление поезда в направлении по «-» в погрузочно-разгрузочный тупик производится посредством нажатия кнопки с литерой соответствующего тупика. По показаниям светофора и наличию контроля стрелки ДСЦ убеждается в замыкании соответствующего маршрута. Показания повторителя, указателя светофорного ти­па «Ч», «ЧСР» изменяются с красного огня на желтый.

Отправление поезда в направлении по «+» из тупика производится с помощью нажатия кнопки с литерой соответствующего тупика. По показаниям светофора и наличию контроля стрелки ДСЦ убеждается в замыкании соответствующего маршрута. При этом показания повторителя, указателя светофорного ти­па «Н1», «Н1» изменяются с красного огня на белый.

Отправление поезда в направлении по «-» из тупика производится путем нажатия кнопки с литерой соответствующего тупика. По показаниям светофора и наличию контроля стрелки ДСЦ убеждается в замыкании соответствующего маршрута. При этом показания повторителя, указателя светофорного ти­па «Н2», «Н2» изменяются с красного огня на желтый.

Разделка приготовленного маршрута происходит автоматически после прохождения и освобождения подвижным составом стрелочной секции. Разрешающие показания указателей светофорного ти­па изменяются на запрещающие.

Отмена ранее замкнутого маршрута производится путем нажатия кнопки «сброс маршрута». Размыкание маршрута происходит с задержкой на 120 с.

Программно-технические средства СРКСП позволяют так же удаленно производить аварийный перевод стрелки в случае появления ложной занятости стрелочной секции, выполнять аварийное отключение стрелки и контролировать потерю стрелки.


Технологическая радиосеть обмена данными

Функционирование СРКСП обеспечивается беспроводной технологической сетью связи2, созданной на ба­­зе современных узкополосных радиомодемов диапазона ультракоротких волн (УКВ). Область применения технологических радиосетей обмена данными определяется следующими основными оперативно-техническими возможностями и преимуществами:
- гарантированной надежностью3 работы;
- высокой живучестью4 радиосети в различной обстановке;
- рабочей зоной, полностью перекрывающей заданный район использования;
- применением детерминированных протоколов обмена данными, поддерживающих работу в режиме, близком к реальному времени, и обеспечивающих гарантированную доставку данных в установленные регламентом работы радиосети сроки;
- относительно небольшим временем доступа к каналу передачи данных;
- достаточной пропускной способностью;
- высокой безопасностью данных, функционирующих в технологической радиосети;
- относительно низкой стоимостью эксплуатации;
- независимостью от «чужой» инфраструктуры связи и возможностью ее развития, исходя из реальных потребностей;
- совместимостью с разнородным оборудованием сбора и обработки данных по широко применяемым и детально отработанным интерфейсам;
- простотой перемещения и оперативностью развертывания в новом районе;
- возможностью эксплуатации в жестких условиях окружающей среды.

Общая схема технологической радиосети обмена данными СРКСП представлена на рис. 5.

Ris_5.png

Рис. 5. Общая схема технологической радиосети обмена данными СРКСП

Рассматриваемая технологическая радиосеть обмена данными реализована на радиомодемах Viper-SC+. Она обеспечивает автоматический двусторонний обмен алфавитно-цифровой информацией между абонентами радиосети по IP-протоколу. К се­ти подключены пульты управления операторов и электроприводы стрелочных переводов. Учитывая, что пульты управления операторов подключены к общей информационной се­ти предприятия, дальнейшее распространение циркулирующей через них информации как по штатным каналам связи, так и по каналам технологической радиосети не представляет сложности.

Следует отметить, что первоначальная реализация СРКСП бы­ла выполнена на «прозрачных» радиомодемах Guardian, однако отсутствие необходимого радиочастотного ресурса (в распоряжении заказчика имелось только два радиочастотных номинала) предопределило переход на радиомодемы Viper-SC+, имеющие более высокую пропускную способность.

Сравнительные технические характеристики радиомодемов Guardian и Viper-SC+ представлены в табл. 1.

Таблица 1. Сравнительные технические характеристики радиомодемов Guardian и Viper-SC+ (увеличить изображение)

Tab_1_small.jpg


Таблица 1 (окончание, увеличить изображение)

Tab_2_small.jpg

Дальнейшее развитие радиосети предполагает повышение, во-первых, ее надежности за счет применения радиомодемов Viper-SC+ base station, обеспечивающих автоматическую регулировку скорости обмена данными (балансировку потока данных) для каждого объекта в радиосети в зависимости от уровня принимаемого сигнала, а во-вторых, ее управляемости за счет внедрения системы мониторинга технического состояния на ба­зе программно-технического комплекса «Балтика».


Выводы

Надежное управление стрелочными переводами на путях промышленного железнодорожного транспорта может быть организовано по каналам узкополосной технологической радиосети обмена данными УКВ-диапазона. Данная функция успешно реализована специалистами ООО «Атомэлектроприбор» (atomelektropribor.ru) на железнодорожной се­ти АО «Лебединский ГОК» (г. Губкин, Белгородская область).

Технические возможности радиомодемов семейства Viper-SC+ позволяют создавать и успешно эксплуатировать технологические радиосети обмена данными, предназначенные для организации движения промышленного железнодорожного транспорта.

Результаты работ по созданию системы радиоуправления и контроля стрелочными переводами (СРКСП) на ба­зе узкополосных радиомодемов Viper-SC+ на практике подтвердило возможность применения радиотехнического оборудования в ответственных приложениях, включая приложения, связанные с работой железнодорожного транспорта на предприятиях горнодобывающей промышленности.
________________________
1Горячебрикети́рованное желе́зо (ГБЖ) − один из видов прямовосстановленного железа. Материал с высоким (>90 %) содержанием железа, полученный по технологии, отличной от доменного передела. Используется в качестве сырья для производства стали.

2Технологическая сеть связи (англ. private network, прежнее название – ведомственная или корпоративная) предназначена для обеспечения производственной деятельности организаций, управления технологическими процессами в производстве. Технологии и средства связи, применяемые для создания технологических сетей связи, а также принципы их построения устанавливаются собственниками или иными владельцами этих сетей [Федеральный закон «О связи» от 07.07.2003 № 126-ФЗ].

3Надежность (англ. reliability) – свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания и транспортирования [ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения»].

4Живучесть (англ. survivability) – свойство системы, характеризуемое способностью выполнять установленный объем функций в условиях воздействий внешней среды и отказов компонентов системы в заданных пределах [ГОСТ 34.003-90 «Автоматизированные системы. Термины и определения»].

Опубликовано_в журнале ИСУП № 3(99)_2022

С. А. Маргарян,
заместитель генерального директора,
главный конструктор,
ООО «Независимый исследовательский
центр перспективных разработок» (НЦПР),
г. Москва,
тел.: +7 (499) 113-2698,
e-mail: sm@flexlab.ru,
сайт: flexlab.ru