Механизация и автоматизация работы сортировочных горок

-     двусторонние.

По взаимному расположению основных парков:

-     последовательные;

-     параллельные;

-     комбинированные.

Оперативное управление эксплуатационной работой сортировочной станции  при выполнении технологических  операций осуществляет маневровый диспетчер (ДСЦ), а на двухсторонних станциях работу сортировочных систем координирует станционный диспетчер (ДСЦС).

В станционном технологическом  центре обработки поездной информации и перевозочных документов выполняются: обработка данных по составам и составление  на них сортировочных (натурных) листов, номерной учет накопленных вагонов на путях парка СП, обработка информации на прибывающие поезда, передача информации на отправляемые поезда, учет вагонного парка станций.

В технологический центр  поступает предварительная информация по раскладке поезда с ближайшей участковой станции. Пользуясь этой информацией, старший оператор до прибытия поезда составляет сортировочный лист расформирования состава, а затем передает программу роспуска состава с горки в горочные оперативные запоминающие устройства, а также дежурному по горке. Оператор горочного поста в начале роспуска состава нажатием кнопки включает оперативное запоминающее устройство, из которого считывается программа роспуска и производится автоматический перевод стрелок по маршрутам следования отцепов.

    4.1 Парковые замедлители

Маневровые передвижения в парке СП регулируются маневровыми светофорами, которые устанавливают с каждого пучка путей подгорочного парка. Обратные маневровые передвижения в сторону парка СП разрешаются горочным светофором, сигнализирующим лунно-белым огнем. Управление всеми объектами механизации и автоматизации ведется с одного горочного поста ГП, расположенного в распределительной зоне парка СП.

Основным принципом  работы сортировочной горки является свободный спуск скатывающихся с нее вагонов. В парке ПП состав предварительно расцепляется на группы вагонов, или отцепы. Затем состав локомотивом надвигается на горку. Пройдя горб горки, отцепы под действием собственного веса скатываются по путям распределительной зоны и направляются на предназначенные для них пути парка СП, где из них формируются поезда.

Скорость скатывания различных отцепов неодинаковая (у груженых вагонов она больше, у порожних меньше). Поэтому некоторые отцепы следует притормаживать, чтобы не было нагонов хорошими бегунами плохих и после спуска с горки отцеп остановился в необходимом месте на подгорочном пути. В случае скатывания хорошего бегуна за плохим хороший может нагнать плохой раньше, чем тот пройдет стрелку, разделяющую маршруты их следования, и оба отцепа пойдут по одному маршруту. Нормальный роспуск нарушится, и после окончания оператору придется маневровым порядком переставлять такой отцеп («чужак») на «свой» путь.

Для повышения перерабатывающей способности горки роспуск вагонов  необходимо вести с возможно меньшими интервалами между скатывающимися отцепами. Из-за сложности этого процесса оператор не в состоянии правильно регулировать интервалы, поэтому требуется механизировать и автоматизировать работу горки.

При механизации в  горочную централизацию включают стрелки распределительной зоны и устанавливают вагонные замедлители, с помощью которых оператор тормозит хороших бегунов, не допуская нагона ими плохих, а при входе на подгорочные пути исключает «бой» вагонов.

Для решения этой задачи в системах автоматизации строятся сложные динамические модели движения отцепов, назначение которых - распознавание образов для определения ходовых свойств подвижных единиц на основании косвенных признаков и прогноз их движения по участкам свободного качения. Оператор решает эту задачу в основном методом проб и ошибок, накапливая опыт в процессе работы.

Остановимся на второй задаче - реализации расчетной скорости. Для регулирования скоростей движения отцепов на отечественных сортировочных горках применяют вагонные замедлители. Горочные замедлители устанавливают на спускной части горки (в основном на первой тормозной позиции - перед или за головной стрелкой и второй - перед пучковыми стрелками), парковые - в начале путей подгорочного парка для задания прицельных скоростей отцепам. Некоторые модели замедлителей являются универсальными и могут применяться как на горочных, так и на парковых тормозных позициях.

При использовании замедлителей для  парковых тормозных позиций их требуется больше по сравнению с горочными. Конструкция этих замедлителей имеет ограничения по ширине, связанные с расстояниями между путями в местах установки, а фундамент у них должен быть малой глубины либо отсутствовать вовсе.

Операторы сортировочных горок  и разработчики систем автоматизации предъявляют высокие требования к надежности и качеству работы парковых замедлителей, поскольку от этого полностью зависит эффективная и качественная работа сортировочной станции. Ошибка, допущенная при управлении горочными замедлителями, может быть исправлена на последующих тормозных позициях. А вот неточность прицельного торможения практически неизбежно приводит либо к снижению темпа роспуска и увеличению времени на маневровую работу при перетормаживании, либо к бою вагонов и повреждению грузов.

Сегодня на сети дорог России наиболее широко применяется парковый рычажно-нажимной замедлитель типа РНЗ-2М, пришедший на смену замедлителю РНЗ-2.

При разработке и постановке на производство замедлителей РНЗ полагали, что они пригодны для установки в кривых и за счет этого можно существенно увеличить полезную длину путей подгорочного парка. Поскольку они мало весят, для их монтажа и демонтажа не требуется спецтехника большой грузоподъемности. Поэтому РНЗ стали широко применять на сортировочных горках страны. Сравнить работу рычажно-нажимных замедлителей с другими типами устройств было несложно, так как альтернативных вариантов оснащения парковых тормозных позиций другими типами замедлителей существовало немного. По мере эксплуатации РНЗ на сортировочных горках накапливался опыт и выявилось немало проблем.

Прежде всего, они связаны с  эксплуатацией в кривых. Шины у РНЗ хотя и короткие (эффективная длина 2,7 м), но прямые, и точно совместить их с изогнутыми рельсами в кривой невозможно. А с учетом центробежных сил, действующих на вагоны при движении в кривой, воздействие замедлителя на отцеп практически непредсказуемо. В результате возможно заклинивание шин при входе колеса в заторможенный замедлитель. Кроме того, появляется значительная разница в эффективности торможения в начале, середине и конце тормозных шин. В итоге практически на всех горках замедлители РНЗ устанавливают на прямых участках путей. Там же, где они остались в кривых, электромеханики вынуждены регулировать раствор шин не по нормативам, а по наитию - в основном разводя шины дальше, чем положено по нормам, из-за чего снижается эффективность торможения, зато исключается перекос и заклинивание шин.

Существенно влияет на технические  характеристики рычажно-нажимных замедлителей их конструкция, имеющая минимальные габариты в вертикальной плоскости. При установке замедлитель просто укладывается на щебеночное основание и не требуется рытья котлована и устройства фундамента. Это - бесспорное преимущество, но такая конструкция замедлителя привела к тому, что торможение прекращается не за счет развала шин под собственным весом, как это происходит практически у всех других типов замедлителей, а вследствие смещения шин в горизонтальной плоскости под воздействием пружинных механизмов. Естественно, при эксплуатации, особенно в зимний период, из-за намерзания снега ухудшается и ограничивается подвижность сочленений, снижается упругость пружинных механизмов, и основные показатели инерционности замедлителя на затормаживание и оттормаживание оказываются нестабильными.

Еще одним фактором, определившим особенности эксплуатации замедлителей РНЗ, является сравнительно небольшая тормозная мощность - 0,45 м.э.в. Для обеспечения технологических требований на большинстве горок по проекту устанавливают по три комплекта РНЗ на путь, которые работают синхронно от единой схемы управления, т. е. фактически как один замедлитель.

Теперь проанализируем работу замедлителей типа РНЗ.

Принципом действия применяемых на российских железных дорогах вагонных замедлителей фрикционного типа, к которым относятся и РНЗ, является снижение скорости отцепа за счет трения его колеса о тормозные шины замедлителей. Эффективность торможения зависит от усилия нажатия тормозных шин на колеса, от количества колес, находящихся одновременно в тормозных шинах, и от длительности торможения.

Однако при торможении вагона с  помощью замедлителей, имеющих короткие тормозные шины, возникают моменты, когда колесная пара входит в заторможенный замедлитель, где другие колеса отсутствуют. В этой ситуации колесная пара должна раздвинуть шины, зазор между которыми в отсутствие колеса оказывается меньше ширины бандажа. Таким образом, возникают ударные явления, зачастую резко и значительно снижающие скорость движения вагона. При малом весе вагона и превышении допустимой степени нажатия тормозных шин это может привести к выдавливанию вагона, т. е. к выкатыванию колесной пары на верхнюю плоскость тормозных шин и последующему сходу с рельсов.

Учитывая, что РНЗ устанавливаются  комплектами по три замедлителя, а длина тормозных шин такова, что они помещаются под базой любого вагона, при движении одновагонного отцепа по тормозной позиции, состоящей из трех замедлителей РНЗ, подобные ударные явления могут возникнуть шесть раз. Чередование ударных моментов во времени зависит от длины базы вагона и расстояния между соседними замедлителями в комплекте.

Для выравнивания тормозного воздействия  по осям на дорогах были испробованы  различные варианты установки замедлителей на тормозных позициях. Так, на Западно-Сибирской дороге пробовали размещать все три замедлителя на одном рельсе вплотную друг к другу. Это незначительно изменило ситуацию, пропали мертвые зоны, но количество осей, одновременно находящихся в шинах замедлителей, стало изменяться еще чаще.

В определенный промежуток времени  первая и вторая тележки вагона оказываются одновременно в разных замедлителях - в первом и третьем и, так как отдельные секции являются фактически самостоятельными устройствами, тормозной эффект усиливается вдвое.

Аналогичная ситуация наблюдается  при торможении длиннобазных вагонов и в случае типового варианта расстановки замедлителей РНЗ с интервалами между соседними секциями три метра.

Эффективность торможения в каждый момент времени существенно зависит от размещения осей в шинах замедлителей и может изменяться в несколько раз. Если учесть, что у каждого из трех замедлителей различное техническое состояние и они по-разному отрегулированы, то от их одинаковых по длительности воздействий на отцеп могут быть малопредсказуемые последствия.

Эти факторы определяют одну из трех основных технологических характеристик  замедлителя - эффективность торможения или тормозную мощность. Ее значение регламентировано и даже может быть измерено с помощью так называемого вычислителя тормозных характеристик. Для этого по полностью заторможенному замедлителю с определенной скоростью должен проехать вагон определенного веса. И по разнице скоростей на входе и выходе замедлителя определяется его общая мощность. Но ввиду сложности подобной проверки она практически нигде не производится и Инструкцией по техническому обслуживанию и ремонту устройств сигнализации, централизации и блокировки механизированных и автоматизированных сортировочных горок не предусмотрена.

Однако есть еще две очень важные характеристики, определяющие возможность эффективного использования вагонного замедлителя - это инерционность затормаживания и инерционность оттормаживания, т. е. время между подачей команды и ее выполнением. Для замедлителей типа РНЗ эти значения должны составлять 0,7 с на затормаживание и 0,6 с на оттор-маживание. Заметим, что для замедлителей РНЗ инерционность - и особенно инерционность оттормаживания - величина нестабильная. Ведь в отличие от замедлителей нажимного типа, у которых шины разваливаются под действием собственного веса, оттормаживание замедлителей РНЗ происходит только за счет пружин.

Поэтому для обеспечения заданного  воздействия на отцеп команда  торможения зачастую снимается еще  до того, как начнет падать скорость, т. е. до начала эффективного торможения.

Если учесть описанную выше неравномерность  воздействия замедлителей на отцеп, то зачастую, особенно при ручном управлении замедлителем, торможение превращается в случайный процесс. Иногда включение торможения длительностью 0,3-0,5 с может привести к снижению скорости более чем на 2 м/с . Но бывает и так, что торможение длительностью 1 с и более практически не влияет на скорость.

Рассмотрим еще одну важную составляющую процесса торможения отцепов на парковых тормозных позициях. Скорость входа на замедлители РНЗ в реальных роспусках составляет 5-6 м/с. При такой скорости вагон длиной 12 м может находиться на тормозной позиции всего лишь 3,5-4,5 с в зависимости от варианта расстановки.

Таким образом, при входе одновагонного отцепа на тормозную позицию с высокой скоростью времени может не хватить и на два включения замедлителей. Учитывая значительный разброс инерционности и эффективности, обеспечить нужную скорость выхода отцепа из тормозной позиции очень сложно.

При ручном управлении замедлителями РНЗ операторы постов резервного управления не в состоянии учесть все факторы, влияющие на процесс торможения. В результате часто скорость отцепов после выхода из замедлителей не соответствует оптимальной. Как следствие допускаются соударения или возникают большие межвагонные интервалы и незапланированные остановки вагонов в замедлителях. Это приводит к приостановке роспуска, увеличению объема маневровой работы, вызванного осаживанием вагонов, а нередко и их повреждение в парке.

Опытный оператор парковой тормозной  позиции, не желая играть в лотерею  «угадал - не угадал», выбирает способ, позволяющий обеспечить предсказуемое торможение. Замедлитель при этом не успевает полностью реализовать тормозную силу, что ослабляет удары колес в заторможенные шины и, соответственно, растормаживание происходит быстрее. В то же время торможение вагона осуществляется почти непрерывно, что гораздо эффективнее.

Такое управление можно было бы назвать  оптимальным, но для вытормаживания одновагонного отцепа при таком режиме требуется большое количество включений замедлителя. А ведь каждое включение - это немалый объем сжатого воздуха, выпущенный в атмосферу, износ самого замедлителя, его управляющей аппаратуры, оборудования компрессорной станции и др.

Для реализации автоматического прицельного  торможения на сортировочных горках, оборудованных замедлителями типа РНЗ, разработчики систем автоматизации, используя возможности современных промышленных компьютеров, разрабатывают сложные алгоритмы. При этом учитывается совокупность всех факторов, влияющих на процесс торможения. Эти алгоритмы должны быть адаптивными, с учетом изменений энергетических характеристик и инерционности, происходящих как при разных погодных условиях, так и в процессе текущей эксплуатации.