Методы и алгоритмы синтеза и оптимизации кабельных сетей железнодорожной автоматики и телемеханики на станциях

В процессе совершенствования транспортных систем все возрастающую роль приобретает создание и внедрение автоматизированных и автоматических систем управления технологическими процессами. Особое значение это имеет для железнодорожного транспорта Российской Федерации, что связано, прежде всего, с большими объемами перевозок, которые выполняет железнодорожный транспорт и необходимостью снижения времени доставки грузов и пассажиров.

Сохраняя общие подходы и идеологию создания промышленных систем управления технологическими процессами, их разработку приходится вести с учетом специфики работы железных дорог.

В настоящее время высокие темпы технического прогресса и объемы строительства и реконструкции систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) требуют проведения проектных работ в короткие сроки с минимальным количеством ошибок небольшим штатом работников. Все эти требования могут быть выполнены только с помощью внедрения, высокоинтеллектуальных систем синтеза и оптимизации технической документации, которые берут на себя всю типовую работу и оставляют за пользователем необходимость принимать решения только в отдельных нетиповых случаях. При этом процесс работы машины на каждом этапе синтеза должен оставаться достаточно прозрачным: так, чтобы пользователь мог повлиять в любой момент на ход синтеза, и при необходимости внести изменения и быстро проверить его результаты. Внесение изменений, например, зачастую требуется в случае проведения реконструкции на железнодорожном объекте, когда новая система внедряется не «с нуля», а в увязке с уже существующими системами.

При ручном проектировании большое влияние на производительность и сроки выполнения оказывает человеческий фактор. Человек может работать быстрее или медленнее, более или менее внимательно, лучше или хуже знать особенности определенных систем автоблокировки или электрической централизации. Так как практически не существует двух одинаковых по топологии станций, то малейшие отклонения в путевом развитии вызывают огромный объем изменений технической документации.

Применение методов и алгоритмовсинтеза технической документации ЖАТ необходимо по следующим причинам.

1. Высокая долярутинных работ в-общем балансе рабочего времени инженеров проектировщиков, обладающих высокой квалификацией, ведет в настоящее время к большим и неоправданным расходам.

2. Низкое графическое качество проектов систем ЖАТ, разрабатываемых традиционными методами.

3. Большое количество трудновыявляемых ошибок в документации, что сказывается на сроках и стоимости проведения работ на этапе пуско-наладки.

4. Длительные сроки проектных работ по замене, модернизации и реконструкции систем ЖАТ (в том числе за счет задержек на этапе конструкторских работ).

5. Низкое качество документации в бумажном виде (из-за множества исправлений, вносимых в действующую документацию она становится практически нечитаемой) и низкая скорость внесения необходимых изменений в действующую документацию.

6. Проблемы при создании резервных копий бумажной документации (низкая скорость, требуется большое количество места).

Таким образом, автоматизация синтеза технической документации обеспечивает снижение сроков разработки проекта в целом, ведет к уменьшению количества ошибок, а также к возможности организации сквозного электронного документооборота на железной дороге. В результате уменьшается штат инженеров, занятых проектными работами, или тем же количеством людей может быть выполнен в несколько раз больший объем работ.

Несмотря на актуальность создания сквозного электронного документооборота в области кабельного хозяйства ОАО «РЖД» отсутствуют технические решения, обеспечивающие автоматизацию на всех этапах работы с документацией по кабельным сетям. Поэтому важно детально рассмотреть вопросы как создания, так и сопровождения документации по кабельным сетям.

Основным источником информации для проектирования кабельных сетей, как правило, является двухниточный план станции или перегона.

Кабельные планы создаются в случае модернизации, реконструкции и в случае нового строительства устройств железнодорожной автоматики на станциях. При проектировании выполняются соответствующие технические требования основных государственных и отраслевых нормативных документов. Чертежи кабельных сетей станции выполняются в соответствии с ГОСТ 2.749−84 и соответствующими методическими указаниями ГТСС. [1].

Кабельные сети станции подразделяются на 4 вида:

1. кабельные сети питающих трансформаторов рельсовых цепей;

2 кабельные сети релейных трансформаторов рельсовых цепей;

3. кабельные сети светофоров:

— лампы светофоров,.

— маршрутные указатели,.

— указатели скорости,.

— указатели отсутствия тормозного пути,.

— указатели перегрева букс,.

— управление и контроль над входными светофорами,.

— питание рельсовых цепей участков приближения,.

— питание релейных шкафов,.

— резерв питания от батарейных шкафов,.

— увязка с блокировкой на перегоне,.

— увязка с устройствами схода и волочения деталей подвижного состава,.

— увязка с устройствами обнаружения перегретых букс,.

— увязка с аппаратурой системы автоматического управления тормозами,.

— высоковольтные разъединители воздушных линий,.

— моторы шлагбаумов,.

— лампы светофоров переездной сигнализации,.

— лампы заградительного бруса шлагбаума,.

— щиток переездной сигнализации, звонок переездной сигнализации,.

— устройства заграждения переезда,.

— лампы светофоров и звонки пешеходной сигнализации,.

— постанционная связь;

4. кабельные сети стрелок:

— управление и контроль стрелок,.

— электрообогрев автопереключателей стрелочных электроприводов,.

— электрообогрев стрелочных переводов,.

— электропневматическая очистка стрелочных переводов,.

— местное управление стрелками,.

— управление и контроль тормозных упоров, сбрасывающих башмаков, тормозных башмаков, переключателей контактной сети.

Кабельные сети крупных станций выполняются на отдельных чертежах, соответствующих назначению кабелей и районам или горловинам станции. Масштаб и порядок расположения приборов не соблюдаются. Соблюдается только последовательность расположения разветвительных муфт.

Несмотря на то, что чертежи кабельных сетей не обладают высокой плотностью графической информации, их составление связано с большим объемом однообразных операций по расчету длин, жильности и необходимости дублирования жил для каждого кабеля. В среднем, разработка чертежей КС занимает до 15% времени работы над проектом [2].

Все выше перечисленные причины объясняют актуальность синтеза и оптимизации КС ЖАТ, а также актуальность автоматизации ведения документации КС ЖАТ.

Выводы по диссертации.

На основании теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в диссертационной работе, получены следующие основные выводы и результаты.

1. Предложена технологическая схема проектирования кабельных планов, основанная на применении алгоритмов автоматизированного синтеза и позволяющая выполнять анализ качества выполнения отдельных проектных процедур.

2. Предложенная методика распределения объектов по кабелям и муфтам обобщает известные методы проектирования с учетом всех требований нормативно-технической документации, предъявляемым к кабельным сетям.

3. Особенностью предложенной методики является снижение суммарной стоимости кабеля, оборудования и строительно-монтажных работ по сравнению традиционными методами проектирования на этапе строительства кабельных сетей станции.

4. На основе предложенной методики разработан формализованный алгоритм синтеза кабельных сетей станций и частные алгоритмы ч группировки объектов по муфтам и установки муфт.

5. На основе предложенных методов и алгоритмов разработан программный модуль синтеза кабельных сетей станций, являющийся средством повышения производительности труда в 4 — 5 раз, а также в настоящее время разрабатываются модули, позволяющие проверять правильность построения кабельной сети полностью в автоматическом режиме при наличии технического задания в электронном виде или в полуавтоматическом режиме при отсутствии последнего в электронном виде.

6. Разработана методика использования глобальных навигационных спутниковых систем для обнаружения подземных кабельных муфт при прокладке кабельных сетей по новой технологии с использованием трубок и подземным размещением всех кабельных муфт для внедрения в составе АРМ втд.

7. На основе предложенных в диссертационной работе методов и алгоритмов разработано программное обеспечение, активно внедряемое в составе комплекса АРМ ВТД в ОАО «РЖД», а также в проектных и строительных организациях. Рассчитана эффективность применения созданных модулей.