Глава 2. Система беспроводной связи на РЖД и реализация ее взаимодействия с хозяйством электроснабжения

Система электроснабжения железных дорог содержит большое количество различного оборудования, в частности разъединителей, которые предназначены для коммутации электрических цепей без нагрузки с целью обеспечения безопасности при проведении ремонтных и регламентных работ или изоляция поврежденного участка контактной сети или питающей линии от остальной системы. Ввиду этого предъявляются особые требования к надежности конструкции, безотказности работы, точному определению включенного или отключенного состояния коммутационной аппаратуры. В настоящее время большинство разъединителей на станциях и перегонах управляются на расстоянии энергодиспетчером или дежурным по станции посредством теле- и дистанционного управления. По сравнению с ручным управлением это ускоряет процесс переключения, уменьшает число дежурного персонала, позволяет постоянно отслеживать положение коммутационной аппаратуры. Однако практика эксплуатации разъединителей с моторным приводом показывает, что около 7% всех повреждений на контактной сети приходятся именно на эти коммутационные устройства. К наиболее частым проблемам относят: излом изоляторов на разъединителе, неправильная регулировка ножей, которая приводит к плохому контакту при включенном положении и недостаточному расстоянию между контактными поверхностями при отключенном положении, износ подвижных деталей в осях, а также повреждение проводов питания и управления моторным приводом. Также значительная проблема с надежностью разъединителей связана с превышением срока их эксплуатации и физическим износом, что, как следствие, требует их замены. Надежная работа этого оборудования непосредственно влияет на безопасность обслуживающего персонала и на бесперебойность движения поездов. В связи с этим рассматривается возможность изменения архитектуры системы телеуправления, а также внедрению системы мониторинга состояния контролируемых объектов с целью уменьшения числа отказов этих объектов.

Предлагаемая к внедрению система подразумевает управление и сбор информации с контролируемых объектом посредством беспроводной связи стандарта GSM 3G, она должна работать в полностью автоматическом режиме, не требовать обслуживания со стороны персонала до истечения гарантированного срока службы, обеспечивать надежный контроль состояния контролируемого объекта и сводить ремонт к замене отдельных типовых блоков персоналом, не требующим специального обучения.

Глава 1. Проблемы эксплуатации разъединителей
в хозяйстве электроснабжения

Хозяйство электроснабжения железных дорог включает в себя множество высоковольтных воздушных линий, предназначенных для питания различных потребителей. К таким линиям относят ВЛ СЦБ напряжением 6 или 10 кВ, предназначенные для питания сигнальных точек, автоматики переездов и другого оборудования СЦБ на железной дороге; линии продольного электроснабжения (ВЛ ПЭ) 6 или 10 кВ, предназначенные для питания всех потребителей, расположенных вдоль железной дороги. Данные линии прокладывают вдоль всех железных дорог, электрифицированных и неэлектрифицированных, которые оборудованы системами автоблокировки. На электрифицированных железных дорогах к энергетическому хозяйству относят также контактную сеть, предназначенную для питания неавтономного подвижного состава. Для повышения надежности эксплуатации контактную сеть перегонов и станций секционируют на электрически изолированные друг от друга участки. Для передачи электрической энергии между этими участками применяют разъединители, включая и отключая которые можно собирать требуемые схемы электроснабжения – рабочие и аварийные. В частности, секционированием отделяются друг от друга – отдельные участки контактной сети на перегонах, перегоны от станций, четный и нечетный путь на станции для двухпутных участков, боковые пути станций, тупиковые, деповские пути и пути, предназначенные для погрузочно-разгрузочных работ и для осмотра крышевого оборудования подвижного состава. Секционирование контактной сети осуществляется с помощью секционных изоляторов (съезды, тупики) и изолирующие сопряжении (посты секционирования и параллельного соединения на перегонах, нейтральные вставки и горловины станций).

Ручные разъединители применяют в случаях когда требуется редкое их переключение или при необходимости заземлять отключаемый участок контактной сети (заземляющий разъединитель) для тупиковых или разгрузочных путей с целью обеспечения безопасности персонала. Они дешевые в установке и эксплуатации, однако для управления ними требуется дополнительный оперативный персонал, а на переключение требуется значительное время что создает определенные неудобства и задержки при изменении схемы электроснабжения.

Разъединители с моторным приводом бывают с дистанционным и телеуправлением. Дистанционно управляемые разъединители управляются путем подачи питающей электроэнергии на моторный привод непосредственно с пульта дежурного по станции или электрической подстанции. В связи с необходимостью передачи сравнительно больших мощностей на большие расстояния при низком напряжении и сопряженные с этим электрические потери и затраты на прокладку кабеля большого сечения, радиус действия дистанционного управления не превышает 1-2 км.

В настоящее время дистанционное и телеуправление может работать параллельно и допускается возможность переключения как в режим телеуправления, так и режим дистанционного управления дежурным персоналом, например с помощью пульта АУП-4М.

Пульт АУП-4М или аналогичные ему позволяет осуществлять управление шестью объектами, непрерывно отслеживать их положение (включен/отключен) и осуществлять перевод этих объектов в противоположное состояние при дистанционном или передачу управляющих команд к ним при телеуправлении[1]. Однако основной проблемой в случае управления разъединителем на расстоянии является отсутствие прямой визуальной связи с ним, то есть его положение отслеживается с помощью установленных на нем датчиком и соответствующей индикации на пульте дежурного или на мониторе энергодиспетчера.

Разъединитель с моторным приводом представляет собой непосредственно разъединитель с подвижным и неподвижным ножом на изоляторах, соединительных шлейфов, изолирующей штанги для перемещения подвижного контакта, ящика в котором находится электродвигатель, редуктор, предназначенный для передачи крутящего момента электродвигателя на штангу, релейно-контактной системы для включения и отключения двигателя или для изменения направления его вращения, а также специальных контактов, которые служат для автоматического отключения двигателя при переводе разъединителя в противоположное состояние. Вал электродвигателя имеет 2 выступа, при вращении вала и достижении подвижного контакта разъединителя требуемого положения, этот выступ нажимает на подвижный рычаг что обеспечивает отключение электродвигателя, прекращение дальнейшего перемещения контакта и фиксацию ножа в требуемом положении. Разъединители с моторным приводом также имеют возможность ручного переключения с помощью съемной ручки. У новых приводов данная операция осуществляется посредством вращения ручки в специальном гнезде до фиксации редуктора стопорным механизмом. Однако в случае если ножи разъединителя или длина штанги не отрегулированы должным образом, то стопорный механизм может сработать преждевременно при недостаточном расстоянии между контактами при отключении или при неплотном контакте ножей при включении. Обе эти ситуации могут привести к перегреву и оплавлению контактов или к короткому замыканию и нарушению работы системы электроснабжения. Подобная проблема возникает и при переключении разъединителя с помощью моторного привода, однако в этом случае дежурный персонал не может визуально убедится в том что переключение контактов осуществилось должным образом.

Данная проблема в настоящее время должным образом не решена, и ее решение является очень важным для хозяйства электроснабжения.

Поэтому одним из путей решения данной проблемы может быть отслеживание положения разъединителя непосредственно по положению контактных поверхностей, а не по положению вала на приводе. Однако контактный, механический способ контроля положения контактов в данном случае не подходит, поскольку они находятся под высоким напряжением что создает проблемы с безопасностью, надежностью и реализацией самой системы. Также для работы моторных разъединителей требуется прокладка проводов питания и управления на большие расстояния, что приводит к затратам при прокладке и создает опасность повреждения проводов в процессе эксплуатации. Особую сложность представляет подключение к системе телеуправления удаленных, одиночно стоящих разъединителей к которым сложно и дорогостояще прокладывать кабель питания и управления от поста ЭЦ, подстанции или другого места расположения управляющей аппаратуры. В настоящее время на железной дороге существует много участков с устаревшими системами телемеханики (ЛИСНА) или с воздушными линиями связи, требующими частого обслуживания и отличающимися низкой надежностью. Сейчас производится их замена на кабельные и оптоволоконные линии, а также внедрение микропроцессорных систем телемеханики АМТ. Подобные системы осуществляют управление контролируемыми объектами с помощью цифровых команд и работают, подчиняясь программным алгоритмам. Это позволяет создать принципиально новые способы управления разъединителями и прочими объектами на железной дороге.

Широкое распространение беспроводных технологий и повсеместная доступность электрической энергии вдоль железной дороги от линий ВЛ СЦБ, ПЭ, ДПР позволяет устанавливать полностью автономные управляемые объекты, не привязанные к диспетчерским пунктам системами проводной связи. Также представляется возможным установка на разъединители дополнительных датчиков и сенсоров, предназначенных для непрерывного мониторинга технического состояния контролируемых объектов, своевременного выявления различных дефектов и неисправностей, повышение надежности работы коммутационной аппаратуры и повышение безопасности ремонтных и регламентных работ при снятии напряжения на контактной сети.

Для экономии интернет - трафика предусматривается не постоянное видеонаблюдение, а получение фотоснимков по команде энергодиспетчера с требуемого разъединителя в случае если ЭЧЦ имеет подозрения насчет исправности какого-либо разъединителя. Также для экономии трафика и уменьшения использования ресурсов компьютера предпочтительно осуществлять съемку в режиме 1 кадра в разрешении 704х576, которого достаточно для визуального контроля состояния разъединителя. Место крепления камеры выбирается непосредственно на месте установки с учетом того, чтобы обеспечить необходимый ракурс для осмотра изолятора и контактов. При установке камеры на другой опоре, подвод проводов питания и передачи данных к компьютеру осуществляется под землей в защитной пластиковой или металлической трубке.

Для установки оборудования применяются специальные пластиковые шкафы, монтируемые на опору. В таких шкафах, приспособленных к креплению DIN – реек, предусмотрено размещение компьютера, блока питания, управляющего контроллера и прочего оборудования, при необходимости. Шкаф обеспечивает защиту размещаемого электронного оборудования от атмосферных воздействий и от воздействия прямых солнечных лучей.

Поскольку в данном дипломном проекте идет речь о модернизации разъединителя, то необходимо оценить влияние этой модернизации на повышение безопасности эксплуатации тяговой сети и оценить опасные факторы при проведении самой модернизации.

В ходе модернизации разъединитель оборудуется датчиками, которые надежно контролируют его положение, что повышает безопасность его эксплуатации и эксплуатации контактной сети. Оптические датчики отслеживают аварийный режим при заклинивании контактов разъединителя в промежуточном положении, когда существует опасность перекрытия воздушного промежутка приложенным напряжением, и подают соответствующий сигнал тревоги энергодиспетчеру, после чего он запрещает производство планируемых работ. Благодаря модернизации уменьшается потребность в обслуживании разъединителя, следовательно, уменьшается время нахождения рабочих в опасной зоне на перегоне.

Железная дорога является местом повышенной опасности и производство работ на ней требует соблюдение правил безопасности. Поэтому разработка плана по модернизации разъединителей требует оценки вредных и опасных производственных факторов при проведении данных работ. К опасным факторам относят кратковременное физическое воздействие на организм человека, которое вызывает нарушение здоровья или смерть, например ожог, удушье, баротравма, травматическая ампутация, поражение электрическом током и т.д. К вредным факторам относят такие воздействия на организм человека, которые проявляются при продолжительном пребывании в определенной среде и приводят к развитию профзаболеваний. К ним относится глухота при работе в шумной среде, ухудшение зрения при работе в условиях плохого освещения, онкологические заболевания и заболевания репродуктивной системы при работе в условиях повышенной радиации, поражение центральной нервной системы при накоплении в организме тяжелых металлов.

Разъединитель, оборудованный системой контроля положения контактов, имеет 2 режима работы – режим, когда осуществляется переключение разъединителя и режим мониторинга, когда разъединитель находится в определенном положении, а контролирующая аппаратура осуществляет контроль его состояния и ожидает команды на его переключения. Аппаратура контроля положения работает непрерывно. В момент работы привода энергопотребление разъединителя возрастает в 2-3 раза, однако этот процесс очень кратковременный и составляет 3-4 секунды по сравнению с длительностью ожидания в несколько часов или суток когда привод не работает, поэтому при учете годовых расходов на электроэнергию, потреблением электроэнергии моторным приводом можно пренебречь.

Мощность аппаратуры контроля положения разъединителя составляет около 60 Вт в час. Тогда годовое энергопотребление электроэнергии разъединителем для первого варианта составляет:

Потери электроэнергии трансформаторе ОЛ составляет 50 Вт, тогда годовое энергопотребление разъединителем с питанием от линии 10 кВ для второго варианта составляет:

При стоимости электроэнергии в 4 руб/кВт*ч годовые затраты на электроэнергии составят:

Модернизация разъединителей, рассмотренная в данной работе, требует большой объем инвестиций на покупку и установку оборудования, однако в результате значительно повышается надежность эксплуатации разъединителей, уменьшается вероятность перебоев в движении поездов и повышается безопасность труда, уменьшается трудоемкость обслуживания тяговой сети, поскольку появляется возможность удаленного контроля технической исправности разъединителей, уменьшается время нахождения рабочих на станции и перегонах что также повышает безопасность и уменьшает вероятность несчастных случаев, которые влекут за собой значительные финансовые расходы.

Технико-экономическое сравнение вариантов модернизации.

Глава 1. Проблемы эксплуатации разъединителей
в хозяйстве электроснабжения

Глава 2. Система беспроводной связи на РЖД и реализация ее взаимодействия с хозяйством электроснабжения

В настоящее время ОАО «РЖД» реализует проект по созданию внутренней корпоративной сети сотовой беспроводной связи, основанной на стандарте GSM-R. Предполагается выделение полосы частот 876-880 МГц и 921-925 МГц. По новой технологии будут работать такие приложения, как отслеживание грузов, цифровое видеонаблюдение на поездах и железнодорожных станциях, информационные услуги для пассажиров. В целях обеспечения совместимости европейских железных дорог и использования единой коммуникационной платформы стандарт GSM-R объединяет все ключевые функции и наработки 35 типов аналоговых систем, использовавшихся ранее. Он является безопасной платформой для голосовой связи и передачи данных между оперативным персоналом железных дорог, включая машинистов, диспетчеров, работников маневровой группы, специалистов в составе сопровождения поезда и начальников станций.
Такие функциональные возможности GSM-R как групповые вызовы, трансляция голоса, соединение с абонентом с учетом его местоположения, а также освобождение линии для срочных вызовов значительно улучшают качество коммуникаций, возможности для совместной работы и управления безопасностью движения поездов и персонала. Кроме того, стандарт GSM-R позволяет обеспечить беспрерывную связь машиниста с диспетчером при скорости подвижного состава до 350-400 км/ч. Таким образом, данная технология позволяет снять один из основных барьеров на пути создания сверхскоростных поездов.

В 2007 г. по заказу ОАО "РЖД" специалистами нашей компании проведена работа по определению возможности совместного функционирования РЭС стандарта GSM-R ОАО "РЖД" и РЭС радионавигации, посадки, радиолокации и управления воздушным движением. Результаты работы стали основанием для выводов, сделанных главным радиочастотным органом Минобороны и переданных в аппарат Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ).
В выводах отмечено, что для организации технологической сухопутной подвижной радиосвязи (СПР) стандарта GSM-R могут быть использованы частотные каналы в зависимости от мощности радиопередающих устройств на выходе антенн в соответствии с "Перечнем частотных каналов, рекомендованных для использования РЭС сети СПР стандарта GSM-R ОАО "РЖД" Калининградской железной дороги". Места установки базовых станций согласованы в соответствии с представленным территориальным планом сети. В пределах рекомендованных для использования на базовых станциях частот допускается их переназначение внутри секторов и между ними для каждой базовой станции, изменение азимутов секторов, высот подвеса антенн в сторону снижения без ограничений и увеличение высоты не более 15 м, а также изменения положения базовых станций на 1 км относительно заявленных в частотно-территориальном плане.

Внедрение данной сети на железной дороге создает:

· Обеспечение надежной передачи голоса и данных на скоростях до 500 км/ч

· Интеграция всех служб и услуг связи, необходимых ЖД с помощью одной сети

· Построение систем управления перевозками

· Возможность расширения за счет введения в будущем новых услуг и служб.

Все это позволяет: организовывать трансграничные перевозки, снизить простои и уменьшить интервалы следования, повысить среднюю скорость движения, эффективно управлять эксплуатационными затратами.

Планом нумерации сети GSM-R предусматривается адресация практически всего персонала, участвующего в обеспечении процесса ЖД-перевозок. Машинисты и помощники машинистов, начальники поездов, проводники, и даже официанты вагонов-ресторанов. Для всех предусмотрена своя область в плане нумерации. Особо выделяются ремонтные подразделения и работники маневровых служб. Для них предусмотрены не только отдельные номера и способы вызовов, но и специальные носимые терминалы.

На фото: Sagemcom TiGR 350R класса OPH (терминал технологического назначения)

· Функция определения вертикальности Verticality detection.

Данный терминал представляет из себя устройство, защищенное от воздействия осадков, падения на балласт, сохраняет работоспособность при температуре от - 20 до + 50 градусов по Цельсию. Устройство оборудовано акселерометром, что позволяет повысить безопасность работы на железнодорожном транспорте. Например, если человек упадет и потеряет сознание то телефон, находящийся в специальном чехле, определит длительное неподвижное расположение в определенном положении и передаст сигнал тревоги со своими GPS координатами либо выполнит иные действия, предусмотренные программным обеспечением. Это повышает безопасность труда на железнодорожном транспорте.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: