Автоматизация рельсового транспорта

Рекомендуемая литература:

1. Автоматизация процессов подземных горных работ /Под ред. проф. А.А. Иванова. - К.: Донецк: Вища шк., 1987. - 328с.

2. Автоматизация производства на угольных шахтах / Г.И. Бедняк, В.А. Ульшин, В.П. Довженко и др. - К.: Техника, 1989. - 272с.

3. Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности – М.: Недра, 1991.–303 с.

4. Овсянников Ю.А., Кораблев А.А., Топорков А.А., Автоматизация подземного оборудования: Справочник рабочего. - М.: Недра, 1990. - 287с.

5. Системы управления шахтным электровозным транспортом / [О. Н. Синчук, Э. С. Гузов, Н. И. Шулин,. П. К. Саворский]. – К: Техніка, 1985. – 198 с

1 Рельсовый транспорт как объект автоматизированного управления. Задачи автоматизации.

В состав процесса рельсового транспорта входит:

1. Электровозная откатка.

2. Канатная откатка в наклонных выработках.

3. Погрузка и разгрузка вагонеток.

4. Обмен вагонеток в клетях.

Электровозная откатка применяется для перевозки основных и вспомогательных грузопотоков по магистральным и участковым выработкам с уклоном 3-5%. Объекты автоматизации электровозной откатки:

1. Электровозы (аккумуляторные АРП7, АРВ7, АРП10, АРП14 , контактные К7, К10, К14, КТ14, КТ28), дизелевозы Д8, 2Д8, гировоз Г6, высокочастотные локомотивы В10 и В14.

2. Стрелочные переводы.

3. Вентиляционные двери.

4. Сигнальные огни.

5. Тяговые и зарядные станции.

Электровозной откатки включает в себя следующие основные операции:

1. Подача порожнего состава от места стоянки у околоствольного двора к погрузочному пункту.

2. Маневры локомотива у погрузочного пункта во время загрузки вагонеток.

3. Движение груженого состава к месту разгрузки у околоствольного двора.

4. Маневры локомотива у пункта разгрузки вагонеток.

5. Движение к месту стоянки порожних составов.

Канатная откатка применяется как вспомогательное средство транспорта в наклонных выработках с волнистым профилем и искривленным в плане трассы при углах наклона от 6 до 80 градусов для доставки материалов, оборудования, выдачи породы и перевозки людей.

Основные элементы технологической схемы одноконцевой канатной откатки: подъемная машина, канат, рельсовый путь, вагонетки. В свою очередь подъемная машина состоит из барабана, где укладывается канат; редуктора, асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Машинист находится в кабине непосредственно возле подъемной машины.

Характеристика канатной откатки:

1. Значительная дальность транспортировки (до 3км) обуславливает потерю визуального и слухового контакта машиниста с перемещаемым грузом. Значит, необходимы средства контроля местонахождения концевого груза, связи и сигнализации.

2. Движение концевого груза может быть не безопасно на высокой скорости на различных участках трассы (например, при вытягивании вагонеток с приемного горизонта, при прохождении закруглений, криволинейных участков, участков со значительным наклоном). При этом задаются две скорости: 3-5 м/с и 0.5 м/с. На промежуточных стрелках макс. скорость снижается на 50%. Эта же скорость используется при подъеме – спуске людей. Значит, необходимы средства контроля скорости движения концевого груза и регулирования привода подъемной машины.

3. Движение вниз осуществляется под действием силы тяжести груза. Поэтому, при стопорении концевого груза произойдет напуск каната, что может стать причиной крупной аварии и травматизма.

4. Подъем концевого груза начинается с горизонтальных участков трассы, при этом обслуживающий персонал стремится как можно больше прицепить вагонов, чтобы сократить количество циклов подъема. Это чревато перегрузом и даже опрокидом двигателей на уклонных участках трассы. Допустимая нагрузка от 20 до 130 от номинальной.

Цель автоматизации рельсового транспорта – повышение его эффективности и безопасности за счет повышения пропускной способности транспорта; уменьшения числа обслуживающего персонала, облегчения его труда, контроля безошибочности его действий, снижения травматизма, повышения безаварийности транспорта, выдачи технологической и технико-экономической информации о состоянии транспорта.

Задачи автоматизации электровозного транспорта:

1. Автоматизация управления электровозом.

1.1 Дистанционное управление электровозом. Необходимо на пунктах погрузки и разгрузки составов, где машинист не видит положения вагонеток под люком и не может своевременно и точно перемещать состав.

1.2 Автоматизированное управление приводами электровозов: безреостатный плавный пуск и торможение электровоза. Требования к системе управления электровозом: экономичное регулирование скорости, гибкость и простота управления, безопасность работы и обслуживания, минимальные габариты и стоимость.

2. Автоматизация тяговых и зарядных подстанций.

3. Автоматизация погрузочных пунктов.

4. Автоматизация обмена и разгрузки вагонеток в околоствольном дворе.

5. Автоматизация управления движением электровозов.

5.1. Автоматизация управления стрелочными переводами.

5.2. Автоматическое управление маршрутами.

5.2.1. Диспетчерская централизация, когда электровозной откаткой управляет диспетчер.

5.2.2. Автоматическая блокировка стрелок и сигналов светофоров по командам машиниста электровоза. Такие системы носят название систем сигнализации, централизации и блокировки (система СЦБ). При этом сигнализация (светофоры, связь) обеспечивает безопасность движения, централизация – дистанционное управление из диспетчерского пункта светофорами и стрелками, блокировка – контроль сигналов светофоров, занятости путей и положения стрелок.

5.3. Автоматическое движение электровозов на маршрутах без машиниста.

Задачи автоматизации канатной откатки:

1. Автоматический контроль местонахождения концевого груза, скорости и направления его движения.

2. Управление приводом подъемной машины с целью обеспечения заданной тахограммы спуска - подъема.

3. Автоматическая защита от напуска каната.

4. Обеспечение сигнализации и связи.

2 Перечень основных устройств и систем автоматизации рельсового транспорта

2.1 Устройства автоматизации электровозного транспорта

Ниже приведен перечень основных устройств автоматизации электровозного транспорта, находящихся в эксплуатации на шахтах Украины. Для управления приводом аккумуляторных электровозов АРП14, АРП28 используются аппаратура ТЭРА-1. Для управления приводом контактных электровозов используются аппаратура УКТН [4].

Аппаратура ТЭРА-1 обеспечивает выполнение следующих основных функций:

– плавный разгон и регулирование скорости;

– плавное электродинамическое торможение при скорости движения от 0,6 до 2 м/с;

– обеспечение начала движения только с нулевой скорости;

– выдачу сигналов на управление рельсовыми электромагнитными тормозами;

– измерение и индикацию скорости движения электровоза.

В основу работу аппаратуры ТЭРА-1 положена работа двух силовых импульсно-тиристорных преобразователей.

Аппаратура УКТН в сравнении с ТЭРА-1 дополнительно выполняет следующие функции:

– бесступенчатое задание скорости электровоза и автоматическую ее стабилизацию;

– разрешение управления только из одной кабины электровоза

2.2 Устройства автоматизации канатной откатки

Канатная откатка в настоящее время не автоматизирована.

В 1996г. был изготовлен опытный образец аппарата контроля, индикации состояния горной машины АКИН.Л. Аппарат предназначен для контроля, индикации состояния шахтных подъемных установок для механизированной доставки людей и грузов в наклонных выработках, канатных напочвенных монорельсовлх дорог ДКНЛ-1, лебедок шахтных вспомогательннх типа 2ЛВ, ЭГЛУ с жесткой кинематической связью барабана с двигателем, лебедки ЛВ 25.

Аппарат обеспечивает подачу команды в цепи управления силового коммутационного электрооборудования на отключение при отклонении контролируемых параметров от заданных режимов работы.

2.3 Устройства автоматизации шахтными грузолюдскими подвесными монорельсовыми и моноканатными дорогами

Для управления шахтными грузолюдскими подвесными монорельсовыми и моноканатными дорогами выпускается аппаратура УМД.

Аппаратура управления шахтными грузолюдскими подвесными монорельсовыми и моноканатными дорогами УМД

Аппаратура УМД предназначена для дистанционного управления грузо-людскими подвесными монорельсовыми дорогами длиною до 2000 м при скорости движения дороги не более 2,1 м/с и автоматизированного управления моноканатными дорогами длиною до 2000 м при скорости каната не более 1,4 м/с.

Аппаратура УМД обеспечивает:

– автоматическую подачу перед пуском звукового сигнала, слышимого по всей длине дороги, а также кодовую сигнализацию с пультов управления и пультов сигнализации;

– дистанционное управление реверсивным электрическим приводом монорельсовой дороги и тормозным устройством кратковременным или непрерывным воздействием на линию оперативного управления;

– автоматизированное управление электрическим приводом моноканатной дороги при управлении по кабелю и из любой точки по длине дороги при управлении по голым проводам;

– местное управление приводом дороги машинистом по сигналам кондуктора с исключением возможности одновременного дистанционного и местного управления приводом;

– оперативную остановку дороги с пультов управления и пультов сигнализации с автоматической подготовкой схемы к новому пуску, а также остановку дороги из любой точки трассы движения с блокировкой, не допускающей повторного пуска до снятия сигнала «стоп» с места остановки; автоматическое аварийное отключение привода дороги при: обрыве или коротком замыкании линии оперативного управления, линии сигнализации и экстренной остановки или цепи датчика скорости; проезде конечных площадок схода; опускании или подъеме натяжных грузов соответственно ниже или выше установленной величины; касании натяжной кареткой концевых выключателей; срабатывании выключателей в тормозных устройствах; обрыве или коротком замыкании цепи датчика скорости;

– автоматическое аварийное отключение привода дороги при увеличении или уменьшении на 25% от номинальной скорости каната;

– нулевую защиту напряжения питания в пультах управления (ПУ) или пультах сигнализации (ПС).

Аппаратура УМД выпускается для управления дорогами длиной по 1200 м и 2000 м. Комплектность поставки пультов аппаратуры (см. рисунок 21): для дороги длиной 1200м - пульт управления ПУ 1 (1шт.), пульт управления ПУ-2 (1шт.), пульт сигнализации ПС (1шт.); для дороги длиной 2000м - пульт управления ПУ 1 (1шт.), пульт управления ПУ-2 (1шт.), пульт сигнализации ПС (2шт.).

Рисунок 1 – Состав аппаратуры УМД

2.4 Устройства автоматизации управления стрелочными переводами

Автоматизация управления стрелочными переводамиосуществлялась аппаратурой ЧУС-3 – аппаратура частотного управления стрелками. Где команда на перевод стрелки передается передатчиком с антенной, установленными на движущемся электровозе, на установленный под рельсовым полотном приемник, связанный со схемой управления приводом стрелки.

На смену аппаратуре ЧУС-3 разработан комплекс устройств НЭРПА. В отличие от ЧУС-3 позволяет считывать информацию с движущегося электровоза о его номере и направлении движения. Взамен этой аппаратуры разработана аппаратура КДРТ и АБСС.1М.

Аппаратура КДРТ предназначена для автоматического отбора, передачи и представления информации о местонахождении рудничных электровозов на мнемощит подземному транспортному диспетчеру, а также для частотного управления стрелочными переводами из кабины движущегося электровоза [2].

Аппаратура автоматической блокировки стрелок и сигналов АБСС.1М

Аппаратура АБСС.1М предназначена для автоматизированного управления сигнальными огнями и при­водами стрелочных переводов на блок-участках под­земного рельсового транспорта шахт.

Аппаратура используется в условиях подземных выработок шахт, в том числе опасных по газу или пыли

Аппаратура АБСС.1М обеспечивает:

1) нор­мальное горение запрещающих (красных) огней светофоров при отсутствии поездов на блок- участке и запросных участках (исходное состояние);

2) пе­реключение нормально горящего красного светофо­ра на разрешающий (зеленый ровного горения) при наличии запроса, отсутствии на блок-участке поезда враждебного или одноименного маршрута и положении стрелочных переводов, соответствующем маршруту (задание маршрута);

3) переключение зеленого огня светофора на красный после вступле­ния поезда на блок-участок;

4) отбой маршрута после освобождения поездом блок- участка;

5) невозможность задания враждебных маршрутов с момента задания и до отбоя данного маршрута;

6) выбор маршрута машинистом движущегося электровоза или с помощью местного кнопочного поста;

7) возможность одновременного задания и использования невраждебных маршрутов; 8) со­хранение защитного состояния схемы при выключе­ниях и повторных включениях электроэнергии пи­тающей сети;

9) автоматический последовательный перевод стрелок в маршруте;

10) переключение нормально горящего красного огня светофора на условно-разрешающий (зеленый мигающий) огонь при наличии запроса, отсутствии на блок- участке поезда враждебного или одноименного маршрута и положения стрелочных переводов, не соответ­ствующих маршруту.

Состав аппаратура АБСС.1М показан на рисунке 2.

Рисунок 2 –Состав аппаратура АБСС.1М

На рисунке 3 показана схема расстановки устройств аппаратуры АБСС-1. На путевом участке осуществляется одностороннее движение по двум маршрутам М1, M2 (маршрут следования поезда определяется положением стрелки Ст). В этом случае напольная часть аппаратуры должна содержать: датчики запроса Д31, ДЗ2 перемены ДП1, ДП2 и отбоя Д01, Д02 маршрутов, представляющие собой блоки БПС с рамочными антеннами; привод стрелки ПМС; светофоры С1, С2, управляющее устройство УУ (аппараты АУСО-2, АУСП-2); кнопки местного управления КМУ. На электро­возах устанавливается аппарат задания маршрутов АЗМ.

Принцип действия. Действие аппаратуры АБСС-1 основано на приеме и обработке управляющим устройством сигналов, вырабатываемых датчиками при движении электровоза над их антеннами, и выдаче электри­ческих сигналов (команд) на исполнительные приводы стрелок и светофоры в зависимости от занятости блок - участка и положения стрелок. При запросе от аппарата АЗМ, например, маршрута M1, свободном путевом участке и движении электровоза над датчиком Д31 крас­ный огонь светофора переключится на зеленый, стрелка займет заданное положение, а в управляющее устройство УУ по­ступит сигнал ПС контроля положения стрелки. Вступление электровоза в зону действия датчика ДП1 вызывает переключение светофора с зеленого огня на красный, запрещая тем самым сле­дующему в попутном направлении поезду въезд на занятый учас­ток. После прохода электровозом датчика Д01 схема приходит в исходное состояние, разрешая машинисту очередного поезда вы­брать требуемый маршрут движения.

Рисунок 3 -Схема расстановки устройств аппаратуры АБСС-1

При применении аппаратуры АБСС.1М на свето­форе предусматривается четыре разновидности сиг­нализации: красный свет, показывающий, что мар­шрут занят или свободен, но запроса на него нет; красный мигающий свет — запрос принят, но мар­шрут занят; желтый свет — маршрут свободен, при­водные стрелки находятся в нужном положении, вы­езд состава на маршрут разрешен; зеленый мигаю­щий свет — запрос принят, маршрут свободен, но приводные стрелки не переведены в нужное поло­жение.