Автоматизация рельсового транспорта

 

Тема: 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.

 

 

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.

2. Автоматическое управление маршрутами.
1. Диспетчерская централизация, когда электровозной откаткой управляет диспетчер.
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.
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.

 

Перечень и характеристика основных устройств и систем автоматизации рельсового транспорта

 

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 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.

 

 

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

 

.4 Устройства автоматизации управления стрелочными переводами

 

Автоматизация управления стрелочными переводами осуществлялась 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;