Развитие железнодорожной автоматики. Оптимальные технологии для реконструкции систем СЦБ на промышленном транспорте (журнал "РСП Эксперт", №8, 2010)

Фундаментом процесса перевозок является безотказная работа систем обеспечения безопасности движения. Однако основная масса таких систем разрабатывалась, проектировалась и строилась в 60-х – 70-х годах прошлого века на базе релейно-контактной и дискретной полупроводниковой техники. Релейные, механические и гибридные релейно-процессорные системы железнодорожной автоматики имеют ряд недостатков, делающих их использование экономически невыгодным и технически бесперспективным. Среди таких недостатков:

               -   Высокая материалоёмкость, большие капитальные затраты на строительство.

               - Высокий уровень эксплуатационных расходов – графиковая технология обслуживания, требующая большого количества квалифицированных ресурсов. Районы с ручным управлением стрелками, помимо этого, требуют значительного эксплуатационного штата и повышенные риски в части безопасности.

               -  Большие временные и финансовые затраты при необходимости изменения маршрутов движения, путевого развития и т.п.

               -   Невозможность смены конфигурации системы при изменении интенсивности движения.

               -  Отсутствие встроенных средств диагностики системы, протоколирования и архивирования действий персонала.

Также есть современные и эффективные технологии, например, системы управления движением поездов с использованием радиоканалов, путевых приёмоответчиков и спутниковой навигации, которые принципиально невозможно построить без использования микропроцессорной техники. И, наконец, значительная часть релейных систем имеет сверхнормативный срок эксплуатации, физически изношена. Особо следует отметить проблемы устойчивой работы рельсовых цепей при пониженном сопротивлении балласта, неисправностях элементов верхнего строения пути и хищениях медьсодержащих узлов напольного оборудования СЦБ.

Исключить или радикально снизить проявление этих проблем можно, используя микропроцессорные системы ЖАТ. Возникает вопрос: возможно ли совместить требуемый уровень безопасности и экономичность?

Возможно, если оптимизировать затраты благодаря:

-          высокой степени интеграции различных систем безопасности в единых аппаратно-программных комплексах, позволяющих периодически проводить малозатратную модернизацию и, таким образом, продлевать период эксплуатации;

-          оптимизации технических решений под конкретные условия движения;

-          применению необслуживаемых и малообслуживаемых систем со встроенными средствами диагностики и удалённого мониторинга;

-          сосредоточению ответственности за все процессы жизненного цикла систем в руках одного предприятия, способного выполнять разработку, производство, проектирование, строительство и сервисное обслуживание систем ЖАТ.

            Реализация данных подходов позволяет создать экономически эффективную замену традиционным релейным системам. Экономический эффект возникает за счет:

-          экономии эксплуатационных расходов, связанных с показателями работы подвижного состава и технического обслуживания и ремонта устройств СЦБ (на 70-90%);

-          снижения энергозатрат и затрат прочих ресурсов (на 30-50%);

-          повышения коэффициента готовности систем ЖАТ;

-          экономии ­капитальных вложений в подвижной состав, в развитие станционных путей, оборотных средств на грузы в пути.

            Основными показателями эффективности являются показатели приведенных затрат и срока окупаемости инвестиций. В соответствии с выполненными нами для ряда заказчиков технико-экономическими обоснованиями применения микропроцессорных систем СЦБ дисконтированный срок окупаемости проектов составляет от 1 года до 4,5 лет в зависимости от типов систем, размера станций и технологии работ. Учитывая то, что для народнохозяйственных проектов обычно считается приемлемым срок окупаемости 8-10 лет, а назначенный срок службы оборудования не менее 15 лет, внедрение микропроцессорных систем высокорентабельно. И порой возникает соблазн ещё более снизить приведённые затраты за счёт применения не сертифицированных, не прошедших необходимые экспертизы и испытания систем, построенных с использованием типовых контроллеров для промышленной автоматизации и открытого программного обеспечения – типовых SCADA-систем. Но бесплатный сыр бывает только в мышеловке, а безопасность имеет свою стоимость. Когда случится катастрофа – вопрос времени, и если для сертифицированных, прошедших необходимые экспертизы и испытания систем это время огромно – сотни и тысячи лет, жёстко нормируется, рассчитывается и проверяется, то эконом-вариант с первых дней эксплуатации держит руководителя предприятия под дамокловым мечом неопределённости: как скоро придёт прокурор.

Остановимся подробнее на внедрении микропроцессорной централизации стрелок и сигналов (МПЦ) взамен традиционной релейной электрической централизации (ЭЦ),  поскольку из всех систем СЦБ микропроцессорная централизация наиболее капиталоёмка и является базовой системой, объединяющей все остальные системы железнодорожной автоматики на предприятии.

Анализ сметной документации и технико-экономические расчёты показывают, что при увеличении размера станции и/или объёма поездной и маневровой работы удельная стоимость оборудования релейных ЭЦ в пересчёте на 1 стрелку остаётся практически неизменной, а микропроцессорных и релейно-процессорных падает. Это обусловлено увеличением сложности релейной схемотехники на крупных станциях. В микропроцессорных же системах есть минимально необходимый для функционирования аппаратно-программный комплекс, поэтому удельная стоимость в пересчёте на 1 стрелку на малых станциях велика. Зато наращивание взаимосвязей при увеличении размеров станции и введение дополнительных функций выполняется преимущественно программным способом, что и даёт в результате падение удельной стоимости при внедрении МПЦ на крупных станциях. Свой вклад в снижение трудоёмкости и стоимости внедрения МПЦ, уменьшение рисков безопасности вносит автоматизация проектирования с помощью САПР, генерирующей программные модули вычислительного комплекса МПЦ для конкретного объекта.

            Но как снизить стоимость МПЦ на малых станциях? Применяя конфигурацию МПЦ для управления группой малых станций с одной или нескольких опорных. Это решение позволяет удешевить тот самый минимально необходимый аппаратно-программный комплекс и сместить точку окупаемости проекта в сторону малых станций, даже размером до 10 стрелок. Кроме того, существенно уменьшаются эксплуатационные расходы за счёт сокращения дежурных по станциям. Таким образом, опровергается тезис о том, что применение микропроцессорных централизаций экономически эффективно лишь на крупных станциях. Следует говорить об эффективности внедрения МПЦ на участке из нескольких последовательно расположенных станций.

            Анализ динамики удельной стоимости релейных и микропроцессорных систем на примере оборудования станции в 20 стрелок показывает, что стоимость оборудования релейных ЭЦ непрерывно возрастает из-за высокой материалоёмкости, а микропроцессорных – падает вследствие развития, совершенствования и относительного удешевления микроэлектронной техники.

          Следует также учитывать динамику стоимости производства систем МПЦ. При росте объёмов производства достигается существенное снижение себестоимости продукции, а, следовательно, отпускной цены производителя и сроков окупаемости проекта для заказчика.

            В отдельных случаях мы наблюдаем эффект повышения удельных капиталовложений в пересчёте на 1 стрелку. Как правило, это связано с тем, что при внедрении отдельных микропроцессорных систем в эксплуатации остаётся значительное количество релейных и не изменяется технология обслуживания устройств СЦБ. Поэтому неотложной является задача комплексной реконструкции систем железнодорожной автоматики, а также интеграции смежных систем в МПЦ на программном уровне. При массовом и комплексном внедрении микропроцессорных систем удельная стоимость их жизненного цикла в пересчёте на 1 стрелку будет меньше, чему традиционных релейных систем.

 

Оригинальную версию материала можно посмотреть здесь и здесь