Введение к работе
Актуалмгость_рі?боть.і
Рудничный электровозный транспорт является одним ігз звеньев технологического процесса по добыче полезного ископаемого. Ритмичность движения, безаварийная и безопасная его работа оказывает влияние на технико-экономические показатели подземной добычи горной массы.
Важной народнохозяйственной задачей является совершенствование рудничного электровозного транспорта на основе его автоматизации. Повышение уровня безопасности движения поездов - есть главный вопрос при создании систем автоматизации.
Безопасность на рудничном электровозном транспорте, срок службы электромеханического оборудования во многом определяются опытом машиниста.
На основании анализа, проведенного Всесоюзным научно-исследовательским институтом безопасности труда в горнорудной промышленности, травматизм на электровозном транспорте достигает 40% от общего травматизма на горном предприятии. Эксплуатируемые в настоящее время системы сигнализации, централизации и блокировки не позволяют полностью предотвратить аварийные ситуации, возникающие при работе электровозного транспорта, поскольку конечная функция - останов поезда, возложена на машиниста.
Светофорная сигнализация, предназначенная для предупреждение возможности столкновения следующих друг за другом поездов и рассчитанная на реакцию машинистов, не обеспечивает в должной мере безопасность движения. Это ведет к увелпченпю числа столкновении поездов и нарушению ритмичности движения электровозного транспорта.
Автоматические системы исключения столкновения иоеэдов железнодорожного транспорта и метрополитена не могут быть использованы, поскольку в их основу положено применение рельсовых цепей, которые не позволяют фиксировать местонахождение поезда п различных точках блок-участка транспортной сети и не могут быть использованы из-за обводненности рельсов.
С учетом специфики эксплуатации рудничного электровозного транспорта актуальной задачей является разработка автоматической системы обеспечения безопасности движения, основанной на контроле местонахождения поездов на откаточном горизонте и исключении возможности их столкноиения независимо от реакции машиниста на дорожную ситуацию.
Дпссертацношгая работа выполнялась' на кафедре автоматизации производственных процессов Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета)
им.Г.В.Плеханова в соответствии с коордипадноннымп планами научно-технических работ МЦМ СССР.
Работа связана с госбюджетной НИР 6.30.045 1991-1995гт. "Разработка принципов построения, методов расчета технических средств интегральных автоматизированных систем управления технологическими процессами (ИАСУТП) горно-обогатительного производства".
Цель и задачи исследований
Цель работы - разработка автоматической системы исключения столкновения поездов (АСИС) рудничного электровозного транспорта, обеспечивающей безостановочное, безопасное их движение при минимизации приведенных затрат.
Для реализации поставленной цели решены следующие задачи:
технологически и структурно обоснован компонентный состав автоматической системы исключения столкновения поездов, параметров и характеристик входящих в нее подсистем;
выявлена зависимость между параметрами системы и технологическими характеристиками движения поездов;
разработана методика определения параметров подсистемы автоматической блокировки блок-участков секционированной транспортной сети, учитывающей специфические условия движения поездов;
установлены закономерности между параметрами режима автоматического электродинамического торможения электровоза и системой с учетом особенностей реализации тормозного усилия в рудничных условиях;
разработана методика расчета параметров подсистемы автоматического электродинамического торможения;
разработаны схемные реализации устройств подсистем АСИС.
Идея работы заключается в комплексном использовании секционированной транспортной сети, систем автоматической блокировки блок-участков и автоматического торможения поезда, учитывающих технологические особенности рудничного электровозного транспорта, а также выполнение требований безостановочное и безопасности движения поездов при минимуме приведенных затрат.
Методы проведения исследовании
Использованы: методы математического моделирования, аналитические методы решения линейных и нелинейных уравнений, моделирование исследуемых процессов и решение поставленных задач с использованием электронно-вычислительной техники, методы обработки экспериментальных данных.
IL1 IT НИ?1-? новизна работы:
о предложен комплексный критерий оптимизации параметров АСІ 1С, учитывающий изменение кинетической энергии при движении поезда по рельсовым путям с переменным уклоном:
» разработана математическая модель движения поезда по транспорт но ії сети откаточного горизонта с переменным уклоном на основе комплексного критерия;
разработана математическая модель работы привода электрово-zz г р?;:сг::.:е автоматического электродинамического торможения, учитывающая изменение коэффициента сцепления колес электровоза с рельсами;
установлена зависимость между коэффициентом тормозного пути и величиной участка безопасности автоматизированной секционированной контактной сети.
Научные результаты, изложенные в диссертации, основаны на материалах исследований, проведенных лично автором.
OfiocHORapTTor.Tb научных положений базируется на применении пзвестлых положений теории электрической тяги, автоматического управления., методов математического моделирования.
Достоверность результатов подтверждается адекватностью разработанных математических моделей и полученных экспериментальных данных, положительным опытом эксплуатации подсистем н системы в целом.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
разработаны: методика расчета АСИС, которая позволяет определить оптимальные параметры системы стабилизации скорости движения электровоза и устройств блокировки блок-участков; методика определения настраиваемых параметров автоматической системы электродинамического торможения, учитывающая специфические условия реализации сцепления колес рудничного электровоза с рельсами и ограничения, накладываемые АСИС;
предложены схемные решения устройств подсистемы автоматической блокировки блок-участков н системы автоматического торможения, разработанные на уровне изобретений;
Реализация выводов и рекомендаций работы
Обоснована и реализована схема секционирования транспортной сетп откаточного горизонта рудника "Молибден" Тыр-ныаузского ВМК с расположенными на ней элементами АСИС. На рудничных электровозах установлена система автоматического электропневматического торможения.
Технические предложения и расчетные параметры АСИС для рудника Алтьш-Топкан внедрены в проект АСУТП Алмалыкского ГМК институтом Средазшшроцветмет (г.Ташкепт).
Внедрение АСИС на руднике "Молибден" позволило:
обеспечить ритмичность и повысить уровень беропасностп движения рудничного электровозного транспорта;
уменьшить число выходов из строя электромеханического оборудования подвижного состава;
снизить затраты энергии на пуск привода электровоза в течение периода его работы.
Фактический экономический эффект от внедрения результатов работы составил 169,675 млн.руб (в ценах 1994 г.).
На зашиту выносятся:
Комплексный критерий оптимизации параметров автоматической системы исключения столкновения поездов.
Математическая модель движения поезда, учитывающая выявленную зависимость расстояния между поездами от рассогласования их скоростей движения; математическая модель работы приводка электровоза в режиме автоматического электродинамического торможения (АЭДТ).
Апробация
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на совместном заседанпп пнстптутов Гппронпкель, Кавказгппроцветмет и ВПО Союзвольфрам (г.Тырныауз, 1985); на конференциях и семинарах ученых кафедры автоматизации производственных процессов СШТИ (1992-1995гг.); на XI Международной конференции "Автоматпзацпя в горном деле" (г.Екатерпнбург, 1992г.); на межкафедральных научных семинарах горно-электромеханического факультета СПІТИ.
Публикации
Основные результаты работы опубликованы в 16 печатных работах; в том числе 5 авторских свидетельств.
Структура и объем работы
Диссертационная работа представлена на 180 страницах, содержит 27 рисунков, 10 таблиц, список использованной литературы из 53 наименовании и приложение.
