Наша рассылка позволит вам оперативнее узнавать о том, как меняется железнодорожный мир!
Вы будете получать уведомления о публикации новых статей
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности
Подпишитесь на нашу страницу в Facebook!

Цепная реакция

Объем грузовых перевозок по железным дорогам постоянно растет. Но пропускная способность путей ограниченна. Выход – повысить интенсивность движения поездов и ускорить сортировку составов. Технологии Индустрии 4.0 предлагают несколько разных подходов к решению возникшей проблемы.
Цепная реакция
Объем грузовых перевозок по железным дорогам постоянно растет. Но пропускная способность путей ограниченна. Выход – повысить интенсивность движения поездов и ускорить сортировку составов. Технологии Индустрии 4.0 предлагают несколько разных подходов к решению возникшей проблемы.

Ударная десятилетка

В Европейской комиссии рассчитывают, что к 2030 году доля железнодорожного транспорта в общем объеме грузовых перевозок вырастет с нынешних 17,4 до 30%. Но инфраструктура ЕС пока не готова к новым задачам. Одно из самых слабых мест — сцепка. Для скрепления поездов в Европе до сих пор в основном используется винтовая сцепка, которую еще называют стяжкой. Специальный сотрудник накидывает ее на крюк вручную, а потом затягивает. К тому же такие сцепные устройства сильно ограничивают возможность увеличивать вес груженого вагона — достаточно тонкая и легкая сцепка элементарно может разорваться.

В сентябре представители европейского сектора грузовых железнодорожных перевозок подписали меморандум о взаимопонимании, согласно которому к 2030 году во всем ЕС будет развернута цифровая автосцепка. Стоимость переоборудования всего парка оценивается в 6,5—8,5 млрд евро. В Германии, одной из наиболее развитых европейских экономик, где ведущим сектором является промышленность, расходы составят порядка 1,5 млрд евро.
Автосцепка СА-3
Основной конструкцией в Европе должна стать цифровая автосцепка DAC. Пока она существует лишь на бумаге. Хартия по созданию унифицированной цифровой автосцепки DAK приняла только в январе этого года немецким Союзом поставщиков грузовых вагонов. Документ предусматривает объединение усилий организаций-­подписантов для внедрения к 2030 году в грузовых железнодорожных перевозках автосцепки, соответствующей принципам индустрии 4.0.

Точный перечень цифровых решений, которые будут заложены в DAC, пока до конца не ясен. Но один из подписантов меморандума, швейцарская SBB Cargo, буквально в 2019 году начал испытания цифровой автосцепки CargoFlex. В автоматическом режиме происходит не только сцепление вагонов, но и соединение тормозной магистрали. За счет встроенных в систему датчиков в автоматическом режиме можно проверить тормоза, контролировать сцепку-­расцепку вагонов на сортировочных станциях. Как итог, все традиционные операции по формированию поезда может выполнять один человек. Ускоряется и технологический процесс. Испытания показали, что для проверки тормозов поезда длиной 500 м требуется всего 10 минут, в четыре раза меньше, чем раньше.

Кулак Брежнева

В США еще в XIX веке винтовую стяжку модернизировали. В 1873 году Эли Джанней запатентовал так называемую автоматическую сцепку – соединяется сама при сближении вагонов.

В России ее тоже использовали – еще в царские времена отдельные железные дороги стали закупать подвижной состав со сцепкой Джаннея. Но это было скорее исключение. Повсеместно вплоть до 1930-х использовалась винтовая стяжка, которая просто становилась выносливее. В 1892 году ее вес был 21 кг, а в 1927 году – уже 32 кг. Но даже усиленное соединение не выдерживало нагрузки: в 1931 году зафиксировано 39 тыс. обрывов сцепки, то есть более сотни каждый день. Поэтому руководство страны приняло решение перейти на автосцепку. К таким изменениям подталкивало и развитие машиностроение – новые локомотивы становились все мощнее, могли вести все более тяжелые составы.

Предполагалось, что в СССР будет использоваться соединение американского образца. Но выяснилось, что у него масса недостатков. Система автоматизирована не до конца – для подготовки к сцеплению механизм нужно взвести вручную. Для сцепщика это дополнительная работа, к тому же опасная – можно попасть под вагон. В 1912 году французский журнал La Revue Générale des Chemins de Fer писал, что в США «количество несчастных случаев при выполнении операций, связанных со сцеплением или расцеплением вагонов, выше, чем в Европе, где применяется ручная винтовая стяжка».

Поэтому в СССР разработали собственную систему, которая называется СА-3 (советская автосцепка третий вариант). Во всем мире она известна как «русская автосцепка», или «автосцепка Виллисона с русским контуром». В Польше СА-3 также называют «кулаком Брежнева». В сравнении со сцепкой Джаннея СА-3 куда прочнее и износоустойчивее.

Виртуальное соединение

О цифровизации сцепки задумываются и в Новом Свете. В США в отличие от Европы исторически ставка делается на грузовое железнодорожное сообщение. Поэтому там давно отказались от стяжки, заменив ее на автоматическую сцепку Джаннея (см. врез). В перспективе ожидается, что она также будет дополнена цифровыми решениями.

В России уже давно забыли о стяжке, повсеместно используется автоматическая сцепка. Но организовать движение с учетом возрастающих грузопотоков становится все сложнее.

Были попытки наращивать вес вагона, но для этого нужно усиливать инфраструктуру. Другой вариант — увеличить длину поезда. Но это решение оказалось далеко не оптимальным. Провести по перегону такой состав легко, а с обработкой возникают проблемы. Сортировочные станции просто не могут принять бесконечно длинные поезда, их приходится расцеплять, а это и время, и дополнительные трудозатраты. Также пробовали пускать поезда на одинаковой скорости на определенном расстоянии. Но в этом случае интервалы между составами оказывались слишком большими и пути не использовались максимально эффективно.

Поэтому для оптимизации железнодорожных перевозок в России стартовал проект «Виртуальная сцепка». Благодаря этой технологии два грузовых поезда идут по одной нитке графика с минимальным безопасным интервалом, используя разработанную «АВП Технология» интеллектуальную систему автоматизированного вождения поездов с распределенной тягой ИСАВП-РТ-М. «Поездные диспетчеры и дежурные по станции должны принимать следующий на виртуальной сцепке поезд как один, но понимать, что реально это два разных состава», – подчеркивает начальник Управления организационно-­технологического обеспечения комплексных проектов АО НИИАС Николай Шабалин.
Дмитрий Тихонов,
генеральный директор ООО «АВП-Технология»:
В конце января 2020 года на участке Хабаровск – Находка Дальневосточной железной дороги завершился очередной этап опытной эксплуатации передовой отечественной технологии «Виртуальная сцепка». Окончание данного этапа является отправной точкой к внедрению технологии на участке железной дороги Карымская – Находка общей протяженностью 3156 км, которая позволит обеспечить пропуск до 15 грузовых поездов в сутки дополнительно. Для обеспечения работы технологии на этом участке требуется оснастить 240 локомотивов серии 3ЭС5К необходимыми техническими средствами.

Заложенные в технологию «Виртуальная сцепка» алгоритмы позволяют сократить интервал попутного следования грузовых поездов с текущих 8–12 минут до 4–6 минут.

Внедрение технологии планируется в том числе за счет модернизации ранее установленных на локомотивы серии 3ЭС5К Универсальных систем автоведения электровозов грузового движения (УСАВП-3ЭС5К) и интеллектуальных систем управления автоматизированного вождения поездов повышенной массы и длины с распределенными по длине поезда локомотивами (ИСАВП-РТ), разработанных в 2010–2014 годах и внедряемых с 2015 года компанией «АВП Технология».
Ведущий и ведомый локомотивы соединены по радиоканалу. Реального, физического сцепления между поездами нет, поэтому виртуальная сцепка не требует дополнительного времени на состыковку и расцепку состава. «Поезда, которые следуют в виртуальной сцепке, прибывают на станцию один за другим, например на соседние пути. И трогаются составы по той же схеме: отправился ведущий, следом отправляется ведомый», – говорит Николай Шабалин.

Пилотные испытания виртуальной сцепки стартовали в прошлом году. Интервал следования поездов удалось сократить до 7—8 минут против 12 минут по классической технологии. Экономическая эффективность прорывного решения – повышение на 20% пропускной способности наиболее грузонапряженных участков железных дорог. «Также виртуальная сцепка увеличивает безопасность движения и облегчает работу локомотивных бригад», – говорит главный конструктор ИСАВП-РТ компании «АВП Технология» Михаил Пясик.

Интеллектуальная система ИСАВП-РТ берет на себя автоматизированное управление тягой и всеми видами торможения. На экран машинисту выводится информация о расположении поездов на профиле пути, расстоянии межу ними, ограничениях скорости, приближении объектов инфраструктуры.
Машинист контролирует безопасность движения
Чтобы водить на виртуальной сцепке поезда, необходимо оборудовать соответствующими устройствами локомотивы. Всего в этом году разработанной «АВП Технология» (входит в ГК Ctrl2GO) системой ИСАВП-РТ-М, которая в январе этого года утверждена к серийному производству, планируется оснастить более 200 локомотивов (в основном электровозы 3ЭС5К «Ермак»).

Виртуальную сцепку предполагается использовать на Восточном полигоне, на участке между станциями Карымская и Находка. Ожидается, что технология позволит дополнительно пропускать на этом отрезке 15 пар поездов в сутки. «Это обеспечит перевозку дополнительных 11—12 млн т грузов в год», – говорит Николай Шабалин.
Планируется развитие технологии. Сейчас в виртуальной сцепке идут два поезда, а к концу года предполагается доработать оборудование для организации автоматического ведения «пакета» из пяти составов. Как сказал газете «Гудок» начальник технической службы Дирекции тяги ОАО «РЖД» Дмитрий Хомченко, технология ведения поездов в виртуальной сцепке «пакетом» может начать применяться в 2022—2023 годах.

Помимо этого, ИСПВП-РТ-М способствует развитию смежных технологий диагностики и предиктивной аналитики. Встроенный в систему блок «КОВЧЕГ» позволяет собирать телеметрические данные на борту локомотива и передавать их «по воздуху» в режиме онлайн. «Интеграция технологии с системой интеллектуального ремонта «Умный локомотив», в свою очередь, поможет оценивать техническое состояние локомотива в процессе эксплуатации», – рассказывает руководитель проекта «Умный локомотив» компании Clover (входит в ГК Ctrl2GO) Сергей Варфоломеев.
КОРОТКО

  • В Европейской комиссии рассчитывают, что к 2030 году доля железнодорожного транспорта в общем объеме грузовых перевозок вырастет с нынешних 17,4 до 30%.
  • К 2030 году во всем ЕС будет развернута «цифровая автосцепка».
  • Для оптимизации железнодорожных перевозок в России стартовал проект «Виртуальная сцепка».
  • Благодаря виртуальной сцепке два грузовых поезда идут по одной нитке графика с минимальным безопасным интервалом.
  • Виртуальную сцепку предполагается использовать на Восточном полигоне, на участке между станциями Карымская и Находка.