Ресурсосберегающие технологии как драйвер экономики промышленных транспортных предприятий в кризисный период

На сети дорог России, а также в странах ближнего и дальнего зарубежья системами автоведения и регистрации параметров российской компанией ООО «АВП Технология» оборудовано более семи тысяч единиц подвижного состава-это грузовые электровозы ВЛ10, ВЛ11, ВЛ80, ВЛ85, 2ЭС5, 2ЭС5К, 3ЭС5К, KZ8A (Alstom). Более 40% из них дооснащены радиомодемами до интеллектуальной системы автоведения распределенной тяги ИСАВП-РТ., пассажирские электровозы ЧС2, ЧС2К, ЧС2Т, ЧС4T, ЧС6, ЧС7, ЧС8, ЧС200, ЭП1, ЭП2К, ЭП20, KZ4AT (Alstom) электропоезда всех серий и индексов в РФ.
В настоящее время активно развивается внедрение систем автоведения тепловозов ТЭП70, 2ТЭ10 (всех индексов), ТЭ33А. Регистраторами параметров движения РПДА-Т оборудуются маневровые и магистральные грузовые и пассажирские тепловозы ТЭ10, ТЭ116, ЧМЭ3, ТЭМ2(всех индексов), ТЭМ7А, ТЭМ18ДМ, ТГМ3,ТГМ4, ТГМ6, ТЭП70, специальный подвижной состав и мотовозы, высокую эффективность экономии дизельного топлива показало внедрение системы автоматического запуска-остановки дизеля САЗДТ «Старт-стоп» с конденсаторным  пуском на маневровых тепловозах.

Системы автоведения предназначены для автоматизированного управления локомотивом с соблюдением норм безопасности движения в соответствии с расписанием на основе выбора энергетически рационального режима движения. Широкое внедрение средств беспроводного обмена данными бортовых микропроцессорных систем с удаленным сервером позволило автоматизировать ряд процессов ввода информации о поездке (номер локомотива, вес и длинна состава, расписание, временные ограничения скорости) и принимать данные о местонахождении, техническом состоянии, режимах работы локомотивов, В соотношении эффективности краткосрочных вложений в этой области ресурсосбережения, особое место занимают автоматизированные  системы информирования машиниста АСИМ, в которых реализован графический вывод информации на цветном дисплее с отображением локомотива и поезда на профиле пути, ограничений скорости, информации о приближении к объектам инфраструктуры (светофоры, переезды, станции, понабы, и др.) со звуковым предупреждением и построении рекомендованной энергоэффективной кривой поддержания скорости и отображения времен выполнения расписания.
Регистраторы параметров движения и автоведения (РПДА) являются неотъемлемой частью систем автоведения, но могут применяться и самостоятельно, например, на маневровом и специальном подвижном составе. Они фиксируют текущие значения скорости, тока, напряжения, давления, а для тепловозов еще температуру воды и масла, уровень, плотность, температуру объем и массу топлива, обороты дизеля и много других параметров. Измерение и регистрация всех параметров осуществляется с привязкой к пути и текущему времени, что позволяет разделить потребленные энергоресурсы на маневровую работу, тягу и отопление по дорогам, отделениям и тяговым подстанциям (для электровозов). Коммерческая точность измерения массы и плотности топлива, в зависимости от температуры, обеспечивается применением инновационного метода вычисления с использованием данных от специально разработанных ультразвуковых датчиков. Набор измеряемых параметров зависит от типа подвижного состава, на который устанавливается регистратор и может легко варьироваться путем подключения к регистратору соответствующих датчиков и универсальных обрабатывающих блоков.
Дизельное топливо является вторым по значимости энергетическим ресурсом после электроэнергии. Годовой оборот дизельного топлива в ОАО «РЖД» составляет несколько миллионов тонн, а затраты на дизельное топливо являются значительной частью в структуре эксплуатационных расходов подразделений ОАО «РЖД», в первую очередь, локомотивного комплекса.

Проведенный анализ точек образования непроизводственных потерь дизельного топлива выявил ключевую причину их появления – несовершенство технологии учета и контроля, основанной на устаревших способах «ручных» измерений количества топлива и бумажном документообороте, позволяющем маскировать халатность, нарушения установленного порядка учета и противозаконную деятельность на местах.
В целях  снижения удельного расхода дизельного топлива на тягу поездов и сокращение непроизводственных потерь дизельного топлива в топливно-складском и локомотивном комплексах ОАО «РЖД» реализуются комплексные проекты с использованием облачных хранилищ данных:
– автоматизация внутренних технологических и учетных операций с дизельным топливом с применением современных технических средств повышенной производительности и надежности;
– внедрение высокоточных автоматизированных средств измерений, обеспечивающих прямой метод измерения массы дизельного топлива в точках перехода ответственности;
– организация единой автоматизированной системы контроля производственного процесса и технологической дисциплины на топливных складах и в локомотивных депо при операциях с дизельным топливом;
– минимизация влияния «человеческого» фактора при передаче данных об операциях с дизельным топливом в бухгалтерский учет;
– создание комплексной системы сведения и анализа товарного баланса дизельного топлива на топливных складах и локомотивах в отдельности и в Компании в целом;
– оптимизация «ручного» бумажного документооборота и переход на электронные технологии формирования и передачи документов;
– повышение производительности и улучшение условий

Тепловозным парком на тягу поездов и маневровую работу расходуется значительный объём дизельного топлива, поэтому контроль за расходом на всех этапах движения дизельного топлива от приёмки из железнодорожных цистер на склад, хранение на складах топлива, экипировку ТПС и СПС до использования непосредственно на подвижном составе  является важной экономической задачей.   Эти задачи в ОАО «РЖД» решаются поэтаным в эксплуатацию Единой автоматизированной системы учёта дизельного топлива (ЕАСУ ДТ), которая обеспечивает  сквозной контроль за его расходованием, в первую очередь за счет применения принципиально более высокой точности измерения массы топлива, как при учётно-расчетных операциях, так и при оперативном контроле в процессе его расхода на подвижном составе. Одна из задач, которая решается в ЕАСУ ДТ применительно к локомотивному хозяйству, состоит в том, что результаты измерений количества топлива на всех этах его передвижения имеют полноценный критерий достоверности  и отвечает комерческим требованиям по точности измерения.
Средства  измерения, применяемые на складах хранения для больших объёмов топлива, и бортовые измерительные системы, используемые непосредственно в топливных баках тепловозов по своим метрологическим параметрам и условиям применения сильно отличаются. Топливные склады в локомотивных депо оснащаются  высокоточными измерительными  системами типа УИП-9602 (Гамма), а пункты экипировки - высопроизводительными топливораздаточными установками (колонками) типа УТЭД. Система УИП-9602 (Гамма) измеряет массу топлива с относительной погрешностью ±0,4%, уровень топлива - с абсолютной погрешностью ±1 мм, а плотность топлива с абсолютной погрешностью ±1,5 кг/м3.  Топливораздаточная установка типа УТЭД обеспечивает измерение топлива с пределами относительной погрешности по объёму  ±0,15%, а по массе  ±0,25%.
В косвенном методе измерения массы и объёма топлива бортовых систем РПДА в баке тепловоза применяется датчик-уровнемер, датчик плотности и несколько датчиков температуры, распределенных по высоте измерительной трубки датчика-уровнемера.
В бортовых автоматизированных системах применяют три типа топливных датчиков-уровнемеров: емкостного, ультразвукового и поплавкового, основанного на эффекте магнитострикции. Во всех типах датчиков с заданной погрешностью от ± 1 до ± 2 мм измеряется уровень топлива от дна бака. Затем, при измеренном значении уровня по градуировочной таблице вычисляют объём топлива, а массу топлива получают как произведение объема на плотность. Градуировочная таблица в этом методе представляет собой зависимость объема топлива от уровня V(h) и может быть получена геометрическим способом по чертежам топливных баков и откорректирована при контрольных экипировках на топливораздаточных колонках, оснащенных высокоточными массомерами. Для определения массы топлива кроме датчика-уровнемера обязательно должен быть канал измерения плотности. Принципиальным отличием систем РПДА является то, что значение плотности измеряется, а не вводится при экипировке тепловоза, а это сразу влияет на точность измерения массы. Для исключения ошибки, вызванной  поперечным и продольным наклоном бака от неровности ж.д. пути в горизонтальной проекции бака устанавливают по диагонали два датчика. Применение двух датчиков повышает точность измерения, так как значение уровня и плотности усредняется.
В настоящее время датчики-уровнемеры  метрологически атестованы с  пределом абсолютной погрешности измерений уровня ± 2 мм и пределом допускаемой основной приведенной погрешности измерений  плотности топлива  ± 0,5 %.  Отличием систем последнего поколения является использование более точных датчиков уровнемеров, обладающими погрешностью измерения уровня ± 1 мм и погрешностью измерения плотности ± 1 кг/м3. Для первого датчика-уровнемера значение абсолютной погрешности плотности топлива при верхнем пределе измерения 880 кг/м3  составляет ± 4,4 кг/м3 и это значение постоянно при любом значении плотности в заданном диапазоне. Масса топлива вычисляется по формуле:
М = V∙ρ,   (1)
где  М - масса дизельного топлива в баке, кг;
V - объём топлива, вычисленный по градуировочной таблице бака тепловоза, м3;
ρ - измеренная плотность топлива в баке, кг/м3.
Обеспечение  сквозного контроля по расходу дизельного топлива требует не только повышения точности измерений, но и разработку методик измерения, позволяющих согласовать результаты измерений, проводимых разными методами и в различных условиях.
Проблему получения достоверных градуировочных таблиц для баков тепловозов решают следующим образом. Для топливных баков тепловозов по чертежам баков конкретной серии тепловозов с учетом мерной линейки рассчитываютя  помиллиметровые градуировочные таблицы,  представляющие собой зависимость объёма топлива от уровня. Достоверность таблиц подтверждается в процессе приёмочных испытаний, например, при экипировке тепловозов на высокоточных топливораздаточных колонках типа УТЭД.
Организациям, эксплуатирующим локомотивы, оборудованные системами регистрации  параметров РПДА-Т, также  предоставляются удобные сервисы по сбору и автоматизированной обработке передаваемых и регистрируемых данных с локомотива с предоставлением всех необходимых форм отчетности по контролю его технического состояния, местоположения ТПС и расхода топлива.

Аппарату управления эксплуатацией,  ремонтно-сервисным подразделениям и службам контроля безопасности по персонифицированным направлениям  предоставляется сервис мониторинга  в режиме реального времени местоположения и технического состояния локомотивов. Система бортовой диагностики РПДА-Т производит анализ с детальной регистрацией не менее 48 параметров работы локомотива. Коммерческий учет экипировки, наличия и расхода дизельного топлива по массе на тепловозах без участия локомотивной бригады, исключает  непроизводительные потери (слив, хищение), а также предупреждает случаи перерасхода топлива по причинам неисправного технического состояния локомотивов. За счет применения технологий защиты тепловоза от нарушений условий эксплуатации повышается надежность тепловозов и безопасность на железнодорожном транспорте.
Используя средства беспроводного обмена данных, предлагается принципиально новый подход к обеспечению противопожарной безопасности, при которой дистанционно контролируются пульты запуска средств пожаротушения, контроль проникновения посторонних лиц, опрос состояния датчиков системы, возможность дистанционно применить средства пожаротушения при возгорании и отсутствии персонала на борту локомотива. Комплексное решение позволяет вести отчетность по работе локомотивов, локомотивных бригад, теплотехническую отчетность в автоматизированном режиме без возможности искажения данных.
Освоение современных аппаратно-программных средств в локомотивных депо приводит к сокращению эксплуатационных затрат за счет снижения расхода топливо-энергетических ресурсов на тягу и маневровую работу, повышения надежности локомотивов, обеспечения всех звеньев службы данными о техническом состоянии как основных агрегатов локомотива, так и самих систем регистрации.
Реализованы функции диагностического комплекса для депо, где ремонтируются локомотивы, оборудованные системами РПДА-Т. В этом комплексе, например  АРМ РПДА-Т накапливает информацию о работе тепловоза, анализирует и выдает отчеты по ремонту, выявляет предотказные состояния, выход характеристик дизель-генераторной установки за пределы допусков, срабатывание аппаратов защиты, фиксирует данные о режимах работы водяной и масляной систем.
В АРМ РПДА-Т отслеживается динамка изменения параметров работы. На основе данной информации ремонтный АРМ выдает рекомендации для настройки аппаратуры тепловоза по заводским характеристикам в процессе реостатных испытаний, а также информацию по предотвращению отказов аппаратуры.
Внедрение диагностического комплекса позволяет предупредить несанкционированный расход топлива и повысить точность его измерения при ремонте; контролировать техническое состояние локомотива; планировать объем ремонта до захода тепловоза на ТО и ТР; снизить расходы на обслуживание, текущий ремонт, количество внеплановых ремонтов.
Внедрение интеллектуальных систем управления с автоматизированным комплексом облачных сервисов позволяет добиваться значительной экономии топливно-энергетических ресурсов, совершенствовать управление транспортной логистикой, интегрировать взаимодействие различных видов транспорта,  создает принципиально новые, современные условия труда работников железнодорожного транспорта и положительно сказывается на экологии окружающей среды.

Олег АБРАМОВ,
директор департамента
автоматизированных комплексных систем
ООО «АВП Технология»
Дмитрий ВОЛКОВСКИЙ,
руководитель департамента развития
ООО «АВП Технология»