NOWE ROZWIĄZANIA W ZAKRESIE STEROWANIA I KONTROLI STANU ROZJAZDU Andrzej LEWIŃSKI Andrzej TORUŃ, Jakub MŁYŃCZAK Nowoczesne technologie w projektowaniu, budowie i utrzymaniu rozjazdów kolejowych. Warszawa 01.07.2014r.
Dążenie do poprawy stanu infrastruktury kolejowej w Polsce wraz ze zwiększeniem dopuszczalnych prędkości przejazdu nieodłącznie wiąże się ze zmianami w konstrukcji i parametrach technicznych rozjazdów. Jednym z przykładów rozwoju nowych typów rozjazdów jest wprowadzanie do eksploatacji rozjazdów Rz 60E1-760- 1:14 z pochyleniem 1:40. Jest to typ rozjazdu który może być eksploatowany jako rozjazd ze sterowaniem wielonapędowym (zwrotnica tego rozjazdu wyposażona jest w trzy zamknięcia nastawcze) lub jako układ ze sterowaniem jednonapędowym z mechanicznym sprzężeniem zamknięć nastawczych (sprzężenie to może być wykonane jako sprzężenie SPZ- 60, lub w specjalnym wykonaniu rozjazdu jako sprzężenie Integrated Roding).
W prezentacji przedstawiono porównanie wyników badań przeprowadzonych w rozjeździe Rz 60E1-760- 1:14 z pochyleniem 1:40 w dwóch układach: 1. ze zwrotnicą rozjazdu 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard, 2. ze zwrotnicą rozjazdu 60E1-760- 1:14 sb, odmiana Integraded Roding, z mechanicznym sprzężeniem zamknięć nastawczych. Oraz przedstawione zostały nowe metody modelowania rozjazdów z wykorzystaniem języków UML. Z punktu widzenia układu sterowania bardzo ważnym parametrem współpracy napędu zwrotnicowego ze zwrotnicą rozjazdu jest wzajemne oddziaływanie tych dwóch elementów w warunkach przestawiania (opór przestawiania) jak i w warunkach statycznych (siła sprężynowania iglic).
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana Integraded Roding
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana Integraded Roding
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana Integraded Roding
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana Integraded Roding
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana Integraded Roding
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Zestawienie wariantów opóźnień czasowych dla sterowania napędami zwrotnicowymi w rozjeździe 60E1-760- 1:14 Indeksy Przesunięcie czasowe między 2 i 3 napędem w zwrotnicy Przesunięcie czasowe między 3 i 1 napędem w zwrotnicy Przesunięcie czasowe między 2 i 1 napędem w zwrotnicy [ms] [ms] [ms] Indeks 1 200-400 -200 Indeks 2* 200-400 -200 Indeks 3* 200-400 -200 Indeks 4 0 0 0 Indeks 5 100 400 500 Indeks 6 100 700 800 Indeks 7 100 950 1050 * dokonano regulacji zamknięć nastawczych przy tym samym opóźnieniu.
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Rozjazd 60E1-760- 1:14 sb, odmiana standard
Modelowanie rozjazdów w UML Na świecie prace prowadzone są : - we Francji (Uniwersytet CNAM w Paryżu, Instytut LAAS w Tuluzie, Instytut INRETS w Lille), - w Japonii (Uniwersytet w Tokio), - we Włoszech (Uniwersytet w Rzymie). w Polsce - na Wydziale Transportu Politechniki Warszawskiej, prace dr inż. Marka Sumiły
UML jako metoda modelowania UML to graficzny język używany do obrazowania, specyfikowania, tworzenia i dokumentowania elementów systemów informatycznych dzięki różnorodnym diagramom. W UML (v.2.0) wyróżnia się trzynaście diagramów głównych oraz cztery abstrakcyjne. Można je podzielić na cztery grupy: struktur, dynamiki, wdrożeniowe, interakcji Zaletą języka jest również automatyczne przejście od modelu, prezentowanego na diagramach, do kodu języka niskiego poziomu, np.: C, C++. W podstawowej metodzie wykorzystano następujące diagramy diagram sekwencji (sequence diagram) przedstawia wymianę komunikatów w trakcie życia obiektu, diagram klas (class diagram) przedstawia strukturę oprogramowania w postaci klas obiektów, protokołów oraz wzajemnych relacji, diagram stanów (state diagram) przedstawia zachowanie obiektu w zależności od pojawiających się sygnałów w otoczeniu lub samym systemie,
Przykład przebiegu z rozjazdami zw1 i zw2 Droga przebiegu Droga jazdy Droga ochronna A Blokada liniowa kierunku Y ItY B C A ItA C A It2 D 1 B It1 2 Okręg sterowania A F F E It F Obiekty ochronne (wyróżnionej drogi przebiegu A - D) Blokada liniowa F kierunku X D F E ItX
Obiektowość w systemie srk z uwzględnieniem rozjazdów zw1 i zw2 Droga jazdy drogi przebiegu A - D Sekcja 1. Sekcja 2. Oznaczenie typu obiektu w drodze przebiegu se2 it2 se3 bl1 se1 C 6 It2 it1 zw1 se4 zw2 8 D 1 0 Numer obiektu danego typu w drodze przebiegu ItY 2 Y 1 A 3 ItA 4 1 5 B Nazwa obiektu 7 Obiekty ochronne drogi przebiegu 2 12
Graficzne przedstawienie zwrotnicy jako obiektu danej klasy Zwrotnica <<Capsule>> ID_zwrotnicy : char Polozenie : int = 0 Rozprucie : i nt = 0 Utwi erdzenie : int = 0 El_ochronny : int = 0 Przeloz_do_zasadniczego() Przeloz_do_przelozonego() Zamkniecie_ind() # / Zegar : Ti m ing + / PortZwrotni cy : Protokol_Zwrot + / Port_urz_nastawcze : Protokol_UZwr
Powiązanie klasy z protokołem
Diagram klas powiązanie zwrotnicy z odcinkiem izolowanym
Diagramy klas protokoly komunikacji zwrotnicy
Diagram struktury specyfikacja portów obiektu zwrotnica
Diagram stanów symulacja obiektu zwrotnica
Diagram stanów reakcja obiektu na sygnał zewnętrzny
Diagram stanów automat zwrotnicy
Monitor śladów analiza czasowa
PODSUMOWANIE Wyniki przeprowadzonych badań potwierdzają, że obydwa stosowane rozwiązania charakteryzują się dobrymi parametrami eksploatacyjnymi. W przypadku sprzężenia iglic typu SPZ-60 maksymalne opory przestawiania dla napędu zwrotnicowego wyniosły dla kierunku przestawiania w lewo 3,01 [kn], natomiast dla kierunku przestawiania w prawo 2,41 [kn]. Siła sprężynowania iglic w położeniu prawym wynosi 0,52 [kn], zaś w położeniu lewym 0,34 [kn]. Natomiast dla przypadku Integrated Roding maksymalne opory przestawiania dla napędu zwrotnicowego wyniosły dla kierunku przestawiania w lewo 2,24 [kn], natomiast dla kierunku przestawiania w prawo 2,58 [kn]. Siła sprężynowania iglic w położeniu prawym wynosi 0,6 [kn], zaś w położeniu lewym 0,77 [kn]. Można zauważyć, iż siła sprężynowania iglic w obu przypadkach jest podobna, natomiast wartości oporów przestawiania różnią się dla przestawiania w lewo o 0,77 [kn] na korzyść wersji Integrated Roding, zaś dla kierunku przestawiania w prawo o 0,17 [kn] na korzyść dla SPZ-60.
PODSUMOWANIE Wykonane pomiary oporów przestawiania dla różnych wariantów opóźnień pomiędzy napędami pokazały, że zmiany czasu opóźnienia pomiędzy napędami to szukanie optimum pomiędzy oporem przestawiania, sprężynowaniem iglic i jakością przesuwu iglic. Z jednej strony powstają dodatkowe wartości oporów przestawiania wynikające z nierównomierności pracy poszczególnych zamknięć. Z drugiej strony podczas przestawiania iglic następuje ich nadmierne wyginanie połączone ze sprężynowaniem iglic. Zmianę wartości można zauważyć zwłaszcza dla napędu zwrotnicowego nr 3. Parametry oporów przestawiania i sprężynowania iglic uzyskane w wyniku prób pozwoliły na wybranie optymalnego czasu opóźnień. Parametrami optymalizacji było: spełnienie wymagań na nieprzekraczalną wartość oporu przestawiania (3,0 [kn]) przy jednoczesnym nie przekroczeniu siły sprężynowania iglic powyżej 1,5 [kn]. Jednocześnie z pomiarem oporów przestawiania rozjazdu i siły sprężynowania iglic prowadzono obserwację pracy zamknięć nastawczych i iglic. Czas opóźnień wybrany jako optymalny spełniał kryteria maksymalnego nieprzekraczalnego oporu przestawiania i maksymalnej nieprzekraczalnej siły sprężynowania iglic a także płynności pracy iglic podczas przestawiania.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Andrzej LEWIŃSKI Andrzej TORUŃ, Jakub MŁYŃCZAK Nowoczesne technologie w projektowaniu, budowie i utrzymaniu rozjazdów kolejowych. Warszawa 01.07.2014r.