Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: VIII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 07 февраля 2013 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Транспортные коммуникации

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Ситникова Т.Г. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОКРАЩЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ ПЕРЕГОННЫХ СВЕТОФОРОВ ПРИ ВНЕДРЕНИИ СВЕТОДИОДНЫХ ГОЛОВОК МОДУЛЬНОГО ТИПА // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. VIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8. URL: http://sibac.info/archive/technic/8.pdf (дата обращения: 28.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
Диплом лауреата
отправлен участнику

ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОКРАЩЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ ПЕРЕГОННЫХ СВЕТОФОРОВ ПРИ ВНЕДРЕНИИ СВЕТОДИОДНЫХ ГОЛОВОК МОДУЛЬНОГО ТИПА

Ситникова Татьяна Геннадьевна

студент 3 курса, специальности «Автоматика и телемеханика на ранспорте» СТЖТ-филиал СамГУПС, г. Саратов

E-mail

Селиверов Денис Иванович

научный руководитель, заместитель директора по УПР, СТЖТ-филиала СамГУПС, г. Саратов

E-maildenis-selivjorv@rambler.ru


 


Железнодорожные светофоры предназначены для регулирования движения поездов, маневровых составов, а также регулирования скорости роспуска с сортировочной горки. Также светофоры или дополнительные световые указатели могут информировать машиниста о маршруте или как-либо ещё конкретизировать показание. Отсюда и высокие требования к надёжности их работы и качеству передаваемых сигнальных показаний.


Длительный опыт эксплуатации железнодорожных светофоров, где в качестве источников света используются лампы накаливания, позволяет сделать вывод, что их технико-экономические показатели невысоки. Срок службы светофорных ламп не превышает 2000 часов, они имеют низкую надежность, более того до 0,2 % из них отказывают ранее установленного срока службы.


Цветные линзы-светофильтры создают опасность неправильного восприятия показания сигнала из-за отраженных или проходящих через открытую крышку головки светофора солнечных лучей.


Применение в качестве линз светофоров обычного стекла приводит к массовому их повреждению в результате случаев вандализма. Ежегодно по этой причине приходится менять до 10 % линз. Использование защитных металлических решеток или полимерного стекла не в полной мере гарантирует их защиту и, кроме того, снижает дальность видимости огней светофоров.


За прошедшие 50 лет светофоры не претерпели существенных качественных изменений. Большие надежды были связаны с применением двухнитевых ламп, однако это не дало стопроцентного резервирования источника света. Так, при разгерметизации колбы лампы, что происходит довольно часто, одновременно перегорают обе нити. Кроме того, за последние годы качество светофорных ламп заметно ухудшилось. Поэтому, появилась перспектива замены ламповых светофоров, на альтернативные высоконадежные источники света.


Светодиоды — это слаботочные приборы, способные излучать световую энергию при низких напряжениях и малых точках. С одной стороны, это несомненное преимущество: можно получить источники световых сигналов с малым потреблением электроэнергии и обеспечить регулировку силы света изменением скважности импульсов питающего напряжения. При этом видимость сигналов будет обеспечиваться благодаря быстродействию светодиодов и инерционности зрения человека. Светодиод механически прочен и исключительно надежен,  его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания. Наконец, светодиод - низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный. В целом светодиод, долговечный прибор  срок службы светодиодов  составляет в настоящее время 20—50 тысяч часов [1, c. 4].


В целом внедрение светодиодных устройств световой сигнализации для железных дорог России ведется, начиная уже с 1998 года. В рамках реализации


Программы безопасности движения налажено производство  светодиодных светофорных головок для железнодорожных переездов и светодиодных светофоров оповестительной пешеходной сигнализации, предназначенных для организации движения автомобильного транспорта и пешеходов. Срок службы таких светосигнальных устройств не менее 20 лет, при средней наработке на отказ 50 000 часов.


Современные светодиодные светофорные головки, заменившие на железнодорожных переездах ламповые светофоры, имеют дополнительные достоинства. Дальность видимости сигналов увеличена от 200 до 300 метров, угол обзора увеличен от 200 до 500 метров, повреждение защитного стекла или светодиодов не приводит к изменению цвета сигнала [6].


В 2001 году на Горьковской железной дороге начались эксплуатационные испытания первых светодиодных комплектов для карликовых и мачтовых светофоров. Они конструктивно взаимозаменяемы с ламповыми комплектами для мачтовых и для карликовых светофоров.


Такой светодиодный линзовый комплект состоял из платы со светодиодами, которая крепится к типовому профильному кольцу-основанию, платы питания с выпрямительными диодами и элементами защиты от перенапряжений, защитного колпака из высокопрочного полимерного стекла и задней крышки с клеммами подключения. Конструктивно светодиоды выполнены в корпусах с линзами Френеля, поэтому светодиодные светооптические системы не нуждаются в фокусирующих линзах.


 


Рисунок 1. Светодиоды с линзами Френеля


 


Для получения необходимой силы света в комплектах карликовых светофоров красного и желтого цветов использовалось по 96 светодиодов, зеленого, синего и белого цветов — по 68, а в комплектах мачтовых светофоров — по 168 и 130 светодиодов соответственно.


Тогда эксплуатационные испытания подтвердили высокие светооптические характеристики светодиодных светофоров: видимость огней даже карликовых светофоров обеспечивалась на расстоянии не менее 800 метров. Особенно контрастное увеличение видимости дали светодиодные комплекты синего огня.


Однако наряду с достоинствами одновременно проявили себя и недостатки. Серьёзным препятствием на пути внедрения светодиодных систем стало наличие емкостных связей между жилами кабеля в схемах с центральным питанием светофоров. Например, удаленный от поста электрической централизации светодиодный светофор с центральным питанием в значительной степени был подвержен подсветке от наведенного в кабельной линии напряжения помехи или подпитки. Такой же емкостной эффект наблюдался и при установке светофоров в схемах централизованной автоблокировки. К тому же обеспечить контроль неисправности сигнала при малых токах типовыми огневыми реле не представляется возможным. Трудности доставляет и реализация режима мигания сигнала светофора, так как для светодиода не существует понятия «холодной нити накала» и в паузах мигания его нужно выключать полностью. Поэтому до разработки и принятия оптимальных решений по устранению недостатков было предложено начать внедрение светодиодных светофоров на перегонах с децентрализованной автоблокировкой. В ней огни светофоров питаются напряжением 12 В, а протяжённость кабеля управления не превышает 100 метров. В этих условиях ёмкостные связи не оказывают влияние на работу светодиодных светофоров [4, c. 4].


Ещё одним серьёзным недостатком, угрожающим безопасности движения поездов стало проявление так называемого фантомного эффекта, когда прямое солнечное излучение по оси сигнала вызывает искажение его цветности. Эти проблемы и приостановили тогда процесс массового внедрения поездных светодиодных светофоров на Российских железных дорогах [2, с. 59].


В 2006 году была изготовлена установочная партия, проведены квалификационные испытания, подтверждена готовность производства к серийному выпуску. Если провести сравнение, то применяемые в настоящее время маршрутные указатели на лампах накаливания имеют следующие и достаточно существенные недостатки:


·высокое энергопотребление — 1400 Вт, за счет применения в своем составе до 35 ламп накаливания мощностью 40 Вт;


·низкую надежность ламп накаливания, недостаточную пыле и влаго защищенность. Всё это приводит к окислению контактов ламп накаливания, загрязнению внутренних поверхностей линз, загрязнению защитного стекла, снижению видимости и различимости сигнального показания. А также проникновение влаги влечёт за собой занижение изоляции источника питания по отношению к земле;


·небольшой  нормативный срок службы — 10 лет.


Современные светодиодные маршрутные указатели имеют гораздо более высокие технико-экономические показатели:


·энергопотребление снижено в 4 раза в дневном режиме и в 10 раз в ночном за счет снижения потребляемой мощности светодиодных ячеек до 10 Вт;


·эксплуатационные расходы снижены в 10 раз за счет исключения ряда технических операций периодического обслуживания, таких как проверка внутреннего состояния указателя, измерение  напряжения на лампах и их замена, чистка  переднего стекла и внутренних поверхностей линз, ликвидация последствий проявления вандализма;


·срок службы увеличен в 2 раза — до 20 лет, за счет применения современных высокопрочных полимерных материалов и покрытий, высоконадежных светодиодов со сроком службы на весь период эксплуатации, повышенной защиты от проявлений вандализма;


·обеспечена взаимозаменяемость с существующими ламповыми конструкциями.Срок окупаемости таких светодиодных маршрутных указателей составляет 2,6 года, светодиодных маршрутных указателей положения — 3,3 года.


В настоящее время с 2006 года на железных дорогах Росси применяются головки светодиодные красного цвета заградительного светофора для железнодорожных переездов.


Светодиодная головка заградительного светофора является малообслуживаемым устройством и обеспечивает снижение эксплуатационных расходов в 10 раз, снижение затрат на периодическую регулировку за счет широкой диаграммы направленности, улучшение светотехнических параметров видимости заградительного огня, монтаж на существующие несущие конструкции [6].


Энергетическая эффективность в современных условиях — это важнейший фактор повышения конкурентоспособности ОАО «РЖД» на внутреннем и международном рынках транспортных услуг. Компания ОАО РЖД является крупнейшим потребителем энергоресурсом в стране, расход электроэнергии которой  составляет около 5 % от общего потребления электроэнергии в стране. Учитывая неблагоприятные долгосрочные тенденции развития рынка энергоресурсов в  компании, была принята и актуализирована Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2020 года. При формировании стратегии впервые был выделен отдельный проект «Внедрение светодиодной техники в ОАО РЖД». Одно из направлений в проекте отводится внедрению светодиодных систем сигнализации в хозяйстве автоматики и телемеханики.



Рисунок 2. Светодиодный светофор модульного типа


 


В настоящее время в программу ресурсосбережения включено внедрение головки светодиодной мачтового светофора с токовым контролем — предназначенной для управления  движением поездов, обеспечивает включение световых сигналов, контроль исправности в рабочем режиме. Головка является также малообслуживаемым  устройством и обеспечивает:


·снижение  эксплуатационных расходов в 12 раз;


·улучшение светотехнических параметров, таких как дальность видимости и различимость сигнального показания светофоров, что ведет к повышению безопасности движения, улучшению условий труда машинистов;


·монтаж на существующие несущие конструкции [6].


Первый пилотный проект ОАО «РЖД» 2010 года — это внедрение на девяти железных дорогах Октябрьской, Московской, Горьковской, Северной, Северо-Кавказской, Приволжской, Свердловской, Восточно-Сибирской, Дальневосточной 740 мачтовых светофорных головок с модулями светодиодных систем для светофоров числовой кодовой автоблокировки. Для оборудования перегонов применены светодиодные светофоры модульного типа компании ЗАО НПО «РоСАТ» со светодиодными оптическими системами типа ССМ-200, красного, жёлтого и зелёного цветов. Продукция компании сертифицирована на федеральном железнодорожном транспорте Российской Федерации и утверждена главным инженером Департамента автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» Г.Д. Казиевым 5.02.2010 года.


Установленные светодиодные светофорные головки получили положительные отклики с дорог. Машинистам нравятся яркие огни светодиодных светофоров, хорошо различимые при любых погодных условиях.


В 2010 году в Ростове-на-Дону на пятой научно-практическая конференция «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте — Транс ЖАТ 2010» была организована выставка, на которой была представлена светофорная головка с антикоррозийным нанопокрытием — газотермическое металлонапыление. Это покрытие имеет несравнимо лучшие показатели антикоррозийности, чем применяемое сейчас цинкование. Головка с нанопокрытием вызвала большой интерес как руководства департамента автоматики и телемеханики, так и представителей служб железных дорог [1, c. 21].


Подводя итог можно утверждать, что использование в железнодорожных светофорах светодиодных систем вместо традиционных линзовых комплектов с лампами накаливания обеспечивает снижение затрат на обслуживание. В связи с внедрением светодиодных светофоров исключается ряд  периодических работ по техническому обслуживанию светофоров.


По предложению руководства Саратовской дистанции СЦБ Приволжской железной дороги была произведена оценка показателей сокращения эксплуатационных расходов на обслуживание светофоров при внедрении светодиодных головок модульного типа на перегоне, техническая оснащённость которого составляет 30 проходных светофоров.


Первоначальное сокращение трудозатрат складывается из работ, связанных с ежеквартальной заменой ламп светофоров, при этом исключается сопутствующая работа по внутренней чистке светофорной головки, что предусмотрено инструкцией по технической эксплуатации устройств и систем сигнализации, централизации и блокировки ЦШ-720-09 [3].


Сокращение трудозатрат Тос при исключении данных работ составляет 67,44 чел./часов. При расчёте данного показателя взяты за основу трудозатраты  на выполнение операций связанных с заменой светофорных ламп одного трёхзначного светофора ТС,  количество светофоров на перегоне NC,  количество смен ламп светофора NП.


 


Тос = (ТС × NC  ) ×  NП = ( 0, 562 × 30 ) × 4 = 67, 44 чел./часов.


 


Для защиты светодиодных головок с лампами накаливания от коррозии светофоры подлежат покраске 1 раз в 2 года. Сокращение трудозатрат ТОП на покраску составляет 24—27 чел./часов. При расчёте этого показателя учтены трудозатраты на покраску 1 мачтового трёхзначного светофора на перегоне ТП, количество светофоров на перегоне NC ,количество покрасок в год NПОК (по графику обслуживание 1 раз в 2 года).


 


ТОП  = (ТП × NC ) × NПОК = ( 1, 618 ×  30 ) × 0, 5 = 24, 27 чел./часов.


 


Также для обеспечения безопасности движения поездов 4 раза в год (ежеквартально) эксплуатационниками выполняется работа по проверке видимости сигнальных огней с пути светофоров с лампами накаливания. В связи с заменой ламповых светофоров на светодиодные светофоры количество таких проверок сокращается с 4 до 2 раз в год. Таким образом, сокращение трудозатрат ТОВ составляет 12, 47 чел./часов. Рассчитывая данный показатель, были учтены такие показатели как: трудозатраты на проверку видимости сигнальных показаний одного светофора на перегоне ТВ, количество исключаемых проверок видимости сигнальных показаний NПР, количество светофоров на перегоне NC .


 


ТОВ = ( ТВ  × NC ) ×  NПР  = ( 0, 207 × 30 ) ×  2 = 12, 47 чел./часов.


 


Экономия эксплуатационных расходов в год в результате сокращения трудозатрат [5] на обслуживание ламповых светофоров в связи с заменой на светодиодные светофоры составит 31254 руб. При расчете данного показателя Э были суммированы все трудозатраты с учётом стоимости одного часа работы электромеханика СЭЛ.МЕХ  (руб.) и с учётом коэффициента  подготовительных и заключительных действий (0,5-проезд к месту выполнения работ, инструктажи, подготовка инструментов и материалов, теоретическая самоподготовка).


 


Э = ((Тос + ТОП + ТОВ) / 0,5) × СЭЛ.МЕХ  = ((67, 44 +24, 27 + 12, 47) / 0,5) × 150 = 31254 руб.


 


Общая экономия эксплуатационных расходов будет включать в себя так же исключение необходимости приобретать дополнительные материалы: 360 ламп светофоров СЛАМП для ежеквартальной замены (стоимость лампы 30 руб.); линзовых комплектов СЛИНЗ — стоимость устанавливаемых в светофорах повреждённых линз, которые повреждаются за год, примерно 9 линзовых комплектов по 2508 руб.; покрасочные материалы СПОКРАСКА  — стоимость покрасочных материалов на покраску всех светофоров руб. (чёрная и серая краска общей стоимостью 280 руб. на 1 светофор).


 


ЭМАТ = СЛАМП + СЛИНЗ + СПОКРАСКА   = 10800 + 22572 + 4200 = 37572 руб.


 


По результатам исследования общая экономия эксплуатационных расходов Э будет составлять 68826 руб./год.


 


Э = Э + ЭМАТ  = 31254+ 37572 = 68826 руб./год.


 


Итак, подводя итог можно сказать, что более высокие светотехнические параметры светодиодов увеличивают дальность видимости, и различимость сигнального показания, в результате чего  обеспечивается улучшение условий труда машинистов, что в свою очередь способствует повышению уровня безопасности движения поездов. Имеют место и сокращения расходов на эксплуатацию светофоров на перегоне.


 


Список литературы:


1.Внедрение светодиодных светофоров на сети железных дорог / Евразия вести. — 2010г. — с. 21.


2.Головин В.И., Меньшиков В.Н. Новые разработки / Автоматика, связь, информатика. — 2005 г. — № 12. с. 59.


3.Инструкция по техническому обслуживанию устройств сигнализации, централизации и блокировки. ЦШ-720-09.


4.Никулин А.А., Есюнин В.И. Светодиодные железнодорожные светофоры. Миф или реальность? / Автоматика, связь, информатика. — 2005 г. — № 1. с. 4.


5.Отраслевые нормы времени на техническое обслуживание устройств сигнализации, централизации и блокировки. Р-200у. 2003 г.


6.Светодиодные сигнальные устройства как ресурсосберегающие технические средства. [Электронный ресурс] – Режим доступа. — URL: scbist.com (дата обращения 25.11.2012)

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
Диплом лауреата
отправлен участнику

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.