Проблемы модернизации систем автоматики и телемеханики в метрополитене

Авторы статьи: И. В. Культин, Е. В. Симаков, С. А. Жуков, Д. А. Пентегов

ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»

В наш век стремительно развивающихся технологий объекты инфраструктуры все еще пока не удается оградить от физического и морального устаревания. Исключением не являются и системы автоматики телемеханики движения поездов (АТДП) на метрополитене.

foto-grazhdanskyi-prospekt.jpg
Станция метро «Гражданский проспект» в Санкт-Петербурге. Автор: Grigvovan / Shutterstock.com

Первые станции метро

Даже при рассмотрении Петербургского метрополитена, а он, по сравнению с Московским, является более современным, мы видим, что станции первой очереди строительства от станции «Площадь Восстания» до станции «Автово» были открыты в 1955 году, а это — ни много ни мало — 61 год назад.

Отличительной особенностью построения первых станций и линий метрополитена в части устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) было децентрализованное размещение оборудования, то есть основная часть управляющего и контролирующего оборудования находится в шкафах по перегонному тоннелю, а в релейном помещении размещаются лишь устройства, обеспечивающие работу автоматики в пределах станции.

tunnel-msk-metro.jpg
Тоннель московского метро. Автор: Dmitry Rogachev / Shutterstock.com

Средства сигнализации движения поездов

По сей день основным средством сигнализации движения поездов на линиях 1, 2, 3 для перегонов и проходных станций является путевая автоблокировка (АБ) с автостопами и защитными участками, а на станциях с путевым развитием — маршрутно-релейная централизация (МРЦ).

Позднее в качестве дублирующего средства сигнализации на первых линиях метрополитена была внедрена автоматическая локомотивная сигнализация с автоматическим регулированием скорости (АЛС-АРС), передающая разрешающие движение сигналы на локомотивный светофор, и был осуществлен переход на четырехзначную путевую автоблокировку, и в качестве основного на линии 4 и 5.

Глобальные изменения претерпела только диспетчерская централизация (ДЦ), к началу второго десятилетия двухтысячных годов релейная система СКЦ-67 по всему метрополитену была полностью заменена на микропроцессорную диспетчерскую централизацию ДЦМ, входящую в состав комплексной автоматизированной системы диспетчерского управления (КАС ДУ).

tunnel-signalisazya.jpg
Источник: undergroundexpert.info

Модернизация систем сигнализации

Несмотря на всю свою надежность и безопасность, а по-другому нельзя охарактеризовать системы АБ и МРЦ, прослужившие более полувека, есть ряд факторов и причин, которые с каждым днем делают данные системы все более сложным для эксплуатации:

  • • моральное устаревание;
  • • коррозия металла, в условиях повышенной влажности в тоннеле, шкафы АБ разрушаются, а замена их на типовые заводские изделия, отвечающие условиям безопасности, уже не представляется возможной, по причине снятия их с производства;
  • обслуживание перегонных устройств весьма неудобно (осуществляется в ночное четырехчасовое окно) и экономически невыгодно;
  • • износ кабеля, приводящий к пониженному сопротивлению изоляции жил и высыханию монтажных проводов;
  • • закупка современных подвижных единиц, к примеру, составов с асинхронным тяговым электродвигателем, имеющих улучшенные тяговые характеристики, требующих полной модернизации обратной тяговой сети и дающих наводку на тоннельные устройства автоматики;
  • • невозможность выполнения большего количества функциональных требований, например:
    1. 1) необходимость увеличения интенсивности движения поездов, движение по АБ дает меньшую пропускную способность не только по техническим особенностям, но и вследствие влияния человеческого фактора при ведении составов машинистами;
    2. 2) отсутствие средств диагностики предотказного состояния устройств;
  • • несоответствие нынешним нормам применяемых при строительстве первых линий материалов.
primorskyi-releino-shitovya.jpg
Фото 1. Оборудования в релейно-щитовой АТДП на станции «Приморская». Источник: undergroundexpert.info
На смену устаревшим системам пришли микропроцессорные централизации (МПЦ), объединяющие в себе сразу несколько направлений: МРЦ, АРС-АЛС, АБ, ДЦ. Помимо расширенного функционала и повышенной информативности, МПЦ имеет централизованное размещение оборудование и занимает в разы меньшую площадь по сравнению с релейными системами, что особенно актуально в стесненных условиях метрополитена (на фото 1 приведено размещение оборудования в релейно-щитовой АТДП на станции «Приморская», на фото 2 – в аппаратной АТДП, оборудованной системой «Движение» разработки НИИ «Точной механики», на станции «Международная»).

Однако не стоит забывать про относительно короткий срок службы данного вида централизации порядка 15 лет, особые требования к электропитанию и большое тепловыделение.

dvizhenye-terminal.jpg
Терминал машиниста, АО«НИИ Точной механики». Источник: niitm.spb.ru
Очевидно, что вопрос модернизации систем АТДП, рано или поздно, остро встанет перед метрополитеном, при этом придется столкнуться со следующими проблемами:
  • — отсутствие экспертной оценки текущего состояния устройств СЦБ и методики определения оставшегося времени эксплуатации;
  • — необходимость стратегического планирования, позволяющего рационально, с учетом вышеуказанного пункта и существующих программ модернизации по другим направлениям (например, систем энергоснабжения), выполнять реконструкцию устройств автоматики с минимальными финансовыми потерями;
  • — недостаточность технических условий метрополитена на структуру и комплектующие МПЦ, которые должны унифицировать внедряемые системы (на сегодняшний день каждая система уникальна, что затрудняет ее обслуживание и быстрое устранение отказов);
  • — отсутствие актуальных и утвержденных типовых материалов для проектирования (ТМП) и технических решений (ТР), в связи с развитием технологий и отсутствием технических условий, устройства МПЦ постоянно обновляются;
  • — хрупкость старых коммуникаций;
  • — невозможность укладки нового кабеля для переключения систем на станциях первой очереди по причине непроходимости коллекторов, занятых неиспользуемыми кабелями;
  • — наличие станций с децентрализованным размещением оборудования АТДП;
  • — отсутствие свободного места в помещениях АТДП;
  • — отсутствие свободных помещений по станции;
  • — устаревшая система электроснабжения, не позволяющая запитать две системы одновременно для возможности переключения или параллельной работы во время пусконаладки, кроме того микропроцессорные устройства требуют наличия глухозаземленной нейтрали;
  • — финансирование.
foto2-apparatnya-mezhdynarodnya.jpg
Фото 2. Аппаратная АТДП, оборудованная системой «Движение» разработки НИИ «Точной механики», на станции «Международная». Источник: undergroundexpert.info
На сегодняшний день «Ленметрогипротранс» уже имеет опыт в создании проектов по реконструкции устройств АТДП. Это переход на МПЦ-МПК разработки ЦКЖТ ПГУПС с централизованным размещением оборудования с сохранением автоблокировки, автостопов и изолирующих стыков на станциях «Гражданский проспект», «Академическая», «Политехническая» (проект был выпущен в 2012 году).

В связи с закупкой новых составов с асинхронным тяговым электродвигателями, для возможности запуска их с заводскими характеристиками без уменьшения мощности, приходится полностью перерабатывать тяговые подстанции, а так же прямую и обратную тяговую сеть. При этом производится закупка более мощных и весьма дорогостоящих дроссель-трансформаторов (ДТ), необходимых для пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков.

В данных условиях целесообразнее с АБ с защитными участками и автостопами и МРЦ переходить на МПЦ, с основным средством сигнализации АЛС-АРС. Уход от автоблокировки, как от основной системы, позволит демонтировать основную часть ДТ, светофоров и автостопов, а следовательно, избежать значительных трат на закупку морально устаревшего оборудования и дальнейшее обслуживание.

begovya-foto.jpg
Автор: Lisa-Lisa / Shutterstock.com

Не останавливать метро!

Не остаются без внимания и все вышеперечисленные вопросы, по основной их части «Ленметрогипротранс» ведет обсуждения и проработку по использованию новейших технологий и оборудования в этой области и может предложить свои решения для предотвращения негативных ситуаций. Для осуществления поставленных задач необходимы действия со стороны Петербургского метрополитена, подкрепленные поддержкой городских властей в виде целевых программ по реконструкции морально устаревших систем обеспечения безопасности движения поездов.

Важно понимать, что каждый день промедления в решении проблем модернизации систем автоматики и телемеханики движения поездов может привести к серьезным последствиям, таким, как остановка целых линий.

Авторы статьи:

И. В. Культин – заместитель главного инженера ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»

Е. В. Симаков – начальник отдела ПАТС ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»

С. А. Жуков – главный специалист отдела ПАТС ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»

Д. А. Пентегов – руководитель группы отдела ПАТС ОАО «НИПИИ «Ленметрогипротранс»

По материалам статьи из журнала «Метро и тоннели» № 6, 2016

Источник: «Подземный эксперт»