Роботы. История развития машин - Александр Алексеевич Прасол
Лишь в 1825 году паровоз, сконструированный Джоржем Стефенсоном, повел первый поезд между городами Стоктон и Дарлингтон. И началась двухвековая эра парового движения. За это время произошли громадные изменения и в виде тяги, и в использовании инфраструктуры, и в управлении движением поездов. Паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания и электрическим приводом. Были эксперименты с внедрением газомоторного подвижного состава и экологически чистых водородных двигателей и топливных элементов. После создания первых атомных реакторов, которые устанавливались на надводных и подводных кораблях, появились проекты атомных паровозов и тепловозов, в которых в качестве силовой установки использовались ядерные реакторы. Более того, чтобы поднять скорость движения, на Тверском вагоностроительном заводе был построен уникальный вагон, на крыше которого установили самолетные реактивные двигатели. Вагон доказал свою дееспособность, но сопутствующие движению рев турбины и высокая температура раскаленных газов, вырывавшихся из сопла, поставили крест на этом смелом эксперименте. Вагон-самолет стоит в качестве образца на Тверском заводе.
Все эти примеры показывают, сколь многогранной может быть техника железных дорог. А ведь тяга – это только один из элементов сложного хозяйства стальных магистралей.
Людям, живущим рядом с крупными сортировочными железнодорожными станциями, известна напряженная работа целого отряда железнодорожников. Круглые сутки не умолкает рабочий шум на станции. Прибывают поезда, выполняются маневровые работы, часть вагонов отцепляют от состава и направляют на сортировочную горку, с которой идет переформирование поездов. И все время рядом с железнодорожными путями находятся люди. Одни осматривают прибывший поезд, другие готовят отцепку вагонов и составляют маршруты для сортировочной горки, по которой грузовые вагоны будут катиться на свободные пути, чтобы собраться в новый поезд. Работа рутинная, но и очень ответственная и опасная, требующая большого внимания. Ведь «больной» вагон (а именно так называют рабочие станций подвижной состав, у которого выявлены неисправности), поставленный в цепочку поезда, может в пути следования вызвать крушение. Поэтому в осмотрщики вагонов назначаются опытные и внимательные рабочие, которые визуально могут обнаруживать поломку или предпосылку к ней. Нередко в кинофильмах можно увидеть осмотрщиков, которые ходят вдоль состава и деловито постукивают молоточком на длинной ручке по колесам, трогают тыльной стороной ладони подшипниковый узел. Если ослаб бандаж колеса – будет слышен характерный дребезжащий звук. А неисправность подшипника выдает его повышенный нагрев.
Грузовые поезда имеют в своем составе от восьмидесяти до ста с лишним вагонов – именно столько могут вместить приемные пути станций. Если принять во внимание, что длина каждого вагона составляет десять метров, то состав может уходить за километр. Представляете, сколько нужно пройти осмотрщику вагонов, чтобы проверить весь поезд? А ведь на станцию прибывает несколько десятков поездов в сутки!
Долгое время ручной труд был основным в работе станционных комплексов. Стрелочницы переводили в нужное положение стрелки, выполняя указание диспетчера. Машинисты гоняли туда-сюда маневровые тепловозы, разбирая составы и направляя вагоны либо на сортировочную горку, либо на пути, где формируется новый состав. А еще есть рабочие, которые закрепляют вагоны на путях, подкладывая под колеса специальные тормозные башмаки. Ведь бывали случаи, когда незакрепленный состав начинал движение под уклон, выезжал на основную магистраль и нередко приводил к крушению поездов.
С развитием железнодорожной автоматики, информационных технологий, робототехники ручной труд удалось свести к минимуму. Внедряются так называемые малолюдные и безлюдные технологии на железной дороге. Мы уже упоминали о движении пассажирских пригородных поездов без машиниста. Есть такие технологии и на сортировочных станциях. Первопроходцем стала станция Лужская Октябрьской железной дороги. На ней была опробована интеллектуальная система вождения маневровых локомотивов без машиниста. Технология такой системы несложная. На тепловоз устанавливается оборудование, которое может управлять движением и торможением локомотива. Вместо руки человека особые рычажные приводы двигают контроллер машиниста, который выполняет функции газа и обеспечивает движение вперед-назад, и тормозной кран. Тем самым управляют тепловозом, скоростью движения и остановкой. Но только направляться в ту или иную сторону слишком мало для интеллектуальной системы. Нужно, чтобы тепловоз замедлился перед стоящими вагонами, подъехал на самой малой скорости и зацепился автосцепкой за вагон. А в конце маршрута отцепился от него, оставив вагоны на нужном пути. Для прицельного торможения на локомотив спереди и сзади (тепловозы в обе стороны движутся с одинаковой скоростью и могут работать кабиной вперед и назад) маневрового тепловоза навешивают особые камеры технического зрения, лазерные дальномеры, называемые лидарами. Вычислительный бортовой комплекс получает от камер сигналы и управляет движением. При сближении со стоящим вагоном маневровый тепловоз автоматически замедляет скорость и мягко соударяется автосцепкой. После этого он начинает движение на нужный путь. Маневровый диспетчер сам устанавливает стрелочные переводы в нужное положение.
Роботизированная система уже полностью отработана, она прошла проверку не только на станции Лужская, но и на станции Екатеринбург-Главный. И доказала, что на искусственного машиниста можно положиться. На крупных станциях, где идет большая сортировка, работает обычно несколько маневровых тепловозов. Все они управляются по радиоканалам с единого диспетчерского поста. Диспетчеру достаточно ввести только номера путей, на которых будет формироваться состав и количество вагонов, которые нужно туда поставить с других путей, и автоматический установщик маршрута тут же выработает алгоритм движения.
Опыт Лужской послужил для отработки безлюдных технологий и на других станциях. Приоритет отдавался крупным сортировочным узлам, через которые идет самый большой грузопоток. Это Урал, Западная Сибирь и Дальний Восток.
Автоматизация и роботизация рутинных операций на железной дороге привели к созданию нескольких уникальных проектов. Один из них – Интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях (ППСС).
ППСС позволяет автоматизировать процессы диагностики и прогнозирования технического состояния подвижного состава вплоть до автоматической выработки решений по отцепке вагонов без прямого контакта с человеком. За такой сложной формулировкой скрывается целый набор элементов, которые позволяют проводить осмотр поезда еще до прибытия на сортировочную станцию. Внешне пост представляет собою металлическую прямоугольную арку, на которую навешивается диагностическое оборудование. Несколько камер проводят визуальный осмотр вагонов, следующих на станцию. Списывается номер вагона, в открытых вагонах проверяется наличие сыпучих грузов. Другие камеры обследуют тележки с колесными парами. Акустические датчики анализируют звуки, которые издает вагон, по ним определяется дефектность колес, закрепление бандажа и реборды (особого гребня, который удерживает колесо на рельсе), стук от нарушений по кругу катания. Термометры измеряют температуру подшипниковых узлов. Если узел греется выше допустимого предела, сведения о вагоне тут же поступают на
