фото: из архива ЭЧ

На безопасном расстоянии

Цифровая модель подтвердила эффективность удалённого контроля

В Уральском государственном университете путей сообщения в октябре завершился важный этап разработки проекта, который касается одной из самых актуальных проблем на дороге – снижения электротравматизма персонала, обслуживающего контактную сеть. Подробности корреспонденту «УМ» рассказал инженер Свердловской дирекции капитального ремонта и реконструкции объектов электрификации и электроснабжения Александр Пазуха.
Разработка проходила совместно с доктором технических наук, профессором кафедры «Техносферная безопасность» университета Константином Кузнецовым. Этап заключался в испытании в реальных условиях электронного устройства, которое с хорошей точностью смогло позиционировать установленные работниками на линии переносные заземляющие штанги. Дежурный энергодиспетчер в момент закрепления штанги смог видеть, на каком участке контактной сети размещена штанга, и тем самым мог проконтролировать, достаточно ли их количества для проведения безопасных работ.
– Александр Александрович, где проводились испытания и какова была их цель?
– Опытные испытания нашего приспособления прошли в конце марта 2020 года во время технологического «окна» на станции Чусовская. Заземляющая штанга использовалась на контактной сети в районе контактной сети станции Чусовская Чусовской дистанции электроснабжения. Мы должны были проверить, насколько реально создание единого высокоточного координатного пространства устройств электроснабжения, созданного с применением широко известных сегодня навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. В идеале каждая размещаемая рядом с путями на контактной сети заземляющая штанга станет узлом виртуального координатного пространства. Сигнал о каждом появлении такого узла передаётся дежурному энергодиспетчеру с помощью встроенного в штангу электронного устройства через спутниковую систему ГЛОНАСС/GPS. Энергодиспетчер сразу видит, соответствует ли расположение заземления требуемым нормативам обслуживания энергоустройств на участке. Фактически речь шла только о проверке эффективности доработанной нами штанги GPS-трекером (сигналы с которых в перспективе будут формировать координатное пространство). Мы убедились, что все сигналы в момент установки заземлений автоматически передаются так, чтобы достаточно точно позиционировать каждое заземление на конкретном участке пути и контактной сети. Но это только первый шаг на пути к реализации задуманной нами технологии. Чтобы координаты установленных штанг могли «заговорить» и передавать полезную информацию, мы разработали цифровую модель контактной сети (ЦМКС), в которой располагаются идеальные заземления для каждого конкретного случая. Эти виртуальные заземления формируют координатную сетку. В памяти ЦМКС заложены действующие требования и нормативы ОАО «РЖД» в отношении мер безопасности работы на контактной сети, воздушных линиях и связанном с нею оборудовании.
– Каким образом вам удалось рассчитать эффективность разработанной модели?
– Для этого в институте нами была разработана логико-вероятностная модель возникновения электрической травмы при эксплуатации контактной сети по категории работ со снятием напряжения и заземлением. На компьютере проведено моделирование событий, ведущих к возникновению электрических травм персонала при обслуживании и ремонте устройств контактной сети. При этом был учтён весь спектр и категории производимых работ: со снятием напряжения и заземлением; под напряжением; вблизи частей, находящихся под напряжением; вдали от частей, находящихся под напряжением. Для того чтобы сделать ЦМКС объективной, мы ввели в компьютер подборку статистических данных, полученных нами при исследовании достаточно большого набора случаев травмирования работников, выполнявших производственное задание с нарушением требований по заземлению. Затем на основе логико-вероятностной модели возникновения электрических травм при эксплуатации контактной сети (по категории работ со снятием напряжения и заземлением) мы сделали прогноз эффективности разработанного устройства и повышения уровня электробезопасности персонала.
– То есть энергодиспетчер видит на своём рабочем месте сигнал, который передаёт через ГЛОНАСС/GPS заземляющая штанга с разработанным вами приспособлением, и по телефону даёт указание руководителю работ, куда ему необходимо передвинуть штангу, чтобы она встала по правилам?
– Да, и это только первый этап работ, который мы успешно выполнили. Само по себе такое устройство просто передаёт сигнал, для того чтобы позиционировать установленную штангу в координационной системе. А вот несколько таких штанг уже создают сетку. Проведённое нами моделирование эффективности ЦМКС показало, что применение таких «умных» заземляющих штанг в 13 раз повысит уровень электробезопасности персонала при обслуживании контактной сети по всем видам категорий работ со снятием напряжения и заземлением. Результаты научных исследований были оформлены в диссертационной работе. Специалисты дистанции высоко оценили практическую возможность применения разработанного устройства дистанционного контроля за выполнением технических мероприятий при подготовке рабочего места. Установка переносных заземляющих штанг контактной сети в соответствии с рекомендациями программы, «зашитой» в ЦМКС, даст значительный эффект. На первом этапе внедрения нашей системы сетка установленных во время работ штанг будет отражаться на панели энергодиспетчера, находящегося на станции. На завершающем этапе она будет высвечиваться на экране планшета или смартфона руководителя работ или самого работника, находящихся на линии. ЦМКС определит опасные зоны, в которых электромонтёрам района контактной сети запрещено находиться без выполнения требуемых организационных и технических мероприятий безопасности. При пересечении или приближении электромонтёра к заданным опасным зонам (координатам), расположенным вблизи токоведущих частей или частей с разными потенциалами электроустановки, система тут же передаст сигнал об опасности разности потенциалов и предупредит персонал о необходимости прекратить работы или скорректировать их действия. ЦМКС позволит вести непрерывный контроль уровня напряжения, обрабатывать и передавать данные об устройствах энергетического комплекса в режиме реального времени. Кроме того, она будет контролировать и информировать электромонтёров о необходимости применения средств защиты при нахождении в опасной зоне.
– Как планируете развивать эту модель? Есть определённые виды работ, например на высоте, на палубе железнодорожного транспортного средства, когда электромонтёр попросту не успеет среагировать, а тем более воспользоваться рекомендациями энергодиспетчера о прекращении работ?
– Мы также учли этот момент. Принцип действия в таких случаях заключается в следующем: при непредвиденном появлении на изолированной рабочей площадке потенциала высокого напряжения срабатывает датчик. Сигнал от него уйдёт в блок преобразования и передачи информации по радиочастоте. В блоке формируется кодированный сигнал на радиочастоте для передачи его в блок приёма и преобразования информации. Как только блок приёма информации «узнаёт» о наличии потенциала высокого напряжения на изолированной рабочей площадке, он даёт команду на замыкание контактов, которые управляют контактной группой блока коммутации. Одновременно появляется световая и звуковая сигнализация на палубе железнодорожного транспортного средства. Срабатывание контактов в блоке коммутации приводит к срабатыванию короткозамыкателя заземляющего токоприёмника, который через определённое время поднимается и электрически соединяется с контактной подвеской. Тем самым выравнивается опасная разность потенциалов. Блок преобразования и передачи информации в стандарте GSM формирует сигнал вызова на сотовый телефон заданного абонента (энергодиспетчера, производителя работ).
Таким образом, внедрение базы пространственных данных устройств энергетического комплекса ОАО «РЖД» в виде цифровой модели контактной сети на основе механизмов использования глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS позволит решить множество задач в области электробезопасности работников энергетического комплекса ОАО «РЖД» в режиме реального времени. К таким задачам относится: контроль места (зоны) производства работ, контроль приближения работника к токоведущим частям контактной сети с разными потенциалами, правильность определения категории работ, контроль применения средств защиты персоналом.
Беседовал Владимир Андреев
© АО «Газета «Гудок»
Условия использования материалов | http://www.gudok.ru/use/