Разработка эффективного внедрения маршрутного указателя светодиодного на объектах ОАО РЖД

     Внутренняя  норма доходности характеризует  предельно допустимую величину денежных средств,  которые могут быть привлечены для финансирования инновационного проекта. Проект считается эффективным, если равна или больше ожидаемой инвестором нормы дохода на капитал (нормы рентабельности). При финансировании проекта инноваций за счет кредита банка значение определяет верхнюю границу допускаемого уровня банковской процентной ставки. Расчет внутренней нормы доходности можно использовать в качестве первого этапа количественного анализа инновационных инвестиций. В зарубежной практике по этому показателю выбирают те инновационные проекты, ВНД которых составляет не ниже 15%. В практике расчетов внутренняя норма доходности встречается и под другими названиями: норма рентабельности, норма возврата инноваций, внутренняя норма прибыли и внутренняя норма окупаемости.

     Экологическая       эффективность       инновационных     проектов  определяется    с    учетом    последствий    воздействия    объектов  железнодорожного  транспорта  на  воздушную  и  водную  среду, землю,  животный   мир.   Различают   источники   вредных   воздействий   при  строительстве     и     эксплуатации     железнодорожных    объектов:  стационарные и передвижные.                                           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 3. Инновации в эксплуатации и развитии хозяйства СЦБ железных дорог

3.1. Система  сигнализации на железных дорогах  мира

     Для передачи важных сообщений в средние  века посылали всадников с письмами, а также использовали почтовых голубей. Развитие промышленности требовало  более надежных и оперативных систем передачи информации, а электрическая связь еще не была изобретена. И тогда в густонаселенной Европе появился оптический телеграф. Его первая линия была построена в 1791г. Клодом Шапе. Она соединяла французские города Лилль и Париж и имела 20 промежуточных станций, располагавшихся на расстоянии прямой видимости друг от друга. Сообщения передавались по цепочке специальными знаками. Позже такие же линии стали строить в Германии. Появившаяся в это время железная дорога не имела  собственных систем обеспечения безопасности движения поездов, и поэтому для передачи сообщений об их прибытии и отправлении стали использовать линии оптического телеграфа. Так, на первой немецкой железной дороге дальнего следования между Дрезденом и Лейпцигом сообщения о проходе поезда передавались по буквам от станции к станции, а телеграфные   мачты располагались у пассажирских зданий, чтобы сразу после получения информации о прибытии предыдущего поезда можно было отправлять на перегон следующий.

     Изобретение электрического телеграфа сделало ненужной оптическую сигнализацию  между станциями, и тогда телеграфные столбы с подвижными крыльями стали использовать непосредственно для передачи сигналов от дежурного по станции к машинисту. Но еще долго в Европе мачты семафоров называли, как и в прежние времена, телеграфом.

     Высокая мачта механического сигнала  позволяла издали увидеть его  положение и при запрещающем  показании остановить состав. Для  лучшего опознавания крыльев  семафора применялась белая и  красная окраска, которая еще  в оптическом телеграфе была признана оптимальной для восприятия. Однако тяговые возможности локомотива, а с ними вес поезда и скорость его следования непрерывно росли, так что необходимый тормозной путь вскоре превысил дальность видимости механических сигналов.

     Поэтому появились предупредительные сигналы, устанавливаемые на расстоянии тормозного пути до станции и проводимые в  действие тросами от основного семафора. В ночное время для опознавания  сигналов предусматривались светофильтры  и освещение, первоначально керосиновое, а затем и электрическое. В настоящее время при отсутствии вблизи сигналов централизованного электропитания используется энергия от солнечных батарей.

     Такие же механические сигналы использовались и в России, а связь между  дежурными по станциям на первой российской железной дороге дальнего следования Москва-Петербург обеспечивалась телеграфом и системой блокировки немецкой фирмы «Siemens & Halske».

     Массовый  переход механических к световым сигналам начался в 30-х годах минувшего  столетия с внедрением автоблокировки и электрических централизаций. Однако заложенные в старых сигналах методы передачи информации перешли к современным светофорам. Особенно интересной представляется комбинация предупредительного и основного показаний на одном светофоре в сигнальных системах разных стран.

     Распространенная  в Центральной и Северной Европе (Австрии, Швейцарии, Германии, Люксембурге, Швеции, Финляндии и Норвегии), а также в бывших колониальных странах Азии (Индии и Пакистане) система H/V является прямой наследницей механических сигналов и поэтому, как для указаний свободности пути, так и для скоростных ограничений использует простое соединение двух показаний: основного и предупредительного. В то же время при красном показании основного светофора информация о состоянии следующего не поступает.

     Комбинационная  система первой степени применяется  во Франции, Монголии, странах СНГ  и Прибалтики, а также в Центральной, Восточной и Юго-Восточной Европе. Большой поддержкой при ее формировании было сотрудничество государств в рамках СЭВ, установившее во второй половине минувшего столетия единые принципы сигнализации для железных дорог-членов ОСЖД. Комбинационная сигнальная система первой степени передает информацию о скоростных ограничениях путем физического наложения обоих сигналов. Так, при указании ограничения при отклонениях по стрелочному переводу (нижний желтый сигнал с зеленой полоской или без нее) верхний огонь указывает на скоростное ограничение (желтый, желтый мигающий или зеленый мигающий) у следующего сигнала. В то же время при передаче информации о свободности участков пути предупредительный и основной сигналы не складываются, а упрощаются. Например, вместо зеленого огня на основном сигнале (участок свободен) и желтого на предупредительном (остановка у следующего светофора) на светофорном поле загорается только желтый огонь.

     Комбинационная  система второй степени является относительно молодой и применяется  в Южной Европе (Португалия, Италия, Словения, Греция и Турция), Дании, Бельгии  и Голландии, а также вводится в Германии, Швейцарии и Румынии. Это сигнальная система сильно упрощена, ее показания при передаче любой информации не является физическим сложением предупредительного и основного сигналов. Основным ее преимуществом является простота сигнальных показаний: желтый огонь для предупреждения об остановке, зеленый, мигающий при свободности участков, а допустимая скорость проследования этого и следующего сигналов указывается цифрой (в десятках километрах в час) соответственно над и под светофорным полем.

     Если  система H/V путем сложения двух сигналов всегда передает машинисту полную информацию о впередилежащем участке, то различные комбинационные сигнальные системы предлагают один из трех вариантов:

• сохранение полного объема информации, обеспечиваемое в системе ОСЖД;
• передача выборочного объема информации. В этом варианте машинист предупреждается о максимально допустимой скорости у следующего сигнала лишь в том случае, если она ниже ранее установленной и требуется предварительное торможение;
• передача минимального объема информации. Некоторые железные дороги передают машинисту лишь меньшую из двух скоростей, например: «сейчас 60км/ч» вместо «сейчас 60км/ч, далее без ограничений» или «впереди 40км/ч» вместо «сейчас 80км/ч, затем 40км/ч». Этот принцип предполагает, что машинист запомнил показание предыдущего сигнала, и при подъезде к следующему установил необходимую скорость и комплексно оценивает поездную ситуацию. Такая система применяется в Швейцарии и Нидерландах.

     В настоящее время напольные железнодорожные  сигналы уже не являются единственным средством передачи информации машинисту. Более того, при скорости выше 160 км/ч напольные сигналы теряют свое значение, и для передачи машинисту ограничений используются каналы непрерывной автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН). В системах высокоскоростного движения их работу обеспечивают шлейфы (Германия, Испания) или рельсовые цепи (Япония, Франция, Южная Корея, Италия, США). По общему же мнению, будущее за передачей информации на локомотив по радиоканалу, над, чем сейчас активно работают в России и за рубежом. Вместо локомотивного светофора в кабине машиниста устанавливается монитор, указывающий как действующую, так и максимально допустимую скорость движения. В то же время светофоры малодеятельных линий, возможно, останутся и в следующем столетии. 

3.2.  Инновационные  проекты, создание новых светофоров  и маршрутных указателей

     За  последнее десятилетие в разработках  полупроводниковых источников света  – светодиодов произошел качественный скачок. Светодиоды (СД) стали превосходить лампы накаливания по светоотдаче, сроку службы, надежности, что позволило широко применить СД в разных областях светотехники и электроники.

     Появление светоизлучающих диодов повышенной яркости со сроком службы до 100 000часов и малым потреблением электроэнергии позволило приступить к разработке на их основе светооптических систем светосигнальных приборов железнодорожного транспорта и, прежде всего, светофоров.

     Основная  цель разработки светодиодных светооптических  систем – создание необслуживаемых  светосигнальных приборов железнодорожного транспорта, значительно улучшающих условия труда работников дистанции СЦБ, а также машинистов локомотивов за счет улучшения видимости сигналов. Светооптические системы светодиодные предназначены для замены существующих линзовых систем с лампами накаливания в светосигнальных приборах железнодорожного транспорта.

     Каждый  светосигнальный прибор имеет свою светооптическую систему, состоящую  из оптической части и источника  света.

     Основными светотехническими параметрами  любых светооптических систем светосигнальных приборов является сила света по оптической оси и под различными углами и цветность излучения, определяемая значениями координат цветности. Поэтому при разработке светооптических систем конкретных светосигнальных приборов, прежде всего, разрабатывались требованиям к этим параметрам.

     Светотехнические  требования по силе света к системам светооптических светодиодным для  мачтовых железнодорожных светофоров, обеспечивают надежное восприятие светофоров на фоне яркого солнечного неба с расстоянии 1000м.

     С целью разработки светотехнических требований к светооптическим системам светодиодных ячеек маршрутных указателей ОАО РЖД совместно с ЗАО  «Транс-сигнал» и Армавирским  электромеханическим заводом были проведены натуральные исследования различимости показаний макетных образцов маршрутных указателей со светодиодными системами в различное время суток.

     В результате этих исследований были разработаны требования к минимальным значениям дальности видимости показаний маршрутного указателя и светотехнические требования к светооптическим системам ячеек маршрутного указателя, силам света под углами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, диаметру светового отверстия, цветности излучения.

     В настоящее время широкое внедрение  на сети дорог России получили светооптические светодиодные системы только в переездных светофорах. Разработчиком и изготовителем их является ЗАО «Транс-сигнал» г. Нижний Новгород. Указанные системы содержат 168 светодиода красного или 84 белого цвета, специальную поликарбонатную линзу, являющуюся одновременно и ударопрочным защитным экраном.

     Основной  задачей, решаемой до настоящего времени, являлась замена систем с лампами  накаливания в существующих схемах управления и контроля работой светофоров с огневым реле. При этом возникают следующие проблемы, сдерживающие внедрение светодиодных систем сегодня на железных дорогах России.

     Существующие  схемы не позволяют реализовать  одно из основы преимуществ светодиодов  над лампами накаливания –  малое энергопотребление.

     В схемах ночной и специальный режим работ эксплуатируемых светофоров осуществляется снижением напряженности в 20% и в два раза соответственно, что обеспечивает требуемые силы света систем с лампами накаливания. Вольтамперная характеристика светодиодов в этих условиях без специальных устройств не позволяет светодиодным системам удовлетворить требования по силам света в ночном и специальном режимах работы.

     Перечисленные проблемы могут быть успешно решены при переходе от схем с огневым реле к электронным схемам управления светофорами.