Мониторинг работы карьерных автосамосвалов на современном этапе

УДК 550.8.028

МОНИТОРИНГ РАБОТЫ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ © А.С. Аброськин1

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Показана необходимость применения научных методов повышения эффективности производства по добыче полезных ископаемых за счет внедрения и использования на открытых горных разработках современных средств мониторинга работы карьерных автосамосвалов.

Ключевые слова: мониторинг карьерных автосамосвалов; горнодобывающие предприятия; производство; инновационные технологии; система управления.

HAUL TRUCK MONITORING AT THE MODERN STAGE OF THEIR DEVELOPMENT A.S. Abroskin

National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article shows the need to use the scientific methods improving mining production efficiency through the introduction

and application of modern tools for haul truck operation monitoring in open cast mining.

Keywords: haul truck monitoring; mining enterprises; production; innovative technologies; management system.

Современный этап развития карьерного автотранспорта характеризуется внедрением и освоением комплексной, системной автоматизации, осуществляющей контроль, учет, планирование, управление и анализ работы этого оборудования с целью достижения предельно высоких эксплуатационных характеристик карьерного автотранспорта.

Внедрение современных автоматизированных систем управления автотранспортом, которые осуществляют мониторинг и диспетчерское управление мобильным оборудованием, позволило поднять культуру горного производства, снизить простои экскаваторов и транспортного оборудования, увеличить производительность труда.

Вместе с тем возможности современных компьютерных систем управления автотранспортом используются далеко не полностью, в основном решаются традиционные для прежних систем управления задачи. При этом в организации эксплуатации автосамосвалов наблюдаются нарушения технологического режима (скорости движения, уровня загрузки автосамосвала, несанкционированный слив и недозаправка топлива, отклонение от заданного маршрута, несоблюдение сроков технического обслуживания и замены отдельных агрегатов и др.), что ведет к существенному росту эксплуатационных затрат и снижению производительности автотранспорта.

Расширение возможностей использования современных компьютерных технологий для совершенствования организации горного производства является актуальной научной и практической задачей.

Мониторинг карьерных автосамосвалов должен охватывать их работу как технологических средств на линии, так и техническое состояние бортовых узлов и систем для обеспечения работоспособности машин. Практически все системы управления горных комплексов с автотранспортом имеют оборудование, поз-

воляющее выполнить мониторинг автосамосвалов только на линии, т.е. при выполнении технологических операций при перемещении горной массы от забоев до приемных пунктов. Задачи мониторинга карьерных автосамосвалов включают:

♦ контроль и учет работы на технологической трассе;

♦ контроль текущего состояния бортового оборудования, узлов и систем автомобилей.

Мониторинг автосамосвалов может осуществляться как средствами автоматизированной системы управления, так и с помощью специального диагностического оборудования [1].

Одним из показателей интенсивности эксплуатации транспортных машин выступают внутрисменные простои и простои во время рейса, вызванные совокупностью причин, главными из которых считаются организационно-технические. Для снижения простоев и связанных с ними потерь в объемах перевозок, то есть более полного использования календарного фонда времени погрузочных и транспортных машин, в современных условиях применяются системы мониторинга эксплуатации карьерной техники. Если первая часть проблемы мониторинга (сбор информации с помощью технических средств) на большинстве карьеров уже решена, то анализ данных и принятие на его основе производственных решений выступают актуальными задачами как для управленческого персонала, так и для исследователей [2].

Реализация автоматизированных систем управления горнотранспортными комплексами (АСУ ГТК) осуществляется, как правило, в три этапа:

1. Управление экскаваторно-автомобильным комплексом, состав которого определяют парк автосамосвалов и топливозаправщиков, а также парк экскаваторов.

2. Управление железнодорожным комплексом, со-

1Аброськин Александр Сергеевич, соискатель, тел.: 89041151206, e-mail: abroskin_38@mail.ru Abroskin Aleksandr, Competitor for a scientific degree, tel.: 89041151206, e-mail: abroskin_38@mail.ru

стоящим из тепловозов, электровозов и вспомогательной железнодорожной техники.

3. Управление работой бурового и вспомогательного оборудования, включающего буровые станки, бульдозеры, тракторы и автогрейдеры.

На первом этапе автоматизированная система ГТК обеспечивает следующие основные функции:

- управление оборудованием в режиме реального времени и управление качеством руды при погрузке и разгрузке на складе;

- контроль движения руды, вскрыши и в целом горной массы, контроль соблюдения маршрутов движения, а также загрузки автосамосвалов;

- мониторинг работы двигателей и узлов автосамосвалов, эксплуатации шин, заправок и расхода топлива, времени технического обслуживания оборудования и т.д.

На втором этапе применения АСУ ГТК добавляется возможность мониторинга местоположения железнодорожного транспорта, его погрузки и выгрузки, простоев и количества отгруженных думпкаров, а также контроля соблюдения скоростных режимов поездов, расхода топлива тепловозами, объемов и качества руды, подаваемой на дробильно-обогатительную фабрику. Все это позволяет оперативно получать цифровую транспортную модель карьера по участкам железнодорожных путей и итоговый график движения технологических поездов за смену.

На третьем этапе достигается возможность самонаведения буровых станков на проектную точку без предварительной маркшейдерской выноски, передачи координат пробуренных скважин в маркшейдерскую службу и бюро буровзрывных работ для возможности своевременной корректировки проектов на бурение и взрыв; а также проводятся мониторинг и контроль в реальном масштабе времени как параметров процесса бурения, так и технического состояния буровых станков [3].

Интеллектуальную основу АСУ составляют информационные компьютерные системы (ИКС), которые играют существенную роль в создании автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). ИКС преобразуют контролируемые параметры работы в базы информационных данных и направляют сведения о возможных отклонениях от заданных параметров диспетчеру, который предупреждает водителей автосамосвалов и других горных машин.

Разработчиком данных систем является российская компания «ВИСТ Групп», которая создает и продвигает инновационные технологии в разных отраслях промышленности, в том числе и в горнодобывающей. Эта компания за двадцать лет функционирования накопила громадный опыт осуществления сложных комплексных решений и создания информационных систем в таких направлениях, как металлургической промышленности, горной добычи, энергетики, телекоммуникаций и науки. Являясь лидером в сфере создания и использования на территории Российской Федерации и стран СНГ автоматизированных систем управления горнотранспортным комплексом (АСУ

ГТК), компания «ВИСТ Групп» занимает на данный момент около 80% рынка внедрения информационных технологий в промышленности [3].

«ВИСТ Групп» предлагает несколько типов датчиков для установки, наиболее соответствующих конкретным условиям. Датчик выбирается на этапе технического проектирования. При функционировании автоматизированной системы управления с использованием датчиков решаются следующие задачи:

1. Автоматическое определение уровня топлива в любой момент времени.

2. Фиксация уровня топлива на начало и конец смены при приеме сообщения водителей о пересмене.

3. Определение объема заправки (слива) по изменению уровня топлива.

4. Измерение массы перевозимого автосамосвалом груза при помощи датчиков давления в цилиндрах подвески и бортового контроллера.

5. Выдача на мониторинг сигналов (включение фонарей шкалы загрузки) машинисту экскаватора о достижении самосвалом оптимальной загрузки (с целью предотвращения перегруза или недогруза автосамосвала).

6. Автоматический сбор и хранение в журнале регистрации рейсов информации о дате и времени каждой загрузки, массе груза, пробеге, объеме грузоперевозки (в тонно-километрах) и номере водителя, осуществляющего этот рейс (или номере смены).

7. Автоматический сбор и передача в диспетчерский центр информации о транспортном средстве (масса груза, количество топлива, координаты, скорость и т.д.).

8. Обеспечение дополнительных сервисных функций, например, упрощение процедуры заправки цилиндров подвески азотом и др.

Система контроля загрузки и топлива (СКЗиТ), устанавливаемая на автосамосвалы грузоподъемностью 55-220 т непосредственно на заводе «БелАЗ», интегрируется с другими бортовыми электронными системами управления и контроля состояния автосамосвала. В первую очередь это относится к системе управления тяговым электроприводом (СУТЭП), а также к системам диагностики основных узлов и агрегатов самосвала (контроль работы дизеля, давления в шинах и др.). Такая интеграция позволяет качественно усовершенствовать алгоритмы работы систем по сравнению с их автономным функционированием. Например, для более точного управления работой тяговым электроприводом необходима информация о загрузке автосамосвала, уклоне дороги при его движении, которая передается от СКЗиТ непосредственно в СУТЭП. Передача данных осуществляется по СА^ интерфейсу, которым оснащены бортовые контроллеры СКЗ 02.01 и СУТЭП. Подход к интеграции СКЗиТ и других бортовых электронных комплексов с помощью ОЛЫ-интерфейса является общим для развития электронных систем автосамосвала БелАЗ.

При этом предусмотренное программно-аппаратое расширение СКЗ 02.01 радионавигационным блоком с встроенным GPS-приемником (платой РНБ) - системой, управляющей передачей данных по

выделенному радиоканалу, - делает возможным передачу информации от датчиков СУТЭП и систем диагностики непосредственно в диспетчерский центр, сохранение этой информации на сервере системы «КАРЬЕР» и последующую организацию автоматизированного рабочего места механика автобазы (АРМ-М). Работа автосамосвала БелАЗ-75131 с интегрированными системами СКЗиТ и СУТЭП и непрерывной передачей данных в диспетчерский центр была продемонстрирована в январе 2004 г. на совещании потребителей РУПП «Белорусский автомобильный завод».

Система диспетчеризации «КАРЬЕР» допускает работу с самосвалами других производителей, также оснащенных электронными системами контроля и диагностики. Так, в июле 2004 г. в состав диспетчерской системы на Полтавском ГОКе были включены автосамосвалы Komatsu HD-785 и HD-1200. Бортовой контроллер PLC II, установленный на этих самосвалах, был соединен по RS-232 с СКЗ 02.01, оснащенным блоком РНБ. Дальнейшее согласование протоколов обмена данными между СКЗ 02.01 и PLC II сделало возможным передачу в диспетчерские центры рудоуправления и автобазы Полтавского ГОКа сведений о загрузке, расходе топлива (самосвалы оснащались дополнительно датчиком уровня топлива в баке УТ-90), а также местоположении парка автосамосвалов Komatsu, аналогично информации, передаваемой от автосамосвалов БелАЗ.

До 2004 г. система СКЗиТ, вследствие конструктивных особенностей автосамосвалов БелАЗ, могла быть установлена на самосвалах грузоподъемностью от 55 т и выше. Для определения степени загрузки самосвала в этой системе используется методика интегрированного вычисления веса груза по давлению в газомаслонаполненных амортизаторах подвески, измеренному высокоточными электронными датчиками давления (WIKA). При этом конструкция автосамосвалов БелАЗ грузоподъемностью 30-45 т, оснащенных шестью двухкамерными подвесками, не позволяла распространить на них указанную выше методику определения загрузки.

С целью преодоления этих ограничений в 20032004 гг. была разработана и опробована в заводских и натурных условиях система контроля загрузки, адаптированная для автосамосвалов БелАЗ грузоподъемностью 30-45 т и основанная на применении датчиков силы, монтируемых непосредственно на технологических «пальцах» подвески. Было установлено, что для определения загрузки с точностью до 1,5% достаточно получение информации от 4-х датчиков силы и показаний инклинометра (ИК-02) - датчика продольного крена, который также как и в случае определения загрузки для большегрузных автосамосвалов, вносит существенные коррективы в работу алгоритмов.

Так же в системе «КАРЬЕР» реализована диагностика состояния двигателя автосамосвала Cummins (США), которая применяется для обеспечения работоспособности автосамосвала, увеличения его ресурса и предупреждения аварийных отказов узлов современных карьерных автосамосвалов, с помощью бор-

товых систем диагностики, обеспечивающих непрерывное отслеживание изменений в параметрах узлов и деталей, их износа, структуры материалов и пр.

Для этого разработана специальная версия программного обеспечения бортового контроллера. Она имеет возможность обработки сообщений, генерируемых контроллером двигателя, которые поступают через CAN-интерфейс на блок контроллера СКЗ-02.01.

Системы диагностики и защиты являются частью электронной системы управления Quantum двигателей Cummins с топливной системой HPI (QSK45/60/70). Бортовой контроллер диспетчерской системы соединяется с системой диагностики посредством интерфейса J1939. Данные системы обеспечивают защиту двигателя по следующим параметрам:

> частоте вращения коленчатого вала;

> температуре топлива на входе в двигатель;

> давлению в системе охлаждения;

> температуре охлаждающей жидкости;

> давлению воздуха во впускном коллекторе;

> температуре воздуха во впускном коллекторе;

> давлению в системе смазки;

> уровню масла в картере двигателя;

> давлению картерных газов.

При обнаружении отклонения данных параметров от номинальных значений система защиты Cummins обеспечивает снижение мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала без остановки двигателя. Остановка двигателя производится только по команде оператора после остановки карьерного автосамосвала в безопасном месте.

Кроме указанных выше системы диагностики и защиты двигателей, Cummins контролируют еще несколько десятков параметров, включая текущее потребление топлива. Список параметров, передаваемых в диспетчерский центр для обработки, согласовывается во время работы над техническим проектом внедрения автоматизированной системы диспетчеризации.

Удаленный мониторинг технического состояния двигателей карьерных автосамосвалов в автоматизированной системе диспетчеризации «КАРЬЕР» включает:

а) периодический опрос параметров системы диагностики и сохранение их в базе данных для анализа информации совместно со сведениями о маршрутах движения, весе груза, уклонах дороги и т.п.;

б) фиксацию отклонений значений параметров от номинальных значений и информирование об этом ответственных лиц.

Еще одним немаловажным аспектом повышения эффективности горнодобывающего производства на национальном уровне является то, что современные условия развития сырьевой базы способствуют переориентации приоритетов ключевых промышленных отраслей в перспективе (и в России, и во всем мире) в направлении горнодобывающей промышленности. Интенсивность развития этой отрасли увеличится, что с учетом скорого истощения запасов нефтегазовых ресурсов будет способствовать освоению новых месторождений полезных ископаемых, большая часть

lui

Транспорт

которых находится в районах Крайнего Севера и Сибири [4]. В данном контексте применение современных средств мониторинга карьерного автотранспорта будет способствовать повышению эффективности

производства как на уровне предприятий, так и на уровне национальной экономики.

Статья поступила 08.12.2014 г.

Библиографический список

1. Трубецкой К.Н., Кулешов А.А., Клебанов А.Ф, Владимиров Д.Я. Современные системы управления горнотранспортными комплексами / под ред. акад. РАН К.Н. Трубецкого. СПб.: Наука, 2007. 334 с.

2. Монастырский Ю.А. Определение причин потерь рабочего времени экскаваторно-автомобильных комплексов на Петровском карьере ОАО «ЦГОК» // Университетские новинки. Кривой Рог, 2011.

3. Трубецкой К.Н. Создание в России роботизированного горного производства. Сколково, 2011 [Электронный ресурс]. URL: http://www.vistgroup.ru

4. Квагинидзе В.С. Диагностика, техническое обслуживание и ремонт карьерного горно-транспортного оборудования в условиях низких температур: дис. ... канд. техн. наук: 050506. Кемерово, 2008. С.15-17.

УДК 623.3

АНАЛИЗ ЧИСЛА КОРРЕСПОНДЕНЦИЙ К ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ НА ПРИМЕРЕ НОТАРИАЛЬНОЙ КОНТОРЫ

Л _ о

© Л.П. Догоюсова1, А.В. Зедгенизов2

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

В статье рассматривается процесс генерации корреспонденций к нотариальной конторе в г. Иркутске. Приводится распределение числа посетителей по часам суток, в том числе и на индивидуальном транспорте, а так же расчет удельной суточной генерации к исследуемой территории. Рассматривается наполнение транспортных средств. Выявляется средняя продолжительность паркирования транспортных средств. Предлагаются пути дальнейших исследований.

Ключевые слова: генерация корреспонденций; паркирование; коэффициенты часовой неравномерности; распределение загрузки.

ANALYSIS OF THE NUMBER OF CORRESPONDENCES TO AN URBAN AREA BY EXAMPLE OF A NOTARY'S OFFICE

L.P. Dogoyusova, A.V. Zedgenizov

National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article deals with the generation of correspondences to a notary's office in Irkutsk. The number of visitors including those arrived by individual transport is distributed by the hours of the day. Specific daily generation to the area under study is calculated, the occupancy rates of passenger vehicles as well as the average duration of parking are identified. Directions of further research are proposed.

Keywords: correspondence generation; parking; coefficients of hour unevenness; occupancy distribution.

Зрелость, развитость городов и качество жизни в них принято оценивать по развитию и комфортности инфраструктуры. В значительной степени на наличие или отсутствие какой-либо инфраструктуры влияет численность городского населения. Современный город является сложным организмом, в котором тесно переплетаются социальные, архитектурно-планировочные, инженерные и экономические сферы. Повышается уровень культурно-бытовой и деловой активности населения. Для того, чтобы удобно и рационально организовать жизнь города, в основе его планировочного решения проводится анализ корреспонденций к городской территории, исходя из функ-

циональных признаков и видов городского строительства. Расширение правовых функций хозяйствующих субъектов выделяет нотариальную деятельность в число не менее востребованной в городских условиях, и, несомненно, это становится источником повышенной генерации корреспонденций.

В данной работе в качестве городской территории, генерирующей корреспонденции, рассматривается нотариальная контора, которая расположена по адресу: г. Иркутск, ул. Приморский микрорайон, д. 10; она функционирует с 8 ч 00 мин. до 17 ч 00 мин. Общие характеристики обследуемого объекта:

> Число строений, взятых для обследования - 1.

1Догоюсова Лилия Петровна, студентка, тел.: 89245460053, e-mail: lilya.dogoyusova@tl-istu.com Dogoyusova Lilia, Student, tel.: 89245460053, e-mail: lilya.dogoyusova@tl-istu.com

2Зедгенизов Антон Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента и логистики на транспорте, тел.: (3952) 405694, e-mail: azedgen@gmail.com

Zedgenizov Anton, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Transport Management and Logistics, tel.: (3952) 405694, e-mail: azedgen@gmail.com