ИНСПЕКЦИОННО-ДОСМОТРОВЫЙ КОМПЛЕКС
INSPECTION AND VETTING COMPLEX

Изобретение относится к области технических средств бесконтактного рентгеновского досмотра крупногабаритных объектов (КГО) и может использоваться для обнаружения в них незаконных скрытых вложений, например, наркотических средств, взрывчатых веществ, оружия, боеприпасов и др., на различных пунктах пропуска и контроля.
Известны три вида инспекционно-досмотровых комплексов: стационарные, легковозводимые (перебазируемые) и мобильные. Наиболее дешевыми по себестоимости и удобными в эксплуатации считаются мобильные инспекционно-досмотровые комплексы (МИДК) [1].
Практически все МИДК, как российского так и зарубежного производства, представляют собой автомобильное шасси с установленным на нем соответствующим рентгеновским и иным оборудованием и имеют единый принцип работы [2]. Нормативным документом, определяющим состав мобильных ИДК и регламентирующим их эксплуатацию, независимо от принадлежности к министерству или ведомству, может являться [3, п. 3.7].
Сущность работы известных классических МИДК [4, 5], являющихся аналогами, по прибытии на рабочую площадку заключается в следующем:
1. Сбрасывается давление воздуха в пневматических рессорах автомобильного шасси и все оборудование опускается до минимально-допустимой высоты. Это необходимо для того, чтобы при сканировании КГО узким веерообразным пучком рентгеновских лучей можно было просветить и нижние его части, в частности, колеса автомобилей.
2. Запускается собственная дизель-генераторная установка (ДГУ) для обеспечения электроснабжения всего оборудования МИДК трехфазным переменным напряжением во время сканирования КГО.
3. Разворачивается стрела и детекторная линейка МИДК, образуя, так называемые, П-образные «ворота», в створе которых располагается контролируемый КГО.
4. Водителем-оператором осуществляется непосредственно сканирование неподвижного КГО независимо от направления движения МИДК: вперед или назад.
5. После получения рентгеновского изображения осуществляется его анализ оператором анализа информации.
Основными недостатками классических МИДК являются:
1. Конструкция и расположение щелевой диафрагмы (коллиматора) таковы, что веерообразный пучок от источника рентгеновского излучения не полностью просвечивает нижние части колес КГО. А именно в них могут находиться запрещенные к перемещению наркотические средства, взрывчатые вещества и т.п., упакованные в специальные сферические контейнеры, которые, свободно перекатываясь в полости колеса, всегда занимают крайнее нижнее положение. В известных МИДК минимальная высоты сканирования от поверхности площадки («мертвая» зона) составляет порядка 0,2 м-0,4 м, что зависит от направления «веера» пучка.
2. Не экономичность электроснабжения оборудования МИДК не от Государственной электросети (ГЭС), а от собственной ДГУ. В [6] показаны временные и финансовые потери при таком электроснабжении. В частности, временные потери возрастают почти в три раза (увеличивается время на периодическую дозаправку топливных баков, ремонт и обслуживание ДГУ и др.), а финансовые потери только по Федеральной таможенной службе за год составляют десятки миллионов рублей (за счет стоимости топлива, текущего и капитального ремонта ДГУ и др.).
К приведенным выше основным недостаткам электропитания МИДК от ДГУ можно еще дополнительно добавить следующие не менее важные недостатки:
- высокий уровень шума и наличие выхлопных газов, что способствует утомляемости операторов рабочей смены;
- практически постоянные вибрационные нагрузки на элементы автомобильного шасси МИДК.
Для устранения первого основного недостатка используются специальные перемещаемые эстакады соответствующей высоты [7, п. 7.4], на которые в случае необходимости заезжают КГО, чтобы веерообразный пучок смог просветить 100% объекта, включая колеса.
Для устранения второго основного недостатка рабочую площадку оборудуют (дооборудуют) системой подачи трехфазного электропитания не от ДГУ, а от ГЭС [7, п. 15.5]. Данный вариант построения и эксплуатации МИДК принят за прототип.
При этом напряжение питания подается на МИДК по силовому кабелю, который может подвешиваться с помощью соответствующих креплений на определенной высоте к тросу, расположенному параллельно МИДК по всей длине рабочей площадки. Кабель может располагаться и на соответствующих тележках, которые перемещаются по монорельсу, расположенному также на определенной высоте параллельно МИДК по длине рабочей площадки. В обоих случаях кабель при движении МИДК от распределительного электрощита распрямляется, а при движении в противоположную сторону - к распределительному щиту, принимает форму змейки.
Очевидно, что на необорудованных площадках и в полевых условиях МИДК будет получать электропитание от собственной ДГУ, а при работе на оборудованных площадках МИДК будет получать электропитание от ГЭС.
Однако и прототип имеет ряд некоторых недостатков:
1. Относительная сложность и высокая стоимость установки соответствующих опор для размещения на них силового кабеля.
2. Для просвечивания 100% объекта обязательное использование громоздкой эстакады. Эстакады имеют большой вес и очень неудобны в эксплуатации и поэтому, к сожалению, их практически не используют (особенно в зимнее время). При этом качество досмотра КГО, безусловно, снижается.
3. При сканировании КГО применяется следующий принцип: МИДК перемещается вперед-назад относительно неподвижного КГО в створе «ворот». В этом случае оператор управления движением должен выставлять каждый КГО строго параллельно относительно МИДК. Водитель-оператор при управлении автомобильным тягачом МИДК обязан перемещать комплекс также строго параллельно КГО (особенно при движении назад). Если по причине человеческого фактора хоть немного будет нарушена параллельность между КГО и МИДК, то в результате может произойти наезд МИДК на КГО с вытекающей из этого порчей дорогостоящего оборудования. К сожалению, такие факты наезда МИДК на КГО на практике не единичны. Во избежание столкновений МИДК и КГО в ряде моделей МИДК имеются системы аварийного останова сканирования в случае автоматического обнаружения опасного сближения МИДК и КГО. Однако в этом случае МИДК перемещается на точку начала сканирования и сканирование проводится повторно, что приводит к существенным потерям времени и снижению интенсивности использования МИДК.
Целями предлагаемого изобретения являются:
- упрощение системы подачи электропитания на трехфазный электропривод;
- исключение из процесса сканирования использование неудобных эстакад;
- повышение безопасности КГО и МИДК путем сведения к минимуму влияния человеческого фактора на процесс производства сканирования.
Для достижения поставленных целей предлагается:
- использовать иной принцип сканирования: МИДК неподвижен, а перемещается вперед-назад относительно него в створе «ворот» непосредственно контролируемый КГО, устанавливаемый на специальную платформу;
- перемещать платформу с КГО по рельсам, при этом платформа, безусловно, будет несколько выше поверхности рабочей площадки.
Это позволит:
1. Полностью исключить из процесса эксплуатации МИДК эстакады, так как сама платформа будет выполнять функцию стационарной эстакады.
2. Существенно упростить процесс постановки КГО относительно МИДК. Для этого на поверхности рабочей площадки необходимо установить стационарные направляющие для МИДК, которые будут параллельны рельсам платформы. Оператору управления движением необходимо всего только один раз выставить МИДК относительно платформы и зафиксировать его в нужном месте. Крупногабаритный объект заезжает на платформу, также пользуясь соответствующими направляющими. В данном случае при сканировании водитель-оператор МИДК вообще не потребуется. В принципе он может даже не входить в состав экипажа МИДК. Управлять движением платформы может тот же оператор управления движением или иной оператор, управляя работой комплекса и платформы посредством пульта дистанционного управления (проводного или беспроводного), причем, платформа на рельсах с КГО будет перемещаться, как отмечалось выше, параллельно МИДК.
3. Упростить систему подачи электропитания от ГЭС как на МИДК, так и на электропривод платформы.
В связи с тем, что МИДК неподвижен, то подача электропитания на его оборудование станет совсем простой задачей - путем подключения силового кабеля к предусмотренному в МИДК штепсельному разъему. Этот кабель не надо как-то соответствующим образом укладывать, тем более - на высоте.
При предложенном принципе сканирования электропривод платформы должен крепиться к нижней ее части и через редуктор приводить в движение одну из пар железнодорожных колес. Кабель должен располагаться также под платформой на поверхности рабочей площадки в соответствующем кабельном коробе. Очевидно, что проложить кабель на горизонтальной поверхности намного проще и дешевле, нежели на соответствующих опорах. Кроме того, здесь можно использовать не четырехжильный, а трехжильный, более гибкий и легкий, кабель. В качестве четвертой жилы (нулевого провода) можно задействовать одну из рельсов (как в метрополитенах). Это также несколько удешевит систему электроснабжения электропривода.
Поставленные цели достигаются тем, что в мобильном инспекционно-досмотровом комплексе, получающем электроснабжение от ГЭС по силовому кабелю, содержащем оборудование комплекса, установленное на автомобильном шасси, источник рентгеновского излучения, стрелу с детекторной линейкой, образующие в рабочем положении комплекса П-образные «ворота», в створе которых располагается КГО, поворотный механизм источника излучения и «ворот», МИДК остается неподвижным, а перемещается относительно него КГО на платформе, которая двигается по рельсам, проложенным строго параллельно оси симметрии МИДК, электропривод которой закреплен на нижней ее части и получает электропитание также от ГЭС по второму силовому кабелю, проложенному на поверхности рабочей площадки между рельсами, вращающий момент на ведущую пару колес передается от электропривода через редуктор, длина рельсов определяет длину рабочей площадки, по концам которой располагаются мостки для заезда (съезда) крупногабаритного объекта на платформу (с платформы), для исключения ударов платформы о мостки в последних на уровне платформы установлены датчики парктроника (парковочного радара), передающие сигналы на отключение электропривода от питания и на тормозную систему, а длина рельсов равна удвоенной максимальной длине платформы с промежутком между крайними положениями платформы, посередине которого располагается плоскость «ворот», причем напряжение питания на электропривод платформы подается (снимается) через контакты пускателя по соответствующим сигналам, в зимнее время подплатформенное пространство от бокового снега защищено снегозадержателями, а все оборудование, МИДК и КГО для защиты от различных атмосферных осадков может располагаться под навесом.
Принцип действия мобильного инспекционно-досмотрового комплекса поясняется фиг. 1, на которой изображен вид МИДК сзади в рабочем положении и КГО на платформе; фиг. 2, на которой представлен вид сбоку КГО на платформе с детекторной линейкой МИДК, и фиг. 3, на которой приведен пример подключения силового кабеля к электроприводу платформы. Следует отметить, что конкретный способ укладки кабеля в кабельный короб, который обязательно здесь должен быть, в описании изобретения не рассматривается по причине наличия нескольких известных кабелеукладчиков.
1
2
Мобильный ИДК (фиг. 1) включает в себя оборудование комплекса 1, размещенное на автомобильном шасси 2, источник рентгеновского излучения 3, стрелу 4 с Г-образной детекторной линейкой, поворотный механизм рентгеновского оборудования и «ворот» 5, пневматические стойки 6 по количеству колес в автомобильном тягаче. Крупногабаритный объект 7 устанавливается на подвижной платформе 8, которая на нескольких колесных парах (пусть две пары) 9 перемещается по двум рельсам 10 и 10. Под платформой закреплен трехфазный электропривод 11, выходной вал которого через редуктор 12 передает крутящий момент одной ведущей колесной паре платформы. На поверхности рабочей площадки под платформой укладывается в кабельный короб (на рисунке не показан) силовой кабель 13, электрически связанный с электроприводом 11. Для защиты подплатформенного пространства от попадания в него бокового снега по всей длине рельсов с двух сторон устанавливаются снегозадержатели 14 (в летнее время могут не устанавливаться). Все перечисленное оборудование, МИДК и КГО могут располагаться под навесом 15 для защиты от различных атмосферных осадков. Все электрооборудование неподвижного МИДК запитывается от ГЭС посредством кабеля 16.
1
2
1
2
На фиг. 2 показаны мостки 17 и 17, по которым КГО заезжает на платформу 8 или с нее съезжает. Высота мостков одинакова с высотой платформы. Для того чтобы платформа при движении не ударяла по мосткам, на них на уровне платформы установлены датчики (радары) парктроника 18 и 18. Эти датчики при приближении платформы к мосткам до какого-то минимально-допустимого расстояния выдают сигнал на автоматический останов платформы (на отключение электропривода от питания и на тормозную систему).
Тормозная система железнодорожных колес платформы на рисунке не показана. Принцип ее работы хорошо известен и в описании не рассматривается. Один из классических вариантов ее работы заключается в следующем: при поступлении сигнала на торможение срабатывает тормозной цилиндр (гидравлический или пневматический) и его шток прижимает соответствующие колодки к задней или передней паре колес платформы до ее полного останова. После останова платформы тормозная система автоматически приводится в исходное состояние.
Минимально-допустимое расстояние, при котором срабатывают радары парктроника, должно включать путь, на который перемещается платформа по инерции после поступления сигнала на ее останов. Так как максимальная скорость движения платформы при сканировании всего 24 метра в минуту (или 1,44 км/час), то этот путь будет небольшим.
Для начала и окончания активации рентгеновского излучения на детекторной линейке 4 устанавливается оптоэлектронная пара 19 (источник и приемник оптического излучения). При перемещении платформы пусть вправо (как показано на фиг. 2) КГО пересекает луч оптического излучения оптопары 19 и автоматически начинается формирование веерообразного пучка, т.е. начинается процесс сканирования объекта. После окончания сканирования КГО выходит из зоны действия оптопары 19 и генерация рентгеновского излучения автоматически прекращается. На фиг. 2 снегозадержатели 14 и сам МИДК не показаны.
1
2
На фиг. 3 представлен один из вариантов подачи электропитания на электропривод 11 с помощью кабеля 13. Один конец кабеля с помощью штепсельного разъема (ШР) подключается непосредственно к электроприводу 11. Трехфазное напряжение подается от распределительного щита (РЩ) ГЭС через трехфазный пускатель 20. На пускатель подаются управляющие команды «Пуск» и «Стоп» соответственно для замыкания и размыкания контактов пускателя, т.е. для начала и окончания движения платформы. Данные команды могут быть поданы оператором (с пульта или от кнопок аварийного останова) или автоматически, например, от датчиков парктроника 18 и 18. При перемещении платформы кабель или укладывается в линию в кабельном коробе (фиг. 3а), или соответствующим образом складывается примерно пополам (фиг. 3б).
Общая длина рабочей площадки L должна быть не менее удвоенной длины S самого длинного возможного КГО (или длины платформы) и некоторого расстояния Δ между платформами в их крайних положениях:
L=2⋅S+Δ.
Расстояние Δ необходимо для размещения между конечными положениями платформ П-образных «ворот» (на фиг. 2 показана вертикальная часть детекторной линейки 4). Несложные расчеты показывают, что это расстояние должно быть порядка 1-2 м.
Высоту платформы h над рельсами выбирают такой, чтобы платформа с КГО вписывались в габаритную высоту П-образных «ворот» МИДК.
В качестве колес платформы целесообразно использовать малогабаритные колеса от железнодорожных дрезин.
Мобильный ИДК работает следующим образом.
1
По прибытии МИДК на рабочую площадку водитель-оператор устанавливает его на указанное место так, чтобы плоскость «ворот» оказалась точно посередине длины рабочей площадки. Ось симметрии МИДК должна быть строго параллельно рельсам, по которым перемещается платформа 8. Далее водитель-оператор ставит МИДК на стояночный тормоз, глушит двигатель автомобильного тягача, с помощью силового кабеля 16 подключает оборудование МИДК к ГЭС, разворачивает стрелу (П-образные «ворота») и включает все необходимое для сканирования оборудование. После этого водитель-оператор покидает рабочую площадку. С помощью силового кабеля 13 электропривод 11 платформы 8 уже заранее через контакты пускателя 20 подключен к РЩ ГЭС (фиг. 3). Контакты трехфазного пускателя 20 пока разомкнуты, платформа пусть находится в крайнем левом положении на рабочей площадке вплотную к мосткам 17.
Далее оператор управления движением разрешает заезд первому КГО на платформу 8, управляет заездом и выставляет объект контроля на платформе по направляющим. После этого МИДК и КГО будут строго параллельны друг другу. Водитель КГО покидает рабочую площадку.
Старший рабочей смены убеждается в готовности оборудования к сканированию, в отсутствии людей в зоне действия рентгеновского излучения и, нажимает кнопку «Пуск» на соответствующем пульте. Контакты в пускателе 20 замыкаются, подается напряжение на электропривод, его выходной вал приводит в действие редуктор 12, который передает крутящий момент на ведущую пару железнодорожных колес 9 (фиг. 3). Скорость вращения вала электропривода постоянная. Платформа 8 с КГО 7 начинает равномерное перемещение слева направо. Как только бампер (или любая выступающая часть) КГО пересечет луч оптического излучения оптоэлектронной пары 19, автоматически начинается формирование узкого импульсного веерообразного пучка рентгеновских лучей, который последовательно пронизывает КГО (фиг. 2). Прошедший через КГО веерообразный пучок попадает на детекторную линейку, преобразуется в ней в соответствующие цифровые коды, пропорциональные интенсивности пройденных сквозь КГО рентгеновских лучей. Далее цифровые коды преобразуются в соответствующие видеосигналы на экране монитора: при более сильном ослаблении интенсивности рентгеновского луча на экране появляется более темное видеоизображение. Так последовательно по мере движения платформы с КГО на экране монитора у оператора формируется цельное рентгеновское изображение КГО, которое затем подвергается им анализу.
2
2
2
После выхода КГО из зоны действия излучения оптопары 19 автоматически прекращается генерация веерообразного пучка рентгеновских лучей, и при этом процесс сканирования первого КГО закончился. Однако платформа какое-то короткое время еще продолжает перемещаться вправо. При подъезде платформы к мосткам 17 до минимально-допустимого расстояния срабатывают датчики (радары) парктроника 18, автоматически формируется сигнал «Стоп» на пускатель 20 и на срабатывание тормозной системы. Контакты пускателя размыкаются, электропривод 11 обесточивается, тормозная система срабатывает (см. выше) и платформа останавливается в крайнем правом положении перед мостками 17. Далее оператор управления движением дает разрешение водителю КГО съехать с платформы по этим мосткам.
Для сканирования второго КГО возможны следующие варианты.
2
Вариант №1. Оператор управления движением дает разрешение водителю второго объекта заехать на платформу по мосткам 17. Включается реверсивный режим работы электропривода 11. Далее все происходит аналогично, но сканирование КГО происходит при движении платформы уже справа налево. При таком варианте нечетные КГО будут сканироваться при движении слева направо, а четные КГО - при движении в обратном направлении справа налево. Неудобством такого варианта будет проблема в перераспределении оператором потока КГО: то слева, то справа. На отдельных пунктах пропуска это просто невозможно реализовать.
2
Вариант №2. После сканирования КГО и его съезда с платформы по мосткам 17 платформа 8 по команде соответствующего оператора уже без КГО возвращается в свое исходное положение - крайнее левое на рабочей площадке. При таком варианте все КГО будут сканироваться при движении платформы только слева направо. При втором варианте будет иметь место «холостой» пробег платформы (т.е. небольшие временные потери), но зато не будет проблем в перераспределении потока КГО. Кроме того, временные потери будут незначительными, к тому же «холостой» пробег будет проходить во время анализа рентгеновского изображения, т.е. ни каких задержек в сканировании очередного КГО не будет.
Оба варианта действующие и выбор одного из них зависит от руководства пункта пропуска, хотя очевидно, что второй вариант предпочтительнее.
Для защиты силового кабеля 13 от попадания снега в зимний период в МИДК по всей длине рельсов с двух сторон предусмотрены снегозадержатели 14. Для более надежной защиты всего оборудования от различных атмосферных осадков возможно строительство навеса 15.
Из описания изобретения следует, что поставленные перед МИДК цели достигнуты. Можно отметить еще некоторые дополнительные преимущества предложенного МИДК:
1. В связи с тем, что в МИДК постоянно используется платформа (эстакада), позволяющая сканировать 100% объекта, то нет необходимости сбрасывать давление воздуха в пневматических амортизаторах для опускания оборудования МИДК. Это несколько ускорит и упростит процесс подготовки МИДК к сканированию, а также повысит готовность МИДК к возможной передислокации (при возникновении необходимости).
2. В связи с тем, что при сканировании МИДК неподвижен, то практически исключаются различные раскачивания П-образных «ворот», что позволит, в свою очередь, исключить возможные от раскачивания «смазывания» полученного рентгеновского изображения КГО.
3. Если все рабочие площадки в зоне действия МИДК будут оборудованы, как описано в изобретении, то водитель-оператор МИДК вообще не потребуется. Необходимо будет иметь просто водителя автомобильного тягача, задачи которого будут заключаться в перемещении тягача с одного места дислокации на другое.
4. При неподвижном МИДК создаются технические предпосылки для реализации передачи сканированных изображений в электронном виде по проводам (или оптоволокну) в режиме он-лайн для их хранения; для анализа операторами, работающими удаленно, а также для передачи их на вышестоящий уровень.
5. Можно сказать, что в изобретении предложен новый комбинированный вид ИДК: стационарно-мобильный.
Таким образом, в изобретении предложен экономичный и эффективный мобильный ИДК, позволяющий безопасно получать качественные рентгеновские изображения практических любых объектов контроля с минимальными экономическими затратами.
Источники информации
1. Малышенко Ю.В. и др. Начальная подготовка персонала инспекционно-досмотровых комплексов: учебник. - Владивосток: Владивостокский филиал Российской таможенной академии, 2010. - 460 с.
2. Башлы П.Н., Вербов В.Ф. и др. Таможенное дело: инспекционно-досмотровые комплексы России и зарубежных государств: учебное наглядное пособие. - Ростов-на-Дону: Ростовский филиал Российской таможенной академии, 2015. - 146 с.
3. Приказ Федеральной таможенной службы России от 24.01.2005 №52 «Об утверждении Концепции создания системы таможенного контроля крупногабаритных грузов и транспортных средств».
4. HCV-Mobile. Heiman CarqoVision mobile: учебное пособие технического специалиста. Издательство «Smiths Heiman», 2007.
5. Башлы П.Н., Вербов В.Ф. и др. Таможенное дело: теория и практика применения мобильных инспекционно-досмотровых комплексов: учебник. - Ростов-на-Дону: Ростовский филиал Российской таможенной академии, 2015. - 292 с.
6. Башлы П.Н., Вербов В.Ф., Долгополов О.Б. Совершенствование электроснабжения мобильных инспекционно-досмотровых комплексов как направление повышения эффективности таможенного контроля // Вестник Российской таможенной академии. 2018. №3. С. 49-56.
7. Мантусов В.Б., Башлы П.Н., Вербов В.Ф., Карасев А.В. Таможенное дело: практика и теория применения инспекционно-досмотровых комплексов: учебник. - Ростов-на-Дону: Ростовский филиал Российской таможенной академии, 2018. - 360 с. (п. 15.5). (Прототип).