Опыт использования K-MINE при создании систем диспетчерского управления железнодорожным транспортом

Эффективная работа современных горнодобывающих предприятий невозможна без развитого горнотранспортного комплекса (ГТК), включающего в свой состав большое количество машин и оборудования различного назначения (автосамосвалы, топливозаправщики, локомотивы и подвижной состав, экскаваторы, бульдозеры, грейдеры, буровые станки и другое вспомогательное оборудование). Поэтому, на предприятиях значительное внимание уделяется увеличению производительности оборудования; организации планомерного его ремонта и обслуживания; обеспечению экономии всех видов материальных ресурсов, снижению расхода топлива, шин; оптимизации загрузки транспортных средств; стабилизации во времени показателей качества руды, поступающей в переработку.

Решение этих задач и обеспечение эффективности эксплуатации ГТК в настоящее время невозможно без использования инженерными и управленческими службами горнодобывающих предприятий современных компьютерных технологий, методов автоматизированного управления технологическими процессами. Автоматизированная система диспетчерского управления (АСДУ) ГТК, как часть автоматизированной системы горными работами на предприятии, предназначена для управления выемочно-позрузочным, автомобильным и железнодорожным транспортом и буровыми станками; мониторинга основного и вспомогательного оборудования; управления и контроля объемов и качества руды, поступающей на переработку, объемов пород вскрыши, поступающей на отвалы.

Реализация АСДУ ГТК в полном объеме осуществляется, как правило, в три этапа:

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

2. Управление экскаваторно-железнодорожным комплексом, состоящим из тепловозов, электровозов и вспомогательной железнодорожной техники.

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

Целью статьи является показать принципы построения автоматизированных систем диспетчерского управления экскаваторно-железнодорожным комплексом на базе геоинформационной системы K-MINE.

В настоящее время система диспетчеризации внедрена на ингулецком и Южном ГОКах. Система предусматривает возможность мониторинга местоположения погрузочно-разгрузочной техники, а также железнодорожного транспорта, фиксирует время и место его погрузки и выгрузки, простои и количества отгруженных думпкаров, а также контроль объемов и качества руды, подаваемой на дробильно-обогатительную фабрику, что позволяет оперативно получать итоговые графики движения технологических поездов, а также графики работы погрузочно-выемочного оборудование за смену и период.

Общая структура АСДУ ж/д транспортом представляет собой набор автоматизированных рабочих мест, объединенных в единую систему (рис.1). Ядром системы является центральная база данных.

Функционально система разделена на две части:

• модуль оперативного планирования и подготовки производства;
• модуль диспетчерского управления.

База данных системы контроля местоположения транспортных средств и диспетчерского управления содержит данные:

1. Структура станционного развития на предприятии;

2. Карта ж/д путей;

3. Расстояния перегонов и нормативные показатели движения локомотивов;

4. Нормативные данные о пунктах погрузок и разгрузок;

5. Показатели фактической работы погрузочно-выемочного оборудования (объемы вымочно-погрузочных работ, время выполнения базовых операций, простои планируемые и неплановые и пр.);

6. Показатели фактической работы локомотивов и думпкаров (объемы перевозок, время прохождения маршрута, время погрузки и выгрузки, простои планируемые и неплановые и пр.);

7. Планируемые сменные задания работы выемочно-погрузочной техники и локомотивов;

8. Наряды работы на смену;

9. Журналы событий и т.д.

В работе диспетчерской системы управления ж/д транспортом участвуют несколько отделов рудоуправления: производственный, маркшейдерский, диспетчер рудоуправления, диспетчер железнодорожного транспорта, оператор смены, операторы станций, производственный отдела предприятия и диспетчер предприятия.

Работа системы начинается с работы модуля оперативного планирования и подготовки производства. Первоначально выполняется формирования сменных графиков работы выемочной техники. При этом учитываются объемные показатели работы карьера на смену, месторасположение экскаваторов, качественные и объемные показатели полезного ископаемого в забоях, планируемые простои оборудования на смену, связанные с ремонтами, хозяйственными работами и пр. С использованием цифровой модели карьера, прилежащих территорий и отвалов определяются расстояния между пунктами погрузки и разгрузки путем анализа существующих схем дорожного развития.

Таким образом, выполняется формирование исходных данных, необходимых для выполнения расчета по формированию оптимальных графиков вывоза пород.

Задача вывоза пород представляет собой классическую транспортную задачу с набором ограничений по стабилизации качества формируемой шихты по полезному ископаемому. На основании расчета опорного решения и оптимизации определяются маршруты движения железнодорожного транспорта из забоев на конечные пункты. В зависимости от этого производится расчет необходимого количества локомотивов и думпкаров для выполнения производственной программы. Расчет показателей является основой для недельно-суточно-сменной программы горных работ по карьеру.

На основании рассчитанных данных по оптимальному графику выполняется формирование сменных нарядов работы. Эти данные являются контрольными показателями работы диспетчерских служб карьера, железнодорожного цеха и предприятия (рис. 2).

Рис. 1 - Структурная схема АСДУ железнодорожным транспортом на базе K-MINE

Управление работой погрузочно-транспортным комплексом выполняется диспетчерскими службами карьера (рудоуправления) и железнодорожного цеха (ЖДЦ). Для выполнения работ используется специализированное программное обеспечение «АРМ диспетчера ЖДЦ» (рис. 3).

Рис. 2 - График - заявка по карьеру по работе выемочно-погрузочного оборудования

Рис. 3 - Программный интерфейс программы диспетчеризации ЖД транспортом

Основой для управления работой ж/д транспорта является мнемосхема станций соединенных линиями путей. При этом станции представляют собой узлы графа, а линии путей - его ветви. При этом пути могут быть различного типа: одноколейные или двухколейные, закрытые или открытые. Для каждой станции дополнительно учитывается количество путей (одновременное нахождение числа составов на станции), а для ветвей их длины и наклоны (для определение нормативного времени прохождения участков).

Работа по управлению работой транспортом выполняется диспетчером и операторами станций. После каждого события, возникающего в системе, погрузка, разгрузка, движение по ветке пути, прибытие на станцию, убытие со станции, постановка на ремонт и др., фиксируются диспетчером и вносятся в программу с помощью мнемосхемы. При этом фиксируется время операции и определяется ее вид. При этом в базу данных добавляется соответствующая действию запись. Для получения информации о состоянии локомотивов используется система условных обозначений (рис. 3). Представление состояния локомотивов и погрузочной техники сразу же визуально отображается на схеме.

Использование подобного подхода позволяет сравнивать фактическое время операции с нормативным, например, фактическое время погрузки, время движения по заданному участку пути и при превышении его выдавать диспетчеру соответствующее уведомление о принятии решения.

При работе диспетчера автоматически выполняется фиксирование событий. На основании данной информации в системе выполняется построение контактных графиков погрузочно-разгрузочных работ, а также движения локомотивов (рис.4).

Работа системы циклическая и повторяется ежесменно. По результатам работы парка экскаваторов и локомотивов формируются набор отчетной документации. В модуле диспетчерского управления ж/д транспортом реализован блок формирования отчетности по результатам оперативной работы. В системе реализована возможность формирования более 50-ти различных отчетов (рис. 5).

Отчеты используются соответствующими заинтересованными службами, рудоуправления, железнодорожного цеха и комбината. Дополнительно по накопленным данным в БД можно выполнять всевозможные аналитические задачи по работе погрузочно-транспортного комплекса за произвольный период времени.

Рис. 4 - Построение контактного графика для погрузочно-разгрузочных работ и движения локомотивов

В программе дополнительно реализован блок выведения информации об оперативной работе погрузочно-транспортного комплекса с использованием WEB (рис.6). Для этого можно использовать стандартный web-клиент. С его помощью выполняется загрузка соответствующей страницы с сервера комбината. Доступ к информации выполняется с учетом разграничений доступа. Таким образом, можно получать информацию о работе оборудования находясь в любой точке мира с помощью интернет.

Рис. 5 - Пример формирования отчета по оперативному учету работы горнотранспортного комплекса за сутки

Использование системы диспетчерского управления железнодорожным транспортом позволяет:

• выполнять мониторинг работы оборудования;
• оперативно отслеживать отклонения в работе оборудования (простои, задержки, ремонты);
• снизить неплановые простои оборудования за счет ускорения реагирования диспетчерских служб;
• снизить себестоимость транспортирования пород за счет оптимизации процессов планирования вывоза пород;
• снизить колебания шихты на внутрисменном интервале за счет равномерности загрузки оборудования и пересчете показателей после каждого события в системе.