Модернизация инфраструктуры и системы управления транспортно-логистическим комплексом нефтеперерабатывающего предприятия

М.И. Шмулевич,
профессор, доктор техн. наук,
ЗАО «Промтрансниипроект»

Вопросы развития инфраструктуры и совершенствования системы управления промышленным транспортом рассмотрены на примере одного из крупнейших предприятий нефтеперерабатывающей промышленности России ОАО «Газпромнефть – ОНПЗ».
Стратегия развития предприятия предусматривает существенное увеличение глубины нефтепереработки и, как следствие этого, изменение объемов и структуры грузопотоков отгружаемой продукции и ввозимого сырья, что влияет на инфраструктуру железнодорожного транспорта и организацию перевозок. 
Основные решения, определяющие развитие железнодорожного транспорта предприятия, состоят в следующем:
- значительное увеличение выхода высокооктановых бензинов, зимних марок дизельного топлива, ароматических углеводородов и других светлых нефтепродуктов и соответствующее уменьшение выхода темных;
- связанное с этим перераспределение объемов отгрузки нефтепродуктов между товарно-сырьевыми базами (ТСБ) завода;
- увеличение производства и отгрузки кокса и серы;
- прием, слив и хранение значительных объемов стабильного газового конденсата (СГК) и др.
Предусматривается также совершенствование технологии отгрузки нефтепродуктов: уменьшение объемов отгрузки на галерейных эстакадах и соответствующее увеличение объемов отгрузки на автоматизированных установках тактового налива (АУТН); обеспечение точного автоматизиро-ванного коммерческого учета отгружаемой продукции со строительством необходимых для этого современных автоматизированных весовых ком-плексов и другие мероприятия, влияющие на работу транспортно-погрузочной системы.
Технические возможности и технология работы железнодорожного транспорта предприятия должны быть приведены в соответствие с требованиями основного производства. 
Несмотря на прогнозируемое увеличение доли отгрузки трубопроводным транспортом и уменьшение доли отгрузки железнодорожным транспортом, железная дорога остается основным средством вывоза продукции предприятия, выполняя 70% этой работы. Существенно изменится структура грузопотоков, осваиваемых железной дорогой: при сохранении общего объема вывоза значительно вырастет дробность погрузки, изменятся состав и направление грузопотоков, многократно увеличится объем ввоза. 
На требования к модернизации железнодорожного транспорта влияет не только развитие нефтехимического производства. Завод проектировался и строился несколько десятилетий назад, и в настоящее время изменились требования к железнодорожному транспорту: предприятиям требуются длинные пути для организации маршрутной отгрузки продукции; широко внедряются системы автоматизации, обеспечивающие безопасность движения, сокращение затрат ручного труда, повышение пропускной способности транспортной системы. 
Наконец, работа в нынешних рыночных условиях также выдвигает специфичные требования, например, уменьшение зависимости хозяйствую-щего субъекта от монополиста – ОАО «РЖД», т.е. наличие необходимой собственной инфраструктуры, независимого обслуживания тяговыми средствами и др.
Все это должно привести к достижению основной цели – обеспечению устойчивой работы предприятия и повышению эффективности транспортно-логистического комплекса.
Схема железнодорожного транспорта завода (рис.1) необычна: подъ-ездные пути предприятия примыкают к станции РЖД в 9 пунктах, при этом передвижения с одного примыкания на другое возможны только с выездом на станцию примыкания, что существенно снижает маневренность железнодорожного транспорта завода. 
В настоящее время обмен вагонами со станцией примыкания выполняется для маршрутного налива – локомотивами станции, для сборных передач – локомотивами завода. 
Подготовка вагонов под налив выполняется в промывочно-пропарочной станции (ППС), примыкающей к сортировочному парку станции примыкания. Некоторые продукты – ароматика (ортоксилол, параксилол, бензол, толуол), специальные масла требуют особо тщательной очистки цистерн, такая подготовка выполняется в промывочно-пропарочном цехе (ППЦ) предприятия. 
Вагоны, предназначенные для подачи на завод, перерабатываются на сортировочной горке станции примыкания, где подбираются по нескольким назначениям, или переставляются на пути сортировочного парка после обработки в ППС, а затем переставляются в парк, обслуживающий НПЗ.
В этом парке выполняется дополнительная подсортировка вагонов по группам и назначениям внутри примыканий. В большинстве случаев на предприятие поступает группа вагонов, предназначенная под погрузку одного груза, но возможны и другие варианты. Статистика количества вагонов и назначений в разборочных передачах приведена на рис.2 и 3. 
Как показали результаты анализа, существующая инфраструктура железнодорожного транспорта предприятия и связанная с этим организация транспортного обслуживания основного производства обладает существенными недостатками, влияние которых должно быть уменьшено в результате реконструкции: недостаточное путевое развитие не обеспечит переработку порожнего и груженого вагонопотоков на перспективу; наличие на заводе нескольких не связанных друг с другом примыканий к станции РЖД вынуждает выполнять маневровые перемещения с выездом на станцию примыкания, что снижает маневренность и увеличивает простои локомотивов и вагонов; обслуживание основного объема ввоза и вывоза локомотивами станции примыкания ставит завод в зависимость от ОАО «РЖД» и увеличивает риски в его работе и др.
Для выявления потерь производительности наливных эстакад и ППЦ по причинам, зависящим от работы транспортно-логистического комплекса, выполнен статистический анализ данных о работе основных пунктов погрузки. С этой целью за один и тот же период обработаны графики работы наливных эстакад (графики диспетчеров погрузки) и графики исполненной работы локомотивов (графики маневрового диспетчера).
Параллельная обработка этих графиков позволила выявить простои эстакад и ППЦ по следующим причинам: отсутствие локомотивов завода; отсутствие локомотивов РЖД; отсутствие свободного ж.д. пути или занятость пути враждебными маршрутами; отсутствие вагонов.
Статистический анализ показал, что ежедневно в 9-12 случаях после окончания налива возникают простои вагонов на наливных эстакадах про-должительностью от 30-40 мин до 7-10 час каждый, в среднем - по 1,5-3,0 час. Простои возникают либо из-за занятости заводского локомотива, либо в ожидании локомотива РЖД, либо (редко) из-за отсутствия вагонов, либо из-за занятости путей враждебными маршрутами, не позволяющая вывести вагоны с путей налива, которая может длиться до 2-4 час.
Суммарные суточные простои каждой из основных эстакад по причинам, связанным с работой железнодорожного транспорта, составляют по 2,5-4 час (в некоторых случаях - по 7-9 час), что существенно снижает потенциальную производительность системы отгрузки готовой продукции завода.
Общие среднесуточные простои всех эстакад составляют:
из-за отсутствия локомотивов – 14,80 час/сут,
из-за ограничений инфраструктуры – 4,70 час/сут,
из-за отсутствия вагонов – 3,52 час/сут.
Суммарные простои по всем рассмотренным причинам составляют 23,02 часа в сутки, т.е. практически одна из эстакад полностью исключена из работы. На эту величину может увеличиться расчетная производительность эстакад и ППЦ в результате развития инфраструктуры ж.д. транспорта, улучшения обслуживания локомотивами и своевременной подачи вагонов. 
Наибольшее влияние на простои эстакад оказывает отсутствие локомотивов. Однако из этого нельзя сделать вывод, что увеличение числа локомотивов решит большую часть проблем, так как при этом существенно возрастут простои из-за враждебности маршрутов и занятости путей.
Проблему снятия логистических ограничений следует решать ком-плексно – и для инфраструктуры, и для подвижного состава, что подтвер-ждено графо-аналитическим моделированием. 
Разработаны следующие предложения по развитию инфраструктуры железнодорожного транспорта завода:
как показали результаты расчетов, для обеспечения планового объема налива на существующей АУТН должна быть предусмотрена технология, при которой к моменту окончания налива предыдущей партии вагонов порожние вагоны под налив следующей партии уже находятся на путях АУТН. Доставка порожних вагонов со станции примыкания после вывоза туда груженых вагонов в связи с возникающими перерывами между постановками вагонов под налив не обеспечивает требуемой производительности АУТН.
Другие недостатки существующей инфраструктуры - ограниченные возможности тупиковой схемы путей налива и частые враждебные передвижения при подаче и уборке вагонов на АУТН и на наливные эстакады галерейного типа.
Многовариантность проектирования – один из важных факторов, позволяющих добиться высокой эффективности проектных решений. 
Рассмотрены несколько вариантов развития инфраструктуры АУТН:
- проектирование сквозных путей (рис.1). При этом существующая длина фонта постановки (по 18 вагонов) не может быть увеличена, что ограничивает длину формируемого состава 54 вагонами и является недо-статком этого варианта; 
- сохранение тупиковых путей с увеличением фронта постановки под налив до 24 вагонов (рис.4), что позволяет формировать полносоставные поезда из 72 вагонов, но требует укладки 4-х путей в приемоотправочном парке и в 1,5 раза увеличивает объем инвестиций;
-сохранение тупиковых путей налива и их удлинение до 24 вагонов с укладкой нового парка путей за пределами существующей площадки завода со сквозным выходом из этого парка на соединительный путь к станции примыкания и перспективой развития собственной станции завода (рис.5).
Разработаны технологические процессы и суточные планы-графики работы при каждом из предлагаемых вариантов, определены инвестиционные и технологические достоинства и недостатки каждого из них. 
В качестве базового принят сквозной вариант, но необходимо, кроме различия в капиталовложениях, учесть возможность формирования полносоставных маршрутов на собственных путях завода. Увеличение объема маршрутной погрузки до станций назначения или распыления может стать одним из важных источников окупаемости инвестиций в развитие железнодорожного транспорта. Предлагаемое развитие инфраструктуры в сочетании с обслуживанием завода собственными локомотивами создает благоприятные условия для увеличения объема маршрутной погрузки. 
Рассмотрены различные варианты обслуживания завода локомотивами РЖД и собственными. Внутризаводская маневровая работа во всех случаях должна выполняться локомотивами завода. Внешние перевозки могут выполняться собственными локомотивами полностью или частично. Для всех вариантов потребность в локомотивах и их загрузка определены в результате построения суточных планов-графиков работы железнодорожного транспорта завода, один из вариантов зон обслуживания локомотивами завода и станции примыкания приведен на рис. 6.
Переход к обслуживанию собственными локомотивами приводит к ликвидации оплаты услуг РЖД по подаче и уборке вагонов, формированию маршрутов, выполнению части маневровых работ, но при этом вызывает необходимость приобретения и содержания собственного локомотивного парка; одновременно уменьшаются простои вагонов в ожидании локомотивов и простои наливных эстакад в ожидании уборки груженых или подачи порожних вагонов, что увеличивает ресурс эстакад, используемый для увеличения объема налива. 
Ожидаемое суммарное сокращение оплаты услуг РЖД ниже стоимости содержания собственных локомотивов, поэтому решающим фактором в пользу выполнения работ собственными локомотивами является повышение надежности системы, снижение рисков, связанных с обслуживанием локомотивами РЖД.
При переходе к полному или частичному выполнения подачи и уборки вагонов между станицей примыкания и площадкой завода собственными локомотивами предприятия возможны различные сценарии распределения сортировочной работы между парками станции и завода: выполнение всего объема сортировки на путях завода, сохранение действующей в настоящее время системы сортировки вагонов в парке станции, частичная подборка вагонов в этом парке.
Для каждого из этих сценариев разработана технология сортировочной и маневровой работы, определены характеристики входящего вагонопотока и на основе этих расчетов промоделирована работа заводского парка: прием групп вагонов, их сортировка, накопление, отстой, формирование передач, опробование тормозов перед подачей на станцию РЖД, отправление. Результаты графо-аналитического моделирования позволили определить минимальные требования к путевому развитию, при которых выполняются необходимые переработки вагонов, а загрузка путей и локомотивов находится в пределах нормы. 
С целью обеспечения независимости работы транспорта завода от станции примыкания рассмотрена возможность укладки соединительных путей между примыканиями завода к станции РЖД (рис.1). 
Сегодня продолжительность пребывания заводских локомотивов в парке станции примыкания при ввозе или вывозе вагонов составляет от 30-40 мин до 1-2 час, в среднем не менее 1 часа, чуть ниже задержки при проследовании локомотива транзитом с одного примыкания на другое через этот парк. Экономически соединение примыканий не окупается в разумные сроки, однако технологически оно дает возможность оперативной переброски локомотивов между примыканиями без выхода на внешнюю сеть, формируя замкнутую кольцевую инфраструктуру железнодорожной сети предприятия, и может рассматриваться как решение, ориентированное на перспективу. Кроме того, в этом случае может быть рассмотрен важный вопрос об изменении статуса железнодорожного транспорта завода с транспорта необщего пользования на технологический. 
Рекомендовано оснащение стрелок и сигналов завода системой микропроцессорной централизации (МПЦ). В перспективе МПЦ должна охватить около100 стрелок, которые планируется разделить на 3 диспетчерских круга (по основным примыканиям) с единым диспетчером и тремя операторами.
Централизация стрелок рассматривается, прежде всего, как средство повышения безопасности движения. Безопасность движения, снижение риска аварий и вывод персонала из опасной зоны являются основными результатами централизации, но одновременно значительно (с 7-10 мин. до нескольких секунд) сокращается продолжительность подготовки маршрутов движения и, следовательно, повышается пропускная способность станционных горловин и маневровых районов. 
Пришедшие на смену ЭЦ релейного типа (БМРЦ) системы МПЦ, в которых логика реализуется на компьютерной базе, обладают рядом серьезных преимуществ: 
- значительно меньше габариты оборудования, поэтому в 3-4 раза меньше объем помещений для его размещения, что существенно при созда-нии объединенного диспетчерского центра. Используются необслуживае-мые аккумуляторы; громоздкие пульты–табло ЭЦ заменены мониторами; на 50% меньше объем строительно-монтажных и пуско-наладочных работ; дешевле эксплуатация, так как меньше реле, требующих регулярной проверки и ремонта (в ЭЦ – 100 реле на одну стрелку, в МПЦ – до 30);
- выше надежность, что обеспечивается дублированием многих уз-лов, в том числе центрального процессора, и непрерывным обменом данными между процессором и объектами управления и контроля;
- значительно шире функциональные возможности системы. Поскольку вся исходная информация находится в компьютере, МПЦ встраивается в общую информационную систему транспортно-отгрузочного комплекса и завода в целом, интегрируется с другими подсистемами АСУ предприятия; реализуются новые функции, связанные со сбором информации для оптимизации управленческих решений, сохранения в памяти всех поездных ситуаций, протоколирования действий диспетчера (аналог «черного ящика») и др.;
- возможно управление удаленными объектами из одного пункта, т.е. размещение всего диспетчерского персонала в одном центре с децентрализацией, в случае необходимости, объектных контроллеров (например, их размещение в стрелочных горловинах примыканий), что позволяет значительно снизить расход медного кабеля и использовать оптоволокно;
- при изменении путевого развития и связанных с этим зависимостей между стрелками и сигналами или при поэтапном развитии системы «переделка» системы централизации осуществляется значительно быстрее, так как сводится, в основном, к корректировке программного обеспечения; 
- система осуществляет автоматический контроль состояния, т. е. получает средствами телемеханики данные о состоянии всех аппаратных элементов МПЦ и выполняет их диагностику. Это принципиально меняет технологию поддержания работоспособности системы.
В последних проектах, выполненных Промтрансниипроектом (Ново-липецкий металлургический комбинат, Тобольскнефтехим) за-проектирована МПЦ.
В условиях опасного производства, что характерно для нефтехимических предприятий, дополнительное преимущество МПЦ состоит в том, что в них в качестве датчика информации о размещении подвижного состава используются не рельсовые цепи с изолирующими стыками, а пожаро- и взрывобезопасные бесконтактные электронные системы счета осей. 
Следует отметить, еще одно решение, принятое для логистического комплекса завода: создание объединенного транспортно-отгрузочного диспетчерского центра. Объединение в одном центре грузовых диспетчеров, маневрового диспетчера, оперативных руководителей отгрузочного и транспортного подразделений завода позволит четче и быстрее решать оперативные задачи и ликвидирует лишние дублирующие потоки информации, например, связь со станцией примыкания, с компанией - оператором подвижного состава, с промывочно-пропарочной станцией, с основными производственными цехами завода и др.
Таковы некоторые результаты, полученные при вариантной проработке основных проектных решений по развитию транспортно-логистического комплекса нефтехимического предприятия. Наличие перспективного плана, учитывающего технологические потребности транспорта завода, возможности его технического переоснащения и совершенствование организации взаимодействия с ОАО «РЖД», является базой для поэтапной модернизации железнодорожного транспорта завода. Ряд предложенных решений может быть использован и другими предприятиями нефтехимического комплекса.