Проектирование электрической централизации станции

          Введение.

Техническая реконструкция  железнодорожного транспорта предусматривает  большой объём работ по внедрению  систем автоматики и телемеханики в  соответствии с современными требованиями.

Электрическая централизация  вносит строгие зависимости в показания станционных светофоров, осуществляет автоматическую проверку правильного положения стрелок и их надёжного замыкания и обеспечивает контроль занятого состояния путевых участков маршрута. Поэтому значение релейной централизации для обеспечения безопасности движения поездов очень велико.

Несмотря на значительный объём уже законченного строительства, нельзя признать, что централизация  станций является установившейся законченной  системой. Непрерывно ведутся работы по её усовершенствованию.

Существенные изменения претерпевают электрические схемы, осуществляющие ответственные зависимости между отдельными элементами. На развитие электрических схем особое влияние оказывает новые эксплуатационные требования, маршрутизация маневровых передвижений на малых станциях и широкое внедрение электротяги.

Устройства электрической  централизации, автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации, предназначенные  для повышения пропускной способности  и обеспечения безопасности движения поездов на железных дорогах, приобретают все большее значение в условиях возрастающего грузооборота, повышения скоростей движения и веса поездов. Оснащение железных дорог этими устройствами происходит быстро возрастающими темпами.

     В настоящее  время решаются вопросы по  улучшению качества эксплуатируемых и вновь вводимых устройств; повышению их эффективности для дальнейшего подъема эксплуатационной работы железнодорожного транспорта. В связи с этим находят применение более совершенные системы релейной централизации, частотной диспетчерской централизации.

         Электрическая централизация является  мощным средством повышения эффективности  транспортного производства и  управления. Переход с ручного управления стрелками и светофорами станций на электрическую централизацию позволяет: на каждые 100 централизованных стрелок сократить штат работников службы движения на 30—35 человек; ускорить приготовление маршрутов для пропуска поездов (если при ручном управлении на установку маршрута требовалось 10—15 мин, то при электрической централизации новейшего типа только 5—7 с), что позволяет значительно повысить пропускную способность станций.

         Развитие  устройств централизованного управления  стрелками и светофорами станций  представляет процесс непрерывного  качественного их совершенствования.

         Первой системой была механическая  централизация, в которой стрелки и семафоры управлялись с помощью рычагов и гибких тяг. От сигналиста требовались большие усилия при переводе стрелок, поэтому радиус действия постов был ограничен и система была малоэффективна.

         Затем появились электромеханическая  и электрозащелочная централизации,  в которых для перевода стрелок  использовалась электрическая энергия,  отчего труд сигналистов облегчался  и радиус действия постов увеличивался. Однако в аппаратах сохранялись механические замыкания, что делало их громоздкими и неудобными в эксплуатации.

         В 30-х годах впервые в СССР  появилась релейная электрическая централизация, в которой полностью отсутствовали механические замыкания. Вначале релейную централизацию строили только на малых станциях, чтобы в эксплуатационных условиях проверить надежность релейной аппаратуры и электрических замыканий. Длительная эксплуатация релейной централизации на малых станциях показала, что система полностью обеспечивает безопасность движения поездов, обладает более высоким быстродействием и возможностью использования ее в различных эксплуатационных условиях.

         Начиная  с 1945—1946 гг. релейную централизацию  начали строить на крупных  станциях. В первый период строилась релейная централизация с центральными зависимостями и с раздельным управлением стрелками. Дежурному на станции приходилось совершать большое число действий при установке сложных маршрутов, что снижало эффективность централизации.

         В 1947—1948 гг. появилась релейная  централизация маршрутного типа, которая позволила сократить до минимума действия дежурного по станции при установке маршрутов и повысить быстродействие. В дальнейшем быстрыми темпами строилась только маршрутно-релейная централизация, устройствами которой в настоящее время оборудовано большое число станций на сети дорог.

         Путем качественного усовершенствования маршрутно-релейной централизации была разработана блочная маршрутно-релейная централизация БМРЦ, которая с 1960 г. принята как типовая; ее внедряют не только на крупных, но и на малых станциях.

         В последние годы широко используется  блочная централизация для малых станций. На основе корректировки схем блочной централизации крупных станций применены новые решения в виде: унифицированной схемы управления лампами входного светофора; трехзначной светофорной сигнализации при движении по стрелкам с крестовиной марки 1/22, при которой происходит переключение выходных и маршрутных светофоров на более запрещающее показание при перегорании лампы зеленого огня; применения в схеме управления стрелочным электроприводом блок-макета выключения стрелки из зависимостей с сохранением пользования сигналами.

         Для малых  промежуточных станций с маневровой работой также применяют электрическую централизацию с раздельным управлением и стативным монтажом. Построение схем в этой системе осуществляется по принципам блочной централизации, но релейная аппаратура размещается на панелях статива, что позволяет при отказах менять не целый блок.

         Электрическая централизация системы  ЭЦ-12 разработана институтом «Гипротанссигалсвязь»  в 1978 году, затем неоднократно  подвергалась модернизациям (1983, 1990, 2000 гг.), поэтому последняя модификация  системы получила наименование ЭЦ-12-00.Система может использоваться на промежуточных станциях с числом централизованных стрелок до 25 при любом виде тяги на однопутных и двухпутных участках железных дорог.

1. Эксплуатационная часть

1. Характеристика и работа станции

Проектируемая промежуточная  станция расположена на двухпутном участке 3 категории с размерами  движения 65 пар поездов. Максимальная скорость движения 120 км/ч. Прилегающие  перегоны будут оборудованы автоблокировкой  постоянного тока.

Для управления стрелками  и сигналами станция будет  оборудована  электрической  централизацией ЭЦ-12.

Полезная длина самых  коротких приемоотправочных путей  в чётном и нечётном направлениях принята равной 1000 м.

Стрелочные переводы, расположенные на главных и приемо-отправочных путях, имеют марку крестовины 1/11.  Тип рельсов на станции Р65 - на главных путях, а на приемоотправочных – Р50. Ширина междупутья – 6,5 метра. Имеется 5 приемо-отправочных путей, из них 3 специализированных, а также 3 тупика.

         На станции предусмотрены маневровые передвижения с выездом на перегон, поэтому входные светофоры Н и Ч оборудованы дополнительными лунно-белым сигнальным огнем, разрешающим указанные маневры.

         Входные  светофоры являются мачтовыми  в связи с плохой видимостью на большом расстоянии.

         Выходные светофоры устанавливаются  в створе с изолирующими стыками  отделяющие приемо-отправочные пути  от горловины станции. С главных  путей устанавливаются мачтовые  светофоры с лестницами. С боковых  путей устанавливаются карликовые  4-х значные светофоры.

         Применены  РЦ на станции 2-х типов: разветвлённые  и неразветвлённые переменного  тока 50 Гц ДСШ – 12.

         На данной станции для производства  маневровых работ предусмотрены  маневровые светофоры. Выходные светофоры совмещены с маневровыми. Для исключения лишнего пробега локомотива предусмотрены расположенные в створе светофоры М10,  М12 и М5, М7.

1.2.  Назначение электрической  централизации

         Электрическая  централизация представляет собой  автоматизированную систему управления движением поездов на железнодорожных станциях, в которой предусматривается маршрутизация поездных и маневровых передвижений со светофорной сигнализацией.

         При ЭЦ главные и приемо-отправчные  пути, а также стрелочные и бесстрелочные участки пути (секции) оборудуют рельсовыми цепями. Этим исключаются перевод стрелок и открытие светофоров при их занятом состоянии. На стрелках устанавливают стрелочные электроприводы, что обеспечивает дистанционный перевод стрелок, запирание и контроль стрелочных остряков. Светофоры в соответствии с Инструкции по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации и принятой маршрутизацией регулируют движение поездов.

         Действия ДСП на пульте управления  фиксируются наборной группой, условия безопасности движения проверяются аппаратурой исполнительной группы, а для перевода стрелок и открытия светофоров используется аппаратура управления и контроля напольных объектов. Все устройства имеют электропитание от надежных источников электроснабжения, в оптимальном случае – от двух независимых фидеров I категории и ДГА.

         Промежуточные станции на участке,  оборудованном ДЦ, могут находиться  на диспетчерском или резервном  управлении. В первом случае движение  поездов руководит ДНЦ по каналу ТУ получая информацию о поездном положении по каналу ТС, а во втором – ДСП с пульта резервного управления.

         Электрическая централизация как  система управления выполняет  следующие основные функции: контроль  состояния объектов управления (стрелки, светофоры, рельсовые цепи, и т. д.); фиксация действий ДСП на пульте управления; выработка управляющих воздействий на напольные объекты с соблюдением условий безопасности движения поездов; слежение за движением поездов в пределах области управления данной системы ЭЦ; отображение на табло ДСП (ДНЦ) поездной ситуации на станции в текущий момент времени. Устройства электрической централизации должны обеспечивать:

1.  Взаимное замыкание  стрелок и светофоров;

1. Контроль взреза стрелки с одновременным закрытием светофора, ограждающего данный маршрут;
2. Контроль положения стрелок и занятости путей и стрелочных секций на аппарате управления;
3. Возможность маршрутного управления стрелками и светофорами, производство маневровых передвижений по показаниям маневровых светофоров, при необходимости передачу стрелок на местное управление;

Устройства электрической  централизации не должны допускать:

1. Открытие входного светофора при маршруте, установленном на занятый путь;
2. Перевода стрелки под подвижным составом;
3. Открытие светофора, соответствующих данному маршруту, если стрелки не поставлены в надлежащее положение;
4. Перевода входящей в маршрут стрелки или открытия светофора враждебного маршрута при открытом светофоре, ограждающем установленный маршрут.

 Приводы и замыкатели  централизованных стрелок должны:

1. Обеспечить при крайних положениях стрелок плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу и подвижного сердечника крестовины к усовику;
2. Не допускать замыкания остряков стрелки или подвижного сердечника крестовины при зазоре между прижатым остряком и рамным рельсом или подвижным сердечником и усовиком 4 мм и более;
3. Отводить другой остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм.

1.3.  Однониточный план  станции

         Схематический план станции — это технический документ, который составляется для определения конфигурации, местных условий, объемов строительства, способов управления и эксплуатации будущей станции.

         Схематический план станции для  практических, курсовых и дипломных  работ рекомендуется составлять в следующей последовательности:

1. В однолинейном изображении вычерчиваются контуры будущей станции с примерным масштабным размещением стрелочных съездов, одиночных стрелок, тупиков, вытяжек и подъездных путей;
2. Четность горловин выбирается в соответствии с заданием или произвольно;
3. В соответствии с четностью горловины нумеруются стрелки;
4. Присваиваются номера и обозначается специализация приемо-отправочных путей;
5. Нумеруются тупики, подъездные пути, указывается наименование РЦ прилегающих перегонов;
6. Производится расстановка ИС;
7. Расстанавливаются и нумеруются входные, выходные, маршрутные светофоры, с помощью условных обозначений показывается их расцветка;
8. Над схематическим планом вычерчивается таблица ординат от поста ЭЦ и рассчитываются расстояния от оси станции до каждой стрелки и светофора;
9. Показывается размещение релейных и батарейных шкафов, а также примерная трасса кабельной сети;
10. Условными обозначениями показываются все искусственные сооружения в пределах станции (посты ЭЦ, маневровые посты, ПТО, платформы, мосты, переезды).
11. Ось станции (поста электрической централизации — ЭЦ) с указанием нулевой отметки для определения расстояния до объектов в метрах;

Расстановку изолирующих  стыков делают для образования электрических  рельсовых цепей. Разделение стрелочных участков делают так, чтобы в один участок входило не более трёх одиночных или двух перекрёстных стрелочных переводов. Расстановка изолирующих стыков на станции производится следующим образом:

1. Станция отделяется от примыкающих перегонов изолирующими стыками;
2. Отделяются приемоотправочные пути от горловины станции;
3. Отделяются тупики от горловины станции;
4. Стрелочные съезды делятся пополам изолирующими стыками;
5. По главному ходу выделяется изолирующими стыкам бесстрелочная секция.

Схематический план станции выполняем без масштаба, все пути изображения прямыми линиями. Специализацию путей обозначаем стрелками на каждом пути. Все централизованные стрелки на схеме станции в нормальном (плюсовом) положении.

Ниже схематического плана располагаем  таблицу зависимостей, которая отражает все зависимости между стрелками, сигналами и маршрутами.

         Расстановка станционных светофоров. По назначению светофоры на станциях подразделяют на входные, выходные, маршрутные, маневровые и повторительные, устанавливаемые перед входными, выходными или маршрутными светофорами и повторяющие показание основных светофоров, если по местным условиям не обеспечена их достаточная видимость.

         Все светофоры устанавливаются с правой стороны по направлению движения.

         На электрифицированных участках входные светофоры устанавливают перед воздушным промежутком, отделяющим контактную сеть перегона от контактной сети станции. Этот воздушный промежуток располагается от первой стрелки на расстоянии до 300 м. Для приема поездов по неправильному пути на одной ординате с входным светофором устанавливают дополнительный пятизначный входной мачтовый светофор.

         Выходные  светофоры устанавливают для  каждого отправочного пути впереди места, предназначенного для стоянки локомотива отправляющегося поезда. Выходные светофоры с главных путей и путей безостановочного пропуска устанавливаются мачтовые, а с остальных (боковых) путей — карликовые. Сигнализация выходных светофоров зависит от системы регулирования движения поездов на прилегающих перегонах и возможности организации маршрутов в горловине станции по вариантам.

Все сигналы для нечётных поездов обозначаются буквой «Н», для  чётных буквой «Ч». Входные сигналы  не имеют индекса, выходные с индексом, который соответствует номеру пути. Например, входные обозначаются «Н» или «Ч»; выходные–НII, НI, H3, ЧП, Ч4, и т.д.

Стрелочные переводы нумеруются со стороны прибытия нечётных поездов порядковыми нечётными  номерами, со стороны прибытия чётных - порядковыми чётными номерами. Нумерацию начинают с первых входных

стрелок, и по мере приближения  к оси пассажирского здания нумерация  должна возрастать. Границей между  чётными и нечётными номерами является ось пассажирского здания, стрелки одного съезда или стрелочной улицы должны иметь непрерывную нумерацию (1/3, 2/4 и т.д.).

         Маневровые светофоры устанавливают  в районах централизованных стрелок, располагая их в начальных точках маневровых маршрутов. Основным требованием к расстановке маневровых светофоров является обеспечение одновременных передвижений в горловине станции и наименьшей длины угловых заездов.

         При расстановке маневровых светофоров  следует учесть следующие требования:

1. Светофоры должны ограждать стрелочную горловину со стороны путей приемоотправочного парка. Для организации маневровых передвижений со всех приемоотправочных и главных путей, 
   а также с ходового пути в сторону горловины устанавливают маневровые светофоры. При наличии выходного светофора с пути маневровый светофор совмещается с выходным. Красный свет светофора запрещает отправление и маневры, а дополнительная головка с огнем белого цвета предназначена для разрешения маневров с этих путей (НЗ, Н6, Н4, Ч6, Ч4).
2. Светофоры должны разрешать движение из тупиков, вытяжек и с путей нецентрализованной зоны (при выходе из депо, грузового двора, а также со стороны всех примыканий, например М8, М6).
3. Для исключения выезда маневровых составов на перегон устанавливают светофоры перед первой входной и последней выходной стрелкой (М5, М1, МЗ, М4).

Ординатой называется расстояние от пассажирского здания (на схематическом плане) или от оси поста ЭЦ (на двухниточном плане) до стрелки или светофора.

Расчет ординат стрелок и  светофоров ведется с помощью  специальных типовых таблиц, где  учитывается: тип рельсов, марка крестовины стрелочного перевода, тип стрелочного перевода, схема укладки стрелочных переводов, радиус переводной кривой, ширина междупутий, конструктивное исполнение светофоров.

Рекомендуется следующая последовательность расчета ординат:

1. Нахождение опорной ординаты;
2. Определение порядка расчета ординат стрелок;
3. Вычисление ординат стрелок по таблице П. 4.1. «Методического указания по проектированию схематических и двухниточных планов станций», Москва 2003 г.;
4. Вычисление ординат выходных и маневровых светофоров относительно ординат ближайших стрелок по таблице П. 4.2 и П. 4.3 «Методического указания по проектированию схематических и двухниточных планов станций», Москва 2003 г.;
5. Вычисление ординат входных светофоров.

          Началом расчета является определение опорной ординаты, от которой будет начинаться расчет. Если эта ордината в задании не указана, то определение ординат следует производить, исходя из минимальной полезной длины приемоотправочного пути, которая принимается равной 1000 м. При этом данное расстояние делят пополам, получая длину части приемоотправочного пути от оси станции до одной из его границ. Таким образом, определяется первая опорная ордината выходного светофора с данного приемоотправочного пути, равная 500 м при условии, что выходной сигнал стоит в створе с изолированным стыком, отделяющим приемоотправочный путь от горловины. В качестве примера возьмем путь 6П, светофор Ч6. Дальнейший расчет следует вести по табл. П. 4.2 Приложения 4 «Методического указания по проектированию схематических и двухниточных планов станций», Москва 2003 г. В соответствии с заданием определяется марка крестовин стрелочных переводов, ширина междупутий, типы уложенных рельсов, затем по табл. П. 4.2 Приложения 4 «Методического указания по проектированию схематических и двухниточных планов станций», Москва 2003 г определяется расстояние от начала остряка ближайшей стрелки (7) до изолированного стыка, определяющего приемоотправочный путь (6П) от горловины. Используя исходные данные, получают: при марке крестовины 1/11 и ширине междупутий 6,5 м расстояние 62 м – от начала остряка стрелки 7 до изолированного стыка (границы приемоотправочного пути 6П). Сложив полученные расстояния, находят ординату стрелки 7(500м+62м=562м). Полученную ординату заносят в таблицу, которая располагается выше схематического плана станции, напротив данной стрелки в соответствующую графу вместе с номером стрелки.

          Определение  ординат остальных стрелок производится  по табл. П. 4.1 Приложения 4 «Методического  указания по проектированию схематического и двухниточного плана станций», Москва 2003 г.

          Пример: Определить ординату стрелки  5 (см. рис. 1 Приложения 2 «Методического  указания по проектированию схематического  и двухниточного плана станций», Москва 2003 г.) (вкладка). Для этого в табл. П. 4.1 Приложения 4 «Методического указания по проектированию схематического и двухниточного плана станций», Москва 2003 г находят похожую схему укладки стрелочных переводов – 5 и по остальным данным определяют расстояние. При использовании исходных данных получают: при марке крестовины 1/11, ширине междупутий 6,5 м и типе рельсов Р50 расстояние 71,5 м – от начала остряка стрелки 7 до начала остряка стрелки 5. Сложив полученные расстояния, определяют ординату стрелки 5(562м+71,5м=634м). Аналогично вычисляются остальные ординаты.

7(500м+62м=562м)                                          16(500м+62м=562м)

5(562м+72м=634м)                                          14(562м+100м=662м)

3(634м+18м=652м)                                          12(662м+46м=708м)  

1(652м+100м=752м)                                        4(708м+18м=726м)

9(752м-46м=706м)                                           2(726м+100м=826м)

                                                                           10(826м-46м=783м)

                                                                           6(562м+71м=633м)

                                                                           8(633м-100м=533м)

Н6=500м                                                           Ч6=500м

Н4(662м-62м=600м)                                        Ч4(562м-62м=500м)

НI(783м-62м=721м)                                         ЧII(634м-62м=572м)

Н3(783м-62м=721м)                                        Ч, ЧД(830м+300м=1130м)

Н, НД(756м+300м=1056м)

М1, М3(752м+4м=756м)                                   М2, М4(826м+4м=830м)

М5, М7(652м-4м=648м)                                    М10, М12(708м+4м=712м)

М9(706м-66м=640м)                                         М16(708м-66м=642м)

М11(706м-69м=637м)                                       М6(633м+4м=637м)

                                                                             М8(533м+66м=599м)

                                                                             М14(533м-4м=529м)

           Расчет ординат входных светофоров производится в соответствии с положениями, приведенными в п. 1.5 «Методического указания по проектированию схематического и двухниточного плана станций», Москва 2003 г.

4. .   Маршрутизация станции

         Маршруты приема обеспечивают перемещение поездов с перегона на станционные пути. Началом маршрута является входной светофор, расположенный на границе станции, а концом — светофор, установленный в конце приемного пути.

         Маршруты отправления позволяют поездам проследовать на примыкающие перегоны. Началом маршрута является выходной светофор, разрешающий движение поезда на перегон, а концом — граница станции или дополнительный входной светофор НД или ЧД.

         Маневровые маршруты не предусматривают выход подвижных единиц на перегон. Началом маневрового маршрута может быть маневровый светофор или место получения разрешения на передвижение, переданного по радио или с помощью ручных сигналов, а концом — первый попутный маневровый светофор, станционный путь, тупик или граница станции.

         Процесс подготовки элементов  путевого развития станции для  следования поезда или маневровой  работы называют заданием или установкой маршрута. Задать (установить) маршрут — значит перевести ходовые и охранные стрелки в требуемое положение и замкнуть их, проверить условия безопасности движения по всем элементам маршрута, включить на соответствующем светофоре разрешающее показание.

         При задании маршрута до открытия  светофора, разрешающего движение  по задаваемому маршруту, в устройствах ЭЦ необходимо, во-первых, исключить возможность перевода ходовых и охранных стрелок, входящих в данный маршрут, т.е. замкнуть стрелки, и, во-вторых, исключить возможность задания маршрутов, враждебных задаваемому, т.е. необходимо выполнить замыкание маршрута.

         Далее с проверкой фактического  выполнения требований замыкания маршрута включается на светофоре разрешающее сигнальное показание. Такой алгоритм функционирования систем ЭЦ гарантирует безопасность движения поездов: сначала замыкаются стрелки и исключается задание враждебных маршрутов, а затем открывается светофор. Процесс, обратный замыканию маршрута, называется размыканием маршрута.

         Различают  предварительное и окончательное (полное) замыкания маршрута. В общем случае замыкание маршрута наступает при открытии светофора, если на участке перед светофором (участке приближения) отсутствует подвижной состав. При вступлении поезда на участок приближения наступает окончательное замыкание.

         Лобовыми маршрутами называются - прием поезда с разных сторон станции на один путь. Прием поезда на занятый путь. Прием поезда на занятый путь по одному и тому же положению стрелок и показанию маневрового светофора.

         Не враждебными маршрутами являются  прием на ПО путь с разных сторон станции маневрового локомотива.

2.  Техническая часть

2.1.  Характеристика  проектируемой системы ЭЦ-12

         Электрическая централизация системы  ЭЦ-12 разработана институтом «Гипротанссигалсвязь»  в 1978 году, затем неоднократно  подвергалась модернизациям (1983, 1990, 2000 гг.), поэтому последняя модификация системы получила наименование ЭЦ-12-00.Система может использоваться на промежуточных станциях с числом централизованных стрелок до 25 при любом виде тяги на однопутных и двухпутных участках железных дорог. В системе предусмотрена маршрутизация маневровых передвижений. Система ЭЦ-12 позволяет управлять станциями, которые могут находиться как на автономном, так и на диспетчерском управлении.