Локомотивные технические средства - КЛУБы

23

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ростовский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

Кафедра: «Управление эксплуатационной работой»

Реферат

по дисциплине

«Технические средства обеспечения безопасности

на железнодорожном транспорте»

на тему

«Локомотивные технические средства - КЛУБы »

Проверила:

доц.каф. «УЭР»                                                                                                        Веревкина О.И.

Выполнила:

студентка гр. ДМ-V-211                                                                              Лукьянец А.Н.

-2011-

Содержание.

Введение.

Железные дороги являются одним из основных видов транспорта. Они связывают в единое целое все области, обеспечивают потребность населения в перевозках и нормальный оборот продуктов промышленности и сельского хозяйства.

За последние годы на железнодорожном транспорте произошли значительные изменения в технике, методах эксплуатации и экономике. Многое сделано по техническому переоснащению железных дорог на основе электрификации, автоматики, телемеханики, комплексной механизации, вычислительной и микропроцессорной техники. Внедрение новой техники сопровождается дальнейшим совершенствованием методов эксплутационной работы.

Но также на железнодорожном транспорте назрела необходимость в решении ряда актуальных проблем. Складывающаяся на сети железных дорог ситуация с обеспечением безопасности движения поездов вызывает справедливое беспокойство. При физическом старении тягового подвижного состава все большую роль в обеспечении безаварийной работы играют приборы безопасности, установленные на локомотивах. 

Комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ) различных модификаций служит основным бортовым средством обеспечения безопасности движения поездов на сети железных дорог РФ и СНГ. Работа КЛУБ базируется на использовании информации о допустимой скорости движения в числе свободных впередилежащих блок-участков,  передаваемой от путевых устройств систем автоматической локомотивной сигнализацией (АЛС). Всего выпущено свыше 14 тыс. комплектов различных модификаций КЛУБ, которыми оборудовано свыше 10 тыс. локомотивов, пригородных электропоездов и самоходных путевых машин.

1. Предпосылки создания КЛУБ.

Одновременно с созданием железных дорог развивались технические средства регулирования и обеспечения безопасного движения. На станциях таковыми стали электрическая централизация, а на перегонах – полуавтоматическая или автоматическая блокировка.

При полуавтоматической блокировке выезд поезда со станции разрешается только при условии, что перегон полностью свободен. При автоматической – перегон делится на блок-участки, наличие или отсутствие поезда на каждом из которых определятся с помощью рельсовых цепей. Необходимый интервал между попутными поездами задается определенным количеством свободных блок-участков.

Электрическая централизация на станциях обеспечивает необходимые зависимости между состоянием рельсовых цепей, положением стрелок и показаниями светофоров, что исключает возможность формирования опасных маршрутов движения на станциях.

В течение длительного времени единственным средством передачи сигналов управления от электрической централизации полуавтоблокировки или автоблокировки на локомотивы, моторвагонные поезда и другие самоходные железнодорожные составы оставалась светофорная сигнализация. Достаточно простая и надёжная, но имеющая ряд серьезных недостатков. Например, восприятие сигналов светофоров затруднено при тумане, дожде, снегопаде, а также при движении с высокими скоростями.

Поэтому в 1950-е годы на отечественных железных дорогах началось широкое внедрение автоматической локомотивной сигнализации (АЛС). В АЛС в рельсовые цепи, предназначенные в первую очередь для определения местоположения поезда, подаются специальные кодированные сигналы, соответствующие показаниям путевых светофоров. Эти сигналы принимаются локомотивными приемными устройствами (приемными катушками), усиливаются, дешифруются, индицируются и при необходимости воздействуют на тормозную систему поезда.

Много лет в качестве автоматической локомотивной сигнализации на подвижных составах используется система АЛСН – автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия. Функция определения скорости, необходимая для АЛСН, реализуется механическими (3СЛ2М) или электронными (КПД3) скоростемерами. Они реализуют также функцию регистрации параметров движения поезда на бумажную ленту или в электронную память.

Со временем требования к контролю бдительности и бодрствования машиниста и функции контроля торможения перед светофором с запрещающим сигналом стали усложняться. Эти функции реализовывались в виде отдельных устройств и блоков, которые подключались к АЛСН. Кабина машиниста начала заполняться разнородными блоками и устройствами, отчего вместо предполагаемой помощи в работе машиниста появились дополнительные сложности.

Многие типы устройств безопасности, применяемые ранее, были способны контролировать только скорость движения в зависимости от принятого значения автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН) и абсолютно не контролировали снижение скорости при следовании поезда к закрытому сигналу.

Поскольку возможно наступление тяжелых последствий в случае проезда запрещающего показания проходного светофора. Следовательно, предотвратить тяжелые последствия (т.е. применить экстренное торможение в случае бездействия машиниста) такие приборы безопасности способны были только при вступлении поезда на уже занятый блок-участок, но неизвестно хватит ли на нем свободного места для остановки поезда, допустившего проезд.

Рассмотрим простую ситуацию: длина блок-участка составляет 1200 м., на этом блок-участке за 150 м до закрытого проходного светофора остановился пассажирский поезд длиной 20 вагонов, т.е. примерно 450 м. При подсчете выходит, что от хвоста этого поезда до проходного светофора, его ограждающего, остается около 600 м.

За пассажирским поездом следует грузовой состав, ведомый локомотивом, оборудованным любыми из устройств безопасности и также работающим исправно. Допускаемая этими приборами скорость движения – 60 км/ч, но контроля за ее снижением, по мере приближения к закрытому сигналу, нет. Машинист не принимает мер к снижению скорости, а бдительность подтверждает нажатием на рукоятку бдительности (РБ). Кстати такая ошибка машиниста, когда он 8 раз нажимал на РБ, привела к крушению на станции Молосковицы в марте 2005 года. 

После проследования запрещающего показания проходного светофора через 4 – 6 секунд произойдет смена огней локомотивного светофора с «КЖ» на «К» и начнется свисток ЭПК, который длится 7-9 секунд и остановить который можно нажатием РБ, далее произойдет автостопное торможение. Другими словами, срыв ЭПК произойдет через 11 -15 секунд после проследования запрещающего сигнала.  За это время со скоростью 60 км/ч поезд проследует порядка 200-250 м, а расчетный тормозной путь грузового состава на нулевом профиле составляет 462 м.

Таким образом, приборы безопасности при исправной работе и невмешательстве со стороны локомотивной бригады смогут остановить допустивший проезд поезд только через 650 – 700 м, а до хвоста остановившегося впереди пассажирского поезда – не более 600 м.

Постоянное увеличения количества, длины, веса поездов, скоростей движения при одновременном уменьшении интервалов между ними предъявило новые более жесткие требования к обеспечению безопасности движения. 

2. История внедрения КЛУБ.

В начале 1990-х специалистами НИИЖА (сегодня это ВНИИАС) было разработано комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ. Оно было выполнено на микропроцессорной элементной базе с использованием светодиодных элементов индикации и современных конструкторских решений.

Производство КЛУБа было организовано на Ижевском радиозаводе. В процессе создания этого устройства специалисты института и завода образовали уникальный творческий коллектив, заинтересованный в общем успехе.

В октябре 1994 г. успешно завершились приемочные испытания аппаратуры и начался ее серийный выпуск.

Внедрение КЛУБа почти на всех железных дорогах России обогатило нашу науку и производство уникальным опытом эксплуатации и технического обслуживания сложных микропроцессорных устройств на подвижных составах.

Но разработки на этом устройстве не закончились. В 1997 году произошло крушение на Московской дороге, дрезина въехала в бок электрички - были жертвы. После этого случая все дрезины назвали ССПС (специальный самоходный подвижной состав) и приравняли их к магистральным локомотивам. Встал вопрос - чем оборудовать ССПС? И ответ нашли - в короткий срок появились устройства КЛУБ-П  и КЛУБ-УП.

КЛУБ-П предназначался для ССПС 2-ой категории (т.е. транспортных средств, не предназначенных для перевозки людей). КЛУБ-П это «обрезанный» кусок КЛУБ. КЛУБ-П принимает сигналы только АЛСН, не взаимодействует с САУТ (Система автоматического управления тормозами) и ТСКБМ (Телемеханическая система контроля бодрствования машиниста), не передает во внешние устройства никаких сигналов для регистрации (работает сам в себе).

КЛУБ-УП предназначался для ССПС 1-ой категории (т.е. транспортных средств, предназначенных для перевозки людей). КЛУБ-УП – это принципиально новое устройство, работающее несколько по иным принципам, чем просто микропроцессорное устройство. Каждый модуль КЛУБа-УП представляет из себя законченный компьютер, со своим ПО и данными. Все модули передают информацию по специальному интерфейсу - CAN (импортный интерфейс для построения промышленных устройств). Информация по CAN передается в формате межмодульного «языка общения» КУРС-Б. Таким образом, КЛУБ-УП - это сетевое компьютерное устройство.

В 1998г. специалисты ВНИИАС и ОАО «Ижевский радиозавод» начали разрабатывать систему КЛУБ-У, которая получила наибольшее распространение, так как являлась унифицированной, то есть приспособлена для установки на всех типах локомотивов и  МВПС.

В 1999г. было завершено создание и проведены приемоч­ные испытания унифицированного комплексного локо­мо­тивного устройства безопасности (КЛУБ-У), которое является усовершенствованным вариантом КЛУБ по числу и качеству выполняемых функций.

КЛУБ-У с 2002 г. используется как основное бортовое устройство обеспечения безопасности движения поездов на сети Российских железных дорог (РЖД). Оно входит также в единую комплексную систему (ЕКС) управления и обеспечения безопас­ности движения поездов.

3. Функции и принципы работы системы безопасности КЛУБ – УП.

Система КЛУБ-УП (см. рисунок 1) предназначена для применения на участках железных дорог с автономной и электрической тягой постоянного и переменного тока, оборудованных путевыми устройствами автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН) или автоматической локомотивной сигнализации повышенной помехозащищенности (АЛС-ЕН), а также системой координатного регулирования движения поездов на базе цифрового радиоканала и системой автоматической локомотивной сигнализации (МАЛС) на станциях.

Рисунок 1 – Система безопасности КЛУБ-УП.

Система КЛУБ-УП обеспечивает:

►        прием сигналов каналов АЛСН и АЛС-ЕН;

►        прием сигналов от систем управления о включении/выключении тяги, переключении направления движения, о положении крана машиниста и ключа ЭПК, о давлении в тормозной магистрали;

►        отсчет текущего времени с корректировкой по астрономическому времени спутниковой навигационной системы;

►        определение параметров движения поезда (координаты, скорости) по информации от приемника спутниковой навигации, датчиков пути и скорости и электронной карты участка;

►        обработку принятой информации;

►        формирование информации о значениях целевой и допустимой скорости движения;

►        сравнение фактической скорости движения с допустимой и снятие напряжения с электромагнита ЭПК при превышении фактической скорости над допустимой;

►        невозможность движения при отключенном ЭПК и выключенной системе безопасности движения;

►        контроль максимальной допустимой скорости движения 20 км/ч в рабочем режиме и выработки сигнала автостопного торможения при ее превышении;

►        снятие контроля бдительности при движении со скоростью менее 10 км/ч в рабочем режиме и при полной остановке самоходной путевой машины;

►        контроль снижения допустимой скорости перед светофором с запрещающим сигналом и исключение его проезда без предварительной остановки;

►        осуществление однократного и периодического контроля бдительности машиниста посредством рукояток РБ, РБС;

►        исключение самопроизвольного и несанкционированного ухода состава (скатывания);

►        визуальное отображение машинисту информации, необходимой для работы;

►        звуковую сигнализацию при изменении информации на БИЛ-УВП, при опасном приближении к допустимой скорости, кроме координат, времени, фактической скорости и давления в тормозной магистрали;

►        ввод и отображение локомотивных и поездных характеристик (предрейсовой информации) и их сохранение при выключении питания;

►        включение индикации на БИЛ-УВП о текущем времени, фактической скорости, режиме работы, готовности кассеты, а также информации ввода и тестирования при выключенном ключе ЭПК;

►        включение «Белого» сигнала локомотивного светофора БИЛ-УВП после включения питания, при отсутствии приема информации из канала АЛСН при последующем включении ключа ЭПК;

►        переключение Красного» сигнала локомотивного светофора БИЛ-УВП на «Белый» при одновременном нажатии кнопки «ВК» на БВЛ и рукоятки РБ;

►        регистрацию оперативной информации о движении состава, диагностики системы, локомотивных и поездных характеристик в кассете регистрации (РК);

►        обмен информации с устройством цифровой радиосвязи, включая устройства оповещения работающих на путях;

►        прием и запись во внутреннюю энергонезависимую память всех контролируемых параметров движения локомотива.

Согласно структурной схеме системы КЛУБ-УП (см. рисунок 2) рассмотрим принципы её работы.

При движении ССПС сигнальные токи рельсовой цепи возбуждают ЭДС в приемных катушках. В зависимости от направления движения сигналы от пары приемных катушек поступают через БКР-УП  на БЭЛ-УП. Также на БЭЛ-УП через БКР-УП поступает информация о значении фактичесой скорости (от датчика Л178/1), давления в тормозной системе и тормозных цилиндрах (от датчика КРТ-1). При наличии приемо-передающего устройства цифровой радиосвязи дополнительная информация от него через БКР-УП передается также в блок электроники.

Также на блок электроники поступают сигналы от рукояток бдительности РБ и РБС, переключателей режимов «поездной/маневровый» и «рабочий/транспортный», кнопки «ВК» (выключения красного, то есть переход с красного сигнала на белый), ключа электропневматического клапана автостопа (ЭПК), сигналы от органов управления машиной («Нуль-контроллер», «Направление движения», «Переключение кабин»).

В БЭЛ-УП осуществляется обработка всей принятой информации, формирование значений допустимой и целевой скоростей, сравнение их с фактической, контроль бдительности машиниста, воздействие на клапан экстренного торможения. Обработанная информация передается на БИЛ-УВП для индикации ее машинисту и регистрации на кассете КР.

При превышении фактической скорости движения над целевой осуществляется периодический контроль бдительности путем периодического включения сигнала «Внимание» и, если машинист не нажал рукоятку РБ или РБС, через 6-7 секунд снятие напряжения с катушки ЭПК. Периодичность контроля бдительности зависит от показаний локомотивного светофора и режима работы.

При нажатии РБ индикация сигнала «Внимание!» прекращается, питание ЭПК восстанавливается.

При превышении допустимой скорости включается сигнал «Внимание!», выключается питание ЭПК, которое не восстанавливается при нажатии рукоятки РБ и РБС.

Система КЛУБ-УП исключает несанкционированное движение ССПС, осуществляя при каждом трогании проверку состояния органа управления движением ССПС.

При смене направления движения сигнал «Направление движения» подключает на обработку сигнал от той пары катушек КПУ-1, которые находятся на стороне движения ССПС.

Рисунок 2 – Структурная схема системы КЛУБ-УП.

Обозначения:

БЭЛ-УП – блок электроники, унифицированный для ССПС 1 категории;

БИЛ-УВП – блок индикации и ввода параметров унифицированный;

КПУ-1 – приемные катушки;

РБ – рукоятка бдительности основная;

РБС – рукоятка бдительности вспомогательная;

БКР-УП – блок коммутации и формирования информации для регистрации;

КР – кассета регистрации;

БИЛ-УП – блок ввода параметров, унифицированный для ССПС;

А-СНС – антенна спутниковой навигационной системы;

ЭПК-153 – электропневматический клапан автостопа;

Л178/1 – датчик угла поворота (датчик фактической скорости);

КРТ-1 – датчик давления;

ИП – источник питания цифровой радиосвязи;

ПРМ/ПРД РК – приемо-передающее устройство цифровой радиосвязи;

Ант. РК – антенна радиоканала цифровой радиосвязи.

4. Функции и принципы работы системы безопасности КЛУБ – П.

Система КЛУБ-П предназначена для применения на ССПС, отнесенного ко II категории, выполняющего передвижение или работы с обслуживающим персоналом на участках пути оборудованных или необорудованных устройствами АЛСН, как самостоятельно, так и в сцепе с вагонами и платформами.

КЛУБ-П обеспечивает:

►        прием информации из канала АЛСН, ее дешифрацию и индикацию машинисту;

►        измерение и индикацию фактической скорости движения;

►        формирование допустимой скорости движения и ее индикацию в зависимости от конструктивных особенностей ССПС и показаний путевого светофора;

►        контроль скорости движения и автостопное торможение при превышении допустимой скорости движения по показаниям светофоров;

►        контроль торможения перед светофором с запрещающим сигналом;

►        выключение тяги при выдаче сигналов на автоматическое торможение;

►        контроль бдительности машиниста;

►        исключение самопроизвольного (несанкционированного) движения;

►        невозможность движения при отключённом ЭПК и выключенной системе безопасности движения;

►        прием сигналов режимов работы («транспортный» или «рабочий», «поездной» или «маневровый») от органов управления ССПС, формирование и индикацию соответствующих значений допустимых скоростей движения;

►        контроль максимально допустимой скорости движения 20 км/ч в рабочем режиме и формирование сигнала автостопного торможения при ее превышении;

►        снятие контроля бдительности при движении со скоростью до 10 км/ч в рабочем режиме и при полной остановке ССПС;

►        возможность проверки и тестирования аппаратуры без захода единицы ССПС на базовое предприятие;

►        сохранение контроля бдительности машиниста при неисправностях приемных катушек;

►        электропитание аппаратуры - бортовая сеть с напряжением питания от 18 до 32 В постоянного тока или, при использовании вторичного источника питания, от 9 до 16 В;

►        ввод и корректировку постоянных величин, учитывающих конструктивные особенности ССПС:

1) конструкционная скорость;

2) скорость проследования путевого светофора с «желтым» сигналом;

3) диаметр колес по кругу катания;

4) длина участка торможения.

Электрическая структурная схема системы безопасности КЛУБ-П для ССПС представлена на рисунке 3.

КЛУБ-П работает следующим образом.

Сигналы путевых устройств системы АЛСН, проходящие по рельсовой цепи, наводят ЭДС в приемных катушках КПУ-1. Сигналы с катушек поступают на входы блока  БЭЛ-П, где производится их приём и обработка.

На блок БЭЛ-П также поступают сигналы от Л178/1, РБ и РБС, кнопки ВК, переключателей режима движения «РМП» и режима работы «РТР», ключа ЭПК. От органов управления ССПС на КЛУБ-П поступают сигналы «направление движения», «нуль контроллера» и «переключение кабин».

Электропитание блоков КЛУБ-П производится от бортовой сети с напряжением питания от 18 до 32 В или от 9 до 16 В постоянного тока. Сигналы от кнопки ВК, рукояток РБ и РБС, тумблеров М/П и Р/Т, и ключа ЭПК имеют номинальное напряжение 24 В.

Блок БЭЛ-П производит обработку поступающей информации и формирует сигналы для отображения на блоке БИЛ-П.

В блоке БЭЛ-П производится постоянное сравнение фактической скорости со значением допустимой и контролируемой скоростей.

При превышении контролируемой скорости осуществляется периодический контроль бдительности машиниста путем периодического включения сигнала «Внимание!» и, если машинист не нажал рукоятку РБ или РБС, через 6 секунд снятие напряжения с ЭПК.

При нажатии рукоятки бдительности индикация сигнала «Внимание!» прекращается, питание ЭПК восстанавливается.

При превышении допустимой скорости включается сигнал «Внимание!», выключается питание ЭПК, которое не восстанавливается при нажатии на РБ и РБС.

Система КЛУБ-П исключает несанкционированное движение ССПС, осуществляя при каждом трогании проверку состояния органа управления движением ССПС.

Для исключения опасных отказов основные узлы устройств обработки сигналов в блоке БЭЛ-П (ячейки ЦО-П и ВУ-П) выполнены в двухканальном варианте со схемой контроля, не имеющей опасных отказов.

При смене направления движения сигнал «направление движения» подключает на обработку при помощи находящихся в блоке БЭЛ-П реле сигнал от тех катушек, которые находятся на той стороне, куда движется ССПС.

При переключении кабин сигнал «переключение кабин» (для однокабинного варианта ССПС он совпадает с сигналом «направление движения») подключает на обработку при помощи находящихся в блоке БЭЛ-П реле сигнал от БИЛ-П и рукояток, находящихся в соответствующей кабине управления.

Рисунок 3 – Структурная схема системы КЛУБ-П.

Обозначения:

БЭЛ-П – блок электроники локомотивный для ССПС 2 категории;

БИЛ-П – блок индикации локомотивный для ССПС 2 категории;

КС – коробка соединительная;

КПУ-1 – катушки приемные унифицированные;

ЭПК – элекропневматический клапан автостопа ЭПК-153;

ДС – датчик угла поворота Л178/1, используется в качестве датчика фактической скорости;

РТР – тумблер переключения режимов «транспортный» или «рабочий»;

РМП – тумблер переключения режимов «маневровый» или «поездной»;

ВК – кнопка перехода с сигнала «К» БИЛ-П на сигнал «Б»;

Органы управления – переключатель «Направление движения», нулевое положение рукоятки управления движением машины «нуль-контроллер», переключатель «Переключение кабин».

5. Функции и принципы работы системы безопасности КЛУБ – У.

КЛУБ-У применяется на всех типах локомотивов и МВПС, в том числе на скоростных участках железных дорог с автономной электрической тягой постоянного и переменного тока, оборудованных путевыми устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН), многозначной автоматической локомотивной сигнализации (АЛС-ЕН), системой автоматического управления торможением (САУТ); на участках железных дорог, оборудованных системой координатного регулирования движения поездов на безе цифрового радиоканала (РК).

КЛУБ-У позволяет устранить основные причины столкно­ве­ний подвижного состава за счет выполнения заданных функций по обеспечению  безопасности  движения  поездов. При исполь­зо­ва­нии КЛУБ-У существенно снижается уровень риска от при­чи­нения ущерба пассажирам, обслуживающему персоналу, пере­во­зимым грузам и подвижному составу вследствие значитель­ного уменьшения числа случаев превышения скорости, само­произ­вольного ухода поездов и потери бдительности маши­нистов.