Регулирование движения поездов

       2 Элементы систем регулирования движения поездов

Любая система регулирования движения поездов состоит из от­дельных элементов, связанных между собой. В этих системах ис­пользуют в основном электрические элементы,в которых одна из величин (входная или выходная) или обе являются электри­ческими (ток, напряжение). В дальнейшем будем рассматривать только электрические элементы.

В зависимости от выполняемых функций в системах регулиро­вания движения поездов используются следующие элементы: дат­чики, электрические фильтры, реле, трансмиттеры, стабилизаторы, усилители, дешифраторы, трансформаторы, двигатели, распреде­лители и др.

Электрический датчик предназначен для измерения или преобразования неэлектрических величин в электрические и осу­ществляет качественное преобразование воздействия. Примером та­ких датчиков могут служить магнитная педаль ПБМ-56, с помо­щью которой контролируется прибытие поезда на станцию при полуавтоматической блокировке, а также в других системах регулирования движения, и рельсовая цепь, с помощью которой конт­ролируется наличие или отсутствие подвижной единицы на изоли­рованном путевом участке.

Электрический фильтр пропускает электрические сиг­налы (напряжение, ток) одних частот и препятствует пропуску сиг­налов других частот; он осуществляет количественное преобразо­вание воздействия, полученного от предыдущего элемента, и передачу его на последующий элемент.

Реле преобразует электрическую величину (ток, напряжение) в механическую (перемещение якоря), которая снова преобразуется в электрическую величину посредством замыкания или размыка­ния электрического контакта.

Трансмиттер вырабатывает кодовые сигналы, используемые в работе систем регулирования движения поездов. Стабилиза­тор поддерживает постоянство выходной величины при измене­нии входной величины в известных пределах. Усилитель слу­жит для повышения амплитуды электрических сигналов и осуществляет количественное преобразование воздействия. Дешиф­ратор расшифровывает принятый код и передает воздействие на последующий элемент, осуществляя качественное его преобразова­ние.

Трансформатор осуществляет количественное преобра­зование напряжения. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическое движение с целью воздействия на объект автоматического управления или регулирования.

Распредели­тель обеспечивает распределение как во времени, так и по от­дельным электрическим цепям поданную на его вход серию им­пульсов.

Таким образом, элементы являются составной частью систем ре­гулирования движения, которые выполняют ответственные функ­ции по регулированию и обеспечению безопасности движения по­ездов. Поэтому к элементам систем регулирования движения предъявляется ряд требований. Элементы должны быть простыми по конструкции и принципу действия, обладать высокой надежно­стью действия и защищенностью от помех, иметь малые габарит­ные размеры и массу, легко заменяться в системе и быть доступны­ми для ремонта и профилактических осмотров. При отказе работы элемента должны полностью исключаться в системе положения, опасные для движения поездов.

    Исходя из конкретных условий эксплуатации, к элементам мо­жет предъявляться и ряд дополнительных требований. Например, к элементам, которые размешаются на локомотивах и в релейных шкафах на пути, предъявляются требования по виброустойчивос­ти, защите от атмосферных воздействий и пыли.

     3 Общие сведения о реле

В системах регулирования движения поездов применяются реле, с помощью которых производят различные переключения электри­ческих цепей для осуществления схемных зависимостей между со­стоянием пути, положением стрелок и показанием сигнала, необхо­димых для обеспечения безопасности движения поездов.

Реле представляет собой элемент, в котором при плавном изме­нении входной величины (тока, напряжения) происходит скачко­образное изменение выходной величины (перемещение якоря у кон­тактных реле, изменение внутреннего электрического или магнитного сопротивления у бесконтактных реле).

Большое распространение получили электрические контактные реле, в частности, электромагнитные, у которых скачкообразное из­менение тока во входной цепи достигается физическим ее разры­вом. Такие реле просты и надежны в работе и обеспечивают неза­висимое переключение большого числа выходных цепей. Реле имеет два устойчивых состояния: рабочее (под током), при котором реле возбуждено и якорь его притянут, т.е. замкнуты верхние (фронто­вые) контакты; нерабочее (без тока), при котором реле обесточено и якорь отпущен, т.е. замкнуты нижние (тыловые) контакты.

По принципу действия реле СЦБ подразделяются на электро­магнитные, у которых при протекании электрического тока по об­мотке возникает магнитное поле, которое действует на подвижный якорь, притягивая его к сердечнику и переключая связанные с яко­рем контакты, и индукционные, которые работают под действием переменного магнитного поля, создаваемого одним элементом реле, с током, индуцированным в подвижном секторе магнитным полем другого элемента.

В зависимости or рода питающего тока реле могут быть посто­янного, переменного и постоянно-переменного тока.

Электромагнитное реле постоянного тока (рис. 1.2, а) состоит из катушки 3, надетой на сердечник 4, ярма 5, подвижного якоря 2 и связанных с ним контактов 1. Катушка, или обмотка реле служит для создания магнитного потока, а сердечник — для его усиления. Ярмо предназначено для получения непрерывного магнитопрово- да, подвижной частью которого является якорь. При отсутствии тока в катушке реле якорь отпущен, замкнут нижний (тыловой) кон­такт О—Т. При пропускании тока в катушке создается магнитный поток, сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь, в результате чего размыкается контакт О—Т и замыкается верхний (фронтовой) контакт О—Ф. У такого реле якорь притягивается при прохождении тока по катушке в любом направлении, поэтому это реле называют нейтральным.

Реле, у которого якорь переключается в зависимости от направ­ления прохождения тока в катушке, называется поляризованным. По­ляризованное реле (рис. 1.2, 6) состоит из сердечника 1, на который надеты катушки 2 и 6, соединенные последовательно, из постоян­ного магнита 3, поляризованного якоря 5 и связанных с ним кон­тактов 4. Постоянный магнит обеспечивает переключение якоря при изменении направления тока в обмотке реле и удерживает якорь в заданном положении при отсутствии тока в обмотке. Для пояснения работы поляризованных реле применяют два тер­мина: прямая и обратная полярность постоянного тока. У каждого реле к определенному (основному) выводу катушки подключается плюсовой полюс, а к другому выводу — минусовой полюс источ­ника питания. При таком подключении полюсов источника пита­ния принято считать, что ток в катушке будет проходить всегда от плюсового вывода к минусовому. Такое направление тока в катуш­ке называется прямой полярностью тока, а направление тока в катушке реле при подключении к основному ее выводу ми­нусового, а к другому — плюсового полюса источника питания на­зывается обратной полярностью тока. Например, если на вывод А катушки (см. рис. 1.2, б) подается плюсовой полюс ис­точника питания (+), а на вывод Б — минусовой (-), то направле­ние тока в катушке от вывода А к выводу Б считается прямой по­лярностью тока. Если же к выводу Б катушки подключен плюсовой полюс источника питания (+), а к выводу А — минусовой (—), то направление тока, протекающего от вывода Б к выводу А, считает­ся обратной полярностью тока.

При отсутствии тока в катушках реле якорь под действием по­тока Фп постоянного магнита (показан штриховой линией) удер­живается в том положении, в котором он находился в момент вык­лючения тока. На рис 1.2, б поляризованный якорь занимает левое положение, которое соответствует прохождению в катушках тока прямой полярности, и замыкает нормальный контакт О—Н. При прохождении тока обратной полярности в катушках создается маг­нитный поток Фк (показан сплошной линией), который имеет на­правление от вывода Б к выводу А, и под полюсными наконечни­ками сердечника взаимодействует с магнитным потоком Фп постоянного магнита (показан штриховой линией). В левом зазоре сердечника магнитные потоки направлены навстречу друг другу, т.е. Фк—Фп, в правом — в одну сторону, т.е. Фь+Фп. Якорь под действием более сильного магнитного поля переключается вправо, замыкая переведенный контакт О—П.

При прохождении тока прямой полярности происходит измене­ние направления магнитного потока Фк, отчего в правом зазоре магнитный поток Фп вычитается из Фк, а в левом Фп и Фк склады­ваются, как показано на рис. 1.2, б. Вследствие увеличения магнит- ного поля у левого сердечника якорь переключается к левому сер­дечнику, замыкая нормальный контакт О—Н.

Включение реле характеризуется напряжением (током) срабаты­вания, при котором происходит притяжение якоря и замыкание фронтовых контактов. Выключение реле характеризуется напряже­нием (током) отпускания, при котором происходит отпускание яко­ря и замыкание тыловых контактов.

К конструкции реле предъявляют высокие требования надежно­сти, долговечности и четкости работы, так как от правильной ра­боты реле зависят безопасность движения поездов и бесперебойное действие систем регулирования движения.

     4 Назначение и классификация систем электрической централизации

   Электрическая централизация (ЭЦ) представляет со­бой систему централизованного управления стрелками и светофо­рами на станциях с помощью электрической энергии. Управление стрелками и светофорами в ЭЦ осуществляется с поста цен­трализации.

Устройства ЭЦ позволяют увеличить пропускную способность станций, повысить безопасность движения поездов, а также произ­водительность и культуру труда. Увеличение пропускной способ­ности при ЭЦ стрелок и светофоров достигается благодаря ускоре­нию установки маршрутов и их автоматическому размыканию. Если при управлении стрелками вручную на приготовление сложного маршрута затрачивается 10...15 мин, то при ЭЦ — 5...7 с. При вве­дении ЭЦ на станциях пропускная способность горловин увеличи­вается примерно в 2 раза. Повышение безопасности движения обес­печивается тем, что все передвижения на станции централизованы и маршрутизированы и осуществляются только по разрешающему показанию светофора, а пути и стрелочные секции станций обору­дуются электрическими РЦ.

Правилами технической эксплуатации железных дорог к устрой­ствам ЭЦ предъявляется ряд требований. Основным требованием к работе устройств ЭЦ является обеспечение взаимного замыкания стрелок и светофоров. Кроме того, устройства ЭЦ должны обеспе­чивать: контроль положения стрелок и занятости путей и стрелоч­ных секций на аппарате управления; контроль взреза стрелки с одно­временным закрытием светофора, ограждающего данный маршрут; передачу стрелок на местное управление; возможность маневровых передвижений по показаниям маневровых светофоров. При этом

устройства ЭЦ не должны допускать: открытие входного светофо­ра на занятый путь; перевод стрелки под подвижным составом; открытие светофора, соответствующего данному маршруту, если стрелки не поставлены в надлежащее положение, а светофоры враж­дебных маршрутов не закрыты; перевод входящей в маршрут стрел­ки или открытие светофора враждебного маршрута при открытом светофоре, ограждающем установленный маршрут.

Все необходимые зависимости и взаимозамыкания между стрел­ками, сигналами и состоянием станционных путей и стрелочных се­кций в ЭЦ осуществляются электрическим путем.

По способу связи центрального поста с объектами управления в зависимости от их удаленности системы ЭЦ делятся на две группы: с прямым управлением, когда каждая стрелка и светофор в пределах станции управляются с поста централизации по отдель­ным жилам кабеля; с кодовым управлением, когда стрел­ки и светофоры управляются по линейной цепи посылкой кодовых сигналов телеуправления.

В пределах одной станции, как правило, используются системы ЭЦ с прямым управлением. По способу управления стрелками и светофорами системы ЭЦ с прямым управлением делятся на два вида: с раздельным управлением,в которых каждой стрел­кой и светофором управляют отдельными рукоятками или кнопка­ми; смаршрутным управлением,у которых перевод стре­лок и открытие светофоров для целого маршрута осуществляется нажатием двух кнопок: начала и конца маршрута.

В зависимости от способа осуществления зависимостей и места размещения аппаратуры системы ЭЦ бывают: с местными за­висимостями (релейная аппаратура располагается и все необ­ходимые взаимозамыкания осуществляются в релейных шкафах, ко­торые размещают в горловинах станций или в районах сосредоточения стрелок и светофоров); с центральными за­висимостями (вся релейная аппаратура располагается на цен­тральном посту).

По способу электропитания системы ЭЦ могут быть: с мест­ным питанием (источники питания для управления стрелками и светофорами располагаются вблизи релейных шкафов по концам станции), с центральным питанием (источники питания для управления стрелками и сигналами располагаются на централь­ном посту).

В зависимости от способа монтажа или конструктивного вы­полнения системы ЭЦ бывают: с блочным монтажом (релейная аппаратура размещается в типовых блоках заводского изготовле­ния, устанавливаемых на специальных стативах), состативным монтажом (постовая релейная аппаратура смонтирована на ста­тивах в заводских условиях). Соединение стативов между собой и с напольными устройствами и установка на стативы штепсельных реле осуществляются на посту.

Все устройства ЭЦ в зависимости от места применения делятся на постовые и напольные. Постовые устройства распола­гаются на посту централизации. К ним относятся: блоки, стативы, реле, которые осуществляют необходимые зависимости по управ­лению стрелками и светофорами; аппарат управления с кнопками и схемой путевого развития станции с соответствующей контрольной индикацией; источники электропитания. Напольные устрой­ства размещаются на территории станции. К ним относятся: стре­лочные эчектроприводы, светофоры, релейные и батарейные шкафы, рельсовые цепи и кабельные сети.

Для централизованного управления стрелками и светофорами ма­лых станций с числом стрелок не более 30 в основном применяют:

•         релейную централизацию с центральными зависимостями и цен­тральным питанием (РЦЦ). Эта система получила распростране­ние на малых станциях двухпутных линий, где необходимо марш­рутизировать не только поездные, но и маневровые передвижения. В системе РЦЦ также используется раздельный способ управления стрелками и светофорами;

блочную централизацию с раздельным управлением (БРЦ) с центральными зависимостями, центральным питанием и размеще­нием исполнительной части реле в типовых блоках. В системе БРЦ также используется раздельный способ управления стрелками и сигналами.

Для централизованного управления стрелками и светофорами на станциях с числом стрелок более 30 применяют:

•         релейную централизацию с центральными зависимостями, цен­тральным питанием и маршрутным способом управления стрелка­ми и светофорами (МРЦ). Такое управление позволяет авто­матизировать и резко уменьшить время на установку маршрутов;

•         блочную маршрутно-релейную централизацию (БМРЦ), в кото­рой вся релейная аппаратура размещена в типовых блоках. Система БМРЦ является типовой системой ЭЦ стрелок и светофоров на круп­ных станциях.

В связи с переходом на более современную элементную базу про­межуточные станции начинают оборудовать микропроцессорными системами ЭЦ стрелок и светофоров, в которых используют как ин­дивидуальный, так и маршрутный способы управления стрелками и светофорами.

В системах ЭЦ в качестве аппарата управления используют:

•         пульт-манипулятор с выносным табло желобкового типа и мар­шрутным управлением стрелками и светофорами, который содержит кнопки, рукоятки управления и выносное табло — схему путевого развития станции со световой индикацией контроля установки и размыкания маршрутов и состояния объектов на станции;

•         пульт-табло с маршрутным управлением стрелками и светофорами, который содержит схему путевого развития станции с кнопками управления, расположенными по плану станции, и све­товой контроль (в виде светящихся желобков) установки и размы­кания маршрутов;

•         пульт-табло с раздельным управлением стрелками и светофора­ми, который содержит в верхней част и схему путевого развития стан­ции, пути которой изображены в виде отдельных световых ячеек, а в нижней части располагаются кнопки для перевода и контроля по­ложения стрелок и кнопки открытия светофоров (поездных и мане­вровых) со световым контролем;

•         автоматизированное рабочее место дежурного по станции АРМ ДСП, которое состоит из монитора и клавиатуры; на мониторе ото­бражается схема путевого развития станции с визуальной инфор­мацией о поездном положении, состоянии стрелок и светофоров; с помощью клавиатуры ПЭВМ ДСП производит установку маршру­тов приема и отправления и другие необходимые действия.

5 Схемы управления стрелками

Схемы управления стрелками в релейной централизации являют­ся ответственными частями и не должны давать опасного отказа. Поэтому они имеют такое построение, при котором любое повре­ждение схемы исключает перевод стрелки и получение ложного ее положения.

Выполняя требования по безопасности движения, схемы управле­ния стрелками должны обеспечивать: перевод стрелки из одного положения в другое; правильный контроль положения стрелки; за­вершение перевода стрелки (доведение стрелочных остряков до крайнего положения), если во время перевода на стрелочную сек­цию вступила подвижная единица; невозможность перевода стрел­ки под подвижным составом и самопроизвольного перевода стрел­ки; возможность перевода стрелки только при свободном стрелочном участке; невозможность перевода стрелки, замкнутой в установленном маршруте.

Перевод стрелки осуществляет только ДСП кратковременным нажатием плюсовой или минусовой кнопки. После полного пере­вода стрелки выключение электродвигателя стрелочного привода происходит автоматически. В случае недохода остряка стрелки до крайнего положения или по каким-либо причинам полный перевод стрелки не требуется, при этом обеспечивается возможность: вер­нуть стрелку в исходное положение нажатием стрелочной кнопки исходного положения; в случае необходимости попеременным на­жатием плюсовой и минусовой кнопок осуществлять попеременный перевод стрелки, не доводя ее до конечных положений.

Схемы управления обеспечивают перевод стрелки двумя способа­ми: централизованным (с аппарата управления в помещении ДСП) и местным (из путевой коробки или с маневровой колонки).

При централизованном управлении стрелкой схема состоит из трех цепей: управляющей, рабочей и контрольной.

Управляющая цепь предназначена для включения с пульта управле­ния пусковых приборов стрелочного электропривода с проверкой условий, обеспечивающих безопасность движения: свободность стрелочного участка, в который входит переводимая стрелка, от­сутствие замыкания стрелки во враждебном маршруте и отсутствие передачи стрелки на местное управление. Рабочая цепь предназна­чена для подключения двигателя стрелочного электропривода к источнику питания для перевода стрелки из одного положения в другое. Контрольная цепь служит для непрерывного контроля плю­сового, минусового и промежуточного положений стрелочного при­вода (стрелки).

6 Автоматизированная микропроцессорная система диспетчерской централизации "НЕМАН"

Одним из вариантов успешного применения данной технологии на Карагандинской железной дороге является внедрение автоматизированной микропроцессорной системы диспетчерской централизации "НЕМАН" (АС ДЦ "НЕМАН"), которая предназначена для дистанционного контроля и управления.

В настоящее время данная технология используется для:

1)энергоснабжения и жизнеобеспечения зданий и сооружений;

2)сигнализации, централизации, блокировки и связи на железнодорожном транспорте;

3)планирования, организации и управления движением на железнодорожном транспорте.

АС ДЦ "НЕМАН" обеспечивает дистанционный контроль, выявление отклонений в технологиях перевозочного процесса от нормы, контроль состояния аппаратуры с ведением протокола телесигнализации, действий персонала, обслуживающего объекты энергоснабжения и жизнеобеспечения зданий и сооружений, сигнализации, централизации, блокировки и связи на железнодорожном транспорте.

Внедрение программно-аппаратного комплекса диспетчерской централизации "НЕМАН" позволило существенно сократить затраты на оборудование рабочих мест диспетчеров различных технологических участков (поездных диспетчеров, энергодиспетчеров, диспетчеров связи) и обеспечить их наиболее полной информацией об оперативной поездной ситуации, состоянии устройств СЦБ, связи и энергоснабжения. При разработке АРМ поездного диспетчера реализованы такие функции, как ведение исполненного графика движения поездов, телеизмерение электрических параметров контролируемых объектов, автоматизация расчетов показателей работы диспетчеров.

Стоимость внедрения АС ДЦ "Неман" значительно ниже стоимости внедрения аналогичных зарубежных систем и на сегодняшний день программно-аппаратный комплекс диспетчерской централизации "НЕМАН" успешно функционирует на железных дорогах Белоруссии, Эстонии.

Применение микропроцессорной техники позволило существенно расширить функциональные возможности системы диспетчерской централизации. Помимо оперативного отображения поездной ситуации, состояния объектов контроля, современная система ДЦ "Неман" дополнена функциями автоматического расчета показателей работы, прогнозирования, планирования, документирования событий, ведения архивов документов и нормативно-справочной информации, комплексной диагностики технических средств и состояния программного обеспечения, телеизмерения, обмена с системами АСОУП, САИПС и пр.