Расстановка сигналов на перегоне при проектировании автоблокировки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра “Автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики»

Тема: «Расстановка сигналов на перегоне при проектировании автоблокировки»

Выполнил: студент

группы Ша-412

Шагимарданов М.М.

Екатеринбург

Содержание

Введение

1. Задание на курсовую работу

2. Спрямление профиля железнодорожного пути

3. Построение диаграмм ускоряющих и замедляющих сил

4. Построение кривой скорости

5. Нанесение минутных засечек на кривую скорости

6. Определение минимального интервала попутного следования поездов

7. Предварительная расстановка светофоров

8. Корректировка мест установки сигналов

9. Проверочные расчеты

Список используемой литературы

Введение

Освоение постоянно возрастающего объема перевозок по железным дорогам нашей страны в условиях повышения скоростей, веса и интенсивности движения поездов невозможно без использования систем железнодорожной автоматики и телемеханики, включающих устройства сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ). Эти системы обеспечивают безопасность движения и заданную пропускную способность при меньшем числе людей, занятых организацией перевозок, исключают тяжелый и опасный труд, связанный с переводом стрелок, торможением вагонов и т. д. Наибольший эффект от использования указанных систем можно получить при условии соответствия их технико-экономических характеристик объему и интенсивности перевозок.

Тяговые расчёты предназначены для определения зависимостей скорости и времени хода поезда от расстояния, а также для решения задач, возникающих при проектировании, строительстве и эксплуатации железных дорог. Это расчеты весовых норм поездов; определение перегонного времени хода поездов различных категорий, необходимого для построения графиков движения; оценка возможности трогания с места поезда, остановленного на подъеме, и т. д.

При автоблокировке перегоны делятся на оборудованные рельсовыми цепями блок-участки, каждый из которых ограждают светофором. Занятие рельсовых цепей поездом вызывает автоматическое изменение сигнальных показаний, число которых обеспечивает предупреждение машиниста о закрытом светофоре на расстоянии, не меньшем тормозного пути. Это позволяет отправлять попутные поезда со станций через небольшие интервалы времени и обеспечить высокую пропускную способность.

Таким образом, безопасность движения поездов при автоблокировке в наибольшей степени зависит от возможности восприятия сигналов машинистами. Видимость сигналов изменяется в течение суток, а также от погодных условий, рельефа местности и кривизны пути. Практически обеспечить ее в пределах длин всех блок-участков невозможно. Поэтому, если после проезда сигнала, требующего понижения скорости, поезд попадает в зону отсутствия видимости следующего сигнала, то машинист лишается возможности немедленного восприятия изменения показания на более разрешающее и вынужден до конца этой зоны поддерживать пониженную скорость. Это вызывает снижение пропускной способности участка и повышенный расход энергии на тягу поездов.

Применительно к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики тяговые расчеты являются основой для расстановки светофоров автоблокировки, проектирования устройств автоматической локомотивной сигнализации с контролем скорости, а также более совершенных систем интервального регулирования движения и автоведения поездов. Запрограммированная для ЭВМ методика тяговых расчетов является основой математической модели для оценки технико-экономической эффективности различных систем регулирования движения поездов, позволяющей определять пути дальнейшего совершенствования этих систем.

Целью данного курсового проекта является изучение принципов спрямления профиля участка железной дороги, построение кривой скорости поезда и расстановка светофоров автоблокировки на перегоне.

1. Задание на курсовой проект

- Профиль участка и данные о кривых на участках.

Таблица 1 - Результаты спрямления профиля

№ элемента	Длина элемента	Уклон	Данные о кривых на участках
1	1000	0
2	200	8	R = 3500, S = 163
3	400	9
4	200	7	б = 40
5	350	0	б = 40
6	2000	2	R = 1800, S = 350 б = 20
7	770	-2	б = 39 б = 3
8	460	-8
9	500	0
10	400	4
11	1800	2	R = 1120, S = 415 R = 962, S = 439
12	400	9	R = 1100, S = 380
13	300	8
14	800	-4	R = 1500, S = 440
15	1000	0
Длина участка	10580

Исходные данные:

- Тип локомотива - ВЛ60К;

- Доля вагонов в составе поезда:

- Четырёхосных с подшипниками качения - 1;

- Процент порожних вагонов - 0%;

- Тип пути - звеньевой;

- Тип тормозных колодок - чугун;

- Минимальная длина приемоотправочного пути - 850 м;

- Максимально допустимая скорость - 70 км/ч;

- Интервал попутного следования - 6 мин;-

Масса гружёного вагона, приходящаяся на одну ось - 13 т/ось.

2. Спрямление профиля

Под спрямлением профиля понимается две процедуры:

- замена нескольких участков пути одним, имеющим длину, равную сумме длин исходных участков, и фиктивный уклон, создающий такое же тормозящее или ускоряющее действие на поезд, как и спрямляемые участки пути;

- замена кривых, входящих в спрямляемый участок, фиктивным подъемом.

Окончательный уклон спрямляемого участка при наличии на нем кривых определяется по формулам:

(1.1)

Уклон спрямляемого участка i' может быть определен из выражения:

(1.2)

где i_j и l_j - соответственно уклон и длина каждого из элементов профиля, входящих в спрямляемый участок.

Спрямлению подлежат только близкие по крутизне элементы профиля одного знака. Элементы профиля на раздельных пунктах с прилегающими элементами профиля перегонов спрямлять нельзя.

Возможность спрямления проверяется для каждого элемента действительного профиля, входящего в спрямляемый участок, по формуле:

(1.3)

Если условие выражения не выполняется, то необходимо составить другую схему спрямления и повторить расчет.

Кривые на спрямляемом участке заменяют фиктивными подъемами, крутизну которых определяют по формуле:

(1.4)

где S_j и R_j - длина и радиус j-й кривой, б_j - суммарный угол поворота поезда на j-й кривой, l_С - длина спрямляемого участка.

Спрямление кривых ведётся в пределах до этого спрямлённых участков.

Результаты и ход расчётов сведём в таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты спрямления профиля

Действительный профиль	Фиктивный профиль
Номер элемент	Длина элемент	Уклон	Кривые	iч	iн	SC
			R	L	б
1	1500	0				-	-	1500	-	-
2 3 4	200 400 200	8 9 7	3500	163	40	8.9	-7.6	800	8.25	0.6
5 6	350 2000	0 2	1800	350	40 20	2.07	-1.33	2350	1.7	0.4
7 8	770 460	-2 -8			39 3	-3.83	4.65	1230	-4.24	0.4
9 10 11	500 400 1800	0 4 2	1120 962	415 439		2.13	-1.71	2700	1.92	0.2
12 13	400 300	8 9	1100	380		8.92	-8.22	700	8.57	0.3
14	800	-4	1500	440		-3.74	4.26	800	-4	0.2
15	1000	0						1000	-	-

3. Построение диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих сил

Для построения диаграммы удельных ускоряющих и замедляющих сил воспользуемся программой «DIAGR».

Исходные данные для расчета:

Данные о железнодорожном участке:

Тип железнодорожного пути	Звеньевой
Максимально-допустимая скорость на перегоне	70 км/ч
Длина приемоотправочного пути	850 м
Интервал попутного следования	6 мин
Максимальный уклон для проверки условий трогания с места	89 ‰
Расчетный подъем для определения массы поезда	8,9 ‰

- Данные о локомотиве:

Серия локомотива	ВЛ60К
Масса локомотива	138 т
Конструктивная скорость	100 км/ч
Длина локомотива	21 м
Число автотормозных осей	6
Сила нажатия тормозных колодок локомотива в груженом режиме	11 т/ось
Скорость на расчетном подъеме	43,5 км/ч
Сила тяги на расчетном подъеме	36800 кгс

- Сила тяги локомотива:

V, км/ч	Fк, кгс
0	49680
5	45500
10	43000
20	40100
30	28500
40	37000
50	36000
60	30000
65	20000

- Данные о поезде:

Масса груженого вагона, приходящаяся на одну ось	13 т/ось
Расчетные силы нажатия тормозных колодок грузовых вагонов в режиме:
груженом	5 .0т/ось
порожнем	3.5 т/ось
Состав поезда:
Доля четырехосных вагонов на подшипниках скольжения	0.00
Доля шестиосных вагонов	0.00
Длина вагонов:
Четырехосных	15 м
Шестиосных	0.00 м
Тип тормозных колодок	Чугун

Результаты расчета:

- Определение массы поезда:

Масса поезда, определенная по условию движения на расчетном подъеме	3337.8 т
Масса поезда, определенная по условию трогания с места	4676.0 т
Масса поезда, определенная по длине приемоотправочного пути	2808.0т
Масса поезда, принятая в расчетах	2850.0т

- Определение длины и состава поезда:

Длина поезда (с локомотивом)	891.0 м
Число вагонов в поезде	58
в т.ч. четырехосных с подшипниками скольжения	0.00
Шестиосных	0.00
Тормозной коэффициент поезда	0,309

- Удельные ускоряющие и замедляющие силы, действующие на поезд:

V, км/ч	Fk-wo, кгс/т	-Wox, кгс/т	-Wox-0,5bt, кгс/т	-Wox-0,8bt, кгс/т	-Wox-bt, кгс/т
0	14.86	1.00	41.67	66.66	83.33
5	13.86	1.06	35.00	56.00	69.99
10	12.63	1.14	30.56	48.89	61.11
20	11.57	1.32	25.01	40.00	50.00
30	10.88	1.54	21.67	34.67	43.34
40	10.19	1.80	19.45	31.12	38.90
50	9.62	2.10	17.87	28.58	35.72
60	7.41	2.44	16.68	26.68	33.35
65	3.89	2.83	15.76	25.20	31.50

Расчеты ведутся на ЭВМ

В данном курсовом проекте будем использовать следующий масштаб:

где k - масштаб по силе тяги локомотива;

m - масштаб по скорости движения;

y - масштаб по расстоянию.

При движении на подъём диаграмма модифицируется путём переноса оси ординат (скорости) влево на величину i, а при движении на спуск - вправо на величину i. Кривые заменяются фиктивными подъёмами, а диаграмма модифицируется путём переноса оси ординат влево на величину фиктивного подъёма.

4. Построение кривой скорости

Построение кривой скорости V(S) на площадке с нулевым уклоном начинают с момента начала движения поезда со станции. При этом центром тяжести принимается середина поезда. Задаётся приращение скорости ?V = V_К - V_Н (не более 10 км/ч) и соединяется прямой точка на кривой ускоряющих сил, соответствующая скорости (V_К + V_Н)/2, с началом координат. Перпендикулярно этой прямой проводится отрезок кривой скорости от V_H до V_K, в пределах одного элемента спрямлённого профиля.

При переломе профиля ось ординат переносится влево на величину i при подъёме или вправо при спуске. При этом, при переносе оси влево скорость движения поезда может быть больше скорости равномерного движения поезда (точка пересечения кривой ускоряющих сил и оси ординат). В этом случае скорость поезда будет уменьшаться, поэтому приращение скорости необходимо взять отрицательным (V_К < V_Н).

При достижении максимальной скорости на данном участке проводится линия, параллельно оси абсцисс до перелома профиля. На спуске эту линию необходимо провести ниже скорости ограничения на ?V, которое берётся из Правил тяговых расчётов.

При проходе поезда через промежуточную станцию строятся две кривые: для пропуска поезда без остановки по главному пути и с остановкой на боковом пути.

Построение кривой скорости для пропуска по главному пути ничем не отличается от построения кривой скорости поезда на перегоне. Построение кривой остановки на боковом пути производится от центра станции в обратную сторону до пересечения с кривой безостановочного пропуска по главному пути с использованием кривой замедляющих сил для служебного торможения (W_OX - 0,5b_T). При этом необходимо учитывать, что при движении на боковой путь локомотив поезда должен зайти на первую стрелку со скоростью, не большей 40 км/ч. Построение кривой ведётся до достижения скорости 40 км/ч и проводится линия, параллельная оси абсцисс, до точки нахождения середины поезда в момент вступления локомотива на первую стрелку. Это расстояние можно определить из формулы.

(1.5)

где S_MIN - минимальная длина приёмоотправочного пути;

l_П - длина поезда с локомотивом;

S_СТР - расстояние от выходного светофора до первой стрелки (длина стрелочной зоны).

Кривая скорости строится как в чётном, так и в нечётном направлении, в строгом соблюдении соотношения масштабных коэффициентов.

Кривые скорости приведены в приложении Б.

5. Нанесение минутных засечек на кривую скорости

Для нанесения минутных засечек изготавливается минутный треугольник, который представляет собой равнобедренный треугольник с высотой, равной 120m, и основанием, равным 2y, где m и y - масштабные коэффициенты скорости и пути соответственно.

Целесообразно минутный треугольник изготовить из прозрачного материала, основание его разбить на 10 равных частей и точки на основании соединить с вершиной. Такой треугольник не только позволит нанести минутные насечки, но и с точностью до 0,1 минуты определить время движения поезда до заданной точки пути.

Первый раз треугольник укладывают основанием вниз таким образом, чтобы его основание было параллельно оси абсцисс, вершина находилась на кривой скорости, а правая сторона проходила через начало координат. Точка пересечения левой стороны с осью абсцисс переносится на кривую скорости. Это и будет первая минутная засечка. Затем треугольник укладывается основанием вверх таким образом, чтобы его вершина находилась на оси абсцисс, основание было параллельно этой же оси, а правая сторона пересекала минутную засечку. Левая сторона треугольника отсечёт на кривой скорости вторую минутную засечку. Передвигая треугольник по чертежу, находят остальные минутные засечки.

Если скорость поезда, начинающего движение после остановки на станции, растет медленно, первый раз минутный треугольник уложить не удастся. В этом случае необходимо изготовить полуминутный или даже четвертьминутный треугольник.

светофор железный дорога автоблокировка

6. Определение минимального интервала попутного следования

Минимальное расстояние между поездами:

S_min=3 l_бл+l_п, (1.6)

где l_бл - длина блок-участка (1000м); l_п - длина поезда (850м);

S_min=3*1000+850=3850м

Полученное S_min необходимо отложить на кривой скорости в местах наименьшей скорости движения и определить минимальный интервал попутного следования.

Для получения I_min необходимо выбрать максимальные значения

Четное направление: I_minч=5,2 мин.

Нечетное направление: I_minн=4,8 мин.

Минимальный интервал попутного следования должен быть меньше заданного I=6 мин.

I_minч<I

I_minн<I

Отсюда следует, что возможно трехблочное разграничение в обоих направлениях движения.

7. Предварительная расстановка светофоров

Расстановку светофоров производим для трехблочного разграничения движения поездов. Светофоры расставляем следующим образом. От середины станции А откладываем по оси абсцисс половину длины поезда и определяем минутную засечку 1 1,4 мин, соответствующую концу полученного отрезка. На этом уровне устанавливаем выходной светофор. Далее, находим минутную засечку 2, соответствующую заданному интервалу движения поездов - 6 минут и влево откладываем половину длины поезда (l_п/2 = 425м), находим получившуюся минутную засечку (5,6мин) и на этом уровне устанавливаем 1-й светофор I-ой серии (I-1). Получившийся отрезок 4,2 делим на три и, прибавляя к минутной засечке 1 ¹/₃ отрезка 1-2, получаем 1-й светофор III-ей серии (III-1). Потом отнимаем от 2 минутной засечки ¹/₃ отрезка 1-2 и получаем 1-й светофор II-ой серии (II-1).

Расстановку последующих светофоров производим так. Пусть поезд № 2 находится у 1 светофора 3-ей серии. Откладываем половину поезда влево (для нахождения центра тяжести поезда) и определяем минутную засечку. К этой минутной засечке прибавляем интервал движения - 6 минут и получаем центр тяжести впереди идущего поезда № 1. Откладываем половину поезда влево, находим минутную засечку и устанавливаем на этом уровне 2-й светофор III-ей серии (III-2). Далее расстановку светофоров продолжаем до станции B, учитывая безостановочный пропуск поездов на станции.

8. Корректировка мест установки сигналов

Корректировка мест установки светофоров производится с целью выполнения требований по обеспечению безопасности движения поездов, улучшению видимости, снижению стоимости строительства системы автоблокировки.

Входной светофор, по условиям исходных данных, устанавливаем от оси станции на расстоянии 1700м. Те светофоры, которые находятся в пределах станции (в четном и нечетном направлении 1 светофор третьей серии и 2 светофор второй серии) зачеркиваются.

Длина блок - участка между предвходным и входным светофором должна находиться в пределах:

l_{бл предвх}=1000ч1500м

Передвинем светофор III-2 в четном направлений по ходу движения для выполнения этого условия. В нечетном направлении условие выполняется l_{бл предвх}=1125м.

По требованиям ПТР длина блок - участка должна быть не менее 1000м и не более 2600м.

В нечетном направлении первый блок-участок больше положенной длины. Сдвигаем светофор II-1 против движения и устанавливаем в створе со светофором III-2 в четном направлении. Таким образом, также выполняется и условие иметь как можно больше спаренных точек. Этот вид корректировки позволяет снизить стоимость системы, а на однопутных участках повышает устойчивость работы АЛС.

Можно, сдвинув светофоры I-1 в обоих направлениях по ходу движения, получить спаренную точку и выполнить условии по ограничению блок-участка, но в результате этого не выполняется условие максимального значения фактического интервала:

В нашем случае в четном направлении равняется 8.5 минуты, а в нечетном 8.4 минуты. В обоих направлениях это условие не выполняется.

Для устранения недостатка устанавливаем по одному дополнительному светофору в каждом направлении. В четном направлении дополнительный светофор устанавливаем в створе со светофором I-1 нечетного направления, а нечетном направлении в створе со светофором I-1 четного направления. Получившийся фактический интервал максимален в четном направлении и равен 7 минутам.

При корректировке необходимо обеспечить достаточную видимость светофоров, определяемую требованиями ПТЭ, нельзя ставить за переломами профиля, нежелательно устанавливать на кривых и за кривыми участками.

Видимость светофоров в обоих направлениях обеспечивается.

Длину блок - участка не желательно делать более максимальной длины рельсовой цепи, иначе придется делать разрезную точку, а это дополнительные затраты и искажение кодов АЛСН.

Это условие выполняется в обоих направлениях

Желательно иметь как можно больше спаренных точек.

На перегоне добились, что все сигнальные точки спаренные.

При всех переносах сигналов проверялось не нарушение ранее рассмотренных условий.

8. Проверочные расчеты

1) Определение тормозного пути поезда.

Проверку необходимо производить только для блок-участков, находящихся па спусках.

Необходимо взять один участок на спуске и рассчитать тормозные пути для расчета грузового поезда для двух режимов торможения: экстренного и полного служебного.

Тормозной путь можно определить по монограмме в зависимости от расчетного тормозного коэффициента и скорости в начале торможения (Приложение 3, ПТР).

Максимальный уклон на спуске 8.22 в нечетном направлении первый блок-участок длиной 2.600м, скорость вначале спуска 53км/ч, тормозной коэффициент поезда 0.309. По этим данным определяем тормозной путь по монограмме равный 420м.

Если окажется, что остановка поезда происходит в пределах проверяемого блок-участка, то длина последнего по условиям торможения считается достаточной; в противном случае блок-участок по длине признается неприемлемым, в связи, с чем производится перестановка светофоров.

В нашем случае, условие выполняется, а значит и на остальных блок-участках на перегоне тормозной путь удовлетворяет требованиям.

2) Определение станционного интервала.

где t_дв - время движения от начала торможения до полной остановки;

t_пм - время приготовления маршрута (0,2мин);

l_вс - время восприятия сигнала (0,3мин);

t_дв определяется графически, по кривой скорости (Приложение Б).

В момент открытия входного светофора поезд должен находиться на расстоянии l_вс от предвходного светофора.

рис 1.Положение поезда в момент открытия входного светофора

Необходимо выполнение следующего условия:

I_ст?I_пер=6мин

Определение I_ст осуществляется по кривой скорости при движении с остановкой на боковом пути.

Нечетное направление:

t_дв=11,1 - 7,7=3,4мин

I_ст=3,4+0,2=3,42мин< I_пер

Четное направление:

t_дв=11,5 - 7,6=3,9мин

I_ст=3,9 +0,2=4,01мин.< I_пер

В ходе проведенных расчетов определили соответствие длин получившихся блок-участков тормозным путям и соответствие станционного интервала.

Список литературы

1. А.А. Новиков. Расстановка сигналов на перегоне при проектировании автоблокировки. Екатеринбург, 2002.

2. И.М.Кокурин, Л.Ф.Кондратенко. Эксплуатационные основы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Москва, «Транспорт», 1989.

3. В.И.Ильенков, В.Э.Бауман, П.М.Янкин. Эксплуатационные основы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Москва, «Транспорт», 1970.

4. Правила тяговых расчетов для поездной работы. Москва, «Транспорт», 1985.

Размещено на Allbest.ru

...