Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

«МОСКОВСКИЙ МЕТРОПОЛИТЕН»

УЧЕБНО - ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР

Материалы для подготовки дежурных по посту централизации

Московского метрополитена

Устройства автоматики, телемеханики движения поездов на метрополитене (устройства сигнализации, централизации, блокировки)

Г.И. Логинов

МОСКВА 2006 ГОД

Оглавление

1. Значение устройств АТДП на метрополитене

2. Напольные устройства АТДП

2.1 Светофоры

2.2 Автостопы

3. Аппаратура АТДП

3.1 Реле

3.2 Трансформатор

4. Размещение аппаратуры

5. Электропитание устройств АТДП (СЦБ)

5.1 Организация электропитания при децентрализованном размещении аппаратуры

5.2 Организация электропитания при централизованном размещении аппаратуры

5.3 Питание устройств СЦБ постоянным током

5.4 Питание устройств СЦБ при полном пропадании переменного напряжения

6. Рельсовые цепи

6.1 Назначение, принцип действия рельсовой цепи

6.2 Виды рельсовых цепей, применяемые на метрополитене

6.3 Режимы работы рельсовых цепей

7. Путевая автоматическая блокировка

7.1 Назначение, принцип действия автоблокировки

7.2 Система сигнализации при автоблокировке

7.3 Назначение и работа путевого реле (П)

7.4 Назначение и работа линейного реле (Л)

7.5 Пропускная способность линии при автоблокировке

7.6 Автоблокировка без автостопов и защитных участков

8. Автоматическая локомотивная сигнализация с автоматическим регулированием скорости (АЛС - АРС)

8.1 Назначение и принцип работы АЛС - АРС

8.2 Структурная схема АЛС - АРС

8.3 Дублирующее автономное устройство АРС (ДАУ - АРС)

8.4 Система «Днепр»

8.5 Кодовый сигнал абсолютной остановки АРС - АО

8.6 Увязка устройств автоблокировки и АЛС - АРС

9. Электрическая централизация

9.1 Общие сведения об электрической централизации

9.2 Структурная схема МРЦ

9.3 Эксплуатационно - технические основы электрической централизации

9.4 Аппараты управления и контроля

9.5 Стрелочный электропривод

9.6 Курбельный аппарат

9.7 Способы перевода стрелки

9.8 Схемы управления стрелочным электроприводом

9.9 Семипроводная схема управления стрелочным электроприводом

9.10 Резервный комплект аппаратуры управления стрелкой

9.11 Макет стрелки

9.12 Кнопка «ВКС»

9.13 Схематический план станции

9.14 Маршрутизация станции. Таблица взаимозависимости маршрутов, стрелок и сигналов

9.15 Построение схем МРЦ

9.16 Наборная группа

9.17 Реле сигнальной группы

9.18 Контроль остановки поезда у платформы (контроль прибытия)

9.19 Сигнально - управляющее реле (СУ)

9.20 Включение ламп светофоров полуавтоматического действия

9.21 Пригласительный сигнал

9.22 Включающее автостопное реле (ВА)

9.23 Последовательность работы устройств МРЦ и индикация на пульте - табло при задании маршрута

9.24 Последовательность работы устройств МРЦ и индикация на пульте - табло при проследовании поезда по маршруту

9.25 Автоматическая установка маршрутов

9.26 Маршрутно - релейная централизация унифицированной системы

9.27. Блочная маршрутно - релейная централизация (БМРЦ)

9.28 Маршрутно - релейная централизация с рукояточным управлением

10. Диспетчерская централизация

10.1 Назначение и принцип действия диспетчерской централизации

10.2 Автоматизированное рабочее место поездного диспетчера (АРМ ПД)

10.3 Автоматизированное рабочее место электрической централизации (АРМ ЭЦ)

11. Устройства контроля состояния подвижного состава на ходу поезда

11.1 ПОНАБ (ДИСК - Б)

11.2 Контрольно - габаритное устройство (КГУ)

12. Неисправности устройств автоматики, телемеханики движения поездов

12.1 Неисправности устройств маршрутно-релейной централизации

12.2 Неисправности в схеме управления стрелкой

13. Дополнение

13.1 Девятипроводная схема управления стрелкой

13.2 Порядок выдачи кодовых сигналов в АРС с ДАУ - АЛС

13.3 Безопасность систем железнодорожной автоматики и телемеханики (систем ЖАТ)

Введение

Устройства автоматики, телемеханики движения поездов (АТДП) включают:

- системы интервального регулирования движения поездов на перегонах (автоблокировка, АЛС - АРС);

- системы централизованного управления стрелками, сигналами на станциях (электрическая централизация);

- системы централизованного управления и контроля движения поездов на линиях (ДЦ, ДК).

Системы интервального регулирования движения поездов должны обеспечивать:

- поддержание установленных безопасных интервалов между попутно следующими поездами;

- контроль свободности и исправности участка пути перед поездом;

- доведение до машиниста информации о допустимой скорости движения с помощью сигнальных показаний светофоров и (или) АЛС - АРС;

- постоянный контроль за скоростным режимом ведения поезда;

- автоматическое снижение скорости поезда, вплоть до полной его остановки, при нарушении машинистом скоростного режима ведения поезда и сближении поездов на опасное расстояние;

- автоматическое ограждение хвоста поезда сигналом (сигнальной командой) остановки.

Системы централизованного управления стрелками и сигналами на станциях обеспечивают:

- контроль за состоянием устройств электрической централизации и поездным положением на станциях;

- централизованное управление стрелками и сигналами;

- установку и замыкание маршрутов;

- контроль фактического проследования подвижного состава по маршруту и его автоматическое размыкание.

Системы централизованного управления и контроля движения поездов на линиях предназначены для:

- контроля состояния устройств АТДП и поездного положения на линиях с выведением информации на устройства отображения;

- централизованного управления стрелками и сигналами на станциях;

- автоматического ведения исполненного графика движения.

1. Значение устройств АТДП на метрополитене

Устройства АТДП решают следующие основные задачи:

- обеспечение безопасности движения поездов;

- повышение пропускной способности линий;

- сокращение эксплуатационных затрат;

- улучшение условий труда работников эксплуатации.

Обеспечение безопасности движения поездов достигается за счет следующих факторов:

- задание маршрута и открытие светофора на разрешающее показание только при выполнении всех условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту и его замыкания (постоянный контроль положения всех стрелок, входящих в маршрут, контроль свободности стрелочно-путевых и путевых участков, отсутствие заданных враждебных маршрутов, контроль взреза стрелки);

- обеспечение и поддержание минимального безопасного интервала между попутно следующими поездами;

- автоматическое ограждение хвоста поезда сигналами остановки;

- постоянный автоматический контроль за соответствием фактической скорости движения поезда допустимой (разрешенной);

- принудительной автоматической остановки движущегося поезда при превышении разрешенной скорости движения и неподтверждении машинистом своей бдительности (способности и ответственности обеспечить требуемый скоростной режим ведения поезда);

- постоянного контроля за состоянием наиболее критичных элементов пути и подвижного состава (рельсы, стрелки, буксы и др.).

Повышение пропускной способности линий обеспечивается:

- сокращением межпоездных интервалов;

- возможностью реализации оптимального скоростного режима ведения поезда;

- сокращением времени на задание маршрутов за счет централизованного управления стрелками и сигналами;

- возможностью оптимального управления перевозочным процессом (наличие объективной информации о поездном положении на линии в реальном масштабе времени, оперативная выдача и выполнение приказов по организации движения поездов).

Снижение эксплуатационных затрат обусловлено сокращением численности эксплуатационного персонала при внедрении современных устройств АТДП, а также оптимизацией перевозочного процесса.

И, наконец, внедрение устройств АТДП позволяет убрать из зон повышенной опасности, с неблагоприятными условиями труда эксплуатационный персонал.

2. Напольные устройства АТДП

2.1 Светофоры

Светофор - это сигнальный прибор, подающий сигналы огнями своих ламп в светлое и темное время суток (круглосуточно).

Светофоры предназначены для обеспечения безопасности движения поездов, а также четкой организации движения поездов и маневровой работы на метрополитене.

Основной частью светофора является светофорная головка, которая может устанавливаться на мачте, кронштейне или мостике, а также на специальных фундаментах (карликовые светофоры на путях депо).

На метрополитене применяются светофоры следующих типов:

- светофоры типа «Метро», устанавливаемые в тоннелях;

- светофоры типа МПС, устанавливаемые на наземных участках.

Светофоры, как правило, устанавливаются с правой стороны, с соблюдением габарита приближения оборудования; минимальное расстояние от оси пути 1700 мм, высота нижней линзы светофорной головки над уровнем головок рельсов должна быть 2300 мм.

Светофорная головка представляет собой литой корпус на одно, два и три показания.

С передней стороны в корпусе имеются круглые окна, в которых размещаются линзы - светофильтры, задняя сторона закрывается крышкой, шарнирно крепящейся к корпусу. Светофорные головки на два и три показания внутри разделяются на отсеки светонепроницаемыми перегородками.

Внутрь каждого отсека устанавливается линзовый комплект, состоящий из основания, ламподержателя и линзы - светофильтра. У светофоров типа «Метро» снаружи линза-светофильтр закрывается защитным стеклом.

В ламподержатель устанавливаются одна или две светофорные лампы.

Линза - светофильтр фокусирует световой поток и окрашивает его в соответствующий цвет.

Светофорные лампы бывают одно - и двухнитевые. Номинальное напряжение светофорных ламп 12В, мощность 15 и 25 Вт. У двухнитевых ламп мощность каждой нити 15 и 25 Вт.

В настоящее время вместо светофорных ламп применяют светодиодные головки. В зависимости от их типа они применяются совместно с линзовыми комплектами или без них.

2.1.1 Особенности светофоров типа МПС и «Метро»

Светофоры типа МПС имеют:

- линзовый комплект, состоящий из линзы-светофильтра и наружной прозрачной линзы, что позволяет иметь высокую степень фокусировки светового потока;

- рассеивающие линзы и отклоняющие вставки, обеспечивающие видимость показаний светофора в кривых участках пути и в непосредственной близости от светофора;

- фоновый щит, окрашенный с лицевой стороны в черный цвет, что улучшает восприятие сигнальных показаний светофора;

- защитные козырьки, исключающие засветку линз от посторонних источников света и ложное восприятие сигнальных показаний светофора.

Светофоры типа «Метро» имеют:

- облегченный корпус;

- упрощенную оптику, состоящую из линзы-светофильтра, закрытую снаружи защитным стеклом;

- не имеют фонового щита и защитных козырьков.

2.1.2 Классификация светофоров

По назначению светофоры подразделяются на:

- входные, разрешающие или запрещающие поезду следовать с перегона на станцию;

- выходные, разрешающие или запрещающие поезду отправиться со станции на перегон;

- проходные, разрешающие или запрещающие поезду проследовать с одного блок-участка на другой;

- маневровые, разрешающие или запрещающие выполнение маневров;

- повторительные, повторяющие показания основного светофора, когда по местным условиям видимость основного светофора не обеспечивается;

- предупредительные, предупреждающие о показании впереди расположенного светофора;

- резервные, устанавливаемые в створе с основным светофором; резервный светофор нормально погашен и сигнального значения не имеет;

- ограждения, устанавливаемые для ограждения металлоконструкций.

Один светофор может совмещать несколько назначений (входной и маневровый, проходной и ограждения, выходной и ограждения и др.)

По конструктивному исполнению они подразделяются на:

- мачтовые;

- карликовые;

- устанавливаемые на кронштейнах и мостиках.

Сигнальные огни на светофорах применяются нормально горящие и нормально негорящие, немигающие и мигающие (периодически загорающиеся и гаснущие).

По способу управления светофоры подразделяются на светофоры автоматического действия (светофоры автоблокировки), светофоры полуавтоматического действия и светофоры независимого действия (светофоры ограждения).

2.1.3. Обозначение светофоров

Светофоры автоблокировки обозначаются цифрами (237), светофоры полуавтоматического действия - буквами с цифрами (ТС10) или одними буквами (В).

К обозначению светофоров автоматического и полуавтоматического действия, совмещенных со светофорами ограждения металлоконструкций, добавляется буква «М» (например 331М, ПК72М), а к обозначению светофоров полуавтоматического действия, связанных с контрольно-габаритными устройствами, добавляется буква «Г» (например БГ201Г, АВ20МГ).

Светофоры ограждения обозначаются в зависимости от места установки:

- светофоры, устанавливаемые для ограждения металлоконструкций в правильном направлении обозначаются буквой «М» с добавлением цифрового номера металлоконструкции;

- светофоры, устанавливаемые для ограждения металлоконструкций в неправильном направлении обозначаются буквами «МК» с добавлением цифрового номера металлоконструкции;

- к обозначению светофоров, устанавливаемых для ограждения металлоконструкций на путях, по которым предусматривается двухстороннее движение, к основному обозначению добавляется буква «Н» или «Ч», что соответствует нечетному или четному направлению движения соответственно.

2.2 Автостопы

На метрополитене в качестве средств принудительного воздействия на тормозные устройства подвижного состава и его экстренного торможения при проследовании светофора с запрещающим показанием, перед светофором полуавтоматического действия с запрещающим показанием, а также при превышении допустимой скорости движения и перед устройствами заграждения применяются:

- электромеханические автостопы;

- сигнал абсолютной остановки «АРС-АО»;

- инерционные автостопы;

- неподвижные скобы.

Автостопы представляют собой совокупность путевых и поездных устройств.

К поездным устройствам автостопа относятся:

- пневматический срывной клапан;

- универсальный автоматический выключатель автостопа (УАВА).

К путевым устройствам относятся:

- электромеханические автостопы;

- инерционные автостопы.

Рабочим органом поездных устройств автостопа является скоба пневматического срывного клапана, которая фиксируется в вертикальном положении двумя оттягивающими спиральными пружинами.

Рабочим органом путевых автостопов является путевая скоба, устанавливаемая с правой стороны по направлению движения на расстоянии 308 плюс-минус 20 мм от внутренней грани головки рельса с возвышением 85 плюс 5 мм над уровнем головок рельсов.

При нахождении путевой скобы в заграждающем (вертикальном ) положении происходит взаимодействие (удар) скобы пневматического срывного клапана с путевой скобой. В результате такого взаимодействия скоба пневматического срывного клапана отклоняется от вертикального положения, что приводит к открытию клапана тормозной магистрали и экстренному торможению.

Аналогично происходит взаимодействие скобы пневматического срывного

клапана с неподвижными скобами, устанавливаемыми перед тупиковыми упорами на станционных путях.

На линиях, где основным средством сигнализации является АЛС-АРС, для исключения проезда светофора полуавтоматического действия, имеющего запрещающее показание, в рельсовые цепи перед и за этим светофором подается сигнал абсолютной остановки (АРС-АО). При приеме этого сигнала поездными устройствами АЛС-АРС автоматически приводится в действие тормозная система поезда и исключается начало его движения.

2.2.1 Электромеханический автостоп

Электромеханический автостоп предназначен для автоматического экстренного торможения поезда при проследовании им светофора с запрещающим показанием.

Электромеханические автостопы устанавливаются непосредственно перед светофорами, а на подходе к станциям они могут выноситься вперед, навстречу движению, на расстояние до 20 м от светофоров. Автостопы маневровых светофоров на путях оборота или отстоя подвижного состава устанавливаются за изолирующим стыком по ходу движения в направлении главных станционных путей на расстоянии 0.7 - 1.0 м (после 1964г.).

На путях оборота составов станции с перекрестным съездом перед маневровыми светофорами могут устанавливаться дублирующие электромеханические автостопы.

Электромеханический автостоп состоит из электропривода, путевой скобы и гарнитуры.

Электропривод предназначен для перевода путевой скобы из заграждающего положения в разрешающее и обратно, а также контроля положения путевой скобы.

Контроль положения автостопа осуществляется с помощью коммутатора, входящего в состав электропривода; с его же помощью обеспечивается выполнение некоторых требований, предъявляемых ПТЭ метрополитенов к автоблокировке, например, включение на светофоре разрешающего показания только после перехода скобы его автостопа в разрешающее положение.

Путевая скоба является рабочим органом электромеханического автостопа, воздействующим на скобу пневматического срывного клапана поезда.

Она может занимать два положения: заграждающее (вертикальное) и разрешающее (горизонтальное). При заграждающем положении скобы происходит ее взаимодействие с поездными устройствами автостопа; при разрешающем положении скоба пневматического срывного клапана проходит над путевой скобой без взаимодействия.

Гарнитура автостопа обеспечивает механическую связь электропривода автостопа с путевой скобой и передачу вращающего момента от электропривода к путевой скобе. Кроме этого, с помощью груза, входящего в состав гарнитуры, осуществляется перевод скобы в заграждающее положение при неисправности электропривода автостопа. Путевая скоба принимает заграждающее положение и при нарушении механической связи ее с гарнитурой, так как скоба имеет утяжеленную нижнюю часть и центр тяжести ее находится ниже оси вращения.

2.2.2 Инерционный автостоп

Инерционный автостоп предназначен для принудительного воздействия на тормозные устройства поезда и его экстренного торможения при превышении поездом установленной скорости движения на проследуемом участке.

Инерционный автостоп представляет собой путевую скобу, насаженную на ось. Нижняя часть скобы утяжелена за счет установки груза. Ось вращения располагается выше центра тяжести скобы, поэтому путевая скоба при отсутствии внешнего воздействия всегда занимает вертикальное (заграждающее) положение.

При воздействии внешней горизонтально действующей силы путевая скоба отклоняется от вертикального положения и после нескольких покачиваний возвращается в исходное положение.

Принцип действия инерционного автостопа основан на свойстве инертности тел. Свойство инертности заключается в том, что для сообщения телу массой (m) какой - либо скорости (V) необходимо воздействовать на это тело определенной силой (F) в течение времени (t).

Произведение Ft называется импульсом силы, а произведение mV - импульсом тела или количеством движения. На основании свойства инертности тел mV

mV = Ft или F*t .

Так как значения m и V можно задавать исходя из определенных требований, то величина силы F будет зависеть от времени действия t (обратно пропорциональная зависимость).

Время же действия силы, в свою очередь, зависит от скорости движения поезда, ибо для отклонения путевой скобы и пропуска скобы пневматического срывного клапана поезд всегда должен пройти один и тот же путь (S) (Рис.1).

Рис.1.

Все размеры в миллиметрах (мм);

УГР - уровень головок рельсов;

1 - путевая скоба в заграждающем положении;

2 - путевая скоба в отклоненном положении, когда обеспечивается проследование поезда без торможения;

3 - скоба пневматического срывного клапана поездного автостопа;

4 - фиксирующие (оттягивающие) пружины;

S - участок пути, проследуемый поездом за время взаимодействия путевой и поездной скоб.

С допустимой погрешностью можно принять, что скорость движения поезда на участке S будет равномерной, тогда

S

S = Vt и t = ---- , т.е. время взаимодействия скоб зависит

V

только от скорости движения поезда.

При проследовании поездом инерционного автостопа всегда происходит взаимодействие путевой скобы и скобы пневматического срывного клапана поезда. При этом чем ниже скорость, тем больше время взаимодействия скоб и меньше сила, действующая на поездную скобу, - в результате торможения поезда не происходит. Чем выше скорость, тем меньше время взаимодействия поездной и путевой скоб, больше действующая сила, что приводит к отклонению скобы пневматического срывного клапана и экстренному торможению поезда.

Меняя массу груза, устанавливаемого на путевой скобе, можно изменять скорость, при которой происходит срабатывание поездного автостопа.

Инерционные автостопы устанавливаются:

- на станционных путях перед упорами до неподвижных скоб автостопов;

- на главном станционном пути по прибытии поездов конечной станции линии, кроме станций, оборудованных устройствами контроля остановки поезда у платформы и станций открытых наземных участков.

На главных путях станций в начале пассажирской платформы с левой стороны по ходу движения в правильном направлении могут устанавливаться инерционные автостопы одностороннего действия.

3. Аппаратура АТДП

3.1 Реле

Реле - это устройство, которое скачкообразно меняет свое состояние при воздействии на его вход управляющего сигнала. По принципу действия реле бывают: электрические, магнитные, механические, акустические, оптические, тепловые, электронные.

В устройствах АТДП наибольшее распространение получили электромеханические реле: электромагнитные, индукционные, магнитоэлектрические.

3.1.1 Электромагнитное реле

Электромагнитное реле состоит из управляющей системы, подвижного якоря и контактной системы (Рис.2).

Рис.2. Электромагнитное реле

Ф - фронтовой контакт; О - осевой контакт; Т - тыловой контакт.

Управляющая и контактная системы электрически разделены, т.е. входные и выходные цепи реле электрически не связаны между собой.

Управляющая система состоит из одной или двух обмоток, выполненных из медного изолированного провода, размещенных на катушках, которые в свою очередь, располагаются на сердечнике из магнитомягкого материала (без остаточного магнетизма).

Якорь представляет собой утяжеленную металлическую пластину сложной конфигурации, которая поворачивается на опоре. Якорь имеет жесткую связь, выполненную из изоляционного материала, со средней контактной пружиной.

Контактная система образуется тремя упругими металлическими токопроводящими пластинами, называемыми контактными пружинами, одни концы которых жестко закреплены. Другие концы контактных пружин свободны, причем, свободный конец средней контактной пружины может, изгибаясь, перемещаться при воздействии на него жесткой связи якоря. На свободных концах контактных пружин устанавливают контакты из тугоплавких материалов во избежание эрозионного разрушения контактов и их сваривания.

При прохождении по обмоткам реле электрического тока якорь притягивается к сердечнику и перемещает среднюю контактную пружину, расположенную между верхней и нижней контактными пружинами.

Подвижная (средняя) контактная пружина называется осевым контактом.

Верхняя контактная пружина, которая замыкается со средней, когда якорь притянут, т.е. по обмоткам реле протекает ток, называется фронтовым контактом.

Нижняя контактная пружина, которая замыкается со средней, когда якорь отпущен, т.е. по обмоткам реле ток не протекает, называется тыловым контактом.

Осевой, фронтовой и тыловой контакты образуют полную контактную группу. Реле могут иметь от одной до восьми контактных групп. Контактные группы могут быть неполными. Неполные контактные группы образуются следующими контактами:

- осевой - фронтовой;

- осевой - тыловой.

Все контактные группы электрически изолированы друг от друга.

Состояние реле, когда по его обмоткам протекает ток, называется возбужденным состоянием, т.е. реле находится под током. В возбужденном состоянии у реле замкнуты осевые и фронтовые контакты, тыловые контакты разомкнуты.

Состояние реле, когда по его обмоткам ток не протекает, называется обесточенным. В обесточенном состоянии у реле замкнуты осевые и тыловые контакты, фронтовые контакты разомкнуты.

Если реле имеет две обмотки, то они могут включаться последовательно, параллельно или раздельно.

По времени срабатывания на притяжение и отпадание реле подразделяются на:

быстродействующие - 0.03 с;

нормальнодействующие - до 0.2 с;

медленнодействующие - до 1.5 с;

временные - свыше 1.5 с.

Существуют схемные способы включения реле, создающие замедление на срабатывание и отпадание реле.

На схемах реле и их контакты имеют следующие обозначения:

1. Собственно реле - управляющая система, состоящая из одной или двух обмоток:

- однообмоточное реле и двухобмоточное реле при последовательном соединении обмоток;



буква «з» - обозначение реле, указывающее на его назначение.

- то же с замедлением на отпадание

- двухобмоточное реле при параллельном соединении обмоток

- двухобмоточное реле при раздельном включении обмоток

2. Контактные группы:

- полная контактная группа при нахождении реле под током:



- то же, реле без тока:

Цифры в обозначении контактных групп указывают:

- первая - номер контактной группы (от 1 до 8);

- вторая: 1-осевой контакт, 2-фронтовой контакт, 3-тыловой контакт

- неполная контактная группа при нахождении реле под током:

осевой - фронтовой осевой - тыловой

- то же, реле без тока:

осевой - фронтовой осевой - тыловой

В случае, когда при построении схем контактных групп оказывается недостаточно, используют повторители реле.

Повторитель - это реле, которое встает под ток через контакт основного реле или через контакты других повторителей этого реле. Повторитель, который встает под ток через фронтовые контакты основного реле или его повторителя, называется прямым, а который через тыловые контакты - называется обратным.

Прямой повторитель

Обратный повторитель

Самоблокировка реле - это такая схема его включения, когда реле, возбудившись по некоторой цепи, продолжает оставаться под током через свой фронтовой контакт по обмотке возбуждения или другой обмотке.

Электромагнитные реле относятся к нейтральным реле, т.е. их срабатывание не зависит от направления протекания тока по обмоткам.

3.1.2 Магнитоэлектрическое (поляризованное) реле

Устройство магнитоэлектрического реле во многом напоминает электромагнитное реле. У этого реле сердечник выполнен из магнитотвердого материала, т.е. представляет собой постоянный магнит. Магнитный поток, создаваемый этим магнитом, достаточен для удержания якоря в том или другом положении, но недостаточен для его переброса. Переброс якоря возможен, когда по одной из обмоток кратковременно протекает электрический ток, создающий дополнительный магнитный поток. Под действием магнитных потоков постоянного магнита и создаваемого электрическим током, протекающим по обмотке, происходит переброс поляризованного якоря, и он остается в этом положении до прохождения следующего импульса тока по другой обмотке.

Поляризованное реле на схеме имеет следующее обозначение

Контактные группы обозначаются

Якорь поляризованного реле занимает нормальное положение при подаче напряжения на обмотку 4(+) - 2(-), при этом будут замкнуты контакты: 111 - 112; 121 - 122; 131 - 132; 141 - 142.

Якорь займет переведенное положение при прохождении тока по обмотке 1(+) - 3(-) и будут замкнуты контакты: 111 -113; 121 - 123; 131 -133; 141 -143.

Первая и четвертая контактные группы усиленные с магнитным гашением дуги, возникающей при коммутации цепей под током.

3.1.3 Индукционные реле

Эти реле переменного тока, двухэлементные (двухобмоточные); обмотки располагаются под углом 90° относительно друг друга, что обеспечивает сдвиг магнитных потоков, создаваемых токами, протекающими по этим обмоткам (Рис.3). В зависимости от угла сдвига между магнитными потоками изменяется направление силы, действующей на подвижный сектор. Индукционные реле обладают повышенной помехозащищенностью, т.к. их срабатывание зависит не только от наличия напряжения на обмотках реле и протекания токов в них, но и от фазовых соотношений между токами в обмотках.

Рис.3. Индукционное реле

Применяются в наиболее ответственных схемах устройств АТДП (в качестве путевых, линейных и др. реле).

3.2 Трансформаторы

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте.

Трансформатор состоит из замкнутого сердечника - магнитопровода, набранного из листовой стали и обмоток, насаженных на сердечник (Рис.4).

Обмотка, подключаемая к питающей сети, называется первичной, а обмотка, к которой подключается приемник электрической энергии (нагрузка), называется вторичной.

Рис.4. Трансформатор

Принцип действия трансформатора основан на явлении взаимоиндукции. Под действием приложенного напряжения к первичной обмотке по ее виткам протекает переменный ток, который создает в сердечнике переменный магнитный поток. Магнитный поток пронизывает обе обмотки трансформатора и наводит в них электродвижущие силы (э.д.с.). Э.д.с., наводимая в каждой обмотке, пропорциональна магнитному потоку и числу витков обмотки. Так как магнитный поток, пронизывающий первичную и вторичную обмотки, практически одинаков, то можно считать, что наводимая э.д.с. будет пропорциональна числу витков обмоток.

Отношение напряжения на зажимах обмоток трансформатора при холостом ходе (без нагрузки) называют коэффициентом трансформации:

U1 W1

K = --- = ----

U2 W2

Если число витков первичной обмотки превышает число витков вторичной обмотки, то трансформатор называют понижающим, т.е. напряжение на вторичной обмотке будет меньше, чем на первичной. Если, наоборот, число витков вторичной обмотки больше, чем первичной - трансформатор будет повышающим.

В трансформаторе может быть две первичных обмотки, а также две и более вторичных обмоток.

Первичные обмотки могут соединяться последовательно или параллельно в зависимости от напряжения питающей сети. Вторичные обмотки секционированы и включаются раздельно, согласовано или встречно в зависимости от напряжения, которое требуется для питания нагрузки.

Для питания устройств СЦБ применяются следующие трансформаторы:

- путевые трансформаторы типа ПОБС: ПОБС-2, ПОБС-3, ПОБС-5, ПТЦ;

- сигнальные трансформаторы типа СОБС: СОБС-2,СОБС-3 и их модификации; типа СТ: СТ-2, СТ-3, СТ-4, СТ-5, СТ-6 и их модификации и другие трансформаторы.

Так как у трансформаторов первичные и вторичные обмотки электрически изолированы, трансформаторы используют для электрического разделения цепей первичной и вторичной обмоток, что существенно повышает безопасность устройств СЦБ.

4. Размещение аппаратуры

На метрополитене приняты два варианта размещения аппаратуры АТДП: централизованное и децентрализованное.

При централизованном размещении практически вся аппаратура автоблокировки размещается в релейной. В тоннеле остаются светофоры, автостопы, дроссель - трансформаторы. В трансформаторных шкафах или трансформаторных ящиках устанавливают сигнальные трансформаторы, предохранители и некоторые другие приборы. Аппаратура, оставшаяся в тоннеле при централизованном ее размещении, требует минимального обслуживания, имеет длительные межремонтные сроки, что сокращает время пребывания обслуживающего персонала в тоннеле в условиях повышенной опасности.

При децентрализованном размещении вся аппаратура управления светофорами, автостопами, аппаратура рельсовых цепей размещается в тоннелях и на наземных участках непосредственно у светофоров в релейных шкафах. При таком способе размещения весь объем работ по обслуживанию устройств должен выполняться в тоннеле со всеми вытекающими негативными последствиями:

- снижается надежность работы устройств СЦБ;

- затрудняется устранение отказов, возрастает время их устранения;

- затруднена диагностика работы устройств;

- возрастает трудоемкость обслуживания устройств;

- снижается качество обслуживания;

- имеют место и другие негативные факторы.

Централизованное размещение аппаратуры является основным способом ее размещения на метрополитене.

5. Электропитание устройств АТДП (СЦБ)

5.1 Организация электропитания при децентрализованном размещении аппаратуры

Электропитание устройств СЦБ осуществляется переменным и постоянным током. Организация питания переменным током зависит от способа размещения аппаратуры АТДП, которое может быть децентрализованным и централизованным.

При децентрализованном размещении аппаратуры применяют магистральное питание устройств СЦБ напряжением 380 В и 130 В. На понизительной или совмещенной тяговой подстанции устанавливаются два трансформатора с приборами коммутации и защиты для питания устройств СЦБ, понижающие напряжение 6 кВ или 10 кВ до требуемого низкого напряжения (380 В или 130 В).

С подстанции идут два фидера низкого напряжения: один для питания устройств СЦБ четного пути, второй - нечетного.

Фидерные кабели заводятся в силовые фидерные шкафы, которые расположены у входных или выходных светофоров. Вдоль перегона проходят два силовых кабеля, которые заводятся в промежуточные силовые шкафы, расположенные у каждого светофора.

В случае применения напряжения 380 В в каждом силовом шкафу устанавливают понижающий трансформатор 380/110 В мощностью 1.5 кВА, а также устройства коммутации и защиты (рубильники и предохранители).

При использовании напряжения 130 В трансформаторы в шкафах не устанавливаются, а устанавливаются только рубильники и предохранители.

В случае неисправности одного из фидеров имеется возможность запитать устройства СЦБ по обоим путям от другого (исправного) фидера. Можно запитать два перегона от одного фидера.

5.2 Организация электропитания при централизованном размещении аппаратуры

При централизованном размещении аппаратуры, как правило, в помещении релейной размещаются и устройства электропитания, включающие:

- две вводные панели;

- две панели выпрямителей или две выпрямительно-преобразовательных панели;

- панель ПДЦ.

На станциях без путевого развития выпрямительные (выпрямительно - преобразовательные) панели могут не устанавливаться, а питание устройств постоянным током обеспечивается от панели ПДЦ.

При централизованном размещении аппаратуры электропитание устройств СЦБ осуществляется напряжением 220 В по двум независимым фидерам, а на вновь вводимых станциях - по трем независимым фидерам.

Вводные панели предназначены для:

- подключения питающих фидеров;

- контроля состояния фидеров и соответствия питающего напряжения фидеров установленным требованиям;

- подключения нагрузок;

- автоматического переключения питания на другой фидер при пропадании напряжения на питающем фидере или отклонении напряжения от номинального значения сверх установленных норм;

- защиты от перегрузки и короткого замыкания.

К вводным панелям подключены все нагрузки, питающиеся переменным током: рельсовые цепи, светофоры, стрелки, автостопы и другие устройства, а также выпрямительные панели и панель ПДЦ, причем к одной панели подключены все нагрузки четного пути, к другой - нечетного.

5.3 Питание устройств СЦБ постоянным током

Значительное количество аппаратуры СЦБ питается постоянным током с номинальным напряжением 24 В. Постоянный ток для питания устройств СЦБ получают путем выпрямления переменного тока.

На станциях с путевым развитием применяют батарейную систему питания, при которой выпрямительное устройство подключено к аккумуляторной батарее, и вся нагрузка подключается непосредственно к выводам этой батареи. Такой режим работы называют буферным режимом.

На пульте - табло контролируется напряжение аккумуляторной батареи горением лампочки «КНБ». Когда напряжение батареи падает ниже установленного значения - лампочка «КНБ» начинает мигать и звонит звонок. На пульте - табло может контролироваться включение форсированного заряда батареи (загорается ячейка красным светом), что указывает на понижение напряжения на аккумуляторной батарее.

На станциях без путевого развития применяется безбатарейная система питания аппаратуры постоянным током непосредственно от выпрямителя. Выпрямителей два: один работает, другой находится в «горячем» резерве, т.е. на него подано переменное напряжение, он производит выпрямление переменного тока и готов питать нагрузку. Переключение на резервный выпрямитель осуществляется автоматически.

Применяется также параллельная работа двух выпрямителей на общую нагрузку, т.е. приборы получают питание сразу от двух выпрямителей.

5.4 Питание устройств СЦБ при полном пропадании переменного напряжения

При пропадании переменного напряжения по всем фидерам светофоры гаснут, рельсовые цепи обесточиваются и имеют контроль занятости, перевод стрелок с пульта - табло исключается.

Для организации движения поездов в этом случае предусматривается резервирование электропитания переменным током от аккумуляторной батареи через преобразователь следующих устройств СЦБ:

- контрольных цепей стрелок;

- пригласительных сигналов светофоров;

- курбельных аппаратов. Это дает возможность организовать движение по пригласительным сигналам светофоров при переводе стрелок курбелем.

Включение преобразователя контролируется на пульте - табло горением красной лампочки или световой ячейки.

6. Рельсовые цепи

6.1 Назначение, принцип действия рельсовой цепи

Рельсовой цепью называется электрическая цепь, проводниками которой являются рельсовые нити участка железнодорожного пути, используемые для передачи электрических сигналов.

Рис.5. Схема рельсовой цепи

ПТ - питающий трансформатор (источник тока); П - путевое реле (приемник тока); Ic - сигнальный ток; Т(П) - питающий конец рельсовой цепи; Р - релейный конец рельсовой цепи; ИС - изолирующие стыки.

С помощью рельсовых цепей контролируется свободное и занятое состояние изолированных участков пути, целостность рельсовых нитей.

Рельсовые цепи обеспечивают непрерывную связь между путевыми (стационарными) устройствами и подвижным составом, с их помощью осуществляется передача на подвижной состав и с подвижного состава информации, необходимой для управления и регулирования движения поездов.

Рельсовая цепь, как любая электрическая цепь содержит источник тока, приемник тока и соединяющие их проводники, роль которых выполняют рельсовые нити участка железнодорожного пути. Как правило, источник тока подключается к рельсам на одном конце изолированного участка пути, а

приемник - на другом конце его (Рис.5).

Ток, подаваемый в рельсовую цепь для контроля ее состояния, называют сигнальным током рельсовой цепи (или блокировочным током).

В большинстве случаев в качестве источника тока применяют трансформатор, а в качестве приемника тока - путевое реле или специальный путевой приемник, на выходе которого включено путевое реле.

Место подключения источника тока к рельсам называют питающим или трансформаторным концом рельсовой цепи, а приемника тока - релейным концом.

Рельсовая линия состоит из отдельных рельсов, которые соединяются между собой с помощью температурных стыков. Для обеспечения устойчивой работы рельсовой цепи температурные стыки должны хорошо проводить электрический ток; такие стыки называют токопроводящими. В целях снижения электрического сопротивления температурных стыков при их монтаже применяют графитовую смазку, установку медных приварных стыковых соединителей.

Смежные обособленные участки электрически изолируются друг от друга с помощью изолирующих стыков, которые служат физической границей между рельсовыми цепями. По конструкции изолирующие стыки могут быть с накладками из электроизоляционных материалов (лигнофолевые, композитные) и с металлическими накладками. В последнем случае накладки изолируются от рельсов с помощью стеклоткани, которая приклеивается с использованием эпоксидной смолы. Такие изолирующие стыки называются клееболтовыми; они имеют высокие механические и электроизоляционные свойства.

Рельсовая цепь в отличие от других видов электрических цепей имеет низкое сопротивление изоляции. Изоляторами рельсовой цепи являются шпалы, лежащие в бетоне или балласте. Из-за плохой изоляции между рельсами возникают токи утечки с одной рельсовой нити на другую, что усложняет работу рельсовых цепей, требует постоянного контроля за их состоянием.

Электрическое сопротивление, оказываемое току утечки в рельсовой цепи, называют сопротивлением изоляции или сопротивлением балласта.

6.2 Виды рельсовых цепей, применяемые на метрополитене

На метрополитене применяют однониточные и двухниточные рельсовые цепи переменного тока промышленной и тональных частот, неразветвленные и разветвленные.

Деление рельсовых цепей на двухниточные и однониточные определяется способом пропускания обратного тягового тока по ходовым рельсам.

В двухниточных рельсовых цепях обратный тяговый ток протекает по двум рельсовым нитям (Рис.6). Для его пропуска в обход изолирующих стыков на границе двух смежных рельсовых цепей устанавливают два путевых дросселя или дроссель - трансформатора.

Путевой дроссель имеет одну, основную, обмотку из медной шины большого сечения с двумя крайними выводами и выводом средней точки обмотки. Крайние выводы при помощи дроссельных тяговых соединителей подключаются к рельсам, а средние выводы двух смежных путевых дросселей соединяются между собой медной шиной, создавая обратному тяговому току путь в обход изолирующих стыков.

Путевые дроссель - трансформаторы отличаются от путевых дросселей наличием дополнительной обмотки, которая вместе с основной обмоткой образует трансформатор. Дополнительная обмотка используется для подключения приборов питающего и релейного концов рельсовой цепи.



Рис.6. Двухниточная рельсовая цепь

Iт - обратный тяговый ток; М - тяговый двигатель электропоезда.

В однониточной рельсовой цепи обратный тяговый ток, в ее пределах, протекает по одной рельсовой нити (Рис.7). Для пропуска обратного тягового тока в обход изолирующего стыка устанавливают между противоположными рельсовыми нитями косой тяговый соединитель.

Рис.7. Однониточная рельсовая цепь

Iт - обратный тяговый ток; М - тяговый двигатель электропоезда.

В однониточной рельсовой цепи рельсовую нить, по которой протекает обратный тяговый ток, называют тяговой нитью, а по которой обратный тяговый ток не протекает - сигнальной или блокировочной нитью.

Так как для пропуска обратного тягового тока должно использоваться не менее двух (тяговых) нитей, то тяговые нити разных путей в определенном порядке объединяют между собой уравнивающими тяговыми соединителями. На метрополитене однониточные рельсовые цепи, в основном, применяют в депо; в тоннеле - на перекрестных съездах. В местах перехода с однониточных рельсовых цепей на двухниточные тяговую нить соединяют со средней точкой дроссель - трансформатора ближайшей двухниточной рельсовой цепи.

Так как рельсовые цепи по своей конфигурации повторяют путевое развитие, которое включает ответвления и пересечения путей, то они бывают неразветвленные и разветвленные.

Неразветвленные рельсовые цепи устраивают в пределах изолированных участков, не имеющих ответвлений. Такие рельсовые цепи имеют один питающий и один релейный конец (Рис.8).

Рис.8. Неразветвленная рельсовая цепь

Т - питающий конец рельсовой цепи; ПТ - питающий трансформатор; П - путевое реле; Р - релейный конец рельсовой цепи; Со, Ср - конденсаторы; ДТ - путевой дроссель - трансформатор; Ic - сигнальный ток.

Там, где имеются ответвления и пересечения путей, устраивают разветвленные рельсовые цепи. Такие рельсовые цепи имеют один питающий и 2- 3 релейных конца в зависимости от числа ответвлений (Рис.9). Разветвленная рельсовая цепь имеет контроль свободности, когда свободны все ее ответвления, и контроль занятости, когда занято хотя бы одно ответвление или питающий конец.

Рис.9. Разветвленная рельсовая цепь

Т - питающий конец рельсовой цепи; ПТ - питающий трансформатор;

Р₁, Р₂ - релейные концы рельсовой цепи; П -1, П - 2 - путевые реле; С_о, С_р - конденсаторы; Ic - сигнальный ток; ССП - соединитель стрелочного перевода.

По способу изоляции смежных рельсовых цепей различают рельсовые цепи с изолирующими стыками (Рис.5) и бесстыковые (тональные) рельсовые цепи (Рис.10).



Рис.10. Бесстыковые рельсовые цепи

Г₁, Г₂ - путевые генераторы; ПП₃ ч ПП₉ - путевые приемники;

475/ 8, 725/12 - частоты модулированного сигнального тока; I₁, I₂ - сигнальные токи.

В рельсовых цепях с изолирующими стыками:

- изолирующие стыки устанавливаются на границах со всеми смежными рельсовыми цепями;

- точно фиксируется граница между смежными рельсовыми цепями;

- смежные рельсовые цепи питаются сигнальным током одинаковой частоты, на метрополитене - 50 Гц.

Бесстыковые рельсовые цепи (БРЦ) характеризуются отсутствием изолирующих стыков на границах смежных рельсовых цепей. В этом случае смежные рельсовые цепи должны питаться сигнальными токами разных частот.

В качестве сигнальных токов в бесстыковых рельсовых цепях применяют амплитудно модулированные токи тональных частот в диапазоне 425 - 775 Гц. На основании этого бесстыковые рельсовые цепи называют также тональными рельсовыми цепями (ТРЦ). На метрополитене в настоящее время в ТРЦ используют частоты 475 Гц, 725 Гц и 775 Гц.

Как правило, две смежные рельсовые цепи имеют общий питающий конец, то есть один комплект аппаратуры питает две рельсовые цепи. На релейном конце устанавливают два последовательно соединенных путевых приемника, настроенных на разные частоты.

Особенность работы БРЦ по сравнению с рельсовыми цепями промышленной частоты с изолирующими стыками состоит в том, что их занятие и освобождение поездом фиксируется не в момент вступления и проследования точки подключения аппаратуры, а на некотором расстоянии от нее, что определяет на границе рельсовых цепей наличие зоны дополнительного шунтирования по приближению и удалению поезда.

Фактическая длина бесстыковой рельсовой цепи всегда будет больше ее физической длины, определяемой точками подключения аппаратуры, на длину зоны дополнительного шунтирования, которая может быть 12 - 25 метров.

Зона дополнительного шунтирования - это участок пути от точки подключения аппаратуры рельсовых цепей до местонахождения колесной пары подвижного состава, когда наступает (или сохраняется) шунтирование рельсовой цепи.

Наличие зоны дополнительного шунтирования не влияет ни на безопасность движения поездов, ни на пропускную способность линии.

Там, где необходимо точно зафиксировать границу между смежными рельсовыми цепями, устанавливают изолирующие стыки; изолирующие стыки могут устанавливаться только на одном конце рельсовой цепи. Аппаратура бесстыковых рельсовых цепей одинаково устойчиво работает как при отсутствии, так и при наличии изолирующих стыков.

6.3 Режимы работы рельсовых цепей

Рельсовые цепи имеют 5 режимов работы:

- нормальный - рельсовая цепь свободна от подвижного состава,

- шунтовой - рельсовая цепь занята подвижным составом,

- контрольный - осуществляет контроль лопнувшего рельса,

- режим АЛС - обеспечивает надежный прием кодовых сигналов поездными устройствами АЛС - АРС,

- режим короткого замыкания - обеспечивает работоспособное состояние аппаратуры рельсовой цепи при длительном нахождении подвижного состава на питающем конце рельсовой цепи.

6.3.1 Нормальный режим

Это такой режим работы рельсовой цепи, когда рельсовая цепь свободна от подвижного состава, все ее элементы исправны, обтекаются сигнальным током, путевое реле находится в возбужденном состоянии, замыкает свои фронтовые контакты и выдает информацию о свободности рельсовой цепи. На основе этой информации обеспечивается управление сигнальными показаниями светофоров, проверка требований безопасности движения поездов, а также индикация о свободности рельсовой цепи на пульте - табло.

Невыполнением (нарушением) нормального режима является ложная занятость рельсовой цепи. Ложная занятость рельсовой цепи - это такое ее состояние, когда при фактической свободности рельсовой цепи от подвижного состава путевое реле находится без тока и через свои тыловые контакты выдает информацию об ее занятости. Это отказ в работе рельсовой цепи. Причинами ложной занятости могут быть:

- неисправность рельсовой линии (неисправность температурных, изолирующих стыков, изоляции стрелочной гарнитуры);

- неисправности аппаратуры и других элементов рельсовой цепи;

- неправильная регулировка параметров рельсовой цепи;

- механическая неисправность путевого реле.

Действия дежурного по посту централизации при ложной занятости рельсовой цепи:

- сделать запись в Журнале осмотра,

- доложить поездному диспетчеру,

- поставить в известность работников службы сигнализации и связи,

- отменить авторежимы маршрутов, в которые входит неисправная рельсовая цепь;

- движение поездов производить по пригласительному сигналу после проверки свободности рельсовой цепи, имеющей ложную занятость,

- при ложной занятости стрелочной секции перевод стрелки производить под кнопку «ВКС» после натурной проверки свободности стрелочных остряков.

6.3.2 Шунтовой режим

Шунтовой режим - это режим работы рельсовой цепи, занятой подвижным составом. Название происходит от слова «шунт».

Шунт (англ. ответвление) - проводящая часть, подключаемая параллельно приемнику тока электрической цепи, что приводит к снижению тока в приемнике электрической цепи.

В устройствах АТДП различают поездной и нормативный шунты.

Поездной шунт - колесная пара подвижного состава, проводящая электрический ток.

Нормативный шунт - контрольное устройство, накладываемое на рельсовые нити с целью их шунтирования, имеющее нормированное электрическое сопротивление, равное максимально допустимому сопротивлению поездного шунта (0.06 Ом).

При вступлении поезда на рельсовую цепь колесная пара, имеющая низкое сопротивление, практически накоротко соединяет обе рельсовые нити, т.е. шунтирует рельсовую цепь. В рельсовой цепи для сигнального тока создается путь с низким сопротивлением, параллельный путевому приемнику (путевому реле). Сигнальный ток до путевого приемника не доходит (или доходит очень маленький) и путевой приемник обесточивается. Происходит шунтирование рельсовой цепи, и она имеет контроль занятости.

Шунтовая чувствительность рельсовой цепи - способность рельсовой цепи надежно воспринимать воздействие поездного или нормативного шунта и переходить в состояние «занято».

Возможны случаи, когда при занятой рельсовой цепи путевое реле остается под током, и рельсовая цепь имеет контроль свободности. Такое состояние рельсовой цепи называют ложной свободностью ее.

Ложная свободность рельсовой цепи возможна в следующих случаях:

- плохой поездной шунт, что наблюдается у легких подвижных единиц (хозяйственные единицы, рельсовозные тележки);

...