Эксплуатационные основы станционных систем автоматики и телемеханики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эксплуатационные основы станционных систем автоматики и телемеханики



1. Понятие об автоматических и телемеханических системах регулирования движения поездов на станциях

Железные дороги представляют собой сеть одно-, двух- или многопутных линий, состоящих из раздельных пунктов (станций) и перегонов между ними. Пути перегонов, продолжаясь в пределах станции, связываются с помощью стрелок с определенным путевым развитием в виде приемоотправочных, погрузочно-выгрузочных, сортировочных, деповских и иных путей, ветвей на заводы, карьеры и т.п., тупиков (рис. 1). Совокупность стрелок со стороны какого-либо подхода к станции образует стрелочную горловину.

Рис. 1. Схематический план станции

Всякое движение в пределах станции предполагает вначале перевод стрелок в нужное положение, а затем подачу машинисту сигнала, разрешающего движение. Установленный при этом путь следования называется маршрутом. Различают маршруты маневровые, приема, отправления, передачи из одного парка станции в другой. Существование множества безопасных передвижений по различным маршрутам обеспечивается процессом управления.

Уже в первые годы существования железных дорог стремились механизировать процессы, связанные с приготовлением маршрута, т.е. облегчить физический труд человека. Ручное перемещение стрелочных и сигнальных тяг заменялось механизированным с использованием энергии сжатого воздуха, жидкости, электрического тока. Применение соответствующих устройств (пневмо-, гидро-, электроприводов), как правило, позволяло ускорить приготовление маршрутов, а следовательно, увеличить пропускную способность станции.

Одновременно с механизацией решались вопросы автоматизации процессов установки маршрутов, т.е. внедрения устройств, облегчающих функции управления. К техническим средствам автоматизации на станциях относятся различного рода централизации стрелок и сигналов (механическая, механо-электрическая, электрическая, горочная и др.). Они позволяют регулировать в заданных размерах движение поездов; осуществлять телеуправление стрелками и сигналами на любом практически необходимом расстоянии; контролировать свободность железнодорожных путей, положение стрелок и сигналов; передавать сигнальные показания с пути на локомотив; обеспечивать безопасность движения поездов по заданному алгоритму.

Выпуск промышленностью вычислительной техники необходимого класса позволил приступить к разработке и созданию таких систем, как станционный (АДС), участковый (АДУ) автодиспетчер и др.



2. Станционные объекты управления и контроля

2.1 Состав объектов управления и контроля

Управление движением поездов в пределах станции осуществляется дежурным (ДСП), в распоряжении которого имеется соответствующий аппарат. На нем располагаются органы управления объектами в виде рукояток или кнопок, световое табло, отображающее состояние объектов и поездную ситуацию. К основным объектам управления и контроля на станциях относятся стрелки и сигналы. На станциях стыкования постоянного и переменного тяговых токов к ним добавляются переключатели рода тока в контактной сети, а на сортировочных горках вагонные замедлители, телеуправляемые горочные локомотивы. В ряде случаев с аппарата ДСП осуществляются управление и контроль разъединителей высоковольтных линий, обеспечивающих электроэнергией устройства железнодорожной автоматики и телемеханики, а также управление и контроль устройств заграждения станционных переездов. Все современные станционные системы позволяют контролировать свободность (занятость) путевых участков, что дает возможность не только наблюдать поездную ситуацию на табло, но и исключать прокладку маршрутов по занятым стрелкам и путям.

2.2 Назначение, устройство и классификация стрелочных переводов

Стрелочные переводы предназначаются для пропуска подвижного состава с одного пути на другой. Основными конструктивными элементами стрелки являются (рис. 2) рамные рельсы 1, остряки 2, межостряковая тяга 3, переходные кривые 4, контррельсы 5, усовики крестовины 6, сердечник крестовины 7. Стрелочные переводы выполняются в виде одиночных, спаренных (съездов между двумя параллельными путями), перекрестных и глухого пересечения двух съездов (рис. 3). Они классифицируются также по маркам крестовины. Марка крестовины есть тангенс угла, под которым пересекаются оси сходящихся путей: М = h/l (см. рис. 2). Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) устанавливаются марки крестовины для главных путей станции и пассажирских не круче 1/11, приемоотправочных путей грузового парка 1/9, сортировочных на горке 1/6. При скорости движения поездов 120-160 км/ч на главных путях применяются марки крестовин 1/18 и 1/22.

Рис. 2. Конструктивные элементы стрелочного перевода

Рис. 3. Конструктивное оформление стрелок в условных изображениях, принятых для двухниточного плана станции: а одиночная стрелка; б спаренные стрелки; в перекрестные стрелки; г пересечение двух съездов

Всякая стрелка может занимать три положения: два крайних и промежуточное между ними (во время перевода). То крайнее положение стрелки, которое ведет в направлении прямого пути, условно называют плюсовым, а то, что ведет в направлении бокового пути, минусовым. Плюсовые и минусовые положения каждой стрелки для конкретной станции устанавливаются ее технико-распорядительным актом (ТРА).

Прижатый остряк в одном из крайних положений всегда должен плотно прилегать к рамному рельсу. Не допускается зазор между ними 4 мм и более. В противном случае при противошерстном движении (т.е. в направлении разветвления путей) может произойти отжатие остряка гребнем бандажа колесной пары, ведущее к сходу состава. Отжатый остряк должен быть отведен от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм, а стрелка надежно заперта механическим путем, исключающим подвижку остряков в результате динамического воздействия на нее состава. Для этого стрелочные переводы снабжаются устройствами механического запирания, которыми служат различного рода замки и приводозамыкатели.

2.3 Назначение, устройство и классификация станционных сигналов

Станционные сигналы служат для обеспечения безопасности движения и четкой организации поездной и маневровой работы. Они могут оповещать о приближении поезда; запрещать или разрешать движение с определенной скоростью в зависимости от количества свободных впереди блок-участков, категории пути приема, марки крестовины, отклоняющей стрелки; указывать путь отправления в случае применения группового сигнала, а также выполнять некоторые специфические функции, определенные конкретной системой.

Сигналы, управляемые устройствами автоматики и телемеханики, в общем виде подразделяются назвуковые (подаваемые звонками, ревунами, сиренами) и видимые.

Видимые сигналы различаются по форме и цвету. К сигналам формы относятся различного рода диски, маневровые щиты, семафоры (рис. 4). Сигнализация ими предусматривает изменение геометрии сигнального тела (у диска окружность в вертикальном положении или узкая прямоугольная полоска в положении на боку) или же его перемещение в пространстве (у семафора крыло, расположенное горизонтально или вверх под углом 45). В настоящее время сигналы формы на магистральных линиях МПС не применяются.

Рис. 4. Сигналы формы: а диск; б маневровый щит; в семафор

К сигналам цвета относятся светофоры. Сигнализация ими предусматривает окраску светового потока в определенные стандартные цвета. Таковыми установлены красный, желтый и зеленый для поездных показаний, синий и лунно-белый для маневровых. Любой светофор укрепляется на соответствующей несущей конструкции и имеет источник света (лампу), линзовый комплект, усиливающий световой поток и концентрирующий его вдоль железнодорожного пути, светофильтр, придающий нужный цвет световому потоку.

Светофоры классифицируются по следующим признакам.

1. По виду сигнальной оптики различают линзовые и прожекторные светофоры (рис. 5). В линзовом светофоре световой поток, испускаемый лампой 1, проходит через цветную линзу 2 и наружную бесцветную линзу 3. Количество линзовых комплектов определяется значностью светофора. В прожекторном светофоре световой поток от лампы 1 посредством параболического рефлектора 2 направляется через сменяемые светофильтры 3 на наружную линзу 4. Управление светофильтрами осуществляется с помощью специального сигнального механизма (на рис. 5 не показан). Хотя прожекторный светофор требует всего один линзовый комплект для трех сигнальных показаний, он более сложен по своей конструкции и допускает опасные отказы. Поэтому в настоящее время на станциях доминирующее положение занимают линзовые светофоры.

Рис. 5. Виды сигнальной оптики: а линзовая; б прожекторная

2. По виду несущей конструкции. Линзовые комплекты могут укрепляться на стальных или железобетонных мачтах, железобетонных фундаментах, а также различного рода консолях, путепроводах через железнодорожное полотно, пешеходных мостиках. В связи с этим светофоры подразделяются на мачтовые, карликовые, консольные (рис. 6).

3. По функциональному назначению (рис.1.7) различают следующие виды светофоров:

а) входные (Н, Ч ограждают станцию со стороны перегона и запрещают или разрешают въезд на станцию);

б) выходные (Ч1, Ч2, Ч3, Н1, Н2, Н3 запрещают или разрешают отправление поезда на перегон);

в) маршрутные (запрещают или разрешают проход из одного парка станции в другой при продольном путевом развитии станции);

г) маневровые (запрещают или разрешают маневры: Ч1, Ч2, Ч3, Н1, Н2, Н3 с пути в сторону стрелочных горловин; М1, М2 из стрелочной горловины в сторону путей при заезде за них "углом"; М3 из тупика);

д) заградительные (З сигнализирует красным огнем при возникновении внезапного препятствия на переезде и запрещает движение поездов, включается дежурным по переезду);

е) повторительные (ПН1 устанавливается в случае плохой видимости основного сигнала Н1, сигнализирует зеленым огнем в течение открытого состояния основного сигнала);

ж) горочные (запрещают или разрешают роспуск вагонов с горки).

Рис. 6. Светофоры в условных изображениях, принятых для планов станции: а мачтовый; б карликовый; в консольный

Рис. 7. Однониточный план станции с расстановкой светофоров

В отдельных случаях при необходимости светофоры дополняются цифровыми или буквенными маршрутными указателями.

4. По принципу действия. Светофоры на станциях могут работать в полуавтоматическом или автоматическом режимах. В первом случае они открываются ДСП, а перекрываются в результате воздействия подвижного состава на специальные приемники, установленные в граничных точках пути. Во втором случае их открытие и перекрытие осуществляется без вмешательства человека, только аппаратурой, поставленной в зависимость от продвижения поезда. Основным режимом работы светофоров на станциях является полуавтоматический, так как установка большинства маршрутов редко сопровождается повтором предыдущего. При таком положении автоматическое открытие светофора препятствовало бы установке нового маршрута до момента его принудительного перекрытия.

2.4 Путевые участки и способы их контроля

К путевым участкам относятся приемоотправочные, погрузочно-выгрузочные, сортировочные и иного назначения пути, а также бесстрелочные и стрелочные участки в горловинах станции. Путевые участки являются объектами контроля. Соответствующая контрольная аппаратура не должна позволять открыть сигнал для движения в случае их занятости подвижным составом. Путевые участки можно контролировать с помощью точечных датчиков или рельсовых цепей.

Точечный датчик представляет собой прибор, установленный в избранной точке путевого участка (начале или конце) и реагирующий тем или иным образом на прохождение колесной пары. По принципу действия датчики могут быть механические, магнитные, электромагнитные, оптические, акустические и др. Как правило, они несложны по своему устройству и просты в эксплуатации.

Наиболее просто с помощью точечного датчика решается задача перекрытия светофора при занятии путевого участка подвижным составом (рис. 8,а).

Рис. 8. Структурная схема управления светофором с помощью точечных датчиков: а на перекрытие; б на открытие



Точечный датчик (ТДн), установленный в начале пути, воспринимая проход первой колесной пары, воздействует на преобразовательный элемент (ПЭ), с выхода которого в удобной форме снимается сигнал управления. Если также решить задачу открытия светофора с помощью точечного датчика (ТДк), установленного в конце пути, то нет никакой гарантии, что при этом с путевого участка уйдут все колесные пары. Отсюда появляется потребность в счете и запоминании числа вступивших и покинувших путь колесных пар, а сигнал на открытие светофора снимать с элемента сравнения (СЭ) при нулевом результате операции (рис. 8,б).

Один и тот же датчик может по-разному реагировать на различные скорости движения состава, его длину, вес. Поэтому точечные датчики нашли свое применение как вспомогательные элементы контроля (например, на сортировочных горках). Основным же средством контроля свободности путевых участков в настоящее время являются рельсовые цепи.

Рис. 9. Схемы рельсовых цепей: а нормально замкнутой; б нормально разомкнутой

Рельсовая цепь это изолированная от других электрическая цепь, проводами которой являются рельсовые нити с подключенными к ним источником питания и приемником в виде обмотки путевого реле. Наиболее простая рельсовая цепь представлена на рис. 9,а. Здесь по концам контролируемого участка устанавливаются изолирующие стыки (ИС), источник питания в виде аккумулятора с напряжением U и приемник П. Нормально все элементы рельсовой цепи обтекаются сигнальным током, и путевое реле П возбуждено, поэтому такая рельсовая цепь получила название нормально замкнутой. При вступлении колесной пары на участок наблюдается шунтовой эффект, в результате которого напряжение на обмотке реле П снижается до пределов отпадания якоря. Эти два дискретных состояния реле П используются для выработки сигналов управления светофором. К преимуществам нормально замкнутой рельсовой цепи относится возможность обнаружения лопнувшего или изъятого рельса, что играет важную роль в обеспечении безопасности движения поездов наряду с контролем занятости путевого участка. Нормально замкнутая рельсовая цепь является доминирующей на всех видах станций магистральных железных дорог.

На сортировочных горках, где главным качеством считается быстродействие, применяется нормально разомкнутая рельсовая цепь (рис. 9,б). В ней питающий трансформатор (ПТ) и обмотка путевого реле включаются с одной стороны рельсовой цепи. Нормально вторичная обмотка трансформатора разомкнута, по первичной обмотке протекает ток холостого хода, недостаточный для возбуждения путевого реле. При вступлении отцепа на путевой участок трансформатор вводится в режим короткого замыкания, и падение напряжения на резисторе R становится достаточным для срабатывания реле П.

В настоящее время насчитывается множество разновидностей станционных рельсовых цепей, вызванное их предназначением и условиями применения. Рельсовые цепи различаются по частоте сигнального тока (25, 50, 75 Гц), характеру питания (непрерывные, импульсные, кодовые), способу пропуска обратного тягового тока на электрифицированных участках (двух- и однониточные). Соответственно этому они дополняются различного рода аппаратурой (трансформаторами, преобразователями частоты, генераторами, дросселями, фильтрами, элементами кодирования, приборами защиты от перенапряжений и токов короткого замыкания и т.п.).

При организации рельсовых цепей на стрелках они получаются разветвленными. В одну рельсовую цепь разрешается включать не более трех одиночных или двух стрелок перекрестных съездов. В качестве дополнительных элементов такая цепь содержит изолирующие стыки, исключающие шунтирование путевого реле через остряки и крестовину стрелки (рис. 10). Дополнительные изостыки устанавливаются по прямому (а) или боковому (б) пути. При этом одна часть рельсовой цепи обтекается сигнальным током, а другая находится под напряжением, оставаясь подключенной через перекидной соединитель параллельно основному тракту передачи электроэнергии. Путевое реле включается таким образом, чтобы перекидной соединитель обтекался сигнальным током. В противном случае его обрыв создает опасный отказ при нахождении колесной пары на ответвлении (см. рис. 10,б), поэтому необтекаемые перекидные соединители устанавливаются двойными. Шунт с ответвления на основной тракт не передается также, если ответвление имеет лопнувший рельс или оборванный стыковой соединитель. Для исключения опасного отказа в таких случаях ответвления стрелочных рельсовых цепей, входящих в маршруты приема и отправления, а также длиной более 60 м, предусматриваются обтекаемыми сигнальным током. С этой целью на ответвлениях устанавливаются дополнительные путевые реле числом не более трех в одной рельсовой цепи.

Опасный отказ влечет за собой пробой изолирующих стыков на границах рельсовых цепей. Путевое реле, оказавшееся подключенным к двум источникам питания (своему и соседней рельсовой цепи), может не среагировать на поездной шунт. В связи с этим в обязательном порядке применяются технические решения, приводящие в этом случае к принудительному обесточиванию путевого реле. В станционных системах автоматики и телемеханики к ним относятся чередование мгновенных полярностей питания в соседних рельсовых цепях и применение фазочувствительных путевых реле.

Разбивка станции на изолированные участки с целью организации рельсовых цепей приводится на ее двухниточном плане. Там же в условных изображениях показываются места установки и вид напольного оборудования рельсовых цепей, чередование полярностей питания и канализация обратного тягового тока.

Рис. 10. Схемы организации рельсовой цепи на стрелке: а дополнительные изостыки по прямому пути; б дополнительные изостыки по боковому пути



3. Зависимости и замыкания, выполняемые в станционных системах автоматики и телемеханики

Передвижения в пределах станции, производимые по разрешающему показанию сигнала с автоматической проверкой условий по безопасности движения, называются маршрутизированными. Маршрутизация необходимых поездных и маневровых передвижений определяется на основании специализации путей и технологического процесса работы станции. В общем случае требования к безопасности движения поездов сводятся к следующему:

1) при неустановленном маршруте стрелки должны быть свободны для перевода, а сигнальные приборы находиться в заграждающем положении;

2) открытие сигнала возможно только после перевода стрелок по маршруту, при свободном пути следования и запрещающих показаниях сигналов враждебных маршрутов;

3) при открытом сигнале должна быть исключена возможность перевода стрелки, входящей в маршрут, освобождение ее для перевода должно происходить только после фактического проследования по ней поезда или в результате отмены маршрута.

Таким образом, объекты управления и контроля при задании маршрутов ставятся в определенные зависимости друг от друга. Они выявляются в каждом конкретном случае при проектировании станционных устройств автоматики и телемеханики и приводятся в таблице зависимостей.

Пример заполнения такой таблицы показан на рис. 11, где представлена нечетная горловина станции, расположенной на двухпутном участке. Главные пути ее IП, IIП и боковой 3П специализированы для поездных передвижений в одном направлении, боковой 4П обезличен, т.е. допускает поездные передвижения как в четном, так и в нечетном направлениях. Для маневровых передвижений специализация путей не указывается, так как заезд на них допускается с любой стороны станции.

Направ-ление движения

Номер марш-рута

Наимено-вание маршрута

По све-тофору

Показание светофора

Стрелки

Маршруты

1/3

5

7

1

2

3

4

5

1

На путь IП

Н

+

+

Прием

2

На путь 3П

Н

+

3

На путь 4П

Н

Отправ-

4

С пути IIП

чII

+

+

ление

5

С пути 4П

ч 4

+

Рис. 11. Однониточный план станции и пример заполнения таблицы зависимостей

В графе "Направление" отмечается категория рассматриваемых маршрутов (прием, отправление, вариант, сквозной пропуск, маневры), а в графе "Наименование маршрутов" приводится их перечень (маршруты вариантные, сквозного пропуска и маневровые в примере не рассматриваются). При этом под маршрутом подразумевается путь следования от светофора, по которому предполагается движение, до первого попутного независимо от его сигнального показания. Если попутный светофор открыт, то дальнейшее продвижение осуществляется с использованием уже второго маршрута. Таким образом, одно передвижение может содержать несколько маршрутов. Особенно это относится к протяженным маневровым передвижениям. В тех случаях, когда первый попутный светофор не определяется, маршрут заканчивается на участке за последним встречным светофором (с пути, из тупика, на границе станции и т.п.). При этом необязательно все путевые участки маршрута используются составом в маневрах, предполагающих возвратное движение.

В графах "По светофору", "Показание светофора" и "Стрелки" указываются соответственно литеры светофоров, сигнальные знаки, по которым осуществляется движение, и положение стрелок, участвующих в маршруте. В разделе "Маршруты" точками отмечаются устанавливаемые, а крестиками враждебные маршруты. К категории последних относятся имеющие хотя бы одну общую стрелку или общий бесстрелочный путевой участок, встречные поездные, а также приема и маневров на один и тот же путь с разных концов станции, встречные маневровые на бесстрелочный участок в горловине, попутные разных родов и другие, враждебность которых определяется конкретными условиями (наличие негабаритных участков, местное управление стрелками и т.п.).

На основании таблицы зависимостей при составлении функциональных цепей (схем) проектируемой системы автоматики и телемеханики в них вводятся замыкания, т.е. исключение положений, несовместимых по условиям безопасности движения поездов. Так, сигнальная цепь должна быть построена таким образом, чтобы исключалось открытие сигнала, если стрелки установлены не по маршруту или отсутствует контроль их положения; заняты путевые участки, входящие в маршрут; сигналы враждебных маршрутов не находятся в заграждающем положении. Цепь управления стрелкой не должна допускать ее перевода, если открыт сигнал по маршруту, в который она входит, или если на ней находится подвижная единица.

Различают механический, электромеханический и электрический (релейный) способы осуществления замыканий.

В ряде случаев названия станционных систем автоматики и телемеханики вытекают из способа замыкания, примененного в них (например, механическая централизация, механо-электрическая, релейная и т.д.).



4. Виды станционных систем автоматики и телемеханики

4.1 Структура систем

Любую станционную систему автоматики и телемеханики составляет совокупность аппаратуры, оборудования, механизмов, источников энергии, линий связи и объектов, взаимодействующих между собой и обеспечивающих организацию и безопасность движения поездов в пределах станции. Общая структура такой системы представлена на рис. 12.

Рис. 12. Общая структура автоматической системы

Снимаемый с аппарата управления задающий сигнал Хз и поступающие от напольных объектов контрольные сигналы Хк подаются на вход устройства управления (УУ). В последнем по заданному алгоритму происходит их обработка и формирование управляющего воздействия U, которое обеспечивает требуемый режим работы объектов управления (ОУ). Как правило, на объекты влияют климатические условия, обслуживающий персонал и т.п., что учитывается возмущающим воздействием F. Таким образом, выходная координата системы описывается следующим выражением:

. (1.1)

В то же время она определяется выходными координатами Y1, Y2, Y3, ..., Yn соответствующих категорий объектов управления (сигналов, стрелок и т.д.) и является дискретной векторной величиной

. (1.2)

В свою очередь

, (1.3)

где выходная координата n-го объекта в i-й категории.

В состав устройства управления входят контрольные элементы (КЭ), фиксирующие состояние напольных объектов; функциональная структура (ФС), реализующая алгоритм управления; исполнительные элементы (ИЭ), вырабатывающие управляющие воздействия, и индикаторные элементы (ИНЭ), отображающие состояние контролируемых объектов (рис. 13).

Рис. 13. Общая структура устройства управления

Задача функциональной структуры сводится к решению уравнения

, (1.4)

в котором задающие и контрольные воздействия являются дискретными векторными величинами и могут быть определены аналогично выходной координате на множестве элементов данной категории объектов. Решение этого уравнения осуществляется по алгоритму Аj = (U, Х, F) в соответствии с показателем качества I(Аj) = I(U, Х, F).

Станционные системы автоматики и телемеханики, у которых число входов и выходов может достигать тысячи и более, относятся к классу больших систем. При их построении наиболее трудной задачей является отыскание на множестве всех алгоритмов Аj А, отвечающих решению поставленной задачи, такой оптимальной структуры Sк S, которая обеспечивала бы максимум (минимум) функционала цели управления

. (1.5)

В настоящее время не существует методов решения поставленной задачи в общем виде, а возможны только приближенные решения с определенными допущениями. Это связано с тем, что при синтезе систем необходимо учитывать условия по безопасности движения поездов, которые выдвигают требования, отличные от требований к системам промышленной автоматики, элементной базе, контрольным и исполнительным элементам.

В общем случае все многообразие станционных систем автоматики и телемеханики можно разделить на три большие группы: нецентрализованные системы управления стрелками и сигналами, системы централизации стрелок и сигналов, системы механизации и автоматизации сортировочных горок.

4.2 Нецентрализованные системы управления стрелками и сигналами

К нецентрализованным системам относятся такие, в которых управление, контроль и приборы взаимного замыкания между стрелками и сигналами рассредоточены в пределах станции. Примером здесь могут служить так называемые ключевые зависимости, простейшее выполнение которых показано на рис. 14. В этом случае на станции сооружаются три служебных здания: посредине помещение ДСП, в горловинах стрелочные посты. Стрелки переводятся вручную с помощью рычагов СТР, а семафоры управляются посредством рычагов СР. Сигнальный станок 1 гибкими тягами 2 связывается с семафорным приводом 3, осуществляющим перемещение крыльев 4. В системе применен механический способ взаимного замыкания между стрелками и сигналами, для чего на каждой стрелке устанавливается пара напольных замков 5, а на сигнальном станке пара постовых замков 6. И те и другие имеют общие плюсовой 7 и минусовой 8 ключи. Ригелями напольных замков запирается стрелочная планка 9, через которую остряки соединены с рычагом СТР, а ригелями постовых замков ограничитель поворота 10 сигнального рычага СР. Ключ из замка можно извлечь только при вытолкнутом ригеле.

Порядок приготовления маршрута и достижения взаимозамыканий между стрелкой и сигналом заключается в следующем. Дежурный по станции заказывает по телефону стрелочнику маршрут, допустим, приема на путь IIП. Стрелочник повторяет приказ, чем устанавливается его верное понимание. После этого он поворачивает в плюсовом постовом замке ключ, выталкивая ригель, изымает его и идет на поле. С этого момента положение стрелки считается неопределенным, поэтому сигнальный рычаг оказывается запертым выдвинутыми ригелями обоих постовых замков. Стрелочник вставляет изъятый ключ в плюсовой напольный замок, поворачивает его, втягивая ригель и освобождая стрелочную планку, следовательно и стрелку, от замыкания. С помощью стрелочного рычага он переводит стрелку в минусовое положение, т.е. в направлении бокового пути, поворачивает ключ в минусовом замке, выталкивая ригель, и изымает его. Стрелочная планка, а вместе с ней и стрелка оказываются замкнутыми в новом положении. Стрелочник возвращается на пост, вставляет ключ в минусовой постовой замок, поворачивает его там, втягивая ригель и освобождая от замыкания сигнальный рычаг. После перевода сигнального рычага в положение "IIП" и открытия семафора на два крыла стрелочник докладывает дежурному по станции о готовности маршрута приема на боковой путь.

Рис. 14. Пример выполнения ключевых зависимостей

В рассмотренном примере взаимное замыкание между стрелкой и сигналом по своему решению является простым и надежным, однако управление и контроль носят нецентрализованный характер. При двух и более стрелках в горловине замыкания между ними и сигналами усложняются. Для их выполнения на стрелочном посту устанавливаются дополнительные сооружения в виде так называемых ящиков зависимостей. В свое время широкое распространение получила система ключевых зависимостей, дополненная контрольно-маршрутными устройствами (МКУ), с помощью которых осуществлялся принудительный контроль за действиями стрелочников со стороны дежурного по станции. Особый эффект был достигнут с применением на станции светофоров. Возникнув в России в начале ХХ века, ключевые зависимости просуществовали на дорогах страны десятки лет. Неоценимый вклад в их развитие внесли российские инженеры А.П. Руднев, В.С. Мелентьев, П.П. Дмитренко, Е.Е. Наталевич и др.

4.3 Централизация стрелок и сигналов

К централизованным системам относятся такие, в которых управление, контроль и взаимное замыкание между стрелками и сигналами осуществляются в одном месте на посту централизации. Постовой аппарат имеет ряд органов управления в виде рычагов, рукояток, кнопок, которые тем или иным образом связаны с управляемыми объектами. Переключение управляющего органа ведет к переводу стрелки или изменению сигнального показания. Одновременно достигаются необходимые замыкания. В зависимости от рода передачи, связывающей аппарат управления с управляемыми объектами, централизации подразделяются на две основные группы: механические и силовые.

В механической централизации (МЦ) рычаги аппарата управления связываются со стрелочными и сигнальными приводами посредством гибкой передачи (проволоки, троса). Для воздействия на объекты управления используется мускульная энергия человека, переводящего рычаг. Взаимозамыкания между стрелками и сигналами достигаются с помощью маршрутных линеек и замычек, размещенных в ящике зависимостей.

Первые устройства МЦ в России появились на Санкт-Петербург-Московской дороге в 1869 г. Эти установки были импортные, весьма несовершенные в техническом отношении. Недостатки систем МЦ зарубежных фирм привели к появлению отечественных разработок инженера Л.Д. Вурцеля и профессора Я.Н. Гордеенко. В них применялась однопроводная жесткая передача с тягами из газовых труб. Впоследствии (в начале 1900-х гг.) профессор Я.Н. Гордеенко разработал ряд конструкций МЦс гибкой двухпроводной передачей. Несмотря на это распространение российских систем было незначительным. Господствующее положение занимали аппараты зарубежных фирм: "Сименс-Гальске", "Макс-Юдель", "Циммерман и Бухло", AEG и др. В целом системы МЦ прослужили на дорогах страны порядка 100 лет.

В силовых централизациях перевод рукоятки или нажатие кнопки на аппарате управления ведет вначале к включению пусковой аппаратуры, а затем, уже с ее помощью, канала вспомогательной энергии, приводящей в действие стрелочный или сигнальный привод. Принцип управления, контроля и выполнения замыканий в таких системах структурно показан на рис. 15. В качестве вспомогательной энергии в ранних системах использовалась сила сжатого воздуха или жидкости, в настоящее время электрическая энергия, отсюда названия централизаций: электропневматическая, электрогидравлическая, электрическая (ЭЦ).

В зависимости от рода элементов замыкания системы ЭЦ подразделяются на механо-электрическую, электрозащелочную и релейную. В релейных централизациях различают системы с прямым и кодовым управлением стрелками и сигналами. Прямое управление применяется на станциях, в которых объекты находятся на сравнительно небольших расстояниях от поста. Кодовое управление предусматривается для наиболее удаленных районов станции (система СКЦ), а также для промежуточных станций, управляемых из одного диспетчерского пункта (система ДЦ).

Рис. 15. Структура управления, контроля и замыкания в силовых централизациях

Первые силовые централизации на российских железных дорогах появились на рубеже двух столетий. С 1892 г. начали применять гидравлическую, а затем электрогидравлическую централизацию итальянской фирмы "Бианки и Серветаца" (на дорогах Северного Кавказа и Закавказья). Незадолго до первой мировой войны по предложению инженера Б.Н. Акимова начали строить электропневматическую централизацию, строительство которой не было завершено. В 1909 г. на станции Витебск, а в 1914 г. на станции Петербург Витебского направления были построены электрические централизации зарубежных фирм со стрелочными электроприводами постоянного тока и соленоидными приводами для управления семафорами. Замыкания обеспечивались ящиками зависимостей. Поскольку рельсовые цепи в этих системах отсутствовали, то уровень обеспечения безопасности движения был недостаточно высок. Ряд ценных предложений русских изобретателей так и не был использован, например: маршрутная ЭЦ В.П. Сухарникова с автозаводными стрелочными приводами (1913 г.), устройство рельсовых цепей для исключения приема поездов на занятый путь по предложению Г. Цебоева (1914 г.) и др.

Значительное развитие силовые централизации (главным образом, ЭЦ) получили после создания заводов по изготовлению аппаратуры, а также специализированных проектных и строительных организаций. В 1930 г. появились первые отечественные светофоры, в 1935 г. новый стрелочный электропривод, в 1936 г. новая система ЭЦ (электрозащелочная). С 1935 г. началось широкое внедрение системы ЭЦ, предназначенной для малых станций. Большой вклад в развитие науки и техники железнодорожной автоматики и телемеханики в довоенный период внесли отечественные ученые и изобретатели: М.И. Вахнин, Н.О. Рогинский, А.Д. Шумилов, Д.П. Кусков. В послевоенный период прекратилось проектирование механических систем, усиленными темпами велось строительство релейных централизаций малых и крупных станций. Авторами новых систем и разработок ЭЦ явились Д.П. Кусков, В.Р. Дмитриев, В.Д. Ратников, А.Н. Пестриков, В.А. Шариков, П.Н. Жильцов, а в области ДЦ Н.Ф. Пенкин, Н.Г. Егоренков, С.Б. Карвацкий, Г.А. Терпугов. Большая заслуга в доведении разработок до типовых проектов принадлежит в целом коллективу института "Гипротранссигналсвязь" (ГТСС).

В настоящее время в России системами ЭЦ охвачено 148,8 тыс. стрелок, однако свыше 20 % устройств находятся в эксплуатации уже более 25 лет. Поэтому согласно указаниям МПС предусматривается разработка систем ЭЦ и ДЦна новой элементной базе, включающей в себя микропроцессорную технику, которые бы обладали высокими техническими, эксплуатационными и экономическими показателями.

4.4 Устройства механизации и автоматизации сортировочных горок

Горочные устройства автоматики и телемеханики применяются на сортировочных станциях, на которых осуществляется расформирование вагонов и формирование из них поездов, следующих на большие расстояния без переработки. В общем виде сортировочная станция состоит из парка приема поездов, сортировочного устройства (горки) и парков сортировки и отправления поездов. Наиболее эффективно последовательное соединение указанных элементов, обеспечивающих поточность процесса сортировки (рис.1.16). Из парка приема состав, подлежащий роспуску, подается на горб горки, где происходит расцепление его на отдельные группы вагонов (отцепы) и толкание последних со скоростью, которая определяется сигнальными показаниями горочного светофора Г.

Скатываясь по спускной части горки, отцепы достигают путей сортировочного парка, где накапливаются по назначениям. Выбор сортировочного пути определяется маршрутным заданием, в котором перевод стрелок осуществляется последовательно по мере продвижения отцепа. Такой принцип выполнения маршрута позволяет иметь на спускной части горки несколько отцепов и тем самым повысить ее перерабатывающую способность, но исключает замыкание стрелки при открытом светофоре и ставит ее перевод в зависимость только от состояния стрелочного путевого участка.

Поскольку вагоны имеют различные ходовые свойства, то для получения между отцепами интервала, обеспечивающего перевод стрелки, применяются устройства регулирования скорости скатывания в виде вагонных замедлителей. В общем случае вагонные замедлители располагаются на трех тормозных позициях (ТП): верхней (между горбом и головной стрелкой), средней (перед пучками) и нижней (в начале сортировочных путей). Количество тормозных средств и места их расположения определяются расчетом.

Рис. 16. План и профиль горки

Таким образом, на сортировочных горках объектами управления и контроля являются стрелки, вагонные замедлители и горочный светофор. Их централизованное управление осуществляется системами, получившими названия: ГАЦ (горочная автоматическая централизация стрелок), АРС (автоматическое регулирование скорости скатывания отцепов) и АЗСР (автоматическое задание скорости роспуска составов). Они могут функционировать самостоятельно, в комплексе, а также быть дополнены горочным программно-задающим устройством (ГПЗУ) и телеуправляемым горочным локомотивом (ТГЛ). В настоящее время внедряется в производство новая комплексная система с использованием микропроцессоров КГМ.

Для пересылки грузовых документов и сортировочных листков в пределах станции предусматривается пневматическая почта. Снабжение замедлителей, пневмопочты и устройств автоматической очистки стрелок сжатым воздухом осуществляется от компрессорной станции.

Устройства механизации и автоматизации сортировочных горок позволяют заменить тяжелый и малопроизводительный труд стрелочников и башмачников работой механизмов, они обеспечивают более высокую производительность при сортировке вагонов, увеличивают перерабатывающую способность сортировочных станций.

Первая механизированная горка в нашей стране появилась в 1934 г. на станции Красный Лиман, к 1950 г. их уже насчитывалось 38.

В настоящее время на сети железных дорог РФ находятся 116 механизированных горок, из них 56 оборудованы парковыми тормозными позициями, 62 ГАЦ, 14 АРС; централизовано 2600 стрелок, установлено 3762 вагонных замедлителя, 5000 фотоэлектрических, радиотехнических и путевых датчиков.

Значительный вклад в создание и развитие горочных систем внесли отечественные ученые и изобретатели А.М. Брылеев, Н.М. Фонарев, В.Д. Ратников и др., а также руководимые ими коллективы в институтах ГТСС, ВНИИЖТ, Уральском отделении ВНИИЖТа.



Библиографический список

поезд станция рельсовый стрелка

1. Акита К. и др. Разработка системы микропроцессорной централизации SMILE // Железные дороги мира. 1987. № 8. С. 42-44.

2. Устройства управления стрелочными электроприводами трехфазного тока / А.И. Баженов, Ю.А. Однопозов, П.И. Марута, Л.Ф. Кондратенко, Е.М. Карасев // Автоматика, телемеханика и связь. 1986. № 1. С. 3-5.

3. Брауэр Х. Система микропроцессорной централизации фирмы AEG // Железные дороги мира. 1987. № 8. С. 37-42.

4. Булкин Н.А. Построение централизации стрелок и сигналов на цифровой вычислительной машине // Вопросы автоматики, телемеханики вычислительной техники на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1966. С. 60-71.

5. Велтистов П.К. Схемы релейной централизации малых станций. М.: Транспорт, 1969. 192 с.

6. Радиолокационный измеритель скорости движения отцепов / А.М. Вериго, Ю.В. Ваванов, Ф.А. Тенн, Н.А. Подоров // Автоматика, телемеханика и связь. 1983. № 3. С. 7-9.

7. Виглин С.И., Комиссарчук Н.А., Лихачев А.И. Способ формирования маршрута в микропроцессорной системе централизованного управления стрелками и сигналами // Автоматизированные системы управления технологическими процессами на железнодорожных станциях: Межвуз. сб. науч. тр. / Днепропетровский ин-т инж. ж.-д. трансп. Днепропетровск, 1980. Вып. 211/9. С. 124-127.

8. Внедрение и опыт эксплуатации систем микропроцессорной централизации // Железные дороги мира. 1987. № 2. С. 32-43. (Обозрение железнодорожной техники. 1985. № 11. С. 787-791, 794-796, 805-810, 815-816).

9. Водякин В.Д. Сортировочным горкам ? прогрессивную технику и технологию обслуживания // Автоматика, телемеханика и связь. 1996. № 1. С. 19-22.

10. Вологдин Л.А. Вагонные замедлители // Автоматика, телемеханика и связь. 1981. № 12. С. 9-12.

11. Глащенков Г.А. Электрическая централизация стрелок и сигналов на основе комплексов системы малых электронных вычислительных машин // Автоматизированные системы управления технологическими процессами на железнодорожных станциях: Межвуз. сб. науч. тр. / Днепропетровский ин-т инж. ж.-д. трансп. Днепропетровск, 1980. Вып. 211/9. С. 109-116.

12. Гоголев А.П. Новые разработки в области сигнализации, централизации и блокировки // Автоматика, телемеханика и связь. 1993. № 5. С. 2-8.

13. Дмитриев В.Р., Крупицкий А.З., Цейко Л.П. Новое в системах электрической централизации // Автоматика, телемеханика и связь. 1978. № 7. С. 10-13.

14. Компьютерная централизация стрелок и сигналов / В.Ю. Ефимов, А.А. Прокофьев, Б.П. Денисов, Б.Л. Горбунов // Автоматика, телемеханика и связь. 1979. № 1. С. 6-9.

15. Ефремов А.Ю. Микропроцессорные централизации // Автоматика, телемеханика и связь. 1986. № 5. С. 45-47.

16. Иванченко В.Н. Микропроцессорная система автоматизации сортировочной горки // Автоматика, телемеханика и связь. 1987. № 9. С. 31-34.

17. Казаков А.А., Бубнов В.Д., Казаков Е.А. Станционные устройства автоматики и телемеханики: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. М.: Транспорт, 1990. 431 с.

18. Каргалов Н.И., Елисеев В.В. Работа устройств ЭЦ с электроприводом переменного тока // Автоматика, телемеханика и связь. 1975. № 10. С. 22-24.

19. Перспективный клещевидно-нажимной вагонный замедлитель с пневматическим приводом / В.А. Кобзев, В.А. Утенков, С.А. Глухов и др. // Автоматика, телемеханика и связь. 1991. № 7. С. 12-14.

20. Модернизация замедлителя РНЗ-2М с учетом нового габарита / В.А. Кобзев, В.В. Дьяченко, В.А. Утенков и др. // Автоматика, телемеханика и связь. 1996. № 1. С. 22-24.

21. Горочный вагонный замедлитель ВЗП, модернизированный с учетом нового габарита / В.А. Кобзев, С.И. Тихов, и др. // Автоматика, телемеханика и связь. 1996. № 5. С. 30, 31.

22. Кокурин И.М., Кондратенко Л.Ф. Эксплуатационные основы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебник для вузов ж.-д. трансп. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1989. 182 с.

23. Определение основных параметров и характеристик микропроцессорной системы электрической централизации стрелок и сигналов / Н.А. Комиссарчук, А.И. Лихачев, В.Г. Васильев, и др. //Автоматизированные системы управления технологическими процессами на железнодорожных станциях: Межвуз. сб. науч. тр. / Днепропетровский ин-т инж. ж.-д. трансп. Днепропетровск, 1980. Вып. 211/9. С. 127-131.

24. Кондратенко Л.Ф., Кононов В.А. Значение реверсирующего реле в схемах управления стрелочными электроприводами // Автоматика, телемеханика и связь. 1971. № 12. С. 22, 23.

25. Системы микропроцессорной централизации / Н.Ф. Котляренко, В.А. Гладков, В.Г. Скобелев и др. // Автоматика, телемеханика и связь. 1984. № 11. С. 44-46.

Размещено на Allbest.ru

...