35

Размещено на http://www.allbest.ru/

Традиционные системы автоматической блокировки

Содержание

• 1. Суть и эффективность автоблокировки
• 2. Классификация систем автоблокировки
• 3. Кодовая автоблокировка
• 4. Принципы построения автоблокировки постоянного тока
• 5. Особенности двусторонних систем автоблокировки
• 6. Увязка автоблокировки с устройствами электрической централизации
• Контрольные вопросы и задания
• Библиографический список

1. Суть и эффективность автоблокировки

Автоматической блокировкой (автоблокировкой) называют систему регулирования движения поездов на перегонах. При автоблокировке перегон делят на блок-участки (БУ), каждый из которых ограждается автоматически действующим проходным светофором.

Показание каждого светофора зависит от числа свободных впередилежащих БУ, то есть блок-участков за этим светофором. Если ограждаемый БУ занят, включается красный огонь светофора, при свободности одного блок-участка - желтый, при свободности двух или более - зеленый.

Состояние БУ контролируется при помощи рельсовых цепей. Для обеспечения автоматического действия светофоров между сигнальными точками, на которых установлены проходные светофоры, организуется передача информации. Информация передается в направлении, встречном движению поезду, т.е. от каждого светофора к предыдущему. Способ передачи (по линейным цепям или по рельсам) зависит от типа автоблокировки.

Светофоры АБ расставляются на перегоне исходя из заданной величины межпоездого интервала и скорости движения расчетного поезда в каждой точке пути таким образом, чтобы между поездами в процессе движения всегда сохранялся заданный временной интервал. При трехзначной АБ минимальная величина межпоездного интервала составляет 6 минут.

Светофоры устанавливают справа по направлению движения поездов. Нумеруются проходные светофоры в пределах каждого перегона четными или нечетными числами в зависимости от направления. Нумерация убывает от станции отправления к станции приема таким образом, что предвходной светофор имеет литер 1 или 2. Это позволяет машинисту заблаговременно узнать о приближении к станции.

Внедрение АБ обеспечивает:

1. Повышение уровня безопасности движения поездов за счет автоматического контроля состояния блок-участков и целостности рельсов.

2. Повышение пропускной способности перегонов за счет уменьшения величины межпоездного интервала.

3. Увеличение участковой скорости грузовых поездов за счет уменьшения времени их стоянки на промежуточных станциях под обгоном.

2. Классификация систем автоблокировки

Многообразие систем АБ, применяемых на российских железных дорогах, объясняется, во-первых, различными требованиями к ним в различных условиях, а во-вторых, разработкой и внедрением новых, более совершенных систем с сохранением в эксплуатации систем старого типа. Знание классификации систем позволяет лучше понять особенности конкретных типов, их достоинства и недостатки, а также наметить пути устранения этих недостатков при модернизации или разработке новых систем. Рассмотрим основные факторы, влияющие на принцип построения автоблокировки, и разновидности систем АБ.

1. Основным фактором, влияющим на структуру и функциональные возможности АБ, является тип используемых рельсовых цепей. В автоблокировке, в принципе, могут применяться любые РЦ. В прежние годы широко использовались системы АБ с импульсными РЦ постоянного тока, в ограниченном объеме применялись РЦ частотного кода и фазочувствительные рельсовые цепи, делались попытки использования рельсовых цепей с гетеродинными приемниками. В настоящее время наибольшее распространение имеют РЦ числового кода. В новом строительстве начали внедрять перспективные тональные РЦ. Достоинства и недостатки перечисленных РЦ при их использовании в АБ можно выяснить на основании их сравнительного анализа (см. п.2.2).

автоматическая блокировка поезд перегон

2. Способ передачи информации между сигнальными установками. По способу передачи информации различают проводные и беспроводные системы автоблокировки.

2.1 В беспроводных (кодовых) системах АБ информация передаётся по рельсовой линии путем использования кодовых РЦ. В кодовых рельсовых цепях сигнальный ток, применяемый для контроля состояния блок-участка, одновременно служит для передачи информации между светофорами и для передачи информации на локомотив. Это позволяет применить один общий источник питания и передающее устройство для решения всех трех указанных задач. Причем информация передается по рельсам без использования отдельных линейных цепей.

Однако для передачи информации на локомотив требуется большее напряжение питания, чем для контроля состояния участка пути. Это приводит к излишнему расходу электроэнергии и к необходимости гашения избытка мощности на путевом приемнике. Кроме того, рельсовая линия, как линия связи, обладает существенными недостатками - высокой проводимостью изоляции между рельсовыми нитями и относительно большим индуктивным сопротивлением рельсовой линии. Это приводит к большому затуханию сигнала и необходимости подачи большой мощности в РЛ. Требуется учитывать также мешающее влияние тягового тока, протекающего по рельсовым нитям.

2.2 В проводных системах АБ информация передается по воздушным или кабельным линиям. Этот способ обеспечивает лучшие условия для передачи сигналов, но требует дополнительных расходов на организацию линий связи.

Были также разработки систем АБ с передачей информации по радиоканалам.

3. Вид кода для формирования сообщений. Системы АБ относятся к системам с малопозиционными объектами управления. Это позволяет при передаче информации между сигнальными установками (СУ) использовать простые коды или элементарные сигналы. Однако в перспективных системах для увеличения объема информации и обеспечения ее достоверности приходится применять более сложные коды. В настоящее время на сети железных дорог России эксплуатируются следующие виды кодовых систем АБ:

3.1 С числовым кодом. Для формирования сообщений в этих системах предусмотрены три кодовые комбинации, условно называемые КЖ, Ж и З (соответственно 1, 2 и 3 импульса в кодовой посылке). Для повышения достоверности передачи и расшифровки сигналов импульсы и паузы между импульсами в кодовых посылках имеют определенные длительности. Недостатком числового кода, используемого в кодовой АБ, является большая длительность кодовых комбинаций (1,6 или 1,9 с) и большое время их расшифровки, что исключает возможность дальнейшего увеличения числа сообщений для передачи информации.

3.2 С частотным кодом. В частотной АБ применяется частотно-комбинационное кодирование, при котором сообщения формируются выбором двух частот из пяти предусмотренных. Это позволяет использовать до 10 сообщений при длительности расшифровки каждого сообщения 0,5 с. Недостатком является громоздкость аппаратуры, что особенно существенно для локомотивных приемников, и сложность регулировки рельсовых цепей. В эксплуатируемых устройствах наблюдались опасные отказы, что, однако, не является недостатком принятого метода кодирования.

3.3 С двоичным помехозащищенным кодом. Двоичный код является в настоящее время наиболее совершенным и обеспечивает передачу любого практически необходимого объема информации при использовании современных методов модуляции.

В проводных системах АБ при передаче информации используется полярный признак сигнала, что позволяет сформировать три сообщения и применить простой дешифратор в виде реле комбинированного типа.

Как в проводных системах, так и в кодовых с целью увеличения объема информации или повышения достоверности ее передачи возможна комбинация различных признаков электрического сигнала при кодировании сообщений.

4. Способ организации движения поездов. В зависимости от путевого развития и функциональных возможностей системы АБ разделяются на:

4.1 Односторонние. Односторонние системы применялись ранее на каждом пути двухпутного перегона и обеспечивали регулирование движения поездов только в одном направлении. Такие системы не удовлетворяют современным потребностям перевозочного процесса. Поэтому эксплуатируемые системы АБ были модернизированы для обеспечения временного двустороннего движения.

4.2 Двусторонние. Применяются на однопутных участках и осуществляют регулирование движения поездов в обоих направлениях. Перспективные системы АБ в соответствии с новыми эксплуатационно-техническими требованиями обеспечивают двустороннее регулирование по каждому пути двухпутного перегона. Это повышает гибкость в пропуске поездопотоков при суточной неравномерности следования поездов по направлениям, при сбоях в движении или при неисправности одного из путей.

4.3 Односторонние с временной организацией двустороннего движения. Применяются на двухпутных участках и предназначены для организации двустороннего движения по одному из путей двухпутного перегона при капитальном ремонте второго пути. В обычном режиме автоблокировка работает, как односторонняя. При подготовке к капитальному ремонту перегонного пути система настраивается на двустороннее действие. К такому типу АБ относятся все современные традиционные системы АБ.

5. Способ размещения аппаратуры. По способу размещения аппаратуры различают системы:

5.1 Децентрализованные. Аппаратура автоблокировки размещается в релейных шкафах, устанавливаемых у каждого проходного светофора. Подавляющее большинство систем АБ являются децентрализованными.

5.2 Централизованные. Вся аппаратура АБ кроме некоторых устройств согласования и защиты размещается в станционных помещениях и соединяется с напольными устройствами при помощи кабеля.

Централизованное размещение аппаратуры приводит к увеличению расхода кабеля и снижает живучесть системы в целом, однако, обладает рядом существенных преимуществ:

обеспечивает работу оборудования в благоприятных условиях отапливаемого помещения, что повышает надежность и долговечность приборов;

исключает необходимость передачи информации между светофорами, на переезды и на станцию, что упрощает схемные зависимости АБ, схем диспетчерского контроля и схемы смены направления; в конечном итоге повышается надежность системы;

облегчает техническое обслуживание устройств и снижает затраты на обслуживание, значительно сокращает время поиска и устранения неисправностей;

облегчает труд обслуживающего персонала, существенно уменьшает время работы на открытом воздухе и в зоне повышенной опасности в непосредственной близости движущихся поездов;

снижает стоимость системы за счет исключения расходов на оборудование сигнальных точек релейными шкафами, линейными трансформаторами высоковольтных линий и кабельными ящиками, а также за счет упрощения схем.

6. Способ передачи информации машинисту. Машинисту передается информация об условиях движения, т.е. о состоянии впередилежащих блок-участков. По способу передачи такой информации различают системы:

6.1 С проходными светофорами. Напольный светофор при этом является основным средством регулирования. Информация передается машинисту по оптическому каналу с использованием цвета и режима горения огней светофора. Для повышения безопасности движения в соответствии с Правилами технической эксплуатации железных дорог РФ системы АБ дополняются устройствами АЛС.

6.2 Без проходных светофоров. Информация передается машинисту по каналам автоматической локомотивной сигнализации и отображается на локомотивном светофоре. При этом снижаются затраты на установку напольных светофоров и их обслуживание, исключаются такие ненадежные элементы, как лампы накаливания. За автоблокировкой сохраняются функции обнаружения препятствия и формирования управляющих команд для устройств АЛС. Однако с точки зрения безопасности движения поездов и психологии работы машинистов, применение проходных светофоров является предпочтительным. Кроме того, при отсутствии напольных светофоров основным и единственным средством регулирования становится система АЛС. Поэтому к ее надежности приходится предъявлять более высокие требования. Системы АБ без проходных светофоров экономически целесообразно применять при централизованном размещении аппаратуры, так как это позволяет сократить расход кабеля.

7. Наличие изолирующих стыков на границах блок-участков. В автоблокировке изолирующие стыки обеспечивают четкое разграничение блок-участков, но, как уже отмечалось, являются самым ненадежным элементом систем железнодорожной автоматики. Поэтому предпринимались неоднократные попытки создания РЦ и систем АБ без изолирующих стыков. В соответствии с этим различают системы АБ:

7.1 С изолирующими стыками. С изолирующими стыками построены все традиционные системы АБ.

7.2 Без изолирующих стыков. Достоинства РЦ без изолирующих стыков изложены в п.2.4 Однако наличие зоны дополнительного шунтирования приводит к тому, что подвижная единица, приближающаяся к границе БУ, шунтирует РЦ впередилежащего БУ. При этом на светофоре, к которому приближается поезд, ложно включается запрещающий сигнал. В системах АБ без изолирующих стыков приходится использовать дополнительные технические решения для исключения такой ситуации.

8. Элементная база. Традиционные системы АБ, которые в настоящее время имеют наибольшее распространение, построены на релейно-контактных устройствах. Это объясняется следующими причинами:

· требование обеспечения безопасности функционирования устройств СЦБ наиболее просто выполняется с использованием электромагнитных реле 1-го класса надежности;

· недостаточный уровень развития электроники в период разработки и массового внедрения традиционных систем АБ;

· экономическая нецелесообразность демонтажа или реконструкции действующих устройств АБ, не выработавших свой ресурс, с заменой их на новые бесконтактные системы.

В настоящее время все большее внимание уделяется разработке и внедрению систем СЦБ с использованием микроэлектронных элементов. Особенно большие преимущества дает микропроцессорная техника с программируемой логикой.

Реализация устройств АБ на основе микропроцессоров позволяет существенно повысить надежность и быстродействие систем, расширить их функциональные возможности, выполнять алгоритм любой практически необходимой сложности, создавать универсальные блоки и легко адаптировать их к конкретным условиям применения, изменять алгоритм или исходные данные при изменении параметров объекта управления.

Широкие возможности программируемой логики позволяют решать задачи самопроверки и реконфигурации собственной структуры при отказах, осуществлять диагностику объектов управления, а также реализовать большое число сервисных функций.

Микроэлектронные и микропроцессорные системы АБ обеспечивают взаимодействие и простое согласование с устройствами автоматизированных систем управления верхнего уровня и устройствами локальной автоматики, производят регистрацию и документирование информации о неисправностях, нештатных действиях эксплуатационных работников и о других существенных событиях.

9. Значность проходных светофоров (система сигнализации автоблокировки). От числа сигнальных показаний (значности) проходных светофоров зависит пропускная способность перегонов, уверенность работы машинистов и уровень безопасности движения. В зависимости от значности светофоров системы АБ бывают:

9.1 Двузначные. В двузначных АБ используются два сигнальных показания - красный и зеленый. При этом длина БУ должна быть

,

где - путь, проходимый поездом за время восприятия сигнала машинистом;

- тормозной путь полного служебного торможения при максимальной реализуемой в данном месте скорости.

Поезда разграничиваются двумя блок-участками (рис. 1, а), что обеспечивает высокую пропускную способность. Однако двузначная сигнализация приводит к напряженной работе машиниста, а в условиях плохой видимости огней светофора не гарантирует безопасность движения поездов. Поэтому она нашла ограниченное применение на линиях метрополитенов.

Рис. 1 Системы сигнализации при автоблокировке

9.2 Трехзначные. Каждый проходной светофор является предупредительным к следующему светофору, что обеспечивает уверенную работу машиниста, плавное ведение поезда и достаточно высокий уровень безопасности движения. Длина БУ должна быть не менее длины тормозного пути полного служебного торможения при максимальной реализуемой скорости и не менее тормозного пути автостопного торможения с учетом времени срабатывания приборов АЛС, но не менее 1000 м. Нормально поезда разграничиваются тремя БУ, что позволяет поезду постоянно следовать "под зеленый огонь светофора на зеленый огонь впередистоящего светофора" (рис. 1, б). В местах движения с пониженной скоростью (прием на станцию с остановкой, отправление после остановки, затяжной подъем) с целью сохранения заданного межпоездного интервала применяется двухблочное разграничение поездов (рис. 1, в). Трехзначные системы АБ обеспечивают величину межпоездного интервала до 6 мин. и получили подавляющее распространение на сети железных дорог России.

9.3 Четырехзначные. Четырехзначные системы автоблокировки предназначены для участков с высокой интенсивностью движения поездов разных категорий (тихоходные пригородные поезда с короткими тормозными путями и скоростные с длинными тормозными путями) и обеспечивают величину межпоездного интервала до 2…3 мин. В основном это пригородные участки больших городов. Существенное сокращение межпоездного интервала достигнуто за счет применения более коротких БУ при четырехблочном разграничении поездов (рис. 1, г).

В четырехзначных системах АБ используется дополнительное сигнальное показание светофора - одновременно горящие желтый и зеленый огни. Это показание соответствует свободности двух впередилежащих БУ. Зеленый огонь включается при свободности трех и более блок-участков.

Остановка поездов разных категорий перед закрытым светофором гарантируется тем, что машинисты грузовых и пассажирских поездов расценивают сигнал "желтый и зеленый", как желтый, и должны проследовать его с уменьшенной скоростью, а машинисты пригородных поездов - как зеленый и могут проследовать его с максимальной установленной скоростью.

Длина БУ при четырехзначной сигнализации должна быть достаточной для снижения скорости быстроходного поезда с максимальной до допустимой скорости проследования светофора с желтым сигналом; для снижения скорости от последней до полной остановки поезда в пределах БУ полным служебным или автостопным торможением. Длина двух смежных БУ должна быть не меньше тормозного пути до остановки при максимальной реализуемой скорости движения в данном месте.

Эффект, достигаемый от внедрения четырехзначной АБ, заключается в:

· повышении пропускной способности за счет уменьшения интервала сближения поездов, что видно из расстановки поездов при трехзначной (рис. 1, б) и четырехзначной (рис. 1, г) сигнализации;

· повышении ходовой скорости пригородных поездов за счет проследования сигнала "желтый и зеленый" без снижения скорости; повышение ходовой скорости также приводит к повышению пропускной способности.

Недостатком четырехзначной сигнализации в традиционных системах АБ является более высокая стоимость и неполное соответствие показаний светофоров и кодовых сигналов АЛС (см. рис. 1, г).

В перспективных многозначных системах АБ предусмотрен контроль состояния большего числа БУ. В этих случаях дополнительная информация передается машинисту по каналам АЛС при сохранении трех или четырехзначной сигнализации напольных светофоров.

3. Кодовая автоблокировка

Структурная схема

Кодовая АБ (КАБ) имеет наибольшее распространение на сети железных дорог страны. Исторически под этими системами понимают системы автоблокировки числового кода. Необходимо отметить, что в настоящее время разработаны кодовые системы АБ с частотным и двоичным кодом.

Отличительными особенностями кодовой АБ являются:

· применение рельсовых цепей числового кода с частотой питания 50 или 25 Гц (в зависимости от вида тяги поездов);

· использование сигнального тока РЦ для передачи информации между сигнальными точками и на локомотив.

Рассмотрим назначение основных узлов КАБ на примере оборудования 6-й сигнальной установки (рис. 2).

Рис. 2 Структурная схема кодовой автоблокировки

Приёмник Пр принимает кодовый сигналы от впередистоящей 4СУ по рельсовой линии, что позволяет судить о состоянии блок-участков 6П и 4П. Дешифратор Д расшифровывает эту информацию и воздействует на схему управления огнями светофора СУО. В соответствии с этим СУО включает требуемое сигнальное показание светофора 6. Кроме того, дешифратор воздействует на шифратор Ш, который кодирует информацию для передачи к предыдущей СУ и на локомотив. Передатчик П непрерывно передаёт сформированное сообщение в рельсовую линию 8П.

В схеме СУО предусмотрен контроль целости нитей ламп светофоров. Опасность перегорания лампы красного огня закрытого светофора заключается в том, что в условиях плохой видимости машинист может допустить проезд погасшего светофора. Поэтому в случае неисправности лампы красного огня или цепи ее питания при занятом блок-участке СУО воздействует на шифратор Ш. Это приводит к изменению передаваемого сообщения и включению на предыдущем светофоре красного огня вместо желтого ("перенос красного огня"). Одновременно с этим изменяется кодовый сигнал АЛС. Информация о неисправности любой контролируемой лампы передается на ближайшую станцию, что позволяет оперативно заменить ее, не допуская сбоя в движении поездов.

Принципы построения основных узлов

Принципы построения основных узлов кодовой АБ рассмотрим по упрощенной принципиальной схеме (рис.4.3).

Приёмник Пр и передатчик П включают в себя аппаратуру питающего и релейного концов кодовой РЦ (см. п.2.3). Основным элементом приёмника является импульсное путевое реле 6И типа ИМВШ-110 или более современное герконовое реле ИВГ, которое срабатывает в такт с импульсами числового кода и воздействует своими контактами на цепи дешифратора Д. Дешифратор расшифровывает этот сигнал и соответствующим образом управляет сигнальными реле 6Ж и 6З.

В схеме управления огнями светофора СУО нужный огонь выбирается контактами сигнальных реле 6Ж и 6З. Огневое реле 6О осуществляет контроль лампы красного огня в холодном и горячем состояниях. Для этого применяется реле типа АОШ2-180/0,45 с сопротивлениями обмоток 180 Ом и 0,45 Ом.

Для ситуации, изображенной на рис.4.3, импульсное реле и оба сигнальных реле обесточены. В схеме управления огнями светофора образуется электрическая цепь: полюс питания СХ12 - тыловой контакт 6Ж - низкоомная обмотка огневого реле О - тыловой контакт 6Ж - нить лампы красного огня - полюс питания МСХ. Горит лампа красного огня. Огневое реле О возбуждено, фиксируя исправность нити лампы и всей цепи ее питания.

При свободном блок-участке 6П и занятом 4П реле И работает в режиме кодового сигнала КЖ. Дешифратор, расшифровав этот сигнал, возбуждает сигнальное реле Ж. В схеме управления огнями 6-го светофора образуется цепь: СХ12 - фронтовой контакт 6Ж - тыловой контакт 6З - нить лампы желтого огня - МСХ. Горит желтый огонь. Кроме того образуется цепь: СХ20 - высокоомная обмотка огневого реле О - фронтовой контакт 6Ж - нить лампы красного огня - МСХ. Красный огонь не горит, т.к. ток недостаточен для накала нити, но контроль её исправности сохраняется. Аналогичным образом организуется цепь питания лампы зеленого огня с одновременным контролем лампы красного огня в холодном состоянии.

Рис. 3 Кодовая автоблокировка (упрощенная схема)

В любом случае при обрыве нити лампы красного огня огневое реле обесточивается и обеспечивает передачу информации о неисправности по каналам диспетчерского контроля на ближайшую станцию. Кроме того, при неисправности включенной красной лампы огневое реле своим контактом воздействует на схему шифратора для переноса красного огня на предыдущий светофор 8.

На представленной схеме показаны однонитевые лампы и контролируется исправность только красной лампы. В новых схемах применяются двухнитевые лампы красного огня или всех огней с автоматическим включением резервной нити и передачей информации о неисправности на станцию при перегорании основной нити.

Шифратор Ш состоит из формирователя кодовых сигналов (кодовый путевой трансмиттер КПТ) и схемы выбора кодовых сигналов (контакты сигнальных и огневого реле). В зависимости от состояния сигнальных реле питание на трансмиттерное реле 8Т подаётся через один из контактов КПТ. Реле 8Т повторяет кодовую работу этого контакта, т.е. срабатывает в такт с импульсами выбранной кодовой комбинации. При этом оно своими контактами воздействует на передатчик.

Контакт реле 6О обеспечивает перенос красного огня на предыдущий светофор путем обрыва цепи, по которой реле 8Т получает питание кодом КЖ. При возбужденном реле Ж и неисправности нити лампы красного огня изменение кодирования не произойдёт.

В реальных схемах кодовой автоблокировки введены дополнительные элементы, которые решают следующие задачи:

· ускорение фиксации вступления поезда на ограждаемый БУ;

· контроль исправности основных нитей всех ламп светофора;

· исключение более разрешающего показания светофора при пробое изолирующих стыков;

· организация увязки с переездными и станционными устройствами;

· перестройка схем при смене направления движения;

· увязка между светофорами по линейным цепям и выбор кодового сигнала и его включение с релейного конца РЦ при установленном направлении движения по неправильному пути;

· контроль наличия основного питания сигнальной установки и автоматическое переключение на резервное питание при отключении основного;

· исключение опасных отказов при заедании якоря сигнального реле Ж;

· организация защитных участков при движении поезда по неправильному пути.

Дешифратор кодовой АБ.

Основными элементами дешифратора являются реле-счетчики. Счетчик 1 фиксирует импульсы кодовой комбинации, счетчик 1А - начало паузы между импульсами. Если пауза короткая, то счетчик 1А совместно со счетчиком 1 остается включенным во время следующего импульса. В промежутке между кодовыми комбинациями оба счетчика обесточиваются. По принципу построения дешифратор кодовой АБ не является дешифратором числового кода, т.е. не подсчитывает число импульсов в кодовой посылке. Принцип расшифровки кодовых сигналов основан на фиксации (контроле) длительности паузы после первого импульса. Для этого параметры счетчиков 1 и 1А выбраны таким образом, что они не успевают выключиться в паузе между импульсами, но успевают в промежутке между кодовыми комбинациями.

При отсутствии кодовых сигналов (ограждаемый БУ занят) оба счетчика обесточены, что приводит к обесточенному состоянию сигнальных реле Ж и З. При приеме кодовых комбинаций КЖ (один импульс в кодовой комбинации) счетчик 1 срабатывает от импульса каждой кодовой комбинации и обеспечивает возбуждение сигнального реле Ж. При приеме кодовых сигналов Ж или З реле Ж включается аналогично, а реле З включается во втором импульсе через фронтовые контакты реле И, 1 и 1А. Кодовые сигналы Ж и З расшифровываются одинаково. Вызвано это тем, что кодовый сигнал З предназначен для автоматической локомотивной сигнализации, а для системы АБ не имеет своего информационного значения.

Алгоритм работы КАБ представлен в табл. 1.

В дешифраторе предусмотрена защита от формирования более разрешающей команды при пробое изолирующих стыков и приёме кодового сигнала из предыдущей рельсовой цепи (в данном случае из РЦ блок-участка 8П).

Опасность пробоя изолирующих стыков заключается в следующем. Например, при занятом блок-участке 6П (см. рис. 3) реле 6И должно быть обесточено, на светофоре 6 должен гореть красный огонь, а в рельсовую цепь 8П передаётся кодовый сигнал КЖ (см. табл. 1, строка 1). При пробое изолирующих стыков этот сигнал поступает на обмотку импульсного реле 6И, что приведёт к ложному включению жёлтого, а затем зелёного огня светофора 6.

Таблица 1. Алгоритм работы кодовой автоблокировки

	Состояние впередилежащих блок-участков	Работа приборов
		6И	6Ж	6З	Св.6	6О	8Т	Св.8
1	Занят				Кр		кж	Ж
2	Свободен один	кж			Ж		ж	З
3	Свободно два	ж			З		з	З
4	Свободно более двух	з			З		з	З
5	Занят (перегорела лампа кр. огня)				Кр			Кр
6	Занят (пробой ИС)	кж			Кр		кж	Ж

Для исключения такой ситуации в дешифраторе предусмотрена схемная защита. Защита основана на том, что при пробое ИС реле 6И принимает кодовый сигнал от реле 8Т, то есть эти реле начинают работать синхронно. Схема построена таким образом, что при синхронной работе реле 8Т и реле 6И возбуждение реле 6Ж исключается (см. табл. 1, строка 6). Для более устойчивой работы этой схемы, а также для исключения ложного возбуждения реле З в дешифраторе предусмотрено два дополнительных реле. Применение в дешифраторе схемы защиты привело к необходимости чередования типов кодовых путевых трансмиттеров (КПТШ-515 и КПТШ-715) на соседних СУ. Указанные трансмиттеры имеет разные длительности кодовых комбинаций, что исключает ложное срабатывание схемы защиты при случайной синхронной работе реле Т и И в случаях горения зеленых огней на соседних светофорах.

Для обеспечения высокого быстродействия в дешифраторе используются облегченные реле не 1-го класса надежности. Поэтому в схеме предусмотрен контроль ложного замыкания фронтовых контактов этих реле и реле И. Контроль основан на использовании принципа конденсаторного дешифратора, а также на проверке обесточенного состояния всех реле к началу каждого кодового цикла.

Анализ кодовой автоблокировки

Анализ кодовой АБ представлен в данной работе для лучшего понимания студентами проблем, которые решаются при разработке систем АБ, и проблем, которые не решены в традиционных системах. Это позволяет определить пути устранения имеющихся недостатков при разработке новых систем и лучше понять логику построения этих систем. Необходимо отметить, что выявленные недостатки КАБ присущи в основном всем традиционным системам АБ.

Критически подходя к анализу технических средств следует иметь в виду следующее. Недостатки эксплуатируемых устройств, выявленные в настоящее время, чаще всего обусловлены более низким уровнем развития науки и техники в период создания этих устройств и отсутствием опыта их эксплуатации. Недостатки могут быть вызваны также появлением более высоких или новых требований, предъявленных после разработки и внедрения данного устройства. Так, кодовая автоблокировка вполне удовлетворяла требованиям перевозочного процесса на момент разработки и дальнюю перспективу, а в техническом отношении была достаточно совершенной для того времени. Современное состояние науки и техники и современные требования к системам АБ выявили ряд недостатков кодовой АБ как в отношении отдельных технических решений, так и в отношении принципов построения системы в целом. Перечисленные далее недостатки АБ не исключают возможности эксплуатации уже внедренных систем в современных условиях и в перспективе, но позволяют учесть их при разработке новых, более совершенных систем.

Для удобства анализа недостатки кодовой АБ разбиты на четыре группы.

Недостатки по функциональным возможностям.

Ограниченный объем информации об условиях движения.

Принятый в КАБ контроль двух впередилежащих БУ недостаточен для высокоскоростного движения из-за резко увеличившейся длины тормозного пути поездов. Отсутствует также информация о длине БУ (больше или меньше длины тормозного пути поезда), что становится особенно существенным в современных условиях при сравнительно коротких БУ и высоких скоростях и больших масс поездов. Нет информации об ограничениях скорости по состоянию верхнего строения пути и искусственных сооружений.

Невозможность применения на участках с низким сопротивлением изоляции рельсовой линии.

Большие объемы перевозок железной руды, минеральных удобрений и солей и возросшая в 60-80-х годах интенсивность и скорость движения поездов привели к значительному загрязнению балласта. Для поддержания нормативного значения удельного сопротивления изоляции РЛ требуются большие расходы на очистку балласта и замену шпал. В настоящее время 8% путей имеют пониженное сопротивление балласта. Существуют участки, где это сопротивление составляет десятые и сотые доли Омкм. Технически рельсовые цепи кодовой АБ при уменьшении их длины могут работать и при пониженном сопротивлении балласта. Но это потребует строительства большого числа разрезных установок в пределах каждого БУ, что является экономически нецелесообразным.

Длительная и сложная процедура перехода на двухстороннее движение на двухпутных участках.

Кодовая АБ в процессе эксплуатации была модернизирована для возможности временной организации двустороннего движения поездов. Однако, во-первых, перевод АБ на двустороннее действие требует больших подготовительных работ. Во-вторых, такая мера рассматривается как особая (при закрытии другого пути) и временная из-за недостаточной надежности схемы смены направления, отсутствия автоматического управления переездами при движении поезда по неправильному пути и из-за необходимости отключения в отдельных случаях устройств диспетчерского контроля и схемы двойного снижения напряжения на лампах светофоров. Современные потребности перевозочного процесса приводят к необходимости организации двухстороннего движения поездов по каждому пути двухпутного перегона без проведения предварительной настройки АБ.

Низкое быстродействие.

Если говорить об управлении светофорами в современных системах АБ, то их быстродействие является вполне удовлетворительным. Но если учесть, что для передачи информации между светофорами и для передачи информации на локомотив используется общий сигнал, то станет ясно, что применяемый числовой код является бесперспективным. Связано это с тем, что увеличение числа передаваемых сообщений приведет к недопустимому удлинению кодовой посылки и увеличению времени ее расшифровки.

Недостатки КАБ по показателям надежности.

Недостаточная надежность системы, что объясняется следующими факторами:

а) наличие элементов с низкой надежностью (изолирующие стыки, электролитические конденсаторы большой емкости и др.);

б) работа большого числа контактных электромагнитных реле в динамическом режиме при коммутации цепей с индуктивной нагрузкой (импульсное путевое реле, все реле дешифратора) и большой коммутируемой мощностью (трансмиттерное реле). Указанные реле совершают более 6 млн. переключений в месяц;

в) работа устройств в тяжелых условиях (вибрация, пыль, влажность, температура).

Планово-профилактический метод технического обслуживания.

Такой метод обслуживания принят в связи с недостаточной надежностью устройств АБ и их большим влиянием на безопасность и бесперебойность движения поездов. Профилактическое обслуживание с целью предупреждения отказов проводится в соответствии с Инструкцией по техническому обслуживанию устройств СЦБ с периодичностью и в сроки, установленные графиком технологического процесса обслуживания. При этом проводится наружный осмотр и чистка приборов на местах установки, осмотр элементов и измерение параметров рельсовых цепей и дешифратора, проверка алгоритма работы схемы, а также ряд других проверок и измерений. Большая часть времени расходуется на проверку рельсовых цепей и дешифратора, которые работают в тяжелых условиях. Много времени и средств расходуется на периодическую замену приборов с последующей их проверкой, ремонтом и регулировкой в ремонтно-технологических участках. Все эти мероприятия оправданы с точки зрения обеспечения бесперебойной работы АБ и безопасности движения поездов, но указывают на необходимость дальнейшего совершенствования систем АБ в плане повышения надежности и перехода на ремонтно-восстановительный метод обслуживания.

Большая длительность восстановления устройств после отказов.

Процесс восстановления устройств АБ после отказа состоит из следующих этапов:

а) Получение информации об отказе. Информацию о части отказов электромеханик получает с помощью системы дистанционного контроля исправности некоторых устройств АБ. В большинстве случаев информация о неправильной работе АБ поступает от машинистов поездов. Очевидно, что такая информация является запоздалой и не позволяет судить о причине или характере отказа.

б) Перемещение электромеханика к месту повреждения. Этот этап занимает много времени из-за большой удаленности объектов.

в) Поиск причины отказа. В кодовой АБ относительно большое число элементов работает в динамическом режиме, что существенно затрудняет локализацию отказа. Эта задача усложняется такими факторами, как наличие схемной защиты от короткого замыкания изолирующих стыков, зависимость результата расшифровки кодового сигнала от его временных характеристик, характеристик реле-счетчиков дешифратора и фактической емкости электролитических конденсаторов. Отрицательными факторами являются также большая разобщенность в пространстве передатчика и приемника кодовых сигналов (до 2,6 км), необходимость проведения работ на открытом воздухе при любой погоде и в зоне повышенной опасности в условиях движения поездов.

г) Устранение отказа. Опыт эксплуатации устройств АБ показывает, что на устранение отказа затрачивается меньше времени, чем на перемещение к объекту и на локализацию неисправности. Однако это справедливо лишь в том случае, если не требуется замена какого-либо прибора, так как электромеханик не в состоянии заблаговременно доставить к объекту полный комплект запасных приборов.

Недостатки с точки зрения безопасности движения поездов.

Не предусмотрен контроль потери шунта.

При сильно загрязненных рельсах или при остановке короткой подвижной единицы (одиночный локомотив, дрезина, группа оторвавшихся от поезда вагонов) на песке после применения торможения с подпесочиванием возможна потеря шунта, что приводит к ложной свободности БУ. Вероятность этого мала, но подобные ситуации были зафиксированы неоднократно и, в ряде случаев, имели тяжелые последствия.

Высокая вероятность аварии при проезде светофора с запрещающим показанием.

Актуальность этой проблемы на современном этапе возросла в связи с тем, что на основных направлениях светофоры АБ расставлены исходя из 6-ти минутного межпоездного интервала, что привело к существенному уменьшению длин блок-участков. Одновременно с этим внедрение мощных локомотивов привело к увеличению длин поездов. В результате поезд занимает практически весь блок-участок и даже срабатывание автостопа при проезде следующим поездом запрещающего светофора не предотвратит столкновения.

В некоторых случаях применяются реле не первого класса надежности без контроля их исправности.

Например, в схеме выбора кодовых комбинаций при движении поезда по неправильному пути используются контакты поляризованного якоря реле ИП. При его неисправности может быть сформирован более разрешающий кодовый сигнал системы АЛС, которая в данном случае является единственным средством регулирования.

Недостатки по экономическим показателям.

Большие затраты на обслуживание.

Принятый в настоящее время планово-профилактический метод обслуживания устройств СЖАТ, периодическая замена релейно-контактных приборов и их регулировка требуют по сравнению с ремонтно-восстановительным методом больших затрат труда. Сложности поиска и устранения отказов в системе КАБ также приводят к увеличению расходов на техническое обслуживание.

Большой расход драгоценных металлов и дорогих электротехнических материалов.

Для изготовления контактов одного реле требуется до 6,6 грамм серебра. Из электротехнических материалов много потребляется высококачественной электротехнической стали.

4. Принципы построения автоблокировки постоянного тока

Отличительными особенностями автоблокировки постоянного тока являются:

1. Использование импульсных рельсовых цепей постоянного тока.

2. Передача информации между СУ по линейным цепям.

3. Применение дополнительных устройств для формирования и передачи сигналов АЛС в рельсовую линию.

4. Установка путевого приёмника на выходном конце блок-участка, что позволяет реализовать простую схему включения сигналов АЛС при вступлении поезда на блок участок.

Исходя из указанных особенностей, рассматриваемую систему АБ часто называют импульсно-проводной.

В настоящее время АБ постоянного тока в новом строительстве не используется и имеет ограниченное применение на участках с автономной тягой поездов. Широкое распространение этой системы в прежние годы объяснялось низкой надёжностью электроснабжения, что компенсировалось наличием резервного источника питания рельсовых цепей в виде аккумуляторных батарей.

На структурной схеме (рис 4.4) показаны основные функциональные узлы сигнальной установки 6СУ и часть узлов 4СУ. Рассмотрим работу схемы на примере управления светофором 6.

Источник питания ИП осуществляет питание рельсовой цепи импульсами постоянного тока. Эти импульсы воспринимает путевой приёмник ППр, основным элементом которого является импульсное реле типа ИМШ1-0,3.

Рис. 4. Структурная схема автоблокировки постоянного тока

Показание светофора 6 зависит от состояния блок-участков 6П и 4П. Состояние БУ 6П (сообщение "1") фиксируется на 4СУ путевым приемником ППр, который воспринимает импульсы постоянного тока от источника питания ИП, расположенного на 6СУ. Состояние БУ 4П (сообщение "2") аналогичным образом фиксируется на 2СУ и передается на 4СУ по цепи Л-ОЛ

Указанные сообщения "1" и "2" кодируются на 4СУ шифратором Ш, который одновременно является линейным передатчиком ЛП, и по линейной цепи Л-ОЛ передаются на 6СУ. Кодирование информации осуществляется с использованием полярного признака сигнала. Это позволяет передавать три сообщения - блок-участок 6П занят; 6П свободен, 4П занят; оба свободны.

На 6СУ линейный приемник ЛПр, который одновременно выполняет функции дешифратора Д, принимает и расшифровывает эти сообщения. Дешифратор соответствующим образом воздействует на схему управления огнями светофора СУО и на напольные устройства АЛС. В результате на светофоре 6 включается требуемое сигнальное показание и выбирается соответствующий ему кодовый сигнал АЛС.

При вступлении поезда на БУ 8П (сообщение "3") путевой приемник ППр 6-й сигнальной установки включает схему АЛС, которая подает выбранный кодовый сигнал в рельсовую линию блок-участка 8П.

Информация о состоянии 6П и 8П (сообщения "1" и "3") кодируется аналогично рассмотренному выше и по линейной цепи Л-ОЛ передается с 6СУ на 8СУ.

Схемные решения рассмотренных узлов являются достаточно простыми. Так, например, линейный приемник-дешифратор ЛПр (Д) реализован в виде одного реле комбинированного типа; шифратор-передатчик Ш (ЛП) собран на контактах путевого и линейного реле, которые коммутируют в цепь Л-ОЛ ток соответствующей полярности.

5. Особенности двусторонних систем автоблокировки

В двусторонних системах АБ необходимо решить следующие дополнительные задачи:

1. Обеспечение регулирования движения поездов в обоих направлениях.

2. Ограждение поезда не только с хвоста, но и с головы.

Для решения первой задачи применяется один комплект аппаратуры, которая перестраивается в зависимости от установленного направления движения поездов. Вторая задача решается блокировкой выходных светофоров станции приёма и выключением проходных светофоров встречного направления.

Для выполнения этих функций смежные станции увязаны между собой и с устройствами АБ линейными цепями (рис.4.5), которые образуют схему смены направления.

Направление движения изменяет дежурный станции приёма. При этом он воздействует на схему смены направления ССН путём нажатия на кнопку смены направления или задавая маршрут отправления. Команда от ССН по каналу управления подаётся на все сигнальные установки АБ и на соседнюю станцию. По этой команде поочерёдно происходит следующее:

1. Блокируются выходные светофоры станции отправления.

2. При помощи переключающих устройств ПУ перестраиваются схемы сигнальных установок АБ.

3. Разблокируются выходные светофоры станции приёма.

Рис. 5. Принцип организации схемы смены направления

Указанные перестройки схем, т.е. смена направления, возможны только при соблюдении ряда условий безопасности движения. Эти условия проверяются по каналу контроля:

1. Свободность перегона - при помощи схем контроля состояния блок-участков КБУ на каждой сигнальной установке.

2. Условия безопасности УБ на станции отправления (закрытое состояние выходных светофоров, отсутствие маневровых и поездных маршрутов на данный перегон, отсутствие разрешения хозяйственным поездам для выезда на перегон) - схемами электрической централизации).

При смене направления движения в каждой СУ происходят следующие перестройки:

1. Изменяется направление передачи информации между СУ.

2. Изменяется направление передачи сигналов АЛС.

3. Переключаются сигнальные цепи светофоров.

По принципу построения известны двухпроводная и четырёхпроводная схемы смены направления. Двухпроводная схема является более экономичной за счет организации каналов управления и контроля по одной паре проводов, однако работает менее устойчиво. Так, при занятом перегоне цепь управления оказывается разорванной и не обтекается током управления определенной полярности. Поэтому реле смены направления переключающего устройства ПУ на сигнальной установке может перебросить свой якорь под воздействием помехи. Цепь управления разрывается также при неодновременном срабатывании приборов РЦ в процессе перестройки схем, что приведет к незавершённости процесса смены направления. Двухпроводная схема применяется только в системах с временной организацией двустороннего движения при использовании воздушных линий.

В четырехпроводной схеме смены направления каналы управления и контроля организуются по раздельным цепям, и она лишена указанных недостатков.

На двухпутных участках двустороннее движение имеет некоторое отличие от однопутных участков - движение поезда по неправильному пути осуществляется только по сигналам АЛС без проходных светофоров.

В системах АБ с временной организацией двустороннего движения нормально осуществляется только одностороннее регулирование. При подготовке к двустороннему движению в каждом релейном шкафу АБ дополнительно устанавливается ряд приборов на заранее предусмотренные места и несколько перемычек. Такое построение АБ в условиях редкого использования двустороннего движения позволило создать экономичную систему.

6. Увязка автоблокировки с устройствами электрической централизации

Увязка автоблокировки с устройствами электрической централизации организуется с целью обмена информацией, необходимой для работы этих систем при приеме и отправлении поездов.

Увязка по отправлению необходима для выбора показаний выходных светофоров и сигналов АЛС для кодирования РЦ маршрутов отправления в зависимости от состояния блок-участков удаления. Информация о состоянии этих БУ передается от устройств АБ в схему электрической централизации с использованием тех же принципов, что и при передаче информации между сигнальными установками АБ.

Увязка по приёму обеспечивает:

1. Выбор показания предвходного светофора в зависимости от наличия и вида маршрута приёма на станции (на главный или боковой путь). На предвходном светофоре предусмотрены дополнительные сигнальные показания - жёлтый мигающий огонь при приёме на боковой путь и зеленый мигающий огонь при приеме на боковой путь по стрелке с пологой маркой крестовины.

2. Передачу на станцию информации о приближении поезда. Информация о приближении поезда передаётся за два блок-участка. Для этого сначала организуется передача информации на предвходную СУ, а затем с неё на станцию.

Для решения этих задач организуются дополнительные каналы связи между устройствами АБ и электрической централизации. Так, в кодовой автоблокировке информация о виде маршрута приема передается со станции на предвходную СУ по рельсовой цепи с использованием известных комбинаций числового кода и по линейной цепи ЗС-ОЗС с использованием полярного признака сигнала. Для передачи извещения о приближении поезда к станции используется эта же цепь ЗС-ОЗС и дополнительная цепь извещения И-ОИ. Это позволяет раздельно контролировать на станции состояния первого и второго участков приближения.

Контрольные вопросы и задания

1. Вспомните, какой положительный эффект и за счет чего достигается при внедрении автоблокировки.

2. Какие рельсовые цепи могут применяться в системах АБ? Какие из них являются предпочтительными и почему?

...