Развитие, назначение и классификация систем интервального регулирования движения поездов (ИРДП) на перегонах

Применение систем ИРДП в бывшем СССР началось в 30-х годах. Первые участки были оборудованы автоблокировкой с использованием импортной аппаратуры. Начиная с 1932г. строительство автоблокировки ведется на отечественной аппаратуре.

На участках с тепловозной тягой получила широкое применение автоблокировка постоянного тока с импульсными рельсовыми цепями. В этой автоблокировке в пределах блок-участка длиной до 2600м устраивается одна рельсовая цепь с импульсным питанием, чем исключаются опасные отказы при влиянии блуждающих токов.

На участках с электрической тягой на постоянном токе получила применение автоблокировка переменного тока 50Гц с кодовыми рельсовыми цепями. Использование числового кода позволило осуществить беспроводную автоблокировку, используя в качестве канала связи между светофорами рельсовые цепи, а также выполнить единое кодирование автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН).

С внедрением электрической тяги на переменном токе появилась необходимость в рельсовых цепях с частотой питания, отличной от частоты тягового тока и его гармонических составляющих. В связи с этим были разработаны и нашли применение сначала рельсовые цепи 75Гц, а затем 25Гц, обеспечивающие защиту от опасных и мешающих влияний гармоник тягового тока 50Гц.

С введением скоростного движения и новых требований к устройствам автоматики была создана частотная автоблокировка и многозначная автоматическая локомотивная сигнализация (АЛСНМ). Технически система частотной автоблокировки выполнена на современной элементной базе и имеет повышенную помехозащищенность каналов.

Интенсивное внедрение устройств автоматики усложняет эксплуатацию самой техники и требует коренного изменения, как принципов построения схем, так и методов технического обслуживания.

Примером может служить система автоблокировки без проходных светофоров с централизованным размещением аппаратуры (ЦАБ), в которой основным средством обеспечения безопасности движения поездов является АЛСН.

Технический комплекс ИРДП в общем случае включает в себя сооружения и устройства сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ): автоматическую и полуавтоматическую блокировки (АБ И ПАБ), электрическую и диспетчерскую централизацию стрелок и сигналов (ЭЦ и ДЦ), сигнальную авторегулировку (САР), автоматические ограждающие устройства на переездах (АОУ), диспетчерский контроль за движением поездов (ДК). Все современные САР, предназначенные для автоматического снижения скорости и остановки поезда действуют совместно с устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).

Системы ИРДП предназначены для увеличения пропускной способности железнодорожных линий и повышения безопасности движения поездов, являясь одним из наиболее эффективных средств интенсификации работы железнодорожного транспорта, улучшения использования его основных технических средств.

Все основные магистрали железных дорог Украины оборудованы системами ИРДП-АБ, ЭЦ и АЛСН; на остальных линиях применяется в основном ПАБ.

Наиболее распространенными системами ИРДП на перегонах являются ПАБ, АБ, АЛСН. При полуавтоматической блокировке на межстанционный перегон может быть отправлен только один поезд, межпоездной интервал определяется временем кода поезда по перегону. Разграничение поездов целым межстанционным перегоном приводит к увеличению интервала и обусловливает небольшую пропускную способность участков дорог. Полуавтоматическая блокировка применяется на малодеятельных участках, где в ближайшее время не ожидается значительного увеличения объема перевозок. При необходимости повышения пропускной способности перегонов большой протяженности, их оборудуют блокпостами-раздельными пунктами без путевого развития.

В качестве основной системы ИРДП применяют автоблокировку. При этой системе межстанционный перегон делят на блок-участки и на границах участков устанавливают проходные, автоматически действующие светофоры. В пределах каждого блок-участка устраивают электрическую рельсовую цепь, которая используется как датчик состояния блок-участка и одновременно контроля целости рельсовых нитей пути. У каждого проходного светофора в релейном шкафу установлена аппаратура автоблокировки для управления огнями светофора, а в батарейном шкафу-источники питания для питания релейной аппаратуры и рельсовых цепей. Светофоры связаны между собой по воздушным или кабельным линейным цепям. Устройства автоблокировки получают питание от трехфазной высоковольтной линии напряжением 10кВ через понижающие линейные трансформаторы, установленные на силовых опорах и связанные кабелем с релейным шкафом.

Аппаратура автоблокировки осуществляет автоматическое переключение огней путевых светофоров под действием движущегося поезда. Сигнальные показания каждого путевого светофора указывают машинисту поезда, приближающегося к данному светофору, координаты впереди идущего поезда. В целях повышения безопасности совместно с автоблокировкой используют автоматическую локомотивную сигнализацию числового или частотного кода. Устройствами АЛСН показания путевого светофора, к которому приближается поезд, автоматически через рельсовую цепь передается в кабину машиниста и на локомотивном светофоре загорается сигнальный огонь, повторяющий показания путевого светофора, к которому приближается поезд.

В системе ЦАБ путевые светофоры не устанавливают межпоездной интервал регулируется только средствами АЛСН. На перегоне устраивают безстыковые (неограниченные) или ограниченные рельсовые цепи. Вся релейная аппаратура ЦАБ. с помощью которой определяется местонахождения поезда на блок-участках перегона, размещена на станциях, ограничивающих перегон. Рельсовые цепи связаны с аппаратурой ЦАБ кабельными линиями.

Существуют две системы автоматической локомотивной сигнализации: четырехзначная АЛСН числового кода и многозначная АЛСНМ частотного кода. Эти системы могут действовать одновременно или раздельно. В зависимости расположения поездов на перегоне релейная аппаратура ЦАБ вырабатывает сигнальный код и посылает его в рельсовую цепь того блок-участка, по которому движется поезд. Через рельсовую цепь сигнальный код принимается на локомотиве катушками и после его расшифровки на локомотивном светофоре включается огонь, дающий информацию о числе свободных блок-участков.

Работа АЛСН по показаниям локомотивного светофора не дает указаний о скоростном режиме поезда. Поэтому при отсутствии проходных светофоров, машинист, не имея ориентиров границ блок-участков, находится в затруднительном положении при регулировании скорости движения. С целью облегчения работы машиниста применяют систему АЛСНМ, в которой одновременно с сигнализацией на локомотивном светофоре включается сигнальный указатель скорости.

Раздел I

СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Глава 1. Элементы систем регулирования движения

Классификация систем

Системы регулирования движения поездов повышают пропуск­ную способность железных дорог, обеспечивают безопасность дви­жения и оперативное руководство перевозочным процессом, ока­зывают влияние на рост производительности труда работников, связанных с движением поездов.

В зависимости от места применения системы регулирования дви­жения подразделяются на перегонные и станционные (рис. 1.1).

Перегонные системы разрешают или запрещают отправ­ление поезда на перегон, исключают возможность отправления по­езда на занятый перегон или блок-участок. К перегонным устройствам относятся:

Полуавтоматическая блокировка ПАБ, при кото­рой сигналы, разрешающие поезду занять перегон, открываются при определенных действиях работников, управляющих движением по­ездов, а закрываются автоматически;

Автоматическая блокировка АБ, в которой управ­ление показаниями светофоров, ограждающих блок-участки, осу­ществляется движущимся поездом (без участия человека);

Диспетчерский контроль за движением поездов, ко­торый помогает поездному диспетчеру оперативно руководить дви­жением поездов на участке;

Автоматическая локомотивная сигнализация AJIC и устройства безопасности движения поездов. С помощью си­стемы AJ1C показания напольных светофоров кодовыми сигнала-

Рис. 1.1. Классификация систем регулирования движения поездов

ми передаются в кабину машиниста. Кроме этого, AJIC дополняет­ся автостопом с устройством проверки бдительности машини­ста и контроля скорости движения поезда;

Автоматическая переездная сигнализация, а также автоматические шлагбаумы, применяемые на же­лезнодорожных переездах для предупреждения водителей транспор­тных средств о приближении поезда к переезду и запрещающие дви­жение через переезд.

Станционные системы обеспечивают взаимную зависи­мость стрелок и сигналов при приеме и отправлении поездов, конт­ролируют положение стрелок, не допускают их перевод при уже за­данном маршруте, замыкают их в одном из крайних положений, при оборудовании путей и стрелочных участков рельсовыми цепя­ми, контролируют их свободность или занятость подвижным со­ставом. К станционным устройствам относятся:

Ключевая зависимость, используемая на станциях, где сохране­но ручное управление стрелками для обеспечения взаимного замы­кания стрелок и сигналов посредством контрольных замков;

Станционная блокировка, с помощью которой осу­ществляется взаимное замыкание стрелок и сигналов, управляемых с разных постов;

Электрическая централизация стрелок и сигналов ЭЦ, обеспечивающая управление стрелками и сигналами с пульта, их взаимозависимость, контролирующую взрез стрелки и исключа­ющую перевод стрелки под составом, а также открытие светофора на занятый путь. Разновидностями такой системы являются релей­ная централизация промежуточных станций, блочная маршрутно-релейная централизация БМРЦ крупных станций и микропроцессорная ЭЦ-МПЦ:

Диспетчерская централизация ДЦ, позволяющая уп­равлять стрелками и сигналами ряда станций из одного пункта и контролировать положение стрелок, состояние занятости или свободности путей, стрелочных участков и прилегающих блок-участ­ков, изменять показания входных и выходных сигналов в пределах диспетчерского круга; средства автоматизации и механизации сор­тировочных станций и горок, позволяющие управлять стрелками и горочными сигналами, регулировать скорости надви­га и роспуска составов.

Автоматическая локомотивная сигнализация, диспетчерская цен­трализация и автоматические ограждающие устройства на переез­дах могут регулировать движение поездов как по перегонам, так и по станциям, поэтому эти системы отнесены к перегонным и к стан­ционным.

Из систем полуавтоматической блокировки наибольшее рас­пространение получила релейная блокировка, в которой все мар­шрутные зависимости осуществляются электрическим способом, что повышает ее надежность. Наиболее совершенной системой регулирования движения поездов на перегонах является АБ, ко­торая обеспечивает повышение пропускной способности по срав­нению с ГТАБ.

Среди станционных систем наиболее эффективной с точки зре­ния сокращения времени на приготовление маршрута является ЭЦ стрелок и сигналов, которая по сравнению с ключевой зависимос­тью увеличивает пропускную способность станции на 50...70 %.

Средства механизации и автоматизации сортировочных станций и горок включают системы АРС (автоматическое регулирование ско­рости скатывания отцепов), ГПЗУ (горочно-программное задающее устройство), ГАЦ-МН на микропроцессорах, ГАЛС Р (горочная АЛС с передачей информации по радиоканалу и телеуправлением локо­мотивом) и др.

Таким образом, системы регулирования движения служат для автоматизации процессов управления и регулирования движения поездов. Эти системы постоянно совершенствуются, благодаря чему повышаются технико-экономические показатели эксплуатационной работы железнодорожного транспорта. В настоящее время в ука­занных системах осуществляется переход на новую элементную базу, применяются микроэлектронная и микропроцессорная техника, ма­логабаритные реле повышенной надежности РЭЛ.

Общие сведения о реле

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

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

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

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

Рис. 1.2. Устройство реле

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

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

Реле, у которого якорь переключается в зависимости от направ­ления прохождения тока в катушке, называется поляризованным. По­ляризованное реле (рис. 1.2, 6) состоит из сердечника 1, на который надеты катушки 2 и 6, соединенные последовательно, из постоян­ного магнита 3, поляризованного якоря 5 и связанных с ним кон­тактов 4. Постоянный магнит обеспечивает переключение якоря при изменении направления тока в обмотке реле и удерживает якорь в заданном положении при отсутствии тока в обмотке.

Для пояснения работы поляризованных реле применяют два тер­мина: прямая и обратная полярность постоянного тока. У каждого реле к определенному (основному) выводу катушки подключается плюсовой полюс, а к другому выводу - минусовой полюс источ­ника питания. При таком подключении полюсов источника пита­ния принято считать, что ток в катушке будет проходить всегда от плюсового вывода к минусовому. Такое направление тока в катуш­ке называется прямой полярностью тока, а направление тока в катушке реле при подключении к основному ее выводу ми­нусового, а к другому - плюсового полюса источника питания на­зывается обратной полярностью тока. Например, если на вывод А катушки (см. рис. 1.2, б) подается плюсовой полюс ис­точника питания (+), а на вывод Б - минусовой (-), то направле­ние тока в катушке от вывода А к выводу Б считается прямой по­лярностью тока. Если же к выводу Б катушки подключен плюсовой полюс источника питания (+), а к выводу А - минусовой (-), то направление тока, протекающего от вывода Б к выводу А, считает­ся обратной полярностью тока.

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

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

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

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

По надежности действия реле бывают первого (I) и низшего клас­сов надежности. Класс надежности определяется сочетанием следу­ющих основных факторов: наличием гарантии возврата якоря под действием собственного веса при выключении тока в обмотке реле, степенью несвариваемости фронтовых контактов, состоянием кон­тактной системы - открытая или закрытая.

К реле I класса надежности относятся такие, у которых возврат якоря при выключении тока в обмотке обеспечивается с максималь­ной гарантией под действием веса якоря, а для контактных поверх­ностей применяются несвариваемые материалы, контактная же си­стема закрытая. Такие реле применяются во всех ответственных схемах, обеспечивающих безопасность движения, без дополнитель­ного схемного контроля отпускания якоря реле.

К реле низших классов надежности относятся такие, у которых отпускание якоря гарантируется в меньшей степени и происходит под действием веса якоря и реакции контактных пружин, и у кото­рых возможно сваривание контактов. Эти реле используют в схе­мах, непосредственно не связанных с обеспечением безопасности движения поездов (в схемах контроля и индикации). Если такие реле применяют в ответственных цепях, то обязателен схемный контроль притяжения и отпускания якоря реле.

По числу рабочих позиций реле делятся на двух- и трехпозиционные. По числу контактных групп реле бывают одноконтактные (с одной контактной группой) и многоконтактные (с двух-, четы­рех*, шести- и восьмиконтактными группами), а также одно-, двух- и многообмоточные. По времени срабатывания реле подразделя­ют на: быстродействующие - с временем срабатывания на притя­жение и отпускание якоря до 0,03 с; нормальнодействующие - с временем срабатывания до 0,2 с; медленнодействующие - с вре­менем срабатывания до 1,5 с; временные - с временем срабатыва­ния свыше 1,5 с.

По мощности, необходимой для срабатывания реле (притяже­ние якоря реле), реле подразделяют на маломощные, у которых мощ­ность срабатывания 1...3 Вт; средней мощности 3...10 Вт; мощные - более 10 Вт.

В эксплуатируемых системах регулирования движения исполь­зуются в основном штепсельные реле, которые отличаются от реле с контактно-болтовым соединением конструкцией и спосо­бом включения в схемы.

Реле СЦБ имеют определенное условное обозначение (маркиров­ку), состоящее из букв и цифр, занимающих определенное место в обозначении. Первая буква или сочетание двух первых букв в обо­значении указывает на физический принцип действия реле: Н - ней­тральное, П - поляризованное, К - комбинированное, СК - само­удерживающее комбинированное, И - импульсное, ДС - двухэлементное секторное (индукционное реле переменного тока). Буква М, стоящая на втором месте в условном обозначении штеп­сельных реле, указывает на малогабаритное исполнение реле. У реле, предназначенных для использования в автоблокировке, на первом месте стоят две буквы АН: первая буква А указывает на то, что реле автоблокировочное малогабаритное, а вторая буква - на принцип действия реле. У пусковых реле в условном обозначении имеется буква П, а у реле с выпрямителем - буква В. Штепсельное соединение реле с другими приборами обозначается буквой Ш.

В обозначении медленнодействующих реле присутствует допол­нительная буква: М - обозначает реле с замедлением на отпуска­ние якоря с помощью медной гильзы, Т - реле с замедлением на срабатывание с помощью термоэлемента.

После указанных букв ставится цифра, характеризующая число контактных групп (НМШ1, АНШ2, НМПШЗ и т.д.). Второе число, отделенное дефисом, обозначает сопротивление обмотки реле по­стоянному току в омах (НМШМ2-640, НМПШ2-400 и т.д.).

У некоторых типов реле эта система обозначений не выдержи^ вается. Так, в обозначении аварийных и огневых реле (АСШ, ОМШ) первая буква характеризует назначение реле.

Наряду с электрическими контактными реле все большее приме-1 нение получают полупроводниковые приборы релейного действия (бесконтактные реле) и микроэлектронные приборы, использующие интегральные микросхемы и микропроцессорную технику.

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока по принципу действия являются электро­магнитными, а по конструкции подразделяются на следующие типы:

Нейтральные реле НМШ, НШ, АНШ. Это двухпозиционные реле с одним якорем, который притягивается к полюсам катушек при прохождении через них постоянного тока в любом направлении, т.е. реле нейтральны к полярности постоянного тока. Все эти реле относятся к 1 классу надежности и могут быть нормально- и мед­леннодействующими. По принципу действия относятся к электро­магнитным.

Нейтральное малогабаритное штепсельное реле типа НМШ (рис. 1.3, а) состоит из сердечника 4 с надетыми на него катушками 5 и 6, Г-образного ярма 2 и якоря 7 с противовесом 3. Бронзовый упор

8 на якоре исключает его залипание,так как он пре­пятствует касанию якоря в притянутом положении к полюсу сердечника 4. Якорь двумя тягами 9 уп­равляет контактной систе­мой. Фронтовые контак­ты Ф-1 изготавливают из угля с серебряным напол­нением, а общие О 11 и тыловые Т 10 - из сереб­

ра. Такое сочетание мате­риалов исключает сваривание фронтовых контактов с общими при пропускании по ним тока значительной величины.

Условное обозначение реле и его контактов, а также нумерация контактов показаны на рис. 1.3, б.

Реле РЭЛ (рис. 1.4) имеет две независимые обмотки 2, каждая из которых состоит из двух катушек, расположенных на разных сер­дечниках. Магнитная система реле разветвленная, содержит якорь 5, ярмо / и два сердечника 11, на каждом из которых расположено по две катушки. Якорь закреплен на ярме при помощи скобы 6 и может свободно поворачиваться при работе реле. На якоре при­креплена бронзовая пластина 4, которая обеспечивает зазор между якорем и обоими сердечниками. Для утяжеления якоря имеются два груза 3, которые закреплены на якоре изгибом планки 7.

Контактная система содержит восемь независимых контактов. Каждый переключающий контакт состоит из фронтового 8, под­вижного 9 и тылового 10 контактов. Контактная система выполне­на в виде отдельного узла, закрепленного на ярме. Контакты раз­мещены в один ряд. Реле закрыто прозрачным колпаком и запломбировано.

Поляризованное реле ИМШ. Оно двухпозиционное, имеет в маг­нитной системе постоянный магнит, под действием которого якорь переключается из одного положения в другое в зависимости от на­правления тока в обмотке реле. Реле ИМШ быстродействующее и не относится к реле 1 класса надежности. Оно предназначено для импульсной работы, их магнитная система может выполняться с ней­тральной регулировкой якоря и с регулировкой на преобладание, т.е. с возвращением его в исходное положение при выключении тока.

Поляризованные импульсные реле нашли широкое применение в устройствах СЦБ в качестве путевых реле в перегонных рельсо­вых цепях, так как они обладают высокой чувствительностью и большой скоростью срабатывания от импульсов тока. Импульсные реле в цепях постоянного тока благодаря регулировке положения якоря в магнитной системе могут работать от токов одного направ­ления или токов разных направлений, т.е. обладают избирательно­стью к направлению постоянного тока. В устройствах СЦБ наи­большее распространение получили импульсные малогабаритные штепсельные реле типа ИМШ.

Импульсное малогабаритное реле ИМШ. Оно состоит (рис. 1.5, а) из постоянного магнита 2, катушки 3, внутри которой расположен легкий якорь, укрепленный снизу на металлическом основании 8 с подвижными контактами 6, магнитопровод 4 с четырьмя полюс­ными наконечниками 1 в виде винтов. Детали магнитной системы смонтированы на корпусе 7 и закрыты колпаком с ручкой. Контак­тная система состоит из контактов неподвижных 5 и подвижных б. Переключение якоря и контактов происходит при прохождении че­рез катушку импульса тока. Условное обозначение импульсного реле

л его контактов показаны на рис. 1.5, б, где плюсовой вывод обмот­ки реле и положение контакта Н, замыкающегося при прохожде­нии тока прямой полярности, изображены вертикальной чертой.

Действие импульсного реле аналогично поляризованному, од­нако при удалении от нейтральной линии верхнего и нижнего лево­го полюсных наконечников получается регулировка реле с преоб­ладанием влево, а при удалении от нейтральной линии верхнего левого и правого нижнего полюсных наконечников - с преоблада­нием вправо. В этом случае импульсное реле будет работать только от импульсов определенной полярности и не срабатывать от им­пульсов другой полярности. Настройка реле на работу с магнит­ным преобладанием якоря производится посредством смещения винтов полюсных наконечников 1 от нейтральной линии. Это свой­ство импульсного поляризованного реле используется в импульс­ных рельсовых цепях постоянного тока для защиты от ложного сра­батывания при замыкании изолирующих стыков в смежных рельсовых цепях.

В качестве приемника импульсов переменного тока еще применя­ется импульсное малогабаритное штепсельное реле ИМВШ-110. От­личительной особенностью этого реле по сравнению с реле ИМШ является то, что внутри И М ВШ-110 на корпусе зак­реплена панель с выпрямителем, состоящим из че­тырех кремниевых диодов. Кроме этого, свойство избирательности к направлению тока импульсно­го поляризованного реле у реле ИМВШ не исполь­зуется, так как переменный ток поступает в обмот­ку через выпрямитель, т.е. всегда в одном направлении.

В настоящее время вместо реле ИМВШ распро­странение получило реле ИВГ (импульсное с вып­рямительной приставкой герконовое). Оно имеет нейтральную систему. На полюсном наконечни­ке сердечника установлен ртутный магнитоуправляемый геркон (герметизированный контакт). Геркон (рис. 1.6) состоит из стеклянного бал­лона 5, по концам которого впаяны неподвижные 4,3 и подвижная 1 плоские контактные пружины.

При воздействии магнитного поля подвижная контактная пружина 1 перемещается, размыкая тыловой и замыкая фронтовой контакты. На контактную поверхность 2 при работе геркона по капиллярам подвижной контактной пружины 1 постоянно поступает ртуть. Сма­чивание контактов ртутью обеспечивает их низкое и стабильное пе­реходное сопротивление. Контактные пружины геркона герметизи­рованы и не подвергаются окислению и загрязнению, поэтому геркон обладает высокой надежностью. Число срабатываний герконового реле в десятки и даже сотни раз больше, чем у обычного электромаг­нитного реле.

Комбинированные реле КМШ, КШ. Они трехпозиционные с ней­трально поляризованной системой, имеющей один нейтральный и один поляризованный якорь. Нейтральный якорь этих реле устро­ен и работает так же, как и у нейтральных реле, т.е. его переключе­ние не зависит от полярности постоянного тока в обмотке реле. Переключение поляризованного якоря из одного положения в дру­гое у таких реле происходит в зависимости от направления тока в обмотке реле. При возбуждении комбинированных реле первым сра­батывает поляризованный якорь, а затем притягивается нейтраль­ный якорь, а при смене полярности тока в обмотке реле происхо­дит кратковременное отпускание якоря. Комбинированные реле по времени срабатывания относятся к нормально действующим.

Комбинированное малогабаритное реле типа КМШ. Оно состо­ит (рис. 1.7, а) из двух катушек 1 и 4, надетых на сердечники 2, ней­трального якоря 7 и постоянного магнита 3, с которым связан по­ляризованный якорь 5. Нейтральный и поляризованный якоря с помощью тяг 6 и 8 переключают контакты. Условные обозначения комбинированного реле и его контактов показаны на рис. 1.7, б.

Если ток в катушках реле отсутствует, то поляризованный якорь занимает всегда одно из крайних положений, а именно то, в кото­ром он находился в момент выключения тока; нейтральный якорь при этом отпущен. Магнитный поток постоянного магнита развет­вляется на два параллельных магнитных потока Фп1 и Фп,. Так как поляризованный якорь находится в крайнем левом положении, то благодаря меньшему воздушному зазору слева магнитный поток Фп1 в этом сердечнике получает приращение Фп и за счет этого пре­вышает магнитный поток Фп2 в правом сердечнике. Из-за разности

Рис 1 7 Комбинированное реле КМШ

этих потоков якорь удерживается у левого сердечника. При про­пускании тока через катушки в сердечниках возникает магнитный поток Фк, который разветвляется по двум параллельным ветвям: через нейтральный и поляризованный якоря. Магнитный поток Фк в правом сердечнике совпадает по направлению с магнитным пото­ком Фп„ а в левом сердечнике направлен навстречу магнитному потоку Фп1, поэтому в правом сердечнике магнитный поток усили­вается (Фп2 + Фк), а в левом - ослабляется (Фп1 - Фк). Вследствие этого поляризованный якорь переключается в правое положение, замыкая общие контакты с переведенными. Затем под действием части потока Фк, проходящего через нейтральный якорь, он притя­гивается, замыкая общие контакты с фронтовыми.

Изменение направления тока в катушках реле вызывает измене­ние направления магнитного потока Фк, что приводит к усилению магнитного потока в левом сердечнике и ослаблению в правом, в результате чего поляризованный якорь притянется к левому сердечни­ку, а нейтральный якорь будет крат­ковременно отпадать, а затем вновь притягиваться из-за перемагничивания сердечников.

Самоудерживающее комбинирован­ное реле СКШ, СКПШ. Оно трехпозиционное с магнитной системой, аналогичной магнитной системе комбинированного реле, но допол­ненной самоудерживающей магнит­ной системой для удержания нейтрального якоря в притянутом положении в момент изменения направления тока в основных ка­тушках реле. Самоудерживающая система представляет собой электромагнитное реле, установленное в нижней части контактов нейтрального якоря. Якорь удерживающего электромагнита шарнирно связан специальной тягой с нейтральным якорем основной магнитной системы реле.

Рассмотрим принцип действия самоудерживающего комбиниро­ванного реле на примере рис. 1.8, а. При изменении направления тока в катушках реле магнитный поток изменяется, в результате чего в дополнительной обмотке 5 возникает ЭДС, которая создает импульс тока в катушке 2 удерживающего электромагнита 1. Поэтому якорь 3 последнего и связанный с ним жесткой тягой нейтральный якорь 4 некоторое время удерживаются в притянутом положении. Этого вре­мени достаточно, чтобы при изменении полярности тока в катушках реле нейтральный якорь не был отпущен.

Условное обозначение самоудерживающего комбинированного реле и его контактов показаны на рис. 1.8, б.

Кодовые реле КДРШ - двухпозиционные с одним нейтральным якорем, работающим независимо от направления тока в обмотке реле. Эти реле относятся к низшему классу надежности действия, а по времени срабатывания могут быть нормально- и медленнодей­ствующими.

Кодовые реле КДР, КДРШ представляют собой электромагнит­ные реле постоянного тока облегченной конструкции. В кодовых

реле используются три разновидности магнитной системы: неразветвленная с Г-образным ярмом (рис. 1.9, а), разветвленная с П-образным ярмом (рис. 1.9, 6) и усиленная разветвленная в медленно­действующих реле.

Реле типа КДР (см.рис. 1.9, а) состоит из круглого сердечника 5 с надетой на него катушкой 4, ярма 6, якоря 3, контактных пружин 1. Переключение контактов осуществляется бакелитовой пластинкой 2, жестко связанной с якорем. При протекании тока через катушку якорь притягивается к сердечнику, пластинка и пружина поднима­ются вверх, размыкая и замыкая фронтовые контакты. При выклю­чении тока якорь под действием давления контактных пружин от­падает. Фронтовые контакты размыкаются, а тыловые замыкаются.

Реле КДРШ по конструкции аналогичны реле КДР, но имеют штепсельное включение. На базе кодовых реле типа КДРТ сконст­руированы трансмиттерные реле Т, которые предназначены для передачи сигнальных кодов в рельсовые цепи в устройствах авто­блокировки и автоматической локомотивной сигнализации. Трансмиттерное реле ТШ-65В работает от импульсов постоянного тока: U= 12 В, а реле ТШ-2000В работает от импульсов переменного тока напряжением 110 или 220 В. Отличительной особенностью трансмиттерных реле от кодовых является наличие усиленных контак­тов и их схемной защиты, обеспечивающей бездуговое коммутиро­вание, благодаря чему эти реле более надежны в эксплуатации, чем кодовые реле.

Все реле постоянного тока рассчитаны для работы в электрических цепях напряжением 12 или 24 В. Некоторые реле постоянного тока используют для работы в цепях переменного тока. К таким реле отно­сятся реле типа НМВШ и АНВШ, АОШ и ОМШ, АПШ и АСШ,

ИМВШ. По, принципу действия и конструкции эти реле аналогичны соответствующим типам реле постоянного тока. Отличие состоит в том, что внутри этих реле установлены выпрямительные элементы, ко­торые преобразуют переменный ток в постоянный. В обозначениях этих реле внутри кружочка, изображающего обмотку реле, показыва­ется условное обозначение выпрямительного элемента.

Основными электрическими характеристиками перечисленных типов реле являются: напряжение или ток полного подъема якоря; напряжение переброса поляризованного якоря; напряжение или ток отпускания якоря.

Реле переменного тока

В устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики применяют двухэлементные секторные реле переменного тока типа ДСШ. Эти реле используются в качестве путевых в рельсовых це­пях переменного тока частотой 50 и 25 Гц. По принципу действия двухэлементные секторные реле относятся к индукционным. Маг­нитная система реле выполняется на сердечниках из листовой ста­ли для уменьшения потерь на гистерезис. Эти реле относятся к реле 1 класса надежности, а по времени срабатывания - к нормально- действующим.

Двухэлементное секторное реле ДСШ со штепсельным включе­нием (рис. 1.10, а) состоит из электромагнитной системы, представ­ляющей собой два разных по назначению железных сердечника с намотанными на них обмотками. Один из них называется местным элементом, другой - путевым. Эти элементы располагаются сим­метрично один относительно другого.

Местный элемент состоит из Ш-образного сердечника 1 с обмот­кой 2, которая подключается к местному источнику переменного тока напряжением 110-220 В. Путевой элемент состоит из сердечника 8 с обмоткой 9, которая подключается через рельсовую цепь к путевому трансформатору. Между полюсами сердечников местного и путевого элемента располагается алюминиевый сектор 4, который вращается на оси и при помощи коромысла 3 и тяги 5 управляет контактной сис­темой 6. В реле имеются упорные ролики 7 и 10, ограничивающие дви­жение сектора соответственно вниз и вверх.

Принцип действия реле основан на взаимодействии магнитного потока путевого элемента с током, индуцированным в секторе маг­нитным потоком местного элемента. Когда один из элементов реле находится без тока, то сектор под действием собственного веса нахо­дится в нижнем крайнем положении и своим ребром нажимает на нижний упорный ролик. При прохождении переменного тока по ка­тушке местного элемента магнитный поток, созданный током мест­ного элемента, пересекая сектор, наводит в нем ЭДС, отстоящую по фазе на 90 ° от вызвавшего его потока. В результате этого в секторе возникают вихревые токи, которые проходят под полюсами путево­го элемента, вступают во взаимодействие с его магнитным потоком и создают вращающий момент, стремящийся повернуть сектор. К ана­логичным результатам приводит взаимодействие вихревых токов, созданных магнитным потоком путевого элемента, с магнитным по­током местного элемента. При равенстве магнитных потоков и со­впадении их по фазе силы взаимодействия магнитных потоков и

вихревых токов будут равны и противоположно направлены, в ре­зультате чего сектор останется в нижнем положении.

Для приведения сектора во вращение в направлении его подъе­ма необходимо создать определенный сдвиг фаз между магнитны­ми потоками местного и путевого элементов или между их токами. Таким образом, максимальный вращающий момент будет при угле сдвига фаз ф = 90 0 между токами или магнитными потоками в мес­тном и путевом элементах. Этот вращающий момент перемещает сектор в верхнее положение. Вместе с сектором поворачиваются коромысло и тяга, которая переключает контакты: размыкает ты­ловые Т и замыкает фронтовые Ф. При выключении тока в путе­вом элементе магнитный поток исчезает, и под действием собствен­ного веса сектор опустится вниз и возвратит контакты в исходное положение: разомкнет фронтовые Ф и замкнет тыловые Т.

Условные обозначения реле ДСШ и его контактов приведены на рис. 1.10,6. Основным достоинством реле ДСШ является надеж­ная фазовая избирательность, поэтому эти реле называют фазочувствительными. Свойство избирательности надежно исключает лож­ное срабатывание фазочувствительного путевого реле от источника питания смежной рельсовой цепи при замыкании изолирующих сты­ков, так как путевые обмотки реле включаются таким образом, что­бы положительный вращающий момент и подъем сектора вверх создавались только от тока своей рельсовой цепи.

Кроме этого, фазочувствительные реле обеспечивают надежную защиту от влияния помех тягового тока, отличающихся по частоте 1 от тока сигнальной частоты всего на несколько герц. Фазочувстви­тельные реле срабатывают от тока той частоты, что и частота тока в обмотке местного элемента, при определенных фазовых соотно­шениях между ними.

Глава 2. Светофоры

Сигнализация светофоров

Светофорная сигнализация на железнодорожном транспорте строится по скоростному принципу, в соответствии с которым ма­шинисту поезда каждым сигнальным показанием передается при­каз не только о запрещении или разрешении движения, но и о вели­чине разрешаемой скорости следования. При этом каждое разрешающее показание передает одновременно два приказа: основ­ной - о допустимой скорости проследования данного светофора, и предупредительный - о скорости следующего светофора.

Весь диапазон скоростей, используемых в движении, разбит на сту­пени: максимальная (установленная) скорость V; нулевая (останов­ка) V0; промежуточные, обусловленные движением поездов по стре­лочным переводам с отклонением на боковой путь: уменьшенную Fj(40...50 км/ч) при движении по стрелкам с марками крестовин 1/9, 1/11; повышенную V-, (60...80 км/ч) - при марке крестовины 1/18. Сигнализация и ее скоростные значения для наиболее характерных случаев приведены на рис. 2.3 и 2.4.

Передача необходимого числа приказов о допустимых скоростях движения достигается за счет цвета, числа и режима горения (мигаю­щий или немигающий) огней светофора, а также числа дополнитель­ных светящихся зеленых полос. При этом цвет и режим горения од­ного огня светофора или верхнего при двух одновременно горящих огнях всегда указывают на требование сигнала последующего свето­фора. Например, зеленый огонь означает, что следующий светофор открыт и предусматривается проследование данного и следующего светофоров с установленной скоростью; зеленый мигающий - этот светофор можно проследовать с установленной скоростью, следую­щий светофор открыт и требует проследования его с уменьшенной скоростью (не более 80 км/ч); желтый мигающий - данный светофор можно проследовать с установленной скоростью, следующий свето­фор открыт и требует проследование его с уменьшенной скоростью (не более 50 км/ч); желтый - разрешается движение с готовностью остановиться, следующий светофор закрыт.

Требования снижения скорости при подходе к входному свето­фору передаются двумя одновременно горящими огнями, из них

Рис. 2.3. Сигнализация перегонных светофоров и ее скоростные значения

Первые участки дорог оборудованных автоблокировкой, были введены в эксплуатацию в 1931 году. На этих участках использовалась только аппаратура зарубежных фирм. Одновременно с этим разрабатывалась отечественная аппаратура, и осваивалось её производство. Это позволило, начиная с 1932 г. строить автоблокировку на отечественной аппаратуре по проектам института Гипротранссигналсвязь (ГТСС).

В настоящее время на сети железных дорог России для интервального регулирования движения поездов на перегонах используются следующие системы:

• автоблокировка постоянного тока с импульсными рельсовыми цепями (для участков с автономной тягой);
• автоблокировка переменного тока с кодовыми рельсовыми цепями;
• унифицированная самопроверяемая автоматическая блокировка (УСАБ-М);
• автоблокировка с рельсовыми цепями тональной частоты и централизованным размещением аппаратуры (ЦАБ-АЛСО);
• автоблокировка с рельсовыми цепями тональной частоты и децентрализованным размещением аппаратуры (АБТ);
• автоблокировка с рельсовыми цепями тональной частоты и централизованным размещением аппаратуры (АБТЦ или ЦАБ);
• микропроцессорная система автоблокировки с тональными рельсовыми цепями, централизованным размещением аппаратуры и дублирующими каналами передачи информации АБТЦ-М.

Система АБ с импульсными рельсовыми цепями постоянного тока относится к проводным и применяется только на участках с автономной тягой при надёжном электроснабжении. Проектирование этой системы запрещено, однако, ею ещё оборудованы некоторые участки железнодорожных линий.

Основным элементом автоблокировки являются импульсные рельсовые цепи постоянного тока. Показания попутных светофоров увязываются по линейным цепям, как правило, подвешенным на опорах высоковольтно-сигнальной линии.

Для электропитания устройств АБ в качестве основного источника используется высоковольтная линия автоблокировки (ВЛ АБ), а в качестве резервного – путевые и сигнальные аккумуляторные батареи.

Автоблокировка постоянного тока работает совместно с устройствами АЛСН, и импульсные рельсовые цепи используют для кодирования переменным током частотой 50 Гц. На время свободного состояния блок-участка рельсовая цепь питается импульсами постоянного тока, а на время занятого – импульсами переменного тока.

Числовая кодовая автоблокировка проектируется при всех видах тяги поездов. При электрической тяге постоянного тока используются рельсовые цепи, работающие на сигнальной частоте 50 Гц, при электрической тяге переменного тока – на сигнальной частоте 25 или 75 Гц, а при автономной тяге возможно применение любой из вышеперечисленных сигнальных частот. В остальном, схемы автоблокировки идентичны. Чтобы исключить влияние тягового тока, путевые реле автоблокировки включают через защитные фильтры.

Числовая кодовая АБ – беспроводная. Информация между сигнальными точками передаётся по рельсовым нитям кодовыми сигналами с числовыми признаками. Этими же кодовыми сигналами на локомотив транслируется информация о показании впереди стоящего светофора, что является главным достоинством данной системы, и в связи, с чем система нашла широкое применение на сети железных дорог. Автоблокировка может быть использована как с трех - так и с четырехзначной светофорной сигнализацией. При проектировании четырехзначной сигнализации предусматривается дополнительно линейная цепь.

Электропитание устройств числовой кодовой АБ осуществляется от ВЛ АБ, а резервирование производится от линии продольного электроснабжения потребителей железнодорожного транспорта (ВЛ ПЭ).

Наряду с традиционными системами двухпутной и однопутной автоблокировки разработаны и внедрены в эксплуатацию системы, повышающие надёжность и обеспечивающие более высокий уровень безопасности движения поездов.

Унифицированная система автоблокировки УСАБ-М разработана для применения на электрифицированных и не электрифицированных линиях однопутных и двухпутных участков с двусторонним движением. Для контроля состояния блок-участков в системе используются фазочувствительные рельсовые цепи с непрерывным питанием на частоте 25 Гц, с путевыми реле ДСШ-15. При вступлении поезда на блок-участок рельсовая цепь кодируется импульсами числового кода АЛСН. Проходные светофоры увязаны посредством двух пар линейных проводов, по которым передаётся информация о состоянии впереди лежащих блок-участков и участков приближения. Схемы выполнены на новых малогабаритных реле первого класса надёжности РЭЛ, поляризованных реле ПЛ с активной памятью и реле НМШ. В схеме управления огнями проходного светофора предусмотрено резервирование нитей ламп разрешающих и запрещающего огней.

При движении поезда изменение запрещающего показания сигнала на разрешающее осуществляется с контролем дополнительных условий того, что поезд занял следующий по ходу движения блок-участок, на следующем проходном светофоре горит лампа красного огня.

Унифицированная система по сравнению с вышеописанными системами обладает следующими эксплуатационно-техническими качествами: повышенным уровнем защищенности рельсовых цепей от опасных влияний и от воздействия при сходе изолирующих стыков; сохранением запрещающего показания на светофоре, ограждающем блок-участок, при потере шунта подвижной единицы; тестовой проверкой достоверности разрешающего показания на проходном светофоре, осуществляемой в процессе движения поезда; наличием активного контроля правильности функционирования основных схемных узлов и элементов сигнальной установки при движении поезда. Однако следует указать и на недостатки связанные с большой материалоёмкостью и энергоёмкостью системы.

Автоблокировка с централизованным размещением аппаратуры и использованием автоматической локомотивной сигнализации как основного средства интервального регулирования (ЦАБ-АЛСО). Централизованное размещение аппаратуры улучшает условия эксплуатационного обслуживания и повышает производительность труда линейных работников. Система ЦАБ-АЛСО предназначена для однопутных и двухпутных участков магистральных линий, а также линий метрополитена. Система является универсальной, она может применяться при любом виде тяги поездов. В ней используют рельсовые цепи тональной частоты типа ТРЦ3 без изолирующих стыков. Для повышения безопасности движения поездов в системе предусмотрены защитные (некодируемые) участки за хвостом поезда. Достоинствами тональных рельсовых цепей являются отсутствие в их электрической цепи малонадёжных элементов (изолирующих стыков, проводных шлейфов и др.). На участках с электротягой обеспечивается надёжная непрерывность цепи возврата тягового тока. Поэтому практически снимаются ограничения по значению тягового тока, протекающего по рельсовым нитям, что особенно важно для участков, где обращаются поезда повышенной массы. В связи с этим в несколько раз сокращается число применяемых металлоёмких дросселей-трансформаторов, снижаются потери электроэнергии на тягу поездов. Использование амплитудно-модулированных сигналов обеспечивает надёжную защиту приёмных устройств от воздействия гармонических и импульсных помех тягового тока.

Децентрализованная система автоблокировки с тональными рельсовыми цепями и изолирующими стыками на сигнальных точках (АБТс) предназначена для однопутных и двухпутных линий с любым видом тяги. Эту систему можно применять на участках с низким и нормальным удельными сопротивлениями балласта. Аппаратуру рельсовых цепей размещают в релейных шкафах на сигнальных точках.

На участках с низким сопротивлением балласта каждый блок-участок оборудуют несколькими рельсовыми цепями тональной частоты без установки дополнительных изолирующих стыков, что является наиболее эффективной мерой обеспечения работоспособности рельсовых цепей при пониженном сопротивлении балласта. Число рельсовых цепей и их длина зависят от минимально допустимого удельного сопротивления балласта. Для работы рельсовых цепей используют три несущие частоты сигнального тока.

На участках с нормальными удельными сопротивлениями изоляции блок-участок, как правило, содержит две рельсовые цепи, максимальная длина которых может достигать 1000 м. Для работы рельсовых цепей используют две несущие частоты сигнального тока.

Централизованную систему автоблокировки с тональными рельсовыми цепями и изолирующими стыками на сигнальных точках (ЦАБс) применяют на однопутных участках железных дорог при любых видах тяги, с относительно интенсивным движением поездов, небольших длинах перегонов и нормальном сопротивлении балласта. На двухпутных участках, а также на участках с низким сопротивлением балласта её не применяют из-за большого расхода кабеля.

Как и в системе ЦАБ-АЛСО, в системе ЦАБс всю аппаратуру рельсовых цепей, путевые устройства АЛС и логические схемы располагают на постах ЭЦ. Логические схемы включают цепи управления путевыми светофорами, с которыми их связывают кабелем.

Блок-участки включают, как правило, одну или две рельсовые цепи. Для работы рельсовых цепей используют две несущие частоты сигнального тока.

Обладая достоинствами системы ЦАБ-АЛСО в плане удобства обслуживания и упрощения строительства, а также системы АБТс в плане сохранения путевой сигнализации, устройства ЦАБс требуют существенного расхода кабеля, что в каждом конкретном случае должно быть обосновано.

Автоблокировка с тональными рельсовыми цепями без изолирующих стыков с децентрализованным размещением аппаратуры (АБТ) предназначена для интервального регулирования и обеспечения безопасности движения поездов на двухпутных и однопутных участках с любым видом тяги с высокой грузонапряжённостью и интенсивностью движения. К данной системе относятся вышеуказанные достоинства систем с рельсовыми цепями без изолирующих стыков. Система АБТ позволяет повышать безопасность движения из-за наличия защитных участков за поездом, а также за счет передачи сигналов контроля работоспособности аппаратуры или функциональных узлов диспетчеру дистанции сигнализации и связи.

В системе АБТ используют два вида рельсовых цепей. Первый вид – тональные рельсовые цепи типа ТРЦ3, длиной до 1 км, для контроля состояния блок-участков. Второй вид – рельсовые цепи повышенной частоты 4500 – 5500 Гц типа ТРЦ4 длиной 100 – 400 м, для контроля состояния участка пути на границе блок-участков в зоне расположения путевого светофора. Зона предварительного шунтирования ТРЦ 4 не более 15 м.

Система АБТЦ является системой централизованной автоблокировки с путевыми светофорами с рельсовыми цепями тональной частоты без изолирующих стыков.

Система АБТЦ предназначена для применения на однопутных и двухпутных участках железных дорог с любым видом тяги поездов при нормальном или пониженном сопротивлении балласта. Основная аппаратура в данной системе размещается на прилегающих к перегону станциях. Система построена на основе рельсовых цепей ТРЦ3.

К достоинствам системы можно отнести все достоинства системы ЦАБ-АЛСО, а также системы АБТ. Устройства АБТЦ требуют большого расхода кабеля, однако в большинстве случаев внедрение данной системы явилось бы обоснованным благодаря высокой степени надёжности и безопасности данной системы.

Дальнейшее совершенствование систем автоблокировки связано с переводом технических средств на современную, более надёжную микроэлектронную элементную базу. Это позволяет расширить их функциональные возможности, снизить энергоёмкость и материалоёмкость аппаратуры, а также решить перспективную задачу – создание комплексной автоматизированной системы управления и контроля движения поездов.

0

Для интервального регулирования движения поездов служат устройства СЦБ. Эта система автоматически обеспечивает безопасность движения и пропускную способность.

К этой системе относятся: полуавтоматическая блокировка(ПАБ), автоматическая блокировка(АБ), диспетчерский контроль(ДК), диспетчерская централизация(ДЦ), автоматическая локомотивная сигнализация(АЛС).

Полуавтоматическая блокировка (ПАБ)

Полуавтоматической называется потому, что часть действий по изменению сигналов производится автоматически, а часть работниками, занятыми приемом, отправлением и пропуском поездов.

Каждый перегон со стороны станции ограничен светофорами.

Нормально светофоры выходные закрыты.

При ПАБ разрешением на занятие перегона являются разрешающие показания выходного светофора, который открывается дежурным по станции, а закрываются автоматически -под действием поезда. При этом на перегоне может находиться только один поезд. При длинном перегоне его разделяют на блок - посты с установкой проходного светофора, который открывается дежурным по блок - посту и закрывается автоматически. Полуавтоматическая блокировка контролирует прибытие поезда, но не обеспечивает проверку его прибытия в полном составе, это делает дежурный по станции.

Этот недостаток устраняется применением специального автоматического счета осей поезда, которое устанавливается на станции.

Автоматическая блокировка

При автоматической блокировке перегоны делятся на блок - участки длиной 1000 - 2600м, с автоматически действующими проходными светофорами. На границах блок - участков устанавливаются проходные светофоры. Блок - участки оборудуются рельсовыми цепями - электрическими цепями, проводником в которых служат рельсовые нити, рисунок 1

Рисунок 1 Рельсовая цепь: 1 - путевое реле; 2 - контакты 3 -аккумулятор; 4 - колесная пара; 5 - якорь; 6 - сердечник электромагнита; 7 - обмотка электромагнита

Сигнальные показания светофоров сменяются автоматически при движении поезда по перегону. Исключением являются выходные и входные светофоры: ими управляет дежурный по станции.

Автоблокировка бывает двух - трех - и четырехзначной. На магистральных железных дорогах применяют трех -и четырехзначную АБ.

При использовании трехзначной АБ между движущимися поездами должно быть не менее тех свободных блок участков. Желтый огонь светофора показывает, что на стоящем впереди светофоре горит красный огонь, перед которым машинист должен остановить поезд. Зеленый огонь показывает, что впереди свободны как минимум два блок - участка и можно двигаться с установленной скоростью.

В случае применения четырехзначной АБ. На каждом проходном светофоре добавляется сигнальные показания в виде одновременно -горящих желтого и зеленого огней. Это позволяет обеспечить минимальный интервал попутного следования поездов с любой скоростью.

Принцип смены сигнальных показаний рассмотрим по упрощенной схеме двухзначной АБ. С рельсовыми цепями постоянного тока по рисунку 2

Рисунок 2 Схема двузначной автоматической блокировки:

ИС- изолирующий стык; ПР - путевое реле; ПБ - путевая батарея; Р - регулирующее сопротивление; СБ - сигнальная батарея

Рельсовые цепи отделены друг от друга изолирующими стыками ИС. Источником тока в рельсовой цепи является путевая батарея ПБ, потребителем тока - путевое реле ПР.

Когда блок - участок свободен, ток от источника питания (ПБ) протекает по рельсам и поступает в путевое реле (ПР), которое замыкает цепь сигнальной батареи (СБ) на зеленый огнь светофора. Если блок -участок занят хотя бы одной колесной парой (или лопнул рельс), то ток не поступает в путевое реле (ПР), его якорь отходит от контакта под действием силы тяжести, и цепь сигнальной батареи (СБ) замыкается на лампу красного огня светофора.

АБ позволяет организовать движение поездов в попутном направлении с интервалом 8 мин, а на пригородных участках - с интервалом 3 - 4 мин.

Две смежные нити разделяются изолирующими стыками. ИС на одном конце рельсовой цепи подключен источник тока (ПБ), на другом -приемник тока реле (ПР). При свободном блок - участке ток от источника по одной рельсовой нити пропускают к реле (ПР) и возвращается к источнику питания (ПБ) по другой рельсовой нити.

Путевое реле под действием тока, проходящего по его обмотке, срабатывает, замыкая цепи питания проходного светофора, на котором включается разрешающее показание.

При вступлении поезда на блок участок колесными парами электрически соединяются противоположные рельсы пути. Ток до реле не доходит, возвращаясь к источнику тока через колесные пары. Путевое реле отпускает якорь, размыкая своими контактами цепи питания огня и замыкая цепи питания лампы красного огня.

Информация от одного светофора к другому передается по линейным проводам током прямой или обратной полярности в зависимости от занятости или свободности блок - участка, рисунок 3.

Рисунок 3 Размещение светофоров автоблокировки

Например, поезд находится на участке 1П. Светофор 1, ограждающий этот участок, горит красным. От светофора 1 к светофору 3 по проводам пойдет ток обратной полярности, и на светофоре 3 загорится желтый огонь. Это означает, что впереди свободен один блок - участок. От светофора 3 к светофору 5 пойдет ток прямой полярности, и на нем загорится зеленый огонь. Это означает, что свободно не менее двух блок - участков.

В зависимости от условий эксплуатации на железной дороге применяют одно и двухпутную системы автоблокировки.

На участках с автоматической тягой применяют автоблокировка с рельсовыми цепями постоянного тока, на электрифицированных участках с кодовыми рельсовыми цепями, которые питаются переменным током в виде импульсов. автоблокировка с кодовыми рельсовыми цепями называют кодовой автоблокировкой.

Для связи проходных светофоров друг с другом при такой автоблокировке используют кодовые рельсовые цепи. С их помощью показания путевых светофоров передаются в кабину машиниста движущегося поезда.

Таким образом осуществляется автоматическая локомотивная сигнализация позволяющая повысить безопасность движения.

В последние годы разработаны и внедряются новые системы автоблокировки, которые применяются на участках с любыми видами тяги и обладают высокой эксплуатационной надежностью.

Основным средством интервального регулирования движения поездов является автоблокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением аппаратуры. Она позволяет отказаться от изолирующих стыков на перегонах - самого слабого звена действующих систем атоблокировки.

Однопутная автоблокировка - применяется на однопутных участках, служит для разграничения поездов при движении по одному пути в любом из направлений и исключает встречное одновременное движение. При нечетном направлении движения светофоры четного - должны быть выключены и погашены; при изменении направления движения с нечетного на четное светофоры нечетного направления должны полностью выключаться, а четного -включаться.

Двухпутная автоблокировка - используется при движении поездов по каждому пути двухпутного участка только в одном направлении.

На двухпутных перегонах может осуществляться двухстороннее движение по каждому пути по правилам однопутного движения.

Кодовая автоблокировка - применяется на электрифицированных участках. В кодовой автоблокировке для связи между сигналами, подаваемыми смежными проходными светофорами, используются не провода, а рельсовые цепи, рисунок 4

Рисунок 4 Общая схема автоблокировки

Ток в них посылается в виде комбинации импульсов, которые содержат определенные сообщения.

Зеленый огонь - соответствует комбинации содержащие три импульса тока с длинными интервалами, отделяющим их от таких же трех импульсов следующего сигнала, желтому огню - два импульса, красному -один. Совокупность таких колебаний отличающимся числом импульсов тока, называется числовым кодом, отсюда числовая кодовая автоблокировка.

Автоматическая локомотивная сигнализация.

Различают автоматическую локомотивную сигнализацию непрерывного типа с автостопом (АЛСН) и автоматическую локомотивную сигнализацию точечного типа с автостопом (АСНТ).

Первая применяется на участках оборудованных автоматической блокировкой, вторая только с полуавтоматической блокировкой.

Автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного типа с автостопом служит для постоянной передачи на локомотив показания путевого светофора, к которому приближается поезд. Показания светофора передаются на локомотив посредством рельсовых цепей в соответствии с рисунком 5.

Рисунок 5 Схема автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа: ПК - приемные катушки; Ф - фильтр; У -усилитель; ДШ- дешифратор; Г генератор; СВ - свисток; ЭПС - электропневматический клапан; РБ - Рукоятка бдительности; ТМ -тормозная магистраль; ЛC - локомотивный светофор.

Навстречу движущемуся поезду от стоящего впереди светофора в рельсовую цепь подается переменный ток. Он наводит в приемных катушках (ПК) локомотива кодовые импульсы. Эти импульсы через фильтр (Ф) поступают в усилитель (У), где преобразовываются в импульсы постоянного тока и усиливаются. В дешифраторе (ДШ) коды расшифровываются и в зависимости от их значения включается соответствующий огонь локомотивного светофора (ЛС). Если на путевом светофоре горит зеленый огонь, то навстречу поезду протекает ток кода «З» огонь, (три импульса в кодовом цикле) и на локомотивном светофоре горит также зеленый огонь; от светофора с желтым огнем следует код «Ж» (два импульса в цикле) и на локомотиве также горит желтый огонь; от светофора с красным огнем поступает код «КЖ» (один импульс в цикле) и на светофоре локомотива горит желтый огонь с красным.

В случае отсутствия кодов в рельсовой цепи при вступлении поезда на занятый блок - участок на локомотивном светофоре (ЛС) загорается красный огонь.

Белый огонь на ЛС включается при следовании поезда по некодированным станционным путям машинист должен руководствоваться показаниями путевых светофоров. В момент смены на ЛС более разрешающего огня на менее разрешающий машинисту подается предупредительный свисток о возможности срабатывания автостопа. В этом случае машинист должен в течение 6 - 8 сек нажать рукоятку бдительности, в противном случае произойдет автоторможение поезда.

Когда машинист проезжает светофор с желтым огнем и движется на красный, на ЛС происходит смена огня на желтый с красным, после чего машинист руководствуется показаниями путевых светофоров.

Далее при следовании с желтым огнем, а также при желтом огне с красным огне на локомотивном светофоре вступает в действие периодическая проверка бдительности машиниста с нажатием рукоятки бдительности через 30 - 40 сек. Если не будет своевременно нажата рукоятки бдительности, поезд автоматически останавливается автостопом перед закрытым светофором. Для повышения безопасности движения поездов, предупреждения проезда запрещающих сигналов АЛСН дополняют системой автоматического управления торможением (САУТ) и комплексом локомотивных устройств безопасности (КЛУБ). Эти устройства позволяют более точно определяют расстояния до препятствий, используя спутниковую навигационную связь.

Аппаратура обнаружения нагретых букс

Для автоматического обнаружения нагретых букс в поездах применяют системы ПОНАБ «Диск».

Она состоит:

из напольного оборудования размещаемого непосредственно на пути;

постового оборудования - в специальном отапливаемом помещении вблизи напольных устройств;

станционное оборудование - в помещении пункта технического осмотра вагонов, либо в помещении дежурного по станции.

При движении поезда корпус буксы излучает в пространство инфракрасную энергию. Система улавливает это излучение и преобразует в электрические сигналы, а затем передает на станцию. По сигналам с датчиков осуществляется счет осей и вагонов в поезде. При повышении амплитуды теплового сигнала правой или левой стороны поезда до установленного значения порога (перегретая букса) вырабатывается сигнал тревоги, по которому включается звуковая и световая сигнализация на пульте у оператора.

Диспетчерский контроль за движением поездов

На линиях оборудованных автоблокировкой применяют устройства диспетчерского контроля (ДК), предназначенные для дачи поездному диспетчеру информации об установленном направлении движения (на участках однопутной блокировки) о занятости блок- участков, главных и приемо - отправочных путей промежуточных станций, показаниях входных и выходных светофоров.

Для сбора и передачи сообщений диспетчеру о состоянии контролируемых блок - участков, путей и светофоров применяют систему частного диспетчерского контроля (ЧДК).

С перегона сведения о состоянии блок - участков, а также о появлении неисправностей в устройствах автоматики передаются на промежуточную станцию, к которой примыкает перегон. Затем информацию о занятии поездами блок участков, приемо - отправочных путей и об открытии входных и выходных светофоров устройства передают к поездному диспетчеру. Информация, переданная, со всех перегонов и станций участка воспроизводится на светящейся схеме (табло) у диспетчера, где каждому блок участку и пути соответствует белая лампочка, загорающаяся при занятии участка или пути подвижным составом. Открытие входного или выходного светофора отличается зажиганием зеленой лампочки.

Система диспетчерского контроля дает возможность следить за движением поездов на прилегающих перегонах, а поездному диспетчеру получать непрерывную информацию о продвижении поездов на участке и избавляет его от многих перегонов с дежурными по станции. О появлении неисправности на сигнальной установке подается извещение миганием соответствующей лампочки. На конкретно возникшую неисправность указывает различное число повторяющихся вспышек ламп. При использовании каналов высокочастотной связи дальность действия ДК практически неограниченна.

Автоматическая переездная сигнализация (АПС)

Железнодорожные переезды - это место повышенной опасности. Преимущественное право движения на переездах представляется железнодорожному транспорту. Рисунок 6

Рисунок 6 Схема установки автоматических шлагбаумов (размеры приведены в м):

3 1 , 3 2 - заградительные светофоры; ПС - переездные светофоры

В направлении движения автотранспорта переезды оборудуют постоянно - действующими средствами ограждения - автоматической переездной светофорной сигнализацией с автоматическим шлагбаумом (АПС) и другое.

АПС предусматривает установку с обеих сторон автомобильной дороги светофоров с одним белым и двумя красными огнями (правой стороны) в 6 метрах от переезда. Нормально на переездном светофоре горит белый огонь, и движение транспортных средств по переезду разрешается.

Переездные светофоры, устанавливаемые на путях перед переездами, управляются воздействием на рельсовые цепи, самим движущимся поездами.

3апрещающий сигнал при подходе поезда к переезду подается красными огнями двух фонарей переездного светофора, которые попеременного загораются и гаснут с частотой 40 - 45 миганий в минуту. Одновременно со световым подается звуковой сигнал. Сигнал в виде попеременно зажигающихся красных огней является требованием остановки для всех видов транспортных средств.

Автоматические шлагбаумы дополняют автоматическую светофорную переездную сигнализацию на переездах.

Автошлагбаум нормально открыт и при приближении поезда вначале подает запрещающий сигнал, а затем по истечении 7- 8 секунд шлагбаум начинает медленно опускаться.

Когда поезд проследует переезд, красные огни переездных светофоров гаснут, загорается белый огонь, заградительный брус автоматического шлагбаума поднимается. На заградительном брусе шлагбаума имеются три огня: два красных и один белый (на концах бруса).

В случае аварии на переезде его ограждают с о стороны подходе поездов красными огнями заградительных светофоров З 1 , З 2 включаемых дежурным по переезду, рисунок 6.

На железнодорожных переездах поезда имеют преимущественное право беспрепятственного движения через переезда.

В настоящие время АПС дополняют устройством заграждения железных дорог переезда (УЗП), которые обеспечивают автоматическое ограждение переезда заградительными устройствами, путем поднятия их крышек при приближении поезда к переезду. При опущенных крышках помех для автотранспорта нет, при приближении поезда по сигналу автоматической переездной сигнализации крышки поднимаются и препятствуют выезду на переезд транспортным средствам.

Используемая литература: Воронков А.И.
Общий курс железных дорог. Тексты лекций:
Учебное пособие - Оренбург: Сам ГУ ПС, 2009.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Чтобы обеспечить высокую пропускную способность и безопасность движения поездов, на магистральных линиях железных дорог применяют интервальное регулирование средствами автоблокировки. Поезда, движущиеся при автоблокировки, разграничивают по времени и в пространстве. Время интервала попутного следования поездов определяется в зависимости от заданной пропускной способности участка и скорости движения. Для реализации заданного временного и пространственного интервалов перегон и делят на блок-участки, каждый из которых ограждает автоматически действующий светофор.

Сигнальное показание светофора воспринимается машинистом на расстоянии не менее тормозного пути поезда.

Сигнализация на железнодорожном транспорте необходима для передачи условными знаками приказов о разрешении или запрещении следования поездов по данному перегону. Одновременно сигнализация содержит указания о допустимых скоростях движения поездов и обеспечивает безопасность движения поездов. Для выполнения этих задач в сигнализации используется система видимых и звуковых сигналов, устанавливаемая Инструкцией по сигнализации на железных дорогах.

Видимые сигналы, воздействующие на органы зрения, выражаются цветом, режимом горения ламп, формой, положением и числом сигнальных показаний.

Звуковые сигналы, воздействующие на органы слуха, выражаются числом и сочетанием звуков различной продолжительности. Восприятие сигнала человеком должно быть чётким, не вызывающим сомнений в исполнении приказания.

Для движения поездов в качестве основных сигнальных цветов приняты жёлтый, зелёный и красный. Зелёный цвет разрешает движение с установленной скоростью, жёлтый разрешает движение и требует уменьшения скорости, красный требует остановки. Выбранные цвета максимально отличаются друг от друга. Поэтому они правильно воспринимаются при любых атмосферных явлениях как днём, так и ночью, и имеют отличие по цвету от огней осветительных установок.

Для передачи наиболее ответственного приказа - остановки поезда - используется красный цвет, как обладающий наибольшей контрастностью по отношению к другим цветам и фону, встречающимся в поломе железных дорог. Кроме того, красный цвет лучше воспринимается органами зрения.

Различают нормально горящие немигающие и мигающие (периодически загорающиеся и гаснущие) сигнальные огни. Основными являются нормально горящие немигающие сигнальные огни, а мигающие применяют для увеличения числа сигнальных показаний без увеличения количества используемых для сигнализации устройств.

Основным сигнальным устройством, подающим в светлое и тёмное время суток сигнальные показания цветными огнями, является светофор. Путевой светофор - основное средство регулирования движения поездов. Основными частями светофора являются мачта и светофорная головка, имеющая электрическую лампу накаливания, оптику и светофильтр.

Светофорная сигнализация строится по скоростному принципу, машинист при ведении поезда в любой момент знает допустимую скорость движения. Скоростной принцип сигнализации характеризуется тем, что каждый разрешающий сигнал выражает два приказа - основной и предупредительный. Основной приказ указывает машинисту допустимую скорость проследования светофора. Предупредительный сигнал сообщает машинисту состояние следующего светофора. Скорости движения поездов по участкам устанавливаются графиком движения поездов.

Проектируемая схема смены направления на данном участке не требует длительной настройки схемы смены направления. Применяющиеся схемы требовали установки дополнительных перемычек и реле. Настройка и регулировка схем проводились без перерыва в движении поездов. Данная схема обеспечивает регулировку движения поездов в зависимости от направления и в полной мере обеспечивает безопасность движения.