Author: Горелик А.В.
Tags: рельсовый транспорт железнодорожное движение железнодорожный транспорт автоматика связь телемеханика
ISBN: 978-5-9994-0076-5
Year: 2012
Similar
Text
СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ
АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ
И СВЯЗИ
В двух частях
Часть 1
Под редакцией
доктора технических наук, профессора А.В. Горелика
Допущено
Федеральным агентством железнодорожного транспорта
в качестве учебника для студентов вузов
железнодорожного транспорта
Москва
2012
УДК 656.25; 656.251/.256
ББК 39.27
С40
Авторы: А.В. Горелик — введение, гл. 1 (п. 1.5); Д.В. Шалягин — введение,
гл. 1 (п. 1.1, 1.4—1.6), гл. 2 (п. 2.7), гл. 3 (п. 3.1—3.4), гл. 4 и 6; Ю.Г. Боров-
ков — гл. 1 (п. 1.2, 1.3) гл. 2 (п. 2.1—2.3, 2.5, 2.6), гл. 3 (п. 3.5, 3.6), гл. 5;
НА. Неверов — гл. 1 (п. 1.3), гл. 2 (п. 2.4, 2.7); В.Е. Митрохин — гл. 7, гл. 8
(п. 8.5), гл. 12; О.Н. Коваленко — гл. 8 (п. 8.1—8.4); С.А. Батраков — гл. 9;
В.С. Черноусова — гл. 10; Е.Г. Гребина — гл. 11; Е.Д. Бычков — гл. 13 (п. 13.1);
ГА. Кузьменко — гл. 13 (п. 13.2—13.4).
Рецензенты: зав. кафедрой МИИТа, проф. В.М. Лисенков', начальник от-
дела ПКТБ ЦШ — филиала ОАО «РЖД» С.В. Чернов
С40 Системы железнодорожной автоматики, телемеханики и
связи: учебник: в 2 ч. / А.В. Горелик, Д.В. Шалягин,
Ю.Г. Боровков, В.Е. Митрохин и др.; под ред. А.В. Горели-
ка. — М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образова-
нию на железнодорожном транспорте», 2012.
ISBN 978-5-9994-0082-6
Ч. 1. - 272 с.
ISBN 978-5-9994-0076-5
Изложены принципы построения систем и устройств железнодорож-
ной автоматики, телемеханики и связи (ЖАТС), обеспечивающих без-
опасность движения поездов и автоматизирующих работу железнодорож-
ного транспорта. Приведены эксплуатационные основы систем ЖАТ,
условия обеспечения безопасности движения поездов, даны примеры их
реализации с помощью различных технических средств и схемных реше-
ний. Рассмотрены станционные и перегонные системы ЖАТ, как релей-
ные, так и микропроцессорные, системы диспетчерского контроля и дис-
петчерской централизации, автоматизации работы сортировочных стан-
ций. Подробно изложены принципы построения телекоммуникационных
систем железнодорожного транспорта и передачи дискретных сообщений.
Приведены основные сведения об оперативно-технологической и мно-
гоканальной связи на железнодорожном транспорте, а также о системах
подвижной радиосвязи.
Предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта по
специальности «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном
транспорте», а также может быть полезен инженерно-техническим
работникам. УДК 656.25; 656.251/.256
ББК 39.27
ISBN 978-5-9994-0076-5 (ч. 1) © Коллектив авторов, 2012
ISBN 978-5-9994-0082-6 © ФГБОУ «Учебно-методический центр
по образованию на железнодорожном
транспорте», 2012
© Оформление. ООО «Пиар-Пресс», 2010
Введение
Железнодорожный транспорт является высокотехнологичным комп-
лексом, включающим в себя множество различных взаимовязанных объек-
тов. Основной целью функционирования железнодорожного транспор-
тного комплекса является обеспечение заданной пропускной способ-
ности железных дорог при безусловном обеспечении безопасности
движения поездов.
Под безопасностью движения поезда понимается свойство движе-
ния поезда находиться в неопасном состоянии за расчетное время, ког-
да отсутствует угроза сохранности жизней и здоровья пассажиров, тех-
нического персонала, населения, сохранности грузов, объектов хозяй-
ствования, технических средств транспортной системы.
Управление движением поездов является комплексным технологи-
ческим процессом, состоящим из множества частных технологических
процессов, в реализации которых участвует большое количество людей,
технических объектов и систем, различных предприятий и организа-
ций. Обеспечение заданной пропускной способности железных дорог
и безопасности движения поездов — две задачи, вытекающие из основ-
ной цели функционирования железнодорожного транспортного комп-
лекса, которые противоречат друг другу. Смысл противоречия состоит
в следующем: чем меньше требуемый уровень пропускной способности
участка железной дороги, тем проще обеспечить безопасность движе-
ния поездов на данном участке, и наоборот, при необходимости увели-
чения пропускной способности участка железной дороги обеспечение
безопасности движения поездов становится более сложной задачей. Для
того чтобы, с одной стороны, обеспечить необходимую пропускную спо-
собность участка железной дороги, а с другой стороны — требуемый
уровень безопасности движения поездов, выделяют один из частных
технологических процессов управления движением поездов — регули-
рование движения поездов.
Технические средства, с помощью которых осуществляется регули-
рование движения поездов, являются системы ЖАТ. Составляя всего 5 %
от общей стоимости основных фондов инфраструктуры железнодорож-
ного транспорта, они определяют пропускную способность железнодо-
3
рожных линий, обеспечивают автоматизацию перевозочного процесса
и безопасность движения поездов.
Системы железнодорожной автоматики и телемеханики, как сис-
темы управления, составляют один из элементов железнодорожного
транспортного комплекса. Чтобы дать конструктивное определение бе-
зопасности систем железнодорожной автоматики и телемеханики, раз-
личают два вида неработоспособных состояний системы: защитное и
опасное.
Защитное состояние — неработоспособное состояние системы, при
котором значения всех параметров, характеризующих способность вы-
полнять заданные функции по обеспечению безопасности движения
поездов, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или)
конструкторской документации.
Опасное состояние — неработоспособное состояние системы, при
котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего спо-
собность выполнять заданные функции по обеспечению безопасности
движения поездов, не соответствует требованиям нормативно-техни-
ческой и (или) конструкторской документации. Опасное состояние си-
стем возникает вследствие опасных отказов.
Безопасность систем железнодорожной автоматики и телемеха-
ники — свойство системы непрерывно сохранять исправное, рабо-
тоспособное или защитное состояние в течение некоторого времени
или наработки.
Современный этап развития систем железнодорожной автоматики,
телемеханики и связи характеризуется широким использованием для
их построения микроэлектронной и микропроцессорной техники. Это
позволяет не только существенно расширить функциональные возмож-
ности по сравнению с релейными системами, но и требует разработки
новых принципов их построения и технической реализации.
Все устройства железнодорожной автоматики и телемеханики раз-
деляются на следующие основные группы: устройства сигнализации,
централизации и блокировки (СЦБ) для регулирования движения по-
ездов; механизации и автоматизации сортировочных горок; проводной
и радиосвязи; автоматизации пассажирского хозяйства; контроля со-
стояния подвижного состава.
Устройства автоматики и телемеханики, используемые на железно-
дорожном транспорте, по области применения, а следовательно, и по
решаемым задачам, делят на перегонные и станционные.
Перегонные системы регулируют движение поездов на перегонах, их
часто называют устройствами интервального регулирования движения
4
поездов. К ним относятся системы полуавтоматической и автоматичес-
кой блокировки, системы автоматической локомотивной сигнализации,
устройства ограждения железнодорожных переездов на перегонах.
Полуавтоматическая блокировка (ПАБ) предназначена для регули-
рования и обеспечения безопасности движения поездов на малодеятель-
ных участках, т.е. таких, где интенсивность движения поездов невысо-
ка. При ПАБ разрешением поезду на занятие перегона является разре-
шающее показание выходного светофора на станции, при этом открытие
светофора производится дежурным по станции (поездным диспетче-
ром), а закрытие — автоматически под воздействием поезда на путевые
датчики. На перегоне между двумя станциями может находиться толь-
ко один поезд (при отсутствии блок-постов), что и ограничивает про-
пускную способность линий. Свободность перегонов определяется де-
журным по станции, визуально контролирующим прибытие поезда в
полном составе и регистрирующего этот факт на аппарате управления,
или счетом осей проходящих поездов в начале и конце перегона специ-
альными устройствами и сравнением полученного их количества. При
равенстве числа осей подвижного состава на входе и выходе перегона
он считается свободным.
Устройства ПАБ достаточно просты и надежны, они нашли приме-
нение на железных дорогах России с 70-х годов XIX в.
Автоматическая блокировка (АБ) осуществляет интервальное регу-
лирование движения поездов на перегонах при помощи путевых (про-
ходных) светофоров, которые делят перегоны на блок-участки. Пока-
зания проходных светофоров изменяются автоматически под действи-
ем движущихся поездов. Важным элементом АБ являются рельсовые
цепи, назначение которых является определение места нахождения по-
ездов и обнаружение разрушенного рельса. По сигнальным показани-
ям светофоров машинист определяет число свободных блок-участков
перед движущимся поездом и выбирает скорость его движения. При АБ
на перегоне может быть несколько поездов, чем обеспечивается повы-
шение пропускной способности линий по сравнению с ПАБ. Системы
АБ начали применять на отечественных железных дорогах еще в 30-х
годах прошлого столетия.
На железных дорогах в основном применяется трехзначная АБ, в
которой используются три цвета сигнальных огней проходных свето-
форов: красный, желтый и зеленый. В пригородных зонах крупных го-
родов на железных дорогах применяется четырехзначная сигнализация
проходных светофоров с сигнальными огнями: красный, желтый, жел-
тый с зеленым, зеленый. Это позволяет обеспечить интенсивное дви-
5
жение поездов разной категории (грузовых, дальних пассажирских и
пригородных) с минимальным межпоездным интервалом.
По расположению аппаратуры системы АБ могут быть централизо-
ванные, в которых все устройства расположены на ограничивающих
перегон станциях, и с децентрализованным расположением аппарату-
ры в релейных шкафах у соответствующего проходного светофора.
Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛ С) предназначена
для повышения безопасности движения поездов, улучшения условий
труда локомотивных бригад, а также АЛС может применяться в каче-
стве самостоятельного средства интервального регулирования движе-
ния поездов (система АЛ СО). При АЛС показания путевых светофо-
ров (как перегонных, так и станционных) передаются непосредствен-
но в кабину машиниста локомотива. Для этого все локомотивы и
моторвагонные секции, а в последнее время и различные дрезины и
путевые машины, оборудуются поездными устройствами АЛС, а все
линии с АБ, а также станционные пути — путевыми устройствами АЛС.
Устройства АЛС дополняются устройствами контроля бдительности
машиниста, контроля и регулирования скорости движения поезда. Эти
устройства начали применять одновременно с АБ в 30-х годах прошло-
го столетия.
По принципу передачи сигнальных показаний на локомотив системы
АЛС могут быть точечными, в которых информация передается в опре-
деленных точках пути, и непрерывными, когда информация передается
на всем пути следования поезда. В точечных системах АЛС используют-
ся индуктивный, радиотехнический и другие способы передачи инфор-
мации, в непрерывных — индуктивный способ с помощью рельсовых
цепей или специальных проводных шлейфов, проложенных между рель-
сами, а также радиотехнические способы передачи информации.
Автоматическая переездная сигнализация и автоматические шлагба-
умы (АПС) предназначены для обеспечения безопасности движения
поездов и автомобильного транспорта при пересечении железных до-
рог в одном уровне с автомобильными дорогами. Эти устройства авто-
матически включают светофорную сигнализацию ддя автотранспорта,
закрывают шлагбаум при приближении и открывают его после просле-
дования поезда. Устройства АПС применяются как на перегонах, так и
на станциях.
Станционные системы предназначены для регулирования движения
поездов на станциях и управления маневровой и сортировочной рабо-
той. К ним относятся системы электрической централизации стрелок и
светофоров и системы автоматизации сортировочных станций.
6
Электрическая централизация (ЭЦ) стрелок и светофоров представ-
ляет собой комплекс устройств автоматики и телемеханики, обеспечи-
вающий управление положением остряков стрелочных переводов на
станции и показаниями станционных светофоров дежурным по стан-
ции с одного пункта — поста ЭЦ. Одним из элементов ЭЦ, определяю-
щим положения подвижных единиц в пределах станции, являются рель-
совые цепи, для изменения положения остряков стрелок используются
электроприводы. ЭЦ в нашей стране начали внедрять с 30-х годов про-
шлого столетия. Эта система значительно повышает пропускную спо-
собность станций, безопасность передвижений и позволяет сократить
эксплуатационный штат.
На крупных станциях применяются релейные системы централиза-
ции с маршрутным управлением стрелками и светофорами и одновре-
менным переводом стрелок по маршруту, значительно сокращающими
время установки маршрутов. В настоящее время внедряются на сети
дорог микропроцессорные (МПЦ) и релейно-процессорные (РПЦ) си-
стемы централизации, обладающие техническими и эксплуатационны-
ми преимуществами по сравнению с релейными системами.
Автоматизация сортировочных станций — комплекс устройств и про-
цессов, обеспечивающих повышение перерабатывающей способности
сортировочных станций, сокращение времени расформирования и фор-
мирования составов. В этот комплекс входят системы автоматизации
переработки вагонопотоков и документации о них. К автоматизируе-
мым процессам на сортировочных станциях относятся: установка мар-
шрутов передвижения поездов и маневровых составов в парках с помо-
щью устройств ЭЦ; задание маршрутов скатывания отцепов с горба гор-
ки с помощью устройств горочной автоматической централизации;
автоматическое задание скорости надвига состава на горб горки, допол-
ненное телеуправлением горочным локомотивом или горочной авто-
матической локомотивной сигнализацией; автоматическое регулирова-
ние скорости скатывания отцепов с горба горки в подгорочный парк, а
также устройства и системы автоматизации переработки информации
о формируемых поездах, объединенных в автоматизированную систе-
му управления сортировочной станцией.
Автоматизация диспетчерского управления движением поездов явля-
ется наиболее совершенным и эффективным средством регулирования
движения поездов на железных дорогах. При этом участки железных
дорог оборудуются системами диспетчерской централизации (ДЦ), по-
зволяющими поездному диспетчеру управлять передвижением поездов
на входящих в участок станциях и контролировать поездное положение
7
и состояние устройств на участке. В автоматизированном центре дис-
петчерского управления (АЦДУ) организуются автоматизированные
рабочие места (АРМ) оперативного и руководящего персонала, осно-
ванные на единой информационной базе. Региональные АЦДУ объе-
диняются дорожным единым центром диспетчерского управления
(ЕЦДУ). В нашей стране устройства ДЦ начали внедрять с 1936 г., а
широко использовать — с 50-х годов, АЦДУ появились на железных
дорогах в 80-х годах прошлого столетия, а в настоящее время практи-
чески все железные дороги имеют дорожные центры диспетчерского
управления движением поездов на основе компьютерных систем ДЦ.
Автоматический диспетчерский контроль (ДК) дает возможность
получения информации дежурным по станции о поездной ситуации на
прилегающих к станции перегонах, оборудованных АБ с децентрализо-
ванным расположением аппаратуры, а также сосредоточить информа-
цию на табло поездного диспетчера о поездной ситуации в пределах
диспетчерского круга, если на нем отсутствуют системы ДЦ. Эта ин-
формация позволяет оперативно руководить движением поездов, при-
нимая своевременные меры для выполнения графика движения. Совре-
менные системы ДК выполняют также функции диагностики и удален-
ного мониторинга устройств автоматики.
Кроме перечисленных устройств автоматики и телемеханики на же-
лезных дорогах применяются и другие системы автоматики, к которым
относятся устройства контроля подвижного состава, телеуправления
тяговыми подстанциями и другими объектами энергоснабжения, уст-
ройства обслуживания пассажиров и т.д. В то же время на некоторых
участках сохраняются в эксплуатации устаревшие системы, такие как
электрожезловая система регулирования движения поездов на перего-
нах и маршрутно-контрольные устройства на станциях.
На железнодорожном транспорте применяются различные виды те-
лефонной и телеграфной связи, осуществляемой по кабельным, радио-
релейным и воздушным линиям. К ним относятся магистральная, до-
рожная, отделенческая и станционная связь.
Магистральная телефонная и телеграфная связь служит для связи
руководства ОАО «Российские железные дороги» со своими филиала-
ми, прежде всего — железными дорогами и другими предприятиями
железнодорожного транспорта, а также железных дорог между собой.
Дорожная телефонная и телеграфная связь обеспечивает связь уп-
равления железных дорог — филиалов ОАО «Российские железные до-
роги» — с отделениями, крупными станциями и другими подразделе-
ниями данной дороги, а также отделений дорог между собой. Одним из
8
видов дорожной связи является дорожная распорядительная связь, слу-
жащая для переговоров дежурного по распорядительному отделу служ-
бы движения с дежурными по отделениям и крупным станциям.
Отделенческая телефонная связь используется для организации про-
цесса перевозок и оперативной работы в пределах отделения. Видами
отделенческой телефонной связи являются:
— поездная диспетчерская связь, которая предназначена для связи по-
ездного диспетчера со станциями (раздельными пунктами), входящи-
ми в его участок, и машинистами локомотивов;
- энергодиспетчерская связь (на электрифицированных участках),
которая служит для переговоров энергодиспетчера с тяговыми подстан-
циями, районами контактной сети и постами секционирования;
— постанционная связь, предназначенная для общих служебных
переговоров в пределах участка железной дороги;
— линейно-путевая связь, предназначенная для служебных перего-
воров работников пути по вопросам, касающихся содержания в исправ-
ном состоянии железнодорожного пути и искусственных сооружений;
— поездная межстанционная связь, которая служит для переговоров
дежурных по станции по вопросам движения поездов;
— перегонная связь на участках автоблокировки с интенсивным дви-
жением поездов, которая предназначена для служебных переговоров
работников дороги, находящихся на перегоне, с ближайшими стан-
циями.
Каждая из этих видов связи, кроме поездной межстанционной и пе-
регонной, представляет собой групповую телефонную связь коллектив-
ного пользования с избирательным вызовом и обслуживает линейные
станции и пункты, находящиеся в пределах отделений и отдельных уча-
стков железных дорог. Поездная межстанционная связь может быть те-
лефонной и телеграфной.
Станционная телефонная связь организуется в пределах железнодо-
рожной станции и включает в себя связь:
— местную — для общего служебного пользования через автомати-
ческие или ручные телефонные станции;
— стрелочную — для служебных переговоров дежурного по станции
со стрелочными постами;
— внутристанционного командования — для станционного или гру-
зового диспетчера;
— громкоговорящую оповестительную — на крупных станциях, сор-
тировочных горках и вокзалах.
9
Помимо перечисленных выше, на железных дорогах применяются и
другие виды связи для руководства движением поездов, грузовой рабо-
той, обслуживанием пассажиров и работой линейных подразделений.
Участки железных дорог с диспетчерской централизацией и участки
с интенсивным движением поездов имеют поездную радиосвязь, исполь-
зуемую для служебных переговоров поездного и локомотивного диспет-
черов, а также дежурных по станциям с машинистами локомотивов. На
станциях с большой маневровой работой и на сортировочных горках
применяется станционная радиосвязь для служебных переговоров стан-
ционного диспетчера или дежурного по горке с машинистами маневро-
вых локомотивов, дежурных технических контор, со списчиками ваго-
нов, дежурных на пунктах обслуживания вагонов, с осмотрщиками ва-
гонов и т.п.
Устройства контроля состояния подвижного состава представляют
собой комплекс устройств, в состав которого входят приборы обнару-
жения нагревания букс вагонов в поездах, системы комплексного кон-
троля технического состояния подвижного состава на ходу поезда и т.п.
Основным направлением научно-технической политики при разра-
ботке систем сигнализации, централизации и блокировки принято по-
вышение безопасности движения поездов, сокращение эксплуатацион-
ных расходов, связанных с обслуживанием устройств железнодорож-
ной автоматики и телемеханики.
В связи с широким развитием микроэлектронной элементной базы
ведется разработка микропроцессорных систем электрической центра-
лизации стрелок и сигналов для малых и крупных станций и систем
диспетчерской централизации, цифровых систем связи. В современных
условиях развитие систем железнодорожной автоматики и телемехани-
ки направлено на применение микропроцессорных систем управления
со сложной структурой, современным программным и информацион-
ным обеспечением. Внедрение микропроцессорных систем позволяет
повысить качественный уровень управления движением поездов за счет
расширения функциональных возможностей, быстрого сбора, обработ-
ки и детального анализа информации.
Глава 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
1.1. Сигналы, сигнализация и сигнальные устройства
В общем случае, сигнал есть физическое воплощение какой-либо
информации. В замкнутых системах автоматического управления про-
цессы передачи и приема сигналов полностью автоматизированы. Ис-
пользуя объективную информацию, автоматы в таких системах выпол-
няют технологические операции без человека. В разомкнутых системах,
к которым относятся средства железнодорожной автоматики, процес-
сы получения сигналов протекают с участием большого числа работни-
ков: операторов, машинистов, составителей, дежурных по станции и др.
Они распознают передаваемые им сигналы субъективно и на базе полу-
ченной информации переводят стрелки, управляют процессами пере-
мещения подвижных единиц и т.п. Неправильно распознанный сигнал
несет угрозу безопасности движения. Таким образом, сигналы обеспе-
чивают безопасность и четкую организацию движения поездов и ма-
невровой работы.
Сигналы подразделяют на звуковые и видимые (оптические). Звуко-
вые сигналы подаются свистками локомотивов, моторвагонных поездов
и дрезин, ручными свистками, духовыми рожками, сиренами, гудками
и петардами. Видимые сигналы подаются сигнальными приборами —
светофорами, дисками, щитами, фонарями, флагами, сигнальными ука-
зателями и знаками.
Светофоры, применяемые в железнодорожной автоматике, по свое-
му назначению подразделяют на: входные, разрешающие или запреща-
ющие поезду следовать с перегона на станцию; выходные, разрешаю-
щие или запрещающие поезду отправиться со станции на перегон; мар-
шрутные, разрешающие или запрещающие поезду проследовать из
одного района станции в другой; проходные, разрешающие или запре-
щающие поезду проследовать с одного блок-участка (межпостового
перегона) на другой; прикрытия, которые ограждают места пересече-
ния железных дорог в одном уровне с другими железными дорогами,
11
трамвайными путями и троллейбусными линиями, разводные мосты и
участки, проходимые с проводником; заградительные, красные огни ко-
торых требуют остановки поезда (их включают при опасности для дви-
жения, возникшей на переездах, крупных искусственных сооружениях
и обвальных местах, а также при ограждении составов для осмотра и
ремонта вагонов на станциях); предупредительные, заблаговременно
предупреждающие о показании основного светофора (входного, про-
ходного, заградительного и прикрытия); повторительные, имеющие
только огни, разрешающие движение и оповещающие об открытии вы-
ходного, маршрутного и горочного светофоров (применяют, когда по
местным условиям видимость основного светофора не обеспечивает-
ся); маневровые, разрешающие или запрещающие маневры; горочные,
разрешающие или запрещающие роспуск вагонов с горки; локомотив-
ные, разрешающие или запрещающие поезду следовать с одного блок-
участка на другой, а также предупреждающие о показании путевого све-
тофора, к которому приближается поезд.
Кроме перечисленных светофоров, сигналами которых пользуют-
ся машинисты, применяют переездные светофоры с мигающими крас-
ными огнями для ограждения переездов со стороны автомобильного
транспорта.
Светофоры, применяемые на станциях, по своему назначению под-
разделяют на поездные и маневровые.
Поездные светофоры могут быть:
— входные, разрешающие или запрещающие поезду следовать с пе-
регона на станцию;
— выходные, разрешающие или запрещающие поезду отправиться
со станции на перегон;
— маршрутные, разрешающие или запрещающие поезду проследо-
вать из одного района станции в другой.
Маневровые светофоры разрешают или запрещают маневровые пе-
редвижения.
На поездных светофорах могут быть разрешающие движение пока-
зания, которые подаются зеленым, желтым огнем светофора или их ком-
бинациями и определяют скорость проследования поездом данного све-
тофора и состояние следующего поездного светофора. Запрещение про-
следования поездного светофора подается красным цветом огня на нем.
Входными и маршрутными (в зависимости от места их установки)
светофорами подаются разрешающие сигналы: один зеленый огонь —
«Разрешается поезду следовать на станцию по главному пути с установ-
ленной скоростью, следующий светофор (маршрутный или выходной)
12
открыт»; один желтый мигающий огонь — «Разрешается поезду следо-
вать на станцию по главному пути с установленной скоростью, следую-
щий светофор (маршрутный или выходной) открыт и требует просле-
дования его с уменьшенной скоростью»; один желтый огонь — «Разре-
шается поезду следовать на станцию по главному пути с готовностью
остановиться, следующий светофор (маршрутный или выходной) зак-
рыт»; два желтых огня, из них верхний мигающий, — «Разрешается поез-
ду следовать на станцию с уменьшенной скоростью на боковой путь,
следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт»; два жел-
тых огня — «Разрешается поезду следовать на станцию с уменьшенной
скоростью на боковой путь и готовностью остановиться, следующий
светофор закрыт».
На входных и маршрутных светофорах при приеме поездов на боко-
вые пути по стрелочным переводам с крестовинами пологих марок при-
меняются сигналы: один зеленый мигающий и один желтый огонь, и одна
зеленая светящаяся полоса — «Разрешается поезду следовать на стан-
цию со скоростью не более 80 км/ч на боковой путь, следующий свето-
фор (маршрутный или выходной) открыт и требует проследования его
со скоростью не более 80 км/ч»; два желтых огня, из них верхний мигаю-
щий, и одна зеленая светящаяся полоса — «Разрешается поезду следовать
на станцию со скоростью не более 80 км/ч на боковой путь, следующий
светофор (маршрутный или выходной) открыт и требует проследова-
ния его с уменьшенной скоростью»; два желтых огня и зеленая светя-
щаяся полоса — «Разрешается поезду следовать на станцию со скорос-
тью не более 60 км/ч на боковой путь и готовностью остановиться, сле-
дующий светофор закрыт».
В необходимых случаях на входных и маршрутных светофорах мо-
жет применяться сигнал один зеленый мигающий огонь — «Разрешается
поезду следовать на станцию по главному пути с установленной скоро-
стью; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт и тре-
бует проследования его со скоростью не более 60 км/ч». На отдельных
станциях на входных и маршрутных светофорах может применяться
сигнал три желтых огня — «Разрешается моторвагонному поезду, оди-
ночному локомотиву, дрезине несъемного типа следовать на свободный
участок пути с особой осторожностью и со скоростью не более 20 км/ч
до маршрутного светофора с красным огнем.
Выходными светофорами на участках, оборудованных автоматичес-
кой блокировкой, подаются сигналы: один зеленый огонь — «Разрешает-
ся поезду отправиться со станции и следовать с установленной скорос-
тью, впереди свободны два или более блок-участка»; один желтый огонь —
13
«Разрешается поезду отправиться со станции и следовать с готовнос-
тью остановиться, следующий светофор закрыт»; два желтых огня, из
них верхний мигающий, — «Разрешается поезду отправиться со станции
с уменьшенной скоростью, поезд следует с отклонением по стрелочно-
му переводу, следующий светофор открыт»; два желтых огня — «Разре-
шается поезду отправиться со станции с уменьшенной скоростью, по-
езд следует с отклонением по стрелочному переводу, следующий свето-
фор закрыт».
Выходными светофорами на участках, оборудованных автоматичес-
кой блокировкой, при отправлении поездов с отклонением по стрелоч-
ным переводам с крестовинами пологих марок подаются сигналы: один
зеленый мигающий и один желтый огонь, и одна зеленая светящаяся по-
лоса — «Разрешается поезду отправиться со станции со скоростью не
более 80 км/ч, поезд следует с отклонением по стрелочному переводу,
следующий светофор открыт»; два желтых огня и одна зеленая светяща-
яся полоса — «Разрешается поезду отправиться со станции со скорос-
тью не более 60 км/ч, поезд следует с отклонением по стрелочному пе-
реводу, следующий светофор закрыт».
Выходными светофорами на участках, оборудованных полуавто-
матической блокировкой, подаются сигналы: один зеленый огонь —
«Разрешается поезду отправиться со станции и следовать с установ-
ленной скоростью, перегон до следующей станции (путевого поста)
свободен»; два желтых огня — «Разрешается поезду отправиться со
станции с уменьшенной скоростью, поезд следует с отклонением по
стрелочному переводу, перегон до следующей станции (путевого по-
ста) свободен»; два желтых огня, из них верхний мигающий, — «Разре-
шается поезду отправиться со станции с уменьшенной скоростью,
поезд следует с отклонением по стрелочному переводу, перегон до
следующей станции (путевого поста) свободен, входной светофор
следующей станции открыт».
При наличии ответвления, оборудованного путевой блокировкой, а
также для указания пути, на который отправляется поезд на многопут-
ных участках, оборудованных путевой блокировкой, и на двухпутных
участках, оборудованных двусторонней автоблокировкой, огни выход-
ного светофора дополняются показанием маршрутного указателя. При
его отсутствии разрешение поезду отправиться может подаваться сиг-
налом два зеленых огня, что указывает при автоблокировке на свобод-
ность не менее двух блок-участков, а при полуавтоматической блоки-
ровке — на свободность перегона до следующей станции (путевого поста).
При отправлении по неправильному пути на участках, оборудованных
14
двусторонней автоблокировкой, применение маршрутных указателей
или сигнала два зеленых огня обязательно.
На двухпутных участках, где движение по правильному пути осуществ-
ляется по сигналам автоблокировки, а по неправильному пути по показа-
ниям локомотивного светофора, выходными светофорами при отправле-
нии со станции на неправильный путь подается сигнал один желтый мига-
ющий и один лунно-белый огонь — «Разрешается поезду отправиться со
станции с уменьшенной скоростью не более 40 км/ч и далее следовать по
неправильному пути по показаниям локомотивного светофора».
На станциях при наличии ответвления, не оборудованного путе-
вой блокировкой, готовность маршрута отправления на ответвление
указывается одним лунно-белым огнем выходного светофора; поезда от-
правляются на ответвление с выдачей машинисту жезла или путевой
записки при лунно-белом огне и погашенном красном огне выходно-
го светофора.
Пригласительный сигнал — один лунно-белый мигающий огонь разре-
шает поезду проследовать светофор с красным (или погасшим) огнем и
продолжать движение до следующего светофора (или до предельного
столбика при приеме на путь без выходного светофора) со скоростью
не более 20 км/ч с особой бдительностью и готовностью немедленно
остановиться, если встретится препятствие для дальнейшего движения.
Этот сигнал применяется на входных, а также маршрутных и выходных
(кроме групповых) светофорах. Отправление по пригласительному сиг-
налу выходного светофора разрешается только по правильному пути
двухпутного перегона, оборудованного автоблокировкой.
На маневровых светофорах возможно одно из двух показаний: синий
огонь, запрещающий маневровое передвижение, и лунно-белый огонь, раз-
решающий маневровое передвижение до следующего маневрового све-
тофора. На приемо-отправочных путях выходные и маневровые свето-
форы совмещаются, при этом к показаниям выходного светофора добав-
ляется лунно-белый огонь, разрешающий маневровое передвижение до
следующего маневрового светофора, а показанием, запрещающим манев-
ровые передвижения, является красный огонь выходного светофора.
На перегонах применяются проходные светофоры.
Проходными светофорами на участках, оборудованных автоблоки-
ровкой, подаются сигналы: один зеленый огонь — «Разрешается движе-
ние с установленной скоростью; впереди свободны два или более блок-
участка»; один желтый огонь — «Разрешается движение с готовностью
остановиться; следующий светофор закрыт»; один красный огонь —
«Стой! Запрещается проезжать сигнал».
15
На участках, оборудованных автоблокировкой с четырехзначной
сигнализацией, проходными светофорами подаются сигналы: один зе-
леный огонь — впереди свободны три или более блок-участка; один жел-
тый и один зеленый огонь — впереди свободны два блок-участка; один
желтый огонь — впереди свободен один блок-участок; один красный
огонь — «Стой! Запрещается проезжать сигнал».
На участках, оборудованных автоблокировкой с трехзначной или
четырехзначной сигнализацией на проходных светофорах, расположен-
ных перед входными светофорами (предвходных), применяются, кро-
ме того, сигналы: один желтый мигающий огонь — «Разрешается движе-
ние с установленной скоростью; входной светофор открыт и требует
проследования его с уменьшенной скоростью; поезд принимается на
боковой путь станции»; один зеленый мигающий огонь — «Разрешается
движение с установленной скоростью; входной светофор открыт и тре-
бует проследования его со скоростью не более 80 км/ч; поезд принима-
ется на боковой путь станции».
Предвходной светофор по неправильному пути, по которому дви-
жение осуществляется по сигналам локомотивного светофора, сигна-
лизирует теми же сигналами, что и предвходной на участках, оборудо-
ванных автоблокировкой с трехзначной сигнализацией.
Проходными светофорами на участках, оборудованных полуавтома-
тической блокировкой, подаются сигналы: один зеленый огонь — «Раз-
решается движение с установленной скоростью, перегон до следующей
станции (путевого поста) свободен»; один красный огонь — «Стой! Зап-
рещается проезжать сигнал».
Светофорами прикрытия подаются сигналы: один зеленый огонь — «Раз-
решается движение с установленной скоростью»; один красный огонь —
«Стой! Запрещается проезжать сигнал».
Заградительными светофорами подается сигнал один красный огонь —
«Стой! Запрещается проезжать сигнал».
Предупредительными светофорами перед заградительными подается
сигнал один желтый огонь — «Разрешается движение с готовностью ос-
тановиться; основной заградительный светофор закрыт».
Нормально сигнальные огни заградительных светофоров и предуп-
редительных к ним не горят, и в этом положении светофоры сигналь-
ного значения не имеют. Мачты этих светофоров имеют отличитель-
ную окраску — чередующиеся черные и белые наклонные полосы.
Предупредительными светофорами перед входными, проходными и
светофорами прикрытия на участках, не оборудованных автоблокиров-
кой, подаются сигналы: один зеленый огонь — «Разрешается движение с
16
установленной скоростью; основной светофор открыт»; один желтый
огонь — «Разрешается движение с готовностью остановиться; основной
светофор закрыт»; один желтый мигающий огонь — «Разрешается дви-
жение с установленной скоростью, входной светофор открыт и требует
проследования его с уменьшенной скоростью; поезд принимается на
боковой путь станции».
Повторительный светофор одним зеленым огнем указывает, что вы-
ходной или маршрутный светофор открыт. Нормально сигнальные огни
повторительных светофоров не горят и в этом положении светофоры
сигнального значения не имеют.
По конструкции светофоры подразделяются на путевые-мачтовые и
карликовые. Проходные, входные, маршрутные и выходные с приемо-
отправочных путей, по которым осуществляется сквозной пропуск поез-
дов, светофоры устанавливаются только мачтовые. Если габарит между
путями не позволяет установить мачтовый светофор, то светофорная го-
ловка укрепляется на металлическом мостике или консоли. Карликовые
светофоры применяют главным образом в качестве маневровых и выход-
ных сигналов с боковых путей. На мачтах или основаниях светофоров
укрепляют литерные знаки, указывающие номер или литер светофора.
На железных дорогах в настоящее время используют линзовые свето-
форы, которые для каждого сигнального огня имеют отдельный линзо-
вый комплект, состоящий из оптической системы и лампы в ее фокусе.
Линзовые комплекты устанавливают и закрепляют в светофорных голов-
ках — однозначных, двузначных или трехзначных. При необходимости
иметь на светофоре более трех сигнальных огней на мачтах размещается
несколько головок в том или ином сочетании. Каждый линзовый комп-
лект имеет солнцезащитный козырек. Источником света сигнального
огня являются электрическая светофорная лампа накаливания. В зави-
симости от назначения светофора и требуемой дальности распознавания
сигнала в линзовом комплекте устанавливают лампу соответствующей
мощности (25 или 15 В-A); лампы большей мощности используются для
проходных, входных и маршрутных светофоров. Применяются также све-
тофоры со светодиодными оптическими системами, обладающими важ-
ными преимуществами: экономичностью, долговечностью и др.
Сигнализация путевыми светофорами не гарантирует полной безо-
пасности движения при скоростях, превышающих 40 км/ч, а при ско-
ростях выше 160 км/ч вообще не может применяться. Поэтому все по-
ездные локомотивы оборудованы устройствами автоматической локо-
мотивной сигнализации, подтверждения бдительности машиниста и
контроля скорости движения поезда.
17
Сигналы локомотивного светофора имеют следующие значения: зе-
леный огонь — разрешается движение, на путевом светофоре, к которо-
му приближается поезд, горит зеленый огонь; желтый огонь — разре-
шается движение, на путевом светофоре, к которому приближается по-
езд, горит один желтый огонь; желтый огонь с красным — разрешается
движение с готовностью остановиться, на путевом светофоре, к кото-
рому приближается поезд, горит красный огонь; красный огонь — заго-
рается в случае проезда поездом путевого светофора с красным огнем;
белый огонь локомотивного светофора указывает, что локомотивные ус-
тройства включены, но информация о показаниях путевых светофоров
на локомотивные устройства не передается, машинист должен руковод-
ствоваться только сигналами путевых светофоров.
Белый огонь на локомотивном светофоре загорается вместо зелено-
го или желтого огня, когда поезд принимается на станционный путь, не
оборудованный путевыми устройствами АЛС, или отправляется с пути,
оборудованного АЛС, на участок, не оборудованный локомотивной сиг-
нализацией. В случае приема поезда или его отправления при закрытом
светофоре, в том числе и по пригласительному сигналу, желтый огонь с
красным меняется на красный.
1.2. Интервальное ретулирование движения поездов
Интервальное регулирование движения поездов заключается в под-
держании техническими средствами ЖАТ таких пространственно-вре-
менных интервалов между движущимися поездами, которые бы надеж-
но обеспечивали:
— безопасность движения поездов по перегонам и промежуточным
станциям;
— потребную пропускную способность железнодорожных линий;
— максимальную участковую скорость движения поездов.
Пространственный интервал между поездами Ьинт(0 в произволь-
ный момент времени t равен сумме длин поезда /п и расстояния /12(1)
между «хвостом» впередиидущего (первого) поезда и «головой» поза-
диидущего (второго) поезда: Тинт(0 = + 4г Необходимо отметить,
что при расчетах пространственных интервалов длины поездов прини-
маются равными.
Временной интервал между поездами Тинт равен времени хода центра
второго поезда по участку длиной -^инт(0 со средней скоростью ^р2, т.е.
времени, за которое второй поезд займет местоположение первого поез-
да: Тинт = iHHT(0 / ^р2- На рис. 1.1 показано расположение двух поездов в
18
произвольный момент времени, ил-
люстрирующее понятия временного
и пространственного интервалов.
Пропускная способность же-
лезнодорожной линии (количество
поездов N за сутки) зависит от ми-
нимального интервала попутного
следования 7^,^ во времени, ко-
торый может обеспечить конкрет-
ная система интервального регули-
рования движения поездов (систе-
ма ИРДП): N= 1440/ Гинтмин.
В свою очередь, величина 7^^^
является функцией допустимого по
Рис. 1.1. Пространственный (t)
и временной интервалы между
смежными поездами
условиям безопасного сближения
минимального пространственного интервала 7ИНТМИН и средней скоро-
сти движения второго поезда по участку длиной 7ИНТМИН:
Т = I IV = 'Змии—л
ИНТ.МИН ИНТ.МИН' ср2 у
ср2
Участковая скорость движения поездов есть средняя скорость дви-
жения поездов по участку с учетом времени стоянок на промежуточных
станциях. Если в выражении (1.1) максимальное значение средней ско-
рости 1^.р2 зависит от типа и назначения подвижного состава, характе-
ристик плана и профиля пути, то пространственный интервал 7^^^
между поездами зависит от свойств и технических возможностей сис-
темы ИРДП и обусловливается в первую очередь требованиями безо-
пасности движения поездов. Эти требования сводятся к тому, чтобы
второй поезд при внезапной остановке первого поезда мог своевремен-
но затормозить и не столкнуться с первым. Кроме того, в ряде случаев
слишком малый пространственный интервал, даже удовлетворяя тре-
бованиям безопасности, может привести к вынужденному снижению
средней скорости ^р2 движения попутноследующих поездов при не-
значительных отклонениях от графика движения (увеличении времени
движения) впередиидущих поездов.
Минимальный интервал попутного следования поездов 7ИНТМИТТ в
общем виде можно представить в виде двух составляющих:
^„„=^ + 47, (1-2)
где Ти — теоретически возможный минимальный интервал между попутносле-
дующими поездами, который не зависит от свойств системы ИРДП и опреде-
19
ляется только техническими характеристиками подвижного состава, планом и
профилем пути;
АГ— увеличение интервала Гинтмин относительно идеального интервала Ти,
обусловленное несовершенством системы ИРДП и зависящее только от ее экс-
плуатационных характеристик, таких, как инерционность, дискретность и точ-
ность измерений, и прочее. Таким образом, величина А 7 характеризует вноси-
мые потери времени и поэтому может служить одним из критериев для сравни-
тельной оценки различных систем ИРДП.
Следовательно, интервал Ти можно рассматривать как интервал,
обеспечиваемый идеальной системой ИРДП, которая в любой момент
времени имеет достоверную информацию о текущем расстоянии /12(0
до «хвоста» впередиидущего поезда, скоростях движения первого и вто-
рого поездов, точно и своевременно определяет начало торможения вто-
рого поезда с целью его безопасной остановки в случае критического
сближения с первым поездом.
Расстояние /12 между поездами на критический момент сближения
будем называть критическим расстоянием и обозначать, как 1кр =
На рис. 1.2 показано положение поездов на момент критического сбли-
жения поездов, где 4т(*кр) — тормозные пути соответственно
служебного и экстренного торможения от установленной скорости на
критический момент сближения tKp.
Теоретически возможный минимальный интервал попутного следо-
вания поездов Ти определяется из условия критического сближения
поездов, когда минимальный пространственный интервал Z^^^ на
момент t равен:
Ашт.мин(*кр) — 4q> + 4i — ^ст^кр) — 4т^кр) + 4i> (1-3)
7и = ^инт.мин^кр)/^ср2- <14)
Реальные системы интервального регулирования движения поездов
в силу дискретности определения местоположения поездов, погрешно-
Рис. 1.2. Расположение смежных поездов на момент критического сближе-
ния при регулировании на прицельную точку
20
сти измерения мгновенных значений скоростей и инерционности вы-
полнения команд управления допускают минимальное сближение на
гораздо большем расстоянии 1$ , чем критическое расстояние 1^:
^ф.кр “ 4ср +
где /ф лр — фактическое критическое расстояние между поездами, которое за-
висит от свойств конкретной системы ИРДП;
А/ — участок безопасности, длина которого обеспечивает компенсацию воз-
можных ошибок регулирования.
Соответственно, фактический критический момент сближения
наступает ранее:
*ф.кр — ^кр —
где АТ — потери времени, обусловленные несовершенством системы ИРДП и
равные времени хода позадиидущего поезда П2 по отрезку пути длиной А/.
На рис. 1.3 показан пример расположения поездов на момент их фак-
тического критического сближения для принятой в системе ИРДП дли-
ны А/ участка безопасности.
Фактическое критическое расстояние, как следует из приведенного
рисунка, для систем ИРДП равно
^ф.кр = 4ф + ^=^-^ + АА (1-5)
где /ст и /эт — тормозные пути соответственно служебного и экстренного тор-
можения на момент фактического критического сближения поездов при нали-
чии участка безопасности.
По способу интервального регулирования движения поездов разли-
чают системы ИРДП с фиксированными блок-участками и координат-
ные системы.
В настоящее время на сети отечественных железных дорог применя-
ют в основном системы ИРДП с фиксированными блок-участками, при
которых между поездами автоматически поддерживается постоянное
Рис. 1.3. Расположение смежных поездов на момент /Д фактического
ф.кр
критического сближения при регулировании на «хвост» поезда
21
число блок-участков, на которые делится перегон между двумя смеж-
ными станциями, т.е.
т
L =1 + У/.,
ИНГ П I
!=1
где lj — длина z'-ro блок-участка;
т — число блок-участков между поездами при нормальном движении с ус-
тановленной скоростью и заданном интервале попутного следования.
В зависимости от числа т блок-участков системы ИРДП делятся на
системы с двухблочным (т = 2), трехблочным (т = 3) и четырехблоч-
ным (т = 4) разграничением попутноследующих поездов.
Системы ИРДП, при которых занятие поездами отдельных блок-участ-
ков регулируется светофорами, управляемыми автоматически без участия
человека, называют автоматической путевой блокировкой или сокращенно
автоблокировкой (АБ). Длина блок-участков может изменяться в пределах
от 1000 м до 2600 м в зависимости от типа АБ и ряда других факторов.
«Нормально» на магистральных железных дорогах поезда могут раз-
деляться не менее чем тремя блок-участками. Поэтому при трехблоч-
ной системе АБ с трехзначной сигнализацией (добавляется желтое по-
казание проходного светофора) минимальный пространственный ин-
тервал равен: = 37б + /п. При интенсивном движении поездов,
особенно в районах с пригородным сообщением, применяется одно-
временно четырехблочное разграничение грузовых и пассажирских по-
ездов, имеющих большие тормозные пути, и трехблочное разграниче-
ние пригородных электропоездов, имеющих малый тормозной путь.
С этой целью используется четырехзначная система АБ (добавляется
сигнальное показание проходного светофора в виде одновременно го-
рящих зеленого с желтым огней, которое для пригородных электропо-
ездов равносильно зеленому огню), при которой длина блок-участков
уменьшается в два раза и равна максимальному тормозному пути при-
городных поездов. Поэтому при четырехзначной автоблокировке умень-
шается пространственный интервал между поездами.
Дальнейшее уменьшение пространственно-временных интервалов
между поездами и, соответственно, увеличение пропускной способно-
сти участков железных дорог возможно посредством интервального ре-
гулирования движения поездов непосредственно на физический «хвост»
впередиидущего поезда, для чего необходимо более точно определять
его местоположение. С этой целью разрабатываются координатные си-
стемы ИРДП, которые в перспективе должны заменить системы ИРДП
с фиксированными блок-участками.
22
Координатные системы ИРДП разрабатываются в нескольких на-
правлениях:
— с использованием цифрового радиоканала для связи между цент-
ральным пунктом управления (ЦУП) и поездами, которые по запросу с
ЦУП сообщают информацию о своем местоположении и текущей ско-
рости движения;
— с использованием индуктивного канала связи между ЦУП и по-
ездами, которые запитывают с помощью локомотивных катушек (ан-
тенн) М-линию (индуктивный шлейф со скрещиванием через посто-
янный по длине шаг А/с), прокладываемую вдоль рельсового пути на
всем перегоне, которая служит в качестве датчика информации о мес-
тоположении поездов и текущих скоростях их движения;
— с использованием навигационной спутниковой системы связи и
цифрового радиоканала. К данной системе можно отнести разрабатыва-
емую в настоящее время многоуровневую интегрированную микропро-
цессорную систему управления и обеспечения безопасности движения
поездов. Данная система вобрала в себя весь положительный опыт пре-
дыдущих разработок, использует современную элементную базу, виды
связи и информационные технологии, что позволяет в ближайшей перс-
пективе реализовать в максимальной мере основные принципы коорди-
натного метода интервального регулирования движением поездов.
1.3. Основные способы и технические средства обеспечения
безопасности движения на перегонах
Общие положения. Совокупность технических средств автоматики и
телемеханики, предназначенных для обеспечения безопасности движе-
ния поездов на перегонах на основе применения устройств светофор-
ной сигнализации, расположенных на пути, называют путевой блоки-
ровкой. Системы путевой блокировки подразделяют на полуавтомати-
ческие (ПАБ) и автоматические системы блокировки (АБ).
Полуавтоматической блокировкой называют способ технической
реализации ИРДП с помощью путевых сигналов, при котором управле-
ние показаниями напольных сигнальных устройств (светофоров) осу-
ществляется частично вручную, а частично автоматически от воздей-
ствия движущихся поездов на путевые устройства автоматики. Данный
способ ИРДП применяется, как правило, на малодеятельных участках
железных дорог с низкой интенсивностью движения поездов.
Автоматической блокировкой или просто автоблокировкой назы-
вают способ технической реализации ИРДП с помощью путевых све-
тофоров, при котором управление показаниями напольных сигналов
23
осуществляется только автоматически от воздействия движущихся по-
ездов на путевые устройства автоматики. Данный способ ИРДП явля-
ется основным способом, применяющимся на магистральных желез-
ных дорогах.
Одним из элементов устройств и систем железнодорожной автома-
тики являются электрические рельсовые цепи (РЦ). В перегонных ус-
тройствах автоматики и телемеханики они служат для контроля сво-
бодное™ или занятости блок-участков, на которые делится перегон,
или отдельных характерных участков пути (например, участок пути с
переездом), а также для передачи информации на локомотив о пока-
заниях путевых светофоров. В станционных устройствах автоматики
и телемеханики РЦ служат для контроля свободности или занятости
стрелочных и бесстрелочных участков пути по маршруту следования
поезда или маневровой единицы, а также станционных приемо-отпра-
вочных путей.
В качестве примера на рис. 1.4 представлена РЦ, состоящая из рель-
совой линии, нити которой используются в качестве проводников элек-
трических сигналов, и аппаратуры питающего АПК и релейного (при-
емного) АРК концов, подключенных по концам рельсовой линии, дли-
на которой ограничена изолирующими стыками.
АПК вырабатывает электрический сигнал, который по рельсовой
линии поступает в АРК, на выходе которой путевое реле ПР соответ-
ственно реагирует на уровень сигнала, зависящий от состояния рель-
Рис. 1.4. Структурная схема РЦ
24
совой линии (свободна, занята подвижной единицей или одна из ни-
тей оборвана).
Характерной особенностью данной РЦ является то, что она пред-
ставляет собой в свободном состоянии замкнутый контур, обтекаемый
сигнальным током. Поэтому такая рельсовая цепь называется нормально
замкнутой РЦ, в которой при ее свободном состоянии через обмотку
путевого реле протекает ток, обеспечивающий надежное притяжение
якоря и замкнутое состояние фронтовых контактов. При наличии под-
вижной единицы (поездного шунта) в пределах длины РЦ большая часть
сигнального тока замыкается через поездной шунт и возвращается к
источнику тока. Поэтому через обмотку реле протекает незначительная
часть сигнального тока, недостаточная для удержания якоря реле, в ре-
зультате чего якорь путевого реле отпадает, а фронтовые контакты раз-
мыкаются, фиксируя тем самым занятость контролируемого участка
пути. Аналогичным образом реагирует ПР при нарушении целостности
замкнутого контура (например, при изломе одного из рельсов или об-
рыве цепи источника питания).
На отечественных железных дорогах эксплуатируется большое ко-
личество разновидностей рельсовых цепей, отличающихся между со-
бой различным построением АРК и АПК применительно к конкрет-
ным условиям эксплуатации РЦ.
Классификация и режимы работы рельсовых цепей. Рассмотрим ос-
новные признаки, по которым можно классифицировать рельсовые
цепи, и характерные особенности последних.
По структуре связей АПК и АРК с рельсовой линией РЛ рельсовые цепи
подразделяются на нормально замкнутые и нормально разомкнутые РЦ.
На рис. 1.5 представлен схематический вид РЦ обоих типов, на кото-
ром аппаратура АПК и АРК представлена в виде кружков, содержащих
а б
Рис. 1.5. Схематический вид рельсовых цепей: нормально замкнутая (а)
и нормально разомкнутая (б)
25
символ «точка», соответствующий обозначению АПК, а символ «плюс» —
обозначению АРК.
В нормально замкнутых РЦ (см. рис. 1.5, а) аппаратура АПК и АРК
подключена к противоположным концам РЛ в отличие от нормально
разомкнутых РЦ (см. рис. 1.5, б), в которых аппаратура АПК и АРК раз-
мещается на одном из концов РЛ. Нормально замкнутые рельсовые цепи
отвечают всем требованиям безопасности движения поездов, поэтому
применяются на магистральных участках железных дорог. В нормально
разомкнутых РЦ при свободное™ контролируемого участка пути путе-
вое реле обесточено, а при занятии — находится под током. Так как при
нарушении цепи питания и занятом участке РЦ фиксирует ложную сво-
бодное™, то данная рельсовая цепь не обеспечивает безопасность дви-
жения поездов. Однако нормально разомкнутая РЦ обладает повышен-
ным быстродействием, поэтому она применяется главным образом на
сортировочных горках в качестве горочной РЦ (ГРЦ), в которой при-
меняется комплексная защита от ложной свободное™, обеспечиваемая
применением ряда вспомогательных элементов контроля в виде индук-
тивных путевых датчиков (ИПД), датчиков счета осей, фотоэлектри-
ческих устройств ФЭУ или радиотехнических датчиков РТД-С.
Так как нормально разомкнутые РЦ представляют собой особый класс
рельсовых цепей ограниченного применения, то дальнейшую классифи-
кацию РЦ произведем только по отношению к нормально замкнутым РЦ.
По роду питающего тока РЦ делят на рельсовые цепи постоянного и
переменного тока. Рельсовые цепи переменного тока могут применять-
ся, как на электрифицированных участках, так и при автономной тяге,
но только при условии наличия надежного резервного источника элек-
троснабжения переменным током. Рельсовые цепи с частотой питаю-
щего тока 25 Гц применяют при любых видах тяги, так как в тяговых
электросетях переменного тока, отсутствуют гармоники тягового тока
с частотой 25 Гц. Рельсовые цепи с частотой питающего тока 50 Гц при-
меняют при электротяге постоянного тока и автономной тяге. К рель-
совым цепям переменного тока можно отнес™ также частотные РЦ и
рельсовые цепи тональной частоты (ТРЦ). Частотные РЦ, использую-
щие сигнальный ток в диапазоне частот от 75 Гц до 375 Гц, применяют-
ся в основном в частотной АБ на метрополитене. Тональные рельсовые
цепи используют два диапазона сигнальных частот, так, например, рель-
совые цепи модификации ТРЦЗ работают в диапазоне частот от 420 до
780 Гц, а ТРЦ4 — от 4,5 до 5,5 кГц. В тональных рельсовых цепях вместо
изолированных стыков по границам РЛ используется частотное разде-
ление смежных РЦ. Поэтому ТРЦ в последнее время находят самое
26
широкое применение не только в перегонных устройствах железнодо-
рожной автоматики, но и на станциях.
Рельсовые цепи постоянного тока, требующие наличия аккумуля-
торного резерва, применяют в устройствах импульсно-проводной АБ
на участках с автономной тягой, где отсутствует надежное электроснаб-
жение переменным током. В настоящее время такие РЦ вновь не про-
ектируют и повсеместно заменяют на РЦ переменного тока.
По режиму питания различают РЦ с непрерывным, импульсным (ко-
довым) и комбинированным питанием. Рельсовые цепи переменного
тока с непрерывным питанием имеют меньшую длину (до 1500 м) и по-
этому применяются в основном на станциях. Импульсные РЦ постоян-
ного тока длиной до 2600 м используют на перегонах в системах АБ по-
стоянного тока. Кодовые рельсовые цепи можно рассматривать, как
разновидность импульсных рельсовых цепей, но переменного тока. Эти
РЦ применяют на перегонах в устройствах числовой кодовой автобло-
кировки переменного тока АБЧК. Использование числового кода в виде
определенного числа импульсных посылок, непрерывно посылаемых в
РЛ, позволяет использовать рельсовую линию в качестве линии связи
между смежными сигнальными установками для передачи информации
о показании впередистоящего светофора. РЦ с кодовым питанием од-
новременно используются в качестве канала связи непрерывной АЛС
для передачи по РЛ той же информации на локомотив.
Комбинированное питание РЦ применяется в тех случаях, когда при
свободности контролируемого участка пути используется непрерывное
питание переменного тока или импульсное питание постоянного тока,
а при занятии участка в рельсовую цепь посылается кодовый сигнал
переменного тока для обеспечения работы непрерывной автоматичес-
кой локомотивной сигнализации (АЛСН). РЦ с комбинированным пи-
танием применяются на станциях для кодирования станционных пу-
тей, в устройствах АБ постоянного тока и АБ переменного тока с то-
нальными рельсовыми цепями (АБТ и АБТЦ), в которых в качестве
линии связи для передачи информации от одной сигнальной установки
к другой вместо РЛ используются линейные цепи.
По типу путевого приемника различают РЦ с одноэлементным и двух-
элементным приемниками. Одноэлементный приемник имеет один вход
и реагирует только на уровень поступающего на него сигнала. Такие
приемники в виде нейтральных или поляризованных реле обычно ис-
пользуются в перегонных рельсовых цепях. В станционных фазочув-
ствительных рельсовых цепях переменного тока применяются двухэле-
ментные путевые приемники в виде двухэлементных секторных реле,
27
которые имеют два входа (воспринимающих элемента) в виде местной
и путевой обмотки (рис. 1.6).
Путевой элемент (обмотка п.э.) подключается к релейному концу РЦ
и питается сигнальным током, протекающим по РЛ, а местный элемент
(обмотка м.э.) питается непосредственно от источника переменного тока.
Достоинство фазочувствительных РЦ с двухэлементными путевыми
приемниками заключается в том, что двухэлементные секторные реле
(ДСШ) реагируют не только на уровень сигнала, но и на фазовое соот-
ношение между токами, протекающими в обмотках реле. Это существен-
но повышает помехозащищенность РЦ, которые не реагируют на им-
пульсные помехи и непрерывные помехи с частотами, отличными от
частоты сигнального тока.
В станционных рельсовых цепях применяют два типа реле: для РЦ
переменного тока частотой 50 Гц — реле ДСШ-12; для РЦ переменного
тока 25 Гц — реле ДСШ-13. Для питания РЦ переменного тока с реле
ДСШ-13 требуются два источника питания в виде преобразователей
частоты ПЧ 50/25.
По способу канализации тягового тока РЦ подразделяются на одно-
ниточные и двухниточные рельсовые цепи. На участках с электротягой
постоянного и переменного тока в качестве обратного провода контакт-
ной сети используются рельсовые линии РЦ.
В однониточных рельсовых цепях (рис. 1.7) одна из рельсовых ни-
тей каждой РЦ — тяговая нить (TH) — выделяется для пропуска тягово-
Рис. 1.6. Фазочувствительная РЦ переменного тока 50 Гц с двухэлементным
путевым приемником
28
Рис. 1.7. Структурная схема однониточной рельсовой цепи
го тока Тт, другая нить остается сигнальной (СН). При этом в смежных
РЦ рельсовые нити, используемые в качестве тяговых, чередуются и
соединяются между собой посредством тяговых соединителей (ТС), по
которым протекает тяговый ток в обход изолирующих стыков.
Однониточные РЦ применяются на станциях, главным образом, на
второстепенных станционных путях и вновь не проектируются в силу
наличия существенных недостатков.
Для канализации тягового тока на сети железных дорог в основном
используются двухниточные РЦ (рис. 1.8).
Для пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков в двухни-
точных рельсовых цепях применяются дроссель-трансформаторы (ДТ),
которые устанавливаются по концам каждой рельсовой цепи. При этом
средние точки основных обмоток ДТ смежных рельсовых цепей соеди-
няются между собой перемычками. Каждый ДТ имеет две обмотки: ос-
новную — для подключения непосредственно к рельсовым нитям, и
Рис. 1.8. Двухниточная рельсовая цепь переменного тока
частотой 25 Гц
29
дополнительную — для подключения аппаратуры РЦ. По рельсовым
нитям, обладающим симметрией, протекают равные части тягового тока
(/т1 и Гт2), которые проходят по полуобмоткам основной обмотки в про-
тивоположных направлениях, в результате чего они суммируются в сред-
ней точке и по перемычке протекает полный тяговый ток /т в обход изо-
лирующих стыков. Магнитные потоки, создаваемые равными токами в
полуобмотках, также равны и противоположны по направленности, по-
этому они взаимно компенсируются, не создавая подмагничивания сер-
дечника при постоянном тяговом токе или разностного магнитного пото-
ка, наводящего э.д.с. помехи в дополнительной обмотке ДТ, при перемен-
ном тяговом токе. В общем случае, в силу асимметрии сопротивлений
рельсовых нитей токи 7т1 и /т2 в полуобмотках ДТ не равны между со-
бой, поэтому допустимая по условиям безопасности величина асиммет-
рии нормируется и обеспечивается в процессе технического обслужи-
вания РЦ.
На участках с электротягой постоянного тока в РЦ применятся ДТ
типа ДТ-0,6-500(1000) или ДТ-0,2-500(1000), где 0,6 и 0,2 — значения
сопротивлений основных обмоток на частоте 50 Гц, а 500 и 1000 — мак-
симально допустимые значения части тягового тока в каждой из полу-
обмоток ДТ (в амперах).
На участках с электротягой переменного тока в РЦ применяются ДТ
типа ДТ1-150 или 2ДТ-150, где 1 — значение сопротивления основной
обмотки на частоте 50 Гц, а 150 — максимально допустимое значение
части тягового тока в каждой из полуобмоток ДТ (в амперах); первая
цифра 2 указывает, что ДТ содержит в одном корпусе два дроссель-транс-
форматора ДТ1-150.
По конфигурации рельсовой линии РЦ делятся на неразветвленные и
разветвленные. Неразветвленные рельсовые цепи имеют только два
конца: для аппаратуры питающего и релейного конца (см. рис. 1.5, а).
Данные рельсовые цепи применяют на перегонах и на станциях (для
контроля свободности/занятости бесстрелочных участков пути).
Разветвленные рельсовые цепи применяются для контроля свобод-
ности/занятости стрелочных участков, имеющих несколько ответвле-
ний, на каждом из которых может находиться аппаратура релейного кон-
ца (АРК). Таким образом, разветвленные РЦ имеют один питающий
конец и несколько (не более трех) релейных концов.
Использование в системах АБ рельсовых цепей с изолирующими
стыками требует для обеспечения безопасности движения поездов при-
менения специальных схемных решений, исключающих опасное влия-
ние схода (закорачивания) изолирующих стыков на работу АБ. В зави-
30
симости от типа применяемой АБ на отечественных железных дорогах
используют следующие способы защиты:
— чередование полярности сигнального тока в рельсовых цепях
импульсно-проводных систем АБ постоянного тока;
— чередование фаз мгновенных значений переменного тока в станци-
онных фазочувствительных рельсовых цепях с непрерывным питанием;
— асинхронность работы импульсного и трансмиттерного реле в ко-
довых РЦ, применяемых в системах АБ переменного тока;
— чередование частот сигнального тока в ТРЦ, применяемых в сис-
темах АБ (ЦАБ, АБТс и др.) с децентрализованным размещением аппа-
ратуры и с изолирующими стыками, устанавливаемыми по границам
блок-участков.
Применение изолирующих стыков для гальванической развязки
смежных рельсовых цепей требует использования дополнительных ус-
тройств в виде дроссель-трансфораторов для обеспечения канализации
тягового тока в обход изолирующих стыков, что приводит к дополни-
тельным затратам и ограничивает максимально допустимые тяговые
токи, протекающие в рельсовых нитях, и соответственно, сокращает
массу и количество поездов, которые одновременно могут находиться в
пределах тягового плеча. В свою очередь, механические изолирующие
стыки и элементы их крепления подвержены большим динамическим
ударным нагрузкам при движении поездов, вследствие чего являются
наименее надежным элементом РЦ и требуют больших затрат на их тех-
ническое содержание и осмотр с выездом на перегон.
Поэтому в последнее время большое распространение получили бес-
стыковые РЦ, в которых разграничение смежных рельсовых цепей осу-
ществляется с помощью использования сигнального тока разной то-
нальной частоты. Эти рельсовые цепи часто называют частотными, а в
последнее время — тональными РЦ (ТРЦ).
Особенность устройства ТРЦ заключается в том, что от одного ис-
точника сигнального тока (АПК) одновременно получают питание ре-
лейные концы (АРК) двух рельсовых цепей. Следующая пара РЦ полу-
чает питание от другого источника сигнального тока, отличающегося
частотой (рис. 1.9).
В ТРЦ в качестве сигнального тока использован амплитудно-моду-
лированный сигнал, т.е. рабочий сигнал несущей тональной частоты FH
модулируется по амплитуде сигналом более низкой частоты FM.
В зависимости от используемого диапазона несущих частот рабоче-
го сигнала различают две разновидности ТРЦ: ТРЦЗ (аппаратура 3-го
поколения) и ТРЦ4 (аппаратура 4-го поколения).
31
F2 Fl Fl F2
/9/12 F8/8 /9/12
Рис. 1.9. Структурная схема тональной рельсовой цепи
В ТРЦЗ в качестве несущих используются 5 частот: 420, 480, 580, 720
и 780 Гц. Частоты размещены между соответствующими гармониками
тягового тока частотой 50 Гц и смещены на 5 Гц к ближайшей четной
гармонике тягового тока (рис. 1.10). Каждой несущей частоте постав-
лен в соответствие условный номер, соответствующий номеру ближай-
шей гармоники тягового тока более низкой частоты.
В ТРЦ4 в качестве несущих используются 3 частоты: 4500,5000 и 5500 Гц.
В ТРЦЗ и ТРЦ4 частотами модуляции являются частоты 8 или 12 Гц.
Для исключения взаимного влияния смежных РЦ частоты FH и /м
чередуются в смежных рельсовых цепях, например (см. рис. 1.9) часто-
ты (Л = /8/8 и F2 = /9/12), где в числителе указан условный номер
несущей частоты FK, а в знаменателе — частота модуляции FM.
Особенность работы бесстыковых ТРЦ заключается в том, что при
освобождении релейного конца РЦ приемник АРК срабатывает не сра-
зу, а только после удаления от поездного шунта на некоторое расстоя-
ние, при котором через шунт замыкается незначительная часть /сш сиг-
нального тока /с, а остальная часть /сп проходит через приемник аппа-
ратуры релейного конца АРК, вызывая его срабатывание (рис. 1.11, а).
В то же время при приближении поездного шунта к питающему концу
ТРЦ на некоторое расстояние, называемое зоной дополнительного шун-
тирования L^, большая часть /сш сигнального тока /с ответвляется че-
рез шунт, в результате чего уменьшается ток /сп, который замыкается
через путевой приемник АРК, находящийся по ходу движения за АПК,
что приводит к преждевременному ложному занятию рельсовой цепи,
контролируемой этим приемником (рис. 1.11, б).
400 Гц 450 Гц 500 Гц 550 Гц 600 Гц 700 Гц 7500 Гц 800 Гц
420 Гц 480 Гц 580 Гц 720 Гц 780 Гц
8 9 11 14 15
Рис. 1.10. Распределение частот ТРЦЗ
32
Рис 1.11. Зоны дополнительного шунтирования ТРЦ:
а — при удалении поездного шунта от релейного конца РЦ;
б — при приближении поездного шунта к питающему концу РЦ
Бесстыковые рельсовые цепи тональной частоты не имеют четко выра-
женной границы шунтирования, как это имеет место в РЦ с изолирующи-
ми стыками. Зона, в пределах которой изменяется местоположение грани-
цы шунтирования, называется зоной дополнительного шунтирования L ,
протяженность которой зависит от многих факторов, главным образом от
длины ТРЦ, условий протекания сигнального тока и его частоты.
Требуемые параметры РЦ, обеспечивающие ее работоспособность,
выбираются из условия выполнения четырех основных режимов рабо-
ты рельсовых цепей: нормального, шунтового, контрольного и режима
АЛС (режима автоматической локомотивной сигнализации).
Нормальный режим работы РЦ соответствует работе рельсовой цепи
при отсутствии поездного шунта на контролируемом участке. В нор-
мальном режиме РЦ должна обеспечивать надежное срабатывание пу-
тевого приемника (притяжение якоря путевого реле при непрерывном
питании или срабатывание импульсного реле при импульсном питании).
Нормальный режим должен обеспечиваться при самых неблагоприят-
ных условиях работы РЦ, к которым относятся все факторы, приводя-
щие к уменьшению сигнального тока в путевом приемнике.
Исходя из определения нормального режима, условие его выполне-
ния можно записать в следующем виде
I . >1 =1 к , (1.6)
н.ф.мин р ср з’
где /н ф мии — минимальное фактическое значение сигнального тока в обмотке
путевого реле при наихудших условиях работы РЦ в нормальном режиме;
/р — рабочий (номинальный) ток в обмотке реле;
/ср — ток срабатывания путевого реле;
к3 — коэффициент запаса по току, обеспечивающий надежное притяжение
якоря путевого реле.
33
Минимальное значение тока 1К ф мин имеет место при следующих
наихудших условиях нормального режима:
— минимальном значении напряжения источника питания РЦ Uu
— максимальном значении удельного сопротивления рельсовой ли-
нии постоянному или переменному сигнальному току, соответственно
^макс ИЛ® 2макс’
— минимальном значении удельного сопротивления изоляции ги мин
между рельсовыми нитями РЦ, нормативное значение которого на ма-
гистральном транспорте принято равным: ги = 1 Ом-км.
Шунтовой режим работы РЦ соответствует работе рельсовой цепи
при наличии поездного шунта на контролируемом участке. В шунто-
вом режиме РЦ должна обеспечивать надежное несрабатывание путе-
вого приемника (отпадание якоря путевого реле при непрерывном пи-
тании или несрабатывание импульсного реле при импульсном питании).
Шунтовой режим должен обеспечиваться при самых неблагоприятных
условиях работы РЦ, к которым относятся все факторы, приводящие к
увеличению сигнального тока в путевом приемнике.
Исходя из определения шунтового режима, условие его выполнения
можно записать в следующем виде:
г , <1 шш! ,
ш.ф.макс но нн’
(1-7)
где 7Ш ф или — максимальное фактическое значение сигнального тока в обмот-
ке путевого реле при наихудших условиях работы РЦ в шунтовом режиме;
ZH0 — ток надежного отпадания якоря путевого реле в РЦ с непрерывным
питанием;
— ток надежного несрабатывания якоря путевого реле в РЦ с импульс-
ным или кодовым питанием.
Максимальное значение тока 1Ш ф мин имеет место при следующих
наихудших условиях шунтового режима:
— максимальном значении напряжения источника питания РЦ Un макс;
— минимальном значении удельного сопротивления рельсовой ли-
нии постоянному или переменному сигнальному току, соответственно
'"мин ИЛИ ZMHH’
— максимальном значении удельного сопротивления изоляции ги Magr
между рельсовыми нитями РЦ;
— максимальном значении поездного шунта 7?п„, макс, равном нор-
мативному сопротивлению шунта 7?„,н = 0,06 Ом;
— расположении поездного шунта на релейном конце РЦ, облада-
ющим минимальным входным сопротивлением.
34
Неблагоприятные условия работы РЦ в нормальном и шунтовом ре-
жимах противоречат друг другу. Так, например, увеличение напряже-
ния источника питания, с одной стороны, улучшает работу РЦ в нор-
мальном режиме, а с другой стороны — ухудшает в шунтовом режиме.
Для того чтобы выполнялись оба режима, максимально возможное на-
пряжение источника питания в нормальном режиме не должно превы-
шать максимальное допустимое напряжение питания по условиям шун-
тового режима, т.е. должно выполняться следующее соотношение:
U U
ш.доп.макс _ ш.доп.макс
U ~ U
п.макс п.мин
(1.8)
к
и
где Um доп макс — максимально допустимое при самых неблагоприятных усло-
виях выполнения шунтового режима напряжение источника питания;
f/n макс — максимально возможное напряжение источника питания с учетом
допустимой его нестабильности;
J7n или — минимально допустимое при самых неблагоприятных условиях
выполнения нормального режима напряжение источника питания;
ки>1— коэффициент нестабильности, учитывающий максимально возмож-
ное увеличение напряжения источника питания по отношению к Un
Отношение (1.8) обозначают часто, как коэффициент шунтовой чув-
ствительности к нормативному шунту — А,|ПТ. При ^„,„>1 выполняют-
ся оба режима работы РЦ: нормальный и шунтовой.
Контрольный режим работы РЦ соответствует работе рельсовой цепи
при отсутствии поездного шунта на контролируемом участке и обрыве
(нарушении целостности) одной из рельсовых нитей. В контрольном
режиме РЦ должна обеспечивать надежное несрабатывание путевого
приемника (отпадание якоря путевого реле при непрерывном питании
или несрабатывание импульсного реле при импульсном питании). Кон-
трольный режим должен обеспечиваться при самых неблагоприятных
условиях работы РЦ, к которым относятся все факторы, приводящие к
увеличению сигнального тока в путевом приемнике.
Исходя из определения контрольного режима, условие его выпол-
нения можно записать в следующем виде:
(1.9)
I , <1 илтл! ,
к.ф.макс но нн
где /к ф макс — максимальное фактическое значение сигнального тока в обмот-
ке путевого реле при наихудших условиях работы РЦ в контрольном режиме.
Максимальное значение тока ZK ф макс имеет место при следующих
наихудших условиях контрольного режима:
— максимальном значении напряжения источника питания РЦ Un макс;
35
— минимальном значении удельного сопротивления рельсовой ли-
нии постоянному или переменному сигнальному току, соответственно
гмин ИЛИ ZMHH’
— критическом значении удельного сопротивления изоляции ги
между рельсовыми нитями РЦ;
— расположении места обрыва в критической точке рельсовой ли-
нии. При симметрии продольного и поперечного сопротивлений рель-
совых нитей относительно земли критическое место обрыва находится
в середине рельсовой линии.
Неблагоприятные условия работы РЦ в нормальном и контрольном
режимах также противоречат друг другу, т.е. увеличение напряжения
источника питания улучшает работу РЦ в нормальном режиме и ухуд-
шает в контрольном режиме. Для того чтобы выполнялись оба режима,
максимально возможное напряжение источника питания в нормальном
режиме не должно превышать максимальное допустимое напряжение
питания по условиям контрольного режима, т.е. должно выполняться
следующее соотношение:
U
к.доп.макс > J ,, . q.
п.мин и
где UK доп макс — максимально допустимое при самых неблагоприятных усло-
виях выполнения контрольного режима напряжение источника питания.
Отношение (1.10) обозначают часто как коэффициент чувствитель-
ности к обрыву рельсовой нити — При выполняются оба
режима работы РЦ: нормальный и контрольный.
Режим АЛС соответствует работе рельсовой цепи при наличии поезд-
ного шунта на контролируемом участке. В режиме АЛС рельсовая цепь
должна обеспечивать такой переменный ток в рельсах под локомотив-
ными катушками, при котором за счет индуктивной связи обеспечива-
ется надежное срабатывание локомотивного приемника сигналов АЛС.
Режим АЛС должен обеспечиваться при самых неблагоприятных усло-
виях работы РЦ, к которым относятся все факторы, приводящие к
уменьшению тока под локомотивными катушками.
Исходя из определения режима АЛС, условие его выполнения мож-
но записать в следующем виде:
I . >1 , (1.11)
а.ф.мин а.норм’
где /а ф инн — минимальное фактическое значение сигнального тока под при-
емными локомотивными катушками в месте расположения поездного шунта
при наихудших условиях работы РЦ в режиме АЛС;
36
Za норм — нормированный ток АЛС, который зависит от вида тяги: /а норм =
= 1,2 А при автономной тяге; 1а норм = 2,0 А при электротяге постоянного тока;
4 норм = L4 А — при электротяге переменного тока.
Минимальное значение тока 1а ф норм имеет место при следующих
наихудших условиях режима АЛС:
— минимальном значении напряжения источника питания РЦ Un мин;
— максимальном значении удельного сопротивления рельсовой ли-
нии переменному сигнальному току, соответственно zMaKC;
— нормативном минимальном значении удельного сопротивления
изоляции (гимин = 1 Ом км) между рельсовыми нитями РЦ;
— максимальном значении поездного шунта (7?гпп =7?,||Н = 0,06 Ом),
равном нормативному сопротивлению шунта;
— расположении поездного шунта на максимальном удалении от пи-
тающего конца (на релейном конце РЦ).
Наряду с рассмотренными выше четырьмя режимами работы РЦ
анализу подлежит еще пятый режим — режим короткого замыкания (ре-
жим КЗ), который по своей сути является поверочным и заключается в
том, чтобы проверить максимально потребляемые источником питания
РЦ мощность и ток при самых неблагоприятных условиях на соответ-
ствие паспортным данным источника питания. Наихудшими условия-
ми для режима КЗ являются факторы, приводящие к максимальному
потреблению мощности:
— максимальное напряжение источника питания Un макс;
— нахождение поездного шунта на питающем конце РЦ;
— минимальное сопротивление поездного шунта (7?^ -> 0).
Исходя из определения режима КЗ, условия его выполнения можно
записать в следующем виде:
S . =U I* <S
п.ф.макс п.макс кз п.доп ’
'кз^п.доп’ (1-12)
где 5П ф макс — максимальное значение фактически потребляемой источником
питания РЦ мощности в режиме КЗ;
— сопряженное значение максимального фактического тока источника
питания в режиме КЗ;
5П ДОП) Л, доп — максимально допустимые значения соответственно мощ-
ности и тока источника питания по паспортным данным.
При расчете нормального режима осуществляется проверка отсут-
ствия перегрузки путевого приемника по току при благоприятных ус-
ловиях работы РЦ, к которым относятся:
37
— максимальное значение напряжения источника питания РЦ Un МЯУГ;
— минимальное значение удельного сопротивления рельсовой ли-
нии постоянному или переменному сигнальному току, соответственно
гмин ИЛИ ZMHH’
— максимальное значение удельного сопротивления изоляции
ги макс между рельсовыми нитями РЦ.
Требование по допустимой перегрузке путевого приемника при бла-
гоприятных условиях нормального режима выполняется, если обеспе-
чивается следующее неравенство
I ж
, _ н.ф.макс ,
п.ф. j п.доп’ (1-13)
Р
где кп ф — фактический коэффициент перегрузки путевого приемника по току
в нормальном режиме при благоприятных условиях работы РЦ;
/н ф макс — максимальное значение фактического тока в путевом приемнике
при благоприятных условиях работы РЦ в нормальном режиме;
1р — значение рабочего тока путевого приемника (путевого реле);
доп — максимально допустимое значение коэффициента перегрузки по
току путевого приемника РЦ.
Электронные устройства счета осей. С ростом интенсивности и ско-
рости движения поездов возникает необходимость повышения пропуск-
ной и провозной способности железных дорог, а также безопасности
движения поездов. Вследствие этого системы путевой блокировки мо-
гут дополняться средствами автоматического контроля свободное™
пути. Одним из наиболее экономичных и надежных технических реше-
ний, требующих минимальных эксплуатационных затрат, является при-
менение счетчиков осей.
Обобщенная структурная схема системы счета осей представлена на
рис. 1.12 и состоит из трех основных конструктивных элементов:
— рельсовые датчики (РД), которые располагаются непосредственно
на рельсах на границах контролируемого участка пути и вырабатывают
электрические сигналы при взаимодействии с каждой колесной парой;
— устройство преобразования (УП) первичного сигнала в форму,
удобную для передачи по выделенным или стандартным (телефонным)
каналам связи;
— решающий прибор (РП), находящийся, как правило, в аппарат-
ном помещении, соединяется с рельсовыми датчиками линиями ЛС1,
ЛС2 и на основе полученных от них сигналов формирует в системе сче-
та осей сигнал о занятом или свободном состоянии контролируемого
участка пуш.
38
Рис. 1.12. Структурная схема системы счета осей
В настоящее время на отечественных железных дорогах и за рубе-
жом в системах счета осей в качестве РД наибольшее распространение
получили индукционные датчики, которые обеспечивают работоспо-
собность в любых климатических условиях, при наличии мощных маг-
нитных полей тягового тока и полей тяговых электродвигателей, и не ока-
зывают заметного биологического воздействия на окружающую среду.
Обычно счетчики осей применяются в следующих случаях:
— при невозможности и экономической нецелесообразности ис-
пользования рельсовых цепей различных типов в связи с низким со-
противлением балласта;
— использовании металлических шпал;
— загрязненности поверхности головок рельсов;
— превышении допустимого значения наводимого напряжения в
рельсовой цепи вследствие мешающих влияний со стороны тяговой кон-
тактной сети, промышленных установок, линий электропередач и т.п.
В отдельных случаях счетчики осей могут применяться совместно с
рельсовыми цепями.
Отечественными и зарубежными разработчиками и изготовителями
аппаратуры счетчиков осей предложены соответствующие технические
решения и налажен выпуск аппаратуры для:
— перегонов, оборудованных полуавтоматической блокировкой
(в том числе и при ДЦ на малодеятельных линиях), контроля свобод-
ности перегона, проверки прибытия поезда в полном составе и автома-
тического формирования блок-сигнала «путевое прибытие»;
— перегонов, оборудованных автоматической блокировкой, конт-
роля свободности отдельных участков с разводными или металличес-
кими мостами, на которых не обеспечивается изоляция рельсов от эле-
ментов пролетного строения;
— контроля свободности разветвленных и неразветвленных участ-
ков путей станции на станциях, оборудованных ЭЦ или устройствами
ключевой зависимости стрелок и светофоров;
— контроля свободности участков извещения к переездам и фикса-
ции направления движения и проследования поезда на перегонных пе-
реездах при ПАБ и АБ, оборудованных переездной сигнализацией.
1.4. Регулирование движения поездов на станциях
На железнодорожных станциях для управления стрелками и свето-
форами применяют устройства электрической централизации (ЭЦ) раз-
личного типа. Эти устройства позволяют обеспечить безопасность пе-
40
редвижений на станциях, значительно сократить штат работников служ-
бы перевозок, повысить производительность их труда, ускорить приго-
товление маршрутов, тем самым интенсифицировать поездную и ма-
невровую работу.
Все передвижения подвижного состава на станциях подразделяют
на поездные и маневровые. Поездными называют передвижения подвиж-
ных единиц (поездов) в маршрутах приема и отправления по установ-
ленным поездным сигналам. Маневровыми называются внепоездные
передвижения составов, вагонов и локомотивов, связанные с расфор-
мированием, формированием и обработкой поездов, а также выполне-
нием грузовых и других операций.
Качество работы железнодорожного транспорта и его показатели:
пропускная способность участков железных дорог, участковая скорость
движения поездов по ним, интенсивность проведения маневровой ра-
боты — в значительной мере определяются станционными устройства-
ми автоматики. Так, на пропускную способность участка влияет число
промежуточных станций на нем и станционные интервалы, определя-
ющиеся необходимостью производства обгонов пассажирскими поез-
дами грузовых при большой разнице их скоростей. Чем меньше отно-
шение скоростей грузового vr и пассажирского vn поездов А = vr/vn, тем
чаще возникает необходимость обгонов поездов на станциях.
Станционный интервал т — это минимальный промежуток времени
для выполнения операций по приему, отправлению или пропуску поез-
дов через станцию. Станционные интервалы определяют для каждого
подхода у всех станций отдельно для грузовых и пассажирских поездов
при построении технологических графиков движения поездов с макси-
мально возможным совмещением операций во времени. При опреде-
лении станционных интервалов учитывается время на приготовление
маршрута, а также на проход поездом расчетного расстояния от оси стан-
ции, обеспечивающее безопасный пропуск поездов по станциям. К стан-
ционным интервалам относятся следующие интервалы:
тн неодновременного прибытия поездов противоположных направле-
ний — наименьший промежуток времени от момента прибытия на стан-
цию однопутного участка поезда одного направления до момента при-
бытия на эту же станцию или проследования через нее поезда встреч-
ного направления;
тс скрещения поездов — наименьший промежуток времени от мо-
мента прибытия на станцию или проследования через нее одного по-
езда до отправления на тот же перегон другого поезда встречного на-
правления;
41
тпр попутного прибытия поездов на станцию — наименьший проме-
жуток времени от момента прибытия на станцию или проследования
через нее одного поезда до момента прибытия на эту же станцию или
проследования через нее поезда того же направления;
тот попутного отправления поездов со станции — наименьший про-
межуток времени от момента отправления со станции или проследова-
ния через нее одного поезда до момента отправления с этой же станции
или проследования через нее поезда того же направления;
тп попутного следования поездов — наименьший промежуток време-
ни между прибытием на станцию одного поезда и отправлением на тот
же перегон попутного поезда с предыдущей станции;
тпо неодновременного прибытия и попутного отправления поездов —
минимальный промежуток времени между прибытием на станцию од-
ного поезда и отправлением с этой же станции другого поезда того же
направления;
топ неодновременного отправления и попутного прибытия поездов —
минимальный промежуток времени между отправлением одного поезда
со станции и прибытием на нее другого поезда попутного направления.
Tfo безостановочного скрещения поездов — промежуток времени меж-
ду вступлением на раздельный пункт первого поезда и вступлением на
него встречного поезда.
На рис. 1.13 показаны фрагменты графика движения поездов, на
которых указаны станционные интервалы.
Каждый станционный интервал определяется аналитическими рас-
четами или графическими построениями по всем операциям и пере-
движениям поездов за время интервала. Так, например, продолжитель-
ность интервала неодновременного прибытия складывается из време-
ни на выполнение необходимых операций на станции по проверке
прибытия первого поезда и приготовления маршрута для второго поез-
да /оп и времени проследования поездом расчетного расстояния
= 'оп + 'в + (/п + /т + /J / vBX, (1.14)
где tB — время восприятия машинистом показания входного или предупреди-
тельного сигнала;
/п — длина поезда;
/т — тормозной путь или расстояние от предупредительного сигнала до
входного;
/вх — расстояние от входного сигнала до предельного столбика пути
отправления поезда;
vbx — средняя скорость входа поезда на станцию на протяжении расчетного
расстояния.
42
Рис. 1.13. Фрагменты графика движения поездов, на которых указаны
станционные интервалы:
1 — неодновременного прибытия поездов; 2 — скрещения поездов: а — при
остановке обоих поездов на станции; б — при отправлении поезда после про-
пуска встречного; 3 — попутного следования; 4а — неодновременного прибытия
и попутного отправления; 46 — неодновременного отправления и попутного
прибытия; 5 — безостановочного скрещения
Таким образом, пропускная способность участков железных дорог в
значительной степени определяется временем на проверку и приготов-
ление поездных маршрутов на станциях. Показателем качества работы
станций является их перерабатывающая способность, определяемая
объемом маневровой работы, которую может производить станция за
сутки. Эта величина определяется временем на приготовление манев-
ровых маршрутов.
В зависимости от способа перевода стрелок (управления стрелочны-
ми приводами) и маршрутизации передвижений в значительной степе-
43
ни изменяются и станционные интервалы. Так, при переводе стрелоч-
ных переводов с помощью ручного привода время установки маршрута
составляет 5... 10 мин, продолжительность операций для установки мар-
шрутов при ЭЦ с индивидуальным переводом стрелок — до 30 с, а при
маршрутном параллельном переводе стрелок — до 10 с. Из этого при-
мера видно, что применение систем ЭЦ с маршрутным управлением
позволяет достичь минимально возможного времени установки марш-
рутов, а следовательно, и минимальных станционных интервалов.
Маневровая работа является важной составной частью перевозоч-
ного процесса на железнодорожном транспорте и существенно влияет
на его эффективность. Каждый вагон за время своего оборота проходит
три-четыре маневровые переработки, на выполнение маневровой ра-
боты расходуется около 10 % всех средств, затрачиваемых на перевозки.
Маневровая работа осуществляется на железнодорожных станци-
ях с целью перемещения вагонов и одиночных локомотивов в соот-
ветствии с установленными технологическими процессами. Все пере-
мещения подвижного состава в пределах станции, связанные с обра-
боткой прибывших и отправляемых поездов, называются маневрами.
Управление маневровой работой осуществляют маневровый диспет-
чер, дежурный по станции, дежурный по горке или по парку в соот-
ветствии с технико-распорядительным актом станции. Непосредствен-
ным руководителем маневров является работник, обычно составитель
поездов, распоряжающийся действиями лиц, участвующих в манев-
рах: машинистов маневровых локомотивов, сигналистов, дежурных
стрелочных постов и др. Рациональная организация маневров опре-
деляет эффективность работы станций, уровень их перерабатывающей
способности и важный показатель работы железных дорог — затраты
времени на обработку вагонов.
Для оценки объема маневров пользуются понятием маневровая опе-
рация. Типовые маневровые операции — это расформирование состава,
формирование состава поезда, обработка транзитного поезда с измене-
нием массы состава или обменом групп вагонов, перестановка состава
или групп вагонов из одного парка в другой, подача или уборка группы
вагонов и перестановка отдельных вагонов. К маневровым операциям
относятся также подача локомотива под сформированный поезд и убор-
ка локомотива от прибывшего на станцию поезда, смена локомотива у
транзитных поездов.
Определение необходимых затрат времени на выполнение тех или
иных маневров называется их нормированием и производится на осно-
ве расчетных параметров, устанавливаемых хронометражными наблю-
44
дениями или тяговыми расчетами. Хронометражные наблюдения оп-
ределяют расчетные параметры для нормирования в основном слож-
ных (сортировочных, группировочных) маневров с большим числом
однотипных маневровых рейсов и маневровых полурейсов. Способ
тяговых расчетов целесообразно применять для нормирования про-
стых маневров, состоящих из более или менее длинных одиночных
полурейсов по подаче, уборке, перестановке групп вагонов или соста-
вов со сборными поездами на промежуточных станциях, а также для
определения расчетных маневровых параметров при нормировании
более сложных маневров.
Маневровые операции выполняют в отдельных маневровых районах
станций, территориальное расположение которых определяется назна-
чением станции и характером выполняемой маневровой работы. Так,
например, на сортировочных станциях основные маневровые районы
расположены в горочный горловине и выходной горловине сортировоч-
ного парка, на участковых станциях — в районах стрелочных и бесстре-
лочных участков путей, примыкающих к ходовому пути и путям, где об-
рабатываются участковые и сборные поезда; на промышленных станци-
ях — в горловинах, где осуществляется подборка вагонов по роду груза
(например, по сортности угля, нефти, металла и т.п.). Применение ЭЦ в
маневровых районах не только ускоряет маневры, но и позволяет заме-
нить тяжелый и опасный труд сигналистов работой дежурного по стре-
лочному посту за пультом управления стрелками и светофорами.
Маневровые передвижения подразделяют на маршрутизированные
и ^маршрутизированные. Передвижения по замкнутым стрелкам на-
зываются маршрутизированными (по сигнальным показаниям манев-
ровых светофоров), по незамкнутым — ^маршрутизированными. В зо-
нах, где маршрутизируется поездная работа, маршрутизируют и ма-
невровые передвижения. При этом обеспечивается предварительное
и окончательное замыкание маршрута при открытии сигнала, автома-
тическое размыкание маршрута при проследовании по нему состава,
автоматическая отмена маршрута после закрытия сигнала, искусствен-
ное размыкание секций маршрута. Станционный маршрут называет-
ся основным, если он проходит по кратчайшему пути следования по
станции с наименьшим количеством пересечений с другими возмож-
ными маршрутами, и вариантным, отличающимся от основного по-
ложением стрелок.
Маневровые немаршрутизированные передвижения выполняют при
сортировочной работе по формированию и расформированию соста-
вов, расстановке вагонов по путям погрузки и выгрузки и т.п.
45
При ЭЦ на станции у каждого стрелочного перевода устанавлива-
ют электропривод, который переводит стрелку, осуществляет ее меха-
ническое запирание и контроль положения остряков стрелочного пе-
ревода. Взаимные зависимости между положением стрелок и показа-
ниями светофоров и замыкание стрелок в маршрутах осуществляют
электрические схемы, построенные на электромагнитных реле, бес-
контактных элементах или средствах микропроцессорной и вычисли-
тельной техники. Свободность приемо-отправочных путей, а также
всех стрелочных и бесстрелочных участков пути в горловине станции
определяется с помощью рельсовых цепей или других путевых датчи-
ков. Командная информация передается машинисту локомотива сиг-
налами поездных и маневровых путевых светофоров и с помощью ус-
тройств локомотивной сигнализации.
Все передвижения на станциях, оборудованных устройствами ЭЦ,
осуществляются по установленным маршрутам, т.е. являются марш-
рутизированными, а разрешением движения по маршруту является со-
ответствующее показание станционного светофора. Маршрутизация
передвижений на станциях и светофорная сигнализация обеспечива-
ют безопасность и четкую организацию движения поездов и маневро-
вой работы.
1.5. Основные способы и технические средства обеспечения
безопасности движения на станциях
Основой для построения систем регулирования движения поездов
на станциях (систем ЭЦ) и их дальнейшего проектирования служат схе-
матические планы станций. Схематический план представляет собой
немасштабное однолинейное изображение путей, стрелок, светофоров,
изолирующих стыков и других объектов станции с соблюдением их вза-
имного расположения и пропорции в длинах путей.
Для определения условий безопасного функционирования систем
ЭЦ в [49] предложено рассматривать следующие множества основных
элементов однониточного плана станции: множество светофоров,
стрелок, изолированных участков, включая подмножества стрелочно-
путевых участков и бесстрелочных участков; множество приемо-от-
правочных путей, участков приближения и удаления, внутристанци-
онных переездов.
Согласно Правилам технической эксплуатации, системы регули-
рования движения поездов на станциях должны обеспечивать выпол-
нение следующих основных функций: взаимное замыкание стрелок и
46
светофоров; контроль взреза стрелки с одновременным закрытием све-
тофора, ограждающего данный маршрут; контроль положения стре-
лок и занятости путей и стрелочных секций на аппарате управления;
возможность маршрутного или раздельного управления стрелками и
светофорами; осуществление маневровых передвижений по показа-
ниям маневровых светофоров; при необходимости передачу стрелок
на местное управление.
При этом системы электрической централизации на станциях не
должны допускать возникновения следующих опасных состояний, на-
рушающих безопасность движения поездов: открытия входного свето-
фора при маршруте, установленном на занятый путь; перевода стрелки
под подвижным составом; открытия светофоров, соответствующих дан-
ному маршруту, если стрелки не поставлены в надлежащее положение;
перевода входящей в маршрут стрелки или открытия светофора враж-
дебного маршрута.
Процесс регулирования движения поездов на станциях, как прави-
ло, осуществляется с помощью реализации маршрутных передвижений
(маршрутов).
Маршрутом называется часть путевого развития станции, подготов-
ленная для безопасного следования подвижного состава от начала это-
го путевого развития до его конца. Началом маршрута является разре-
шающее (открытое) показание соответствующего светофора (входно-
го, выходного, маршрутного или маневрового), а концом маршрута —
элемент путевого развития станции или перегона в зависимости от ка-
тегории маршрута. Выделяют поездные и маневровые маршруты, а сре-
ди поездных различают маршруты приема, отправления и передачи.
Маршрутом приема называется часть путевого развития станции,
подготовленная для приема поезда с перегона на свободный приемо-
отправочный путь. Началом маршрута приема является входной свето-
фор, а концом — приемо-отправочный путь. Таким образом, в маршрут
приема входят входной светофор, стрелочные и бесстрелочные участки
пути (секции), стрелки, переезды и приемо-отправочный путь, являю-
щийся концом маршрута.
Маршрутом передачи называется часть путевого развития станции,
подготовленная для передачи поезда из одного парка станции в другой
на свободный приемо-отправочный путь.
Маршрутом отправления называется часть путевого развития стан-
ции, подготовленная для отправления поезда с приёмо-отправочного
пути на свободный перегон (участок удаления). Началом маршрута от-
правления является выходной светофор, а концом — свободный пере-
47
гон (при полуавтоматической блокировке) или участок удаления (при
автоблокировке).
Организация маневровой работы и, следовательно, задание манев-
ровых маршрутов зависит на каждой конкретной станции от техноло-
гии ее работы и определяется технико-распорядительным актом стан-
ции. Началом маневрового маршрута является светофор, разрешающий
маневровое передвижение, а концами — следующие объекты:
— попутный маневровый светофор, расположенный на границе
стрелочных секций;
— участок пути в горловине станции (бесстрелочный путевой учас-
ток (секция)), огражденный с двух сторон маневровыми светофорами;
— нецентрализованная зона станции (тупик, подъездной путь, депо,
грузовой двор и т.п.);
— первый участок удаления перегона, примыкающего к станции;
— граница станции однопутного участка, а также двухпутного участ-
ка, если согласно технико-распорядительному акту станции запрещен
выезд на участок удаления;
— приёмо-отправочный путь станции.
Действия оператора или ДСП на пульте управления ЭЦ по подго-
товке путевого развития станции для следования поезда или маневро-
вого состава называют заданием маршрута, а реакцию системы ЭЦ на
управляющие воздействия — установкой маршрута.
В системах с маршрутным набором устройства ЭЦ подразделяются
на наборную и исполнительную группы. Наборная группа (или марш-
рутный набор) предназначена для автоматизации действий ДСП по за-
данию маршрута и выработки управляющих воздействий на объекты ЭЦ.
Устройства исполнительной группы выполняют команды по установке
маршрута с проверкой условий безопасности движения поездов.
Манипуляции ДСП кнопками и коммутаторами на пульте управления
по переводу стрелок и открытию светофоров могут быть правильными,
допустимыми по безопасности движения и ошибочными. Система ЭЦ
должна реагировать лишь на те управляющие воздействия, которые не ве-
дут к нарушению безопасности. Для управления движением поездов при
неисправности устройств ЭЦ на пульте устанавливаются кнопки, воздей-
ствующие на объекты управления без контроля отдельных условий безо-
пасности движения. Эти кнопки пломбируются или снабжаются счетчи-
ками числа нажатий. Перед тем как оперировать такими кнопками, ДСП
обязан зафиксировать свои действия в «Журнале осмотра путей, стрелоч-
ных переводов, контактной сети и устройств СЦБ. Форма ДУ-46». Этим
он берет на себя ответственность за безопасность движения поездов.
48
Процесс подготовки путевого развития станции для безопасного сле-
дования поезда или маневровой работы называют установкой маршру-
та. Установка маршрута — это перевод ходовых и охранных стрелок в
требуемое положение и замыкание их, проверка условий безопасности
движения по всем элементам маршрута, включение на соответствую-
щем светофоре разрешающего показания.
При задании маршрута до открытия светофора, разрешающего дви-
жение по задаваемому маршруту, в устройствах ЭЦ необходимо исклю-
чить возможность перевода ходовых и охранных стрелок, входящих в
данный маршрут — замкнуть стрелки и исключить возможность зада-
ния маршрутов, враждебных задаваемому, т.е. выполнить замыкание
маршрута. Далее следует включить на светофоре разрешающее сигналь-
ное показание с проверкой фактического выполнения требований за-
мыкания маршрута. Такой алгоритм функционирования системы ЭЦ
гарантирует безопасность движения поездов.
Различают два вида замыкания маршрутов: предварительное и окон-
чательное. В общем случае предварительное замыкание наступает при
открытии светофора, если на изолированном участке перед светофо-
ром (на участке приближения) отсутствует подвижной состав. При
вступлении поезда на участок приближения наступает окончательное
замыкание. Вид замыкания определяет выдержку времени при отмене
маршрута.
При свободном состоянии участка приближения используется ре-
жим предварительного замыкания маршрута, при котором отмена задан-
ного маршрута с перекрытием светофора влечет за собой (с небольшой
задержкой около 6 с — защита от возможной потери шунта на участке
приближения) размыкание стрелок. Это позволяет быстро изменить
первоначально заданный маршрут.
При занятом участке приближения вводится режим окончательного
замыкания маршрута. В этом режиме отсутствует тормозной путь меж-
ду головой локомотива и входным (выходным) светофором. При необ-
ходимом перекрытии светофора (чрезвычайные обстоятельства — на-
пример, загорелась цистерна на соседнем пути или развалился груз ав-
томашины на внутристанционном переезде и др.) размыкание такого
маршрута должно выполняться с выдержкой времени, достаточной для
остановки поезда на замкнутых стрелках. При обычных скоростях
движения поездов — пассажирских до 140 км/ч и грузовых до 90 км/ч —
данное время в поездных маршрутах принимается равным не менее 3 мин,
а в маневровых маршрутах — не менее 1 мин. Это предотвращает дви-
жение неуправляемого поезда по незамкнутым стрелкам.
49
Процесс, обратный замыканию, называется размыканием маршру-
та. При движении подвижного состава по трассе маршрута системы ЭЦ
обеспечивают автоматическое размыкание маршрута. Для защиты от
преждевременного размыкания при наложении и снятии шунта на рель-
совые цепи, а также при переключении фидеров питания факт движе-
ния поезда устанавливается проверкой последовательного занятия и
освобождения секций, входящих в маршрут. В цепях размыкания мар-
шрута используются медленнодействующие на срабатывание повтори-
тели путевых реле с выдержкой времени 6 с, что примерно в 2 раза боль-
ше максимального времени потери шунта. В системах ЭЦ применяют
маршрутное и посекционное автоматическое размыкание маршрутов
при движении подвижного состава.
При маршрутном размыкании освобождение от замыкания стрелок
и враждебных маршрутов происходит в процессе использования всего
маршрута, т.е. занятия и освобождения всех секций, входящих в марш-
рут. Посекционное размыкание предусматривает постепенное (по мере
освобождения секций подвижным составом) снятие замыкания стре-
лок и враждебных маршрутов.
Если после прохода поезда возникла неисправность рельсовой цепи
или потеря контроля положения стрелок, то для размыкания маршрута
используется режим искусственного размыкания (искусственной раз-
делки), который выполняется с выдержкой времени 3 мин после нажа-
тия специальных кнопок.
Каждому поездному или маневровому маршруту может быть постав-
лено в соответствие подмножество элементов однониточного плана
станции, которые должны обеспечивать безопасное функционирова-
ние ЭЦ при задании, реализации, отмене и искусственной разделке дан-
ного маршрута. Каждому элементу (стрелке, участку, приемо-отправоч-
ному пути, участку приближения и удаления, светофора и переезда) с
помощью технических средств систем ЭЦ должны обеспечиваться оп-
ределенные условия безопасности движения поездов, приведенные в
табл. 1.1. Два маршрута называются враждебными, если их одновремен-
ная реализация вызывает нарушение хотя бы одного из условий безо-
пасности движения поездов.
Выполнение перечисленных в табл. 1.1 условий безопасности дви-
жения поездов на станции обеспечивается за счет построения систем
ЭЦ с защитой от опасных отказов этих систем.
В системах регулирования движением на станциях, построенных на
основе электромагнитных реле, в схемах исполнительной группы ис-
пользуются реле специальной конструкции, не имеющие опасных от-
50
Таблица 1.1
№ п/п Элемент однониточного плана станции Условия обеспечения безопасности движения поездов
1 2 3
1 Централизованные стрелки - контроль крайнего положения ходовых стрелок - контроль правильного положения охранных стрелок - контроль отсутствия передачи стрелок на местное управление - проверка отсутствия замыкания стрелок в других маршрутах
2 Стрелочные и бесстрелочные участки - контроль свободности ходовых участков (секций) - контроль свободности негабаритных участков - проверка отсутствия отмены маршрутов и искусственной разделки - проверка фактического замыкания участков в заданном маршруте - проверка размыкания участков при отмене маршрута и искусственной разделке по заданному алгоритму - защита замкнутых участков от преждевременного размыкания соответственно при наложении и снятии шунта на рельсовую цепь, переключении фидеров питания, потере шунта на заданное время
3 Приёмо-отправочные пути - контроль свободности приемо-отправочного пути - контроль отсутствия задания враждебных (лобовых) маршрутов в противоположной горловине станции до задания маршрута на данный приемо-отправочный путь - проверка отсутствия передачи приеме- отправочного пути на местное управление в противоположной горловине - проверка отсутствия включения ограждения приемо-отправочного пути - проверка фактического исключения лобовых маршрутов на данный приемо- отправочный путь после задания маршрута
51
Окончание табл. 1.1
1 2 3
4 Участки приближения и удаления - контроль свободное™ первого блок-участка удаления при автоблокировке - контроль наличия ключа-жезла в аппарате управления - контроль правильно установленного направления движения при двухсторонней автоблокировке - проверка фактического замыкания схемы смены направления при двухсторонней автоблокировке - контроль свободное™ перегона при полуавтоматической блокировке
5 Светофоры - контроль соответствия сигнального показания светофора Инструкции по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации - контроль отсутствия включения пригласительного сигнального показания на светофоре - контроль закрытого состояния враждебных светофоров
6 Переезды - проверка закрытого состояния заградительных светофоров - проверка включения разрешающих сигнальных показаний на светофоре с выдержкой времени, достаточной для закрытия движения не переезде
казов. При этом считается, что опасным отказом реле является ложное
замыкание общего и нормально разомкнутого (фронтового) контактов,
а несрабатывание реле или ложное замыкание общего и нормально зам-
кнутого (тылового) контакта приводит к защитному отказу. Необходи-
мая защищенность таких реле от опасных отказов достигается их спе-
циальной конструкцией, схемными решениями и условиями их эксп-
луатации и обслуживания.
К конструктивным мерам защиты от опасных отказов реле относят-
ся следующие: фронтовые и общие контакты должны быть изготовле-
ны из материалов, исключающих их сваривание; возврат якоря реле в
исходное состояние при выключении питания обмотки реле должен
обеспечиваться под действием его собственного веса; каждое реле или
52
группа реле (релейный блок) должны закрываться кожухом и опломби-
ровываться, изоляция между токоведущими частями и корпусом реле
должна выдерживать пробивное напряжение 2000 В переменного тока
частотой 50 Гц в течение 1 мин. Кроме того, для каждого типа реле нор-
мированы сила нажатия контактных пружин, межконтактный зазор, пе-
реходное сопротивление контактов и другие параметры.
К схемным решениям обеспечения защиты от опасных отказов от-
носится выбор исходного состояния реле, при котором выполняются
перечисленные выше условия безопасности движения поездов. Так,
путевое реле при свободной рельсовой цепи должно быть под током,
замыкающее реле в установленном маршруте — без тока (это соответ-
ствует замкнутому состоянию стрелок в маршруте, исключающем воз-
можность их перевода), сигнальное реле при отсутствии установленно-
го маршрута или при занятом участке за светофором — без тока (при
этом должно быть включено показание светофора, запрещающее дви-
жение) и т.д.
По определенным правилам должно производиться сопряжение
схем, построенных на реле специальной конструкции (например, ис-
полнительных схем), с наборными схемами, выполняющими логичес-
кие функции. Эти правила относятся к системам ЭЦ с маршрутным
управлением, при этом допускается включение контакта реле набор-
ной группы первым и единственным в цепи питания соответствующего
исполнительного реле, состоящей из нескольких реле, причем контак-
тами исполнительной группы должны проверяться условия возможно-
сти возбуждения этого реле.
В устройствах и системах железнодорожной автоматики обеспечение
функциональной безопасности базируется на двух принципах. В основу
первого из них положена избыточность:
— параметрическая, связанная с повышением запаса прочности;
— схемная, при которой сами устройства и их узлы используют так
называемые безопасные логические элементы;
— структурная или аппаратная, при которой аппаратные средства
резервируют, т.е. используют дублирование, троирование и т.д.;
— программная, когда алгоритм функционирования устройства ре-
ализуется с помощью двух независимых программ;
— информационная, использующая кодирование информации в си-
стеме с последующим декодированием и проверкой ее безошибочнос-
ти перед использованием;
— временная, при которой функциональная безопасность обеспечи-
вается за счет увеличения времени восприятия или выдачи воздействия;
53
— комбинированная, одновременно использующая несколько из пе-
речисленных методов.
В соответствии со вторым принципом обеспечение безопасности
достигается применением средств, локализующих развитие неблагоп-
риятных процессов, защищающих систему от выдачи неправильных
воздействий, предупреждающих о возможном наступлении экстре-
мальных ситуаций, воздействующих на функционирование объекта уп-
равления в критических случаях (определяющих развитие отказа и пе-
реводящих объекты управления в защитное состояние). Для этих це-
лей используются контролирующие и диагностирующие устройства,
которые оценивают значения выходных сигналов системы и значения
специальных диагностических признаков, а в необходимых случаях и
окружающей среды (вибрации, температуры, электромагнитной об-
становки и др.).
При проектировании конкретных систем в них может закладывать-
ся защита от возникновения опасных отказов, отвечающая обоим прин-
ципам одновременно.
Возможные структуры безопасных систем управления условно мо-
гут быть разделены на три класса: с элементно-схемной, программной
и аппаратной избыточностью. К системам с элементно-схемной избы-
точностью относятся традиционные системы на электромагнитных реле
специальной конструкции (типа НМШ, РЭЛ и др.), а также системы на
элементах с параметрической избыточностью, на безопасных логичес-
ких элементах и на логических элементах с самоконтролем. К системам
с программной избыточностью относятся системы с дуальными про-
граммами, которые, в свою очередь, могут не содержать резерва или
иметь резерв: полный или частичный. Резерв может быть аппаратным
или программным, но независимо от этого сравнение между собой вы-
ходных сигналов резервированных каналов всегда осуществляется про-
граммными средствами.
Системы с аппаратной избыточностью могут содержать специаль-
ный автомат, формирующий контрольный сигнал, или быть оборудо-
ванными решающей обратной связью с выхода функционального бло-
ка или с выхода контрольных цепей объекта управления. Эти устрой-
ства также могут не содержать резерва или быть резервированными —
частично или полностью. К системам этого класса относятся порого-
вые системы и их частный случай — мажоритарные системы. Они по-
лучили широкое распространение на практике. Отличительной особен-
ностью систем этого класса является применение аппаратных средств
контроля правильности их функционирования.
54
Системы, в которых одновременно используются аппаратная и про-
граммная избыточности, выделены в отдельный класс так называемых
смешанных систем.
Обеспечение функциональной безопасности систем с элементно-
схемной избыточностью базируется на использовании в составе функ-
циональных блоков элементов с односторонними (несимметричными)
отказами. К таким элементам относятся:
— специальные реле, на основе которых построено большинство эк-
сплуатируемых в настоящее время систем СЦБ;
— безопасные логические элементы, основанные на специальной
схемотехнике, исключающей появление неконтролируемых отказов;
— схемно-избыточные элементы на стандартных интегральных эле-
ментах с динамическим режимом функционирования.
В системах, построенных по этому принципу, резервирование вслед-
ствие значительной сложности его реализации, как правило, отсутствует.
В специальных электромагнитных реле несимметричность отказа
достигается за счет гарантированного размыкания фронтовых контак-
тов в случае возникновения любой неисправности, приводящей к обе-
сточиванию реле.
Безопасные логические элементы реализуют простые логические
функции и основаны на выборе параметров их схем таким образом, что-
бы любое изменение этих параметров приводило к выключению актив-
ного сигнала на выходе элемента. Логические элементы с самоконтро-
лем основаны на использовании стандартных микросхем малой степе-
ни интеграции, из которых строятся устойчивые конечные автоматы,
выполняющие в динамическом режиме требуемый набор функций. Каж-
дый такой автомат, кроме функциональных выходов, имеет специаль-
ные динамические контрольные выходы с парафазными сигналами при
нормальном функционировании автомата.
Функциональная безопасность устройств с элементно-схемной из-
быточностью может быть достаточно высокой, она основана на том, что
любой возможный отказ каждого из элементов, входящих в состав схе-
мы, приводит к ее защитному отключению. В то же время общая на-
дежность устройства невелика, так как все его элементы включены пос-
ледовательно и значения их интенсивностей отказов (лямбда-харакге-
ристики) суммируются.
Программная избыточность систем построена на использовании
одной микро-ЭВМ, в которой каждая задача последовательно во вре-
мени решается два раза: по одной программе, а затем — по другой. Обе
55
программы представляют собой самостоятельные версии реализации
одного и того же алгоритма функционирования системы. Результаты
расчетов по этим программам с помощью третьей (специальной) про-
граммы сравниваются между собой. Эта же программа управляет вы-
ходными ключами. Надежность такой структуры может быть довольно
высокой благодаря высокой надежности интегральных элементов и со-
временных методов монтажа. Однако она все же будет ниже надежнос-
ти аналогичной системы без избыточности, так как программная избы-
точность сопровождается увеличением объема аппаратных средств.
Повышение надежности достигается дополнительным резервировани-
ем с восстановлением.
Следует отметить, что затраты на создание структур с аппаратной
избыточностью невелики относительно затрат, связанных с другими
методами достижения функциональной безопасности, поэтому они
получили наибольшее распространение.
1.6. Расстановка светофоров на станции
Для контроля свободности путевых и стрелочных зон и повыше-
ния эффективности работы станционные пути и горловины разделя-
ют на изолированные участки, каждый из которых оборудуется рель-
совой цепью.
В зоне стрелочного перевода пути сходятся. В точке, где расстоя-
ние между осями путей равно 4100 мм, устанавливается предельный
столбик. Для выполнения габарита подвижного состава и приближе-
ния строений при движении подвижных единиц по соседним путям
изолирующие стыки, ограничивающие рельсовые линии станционных
путей, устанавливают на расстоянии не менее 3,5 м от предельного
столбика в сторону пути. При необходимости размещения изолирую-
щих стыков на меньшем расстоянии от предельного столбика, они
называются негабаритными. Наличие на станции негабаритных сты-
ков должно учитываться в схемах или алгоритмах установки и замы-
кания маршрутов.
Основными исходными документами, на основании которых про-
ектируются устройства электрической централизации, их принципиаль-
ные схемы, алгоритмы функционирования, размещение напольного
оборудования являются схематический (однониточный) и двухниточ-
ный планы станции и таблица взаимозависимостей стрелок, светофо-
ров и маршрутов.
56
На схематическом плане станции (рис. 1.14) отображают: станцион-
ные пути с указанием типа рельсов и полезной длины (определяется
как расстояние между светофорами, установленными на пути), стрелки
с указанием типа рельсов и марки крестовины, изолирующие стыки,
пост ЭЦ, маневровые посты, вышки, релейные будки и шкафы, бата-
рейные шкафы, маневровые колонки, железнодорожные мосты, путе-
проводы, пешеходные мосты, переезды, пассажирские платформы и
другие объекты. На плане показывают также трассу основных кабель-
ных линий и высоковольтно-сигнальной линии автоблокировки. Кро-
ме того, на плане в виде специальной таблицы ординат показываются
расстояния от оси поста ЭЦ до каждого объекта управления: светофора
и стрелочного привода. На плане станции показываются поездные (вход-
ные, выходные и маршрутные) светофоры, в том числе входные свето-
форы для приема поездов на станцию с неправильных путей перегона.
На поездных светофорах указывают пригласительные огни, а на выход-
ных — маневровые (лунно-белые). На специализированных путях и в
горловине станции указываются маневровые карликовые светофоры.
Условия зависимостей между положением стрелок, показаниями све-
тофоров и маршрутами на станции показываются в виде таблицы зависи-
мостей (рис. 1.15), в которой перечисляются все возможные на станции
поездные маршруты по категориям направления (четное, нечетное) и при-
ема или отправления поезда по каждому направлению. Маневровые мар-
шруты подразделяются на группы (на путь, с пути) по каждой горловине
станции. Все маршруты нумеруются, для каждого из них указываются све-
тофор, по которому разрешается движение, его показание и положение
ходовых и охранных стрелок, входящих в маршрут (соответственно, знака-
ми «+» и «—» в соответствии с положением стрелки в маршруте). Под ходо-
выми при этом понимаются стрелки, непосредственно входящие в маршрут,
а под охранными — стрелки, не входящие в данный маршрут, но исключаю-
щие возможность выезда на него подвижного состава с соседних путей.
В таблице каждому маршруту отводится отдельная строка и столбец. Для
враждебных маршрутов в клетке на пересечениях соответствующих строк и
столбцов ставят крест. Враждебными маршрутами, например, считаются
такие, в которых одни и те же стрелки замыкаются в различных положени-
ях; маршруты приема на станционный путь по отношению к встречным
маршрутам приема на тот же путь; маршруты по одним и тем же стрелочным
или бесстрелочным участкам или стрелкам, положение которых совпадает,
а также одновременно реализуемые маршруты через негабаритные стыки.
Для крупных станций составляются отдельно таблицы основных
поездных маршрутов, вариантных поездных маршрутов и маневровых
57
00
Ордината 1207 697 602 557 545
Литер светофора a S t? S3 Е?
Ордината «п оо 04 — 40 40
Литер стрелки — СП
БШ РШ
ПостЭЦ
Рис. 1.14. Схематический план станции:
а — промежуточной; б — участковой
Тип светофора Литера светофоров Количество
Маневровый Ml, М2, М3, М5, М7, М9, MH, М13, М15, М17, М19, М21, М23, М25, М27, М37, М39 17
Поездной Н, НД, 42,44,45,46,48,4С11-14 8
Поездной, совмещенный с маневровым 42,44,45,46,48,401-14 6
Итого светофоров 25
Ведомость стрелочных переводов
Тип рельса Марка крестовины Сторонность стрелочного перевода Количество
Р50 1/9 Левая 25,33,37 3
Р50 1/11 Правая 3 1
Р50 1/11 Левая 15 1
Р65 1/9 Левая 5, 7,21,23 4
Р65 1/9 Правая 9,11,17,19,31,35 6
Р65 1/11 Левая 13 1
Р65 1/11 Правая 1 1
Р65 1/18 Левая 27 1
Р65 1/18 Правая 29 1
В том числе стрелоки с двойным управлением 39,41,43 3
Итого стрелок ЭЦ 22
Направ- ление № мар- шрутов Наимено- вание мар- шрута По сиг- налу hl Маршруты Стрелки
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 1 3 6/8 4 2
Ст. А Прием 1 На путь ЗП н • X X X X X X X X X X X X X X +
2 На путь Ш н X • X X X X X X X X X X X — +
3 На путь 2П н X X • X X X X X X X X X X — —
Отправление 4 Спути2П 42 о X X X • X X X X X X X X — —
5 С пути Ш 41 о X X X X • X X X X X X X — +
6 СпутиЗП 43 о X X X X X • X X X X X X +
Ст. В 7 СпутиЗП НЗ о • X X X X X X X X X X X X X + —
8 С пути Ш Н1 о X • X X X X X X X X X X + +
9 Спути2П Н2 о X • X X X X X X X X X — +
Прием 10 На путь 2П 4 X X X • X X X X X X X X X X — +
11 На путь 2П 4 © X X X X • X X X X X X X X X + +
12 На путь ЗП 4 ® © X X X X X • X X X X X X X X X X + —
Маневры ОтМ1 13 На путь ЗП Ml © X X X X X X X • X X X +
14 На путь Ш Ml © X X X X X X X X • X X X X — +
15 На путь 2П Ml © X X X X X X X X X • X X X — —
За Ml 16 Спути2П 42 © X X X X X X X X X X • X X — —
17 С пути Ш 41 © X X X X X X X X X X X • X — +
18 СпутиЗП 43 © X X X X X X X X X X X X • +
От М2 19 На путь 2П М2 © X X X X X X X • X X X X X — +
20 На путь Ш М2 © X X X X X X X X • X X X X + +
21 На путь ЗП М2 © X X X X X X X X X • X X X X X + —
За М2 22 СпутиЗП НЗ © X X X X X X X X X X • X X X + —
23 Спути 1П Hl © X X X X X X X X X X X • + +
24 Спути2П Н2 © X X X X X X X X X X X X • — +
0тМ4 25 На путь ЗП М4 © X X X X X • X —
ЗаМ4 26 СпутиЗП НЗ © X X X X X X • —
Рис. 1.15. Таблица зависимостей между положением стрелок, показаниями светофоров и маршрутами на станции
маршрутов. В этих таблицах указываются положения стрелок, опреде-
ляющих направление маршрута. Враждебность маршрутов в таблицах
зависимостей для крупных станций не указывается.
Двухниточный план станции (рис. 1.16) необходим для отображения при
проектировании изоляции рельсовых цепей и путей прохождения сигналь-
ного и тягового токов. На двухниточном плане показываются пути и стре-
лочные переводы станции в двухниточном изображении, а также все, что
показано на схематическом плане. Кроме того, указываются места уста-
новки стрелочных электроприводов, контрольных замков, светофоров с
расположением их сигнальных огней, маневровых колонок, постов и вы-
шек, поста (или постов, если их несколько) централизации, пассажирско-
го здания, релейных и батарейных шкафов. На этом плане также показы-
ваются стрелочные и тяговые соединители, путевые дроссель-трансфор-
маторы, кабельные, трансформаторные и релейные ящики, кабельные
стойки и разветвительные муфты, а также изолирующие стыки.
На двухниточном плане показываются также кабельная магистраль,
линии подключения релейных шкафов, линейные провода автоблоки-
ровки, направления кодирования сигналами АЛС и расположение пи-
тающих и релейных концов рельсовых цепей. На плане для возможнос-
ти прослеживания чередования фаз сигнального тока в смежных рель-
совых цепях, нити показывают разной толщины.
Изолирующие стыки расставляют на плане, как правило, в створе со
светофорами (допускается сдвигать на 2 м стыки у входных светофо-
ров). В стрелочных переводах в зонах маршрутизированных маневров
изолирующие стыки устанавливают у конца рамного рельса.
На кодируемых сигналами АЛС путях изолирующие стыки на стрелках
рекомендуется устанавливать по направлению на отклонение. Правильность
установки изолирующих стыков проверяется путем подсчета их количества
в замкнутом контуре: при четном числе изолирующих стыков в контуре обес-
печивается правильное чередование фаз сигнального тока в смежных рель-
совых цепях. При нечетном числе изолирующих стыков переносятся уже
установленные или вводятся дополнительные изолирующие стыки.
На ответвлениях, не обтекаемых сигнальным током, при негабарит-
ных изолирующих стыках и на спаренных стрелочных переводах пока-
зывают по два стрелочных соединителя для повышения надежности
работы рельсовой цепи.
На электрифицированных участках в рельсовых цепях для пропуска
тягового тока устанавливают дроссель-трансформаторы на обоих кон-
цах рельсовой линии. Допускается на боковых путях и в горловинах
применение однодроссельных рельсовых цепей с пропуском тягового
61
Рис. 1.16. Двухниточный план станции
тока по специальным тяговым соединителям. Для проверки правиль-
ности составления схем рельсовых цепей и установки дроссельных пе-
ремычек и тяговых междупутных и стрелочных соединителей составля-
ют вспомогательную схему пропуска тягового тока по станции.
Контроль состояния (свободности или занятости подвижным соста-
вом) путей, стрелочных и бесстрелочных участков на станции при обо-
рудовании ее устройствами ЭЦ осуществляется с помощью станцион-
ных рельсовых цепей (РЦ), применение которых обеспечивает безопас-
ность передвижений и повышает эффективность поездной и маневровой
работы станции. Для этого пути и горловины станции разбиваются на
отдельные изолированные участки, каждый из которых оборудуется РЦ,
аппаратура РЦ располагается на посту ЭЦ.
На станциях применяются неразветвленные (на станционных путях
и бесстрелочных участках) и разветвленные (в зонах размещения стре-
лочных переводов) РЦ различных типов. Применяются разветвленные
РЦ (РРЦ) с параллельным подключением к источнику питания ответв-
лений, причем путевые приемники включаются, как правило, на всех
ответвлениях. РРЦ часто называют стрелочным путевым участком (сек-
цией). В устройствах ЭЦ применяют РЦ с изолирующими стыками, од-
нако, т.к. большинство отказов (до 50 %) в РЦ дают различные наруше-
ния изоляции (короткое замыкание в изолирующих стыках, пониже-
ние сопротивления балласта и шпал, нарушение изолирующих узлов в
гарнитуре стрелочных электроприводов), то для повышения надежнос-
ти наметилась тенденция применения бесстыковых РЦ.
В РРЦ по сравнению с неразветвленными РЦ имеется значительно боль-
шее количество изолирующих стыков, что приводит к более частым отка-
зам. Поэтому количество стрелок, включаемых в одну РРЦ, не должно
превышать трех. РРЦ с одной стрелкой имеет только два ответвления, для
двух стрелок таких ответвлений будет три или четыре в зависимости от спо-
соба укладки стрелочных переводов на изолированной секции. Для трех
стрелок полный контроль работы РРЦ становится затруднительным. Кро-
ме того, с включением в одну РРЦ большого числа стрелок увеличивается
длина рельсовой цепи, что увеличивает время занятости секции.
В малодеятельных обособленных маневровых районах станций и на
путях промышленного транспорта, где отсутствует поездная работа, с
целью экономии кабеля и аппаратуры применяется РРЦ с параллель-
ным подключением ответвлений путевого реле только в одном ответв-
лении. На других ответвлениях при этом не выполняется контрольный
режим, что требует в процессе эксплуатации более частых и тщатель-
ных проверок их работы для своевременного выявления отказов РРЦ и
63
исключению фиксации ложной свободности стрелочной секции. По-
этому такие РРЦ применяются только в маневровых зонах или при вы-
полнении условия: длина неконтролируемого ответвления не должна
превышать 60 м при обеспечении видимости всей стрелочной секции
со стороны дежурного по станции.
Наиболее надежным способом обеспечения контроля состояния всех
ответвлений стрелочной секции, включающей в себя более одной стрел-
ки, является подключение к одному из ответвлений источника электро-
питания, а ко всем остальным ответвлениям — путевых реле (рис. 1.17),
фронтовые контакты которых соединяются между собой последова-
тельно (по логической схеме «И») в цепи общего стрелочного путево-
го реле данной секции. Однако РРЦ могут обеспечивать объективный
контроль только на четырех ответвлениях, к одному из которых под-
ключается источник питания. Следовательно, для многих стрелочных
секций, состоящих из трех стрелок (рис. 1.18), на одном из ответвле-
ний (на ответвлении Д) не обеспечивается контрольный режим. Для
получения контроля всех пяти ответвлений два из них должны соеди-
няться последовательно, для чего дополнительно устанавливаются два
изолирующих стыка и укладываются две перемычки. Недостатком это-
го способа является повышенный расход кабеля и аппаратуры, что мо-
жет быть оправдано только при отсутствии более эффективных спо-
собов контроля всех ответвлений стрелочных секций.
На линиях без электротяги положительный эффект дает примене-
ние конденсаторного контроля двух ответвлений секции, включающей
в себя не более одного стрелочного перевода. В этом случае к одному из
ответвлений через согласующий трансформатор ответвления подклю-
чают конденсатор, а к другому — фазочувствительный приемник, на-
пример реле типа ДСШ-12. При этом отпадает потребность в дополни-
тельных жилах кабеля и аппаратуры.
Основным типом рельсовых цепей, применяемых на станциях, яв-
ляются фазочувствительные рельсовые цепи с частотой сигнального
тока 25 или 50 Гц.
Станционные фазочувствительные двухниточные РЦ с частотой сиг-
нального тока 50 Гц (рис. 1.19) применяются при электротяге постоянно-
го тока на всех путях и стрелочных участках станций с кодированием с
питающего и релейного концов. Дополнительные обмотки дроссель-
трансформаторов, размещаемых на пути, подключают к аппаратуре ка-
белем. Особенностью этих РЦ является использование фазочувствитель-
ных путевых реле П типа ДСШ-12, срабатывание которых зависит от ам-
плитуды и фазы сигнала. Для исключения ложного срабатывания путевого
64
Рис. 1.17. Обеспечение контроля состояния ответвлений стрелочной секции
о>
LZ1
os
as
Рис. 1.18. Стрелочная секция с тремя стрелками
Рис. 1.19. Станционная фазочувствительная двухниточная РЦ частотой 50 Гц
реле от источника питания смежной РЦ при коротком замыкании изо-
лирующих стыков в смежных РЦ предусматривают чередование фаз на-
пряжений за счет изменения подключения концов проводов на питаю-
щих трансформаторах. При замыкании изолирующих стыков на путевую
обмотку реле поступает сигнал от источника питания смежной РЦ про-
тивоположной фазы, и сектор реле замыкает тыловой контакт. Таким
образом, в этих РЦ используется фазовый способ контроля короткого
замыкания изолирующих стыков. Предельная длина таких РЦ составля-
ет 1500 м. Сигналы АЛС контактом трансмиттерного реле Т передаются с
питающего конца РЦ с момента размыкания фронтового контакта путе-
вого реле П. Кодирование с релейного конца осуществляется от кодиру-
ющего трансформатора К^, с момента замыкания тылового контакта пу-
тевого реле контактом трансмиттерного реле Т1.
Станционные фазочувствительные однониточные РЦ с частотой сиг-
нального тока 50 Гц просты по устройству и дешевле двухниточных РЦ,
но имеют недостаток — практически полную асимметрию тягового тока,
влияющую на работу самой РЦ и локомотивных устройств АЛС, в свя-
зи с чем однониточные РЦ не кодируются.
67
На станциях при электротяге применяют фазочувствительные двух-
ниточные РЦ с сигнальным током частотой 25 Гц при кодировании их
током частотой 25 или 50 Гц (рис. 1.20), в которых возможно наложение
кодирования с питающего и релейного концов. Предельная длина этой
РЦ составляет 1200 м.
Фазочувствительные РЦ на участках с электротягой переменного
тока имеют ряд особенностей, связанных с их питанием частотой 25 Гц
и необходимостью защиты путевого реле от срабатывания при попада-
нии тягового тока на его путевые и местные элементы. При питании
путевых и местных элементов реле от одного преобразователя помехи
тягового тока могут поступать в путевую обмотку, соединенную с рель-
сами, и обратной трансформацией из рельсов через путевой трансфор-
матор и общий выход преобразователя — в цепь местного элемента, со-
здавая тяговый момент сектора путевого реле. Такие обходные цепи ус-
траняют разделением источников питания РЦ и местных элементов:
используют два преобразователя частоты: путевой ПП и местной ПМ,
мощностью каждого из них 300 В-A для питания соответственно рель-
совых цепей и местных элементов путевых реле, полностью исключая
возможность попадания тягового тока в цепь местных элементов. Схе-
68
му питания с электрическим разделением источников питания РЦ и ме-
стных элементов путевых реле называют двухфазной.
Разветвленные РЦ кодируются для обеспечения работы АЛС только
в маршрутах приема и отправления по главным путям, а также в марш-
рутах безостановочного пропуска поездов по боковым путям со скоро-
стями, превышающими 50 км/ч. На линиях с электротягой постоянно-
го тока и при тепловозной тяге допускается использование сигналов АЛС
частотой 50 Гц. При автономной тяге проектируют РЦ частотой 25 Гц с
фазочувствительными реле типа ДСШ-1 ЗА и наложением сигналов АЛС
частотой 25 Гц (рис. 1.21).
В данной схеме предусмотрено двухстороннее кодирование.
Отметим, что для РРЦ стандартная изоляция не предусматривает в
пределах стрелки сплошного контроля излома рельса, поскольку сиг-
нальный ток, поступающий от источника И к путевым реле АСП и БСП,
не протекает по переводной кривой ПК; при обрыве контактных со-
единителей этот ток не будет протекать и по рамному рельсу кривой.
Этого недостатка не имеет бесстыковая ТРЦЗ.
Рис. 1.21. РЦ частотой 25 Гц с реле типа ДСШ-13А и сигналами АЛС
частотой 25 Гц
69
Глава 2. СИСТЕМЫ ИНТЕРВАЛЬНОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
2.1. Кодовые беспроводные системы автоблокировки
Автоблокировка переменного тока с числовым кодом (АБЧК). Основ-
ными признаками, характеризующими систему АБЧК, являются:
— применение импульсных рельсовых цепей переменного тока 25 и
50 Гц с кодовым питанием;
— использование рельсовых цепей в качестве канала связи между
смежными сигнальными установками;
— использование рельсовых цепей в качестве непрерывного канала
связи с локомотивными устройствами автоматической локомотивной
сигнализации (АЛСН);
— применение изолирующих стыков для разграничения рельсовых
нитей смежных рельсовых цепей;
— возможность организации двухстороннего движения поездов по
одному из путей на двухпутном участке;
— трехблочное разграничение поездов при трехзначной сигнализа-
ции на участках с движением преимущественно грузовых поездов;
— четырехблочное (для грузовых поездов) или трехблочное (для
электропоездов) разграничение поездов при четырехзначной сигнали-
зации на участках со смешанным интенсивным движением грузовых и
пригородных поездов;
— децентрализованное расположение аппаратуры АБЧК на перего-
нах в релейных шкафах.
Основой систем АБЧК является применение числового кода, кото-
рый используется для кодирования сообщений, содержащих информа-
цию о показании следующего по ходу движения светофора, на основа-
нии чего включается соответствующее показание на светофоре, к кото-
рому приближается поезд.
Кодовые комбинации числового кода (рис. 2.1) представляют собой
несколько (от одного до трех) импульсов переменного тока частотой 25 Гц
(для участков с электротягой переменного тока) или 50 Гц (для участков
с электротягой постоянного тока). Для повышения помехозащитных
70
шш_________шш_________шш_________шш________
ГТТПТТ1 ГТТТТТТ1 ГТТТТТТ1 ГТТТТТТ1
Рис. 2.1. Структура числового кода АБЧК
свойств кода наряду с числовыми признаками (разное число импуль-
сов) сигнала используются временные признаки (разная длительность
импульсов и интервалов).
Для передачи информации о красном огне следующего светофора ис-
пользуется код «КЖ» с одним импульсом в укороченном цикле (0,5-Тц),
для передачи информации о желтом огне — код «Ж» с двумя импульса-
ми, разделенными коротким интервалом, в кодовом цикле Тц, для пе-
редачи информации о зеленом огне — код «3».
На основе рис. 2.2 можно составить алгоритм работы системы АБЧК,
который можно представить в виде совокупности следующих логичес-
ких операций:
— если блок-участок занят, то на светофоре, ограждающем занятый
участок, однозначно включается красный огонь, а в предыдущую по ходу
движения поезда РЦ посылается код «КЖ»;
— если блок-участок свободен, то в зависимости от принятого кода
с впередилежащей сигнальной установки включается либо желтый, либо
зеленый огонь;
— в зависимости от показания светофора, ограждающего свободный
блок-участок, в предыдущую рельсовую цепь посылается код «Ж» или «3»;
1— | П2 «3» «Ж» «КЖ» < < ш 1
i-O 1-0 мэ
Рис. 2.2. Передача числового кода при трехзначной АБЧК
71
— в случае перегорания нити лампы, горящей красным огнем, ис-
ключается посылка кода «КЖ» в предыдущую РЦ с целью включения
красного огня на светофоре предыдущей сигнальной установки;
— в случае перегорания ламп с разрешающими огнями (Ж или 3)
передача соответствующих кодов сохраняется с целью обеспечения воз-
можности с помощью устройств локомотивной сигнализации отобра-
зить реальную поездную ситуацию.
Очевидно, что для фиксации трех возможных сигнальных показа-
ний достаточно двух двухпозиционных сигнальных реле, которые обо-
значим, как Ж и 3. Алгоритм работы этих реле достаточно прост и сво-
дится к следующему:
— при занятии блок-участка (коды в АРК не поступают по причине
шунтирования РЦ) оба реле выключаются, а их последовательно вклю-
ченные контакты используются как для включения красного огня на
светофоре, так и для выбора кода «КЖ» для посылки в предыдущую РЦ;
— при освобождении блок-участка прием кода «КЖ» с последую-
щей сигнальной установки фиксируется срабатыванием только реле Ж,
фронтовой контакт которого вместе с последовательно включенным
тыловым контактом реле 3 образуют цепь включения желтого огня на
светофоре и используются для выбора кода «Ж»;
— при освобождении блок-участка и следующего за ним прием кода
«Ж» с последующей сигнальной установки фиксируется срабатывани-
ем одновременно реле Ж и 3, последовательно включенные фронтовые
контакты которых образуют цепь включения зеленого огня на светофо-
ре и используются для выбора кода «3»;
— прием кода «3» при свободности впереди более, чем двух участков,
фиксируется аналогично приему кода «Ж».
На рис. 2.3 представлена структурная схема трехзначной системы
АБЧК, отражающая суть рассмотренного выше алгоритма работы сис-
темы и состава ее основных элементов.
Первые цифры в обозначениях указывают на принадлежность эле-
ментов устройств АБЧК к определенным блок-участкам, имеющим в
обозначениях те же самые номера: ЗП, 5П, 7П, 9П и т.д. Контакты сиг-
нальных реле Ж и 3 образуют две логические схемы: схему выбора ко-
дов СВК и схему управления сигнальными показаниями светофора
СУСП. Для упрощения АПК рельсовых цепей представлена в виде со-
ответствующего трансмиттерного реле Т, контактами которого комму-
тируется питание данной РЦ, а АРК представлена импульсным путе-
вым реле И. Для контроля целостности нити красного огня использует-
ся огневое реле О, питание которого выключается при наличии обрыва
72
Рис. 2.3. Структурная схема трехзначной системы АБЧК
нити, в результате чего фронтовым контактом реле О обрывается толь-
ко кодовая шина «КЖ».
Схемные решения системы АБЧК, обеспечивающие безопасность дви-
жения поездов. При защите от схода изолирующих стыков импульсное
путевое реле И воспринимает кодовые сигналы, формируемые контак-
том трансмиттерного реле Т смежной РЦ. При этом возможны следую-
щие опасные ситуации, если не предусмотреть специальных схемных
решений, исключающих неблагоприятные последствия схода изолиру-
ющих стыков.
1 . Последовательный переход красного огня в желтый и далее в зе-
леный. Нормально красный огонь на светофоре включается при отсут-
ствии кодовых сигналов в РЦ ограждаемого блок-участка, и импульс-
ное путевое реле ЗИ не работает. При этом в смежную рельсовую цепь
поступают коды «КЖ», формируемые трансмиттерным реле 5Т (рис. 2.4).
При сходе изолирующих стыков в начале блок-участка ЗП коды «КЖ»
будут восприниматься импульсным реле ЗИ, в результате чего на свето-
форе 3 включается желтый огонь и в рельсовую цепь участка 5П начнет
посылаться код «Ж». При приеме кода «Ж» импульсным реле ЗИ жел-
тый огонь на светофоре 3 сменится на зеленый огонь, что может приве-
сти к столкновению второго поезда с первым.
73
5И
5Т
ЗИ
Рис. 2.4. Сход изолирующих стыков при занятом участке ЗП
Для предотвращения передачи импульсов в дешифратор ДА автобло-
кировки (рис. 2.5) при срабатывании импульсного реле от кодовых сиг-
налов смежной рельсовой цепи необходимо размыкать тыловым контак-
том реле 5Т при срабатывании реле ЗИ входную цепь ДА для восприятия
импульсов реле ЗИ. И наоборот, при замыкании тылового контакта реле
ЗИ во время пауз между импульсами замыкать фронтовым контактом реле
5Т входную цепь ДА для восприятия интервалов между импульсами.
Из приведенной схемы следует, что нормальная работа дешифра-
тора ДА может быть обеспечена при отсутствии схода изолирующих
стыков за счет организации асинхронной работы реле ЗИ и 5Т. Это
достигается путем использования в смежных сигнальных установках
кодовых путевых трансмиттеров, формирующих кодовые сигналы, с
Рис. 2.5. Упрощенный вариант схемной
защиты дешифратора ДА системы АБЧК
от схода изолирующих стыков
разной длительностью Тц кодо-
вых циклов, например, КПТШ-
515 с кодовым циклом 1,6 с и
КПТШ-715 с кодовым циклом
1,86 с. Применение КПТ с раз-
ным кодовым циклом гарантиру-
ет появление временных отрез-
ков, в течение которых реле ЗИ и
5Т будут работать асинхронно.
Для обеспечения безопасной
работы сигнального реле ЗЖ оно
питается от тока разряда конден-
сатора С1, которое кратковремен-
но заряжается во время импуль-
74
са, а затем разряжается на обмотку реле ЗЖ и конденсатор С2, кото-
рый дополнительно питает реле во время длинного интервала между
импульсами.
2 . Переход желтого огня в зеленый. Такая ситуация возможна, когда
на светофоре 3 горит желтый огонь вследствие приема кода «КЖ» из РЦ
блок-участка ЗП, при этом в рельсовую цепь смежного участка 5П посту-
пает код «Ж» с двумя импульсами в кодовом цикле, разделенными ко-
ротким интервалом. При сходе изолирующего стыка в начале участка ЗП
импульсное путевое реле ЗИ получает питание как из своей РЦ, так и из
смежной. Если первым приходит импульс кодового сигнала из смежной
РЦ 5П, то он вследствие рассмотренной ранее защиты не воспримется
дешифратором ДА, поэтому второй импульс из своей РЦ будет нормаль-
но воспринят дешифратором как первый импульс кодового сигнала, что
будет соответствовать приему одного импульса кода «КЖ». В случае, если
первым придет импульс из своей рельсовой цепи, а вторым — импульс из
смежной РЦ, то после срабатывания реле ЗЖ от первого импульса может
произойти заряд емкости СЗ и возбуждение реле 33 от второго импульса,
так как в цепи реле 33 отсутствует защита, аналогичная защите цепи за-
ряда конденсатора С1. Поэтому, чтобы отличить свой импульс от импульса
из смежной рельсовой цепи, вводится в дешифраторе Д А вспомогатель-
ное реле В, которое работает только от своего импульса и исключает при-
ем второго импульса из смежной рельсовой цепи. Дополнительно в цепь
возбуждения реле 33 включается тыловой контакт реле ПТ.
Защиту от опасных отказов в системе АБЧК выполняет дешифратор
ДА, состоящий из трех штепсельных блоков: блока счетчиков БС-ДА,
блока исключения БИ-ДА и блока конденсаторов БК-ДА.
Основные направления совершенствования кодовых систем автобло-
кировки. Для повышения надежности работы аппаратуры системы АБЧК
предусмотрен ряд следующих мероприятий:
— применение двухнитевых ламп на всех огнях светофора, горение
которых контролируется огневыми реле О (контроль целостности ос-
новной нити лампы красного огня), РО (контроль целостности основ-
ных нитей ламп разрешающих огней светофора) и ОД (контроль целост-
ности дополнительных нитей всех ламп светофора);
— использование бесконтактных кодовых путевых трансмиттеров
БКПТ вместо контактных приборов типа КПТШ;
— замена трансмиттерного реле типа ТШ-65В бесконтактным ком-
мутатором тока БКТ;
— использование в качестве импульсного путевого реле в кодовых
рельсовых цепях герконового реле типа ИВГ.
75
Следующий шаг на пути совершенствования аппаратуры АБЧК был
направлен на полную замену электромеханических релейных устройств,
работающих в импульсном режиме их электронными аналогами, не тре-
бующими изменения монтажа и больших трудовых и временных затрат.
В начале развития этого направления была создана кодовая автобло-
кировка на электронной элементной базе модификации КЭБ-1. Безо-
пасность функционирования устройств КЭБ-1 обеспечивается приме-
нением безопасных схем логического умножения (логических элемен-
тов «И») и безопасных элементов памяти, в основу построения которых
положено представление логической «1» в виде импульсного сигнала,
что позволяет контролировать исправность элементов электронной ав-
тоблокировки по факту наличия их импульсной работы.
Дальнейшим развитием КЭБ-1 стало создание модификации кодо-
вой электронной автоблокировки КЭБ-2, реализованной на основе при-
менения микропроцессорной техники, с полной заменой релейно-кон-
тактной аппаратуры сигнальной точки АБЧК.
КЭБ-2 комплектуется многофункциональным переносным прибо-
ром для инженера СЦБ, дополнительными устройствами и специаль-
ным программным обеспечением, позволяющим производить все не-
обходимые измерения и контроль как на станциях, так и на перегонах с
записью в память, подсказками, памятками и др.
2.2. Проводные системы автоблокировки
К первым проводным системам автоблокировки относится автобло-
кировка с импульсными рельсовыми цепями постоянного тока, кото-
рая нашла широкое применение на участках с автономной тягой.
Необходимость применения линейных цепей в проводных системах
вызвана тем, что рельсовые цепи в данных системах используются толь-
ко для контроля свободности/занятости путевого участка. Для управ-
ления показаниями перегонных светофоров и передачи информации
об их показаниях на локомотив требуется наличие информации о числе
свободных впереди светофоров блок-участков, которая и передается по
линейным цепям автоблокировки Л—ОЛ (рис. 2.6).
Характерной особенностью построения всех проводных систем ав-
тоблокировки является то, что кодовые сигналы непрерывной АЛС пе-
редаются в рельсовую линию только при ее занятии, которое фиксиру-
ется путевым реле АРК. Чтобы обеспечить посылку кодовых сигналов
АЛС навстречу поезду при занятии им рельсовой линии, необходимо
подключить к выходному концу РЦ аппаратуру кодового питания, для
76
Рис. 2.6. Структурная схема автоблокировки постоянного тока
_л_
ол
чего используется аппаратура АРК, размещаемая в отличие от АБЧК на
выходном конце блок-участка.
В РЦ автоблокировки постоянного тока формирование импульсов
осуществляется на питающем конце маятниковым трансмиттером типа
МТ-1, длительность замыкания которого составляет 0,25...30 с. Импуль-
сы постоянного тока воспринимаются на релейном конце РЦ импульс-
ным путевым реле И типа ИМШ1-0,3 и передаются затем в схему ре-
лейного дешифратора импульсов РД. На выходе РД включено путевое
реле П, которое возбуждается лишь при наличии импульсной работы
реле И. Любой отказ, приводящий к нарушению импульсной работы
реле И, а также отказ любого элемента РД приводит к выключению пу-
тевого реле П, чем обеспечивается безопасность движения поездов.
При занятии РЦ реле П выключается и подключает на релейном кон-
це кодирующую аппаратуру (КПТ совместно с трансмитгерным реле Т).
Требуемые кодовые сигналы выбираются схемой СВК в зависимости от
числа свободных впереди светофора участков. Для этого на каждой сиг-
нальной точке устанавливаются трехпозиционные линейные реле Л
комбинированного типа КМШ, которые включаются в линейную цепь
Л—ОЛ, питание которой осуществляется от линейного источника пи-
тания (ЛП, ЛМ) впередистоящей сигнальной точки. При свободности
двух блок-участков, например 7П и 5П (см. рис. 2.6), линейное реле 7Л
получает питание током прямой полярности, в результате чего схемой
СУСП на светофоре 7 зажигается зеленый огонь.
При свободности одного блок-участка, например 5П, за светофором
5 и занятости блок-участка ЗП (см. рис. 2.6), линейное реле 5Л будет
получать питание током обратной полярности, в результате чего схема
управления СУСП включит на светофоре 5 желтый огонь. Если в это
время перегорит лампа красного огня на светофоре 3, ограждающем
занятый участок ЗП, то контактом огневого реле 30 линейная цепь меж-
ду сигнальными точками 5 и 3 будет закорочена, в результате чего ли-
нейное реле 5Л выключится и схема СУСП включит красный огонь на
светофоре 5. В автоблокировке постоянного тока огневые реле контро-
лируют целостность всех ламп. При обрыве нити одной из ламп крас-
ного или желтого огня осуществляется вынужденное уменьшение чис-
ла свободных блок-участков на единицу, передаваемого по линейной
цепи на предыдущую сигнальную установку, смена сигнального пока-
зания на более запрещающее показание и посылка в РЦ занятого блок-
участка навстречу поезду более запрещающего кодового сигнала.
Автоблокировка постоянного тока в настоящее время считается мо-
рально и физически устаревшей, поэтому заменяется более современ-
78
ными системами, как правило, проводными системами автоблокиров-
ки переменного тока.
К первым проводным системам автоблокировки переменного тока
следует отнести унифицированную самопроверяемую систему автобло-
кировки (УСАБ-М). Отличительной особенностью системы УСАБ-М
является применение фазочувствительных РЦ переменного тока 25 Гц
с непрерывным питанием и с путевыми двухэлементными реле типа
ДСШ-15 для контроля состояния блок-участков. Следовательно, как и
в автоблокировке постоянного тока, показания проходного светофора
зависят от числа свободных блок-участков, информация о которых дол-
жна передаваться по линейной цепи.
Надежность функционирования системы УСАБ-М повышена за счет
использования нового поколения малогабаритных реле типа РЭЛ, ис-
ключения из схем электролитических конденсаторов и выпрямитель-
ных элементов, отказа от коммутации РЦ при смене направления дви-
жения и применения БКТ в цепях кодирования АЛС.
Рассмотренные выше системы проводной и кодовой автоблокиров-
ки, использующие изолирующие стыки для разделения рельсовых ли-
ний смежных рельсовых цепей и импульсное (кодовое) питание рель-
совых цепей, имеют ряд существенных недостатков, снижающих эф-
фективность их применения на железных дорогах:
— зависимость схемных решений рельсовых цепей от вида тяги; от-
сутствие унифицированных схемных решений увеличивает номенкла-
туру используемой аппаратуры, что приводит, как следствие, к увели-
чению затрат на ее техническое содержание и обслуживание;
— на линиях с тиристорным управлением и централизованным элек-
троснабжением пассажирских поездов кодовые рельсовые цепи пере-
менного тока подвержены воздействию помех, создаваемых наводимы-
ми в рельсовой линии коммутационными токами;
— использование изолирующих стыков для гальванической развяз-
ки смежных рельсовых цепей требует применения дополнительных ус-
тройств в виде дроссель-трансформаторов для обеспечения канализа-
ции тягового тока в обход изолирующих стыков, что приводит к допол-
нительным затратам и ограничению максимально допустимых значений
тяговых токов, которые могут протекать в рельсовых нитях при пропус-
ке, например, тяжеловесных поездов;
— механические изолирующие стыки и элементы их крепления под-
вержены большим динамическим ударным нагрузкам при движении
поездов и являются наименее надежным их элементом (до 50 % отказов
рельсовых цепей приходится на изолирующие стыки);
79
— нормативное значение удельного сопротивления изоляции, при
котором гарантируется работоспособность кодовых рельсовых цепей пе-
ременного тока, принято считать равным 1 Ом-км (в реальных же усло-
виях эксплуатации нормативное значение удельного сопротивления
изоляции не всегда выдерживается, что приводит к ложной занятости
рельсовых цепей и, как следствие, к возможной задержке поездов);
— кодовые рельсовые цепи переменного тока применяются в децен-
трализованных системах автоблокировки, при которых аппаратура рель-
совых цепей размещается в напольных релейных шкафах, где подверга-
ется механическим и климатическим воздействиям;
— для питания аппаратуры сигнальных точек автоблокировки тре-
буется прокладка высоковольтной линии автоблокировки и установка
на каждой сигнальной точке понижающих силовых трансформаторов,
что приводит к существенному увеличению как капитальных, так и экс-
плуатационных затрат.
Бесстыковые рельсовые цепи, которые положены в основу построе-
ния децентрализованной (АБТ) и централизованной (АБТЦ) провод-
ных систем автоблокировки с тональными РЦ, практически лишены
всех перечисленных выше недостатков и поэтому рекомендованы для
проектирования при новом строительстве или модернизации систем
автоблокировки.
В автоблокировке АБТ с децентрализованным размещением ап-
паратуры в качестве тональных рельсовых цепей используются ТРЦЗ
совместно с ТРЦ4. В автоблокировке АБТЦ с централизованным раз-
мещением аппаратуры используются только тональные рельсовые
цепи ТРЦЗ.
Пример построения тональной РЦ представлен на рис. 2.7.
В состав основной аппаратуры ТРЦЗ входят: путевой генератор ГПЗ,
путевой фильтр ФПМ, путевой приемник ПП.
Путевой генератор ГПЗ, имеющий две разновидности: ГПЗ/8,9,11 и
ГПЗ/11,14,15, обеспечивает формирование одной из трех несущих час-
тот FH, модулированной одной из двух частот — FMi 8 или 12 Гц.
Путевой фильтр ФПМ предназначен для защиты выходных цепей
генератора от влияния токов локомотивной сигнализации, тягового тока
и атмосферных перенапряжений и тоже имеет две разновидности: ФПМ
8, 9, 11 и ФПМ 11, 14, 15. Фильтр обеспечивает требуемое значение об-
ратного входного сопротивления питающего конца по условиям рабо-
ты РЦ, а также гальваническую развязку выходной цепи генератора и
кабеля, имеет три выхода с разным выходным сопротивлением, кото-
рые используют в зависимости от условий применения РЦ.
80
00
50 Гц
Рис. 2.7. Схема бесстыковой рельсовой цепи ТРЦЗ
Путевой приемник предназначен для приема амплитудно-модули-
рованных сигналов и возбуждения путевого реле при свободном состо-
янии РЦ и напряжении амплитудно-модулированного сигнала выше оп-
ределенного порогового значения и имеет 10 разновидностей, отличаю-
щихся друг от друга различным сочетанием несущей частоты и частоты
модуляции: ПП-8/8; ПП-8/12; ПП-9/8; ПП-9/12; ПП-11/8; ПП-11/12;
ПП-14/8; ПП-14/12; ПП-15/8; ПП-15/12. Нагрузкой путевых прием-
ников служит реле АНШ2-310 с последовательно включенными об-
мотками.
Для подключения кодирующей аппаратуры АЛСН к РЦ служит раз-
делительный трансформатор Срц, который включен последовательно с
выходом путевого фильтра на питающем конце или с входом путевого
приемника на релейном конце. Защитные резисторы R3, включенные
последовательно с вторичной обмоткой путевого трансформатора ПТ,
служат для обеспечения требуемого сопротивления питающего и при-
емного концов, а также для защиты обмоток трансформатора от опас-
ного влияния тягового тока.
Для защиты аппаратуры рельсовой цепи от перенапряжений на пи-
тающем и приемном концах устанавливаются автоматические токовые
выключатели АВМ-2/15А и выравниватели ВОЦН-220 (или ВОЦН-380).
Электропитание аппаратуры ТРЦЗ осуществляется от источников од-
нофазного переменного тока частотой 50 Гц через трансформаторы
ПОБС-2М.
При использовании ТРЦЗ в централизованной автоблокировке
АБТЦ в путевом ящике сигнальной точки размещается только путевой
трансформатор с защитными элементами. Вся остальная аппаратура,
как питающего, так и приемного концов размещается на одной из при-
мыкающих к перегону станций и соединяется с соответствующими пу-
тевыми устройствами кабелем.
Схемы ТРЦ4 по функциональному составу аппаратуры аналогичны
схемам ТРЦЗ.
Децентрализованная система АБТ предназначена для применения
на двухпутных участках ж. -д. линий при любом виде тяги, в первую оче-
редь, на участках с цельносварными рельсовыми плетями и при пони-
женном сопротивлении изоляции. В пределах одного блок-участка мо-
жет размещаться несколько ТРЦ: одна-две длинные ТРЦЗ и две корот-
кие ТРЦ4 в зоне расположения проходных светофоров (рис. 2.8).
От одного генератора ТРЦЗ получают питание два путевых прием-
ника, подключенных к рельсовой линии на расстоянии до 1 км от точ-
ки подключения генератора и образующих две смежные рельсовые
82
Рис. 2.8. Структурная схема системы автоблокировки АБТ
цепи (А2 и Б2) в пределах одного блок-участка. Смежные РЦ второго
блок-участка отличаются несущей частотой и частотой модуляции. Для
перегонов, где отсутствуют переезды, для защиты от взаимных влия-
ний РЦ смежных блок-участков достаточно использовать две частоты
420 и 480 Гц (420/8 и 480/12 — для одного пути и 420/12 и 480/8 — для
другого пути).
Передача сигналов АЛС начинается с момента вступления поезда
на блок-участок с проверкой свободности защитного участка, вклю-
чающего в себя рельсовые цепи Б1 и Б2 следующего по ходу движе-
ния блок-участка. Наличие защитного участка исключает возможность
появления эффекта двойного шунтирования и тем самым повышает
безопасность движения поездов. При отсутствии изолирующих сты-
ков, гальванически разделяющих смежные РЦ тональной частоты, и
отсутствии защитного участка возможна ситуация, когда грузовой
поезд с малым сопротивлением шунта, стоящий у светофора с запре-
щающим показанием, может воспринимать разрешающие сигналы
АЛСН, предназначаемые впередиидущему поезду с более высоким
сопротивлением шунта (легкая подвижная единица), находящемуся
в пределах смежной РЦ.
83
Кодируются РЦ блок-участка поочередно при их последовательном
занятии поездом. Так, например, с вступлением поезда в зону дополни-
тельного шунтирования за светофором 6 обесточивается приемник ко-
роткой РЦ ПБ1 и сигналы АЛС по цепи «К» начинают передаваться из
релейного шкафа сигнальной точки 6 в рельсовую цепь Б1 с ее прием-
ного конца через согласующий трансформатор СТ. При занятии поез-
дом участка Б2 его кодирование осуществляется уже с питающего кон-
ца РЦ Б2, при этом кодирование участка Б1 прекращается.
Для управления сигналами проходных светофоров и выбора ко-
довых сигналов АЛС между сигнальными точками организуются ли-
нейные цепи «У», обеспечивающие передачу информации о сигналь-
ном показании предыдущего светофора и состоянии РЦ, приемные
устройства которых ПА1 и ПА2 размещены на соседней сигнальной
установке.
В системе АБТЦ, так же как и в системе АБТ, за светофором с запре-
щающим показанием, ограждающим блок-участок, предусматривается
защитный участок протяженностью не менее длины тормозного пути
автостопного торможения от допустимой скорости проследования пу-
тевого светофора с одним желтым немигающим огнем до полной оста-
новки. Защитный участок предусматривается также при движении в
неправильном направлении по сигналам АЛСН. Проходной светофор
принимает разрешающее показание после освобождения ограждаемо-
го им блок-участка и защитного участка при условии подтверждения
правильной последовательности занятия и освобождения рельсовых
цепей данных участков.
При вступлении поезда на первую РЦ блок-участка происходит его
замыкание путем выключения блокирующего реле Б, которое своим
фронтовым контактом обрывает цепь питания сигнального реле Ж, в ре-
зультате чего на светофоре включается красный огонь. Замыканием сво-
его тылового контакта реле Б включает схемы проверки последователь-
ности занятия и последовательности освобождения РЦ блок-участка.
После проследования поезда по блок-участку и при условии замы-
кания следующего по ходу поезда блок-участка реле Б вновь получает
питание и осуществляет размыкание блок-участка.
Для обеспечения нормальной работы системы АБТЦ информация о
состоянии части устройств ТРЦ, аппаратура которых расположена на
одной станции, должна быть передана на другую станцию. С целью увяз-
ки устройств АБТЦ, расположенных на соседних станциях, между ними
организуется несколько линейных цепей.
84
2.3. Микропроцессорные системы автоблокировки
В процессе разработки и совершенствования систем кодовой авто-
блокировки были созданы микропроцессорные системы автоблокиров-
ки единого ряда: числовая кодовая автоблокировка АБ-ЧКЕ, децентрали-
зованная система автоблокировки с РЦ без изолирующих стыков АБ-Е2,
унифицированная система автоблокировки АБ-УЕ. В процессе совер-
шенствования систем автоблокировки с тональными рельсовыми це-
пями была создана микропроцессорная система АБТЦ — система
АБТЦ-М. В процессе совершенствования системы УСАБ-М была со-
здана микропроцессорная система с централизованным размещением
аппаратуры АБЦ-М.
Микропроцессорная числовая кодовая автоблокировка АБ-ЧКЕ. Дан-
ная система функционально совместима с релейной автоблокировкой
АБЧК. В системе АБ-ЧКЕ в отличие от релейной системы автоблоки-
ровки АБЧК микропроцессорный дешифратор различает кодовые сиг-
налы желтого и зеленого огней, что позволяет реализовать четырехзнач-
ную сигнализацию без дополнительной линии связи и соответствую-
щей аппаратуры.
Микропроцессорная система автоблокировки с децентрализованным
размещением аппаратуры и рельсовыми цепями без изолирующих стыков
АБ-Е2. В системе АБ-Е2 применяются тональные рельсовые цепи без
изолирующих стыков, в которых для формирования сигнального тока
используются более высокие несущие частоты, чем в РЦ системы АБТ:
1953 и 2441 Гц для одного пути и 2170 и 2790 Гц для параллельного пути.
На каждом пути перегона указанные частоты чередуются в рельсовых
цепях смежных блок-участков. В пределах каждого блок-участка орга-
низуются, как правило, две рельсовые цепи, которые получают пита-
ние от одного общего передатчика, подключаемого посредством кабель-
ной линии к середине рельсовой линии контролируемого блок-участка
(рис. 2.9). Передатчик используется для передачи непрерывных сигна-
лов контроля рельсовой линии КРЛ и кодовых сигналов АЛС при на-
хождении поезда на первой половине блок-участка. При вступлении
локомотива на вторую половину блок-участка (за точку подключения
передатчика) передача кодов АЛС осуществляется со стороны микро-
процессорного приемопередающего устройства МПП, размещенного в
конце блок-участка.
Микропроцессорная унифицированная система автоблокировки АБ-УЕ.
Система АБ-УЕ является наиболее совершенной системой единого ряда
систем автоблокировки. Отличительной особенностью данной систе-
85
Направление движения
Рис. 2.9. Структурная схема микропроцессорной автоблокировки АБ-Е2
мы является унификация аппаратуры, что позволило сократить номен-
клатуру изделий, применить индустриальные методы обслуживания и
ремонта устройств. В системе АБ-УЕ полностью исключено примене-
ние электромагнитных реле, используется встроенная подсистема дис-
танционного контроля и диагностики аппаратуры, включая дистанци-
онное изменение настроек рельсовых цепей и технических параметров
аппаратуры сигнальной точки. Одним из основных достоинств систе-
мы АБ-УЕ является возможность настройки программного обеспече-
ния системы на реализацию функций и алгоритмов любой эксплуати-
руемой на сети железных дорог системы АБ с децентрализованным раз-
мещением аппаратуры (АБЧК, АБТ, АБ-El, АБ-Е2).
В состав аппаратуры сигнальной точки входят приемопередатчик
сигналов контроля состояния рельсовых линий (КРЛ) и устройства за-
щиты и согласования (УЗС) с рельсовой линией. Увязка сигнальных
установок между собой и со станциями осуществляется по рельсовым
цепям и по одной двухпроводной линейной цепи.
Микропроцессорная централизованная автоблокировка АБТЦ-М. Си-
стема АБТЦ-М имеет иерархическую структуру построения аппарату-
ры, которая включает в себя три уровня, связанные между собой после-
довательными каналами передачи данных (рис. 2.10).
Первый уровень включает в себя автоматизированное рабочее место
дежурного по станции АРМ ДСП-АБ и устройство преобразования ин-
терфейсов УПИ-К8232 (УПИ-USB), предназначенное для обеспечения
двухстороннего обмена информацией между АРМ ДСП-АБ и аппара-
турой линейного пункта диспетчерской централизации, аппаратурой дис-
86
Устройства
заграждения
Рис. 2.10. Структурная схема системы АБТЦ-М
петчерского контроля и аппаратурой второго уровня системы АБТЦ-М
по линиям CAN и RS232 (USB).
АРМ ДСП-АБ предназначено для обеспечения визуального контро-
ля состояния устройств перегона, диагностики работы системы. Блок
БУ предназначен для приема и обработки сигналов контроля состоя-
ния всех объектов на перегоне (рельсовые цепи, переезды, светофоры),
поступающих по сети CAN, и передачи по этой же сети управляющих
сигналов на исполнительные блоки нижнего уровня. Блок БУ является
блоком второго уровня системы, связанным с устройствами, как пер-
вого, так и третьего уровня, по двум соответствующим CAN-магистра-
лям, и осуществляет логическое управление устройствами автоблоки-
ровки, относящимися к половине перегона, примыкающей к данной
станции. Необходимая информация о состоянии устройств автоблоки-
ровки, относящихся ко второй половине перегона, и действиях ДСП на
соседней станции поступает в блок БУ через блоки интерфейса с сосед-
87
ней станцией БИСС от полукомплекта АБТЦ-М, расположенного на
соседней станции.
CAN-интерфейс верхнего уровня предназначен для выдачи диагно-
стической и служебной информации о текущем состоянии системы
АБТЦ-М на АРМ ДСП-АБ. По CAN-магистрали нижнего уровня осу-
ществляется управление, контроль и диагностика всех исполнительных
устройств системы.
БУ-АБТЦ-М представляет собой два двухканальных независимых
комплекта обработки информации. Переход с одного комплекта на дру-
гой, работающий в горячем резерве, осуществляется автоматически без
отключения устройств АБТЦ-М. Комплекты полностью равнозначны,
без приоритета в работе.
На нижнем уровне расположены станционные микропроцессорные
блоки БУСС, БКРЦ, БПСС, БИЭЦ и БИСС. Блок управления показа-
ниями перегонных светофоров БУСС обеспечивает:
— управление двумя перегонными блоками управления БУСП для
каждого из направлений движения;
— подачу напряжения питания постоянного тока на соответствующие
блоки БУСП и его отключение при выявлении неисправности блоков БУСП;
— передачу на каждый блок БУСП управляющих команд выбора
огней светофора;
— контроль исправности перегонных блоков БУСП;
— передачу в устройства АБТЦ-М верхнего уровня через CAN-ин-
терфейс информации о состоянии сигнальных показаний светофора и
диагностической информации.
Перегонный блок БУСП, размещаемый на перегоне в трансформа-
торных ящиках путевых светофоров, совместно с БУСС образует уст-
ройство управления сигнальными показаниями проходных светофоров
системы автоблокировки с централизованным размещением аппарату-
ры и обеспечивает:
— непосредственное управление сигнальными показаниями линзо-
вых светофоров со светофорными лампами типа ЖС12-15+15 или
ЖС12-15 с трехзначной или четырехзначной сигнализацией;
— включение ламп светофора в режиме непрерывного горения или
в мигающем режиме;
— двойное снижение напряжения питания ламп светофора по ко-
мандам станционного блока БУСС;
— включение основных или резервных нитей ламп светофора;
— передачу в станционный блок БУСС диагностической информа-
ции о режиме работы и неисправности.
88
Станционный блок управления сигнализацией на переезде БПСС
осуществляет управление заграждающими устройствами переезда (ав-
томатической переездной сигнализацией АПС и автошлагбаумами на
охраняемых переездах).
Блок БПСС обеспечивает:
— передачу команд управления в перегонные блоки БПСП на охра-
няемых переездах;
— подачу напряжения питания постоянного тока на каждый блок
БПСП и его отключение при выявлении неисправности перегонных
блоков;
— передачу на каждый блок БПСП управляющих команд на вклю-
чение звуковой оповестительной сигнализации;
— контроль исправности блоков БПСП;
— передачу в устройства верхнего уровня АБТЦ-М через CAN-ин-
терфейс информации о состоянии переездной сигнализации и диагно-
стической информации.
Блок БПСП совместно со станционным блоком БПСС образует ус-
тройство управления автоматической переездной сигнализацией и обес-
печивает:
— непосредственное управление сигналами переездных светофоров
со светодиодными матрицами;
— передачу в станционный блок БПСС диагностической информа-
ции о режимах работы и состоянии исправности цепей питания свето-
диодных головок.
Станционный блок контроля рельсовых цепей БКРЦ предназначен
для информационного обмена между путевыми устройствами РЦ и бло-
ком управления БУ второго уровня АБТЦ-М. Блок БКРЦ обеспечивает:
— прием, демодуляцию и логическую обработку сигналов КРЛ от
двух смежных рельсовых цепей;
— определение «свободности, занятости, целостности» рельсовых
линий посредством контроля уровней сигналов и кодов;
— контроль исправности и поддержание параметров входных при-
емных цепей в заданных пределах;
— формирование комплексного (группового) сигнала для рельсовой
цепи, состоящего из следующих составляющих: амплитудно-манипули-
рованного сигнала АЛСН; фазоманипулированного сигнала АЛС-ЕН;
частотно-манипулированного сигнала КРЛ.
Количество блоков БКРЦ зависит от количества рельсовых цепей,
обслуживаемых одним полукомплектом системы, и, как правило, не
превышает 20 шт.
89
Станционный блок БИСС предназначен для информационно-логи-
ческого объединения двух территориально удаленных полукомплекгов
системы АБТЦ-М. Канал межстанционной связи АБТЦ-М образуется
блоками БИСС двух соседних станций, соединенными посредством
двухпроводной физической кабельной линии.
Станционный блок БИЭЦ предназначен для подачи управляющих
воздействий на устройства электрической централизации, выполнен-
ные на базе электромагнитных реле, и контроля состояния электромаг-
нитных реле ЭЦ. Блок БИЭЦ оказывает воздействие на управляемые
объекты посредством подачи питания на реле выбора команд в соот-
ветствии с командой, полученной по сети CAN от блока БУ. БИЭЦ счи-
тывает состояние контролируемых реле, тумблеров (кнопок) и переда-
ет по сети CAN в блок БУ.
Стационарный многоканальный измерительный преобразователь
ПМИ-РЦ для рельсовых цепей предназначен для обеспечения техно-
логической проверки правильности функционирования устройств си-
стемы АБТЦ-М в процессе эксплуатации и обеспечивает: измерение
сигналов ТРЦ в 36 контролируемых точках; передачу данных измере-
ния в АРМ ДСП-АБ или АРМ-ШН по интерфейсу CAN; измерение
параметров рельсовых цепей в автоматическом или ручном режимах по
команде с АРМ.
В системе АБТЦ-М применены рельсовые цепи тональной частоты
без изолирующих стыков с частотной модуляцией сигнала для повы-
шения помехозащищенности рельсовых цепей от гармоник тягового
тока и других внешних воздействий.
В АБТЦ-М используются современные CAN-интерфейсы для сопря-
жения блока управления БУ АБТЦ-М с устройствами ЭЦ через интер-
фейсный блок БИЭЦ, с устройствами соседней станции через интер-
фейсный блок БИСС, с системами диспетчерского контроля и дис-
петчерской централизации через АРМ ДСП-АБ, позволяющие в
дальнейшем наращивать функциональные возможности системы. По-
этому систему АБТЦ-М можно отнести к наиболее перспективным
микропроцессорным системам с централизованным размещением ап-
паратуры и РЦ тональной частоты без изолирующих стыков.
2.4. Системы полуавтоматической блокировки
Устройствами полуавтоматической блокировки (ПАБ) оборудовано
около 33 % эксплуатационной длины железных дорог России и ближнего
зарубежья. В основном это малодеятельные участки или участки с сезон-
ной зависимостью интенсивности движения поездов, где экономически
90
целесообразнее организовать один или несколько блок-постов на период
увеличения интенсивности, чем строить автоматическую блокировку.
При ПАБ (рис. 2.11) информация об освобождении поездом ограждае-
мого участка пути передается по проводам линии связи (ЛС) дежурному по
станции (ДСП). Сигнал о прибытии поезда на станцию поступает на следу-
ющую станцию при помощи блок-аппаратов или пультов управления ПУ,
системы которых воздействуют на блокирующие устройства (БУ), находя-
щиеся в зависимости от устройств, автоматически контролирующих про-
следование поезда по контролируемому участку пути. Освобождение опре-
деленного участка пути и прибытие поезда фиксируются датчиками (ДИ),
информация от которых передается в блокирующие устройства, а затем ис-
пользуется для управления путевыми светофорами или семафорами.
В зависимости от элементной базы системы ПАБ подразделяются
на три типа:
— электромеханическая ПАБ, в которой взаимосвязь между стан-
циями осуществляется механическими блок-аппаратами, работающи-
ми от электрического тока;
— релейная ПАБ, в которой схемные узлы, проверяющие зависи-
мости, построены на релейной элементной базе;
— микропроцессорная ПАБ, в которой в качестве схемных узлов, про-
веряющих зависимости, используются микропроцессорные устройства.
Существующие системы ПАБ (РПБ ГТСС и РПБ КБ ЦШ), постро-
енные с использованием релейной элементной базы, физически и мо-
рально устарели и имеют ряд существенных недостатков, ограничива-
ющих возможность их применения.
К таким недостаткам можно отнести следующие:
- отсутствие автоматического контроля свободное™ перегона;
- необходимость осуществления визуального контроля прибытия
поезда на станцию в полном составе;
Станция
отправления
Межстанционный участок
ДИ
/"') / ^Y^ Направление
—Выходные движения
ДСП
г~
ПУ н БУ
----=_/Л Выходные движения Входной
I-светофоры светофор
ЛС
ДИ
Станция
приема
Рис. 2.11. Структурная схема полуавтоматической блокировки
91
- отсутствие возможности увязки с системой диспетчерского уп-
равления;
- невозможность работы по каналам связи тональной частоты, на уча-
стках с волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС) и на участках, где
оперативная связь между станциями организована по радиоканалу.
Кроме того, в системах, построенных с использованием релейной
элементной базы, много аппаратуры, для технического обслуживания
которой требуются относительно большие эксплуатационные расходы.
Чтобы устранить отмеченные недостатки, разработаны различные
модификации системы контроля свободности перегона методом счета
осей, которыми дополняются релейные системы ПАБ.
В настоящее время отечественной промышленностью и зарубежны-
ми фирмами выпускается несколько разновидностей систем на базе
использования счетчиков осей.
Система устройств контроля состояния свободности перегона мето-
дом счета осей подвижного состава (УКП СО) предназначена для ис-
пользования в качестве средства интервального регулирования движе-
ния поездов. Использование системы УКП СО на участках с ПАБ по-
зволяет одновременно контролировать свободность перегона и
автоматизировать процесс контроля прибытия поезда на станцию в пол-
ном составе.
УКП СО функционально включает в себя два счетных пункта СП и
решающий прибор РП (рис. 2.12). Счетные пункты располагаются на
границах контролируемого перегона, каждый из них связан с РП ли-
нейными цепями. На выходе РП включено контрольно-путевое реле КП
(реле свободности перегона).
Принцип действия системы основан на счете осей подвижного со-
става в каждом СП и последующем автоматическом сравнении резуль-
татов счета посредством РП. После прохода поезда по перегону при оди-
наковых результатах счета на каждом СП и исправности аппаратуры
системы вырабатывается сигнал об освобождении подвижным соста-
вом контролируемого перегона — включается реле КП.
Аппаратно каждый счетный пункт включает в себя путевой датчик
ПД, счетное устройство СУ, датчик занятости участка пути ДЗП и при-
емопередатчик дискретной информации ППДИ. Счетное устройство
преобразует электрические сигналы путевого датчика в код числа осей
подвижного состава, проследовавшего через данный СП. Приемопере-
датчик дискретной информации передает эту информацию в закодиро-
ванном виде в решающий прибор. Посредством контрольного реле К
осуществляется контроль работоспособности ПД и СУ
92
Станция A
Станция Б
Рис. 2.12. Функциональная схема системы УКП СО
Алгоритм работы аппаратуры каждого СП определяется состоянием
датчика занятости участка пути ДЗП. В межпоездные интервалы (при
включенном состоянии ДЗП) работоспособность ПД и СУ проверяется
методом тестирования, а работоспособность ППДИ — схемотехничес-
ки по его динамической работе.
При занятии рельсовой цепи (при выключении ДЗП) данного СП
прекращается тестирование, счетное устройство приводится в исход-
ное нулевое состояние и ППДИ начинает передавать информацию о
занятии рельсовой цепи. По мере прохода поезда СУ по электрическим
сигналам путевого датчика считает его оси. При освобождении РЦ вклю-
чается ДЗП и ППДИ начинает передавать информацию о числе осей,
проследовавших через данный СП.
При освобождении перегона аппаратура каждого СП вновь начина-
ет работать в режиме тестирования.
Высокая надежность системы обеспечивается за счет динамическо-
го контроля технического состояния всех его элементов, использова-
ния безопасных цифровых компараторов и двухуровневого резервиро-
вания путевых датчиков, а также построения СП по мажоритарному
принципу (2 из 3) обработки цифровых кодов счетными устройствами.
93
Для организации помехозащищенности передаваемой информации
результат счета осей преобразуется в счетном пункте, запоминается и
циклически передается на РП специальным помехозащищенным ко-
дом. Безопасные цифровые компараторы позволяют выявлять свои
внутренние неисправности и определять искажение информации в лю-
бом из разрядов сравниваемых 12-разрядных цифровых сигналов.
Система УКП СО сертифицирована с учетом требований по безо-
пасности движения поездов и рекомендована к тиражированию.
Электронная система счета осей (ЭССО), разработанная НПЦ «Пром-
электроника», предназначена для контроля свободности участка пути
любой сложности и конфигурации как на станциях, так и на перегонах.
На базе ЭССО разработан целый ряд систем железнодорожной ав-
томатики, таких как, например, система интервального регулирования
движения СИР-ЭССО.
Тем не менее, дополнение систем ПАБ устройствами контроля на
основе счета осей не решает полностью имеющихся сегодня проблем.
В связи с этим было принято решение о создании принципиально но-
вой микропроцессорной системы полуавтоматической блокировки
(МПАБ).
Разработанная система МПАБ построена на базе аппаратуры систе-
мы контроля свободности участка пути методом счета осей подвижно-
го состава СКП «Урал». Эта система применима на однопутных или
многопутных перегонах с любым видом тяги поездов и может быть увя-
зана с любым типом систем управления движением на станциях, огра-
ничивающих перегон.
Микропроцессорная система полуавтоматической блокировки кон-
тролирует состояние свободности перегона. Она обеспечивает блоки-
ровку цепей включения разрешающих сигнальных показаний выход-
ных станционных светофоров до освобождения поездом ограждаемого
этими светофорами межстанционного перегона и получения согласия
на отправление следующего поезда. Имеется возможность работы хо-
зяйственных поездов и подталкивающих локомотивов с выдачей клю-
чей-жезлов. С помощью контроля логики проследования перегона под-
вижным составом определяется соответствие направления его движения
установленному. Благодаря функции автоматической дачи прибытия
поезда на станцию в полном составе (автоприбытие) и контроля, МПАБ
можно включать в ДЦ.
В системе осуществляется контроль ее технического состояния и
действий обслуживающего персонала с архивированием и протоколи-
рованием данных, включая удаленный мониторинг. Есть возможность
94
работы по каналу связи тональной частоты при отсутствии физической
пары проводов между станциями, например, на участках с ВОЛС или
на участках, где межстанционная связь организуется по радиоканалу.
При внедрении МПАБ существующие системы полуавтоматической
блокировки модернизируются с минимальными затратами.
Применение микропроцессорной техники в системах ПАБ и счета
осей позволяет расширить функциональные возможности. За счет со-
временной элементной базы снижается количество используемой ап-
паратуры. Связь между станциями организуется как по физической ли-
нии, так и по каналу тональной частоты, что существенно снижает экс-
плуатационные расходы.
2.5. Локомотивные устройства безопасности
Основные способы и технические средства обеспечения безопасности.
Локомотивные устройства безопасности относятся к системам, кото-
рые предназначены для передачи сигнальной информации с пути на
локомотив и обеспечения безопасности движения поездов путем авто-
матического снижения скорости или остановки поезда перед препят-
ствием на пути при помощи тормозных средств.
Препятствия, требующие снижения скорости или остановки, мож-
но подразделить на постоянные и временные. Временные препятствия
имеют несколько градаций значений скоростей, с которыми подвиж-
ной единице можно проследовать данное препятствие или подойти к
нему. Постоянные препятствия имеют фиксированное значение тре-
буемой скорости движения поезда в зоне нахождения препятствия.
К постоянным препятствиям относятся кривизна или пониженная
прочность пути на отдельных участках перегонов, требующие сниже-
ния скорости поезда до значений, обеспечивающих безопасное про-
следование этих участков.
К временным препятствиям относятся:
— стрелочные переводы стрелочных участков пути на станциях, ско-
рость проследования которых зависит от положения и типа стрелочно-
го перевода;
— путевые светофоры систем интервального регулирования движе-
ния поездов с фиксированными блок-участками, скорость проследова-
ния которых контролируется устройствами автоблокировки;
— «хвост» движущегося впереди поезда, расстояние до которого и
скорость его движения определяют допустимую скорость движения по-
зади идущего поезда, которая задается координатными системами ин-
тервального регулирования движения поездов.
95
В современных локомотивных системах, предусматривающих авто-
регулировку скорости, применяются различные способы передачи ин-
формации с пути на локомотив об ограничении скорости поезда в зоне
местонахождения постоянных препятствий. Это может осуществлять-
ся, например, с помощью путевых датчиков, ограждающих зону посто-
янных препятствий, или посредством предварительной записи в локо-
мотивный блок памяти информации о характере и исходном расстоя-
нии до препятствия, а также о длине зоны ограничения скорости.
Максимальное расстояние до препятствия, при котором требуется
снижение скорости, называется зоной сближения с препятствием. Это
расстояние при регулировании на физический «хвост» поезда или све-
тофор, ограждающий занятый участок, должно быть не менее тормоз-
ного пути от установленной скорости.
Фактическая зона сближения с препятствием — это расстояние, ко-
торое требуется поезду для служебного торможения от фактической ско-
рости движения до полной остановки перед препятствием.
Совокупность сведений о свободное™ пути, вступлении поезда в
зону сближения с препятствием и допустимой скорости движения яв-
ляется информацией о состоянии пути. Составной частью локомотив-
ных устройств безопасное™ являются устройства автоматической ло-
комотивной си гнал изации (АЛС), предназначенные для передачи с пути
и приема на локомотиве информации о состоянии пути.
Сформулируем основные функции АЛС с авторегулировкой скорости:
— фиксация местонахождения головы поезда в критической точке
пути, при достижении которой требуется по условиям безопасности сни-
жение скорое™ перед препятствием;
— автоматическое включение тормозных средств поезда при вступ-
лении в критическую зону сближения, равную расстоянию от крити-
ческой точки пу™ до препятствия.
Можно было бы ограничиться только этими двумя функциями, но
это приведет к тому, что поезд может быть остановлен системой авторе-
гулировки скорости, что заставит машиниста психологически посто-
янно находиться в напряжении.
Поэтому требуется ввести третью функцию, а именно:
— предупреждение машиниста о вхождении в зону сближения с пре-
пятствием и о необходимости принятия машинистом соответствующих
мер к снижению скорое™ до заданного уровня.
Основным каналом передачи информации с пути, оборудованным
автоблокировкой с фиксированными блок-участками, на локомотив
служит канал связи с использованием оптических приборов — свето-
96
форов. Информация о состоянии пути в виде показаний огней свето-
фора непосредственно воспринимается только машинистом.
В качестве дополнительного канала связи служат рельсовые цепи,
по которым передается информация о состоянии пути непосредствен-
но в локомотивные устройства АЛС, обеспечивающие реализацию трех
указанных выше функций, обеспечивая тем самым безопасность дви-
жения при ошибочных действиях машиниста.
Однако существующие системы АЛС не предусматривают функцию
автоматического снижения скорости до требуемой по условиям сбли-
жения с препятствием. Поэтому любой путевой светофор автоблоки-
ровки независимо от сигнального показания, требующего ограничения
скорости или остановки, следует рассматривать как временное препят-
ствие, расчетная зона сближения с которым определяется из условия
обеспечения расчетной программы сближения от максимальной ско-
рости до полной остановки перед препятствием.
Таким образом, в качестве сигналов, передаваемых по оптическому
каналу связи, о подходе к расчетной зоне сближения с препятствием
могут служить, например, желтый или красный огни впередистоящего
светофора. Соответственно, в качестве сигналов, передаваемых по рель-
совым цепям, о подходе к расчетной зоне сближения с препятствием
используются кодовые сигналы «Ж» при подходе к светофору с желтым
огнем или «КЖ» при подходе к светофору с красным огнем.
Во всех случаях информация о входе в зону сближения с препятстви-
ем, передаваемая по рельсовым цепям, поступает на локомотив рань-
ше, чем по оптическому каналу, так как машинисту необходимо еще
приблизиться к препятствию на расстояние видимости показания пу-
тевого сигнала, что может не позволить ему своевременно снизить ско-
рость до допустимого значения.
Требуемая по условиям безопасности движения скорость подхода к
препятствию называется допустимой скоростью V движения поезда,
которая при движении на желтый огонь светофора равна Уд = Уж, а при
движении на красный огонь — V = Ист = 10 км/ч. В случае превышения
фактической скорости движения V$ над допустимой ¥д в определен-
ных пределах существующие устройства АЛС могут осуществлять при-
нудительное снижение скорости.
Максимально допустимая по условиям безопасности скорость дви-
жения в расчетной зоне сближения с препятствием, превышение кото-
рой приводит к безусловному автоматическому экстренному торможению
поезда до полной его остановки, называется контролируемой скоростью
движения. Экстренное торможение поезда в случае превышения кон-
97
третируемой скорости (К > VKp > Уд) может быть осуществлено как при
входе в расчетную зону сближения с препятствием (точечный контроль
скорости), так и в процессе последующего движения в этой зоне (не-
прерывный контроль скорости).
Предупреждение машиниста о вхождении в зону сближения с пре-
пятствием независимо от фактической скорости входа Увх осуществля-
ют устройства проверки бдительности машиниста, которые автомати-
чески останавливают поезд только в одном случае, если машинист ус-
тановленным способом не подтвердит получение предупреждения, т.е.
если не подтвердит свою бдительность.
Предупреждение о вступлении в зону сближения с препятствием
может представлять собой звуковой или световой сигнал, или их ком-
бинацию.
Так как устройства проверки бдительности принудительно не осу-
ществляют снижения скорости, то после подтверждения бдительности
за снижение скорости полностью отвечает машинист.
Совокупность локомотивных устройств, предназначенная для авто-
матической остановки поезда в режиме экстренного торможения при
превышении им контролируемой скорости Укр в зоне сближения с пре-
пятствием, представляют собой устройства контроля скорости.
Необходимость введения контроля скорости обусловлена тем, что
проверка бдительности не в полной мере обеспечивает безопасность
движения поездов, так как она не осуществляет принудительного сни-
жения скорости до требуемой по условиям сближения с препятствием.
Машинист, периодически подтверждая бдительность, принципиаль-
но может подвести поезд к зоне сближения с препятствием в виде крас-
ного огня светофора с максимальной скоростью, что исключает возмож-
ность применения служебного торможения по причине того, что тормоз-
ной путь служебного торможения от максимальной скорости будет
превышать тормозной путь экстренного торможения от той же скорости.
Поэтому с целью обеспечения безопасности при проезде светофоров
с показаниями, ограничивающими скорость движения, вводится точеч-
ный (однократный) контроль фактической скорости проследования све-
тофора и сравнение последней с максимально допустимой скоростью по
условиям сближения с препятствием (контролируемой скоростью Икр).
Контролируемая скорость Vv„ проследования светофора по опре-
делению не должна быть менее допустимой скорости подхода к дан-
ному светофору Уд. Так, например, контролируемая скорость прохода
светофора с желтым огнем равна = Уж, а светофора с красным ог-
нем — Ук > Уст.
98
Наряду с точечным контролем скорости в системах АЛС предусмат-
ривается также непрерывный контроль скорости поезда при нахожде-
нии его в зоне сближения с препятствием. При непрерывном контроле
скорости поезд будет экстренно остановлен, если он при дальнейшем
движении увеличит свою фактическую скорость до уровня, превышаю-
щего значение контролируемой скорости входа в зону сближения с дан-
ным препятствием.
Для подачи машинисту предупредительного сигнала (свистка) и эк-
стренной остановки поезда в случае не подтверждения машинистом
своей бдительности или превышения поездом контролируемой в дан-
ный момент скорости служит устройство автостопа. Данное устройство
включает в себя электропневматический клапан (ЭПК), связанный с
тормозной магистралью поезда, и электромеханические цепи управле-
ния ЭПК, которые при его выключении осуществляют экстренную раз-
рядку (понижение давления воздуха) тормозной магистрали путем вы-
пуска воздуха в атмосферу. На подвижном составе отечественных же-
лезных дорог применяется электропневматический клапан типа
ЭПК-150, который содержит элементы пневматики и электромагнит-
ный вентиль соленоидного типа (рис. 2.13). К элементам пневматики
Рис. 2.13. Структурная схема ЭПК-150
99
относится камера выдержки времени, пневматически связанная со сви-
стком, главным резервуаром локомотива и механически через рычаж-
ную систему со срывным клапаном, который непосредственно соеди-
нен с тормозной магистралью. Электромагнитный вентиль состоит из
катушки соленоида, внутри которой размещается подвижный якорь со
штоком, который в рабочем состоянии ЭПК опущен и перекрывает воз-
душный клапан, исключая тем самым доступ воздуха к свистку.
В рабочем состоянии ЭПК через обмотку соленоида протекает ток,
в цепи которого проверяются условия выполнения безопасности дви-
жения в зоне сближения с препятствием путем включения соответству-
ющих контактов реле проверки бдительности и контроля скорости. При
неподтверждении машинистом бдительности или превышении конт-
ролируемой скорости цепь питания соленоида обрывается, в результа-
те чего якорь со штоком поднимается, открывая доступ воздуха из ка-
меры выдержки времени к свистку. Машинисту в течение 7...8 с подает-
ся предупредительный сигнал о возможной экстренной остановке поезда
(требование подтвердить бдительность или предупреждение о начале
экстренной остановки поезда по причине превышения контролируе-
мой скорости). По окончании данного времени, в течение которого ЭПК
находится в предупредительном состоянии, давление в камере выдерж-
ки времени понизится настолько, что вызовет срабатывание рычажной
системы, которая откроет доступ тормозной магистрали к атмосфере
путем открытия отверстий в камере срывного клапана. Состояние ЭПК,
соответствующее разрядке тормозной магистрали, называется тормоз-
ным. При этом рычажная система механически размыкает собственный
контакт ЭПК в электрической цепи электромагнитного вентиля, не
допуская автоматического восстановления рабочего состояния ЭПК и
прерывания начавшегося процесса торможения. Процесс восстановле-
ния ЭПК в исходное рабочее состояние называется зарядным состоя-
нием ЭПК.
В отличие от экстренного торможения при служебном торможении
могут использоваться различные способы торможения, которые под-
разделяются на пневматическое, магниторельсовое, элекгропневмати-
ческое и электрическое.
Для обеспечения нормального функционирования локомотивных ус-
тройств авторегулировки скорости и обеспечения безопасности движе-
ния поездов применяют различного рода измерители фактической ско-
рости и предусматривают регистрацию параметров движения поезда.
Регистрация параметров движения поезда может осуществляться
путем записи информации на различные виды носителей: электроме-
100
ханические скоростемеры типа ЗСЛ-2М; комплексное устройство для
регистрации параметров движения типа КПД-3 (КПД-ЗМ); применяе-
мые в составе комплексного локомотивного устройства безопасности
(КЛУБ-У) регистрирующие устройства в виде кассеты регистрации (КР)
и ряд других.
Системы непрерывной автоматической локомотивной сигнализации.
Система АЛСИ числового кода. В непрерывных системах АЛС связь меж-
ду путевыми и локомотивными устройствами поддерживается в каж-
дой точке пути. Приемные устройства локомотива связаны с путевыми
передающими устройствами с помощью магнитного поля, образован-
ного вокруг рельсов протекающим по ним переменным током. Поэто-
му в непрерывных системах АЛС применяются рельсовые цепи АБ в
качестве канала связи.
В общем случае в пределах каждой РЦ устраивается отдельный ка-
нал связи АЛСН со своей передающей аппаратурой, для чего на выход-
ном конце рельсовой линии устанавливается передатчик кодовых сиг-
налов ПКС (рис. 2.14).
В рельсовой линии, замкнутой колесными парами КП локомотива,
протекает ток Ik, который возбуждает в последовательно включенных
приемных катушках ПК1 и ПК2 э.д.с. одного знака, соответственно
и Е2, в результате чего на входе локомотивного приемного устройства
ЛПУ эти э.д.с. складываются: Е= Е} + Е2. В то же время э.д.с. £т1 и Ет2,
наводимые в локомотивных катушках составляющими переменного
Рис. 2.14. Индуктивно-рельсовый канал связи системы АЛСН
101
тягового тока, соответственно 7т1 и /т2, протекающими в рельсовых ни-
тях в одном направлении, на входе ЛПУ вычитаются: А£т = Ет1 — £т2.
При симметрии электрических параметров рельсовых нитей суммар-
ная э.д.с. практически равна нулю, чем достигается дополнительная за-
щита входных цепей ЛПУ от мешающего влияния тягового тока. Ка-
тушки ПК1 и ПК2 расположены перед первой колесной парой на рас-
стоянии /о и устанавливаются на определенной высоте /в (175 мм) от
головки рельсов. Наводимая в приемных катушках э.д.с. зависит не толь-
ко от уровня и частоты тока в рельсах, но и от их конструктивных осо-
бенностей: длины катушек /к и места ее расположения на сердечнике.
Одной из особенностей непрерывного телемеханического канала
связи является переменная длина рельсовой петли 1^, зависящая от ме-
стоположения поезда в пределах РЦ. В системах АЛСН числового кода
ток под приемными катушками зависит от вида тяги и при самых не-
благоприятных условиях передачи электроэнергии по рельсовой линии
имеет минимальную величину в диапазоне от 1,2 до 2 А на входном конце
рельсовой линии и максимальную величину (до 25 А) — на выходном
конце, что требует для обеспечения устойчивой работы АЛСН приме-
нения в приемных устройствах автоматической регулировки усиления.
Автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного дей-
ствия числового кода представляет собой совокупность путевых и ло-
комотивных устройств, предназначенных для непрерывной передачи
информации о показаниях путевых светофоров в кабину машиниста
локомотива, выполнения однократной и периодической проверок бди-
тельности машиниста, контроля скорости подвижного состава в зоне
сближения с препятствием и принудительной остановки поезда в слу-
чае потери бдительности машинистом или превышения контролируе-
мой скорости.
Ларис. 2.15 представлена структурная схема локомотивных устройств
системы АЛСН числового кода. В состав локомотивного приемника
ЛПУ входят: фильтр локомотивный ФЛ, усилитель кодовых сигналов
УК, импульсное реле И.
Локомотивный усилитель УК предназначен для усиления по мощ-
ности кодовых сигналов, воспринимаемых с выхода фильтра ФЛ, и
преобразования импульсов переменного тока в импульсы постоянно-
го тока для управления выходным импульсным реле И. Для приема и
защиты от непрерывных помех числовых кодовых сигналов на участ-
ках пути с электротягой постоянного тока и автономной тягой приме-
няется локомотивный фильтр, настроенный на частоту сигнального
тока 50 Гц. При электротяге переменного тока применяется двухпо-
102
Рис. 2.15. Структурная схема локомотивных устройств АЛСН числового кода
<дноинов
о
лосный фильтр ФЛ 25/75, настроенный на пропускание сигнального
тока с частотами 25 и 75 Гц.
Локомотивный дешифратор ДКСВ кодовых сигналов постоянного
тока, формируемых контактами импульсного реле И усилителя УК,
имеет следующие функциональные узлы:
— счетчик импульсов и интервалов кодового сигнала, содержащий
счетную группу реле СГ: реле 1, 2 и 3 для счета импульсов, реле 1А и 2А
для счета коротких интервалов, реле присутствия кодов ПК;
— схему соответствия СС, состоящую из медленнодействующего на
отпадание реле С и его быстродействующего повторителя — реле ПС;
— схему сигнальных реле СР, состоящую из трех сигнальных реле 3,
Ж и КЖ, управляющих показаниями локомотивного светофора.
Дешифрация кодовых сигналов производится путем последователь-
ного счета числа импульсов и пауз в кодовом цикле. Счетчики импуль-
сов возбуждаются при срабатывании реле И через его фронтовой (нор-
мально разомкнутый) контакт, счетчики интервалов при выключении
реле И через его тыловой (нормально замкнутый) контакт. Информа-
ция о принятом коде по состоянию реле-счетчиков формируется в на-
чале длинного интервала, однако на сигнальные реле, входные цепи
которых блокируются контактами реле ПС схемы соответствия, она
поступит только при условии подтверждения ее не менее, чем в трех
кодовых циклах.
Локомотивный светофор ЛС при АЛСН числового кода дает пять
сигнальных показаний:
— желтый с красным огонь при приеме кода «КЖ» и срабатывании
сигнального реле КЖ;
— желтый огонь при приеме кода «Ж» и последовательном сраба-
тывании сигнальных реле КЖ и Ж;
— зеленый огонь при приеме кода «3» и последовательном сраба-
тывании реле КЖ, Ж и 3;
— красный огонь при пропадании кодов «КЖ» и выключенном со-
стоянии сигнальных реле;
— белый огонь при пропадании кода «Ж» и включенном состоянии
реле Ж;
— белый огонь при пропадании кода «3» и включенном состоянии
реле Ж (в некоторых модификациях ДКСВ — реле Ж и 3).
Функциональный узел контрольных органов КО содержит схему БД
фиксации подтверждения машинистом своей бдительности и схему
контроля скорости КС, которая проверяет условия включения и задает
периодичность проверки бдительности, а также обеспечивает фикса-
104
цию превышения контролируемой скорости движения в зоне сближе-
ния с препятствием.
Схема БД содержит реле РБ, которое фиксирует нажатие машинис-
том специальной рукоятки РБ бдительности, и реле Б, формирующее
команду на выполнение процедуры однократной проверки бдительно-
сти машиниста.
Схема КС реализована на одном реле КС контроля скорости, имею-
щего две цепи питания. Одна цепь непрерывного питания реле непос-
редственно от аккумуляторной батареи создается в тех случаях, когда
отсутствует необходимость в периодической проверке бдительности, а
именно: при движении по зеленому огню ЛС, при движении по желто-
му огню Л С с фактической скоростью Рф < при движении по желто-
му с красным, красному или белому огнях ЛС со скоростью Рф < Ест.
Если по условиям сближения поезда с препятствием требуется перио-
дическая проверка бдительности, то питание реле КС осуществляется
только по второй цепи от предварительно заряженного конденсатора
С^. Длительность разряда конденсатора С^ на обмотку реле КС зада-
ет требуемую периодичность подтверждения бдительности машиниста.
По окончании разряда конденсатора С^ реле КС отпускает свой якорь,
обрывая контакт и цепь питания ЭПК.
Система непрерывной АЛС числового кода, несмотря на простоту
технической реализации и совместимость с устройствами числовой АБ,
имеет ряд существенных эксплуатационных недостатков, затрудняю-
щих ее применение на участках с высокими скоростями движения, к
которым относятся:
— малое число градаций допустимой скорости движения;
— низкая точность измерения фактической скорости движения;
— повышенная инерционность устройств АЛСН;
— числовой код, который обладает низкой помехозащищенностью,
приводящей к сбоям в работе локомотивной сигнализации (кратковре-
менному появлению белого огня на локомотивном светофоре);
— невысокая надежность релейной схемы локомотивного дешиф-
ратора в силу использования импульсного режима работы реле и нали-
чия механических воздействий в виде повышенной вибрации при дви-
жении локомотива и особенно на стоянках при работающем двигателе.
Система автоматической локомотивной сигнализации непрерывного
типаАЛС-ЕН. Перспектива использования на ряде важнейших направ-
лений железных дорог высокоскоростного транспорта потребовала со-
здания нового поколения АЛС непрерывного типа, построенного на
современной конструктивной и элементной базе единого ряда. К числу
105
подобных АЛС относится система АЛС с непрерывным каналом — си-
стема АЛСН-ЕН, в которой все сообщения передаются с пути на локо-
мотив по рельсовым цепям с использованием частоты сигнального тока
175 (174,38) Гц. Информация о состоянии пути передается по телемеха-
ническому каналу связи РЦ с использованием двукратной фазоразност-
ной модуляции, которая позволяет организовать два независимых фа-
зовых подканала передачи информации со скоростью 10,9 бит/с.
Для кодирования передаваемой информации по каждому подканалу
используется восьмиразрядный модифицированный код Бауэра с ко-
довым расстоянием d = 4, что позволяет в каждом фазовом подканале
сформировать 16 кодовых комбинаций или в совокупности — 16x16 = 256
различных сообщений.
Кодовые комбинации, передаваемые по первому фазовому подка-
налу, содержат информацию о числе свободных впереди поезда блок-
участков (до шести), значении допустимой скорости проследования
очередного светофора (16 градаций в диапазоне от 0 до 200 км/ч), длине
впереди лежащего блок-участка (больше или меньше длины тормозно-
го пути расчетного поезда).
По второму фазовому подканалу передаются кодовые комбинации,
обеспечивающие цикловую синхронизацию информации, а также не-
сущие информацию о принадлежности передаваемых данных тому или
иному путевому участку и позволяющие идентифицировать источник
сообщения (например, перегон, станция, направление движения и т.д.).
Аппаратура системы АЛС-ЕН включает в себя комплекс путевых и
локомотивных устройств (рис. 2.16). Путевые устройства АЛС-ЕН обес-
печивают на входном конце РЦ длиной до 2600 м значение сигнального
тока АЛС не менее 0,25 А при минимальном удельном сопротивлении
изоляции ги = 1 Ом/км и максимальном сопротивлении поездного шун-
та, равном нормативному 7?^ = 0,06 Ом.
Основным функциональным и конструктивным узлом путевой ап-
паратуры является формирователь сигналов станционный ФСС, кото-
рый предназначен для формирования, усиления, индикации и подачи в
рельсовую линию через устройство защиты и согласования УЗС кодо-
вых сигналов АЛС-ЕН в соответствии с информацией, поступающей
от устройств АБ или ЭЦ.
В состав путевых устройств АЛС-ЕН (рис. 2.17) входят следующие
блоки:
— блок формирователя сигналов ФСС, который непосредственно
осуществляет формирование сигналов АЛС-ЕН по первому и второму
фазовым подканалам с использованием по первому подканалу моди-
106
Рис. 2.16. Структурная схема АЛС-ЕН
фицированного кода Бауэра, а по второму — модифицированного кода
Хэмминга;
— блок помехозащитный БПЗ, который служит для защиты блока
ФСС от проникновения помех по входным и питающим цепям;
— блок сетевого трансформатора с фильтром БСТФ, который пред-
ставляет собой питающий трансформатор с сетевым фильтром, обеспе-
чивающим защиту ФСС от помех со стороны сети;
— блок выходных трансформаторов с фильтром БТКУ-Ф, предназ-
наченный для согласования выходов двух ФСС с устройствами АЛС, а
также для защиты от помех тягового тока со стороны РЦ;
— усилитель мощности УМ, который обеспечивает усиление сфор-
мированного кодового сигнала для передачи через блок БТКУ-Ф в рель-
совую линию;
— устройство защиты и согласования УЗ С с рельсовой линией РЛ,
состоящее из дросселей согласования и блока конденсаторов, образую-
107
о
00
-220 В
Рис. 2.17. Структурная схема путевых устройств АЛС-ЕН
щих резонансный контур, настроенный на частоту 175 Гц. УЗС пред-
назначено для согласования усилителя мощности УМ блока ФСС с РЦ;
для защиты УМ от влияния тягового и сигнального тока в рельсовой
линии; для выделения первой гармоники фазоманипулированного сиг-
нала АЛС-ЕН; для ограничения выходной мощности УМ при шунти-
ровании выходного конца РЦ.
С целью обеспечения высокой достоверности и надежности работы
ФСС блок формирования ФС построен по мажоритарному принципу
(два из трех). Входные цепи ФСС, включающие схему набора кода и
блок БПЗ, обеспечивают при приеме информации от устройств АБ или
ЭЦ высокую помехозащищенность. В составе блока ФС имеется три
комплекта схем выбора кодовых комбинаций В, три комплекта схем
модулятора М и схема контроля исправности входных цепей К, кото-
рая открывает выход блока при исправной работе входных цепей и не
менее двух комплектов схем блока ФС. Выбор кодовых комбинаций
осуществляется путем соединения посредством контактов реле автобло-
кировки соответствующих входов первого и второго фазовых подкана-
лов в схеме набора кодов с общими проводами подканалов. Аппаратура
РЦ АБ подключается к рельсовой линии также через блок УЗС.
Локомотивные устройства системы АЛС-ЕН (см. рис. 2.16) содер-
жат приемные катушки КПУ1, блок электронный локомотивный БЭЛ,
блок индикации локомотивный БИЛ и блок коммутации цепей локо-
мотива БКЦЛ, который обеспечивает гальваническую развязку и со-
гласование сигналов управления с цепями локомотива. Через блок
БКЦЛ с устройствами АЛС-ЕН связаны контакты контроллера К и ру-
коятки реверса РР (для определения направления движения и предотв-
ращения несанкционированного самопроизвольного движения), кон-
такты рукоятки бдительности РБ и кнопки выключения красного огня
ВК (при движении локомотива по некодируемому участку пути), элек-
тропневматический клапан экстренного торможения ЭПК.
Параметры движения поезда и режим проверки бдительности ма-
шиниста регистрируются блоком скоростемера PC. Локомотивные ус-
тройства АЛС-ЕН содержат также датчик пути и скорости ДПС, кото-
рый устанавливается на редукторе или буксе колеса.
В блок БЭЛ входят: приемник фазоманипулированных сигналов;
измеритель фактической скорости движения локомотива; логичес-
кое устройство, осуществляющее сравнение фактической, допусти-
мой и контролируемой скоростей; усилитель сигнала управления кла-
паном экстренного торможения поезда и устройство контроля функ-
ционирования .
109
Блок БИЛ имеет сигнальные лампы, назначение которых аналогич-
но назначению соответствующих ламп на локомотивном светофоре си-
стемы АЛСН. Вместе с тем лампа белого огня блока БИЛ имеет двой-
ное назначение: постоянно горит при движении по некодируемым уча-
сткам перегона и работает в мигающем режиме при движении поезда
по пригласительному сигналу на станции. Информация о состоянии
шести блок-участков впереди поезда индицируется в блоке шестью све-
тодиодными индикаторами.
Безопасность функционирования и высокая эксплуатационная го-
товность локомотивных устройств системы АЛС-ЕН обеспечивается
дублированием основных логических узлов и сравнением их сигналов
специальными компараторами, защищенными от опасных отказов.
Принципы, заложенные в системе АЛС-ЕН, получили дальнейшее
развитие при создании комплексного локомотивного устройства безо-
пасности (КЛУБ), которое в настоящее время нашло широкое приме-
нение на сети отечественных железных дорог.
Микропроцессорные локомотивные системы обеспечения безопасности
движения поездов. К числу АЛС непрерывного типа нового поколения,
реализованных на основе применения микроэлектронной техники, от-
носится система КЛУБ, предназначенная для повышения безопаснос-
ти движения подвижного состава при выполнении поездной и манев-
ровой работы за счет приема сигналов от путевых устройств АЛСН и
АЛС-ЕН и отображения принимаемой информации машинисту. С це-
лью повышения надежности аппаратура КЛУБ предусматривает 100 %
активное резервирование своих функциональных модулей. Аппарату-
рой КЛУБ, начиная с 1994 г., было оборудовано свыше 1400 локомоти-
вов и единиц моторвагонного подвижного состава.
Однако с 1999 г. после успешного завершения эксплуатационных ис-
пытаний началось серийное производство и внедрение более совершен-
ного по объему выполняемых функций микропроцессорного варианта
устройств КЛУБ — унифицированного комплексного устройства безо-
пасности КЛУБ-У.
Функциями системы КЛУБ-У, направленными на обеспечение бе-
зопасности движения поездов, являются:
— автоматическое включение экстренного торможения при возник-
новении опасных ситуаций;
— обеспечение экстренного торможения по приказу дежурного по
станции, передаваемого по радиоканалу связи, независимо от действий
машиниста;
ПО
— исключение прохождения участка с запрещающим сигналом свето-
фора без передаваемого по радиоканалу разрешения дежурного по станции;
— исключение самопроизвольного движения локомотива (скатывания);
— исключение несанкционированного выключения ЭПК;
— непрерывный контроль состояния тормозной системы;
— регулярный контроль бдительности машиниста;
— контроль совместных действий машиниста и помощника машини-
ста при трогании поезда и движении к запрещающему сигналу светофора.
К служебным функциям системы КЛУБ-У относятся:
— прием и дешифрирование сигналов АЛСН и АЛС-ЕН;
— учет категории поезда, типа тяги и длины блок-участков;
— регистрация параметров движения в электронной памяти кассе-
ты регистрации;
— формирование сигналов достижения значений фактической ско-
рости, равных 2; 10; 20 и 60 км/ч;
— информирование машиниста о показаниях светофоров, числе сво-
бодных блок-участков впереди поезда, фактической скорости движе-
ния с точностью до 1 км/ч и допустимой скорости движения на данном
участке пути, координатах местоположения локомотива с точностью до
30 м при помощи спутниковой навигации, расстоянии до контрольных
точек (станции, переезда, моста, тоннеля, стрелки, светофора, токораз-
дела, опасного места и др.), хранящихся в электронной карте блока элек-
троники БЭЛ.
Аппаратура системы КЛУБ-У имеет модульную структуру, в кото-
рой равноправные независимые модули взаимодействуют друг с дру-
гом посредством системной шины. Связь между модулями и с внешни-
ми блоками осуществляется по последовательному интерфейсу типа
CAN. По интеллектуальному интерфейсу система КЛУБ-У может взаи-
модействовать с дополнительными устройствами безопасности САУТ
и ТС КБМ, а также с системой УСАВП автоматического ведения поезда
и с другими локомотивными устройствами. КЛУБ-У обеспечивает вза-
имодействие локомотивных устройств безопасности со станционной
аппаратурой по радиоканалу.
Спутниковая навигация и цифровая радиосвязь. В настоящее время
на Российских железных дорогах для определения местоположения ло-
комотива все более широкое применение находят комбинированные
приемники, осуществляющие автоматический поиск, прием и обра-
ботку сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС
(Россия) и GPS NAVSTAR (США). Приемники позволяют непрерыв-
111
но определять значения географических координат (широту и долго-
ту) и пройденный путь транспортного средства независимо от других
измерительных средств, а также астрономическое время и скорость
движения поезда.
Протокол обмена с приемником обеспечивает вывод параметров
движения и времени, контроль за достоверностью и точностью изме-
ренных координат, текущим положением всех спутников, состоянием
приема сигналов спутников в каналах приемника, исправностью при-
емника, которые используются в системе КЛУБ-У.
Навигационная аппаратура ведет одновременный прием по 12 кана-
лам, точность автономного определения скорости с вероятностью 0,95
составляет 0,1 м/с, точность метки единого времени относительно вре-
мени UTC — 1 мкс, среднеквадратическая горизонтальная ошибка ав-
тономного определения положения — 25 м, а среднеквадратическая го-
ризонтальная ошибка определения положения на станции относитель-
но опорного станционного приемника — 2 м.
Передача данных на локомотив в системе КЛУБ-У осуществляется
несколькими способами. Телемеханический канал связи с использова-
нием путевых устройств АЛСН и АЛС-ЕН дополняется цифровым ра-
диоканалом станционной системы интервального регулирования движе-
ния поездов УВК СИР, путевыми индукторами точечного канала связи и
радиоканалом маневровой автоматической локомотивной сигнализации
МАЛС. Устройство цифровой радиосвязи позволяет:
— принимать речевые команды, передаваемые по каналам поездной
радиосвязи;
— передавать информацию с поезда на станцию для поездного дис-
петчера (номер поезда, координаты местоположения, направление дви-
жения, состояние машиниста и результаты диагностики локомотивных
устройств);
— обмениваться информацией со стационарными устройствами
МАЛС и устройствами оповещения работающих на путях бригад.
Телеметрическая система контроля бодрствования машиниста ТС
КБМ. Система КЛУБ-У осуществляет контроль бодрствования и бди-
тельности машиниста. Анализ проездов запрещающих сигналов пока-
зал, что больше половины случаев — следствие снижения уровня бодр-
ствования машиниста, т.е. дремотное состояние и сон. Опасность воз-
никновения таких состояний возрастает с ростом интенсивности
движения и работы в ночное время. С целью повышения безопасности
движения поездов в системе КЛУБ-У применяется устройство ТС КБМ,
которое обеспечивает автоматический контроль состояния машиниста
112
путем отслеживания изменения электрического сопротивления кожи,
так как известно, что сопротивление кожи человека меняется с измене-
нием его психофизического состояния.
Система ТС КБМ предназначена для контроля уровня бодрствова-
ния и индикации его по условной шкале, а также для приведения в дей-
ствие механизма экстренного торможения при снижении уровня бодр-
ствования машиниста ниже условного критического. Из соображений
безопасности и с учетом индивидуального разброса физических пара-
метров машинистов критический уровень бодрствования выбран вбли-
зи границы работоспособного состояния и определяется на основе ана-
лиза сигнала кожно-гальванической реакции (сигнала КГР), который
представляет собой спонтанное кратковременное повышение проводи-
мости кожи с последующим возвратом к исходному состоянию. Носи-
телем информации об уровне бодрствования является время между им-
пульсами КГР. Это время у засыпающего человека больше, чем у бодр-
ствующего.
Для обеспечения высокого уровня безопасности движения поездов
необходимо совместно с КЛУБ-У использовать также системы автове-
дения УСАВП и системы типа САУТ, обеспечивающие принудитель-
ную прицельную остановку поезда перед запрещающим сигналом све-
тофора с использованием режимов служебного торможения.
2.6. Системы автоведения и автоматического управления
торможением поезда
Система автоматического управления торможением поезда. Для по-
вышения безопасности движения поездов и контроля бдительности
машиниста применяется система САУГ, которая используется совмес-
тно с АЛСН или КЛУБ У на участках, оборудованных автоблокиров-
кой, с целью предотвращения проездов запрещающих сигналов свето-
форов. Система представляет собой устройства безопасности, дублиру-
ющие действия машиниста по управлению тормозами. Локомотивные
устройства САУТ автоматически ограничивают скорость движения ло-
комотива, предупреждая ее превышение в зависимости от показания
локомотивного светофора, расстояния до конца блок-участка и допус-
тимых скоростей движения.
В систему САУТ входят путевые напольные, постовые и локомотив-
ные устройства. В комплект путевого оборудования входят путевой
шлейф, представляющий собой электромагнитный контур, образован-
ный участком правого рельса по направлению движения поезда, путе-
113
вой генератор, индикатор тока и электрические схемы контроля и уп-
равления генератором. В качестве электромагнитного контура может
быть применен проложенный по шпалам внутри колеи шлейф из сталь-
ного троса.
Постовые устройства системы размещаются на постах ЭЦ и управ-
ляют частотой напольных генераторов у предупредительных и входных
светофоров станций, а также переключают длину путевого шлейфа, за-
питываемого от напольного генератора у входных светофоров станций.
Путевые и постовые устройства передают на локомотив информацию о
длине впереди лежащего блок-участка на перегоне или маршруте при-
ема (отправления) на станции, длине перегона при полуавтоматичес-
кой блокировке и о приеме поезда по главному или боковому пути стан-
ции при проследовании предвходного и входного светофоров.
Напольные устройства устанавливаются в релейных шкафах автобло-
кировки или путевых коробках возле светофоров и подсоединяются
кабелями к путевому шлейфу, расположенному в начале блок-участка.
Шлейф и рельс образуют контур, по которому проходит ток от генера-
тора высокой частоты, создавая вокруг рельса магнитное поле соответ-
ствующей частоты. Длина шлейфа выбирается исходя из протяженнос-
ти блок-участка. Для задания различной длины маршрута приема поез-
да на станцию расположенный у входных светофоров активный участок
рельсовой нити может секционироваться.
Локомотивные устройства САУТ включают в себя датчик пути и ско-
рости (ДПС), измерительное устройство (ИС), связанное с датчиком
ДПС типа Л-178/1, который устанавливается на буксе колесной пары
локомотива и вырабатывает при вращении колеса прямоугольные им-
пульсы напряжения с частотой, пропорциональной фактической ско-
рости движения поезда.
Рассмотрим работу устройств САУТ (рис. 2.18). При движении по-
езда по активному участку рельсовой нити /ш в антенне А, расположен-
ной под кузовом локомотива над рельсом, индуктируется частотный
сигнал, который поступает в приемник ПР. От осевого датчика ДПС с
выхода его формирователя сигналов ОД поступают импульсы сначала в
блок логической обработки сигналов БЛО, а затем — в реверсивный
счетчик импульсов Сч, в котором по одному из его входов фиксируется
число пш импульсов, пропорциональных длине /6_у блок-участка (пере-
гона) и/или маршрута приема, а по другому — вычитается число им-
пульсов, пропорциональное пройденному пути. Дискретное значение
оставшегося пути /0 до конца блок-участка с помощью цифроаналого-
вого преобразователя ЦАП преобразуется в напряжение, соответству-
114
Рис. 2.18. Структурная схема системы САУТ
ющее значению программной скорости V. Таким образом, в зависимо-
сти от расстояния до сигнала и показаний АЛСН (КЛУБ-У) вырабаты-
ваются напряжения, пропорциональные допустимым скоростям дви-
жения для служебного и экстренного торможения.
По другому каналу сигналы с выхода формирователя ОД поступают
на вход измерителя скорости ИС, который вырабатывает напряжение,
пропорциональное фактической скорости F1. Напряжения, пропорци-
ональные программной Уи и фактической Уф скоростям, поступают на
соответствующие входы блока сравнения, управляющего блоком вклю-
чения торможения БВТ. Если будет иметь место неравенство Уф > Уи, то
из блока БС в блок БВТ поступит управляющий сигнал, требующий
произвести снижение скорости. Торможение будет осуществляться до
тех пор, пока значение фактической скорости не снизится до программ-
ной скорости.
После прохождения антенны А над шлейфом прием высокочастот-
ного сигнала прекращается и на выходе приемника ПР исчезает сиг-
нал, в результате чего прекращается подача счетных импульсов на сум-
мирующий вход счетчика Сч, в котором окончательно зафиксируется
115
значение пш. С этого момента импульсы с выхода блока ОД после при-
ведения в блоке БЛО к масштабу полной длины блок-участка поступа-
ют на вычитающий вход счетчика Сч, который производит вычитание
из полной длины блок-участка текущее значение пройденного пути. По
мере приближения поезда к закрытому входному светофору непрерыв-
но уменьшается расстояние /0 до конца блок-участка и соответственно
пропорционально уменьшается напряжение на выходе АЦП, опреде-
ляющее программную скорость поезда. В результате этого тормозная
сила локомотива плавно изменяется до полной остановки в режиме слу-
жебного торможения.
Если поезд выходит на блок-участок со скоростью, превышающей
программную, включается сразу торможение, и после снижения скоро-
сти до программной происходит отпуск тормозов.
В процессе эксплуатации системы САУТ появились новые техни-
ческие решения, реализованные на более совершенной элементной базе
и позволившие расширить функциональные и технические возможно-
сти этой системы. В настоящее время в эксплуатации находятся следу-
ющие модификации системы САУГ:
— унифицированная система автоматического управления тормо-
жением САУТ-У;
— унифицированная модернизированная система автоматического
управления торможением САУТ-УМ;
— система автоматического управления торможением с централи-
зованным размещением путевых устройств САУТ-Ц;
— модернизированная система автоматического управления тормо-
жением с централизованным размещением путевых устройств САУТ-ЦМ,
локомотивные устройства которой по сравнению с локомотивными ус-
тройствами САУГ-Ц имеют память увеличенного объема.
Все путевые устройства САУГ-ЦМ имеют один контур, в то время
как путевые устройства САУТ-Ц у входных и предвходных светофо-
ров — два контура, в которых протекают токи разных частот. Количе-
ство точек подключения к рельсу за счет уменьшения количества кон-
туров сокращается. Длина включенного в контур участка рельса (дли-
на шлейфа) для путевых устройств САУТ-ЦМ, в отличие от путевых
устройств САУТ-Ц, в большинстве случаев имеет единую стандарт-
ную длину 10 м.
Ток, вырабатываемый путевым генератором САУТ-ЦМ, модулиру-
ется по амплитуде с целью передачи на локомотив информации о номе-
ре точки САУТ-ЦМ и ее типе, а также об установленном на станции
маршруте. Каждый генератор позволяет путем внешней коммутации
116
выводов выбрать и передать на локомотив одну из восьми возможных
для этого генератора цифровых кодовых посылок.
По принятой кодовой посылке локомотивные устройства САУТ-ЦМ
выбирают из памяти необходимую информацию о маршруте следова-
ния, и на основании этой информации определяют и контролируют
допустимую скорость движения на всем протяжении маршрута.
Комплект локомотивной аппаратуры САУТ-ЦМ состоит из блока
электроники и коммутации БЭК, пульта машиниста ПМ и пульта уп-
равления ПУ, датчиков угла поворота ДПС-У, антенны А, датчиков дав-
ления, электропневматической приставки к крану машиниста, а также
блоков согласования с электрическими цепями локомотива и устрой-
ствами автоматической локомотивной сигнализации.
Для приема информации от путевых устройств САУТ-ЦМ в комплекте
локомотивной аппаратуры имеется антенна Ан-САУТ-УМ. Электромаг-
нитное поле, имеющееся вокруг входящего в путевой контур участка рель-
са, наводит в антенне э.д.с. Расположение антенны относительно рельса
и ее параметры в совокупности с установленным для путевого шлейфа
значением тока 0,4—0,6 А позволяют блоку электроники БЭК уверенно
расшифровывать передаваемую данной точкой кодовую посылку, а так-
же, используя датчики ДПС-У, определять длину путевого шлейфа. В слу-
чае невозможности расшифровки кодированного сигнала длина шлейфа
воспринимается как информация о расстоянии до точки требуемой ос-
тановки на основе известного коэффициента пропорциональности.
Кодовая посылка, передаваемая на локомотив, содержит 48 бит, в
которых закодированы номер точки, ее тип, номер маршрута, а также
необходимая контрольная информация. По принятой кодовой посыл-
ке блок электроники БЭК выбирает из памяти необходимые данные о
местоположении поезда и его маршруте дальнейшего следования. На
основании этой информации производится привязка к конкретной точ-
ке пути, а также определяется и контролируется допустимая скорость
на всем протяжении маршрута.
В шлейфе точки САУТ-ЦМ, расположенной на перегоне, кодиро-
ванный ток рабочей частоты 19,6 кГц должен протекать только тогда,
когда открыт светофор, у которого размещена рассматриваемая точка.
При установке на точке САУГ-ЦМ нескольких генераторов (на со-
вмещенных точках, а также при наличии более 8 кодовых посылок), все
указанные генераторы должны находиться в режиме ожидания. В рабо-
чий режим может переходить только один генератор, выход которого
одновременно подключается к шлейфу; остальные генераторы при этом
должны оставаться в режиме ожидания.
117
Алгоритм работы аппаратуры САУТ-ЦМ аналогичен рассмотрен-
ному ранее. Если в процессе движения поезда фактическая скорость
увеличивается и достигает значения Кп, то исполнительные локомо-
тивные устройства системы отключают тягу локомотива. Если скорость
поезда продолжает увеличиваться и начинает превышать программ-
ную, то при Рф = (Рп+2 км/ч) локомотивные устройства системы вклю-
чают служебное торможение. В случае, когда после включения слу-
жебного торможения фактическая скорость поезда не приводится к
программной, тогда по достижении скорости Рф = (Р^+6 км/ч) вклю-
чается экстренное торможение.
При вступлении на станцию и проезде первой стрелки поезд со-
гласно программной траектории движения должен остановиться в
точке прицельного торможения. Учитывая, что система САУТ-ЦМ
может допускать определенные погрешности при вычислении и реа-
лизации управляющих воздействий, то для исключения проезда зап-
рещающего сигнала выходного светофора системой обеспечивается,
чтобы правая граница области допустимого изменения положения
точки прицельной остановки поезда не пересекала ординату изоли-
рующих стыков светофора, что достигается введением некоторого за-
паса по пути (факультатива) при определении расстояния до прицель-
ной точки торможения. В системах САУ, использующих расчеты, все-
гда будут ошибки вычислений из-за неполноты знаний. В системах
САР могут быть ошибки регулирования под воздействием неучтен-
ных факторов.
Интегрированная многоуровневая система управления и обеспечения
безопасности движения поездов. Интеграция функций управления и обес-
печения безопасности движения предполагает, в первую очередь, пере-
ход от локальных систем управления процессом перевозки к централи-
зованной системе, которая реализуется как совокупность трех взаимо-
действующих аппаратно-программных комплексов (рис. 2.19):
— на тяговом подвижном составе на базе устройств УСАВП, САУТ-
ЦМ, КЛУБ-У и ТС КБМ создается единая комплексная система (ЕКС),
которая образует трехуровневую систему управления и обеспечения бе-
зопасности;
— на базе средств СЦБ создается также многоуровневая система уп-
равления и обеспечения безопасности МС-СЦБ с единым управляю-
щим вычислительным комплексом УВК;
— на базе АСУ хозяйствами с использованием действующих инфор-
мационных систем создается информационная подсистема АСУ МС.
118
40
Рис. 2.19. Структура построения многоуровневой системы МС
2.7. Ограждающие и контрольные устройства
на железнодорожном транспорте
Основные способы и технические средства ограждения. Ограждающие
устройства на железнодорожном транспорте — это комплекс техничес-
ких средств и схемных решений, направленных на обеспечение безопас-
ного движения подвижного состава, автомобильного и другого транспор-
та, сохранности грузов, пассажиров и жизни людей. В зависимости от
назначения ограждающие устройства используются при организации раз-
личных искусственных сооружений на железнодорожном транспорте.
К ограждающим устройствам относятся переездная, тоннельная и обваль-
ная сигнализации, сигнализация на железнодорожных мостах, устрой-
ства въездной и выездной сигнализации на промышленном транспорте.
Переездом называют пересечение в одном уровне железной дороги с
автомобильной или линиями городского транспорта. Переезды явля-
ются зоной повышенной опасности для движения железнодорожного,
автомобильного транспорта, а также пешеходов. Оборудование переез-
дов устройствами автоматической переездной сигнализации (АПС) и
автошлагбаумами повышает безопасность работы транспорта. Таким
образом, назначение ограждающих устройств заключается в обеспече-
нии безопасного проследования поездом и автомобильным транспор-
том пересечения железной и автомобильной дорог.
Устройства АПС должны удовлетворять следующим эксплуатацион-
ным требованиям:
— переездная сигнализация должна включаться при вступлении по-
езда на участок приближения к переезду за время, достаточное для заб-
лаговременного освобождения переезда автомобильным транспортом
до подхода поезда к переезду, действовать в течение всего времени на-
хождения поезда на участке приближения и в зоне переезда и выклю-
чаться только после полного освобождения поездом переезда;
— устройства автоматического ограждения переездов должны иметь
резервное управление, осуществляемое дежурным по переезду;
— со стороны подхода поездов переезды ограждаются заградитель-
ными нормально выключенными светофорами с красными огнями, ко-
торые включает дежурный по переезду при необходимости; допускает-
ся применять в качестве заградительных светофоры автоблокировки и
электрической централизации, расположенные вблизи переезда.
Применение устройств автоматического ограждения переезда опреде-
ляется его категорией. Существуют четыре категории переездов (табл. 2.1),
основные требования к которым сформулированы в ПТЭ.
120
Таблица 2.1
Интенсивность движения поездов по главному пути (суммарно в 2-х направлениях), поездов/сут Интенсивность движения транспортных средств (суммарная в 2-х направлениях), авт/сут
до 200 включи- тельно 201— 1000 1001— 3000 3001— 7000 более 7000
До 16 включительно, а также по всем подъездным путям IV IV IV III II
17—100 IV IV III II I
101—200 IV III II I I
более 200 III II II I I
Переезды I и II категорий, кроме переездов с удовлетворительными
условиями видимости малодеятельных участков и подъездных путей, а
также III и IV категорий на участках со скоростью движения пассажир-
ских поездов более 100 км/ч, оборудуют автоматической светофорной
сигнализацией с автошлагбаумами. В остальных случаях используют
автоматическую светофорную сигнализацию без шлагбаумов. При не-
возможности создания перед поездом участка приближения достаточ-
ной длины (на станциях в стрелочной зоне) на переездах I и II категорий
применяют оповестительную акустическую сигнализацию с неавтомати-
зированными шлагбаумами. Переезды, на которых не предусмотрено
постоянное дежурство (неохраняемые переезды), устанавливают авто-
матическую светофорную сигнализацию без шлагбаумов. Переезды со
шлагбаумами всегда охраняемые.
При автоматической светофорной сигнализации переезд ограждают
специальными переездными светофорами с двумя красными огнями,
которые нормально (при отсутствии поезда) не горят. Светофоры уста-
навливают перед переездом с правой стороны по движению автомобиль-
ного транспорта, их огни направлены в сторону автомобильной дороги.
При приближении поезда к переезду огни переездных светофоров на-
чинают гореть попеременно мигающим светом. Одновременно вклю-
чается акустический сигнал — электрические звонки.
При автоматической светофорной сигнализации с автоматически-
ми шлагбаумами в дополнение к переездным светофорам в каждом на-
правлении размещают шлагбаум, брус которого нормально находится
в вертикальном положении. В опущенном (горизонтальном) положе-
нии брус шлагбаума располагается на высоте 1...1,25 м от поверхности
121
дороги. Брус шлагбаума окрашивают красными и белыми полосами,
на нем установлены три фонаря с отражателями красного цвета, на-
правленными в сторону автомобильной дороги и расположенными у
основания, в середине и в конце бруса, причем концевой отражатель
шлагбаума двусторонний и сигнализирует в сторону железнодорожно-
го пути белым цветом. Остальные фонари мигают синхронно с огнями
переездного светофора.
Оповестительная сигнализация служит для подачи дежурному по пе-
реезду звукового и светового сигналов о приближении поезда. Для это-
го на переезде устанавливают щиток сигнализации с лампами опове-
щения о приближении поезда по четному или нечетному направлению,
а также контроля горения ламп и электрических цепей заградительных
светофоров; электрический звонок оповещения о приближении поез-
да, который дублируется звонком, установленным снаружи помещения
дежурного по переезду; опломбированная кнопка включения загради-
тельной сигнализации. Для ограждения переездов с оповестительной
сигнализацией используют электрические или механизированные шлаг-
баумы, которыми управляет дежурный по переезду. Нормальное поло-
жение таких шлагбаумов закрытое (кроме отдельных случаев при особо
интенсивном движении автотранспорта).
Заградительная сигнализация на переездах служит для подачи поезду
сигнала остановки в аварийной ситуации на переезде. Заградительной
сигнализацией оборудуют только охраняемые переезды. В качестве заг-
радительных можно использовать специальные светофоры и светофо-
ры путевой блокировки или станционные светофоры, если они удале-
ны от переезда не более чем на 800 м и с места их установки виден пере-
езд. Специальные заградительные светофоры, как правило, мачтовые,
с нормально не горящими красными огнями, имеют отличную от обыч-
ных светофоров форму. Карликовые светофоры в качестве заградитель-
ных применяют только в исключительных случаях. Заградительные све-
тофоры устанавливают с правой стороны по движению поезда на рас-
стоянии от 15 до 800 м от переезда с обеспечением видимости огня
светофора на расстоянии не менее тормозного пути поезда при его мак-
симальной скорости движения и экстренном торможении. На участках
с автоблокировкой работу заградительных светофоров увязывают с бли-
жайшими к переезду светофорами автоблокировки, которые перекры-
ваются на запрещающее показание с выключением кодов АЛС при
включении заградительных светофоров. На участках без автоблокиров-
ки при невозможности обеспечения видимости заградительного свето-
фора на расстоянии тормозного пути поезда размещают предупреди-
122
тельный светофор такого же типа, на котором включается желтый огонь
при включении красного огня на заградительном светофоре. Загради-
тельные светофоры включает дежурный по переезду нажатием на щит-
ке соответствующей кнопки и выключает при возвращении кнопки в
нормальное положение.
Ограждение переездов в черте города имеет свои особенности. На та-
ких переездах со стороны железнодорожных подходов на участках без
автоблокировки сигнализация выполняется двузначными светофора-
ми прикрытия с предупредительными светофорами перед ними. На уча-
стках с автоблокировкой ограждение осуществляется заградительными
светофорами. Со стороны автомобильных дорог (улицы) используют
переездные светофоры с двузначной сигнализацией или трехзначные
светофоры городского типа. Городские переезды всегда охраняемые, их
оборудуют шлагбаумами. При трамвайном движении, кроме основных
светофоров, над трамвайными путями дополнительно можно устанав-
ливать светофоры, дублирующие показание основных.
Переезды в пределах станций оборудуют заградительной сигнализа-
цией, причем заградительные сигналы разрешается устанавливать на
маневровых светофорах, расположенных в зоне переезда. Со стороны
автомобильных дорог размещают переездные светофоры и автошлаг-
баумы. Сигнализация на переезде должна обеспечивать закрытие пере-
езда при поездных и маневровых передвижениях через переезд, в том
числе и при движении поезда по запрещающему или пригласительному
сигналу. Если при движении поезда от выходного светофора время из-
вещения меньше требуемого, то выходной светофор открывается после
закрытия переезда с выдержкой времени, равной разности между необ-
ходимым и фактическим временем извещения. Переездная сигнализа-
ция включается нажатием кнопки управления выходным светофором.
Маневровые светофоры при хорошей видимости переезда открывают-
ся одновременно с подачей извещения на переезд. При движении поез-
да на запрещающий сигнал или по пригласительному переездную сиг-
нализацию включает дежурный по станции специальной кнопкой на
пульте управления.
На переездах, расположенных на внутризаводских путях, пересекаю-
щихся с путями технологического автомобильного транспорта, приме-
няют неавтоматическую, полуавтоматическую и автоматическую сиг-
нализацию. В первых двух случаях переездными светофорами управля-
ет дежурный по станции, дежурный стрелочного поста, составитель,
машинист локомотива. При этом рекомендуется устанавливать нормаль-
но горящие красными огнями двузначные заградительные светофоры.
123
Переездные светофоры применяют с красными мигающими огнями,
дополняемыми зеленым огнем или трехзначные светофоры городского
типа. Если на переезде имеется пешеходный переход, то предусматри-
вается специальная сигнализация — указатель «Берегись поезда».
Длина участка приближения к переезду определяется из условия, что
время от начала действия переездной сигнализации до вступления са-
мого скоростного на данном участке поезда на переезд должно обеспе-
чивать полное освобождение переезда транспортными средствами, всту-
пившими на него в момент включения сигнализации с учетом гаран-
тийного запаса времени tT, которое для всех переездов равно tT = 10 с.
Время извещения
*с='т+*а+'г> (2-1)
где tT — время проследования переезда транспортным средством, вступившим
за переездной светофор в момент включения переездной сигнализации, с;
/а = 4 с — время срабатывания устройств извещения и управления сигнали-
зацией.
Время проследования переезда автотранспортом
'т=('п+'М+ОЛа> (2-2)
где 1П — длина переезда, м;
/м = 24 м — расчетная длина автомобиля (автопоезда);
10 = 5 м — расстояние от места остановки автомобиля до переездного
светофора;
va = 2,24 м/с = 8 км/ч — расчетная скорость движения автомобиля (авто-
поезда) через переезд.
После подстановки значений, входящих в выражения 2.1 и 2.2 для
определения tT и tc, получим tc = 0,446/п + 27.
Длина участка приближения к переезду
L = 0,28vn/c = 0,28vn(0,446/n + 27), (2.3)
где vn — максимальная скорость движения поездов на участке, км/ч;
0,28 — коэффициент перевода единиц измерения скорости из км/ч в м/с.
Для переездной сигнализации без шлагбаумов или со шлагбаумами,
перекрывающими проезжую часть не полностью (полушлагбаумами),
за длину переезда 1и принимают расстояние от переездного светофора
до противоположного крайнего рельса с запасом в 2,5 м. Если шлагба-
ум полностью перекрывает проезжую часть, то длину переезда /п оп-
ределяют расстоянием между шлагбаумами. При этом требуется до-
полнительное время /д = 10 с для проследования транспортного сред-
124
ства за второй шлагбаум. В этом случае длина участка приближения
L = 0,28гп(0,446/п + 37).
При оповестительной сигнализации необходимо дополнительное
время для восприятия оповещения дежурным по переезду, которое при-
нимается равным 10 с, т.е. в этом случае (при шлагбаумах, полностью
перекрывающих проезжую часть) L = 0,28vn(0,446/n + 47).
Длину участка приближения рассчитывают по справочным табли-
цам. Необходимо учитывать, что для обеспечения безопасности дви-
жения поездов и автотранспорта минимальное время извещения при
автоматической светофорной сигнализации с автошлагбаумами рав-
но 40 с, а при оповестительной сигнализации — 50 с. Фактическое вре-
мя извещения при всех условиях не должно быть меньше минимально
допустимого.
Время оповещения на переезд о приближении поезда определяет-
ся максимальной скоростью движения поездов на данном участке
TH=Z/0,28vnmax, где vnmax — максимальная скорость поезда, км/ч.
Для измерения скорости движения поезда используют измеритель-
ные участки пути, оборудованные рельсовыми цепями или точечными
датчиками. Перестраиваемую схему задержки включения оповещения
(уравнитель времени) строят на основе генератора линейно изменяю-
щегося тока или цифровых схем задержки.
Устройства переездной сигнализации, применяемые на железных
дорогах за рубежом, принципиально не отличаются от отечественных.
На дорогах, где позволяют климатические условия, применяют солнеч-
ные батареи в качестве первичных источников питания устройств пе-
реездной сигнализации. Такой способ питания устройств является бо-
лее дешевым, чем строительство к переезду силовой линии.
Для контроля опасных участков переездов и непосредственного
обозрения положения на них используют телевизионные установки,
незначительно повышающие стоимость устройств на переезде. Теле-
визионные устройства особенно целесообразны при централизован-
ном управлении движением поездов. При этом появляется возмож-
ность наблюдения дежурным по станции или поездным диспетчером
ситуации на переезде и принятия необходимых мер для организации
нормального движения автомобильного и железнодорожного транс-
порта, а также фиксации этой ситуации на твердом носителе для пос-
ледующего анализа.
Автоматическая светофорная переездная сигнализация, автошлагба-
умы и устройство заграждения переезда. К оборудованию и аппаратуре,
применяемой в переездной сигнализации, относятся переездные све-
125
тофоры, автоматические шлагбаумы, устройства заграждения переез-
дов и щитки управления переездной сигнализацией.
Переездный автошлагбаум ПАШ-1 является составной частью комп-
лекса устройств для ограждения железнодорожных переездов в одном
уровне с автомобильными магистралями и дорогами городского транс-
порта. Автошлагбаум не исключает полностью возможность попадания
на железнодорожный переезд автотранспорта после закрытия переез-
да, он совместно со звуковой и светофорной сигнализацией предупреж-
дает транспортные средства о выезде на закрытую охраняемую часть
железнодорожного переезда.
В состав ПАШ-1 (рис. 2.20) входят: электропривод 1, установлен-
ный на фундаменте 3 с использованием тумбочки-подставки 2, загра-
дительный брус 4, закрепленный в раме 5 с устройством поворота 6,
позволяющей ему при наезде транспортных средств смещаться в гори-
зонтальной плоскости на угол 90°; противовес 7. Автошлагбаум может
быть оборудован светофором 8 и звуковым сигналом.
При вступлении поезда на участок приближения к переезду включа-
ется звонок и светофорная мигающая сигнализация. По истечении вре-
мени, необходимого для освобождения зоны переезда от автотранспор-
та, схемой управления отключается питание электромагнитной муфты,
главный вал оттормаживается, и под действием несбалансированности
заградительного бруса главный вал поворачивается, а заградительный
брус опускается. В аварийном режиме предусмотрена возможность опус-
кания заградительного бруса при помощи курбельной рукоятки.
Рис. 2.20. Переездный автошлагбаум ПАШ-1
126
После проследования поезда за пределы переезда на электромагнит-
ную муфту и электродвигатель подается питание, электродвигатель под-
нимает заградительный брус в вертикальное положение. Отключение пи-
тания электродвигателя произойдет, когда заградительный брус примет
вертикальное положение, при этом электромагнитная муфта будет нахо-
диться под током и удерживать брус в поднятом положении. В момент воз-
вращения заградительного бруса в вертикальное положение при отключе-
нии электродвигателя отключаются световые и звуковые сигналы.
Устройство заграждения железнодорожного переезда (УЗП) является
средством обеспечения безопасности движения на железнодорожном
переезде и применяется на обслуживаемых переездах I и II категорий в
дополнение к автоматической светофорной сигнализации с автомати-
ческими (полуавтоматическими) шлагбаумами. УЗП предназначено для
предотвращения выезда автотранспортных средств на переезд при зак-
рытом положении шлагбаумов и включенных красных мигающих ог-
нях на переездных светофорах и звуковой сигнализации. УЗП обеспе-
чивает: автоматическое ограждение переезда заградительными устрой-
ствами (УЗ) поднятием крышек при приближении к переезду поезда;
контроль транспортных средств в зонах крышек УЗ при ограждении
переезда и обеспечении их выезда с переезда; информирование дежур-
ного работника об исправной работе и неисправностях УЗП.
УЗП (рис. 2.21) состоит из заградительных устройств У31, У32, УЗЗ,
У34, расположенных со стороны автомобильной дороги сразу за шлаг-
баумами 5 и 6, четырех датчиков 7, 8, 9, 10 обнаружения транспорта
КЗК1, КЗК2, КЗКЗ и КЗК4, релейного шкафа 11, щитка управления 12,
расположенного на посту дежурного по переезду.
Заградительное устройство (рис. 2.22) представляет собой сварной
каркас из швеллеров, являющихся основанием 1, и верхнюю монтаж-
ную часть. Основание устанавливается на фундаменте 3 из типовых
фундаментных блоков и крепится к нему фундаментными болтами 4.
В верхней монтажной части каркаса по всей длине через шарнирные
опоры проходит приводной вал 5, к которому посредством кронштей-
нов 6 крепится крышка 7, выполненная в виде сварной рамы с ребрами
жесткости и с листовой плитой. Крышка УЗ перекрывает практически
половину проезжей части автомобильной дороги (до 12 м). Для того что-
бы УЗ было видно в ночное время, крышка оборудована катафотами.
На каркасе посредством четырех болтов крепится электропривод 8
(на базе электропривода СП-6М), который посредством соединитель-
ного звена 10 крепится к кронштейну 9, а тот, в свою очередь, заклинен
на приводном валу. Поэтому поступательное движение шибера элект-
127
Щиток УЗП
/ 12
КЗК1
У31
'заградительное)
Направление
движения^
автотранспорта
Шлагбаум 5
/ОКЗКЗ |
(датчик обнаружения
транспортного средства)
Шкаф УЗП
/ 77
Рис. 2.21. Устройство заграждения переезда
4
Рис. 2.22. Заградительное устройство
128
ропривода 8 приводит к вращательному движению приводного вала 5,
т.е. к повороту (поднятию или опусканию) крышки 7УЗ. Для уравнове-
шивания массы крышки 7 УЗ и облегчения работы электропривода к
кронштейну 9 закрепляется консольно противовес 11. Для ограниче-
ния величины подъема крышки имеются две цепи 12, соединяющие ее
с каркасом. В верхней монтажной части каркаса имеются посадочные
фланцы для установки датчиков обнаружения транспорта (КЗК), кото-
рые осуществляют контроль наличия транспортных средств в зоне
крышки. Датчик выполнен в пылевлагонепроницаемом металлическом
корпусе с расположенным снаружи рупорным акустическим излучате-
лем из специальной пластмассы.
Принцип действия ультразвукового датчика контроля свободности
зоны крышки УЗ основан на локации ультразвуковыми импульсами за-
данной зоны пространства с последующей временной обработкой от-
раженных сигналов. Датчик имеет два выхода, связанных с реле в базовом
блоке контроля. Одно из реле встает под ток при появлении отраженного
сигнала в зоне контроля, другое — обесточивается при неисправности дат-
чика. Питание датчика осуществляется постоянным током напряжением
40 В от блока базового контроля (ББК), содержащего источник пита-
ния для всех датчиков, формирователь импульсов запуска и восемь реле.
Система обнаружения транспорта работает следующим образом. При
включении переездных светофоров подается питание на ББК и датчи-
ки. Если пространство над крышками УЗ свободно от автотранспорта,
то исполнительные реле получают питание. При нахождении любой
части автотранспортного средства над крышкой или в непосредствен-
ной близости от нее исполнительные реле обесточиваются и блокиру-
ют подъем крышки. Зоны обнаружения датчиков расположены таким
образом, что подъем крышек блокируется при нахождении автотранс-
порта непосредственно над крышкой заградителя, а выездные крышки
не только блокируются, но и автоматически опускаются при прибли-
жении к ним выезжающего автотранспорта. После проследования по-
езда через переезд питание ББК выключается.
Въездная, выездная и заградительная сигнализация. Въездная и выезд-
ная сигнализация предназначена для управления движением подвижно-
го состава в производственных помещениях, местах погрузки, выгрузки
и других аналогичных случаях; оповещения лиц, работающих в таких
местах. Для разрешения въезда подвижного состава в производственное
помещение устанавливают въездной двузначный светофор, который
открывают при ручном управлении нажатием специальной кнопки на
щитке управления, а при автоматическом управлении — при задании
129
маршрута в производственное помещение или при вступлении соста-
ва на участок приближения к помещению. При этом одновременно с
открытием въездного светофора включается оповестительная сигна-
лизация (указатель «Берегись поезда» и гудок), расположенная внут-
ри помещения.
Устройства выездной сигнализации применяют для оповещения лиц,
работающих на железнодорожных путях вблизи производственного по-
мещения о предстоящем выезде подвижного состава из помещения.
Устройства выездной сигнализации включаются при открытии выезд-
ного светофора.
На бункерных эстакадах также используют въездную и выездную
сигнализацию, но въездной светофор в этом случае имеет дополнитель-
ное показание — буква Н белого цвета, горящая одновременно с крас-
ным огнем, что обозначает необходимость осаживания вагонов с эста-
кады. Оповестительная сигнализация включается при открытом состо-
янии въездного светофора и прохождении подвижного состава по
участку приближения к эстакаде.
Автоматическую оповестительную и заградительную сигнализацию
используют в тоннелях длиной более 300 м на прямых и длиной бо-
лее 150 м на кривых участках пути. Автоматическая оповестительная
сигнализация извещает работников, находящихся в тоннеле, и де-
журных на постах охраны о приближении поезда, направлении и пути
его движения. Заградительная сигнализация предназначена для ос-
тановки поезда в случаях опасности движению или жизни людей,
работающих в тоннеле.
Оповестительная сигнализация бывает звуковая и световая, сигнал
о приближении поезда должен подаваться за 3 мин до вступления его
головы в тоннель. Для этого используют рельсовые цепи автоблокировки
при ее наличии, в противном случае — специально оборудованные рель-
совые цепи участка приближения. Заградительные сигналы включают
нажатием одной из пломбированных кнопок на порталах тоннеля и в
нишах правой стороны тоннеля по ходу нечетного поезда.
Заградительные светофоры устанавливают на расстоянии не менее
50 м от портала тоннеля по каждому пути, а предупредительные — на
расстоянии тормозного пути от заградительных. После устранения при-
чин остановки поезда заградительные светофоры выключают нажати-
ем кнопки, расположенной только на порталах тоннеля справа по не-
четному направлению.
В районах с возможными геологическими явлениями (обвалы, опол-
зни, камнепады и т.д.) используют обвальную заградительную и оповес-
130
тительную сигнализацию. Для этого опасные участки пути ограждают
заградительными светофорами; вдоль опасных мест устанавливают заг-
радительные устройства, например сетки, которые образуют электри-
ческую цепь, замкнутую на реле. В карстовых грунтах вдоль пути про-
кладывают провода, которые также образуют электрическую цепь. При
обвале или деформации грунта электрическая цепь обрывается, вклю-
ченное в нее реле обесточивается и включает заградительные светофо-
ры и оповестительную сигнализацию на табло дежурных ближайших
станций и в помещении бригадира пути или дорожного мастера. В нор-
мальное положение обвальную сигнализацию приводит вручную элек-
тромеханик после устранения последствий обвала. На участках, обору-
дованных автоблокировкой, при включении обвальной сигнализации
на проходных светофорах, ограждающих блок-участок с местом обва-
ла, включаются красные огни.
На железнодорожных и совмещенных железнодорожно-автомобиль-
ных разводных мостах применяют устройства ограждения, включающие
в себя предохранительные тупики и светофоры со стороны железнодо-
рожного пути и типовые автодорожные знаки, светофоры и шлагбаумы
со стороны автомобильной дороги. Перегоны, на которых имеются раз-
водные мосты, как правило, оборудуют автоблокировкой, а станции,
прилегающие к таким перегонам, — электрической централизацией,
включая в одну из них непосредственное управление стрелками и сиг-
налами на мосту, а иногда и управление разводным пролетом моста.
Наличие автоблокировки значительно повышает пропускную способ-
ность перегона и разводного пролета моста, позволяя разводить мост
сразу после проследования моста поездом. Разводной мост ограждают
двузначными светофорами прикрытия, увязанными с сигналами авто-
блокировки. Механизмы разводного пролетного строения снабжены
контактной системой для контроля его положения (наведенного и раз-
веденного) в устройствах автоматики. Аналогичные контакты устанав-
ливают в рельсовых замках в местах стыкования рельсов разводного и
неразводного пролетов.
Необходимо, чтобы в нормальном состоянии разводное пролетное
строение было заперто в наведенном положении, а сигналы прикрытия
давали при этом разрешающее показание. При нарушении контроля
положения разводного пролета цвет горения светофоров прикрытия
автоматически переключается на красный и выключается передача сиг-
налов АЛС. На мостах с совмещенным автомобильным и железнодо-
рожным движением применяют переездную сигнализацию, дополнен-
ную устройствами ограждения разводного моста.
131
Для предотвращения повреждений мостовых ферм или тоннелей
грузами, вышедшими в пути следования за очертания допускаемого га-
барита подвижного состава, служат контрольно-габаритные устройства
(КГУ), представляющие собой проволочный контур по очертанию га-
барита С, укрепленный на железобетонных стойках. Контур включен в
электрическую цепь, нагруженную на реле. При обрыве проволоки гру-
зом, вышедшим за допустимый габарит, реле обесточится, включая опо-
вестительную сигнализацию на ближайшей станции и красные огни на
светофорах, ограждающих мост или тоннель.
Для обеспечения безопасного перехода пешеходов через железнодо-
рожные пути предусматривают автоматическую оповестительную сиг-
нализацию, дополняемую громкоговорящим оповещением. Аналогичную
сигнализацию применяют на остановочных пунктах пригородных по-
ездов. Сигнализация включается при вступлении поезда на участок при-
ближения к опасному месту. Для предупреждения работников службы
пути, проводящих работы на перегонах или станциях, также использу-
ются специальные устройства, выдающие предупредительный сигнал
при приближении поезда.
Устройства контроля исправности подвижного состава. Автомати-
зация контроля технического состояния (диагностика) ответственных
узлов ходовых частей вагонов и локомотивов в пути следования — одно
из решений задачи повышения безопасности движения поездов. В на-
стоящее время существует множество систем, как отечественных, так и
зарубежных, позволяющих выявлять следующие неисправности под-
вижного состава в пути следования поезда:
— дефекты поверхности катания колес — овальность, ползуны, на-
плывы, выкрашивания, излом, термические трещины, отслаивания ме-
талла, задиры, выбоины;
— износ тормозных колодок;
— перегрев букс;
— разрушение буксовых подшипников;
— повреждение и излом шейки оси (жидкостное травление, разру-
шение отдельных роликов, повреждение буртика шейки оси);
— сход подвижного состава с рельсов;
— повышенное поперечное воздействие вагона на путь;
— повышенное вертикальное воздействие вагона на путь;
— перекос тележек;
— дефекты шкворневого узла;
— повреждения фрикционных клиньев;
— повышенный угол набегания колеса;
132
— виляния вагона;
— наличие волочащихся частей подвижного состава;
— превышение осевой нагрузкой вагона предела несущей способ-
ности рельсов;
— нарушение габарита приближения строений.
Дефекты поверхности катания колес чаще всего возникают вслед-
ствие интенсивного проскальзывания колес при неблагоприятных ус-
ловиях сцепления. При наличии таких дефектов, особенно ползунов,
при качении колес по рельсам возникают повторяющиеся ударные на-
грузки большой интенсивности, воздействие которых усугубляется вви-
ду высокой жесткости контактирующих поверхностей. Эти нагрузки
характеризуются величиной в несколько сотен килоньютонов, ускоре-
ниями до 90g и частотой до 1 кГц. Пороговые параметры ползунов для
изъятия дефектных колес из эксплуатации зависят в основном от эко-
номических факторов: слишком раннее изъятие для восстановления
профиля поверхности катания уменьшает срок службы колес, слишком
позднее уменьшает срок службы рельсов и связано с риском тяжелых
аварий. Под углом набегания колеса на рельс понимают угол между на-
правлением поступательного движения колеса и осью пути. На практике
эти два направления не совпадают. Чем больше угол набегания, тем боль-
ше интенсивность проскальзывания в точке контакта гребня колеса и
рабочей грани рельса и, следовательно, износ контактирующих поверх-
ностей; кроме того, тем больше степень риска наползания колеса на рельс
и последующего схода подвижного состава с рельсов. Угол набегания воз-
растает при нарушении параллельности осей колесных пар тележки.
Рассмотренные неисправности подвижного состава в пути следова-
ния могут привести к сходу подвижного состава с рельсов, разрушению
самого подвижного состава и железнодорожной инфраструктуры, кру-
шениям, авариям, а вследствие этого, к задержкам поездов и соответ-
ственно ощутимым экономическим потерям. Поэтому своевременное
выявление и устранение таких неисправностей способствует повыше-
нию безопасности движения поездов. Для этого разработаны и успеш-
но функционируют на железных дорогах России следующие системы:
У КСПС — устройство контроля схода подвижного состава;
ПОНАБ, ДИСК — устройства контроля перегрева букс;
КТСМ (комплекс технических средств многофункциональный) —
модернизированный комплекс технических средств для контроля со-
стояния подвижного состава;
АСК ПС — автоматизированная система контроля подвижного сос-
тава.
133
Устройство контроля схода подвижного состава (УКСПС) предназ-
начено для автоматического обнаружения деталей, выступающих за
пределы нижнего габарита в железнодорожном подвижном составе, а
также для контроля схода железнодорожного подвижного состава в по-
ездах, остановки поезда перед железнодорожной станцией или искус-
ственным сооружением и является дополнительным средством, обес-
печивающим безопасность движения поездов на железнодорожном
транспорте.
Поезда, в которых с помощью УКСПС выявлены волочащиеся де-
тали или сход вагонов с рельсов, останавливаются локомотивной бри-
гадой по запрещающему показанию входного, проходного светофоров,
заградительных светофоров, светофоров прикрытия и информации де-
журного по железнодорожной станции (поездного диспетчера), кото-
рая передается по каналам поездной радиосвязи.
Электроснабжение УКСПС обеспечивается на уровне потребителей
электрической энергии 1 категории, имеющих не менее двух независи-
мых источников питания.
Основными составными частями УКСПС являются датчики, токо-
проводящие планки и перемычки. Датчики УКСПС крепятся на дере-
вянной шпале. Принцип действия УКСПС основан на разрушении дат-
чика при наличии в движущемся железнодорожном подвижном соста-
ве (далее — подвижной состав) волочащихся деталей, выступающих за
нижний предел габарита или при его сходе с рельсов. В результате раз-
рушения датчиков УКСПС неисправным подвижным составом сраба-
тывают контрольные приборы, которые воздействуют на устройства ЭЦ
и сигнальные установки автоблокировки, расположенные перед искус-
ственными сооружениями. При этом на аппарате управления устрой-
ствами СЦБ дежурного по станции загорается лампа красного цвета
вместо белой, включается звонок. Входной сигнал перекрывается с раз-
решающего показания на запрещающее, машинисту поезда передается
сообщение по каналу поездной радиосвязи дежурным по станции. Для
выключения звонка при срабатывании УКСПС, а также при восстанов-
лении действия УКСПС, на аппарате управления имеется кнопка КСЗ.
На участках железных дорог, оборудованных диспетчерской центра-
лизацией и диспетчерским контролем, при срабатывании УКСПС кон-
троль о неисправности выводится на пульт поездного диспетчера.
До восстановления датчиков и нормального действия УКСПС для
приема поездов на станцию на аппарате управления дежурного по стан-
ции предусмотрена вспомогательная кнопка ВКС с регистрацией ее
нажатия в Журнале осмотра путей, стрелочных переводов, устройств
134
сигнализации, централизации и блокировки, связи и контактной сети
формы ДУ-46.
При нажатии кнопки ВКС входной светофор открывается на разре-
шающее показание без контроля состояния УКСПС.
В настоящее время существует несколько систем контроля подвиж-
ного состава на ходу поезда:
ПОНАБ — аппаратура обнаружения перегретых букс в проходящих
поездах;
ДИСК-БКВЦ — базовая подсистема контроля нагрева букс с встро-
енной подсистемой контроля заторможенных колес;
ДИСК2 — микропроцессорная система комплексного контроля под-
вижного состава с использованием микро-ЭВМ;
КТСМ-01Д — комплекс технических средств по модернизации ап-
паратуры ДИСК-Б;
КТСМ-02 — базовый комплекс с подсистемами контроля нагрева
букс и заторможенных колес с оригинальным силовым и напольным
оборудованием.
Система ПОНАБ работает на сети дорог более 30 лет. Она физичес-
ки и морально устарела и уже не выпускается. В середине 80-х гг. про-
шлого столетия ее стали менять на более совершенную аппаратуру
ДИСК-БКВЦ.
ДИСК-БКВЦ представляет собой комплексную систему контроля,
в состав которой входят несколько подсистем для обнаружения дефек-
тов различных узлов подвижного состава и централизации информа-
ции с линейных пунктов контроля.
При эксплуатации системы были выявлены существенные недостат-
ки, негативно влияющие на технические и эксплуатационные парамет-
ры. К основным можно отнести низкую помехозащищенность аппара-
туры, обусловленную передачей по каналу связи информации в виде ам-
плитудно-модулированного аналогового сигнала. Кроме того,
использованный интерфейс не адаптирован к сетям передачи данных и
централизации, применяемым на железных дорогах.
Недостаточно высокие эксплуатационные показатели, сложность в
настройке и обслуживании аппаратуры ДИСК-БКВЦ заставили разра-
ботчиков искать более совершенные технические средства для обнару-
жения перегретых букс.
В конце прошлого столетия инициативной группой авторов была
разработана концепция микропроцессорной системы комплексного
контроля подвижного состава с использованием микро-ЭВМ, которая
была реализована в системе контроля 5-го поколения ДИСК2.
135
В ДИСК2 использована микропроцессорная элементная база и типо-
вые ПЭВМ с принтерами в качестве станционного оборудования. Приме-
нены оригинальные алгоритмы компьютерной обработки диагностичес-
кой информации о состоянии подвижного состава, в том числе реализова-
ны виртуальные педали для ДИСК2-К. Осуществлено измерение длины
составов, идентификация ПС по числу осей, вагонов и длине поезда.
В конце 90-х гг. прошлого столетия в эксплуатацию была принята раз-
работанная и выпускаемая НПЦ «Инфотэкс» (г. Екатеринбург) аппара-
тура контроля КТСМ-01 и в 2000 г. ее аналог КТСМ-01Д. Комплекс
КТСМ-01 предназначен для модернизации находящейся в эксплуата-
ции аппаратуры ПОНАБ-3, а КТСМ-01Д — модернизации аппаратуры
ДИСК-Б. При этом замене подлежит часть перегонного оборудования и
полностью станционное. Напольные камеры, датчики прохода осей и
силовое оборудование перегонного поста сохраняются. Взамен станци-
онного оборудования устанавливается аппаратура АРМ ЛПК.
В 2001 г. принята в постоянную эксплуатацию аппаратура КТСМ-02,
имеющая напольные камеры нового типа и ряд иных усовершенствова-
ний. КТСМ-02 является логическим продолжением развития приборов
семейства «КТСМ» и представляет собой систему автоматического кон-
троля, которая может включать одну или несколько подсистем обнару-
жения дефектов узлов и деталей подвижного состава (букс, колес, тор-
мозов, нарушения габарита и т.д.).
Основное назначение комплекса КТСМ-02 заключается в контроле
дислокации подвижного состава на участке контроля с целью привязки
сигналов к конкретным осям, подвижным единицам и контролируемым
поездам, а также координации работы подключенных к нему подсис-
тем и обеспечении информационного взаимодействия через систему
централизации.
Комплекс КТСМ-02 (рис. 2.23) состоит из постового и напольного
перегонного оборудования, соединенного каналами связи с АРМ ЛПК
и по сети СПД ОТН с АРМ ЦПК железной дороги.
В состав базового комплекса входят:
— блок силовой коммутационный (БСК-1), обеспечивающий пи-
танием оборудование КТСМ-02 от основного и резервного источников;
— микропроцессорный контроллер периферийный (ПК-05), выпол-
няющий все «интеллектуальные» функции по сбору, обработке и пере-
даче в АРМ ЛПК данных от перегонного комплекса КТСМ-02;
— блок управления напольными камерами (БУНК);
— напольные камеры малогабаритные (КНМ-05);
— датчики счета осей (ДМ-88, ДМ-95, ПЭ-1 и др.);
— датчик температуры наружного воздуха (ДТНВ);
136
Рис. 2.23. Структурная схема комплекса КТСМ-02
— концентратор информации КИ-6М;
— АРМ ЛПК на базе персонального компьютера с принтером;
— комплект монтажных принадлежностей;
— комплект эксплуатационных документов.
В качестве станционного оборудования комплекса КТСМ-02 исполь-
зуется персональный компьютер.
Информационное взаимодействие подсистем различного назначения
в составе локальной сети комплекса КТСМ-02 организовано по прото-
колу CAN на скорости 500 Кбит/с, а постового перегонного оборудова-
ния со станционным по стыку «С1-ТЧ» методом частотной модуляции
(V23 МСЭ-Т) со скоростью 1200 бит/с по двухпроводной линии связи дли-
ной до 30 км (ГОСТ 25007-81), по стыку «RS-232C» (С2, ГОСТ 23675-79)
или «RS-485» — по выделенному каналу тональной частоты с 4- или
2-проводным окончанием со скоростью от 1200 до 19 200 бит/с.
КТСМ-02 комплектуются напольными камерами с креплением на
рельс. Их конструкция и функциональные возможности коренным об-
разом отличаются от применяемых в отечественной аппаратуре и ис-
ключают основные недостатки, имеющиеся у напольных камер аппа-
ратуры ПОНАБ, ДИСК-Б.
Таким образом, комплексы КТСМ-02 являются современными тех-
ническими средствами для обнаружения перегретых букс. Они отвеча-
ют требованиям, предъявляемым к аппаратуре, обеспечивающей безо-
пасность движения поездов.
Как показывает опыт эксплуатации комплексов КТСМ-02, наилуч-
шие результаты достигаются при использовании режима централизо-
ванного контроля в составе автоматизированной системы контроля
подвижного состава (АСК ПС). Она рекомендована ОАО «РЖД» для
внедрения на дорогах. При централизованном контроле система обна-
ружения перегретых букс представляет собой распределенную структу-
ру специализированных аппаратно-программных средств, объединен-
ных сетью передачи данных.
В этом режиме работы технические средства автоматизированной си-
стемы можно разделить на следующие функциональные составляющие:
— оборудование линейных пунктов контроля (нижний уровень);
— система передачи данных на базе концентраторов информации
КИ-6М;
— аппаратура центрального поста контроля АРМ ЦПК (верхний
уровень).
Структура автоматизированной системы контроля АСК ПС приве-
дена на рис. 2.24.
138
Рис. 2.24. Структура АСК ПС
Аппаратура КТСМ-02 непосредственно подключается и функцио-
нирует в составе автоматизированной системы контроля АСК ПС с раз-
витой сетью передачи данных и АРМ различного уровня. В случае цен-
трализованного контроля информационные блоки с линейных пунк-
тов поступают в АРМ центрального поста. Здесь они анализируются, и
принимается решение о степени аварийности подвижного состава.
Перегретые буксы в поездах выявляются более эффективно, так как
используются широкие информационные возможности программно-
аппаратных средств АРМ ЦПК. Техническое состояние подвижного
состава контролируется оператором центрального поста или сменным
техником отдела вагонного хозяйства на основании информации, по-
ступающей с линейных пунктов. При этом автоматизируются следую-
щие функции:
— учет показаний аппаратуры контроля перегрева буксовых узлов
вагонов;
— слежение за темпом нагрева букс на участке движения поезда;
— принятие решения о необходимости остановки поезда для осмотра
букс подвижного состава с предаварийным уровнем нагрева при повто-
ряющихся показаниях;
— получение дополнительной информации о поезде (графиковый
номер, индекс);
— дистанционная диагностика состояний аппаратуры и линий свя-
зи СПД;
— поиск информации и доступ к архивным данным за любой про-
межуток времени (глубина архива 1 год);
— вычисление статистических данных о работе устройств контроля
за любой промежуток времени, позволяемый глубиной архива;
— передача данных о нагреве букс поездному диспетчеру.
Глава 3. СТАНЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ
И ТЕЛЕМЕХАНИКИ
3.1. Устройства обеспечения безопасности движения поездов
на станциях
Для повышения безопасности движения поездов и увеличения про-
пускной способности станций до разработки систем ЭЦ применяли ус-
тройства ключевой зависимости с контрольными замками и устройства
механической централизации. На смену этим устройствам пришли сис-
темы релейной централизации, в которых отсутствуют какие-либо ме-
ханические замыкания и все маршрутные зависимости между стрелка-
ми и светофорами осуществляются электрическими схемами на элект-
ромагнитных реле. Эти системы получили название электрической
централизации (ЭЦ), с их помощью задаются все маршруты на станции
при выполнении следующих условий: свободности входящих в марш-
рут путей и стрелок, отсутствии заданного ранее и не использованного
враждебного маршрута, правильности установки ходовых и охранных
стрелок, замыкания данного маршрута. Задание маршрута заканчива-
ется открытием соответствующего поездного или маневрового свето-
фора. Системы ЭЦ различаются по области применения, местом раз-
мещения исполнительной аппаратуры и электропитания, способом ус-
тановки и размыкания маршрутов. По области применения различают
ЭЦ малых и крупных станций.
Малые станции оборудованы, как правило, системами ЭЦ с цент-
ральными зависимостями и центральным питанием, в которых вся ап-
паратура, источники электропитания и пульт управления расположены
в помещениях поста ЭЦ; такие системы являются типовыми при про-
ектировании ЭЦ для станций с числом стрелок более 15. На станциях с
числом стрелок до 15 проектируются системы с центральными зависи-
мостями и размещением аппаратуры и питающих установок в специ-
альных контейнерах или модулях. Кроме того, на малых станциях при-
меняются, но в настоящее время не проектируются, системы других
141
типов: с местными зависимостями и местным питанием (основные ис-
точники электропитания, реле контроля и управления размещены в гор-
ловинах станции в специальных релейных шкафах или помещениях, а
в станционном здании установлен только пульт управления); с цент-
ральными зависимостями и местным питанием (в горловинах станции
размещены источники электропитания, а реле контроля и управления
и пульт находятся в станционном здании).
На крутых станциях применяют блочную маршрутную релейную цен-
трализацию (БМРЦ), при которой источники электропитания и вся аппа-
ратура управления и контроля размещена в помещениях поста ЭЦ. Блоч-
ный монтаж схем ЭЦ значительно упрощает проектирование и строитель-
ство устройств на конкретных станциях и облегчает их обслуживание.
По способу задания маршрута системы ЭЦ подразделяют на марш-
рутные, когда маршрут задается дежурным по станции (ДСП) нажати-
ем двух кнопок, определяющих границы (начало — конец) маршрута, а
выбор стрелок и установка их по маршруту осуществляются автомати-
чески, и с индивидуальным переводом стрелок, при котором для зада-
ния маршрута ДСП нажатием соответствующих кнопок должен перво-
начально установить все стрелки по маршруту, а затем открыть свето-
фор. Системы ЭЦ с индивидуальным переводом стрелок используют
на малых станциях, а также как резервное средство управления в систе-
мах с маршрутным управлением. Для управления маневровой работой
на станциях при ЭЦ предусматривают местное управление стрелками с
маневровых колонок, постов или вышек.
По способу автоматического размыкания маршрута системы ЭЦ де-
лят на системы с полным размыканием, в которых маршрут размыкается
полностью после его полного освобождения поездом, и на системы с
посекционным размыканием, в которых маршрут размыкается по частям
(секциям) по мере их освобождения поездом. Первый способ размыка-
ния применяют только на малых станциях.
Устройства централизации можно представить в виде структурной
схемы, показанной на рис. 3.1. ДСП на пульте-манипуляторе ПМ вы-
полняет действия, необходимые для задания маршрута, которые фик-
сируются наборными схемами НС в релейном помещении РП. Испол-
нительные схемы ИС воздействуют на объекты управления (стрелоч-
ные приводы Ст, светофоры Св, рельсовые участки пути РУП) при
выполнении условий задания маршрута, для чего исполнительные схе-
мы связаны с контрольными схемами КС. Информация о задании мар-
шрута, состоянии напольных устройств и положении подвижных еди-
ниц на станции выдается дежурному на табло Т.
142
Рис. 3.1. Структурная схема устройств
централизации
Главные и боковые пути стан-
ций, допускающие движение по-
ездов со скоростью более 50 км/ч,
по которым осуществляется сквоз-
ной пропуск поездов, обязатель-
но оборудуют путевыми устрой-
ствами автоматической локомо-
тивной сигнализации (АЛС). На
станциях с интенсивной манев-
ровой работой применяется си-
стема маневровой автоматичес-
кой локомотивной сигнализации
(МАЛ С).
В системах ЭЦ применяют по-
стовое и напольное оборудование.
К постовым устройствам относят
стативы релейной аппаратуры, ус-
тройства электропитания (основ-
ные и резервные), пульт и табло
дежурного по станции. Напольное
оборудование включает в себя поездные и маневровые светофоры, стре-
лочные электроприводы, путевые коробки с питающими и релейными
трансформаторами станционных рельсовых цепей, маневровые колон-
ки и кабельные сети с соединительными и разветвительными муфтами.
Стрелочные электроприводы предназначены для перевода, замыка-
ния и контроля положения остряков (сердечника крестовины) стрелоч-
ных переводов. Стрелочные электроприводы всех видов должны обес-
печивать при крайних положениях стрелки плотное прилегание при-
жатого остряка к рамному рельсу, не допускать замыкания стрелки при
зазоре между остряком и рамным рельсом 4 мм и более, отводить дру-
гой остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм.
Для осуществления перевода остряков (сердечника крестовины)
за установленное время (не более 6 с) необходимо иметь управляе-
мый механизм, который произведет этот перевод. Источником энер-
гии для него может быть сжатый воздух, гидравлическое давление,
сеть электрического тока (постоянного или переменного). Извест-
ны стрелочные приводы, использующие энергию различных жидко-
стей, сжатого воздуха, но наиболее широкое применение на желез-
ных дорогах нашей страны получили стрелочные приводы, исполь-
143
зующие для механического перевода остряков стрелки электричес-
кую энергию.
Для замыкания остряков стрелки (сердечника крестовины) приме-
няются различные типы замыкателей, которые бывают внешние и внут-
ренние. Соответственно стрелочные приводы подразделяются на при-
воды с внутренним замыканием шибера (остряков) и приводы для рабо-
ты с внешними замыкателями остряков.
По виду восприятия нагрузки от колесной пары при движении под-
вижного состава в пошерстном направлении по стрелке, положение ко-
торой не соответствует установленному маршруту, т.е. при взрезе стрел-
ки, стрелочные электроприводы делятся на взрезные и невзрезные.
В первых из них при взрезе стрелки происходит срабатывание специ-
ального механизма — взрезного сцепления, защищающего привод от
разрушения, во втором случае такой механизм в приводе отсутствует.
В зависимости от системы электропитания ЭЦ стрелочные электро-
приводы работают с электродвигателями постоянного тока (МСП-0,15,
МСП-0,25) или переменного тока (МСТ-0,3, МСТ-0,6).
По виду коммутации различают стрелочные электроприводы контак-
тные и бесконтактные.
На российских железных дорогах в основном применяются стрелоч-
ные электроприводы с внутренним замыканием шибера типов СП-6М,
СПГБ-4 (в горочной централизации). На скоростных участках железных
дорог используют стрелочные переводы с непрерывной поверхностью ка-
тания, оборудованные внешними замыкателями, для них применяются
стрелочные электроприводы СП-12. Все перечисленные электроприво-
ды являются невзрезными, имеют общую базовую конструкцию и отли-
чаются величиной хода шибера, временем перевода и типом автоперек-
лючателя (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Электро- привод Ход шибера, мм Время перевода, с Тип автопереключателя
СП-6М 154 не более 3,5 Контактный
СП-12 220 не более 6,0 Контактный
СПГБ-4 154 не более 0,6 бесконтактный
На рис. 3.2 показан стрелочный электропривод СП-6М с двигателем
постоянного тока. Электропривод состоит из чугунного корпуса 2, в
котором размещены контакты безопасности 1, размыкающие цепь элек-
тропитания электродвигателя при повороте курбельной заслонки 15,
144
Рис. 3.2. Стрелочный электропривод СП-6М с двигателем постоянного тока
электродвигатель 14. Кроме блокировочного устройства, в корпусе 2
размещены уравнительная муфта 3, редуктор 4, автопереключатель 10 с
планкой 12, шибер 8, главный вал 9, контрольные линейки 5 с элемен-
тами крепления би 7, панель освещения 13. Боковая крышка 11 имеет
увеличенную на 15 мм по высоте бобышку, что потребовалось в связи с
удлинением одной из контрольных линеек 5.
На панели освещения 13, предназначенной для подключения пере-
носной лампы типа ЖС12-15, расположены штепсельная розетка и регу-
лируемый проволочный резистор типа ПЭВР-25 сопротивлением 27 Ом.
Механическая передача электропривода типа СП-6М четырехкаскадная:
две цилиндрические зубчатые пары в закрытом редукторе и две вне его. Об-
щее передаточное число равно 70,5. Фрикционная муфта встроена внутрь
корпуса, все валы вращаются в шарикоподшипниках. На рис. 3.3 показана
работа запирающего механизма стрелочного электропривода типа СП.
В настоящее время освоено производство стрелочных электропри-
водов типа ВСП: ВСП-150, ВСП-220 и др., предназначенных для заме-
ны электроприводов СП-6М и СП-12.
145
Рис. 3.3. Работа запирающего механизма
электропривода типа СП
Стрелочный электропривод
ВСП-150 — винтовой невзрез-
ной с внутренним замыканием,
электродвигателем переменно-
го тока для стрелочных перево-
дов остряков и крестовин с по-
воротным сердечником и ходом
шибера 150± 1 мм. Электропри-
вод построен на новой элемент-
ной и конструктивной базе: ша-
риковинтовая пара качения
(ШВП), электродвигатель пе-
ременного тока МСТ-0,ЗВСП,
автопереключатель с микропе-
реключателями, кулачковая си-
стема запирания шибера, ме-
таллокерамическая муфта.
Электропривод ВСП-150 (на
рис. 3.4 показан без защитных
крышек и кожуха) состоит из
электродвигателя 1, кулачковой
муфты 2, двухступенчатого ре-
дуктора 3, 4 и 5 (средняя ступень 4 редуктора совмещена с фрикцион-
ной металлокерамической муфтой), ШВП 6 и 7, фрикционных огра-
ничителей хода гайки ШВП (демпфирующие устройства) 8 и 9, рабо-
тающих по принципу обгонной муфты, механизма запирания 10,
шибера 11, контрольных линеек 12 и 13, автопереключателя 14, вы-
полненного на микропереключателях мгновенного действия. Узлы
электропривода собраны в литом чугунном корпусе 15, который кре-
пится на гарнитуре стрелки. Электропривод имеет также вспомогатель-
ные узлы: контакты безопасности 19, курбельные заслонки 16 w 17,
клеммную колодку 18, ввод кабеля 20 с двух сторон (с одной стороны
устанавливается заглушка).
Стрелочный электропривод ВСП-220— винтовой взрезной с внутрен-
ней фиксацией шибера с электродвигателем переменного тока, пред-
назначен для стрелочных переводов, оборудованных внешними замы-
кателями остряков. Величина хода шибера равна 220±2 мм. Область
применения этого привода — станции железнодорожных магистралей
со скоростями движения до 350 км/ч. Стрелочные электроприводы
ВСП-150 и ВСП-220 унифицированы по конструкции и элементной
146
600
Рис. 3.4. Электропривод ВСП-150
базе, различие этих электроприводов заключается в механизме запира-
ния шибера и наличии устройства взреза у привода ВСП-220.
На рис. 3.5 показан принцип работы внутреннего запирающего ме-
ханизма стрелочного электропривода ВСП-220, в начале (рис. 3.5, а), в
конце (рис. 3.5, 6) перевода и при движении в другое крайнее положе-
ние (рис. 3.5, в).
147
Рис. 3.5. Принцип работы внутрен-
него запирающего механизма
В ЭЦ основной является двух-
проводная схема управления стре-
лочным электроприводом постоян-
ного тока (рис. 3.6).
В управляющей цепи схемы ус-
тановлены нейтральное НПС и по-
ляризованное ППС пусковые реле,
в цепи которых обеспечиваются
требования безопасности: конт-
роль отсутствия поезда на стрелоч-
ной секции (контакт пускового
реле СП) и другого маршрута (кон-
такт замыкающего реле 3), исклю-
чение местного управления стрел-
кой (контакт исключающего реле
МИ). Блокировки перевода на вре-
мя протекания тока в рабочей цепи
осуществляется по второй обмот-
ке 1-3 реле НПС.
Реле НПС имеет замедление на
отпускание якоря за счет медных
гильз на сердечнике и конденсато-
ра С1. Замедление необходимо для удержания якоря этого реле на вре-
мя переключения реле ППС, реверсирующего реле Р и контактов авто-
переключателя электропривода из контрольного в рабочее положение.
Диод Д1 исключает разряд конденсатора С1 через катушки реле ППС.
Управляющая цепь питается от низковольтного источника.
В рабочую цепь входят реле Р, электродвигатель привода, контакты
реле НПС, ППС, Р и автопереключателя. Контакты реле НПС в рабо-
чей цепи осуществляют двухполюсное отключение высоковольтного
источника питания привода и подключение контрольной цепи к ли-
нейным проводам Л1 и Л2. Резистор 16 кОм, включенный последова-
тельно с реле Р, защищает его от перегрузки при пуске электропривода.
Контрольную цепь образуют контрольный трансформатор СКТр,
общее контрольное комбинированное реле ОК, вентильный столбик ВС,
контакты реле НПС, Р и автопереключателя. Кроме того, в контрольной
цепи имеется защитный резистор 1 кОм, включенный последовательно
с ВС, защищающий его от пробоя, а также ограничивает ток в катушке
1-3 реле НПС до значения, меньшего тока отпадания; конденсатор С2,
исключающий замыкание постоянной составляющей контрольного
148
Рис. 3.6. Двухпроводная схема управления стрелочным переводом
Звонок взреза
тока через трансформатор СКТр. Контрольная цепь питается от инди-
видуального трансформатора СКТр, который изолирует контрольную
цепь каждой стрелки от цепей других стрелок и обеспечивает напряжение
(170 В переменного тока), необходимое для устойчивой работы реле ОК.
Схема работает следующим образом: поворот рукоятки стрелочного
коммутатора или замыкание стрелочного управляющего минусового МУ
или плюсового ПУ реле приводит к возбуждению реле НПС с контро-
лем условий безопасности. Притягивая якорь, реле НПС отключает реле
ОК от линейных проводов Л1 и Л2 и включает обмотку реле ППС, ко-
торое перебрасывает поляризованный якорь и своими контактами ме-
няет полярность в проводах Л1 и Л2, отключая цепь питания по основ-
ной обмотке реле НПС и подготавливая цепь его возбуждения для об-
ратного перевода стрелки.
Изменение полярности в линейной цепи приводит к срабатыванию
реле Р, которое перебрасывает поляризованный якорь и замыкает рабо-
чую цепь электродвигателя стрелочного перевода. Реле НПС во время
всех переключений удерживает якорь притянутым за счет замедления
на отпускание. В процессе перевода стрелки удержание якоря реле НПС
обеспечивается включением его низкоомной обмотки в рабочую цепь
электродвигателя.
После окончания перевода контактами автопереключателя элект-
ропривода выключается цепь рабочего тока и в линейной цепи оста-
ется включенным только реле Р. При этом ток в обмотке реле НПС
уменьшается, оно отпускает якорь, выключает рабочую цепь и под-
ключает к линейным проводам контрольную цепь. Реле ОК возбужда-
ется за счет постоянной составляющей тока, выпрямленного ВС. По-
лярность тока зависит от того, через какие контакты автопереключа-
теля включен ВС: плюсового 21-22, 23-24 или минусового 31-32, 33-34
положения стрелки.
Пятипроводная схема управления асинхронным электроприводом име-
ет управляющую и контрольную цепи (рис. 3.7), аналогичные рассмот-
ренным выше. В рабочую цепь этой схемы входят трансформаторы Тр1,
Тр2 и ТрЗ, электродвигатель привода и контакты реле НПС, ППС и ав-
топереключателя. Электродвигатель включают контакты ППС. При
реверсировании теми же контактами изменяется порядок следования
фаз, что обеспечивает вращение электродвигателя в противоположную
сторону. Реле НПС на время перевода блокируется не рабочим током,
как в двухпроводной схеме, а напряжением, снимаемым с трансформа-
торов Тр1, Тр2, ТрЗ, осуществляющих одновременно контроль наличия
фаз питания.
150
Рис. 3.7. Пятипроводная схема управления стрелочным переводом
Первичные обмотки этих трансформаторов включены в каждую из
фаз последовательно с нагрузкой, а вторичные обмотки соединены пос-
ледовательно, нагрузкой которых является блокирующая обмотка реле
НПС, включенная через выпрямительный мост. Трансформаторы ра-
ботают в режиме утроителя частоты, напряжение на выводах вторич-
ной цепи равно сумме э.д.с., индуцированных во вторичных обмотках.
Первые гармоники, равные по величине и сдвинутые на одну треть пе-
риода относительно друг друга, в сумме дают 0. Основной становится
третья гармоника. При отсутствии тока в первичной обмотке любого из
трансформаторов суммарное напряжение на вторичных обмотках бу-
дет равно нулю, что обеспечит выключение реле и, таким образом, кон-
троль пропадания фазы.
Устройства ЭЦ в соответствии с Правилами устройства электроуста-
новок (ПУЭ) относятся к потребителям электроэнергии I категории,
перерыв энергоснабжения которых может повлечь за собой опасность
для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный
материальный ущерб, расстройство сложного технологического процес-
са, нарушение функционирования особо важных элементов коммуналь-
ного хозяйства, объектов связи и телевидения.
Электропитание устройств ЭЦ промежуточных станций с числом
централизованных стрелок до 30, как правило, производится по так на-
151
зываемой «безбатарейной системе», при которой аккумуляторные бата-
реи на постах ЭЦ устанавливаются только для резервирования питания
релейной аппаратуры, линейных устройств диспетчерской централиза-
ции, устройств связи, для аварийного освещения поста ЭЦ и гаранти-
рованного питания силовых нагрузок. Обязательно предусматривается
резервирование питания красных и лунно-белых ламп входных свето-
форов от аккумуляторных батарей, расположенных в батарейных шка-
фах у этих светофоров.
При безбатарейной системе энергоснабжение устройств ЭЦ пере-
менным током производится по одному из следующих вариантов (не-
обходимые условия):
— от двух независимых источников энергии, удовлетворяющих тре-
бованиям питания электроприемников I категории;
— от высоковольтной линии автоблокировки (ВЛ СЦБ) и дополни-
тельно от высоковольтной линии продольного энергоснабжения (ВЛ
ПЭ), подвешенной на отдельных опорах (не на опорах ВЛ СЦБ);
— от трех источников: ВЛ СЦБ и ВЛ ПЭ, а также от резервной элек-
тростанции (дизель-генераторного агрегата ДГА) с автоматическим за-
пуском;
— от трех источников: ВЛ СЦБ, от местных сетей, соответствую-
щих требованиям ПУЭ для питания электроприемников II категории,
и резервной электростанции (ДГА) с автоматическим запуском.
Батарейная система питания устройств ЭЦ промежуточных станций
применяется при невозможности обеспечения перечисленных условий
внешнего энергоснабжения для безбатарейного питания. При этом энер-
госнабжение устройств ЭЦ осуществляется либо от ВЛ СЦБ и ВЛ ПЭ,
подвешенных на общих опорах (с энергоснабжением перегонных рель-
совых цепей постоянного тока), либо от ВЛ СЦБ и местных сетей II
категории, либо от одного источника электроэнергии энергосистемы и
резервного ДГА с автоматическим запуском.
При использовании ВЛ СЦБ в качестве основного источника пита-
ния устройств ЭЦ (фидер 1) от нее должны получать питание только
электроприемники I категории, т.е. технологическое оборудование уст-
ройств ЭЦ, ДЦ, связи и нагрузки гарантированного энергоснабжения.
Освещение и силовые нагрузки негарантированного энергоснабжения
подключаются к фидеру 2 (ВЛ ПЭ, местные сети).
На станциях со стрелочными электроприводами постоянного тока
питание устройств может осуществляться от высоковольтных линий
через однофазный масляный трансформатор типа ОМ. На участках с
автономной тягой и электротягой переменного тока такая схема пита-
152
ния допускается на станциях с числом централизованных стрелок до
15, а на участках с электротягой постоянного тока — на станциях с чис-
лом централизованных стрелок до 11. При большем числе стрелок, вклю-
ченных в ЭЦ, или на станциях с стрелочными электроприводами пере-
менного тока независимо от числа централизованных стрелок, оба пи-
тающих фидера должны быть трехфазными.
Для питания устройств ЭЦ на станциях с числом централизованных
стрелок до 30 применяются два вида панелей питания: вводная и рас-
пределительная.
Вводная панель может работать в одном из двух режимов: преобла-
дания фидера 1 и равноценных фидеров. В панели контролируется ис-
правность пускателей обоих фидеров, а при отказе одного из них на-
грузка автоматически переключается к исправному фидеру или к ДГА.
Распределительная панель содержит два выпрямителя (основной и
резервный), каждый из которых рассчитан на максимальный ток на-
грузки 20 А. В панели предусмотрено автоматическое включение резерв-
ного выпрямителя при отказе основного, а также контроль исправнос-
ти аккумуляторной батареи.
Устройства ЭЦ крупных станций (с числом стрелок более 30) отно-
сятся к потребителям особой группы I категории. Такие системы должны
обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников пи-
тания переменного тока, предназначенных для электроснабжения по-
требителей I и II категорий, и от резервного ДГА с автоматическим за-
пуском. При менее надежном внешнем электроснабжении пуск ДГА
должен производиться при отключении одного из источников и он дол-
жен работать до его восстановления. Емкость станционной аккумуля-
торной батареи должна быть достаточной для обеспечения питания ре-
лейных схем и аварийного освещения не менее 2 часов, а также резерв-
ного питания красных огней входных светофоров не менее 12 часов.
На крупных станциях устанавливаются панели питания следующих
типов: вводные, распределительные, выпрямительно-преобразова-
тельные, преобразовательные и панели питания стрелочных электро-
приводов.
Вводная панель предназначена для ввода, распределения, контроля и
измерения переменного тока от двух фидеров и резервного ДГА с номи-
нальным напряжением 380/220 В. Панель обеспечивает автоматиче-
ское переключение нагрузки с одного фидера на другой в режиме рав-
ноценных фидеров и/или преобладания фидера 1.
Распределительная панель предназначена для распределения перемен-
ного тока по нагрузкам, изоляции источников от заземленных фидеров
153
энергосистем, включения ламп светофоров и маршрутных указателей
на различные режимы питания. Панель обеспечивает контроль и пере-
ключение дневного и ночного режимов питания ламп светофоров, вклю-
чение импульсного питания ламп светофоров и пультов ограждения
составов, сигнализацию понижения сопротивления изоляции нагрузок
относительно земли.
Выпрямительно-преобразовательная панель применяется в устрой-
ствах электропитания ЭЦ крупных станций для получения постоянно-
го тока заряда аккумуляторной батареи, питания релейных устройств
ЭЦ, светодиодного табло и преобразователя постоянного напряжения
аккумуляторной батареи в переменное для гарантированного питания
соответствующих нагрузок.
Преобразовательная панель предназначена для питания переменным
током частотой 25 Гц фазочувствительных рельсовых цепей.
Стрелочные панели осуществляют питание трехфазным переменным
током рабочих цепей электродвигателей и цепей электрообогрева кон-
тактов автопереключателя стрелочных электроприводов. В панели ус-
тановлены по два трехфазных трансформатора для питания цепей стре-
лочных электроприводов и электрообогрева.
3.2. Автоматизация маневровой работы
На промежуточных станциях с центральными зависимостями и мест-
ным питанием, где маневровая работа ограничивается отцепкой и при-
цепкой отдельных вагонов к сборному поезду, маневры не маршрути-
зируются и проводятся по сигналам производителя маневров (им мо-
жет быть главный кондуктор сборного поезда). При этом осуществляется
передача стрелок на местное управление, т. е. каждая стрелка перево-
дится специальным ключом из путевой коробки непосредственно у стре-
лочного электропривода. Ключ местного управления, общий для всех
стрелок горловины станции, хранится в щитке местного управления,
установленном на мачте одного из выходных светофоров.
При передаче стрелок на местное управление дежурный по станции
нажимает кнопку разрешения местного управления НРМК (рис. 3.8),
включается реле НУРМ, в цепи которого проверяются условия переда-
чи стрелок на местное управление: плюсовое положение стрелок, сво-
бодность стрелочных участков района местного управления, отсутствие
установленных маршрутов в данном районе. Реле НУРМ включает реле
проблесковой сигнализации МГ в импульсном режиме и реле разреше-
ния местного управления НРМ. В этой схеме обмотки реле МГ включе-
154
Релейный шкаф
Рис. 3.8. Схема передачи стрелки на местное управление
Щиток
местного
управления
ны встречно, поэтому это реле не притягивает свой якорь до полного
заряда конденсатора СЗ. Контактами реле МГ и НУРМ в мигающем ре-
жиме включается лампа восприятия местного управления НВМЛ. Кон-
тактами реле НРМ по последовательной схеме включаются низкоом-
ная (100 Ом) обмотка реле НВМ и высокоомная (4000 Ом) обмотка реле
РМ, в результате чего срабатывает только реле РМ. Это реле включает
на щитке местного управления белую лампу, сигнализирующую о раз-
решении местного управления. После изъятия производителем манев-
ров ключа SA размыкается цепь питания реле К, которое подключает
резистор R6 (220 Ом) параллельно обмотке реле РМ. Сопротивление
этой цепи резко уменьшается, что приводит к возрастанию тока в об-
мотке реле НВМ и его срабатыванию.
Реле НВМ своими контактами выключает цепь питания реле МГ и
НУРМ, лампа НВМЛ при этом горит ровным светом, сигнализируя де-
журному по станции об изъятии ключа и начале маневровой работы.
В релейном шкафу включается децентрализующее реле местного управ-
ления МД, которое своими контактами (на рис. 3.8 не показано) от-
ключает стрелочное управляющее реле от цепи управления с поста ЭЦ
и подключает его к управляющей цепи местного управления, т.е. к кон-
тактам электрозамка в путевой коробке у стрелочного электропривода.
На этом завершается операция передачи стрелки на местное управле-
ние. Производитель маневров вставляет ключ SA в замок и его поворо-
том переводит стрелку.
При местном управлении стрелки переводятся без проверки их сво-
бодное™ от подвижного состава, что сокращает пробег маневрирую-
щего локомотива. Такое решение возможно, так как опасные ситуации
исключаются производителем маневров, находящимся в непосредствен-
ной близости от стрелки. Во время перевода стрелки до получения кон-
троля ее положения звенит звонок, расположенный в путевой коробке.
Для возвращения стрелки на управление с центрального поста ЭЦ
необходимо освободить зону маневров, перевести стрелки в плюсовое
положение и вернуть ключ в щиток местного управления. При размы-
кании тыловых контактов реле К и соблюдении этих условий выключа-
ется реле НВМ, отключая цепи питания реле РМ и МД.
На промежуточных и участковых станциях с большим объемом ма-
невровой работы также предусматривается местное управление стрел-
ками. Такие станции оборудуются системой централизации с маршрут-
ным управлением стрелками, при которой реализуются центральные
зависимости с центральным питанием. В районах производства манев-
ров устанавливаются маневровые колонки.
156
Рассмотрим передачу стрелок съезда 1/3 и 15 на местное управление
с маневровой колонки МК1 для выполнения маневровой работы с ис-
пользованием вытяжки 11Т, приемо-отправочного пути ЗП, погрузоч-
но-выгрузочного пути 5, тупикового пути 13Т и подъездного пути 15Т
(рис. 3.9). В четной горловине станции предусматривается передача на
местное управление стрелки 8 с маневровой колонки МК2 с занятием
путей ЗП, 5 и 12Т.
Дежурный по станции с производителем маневров с помощью
средств связи (телефонной или радио) предварительно определяют
объем и последовательность маневровых передвижений, после чего де-
журный по станции нажимает на пульте управления кнопку разреше-
ния маневров 1РМК. Срабатывает реле 1РМК, которое переводит стрел-
ки 1/3 и 15, передаваемые на местное управление, а также охранные
стрелки 5/7 и 9/11 в плюсовое положение. Далее включается реле 1РМ,
в цепи которого проверяется отсутствие маршрутов в передаваемом на
местное управление районе (контактами замыкающих реле 1-53, 3-153,
ИЗ), а также отсутствие маршрутов приема на путь ЗП из противопо-
ложной горловины станции (контактом исключающего реле ЗЧИ). Реле
1РМ выключает реле 1МИ, исключающее установку маршрутов,
враждебных маневровым передвижениям, замыкает охранные стрел-
ки, подключает лампу 1РМЛ к цепи импульсного питания и напряже-
ние к первичной обмотке трансформатора Т2. На щитке маневровой
колонки включается красная лампа разрешения маневров. Произво-
дитель маневров переводит рукоятку восприятия РВ в положение, раз-
решающее маневры. На щитке МК1 включается белая лампа, а на по-
сту ЭЦ через трансформатор Т1 — реле 1РВ и лампа 1ВЛ. Если стре-
лочные рукоятки на щитке МК1 находятся в исходном положении, то
управляющие реле 1/ЗСМУ и 15СМУ получают питание прямой по-
лярности, при этом включается реле 1Д. Лампа 1РМЛ подключается к
цепи непрерывного питания, что указывает на окончание передачи
стрелок на местное управление.
Для перевода стрелки производитель маневров поворачивает соот-
ветствующий коммутатор СК1/3 или СК15, чем изменяет полярность
постоянной составляющей выпрямленного тока в цепи реле СМУ, кон-
такты нейтрального и поляризованного якорей которого управляют ра-
ботой реле блока ПС-220. Реле 1МУС включает на всех маневровых све-
тофорах района местного управления белое (разрешающее движение)
сигнальное показание. Реле 1ГВ необходимо для включения звукового
сигнала (гудка) на маневровой колонке при необходимости вызова к
телефону производителя маневров.
157
LA
00
f MK1, стр. 1/3,15
Охранные стрелки 5/7, 9/11 1ST
_ I 1ГП 15 <1
Zl------13T I -----------±------------
Вытяжка M5 3 11 гСЙЧЗ
J-А^ПТ I —=<------1-------------•
М31-@© 5^t 7 9^-^©OW©-141
—1----------i?4-----5—»
Ml®@ 13 '
нН§ЮвОО
Завод___
---1 pc К MK2, стр. 8
J___Охранные стрелки 4/6
M6@©\8 ©@M4
Зл<---------------J—12Т-------Е
L> л h3©q *^^м2(§хаоо«о^
Н11-©®СЖ '' 2 МК1
frriPMK 5/7ПК 9/1ШК1/ЗПК15ПК 1-53J3-151H3 ЗЧИ
1Д,
м
м
зкм
ХКС 1
1РМК
1МИ
1РМ
“1
1МИ
1Д
1МИ
1РМ
1РВ
15ПК —-1/ЗПК
^рв^_11дг
1МР^Т1/ЗПК 15ПК СП 1-5СП ПС
1МИ
1РВ 1РМ 1/ЗСМУ 15СМУ 1/ЗСМУ15СМУ
1МУС
м
1ГВ м
с
1ГВК
см
----Т1
___
1/ЗСМУ цС1
РМ
R1
С2
R2
д
ПХКсД 15СМУ
1Д
охкс
с рвНб
мс
___
CK1/3J-K
СК15 тЧ4
ОГГТ
1ВЛ
1РВ „ мс
к
1РМЛ
к
1МИ
ПХ127,—1—, 1ГВ1-
0X177 1 1ГВ
6 Вк
<^МС
С
лок
лпк>
лмк &
mir О
Пост ЭЦ
<-лмк Д |
Рис. 3.9. Схема местного управления стрелкой
При неисправности рельсовых цепей и отсутствии контроля поло-
жения стрелок дежурный по станции имеет возможность включить пи-
тание реле 1МИ. Для этого он должен нажать специальную кнопку
1МРК, нормально запломбированную.
Обособленные районы крупных станций, где производится сортировоч-
ная работа и где отсутствует прием и отправление поездов, оборудуют
системой ЭЦ маневровых районов без использования маршрутных и
замыкающих реле. Эта система получила название маневровой элект-
рической централизации (МЭЦ). Применение МЭЦ характерно для
районов, где маневровая работа производится круглосуточно и изоли-
рованно от маршрутизированных поездных и маневровых передвиже-
ний. Маневровые светофоры при МЭЦ, как правило, не устанавлива-
ются, а движение происходит по сигналам руководителя маневров.
Стрелками района МЭЦ управляют с пульта маневрового района.
Двойное управление — с пульта дежурного по станции на посту ЭЦ
и с пульта маневрового района — предусматривается для стрелок, кото-
рые участвуют как в маршрутах, устанавливаемых с поста ЭЦ, так и в
маневровых передвижениях, осуществляемых под руководством специ-
ального агента движения (составитель поездов, дежурный маневрового
района, сигналист). Стрелки двойного управления переводят с пульта
поста ЭЦ, а при передаче на местное управление — с пульта или колон-
ки маневрового района.
Широко используемые на железнодорожном транспорте устройства
МЭЦ обладают некоторыми эксплуатационными особенностями, сни-
жающими их эффективность: отсутствие устройств защиты от взреза
стрелок приводит к их частым повреждениям при немаршрутизирован-
ных маневрах; отсутствие технических средств маршрутного управле-
ния и светофорной сигнализации по трассам движения маневрирую-
щих локомотивосоставов требует содержания штата сигналистов и опе-
раторов. Решение этих проблем позволит существенно повысить
безопасность движения. Функциональные возможности разрабатывае-
мого в настоящее время комплекса локомотивных устройств безопас-
ности с маневровой автоматической локомотивной сигнализацией по-
зволяют решить эту задачу на более высоком уровне.
В различных маневровых зонах в настоящее время эксплуатируют
разные схемы управления стрелками: двух- и трехпроводные с питани-
ем рабочих цепей постоянным током, пятипроводные с питанием ра-
бочих цепей переменным трехфазным током. Рассмотрим комбиниро-
ванную схему двойного управления стрелкой (рис. 3.10). Эта схема с
двухпроводной линейной цепью Л1-Л2 обеспечивает перевод стрелки с
159
о
НБ Л СЛ
СК
ППБ С
ППС
НПС
мс
ПультМУ
Cto.dvk. ~1
nnsjj2(13)!
|13(12)'
НПС
ЗВ
ЗВ
МБ
НПС
МБ
______Д2______
НПС ПП 9143 13<-*33,41
21 141
ЗВ
Д1 J
Через контакты
21 реле «К» других
121 , стрелок — ПБ
О МБ
1000 1ZZ У
’ПЯ Стрелочный привод ОПК
I 19? МС
। Звонок
|__взреза__
СПБ
Д2
АПШ
24
Д1
РМБ
23 J ППС
1221121
___Р_____
123'7122
----"121
та
ПК
6
НПС
71 СК =^скт
3
4
П12 ИЗ
к К
Il I
1г 1з
П,-П
IL П
d 33,41
|1ЛЗ,
ЭДК!
В схему ."ТТТ
обдувкир!Д|.
2^_._
1 БК
~°^2
£
Л
12000
д
Д1 ОПК
СМБ
о
и
к
Л2<
Д СПБ
Л СМБ в блок
Пост ЭЦ ПС220
41
42
31
32
23
22 12
43о
44 о
451*35 25 Р15
,36 26с Цб
С112
И13
дППСд32
БВС
Рис. 3.10. Комбинированная схема двойного управления стрелкой
3
14
1
эпк
эпк
УКМ
центрального поста ЭЦ для организации маршрутизированных пере-
движений, а при ^маршрутизированных маневрах с возбуждением де-
централизующего реле Д и его повторителей Д1 и Д2 происходит пере-
ключение на шестипроводную схему для перевода стрелки с пульта ме-
стного управления МУ по проводам 1, 2, 3 и получения контроля по
проводам 4, 5, 6.
Шестипроводная схема управления стрелочным электроприводом с
пульта маневрового района обеспечивает:
— ускоренное получение контроля положения стрелки, поскольку
контрольные лампы плюсового (зеленая) и минусового (желтая) поло-
жения остряков стрелки включаются непосредственно через контакты
автопереключателя;
— ускоренный перевод стрелки (не более 1 с) за счет форсирован-
ного режима работы электропривода при повышенном напряжении на
двигателе;
— возможность возврата стрелки в крайнее положение при перего-
рании предохранителя в рабочей цепи.
Положение стрелок, переданных на местное управление, контроли-
руется как на пульте МУ, так и на пульте центрального поста ЭЦ, для
чего к проводам Л1-Л2 подключается через фронтовой контакт реле Д и
контакты местных реле К и ППС, блок БВС.
Управление стрелками возможно только с одного пункта: либо с по-
ста ЭЦ, либо с пульта МУ. При управлении с поста ЭЦ стрелки перево-
дятся по двухпроводной схеме с использованием реверсирующего реле
Р и блока ПС; при этом рабочая и контрольная цепи проходят через
тыловые контакты децентрализующих реле Д, Д1 и Д2, на пункте мест-
ного управления управляющая и контрольная аппаратура выключены:
обесточены реле ППС, НПС, К, отключено питание от звонка взреза и
от контрольных ламп К, 3, Ж (разомкнутый фронтовой контакт реле Д,
отключающий полюс С). После передачи стрелки на местное управле-
ние возбужденные реле Д, Д1 и Д2 подключают местную аппаратуру
контроля и управления и исключают возможность управления с поста
ЭЦ по проводам Л1-Л2.
На внутризаводском железнодорожном транспорте имеется много
стрелочных переводов, рассредоточенных по всей территории предпри-
ятия и удаленных на значительные расстояния от основных станций.
Включение таких стрелок в типовую систему ЭЦ или МЭЦ неэконо-
мично вследствие большого расхода сигнально-блокировочного кабе-
ля, трудности его прокладки в стесненных условиях промышленного
предприятия. В связи с этим у нас в стране и за рубежом разрабатыва-
161
ются технологии производства маневров на базе использования теле-
управления стрелками с локомотива и получения на его борту необхо-
димой информации.
На отечественном промышленном железнодорожном транспорте
нашли применение различные варианты радиоуправления стрелками.
Наиболее совершенной из них можно считать аппаратуру радиоуправ-
ления стрелочными переводами АРСП. Для перевода стрелки машинист
набирает на локомотивном пульте ее номер и положение (+ либо —).
Через локомотивную радиостанцию посылается команда на перевод
стрелки. Закодированный радиосигнал принимается штыревой антен-
ной шкафа управления АРСП. Схема управления стрелочным электро-
приводом подключена к радиоблоку, размещенному в шкафу управле-
ния АРСП. Радиоблок реализует только сигналы, предназначенные для
стрелок данного района. Положение стрелки фиксируется стрелочным
световым указателем, имеющим показания: «белый огонь» — стрелка
установлена по прямому пути; «желтый огонь» — стрелка установлена
на боковой путь; «белый или желтый мигающий огни» — стрелочный
путевой участок занят при соответствующем положении стрелки, ра-
диоуправление стрелкой исключено. При неполном переводе остряков
огни на указателе гаснут. Каждая стрелка оборудована отдельной рель-
совой цепью. При неисправности радиоканала стрелка переводится с
помощью ключа местного управления с путевого ящика.
С введением АРСП машинист принимает на себя функции операто-
ра по управлению стрелками. Такие операции, как поиск нужных эле-
ментов управления (кнопок, клавиш) среди их множества на локомо-
тивном пульте управления, использование этих элементов (нажатие
кнопок в определенной последовательности в соответствии с номером
стрелки и ее положением) и проверка правильности набора команд, ес-
тественно, будут не только отвлекать машиниста от слежения за состо-
янием пути по трассе маршрута, но и ухудшают его взаимодействие с
составителем.
Устройства системы автоматического управления стрелками САУС
освобождают машиниста от операторских функций и исключают взре-
зы стрелок. Операторские функции в устройствах САУС выполняют
специализированные рельсовые цепи и путевые устройства локального
действия, обеспечивающие контроль непревышения расчетной скоро-
сти движения передней колесной пары при сближении состава с про-
тивошерстной стрелкой. Устройства САУС, дополненные маневровой
АЛС, модернизированной системой автоматического управления тор-
мозами, выполненной на базе устройств телеуправления горочным ло-
162
комотивом (ТГЛ) с элементами диспетчерского контроля за перемеще-
нием локомотивов (ДКЛ), названы комплексной автоматизацией ма-
невровых операций (КАМО).
Устройства КАМО способствуют совершенствованию технологии
выполнения маневровой работы, повышают безопасность движения
составов при маневрах и улучшают условия труда машинистов, работа-
ющих без помощников, позволяют автоматизировать ряд маневровых
операций и обеспечить интервальное движение при маневрах с повы-
шенными скоростями. Систему КАМО внедряют на станциях промыш-
ленного железнодорожного транспорта взамен местного управления
стрелками с маневровой колонки поэтапно, начиная с устройств САУС
и маневровой АЛС. С переходом на устройства КАМО повышается бе-
зопасность движения и благодаря повышению скорости движения оди-
ночных локомотивов достигается существенная экономия.
3.3. Релейные системы электрической централизации
Выбор типа релейной системы ЭЦ зависит в первую очередь от си-
стемы электропитания, эти системы различаются в основном по спо-
собу замыкания и размыкания маршрутов, принципу построения схем,
способу управления стрелками и светофорами и конструктивному
оформлению.
На малых станциях, а также на разъездах и обгонных пунктах при-
меняют несколько разновидностей устройств ЭЦ.
Для сокращения сроков и стоимости строительства ранее внедря-
лись системы ЭЦ с местным питанием, при этом маневровые передви-
жения не маршрутизировались, часть релейной и питающей аппарату-
ры размещалась в напольных релейных и батарейных шкафах, а пульт
управления — в существующем помещении дежурного по станции, в
котором также находилась часть релейной аппаратуры. Аппаратура в по-
мещении ДСП реализует основные зависимости: замыкание и размы-
кание маршрутов, исключение враждебных маршрутов и др. При мест-
ном питании применяется групповое замыкание и размыкание марш-
рутов. В этом случае на каждую группу взаимно враждебных маршрутов
устанавливается собственная схема замыкающих реле, а размыкание
осуществляется после полного проследования маршрута и освобожде-
ния его составом.
С целью сокращения трудозатрат, капитальных вложений и сроков
строительства разработана контейнерно-модульная система электричес-
кой централизации типа ЭЦ-К. В этой системе приняты основные прин-
163
ципы построения схем без маршрутного набора и без строительства
постового здания. Количество контейнерных модулей зависит от числа
стрелок: для станций до 6 стрелок используют одиночный контейнер, в
котором размещается вся аппаратура ЭЦ, в том числе питающие уст-
ройства. Для станций от 6 до 15 стрелок добавляется второй контейнер,
в котором имеется типовая установка питания, а на освободившемся
месте первого контейнера устанавливают релейные стативы. Пульт-таб-
ло размещается в существующем помещении ДСП. По сравнению с
системой с местным питанием система ЭЦ-К в какой-то мере улучшает
условия труда, поскольку вся аппаратура сосредоточена в одном месте.
Система с центральным питанием предусматривает установку всех ус-
тройств электропитания и всей релейной аппаратуры в центре станции в
здании поста ЭЦ. Исключение составляет только входной светофор, око-
ло которого устанавливается релейный шкаф. Централизованное распо-
ложение аппаратуры ЭЦ позволило улучшить условия их обслуживания,
использовать более совершенные источники электропитания и повысить
их надежность.
В стрелочных электроприводах систем с центральным питанием при-
меняются электродвигатели постоянного и переменного тока с напря-
жением питания 160—200 В, что повышает надежность пусковой аппа-
ратуры за счет снижения рабочего тока. При этом маршрутизируются
маневровые передвижения, которые проводятся по показаниям манев-
ровых светофоров.
На промежуточных станциях с центральным питанием в последние
годы получили распространение разработанные для крупных станций
схемы с секционным размыканием маршрутов, в которых замыкающие
реле предусматриваются на каждый отдельный элемент маршрута (пу-
тевой или стрелочный участок). Такое построение схем на крупных стан-
циях было вызвано большой протяженностью маршрутов приема и от-
правления и необходимостью их скорейшего размыкания после осво-
бождения для задания следующих пересекающих маршрутов, чтобы
повысить пропускную способность станции. Схемы с секционным раз-
мыканием маршрутов для крупных станций состоят из типовых элемен-
тов, относящихся к отдельным частям схематического плана станции
(стрелке, изолированному участку, маневровому или поездному свето-
фору), и строятся в соответствии с планом путевого развития станции.
При построении схем по плану станций одни и те же элементы схемы
используются при задании поездных и маневровых маршрутов. Вторым
преимуществом построения схем по плану станции является простота
построения схем и их надежность.
164
По способу управления системы ЭЦ подразделяются на системы с
индивидуальным управлением стрелками и светофорами и системы с
маршрутным управлением. При индивидуальном управлении на пульте
ДСП устанавливают индивидуальные кнопки или коммутаторы для
управления стрелками и индивидуальные кнопки управления свето-
форами. При задании маршрута сначала в требуемое положение пере-
водятся стрелки, а затем нажатием соответствующей кнопки откры-
вается сигнал.
В маршрутном управлении перевод стрелок и открытие сигнала про-
изводится последовательным нажатием двух кнопок — начала и конца
маршрута. Стрелочные коммутаторы или кнопки индивидуального пе-
ревода стрелок при маршрутном управлении также имеются на пульте,
но они используются лишь периодически для перевода стрелки при
проверке стрелочного перевода. При задании маршрута ими не пользу-
ются, кроме случая ложной занятости путевого участка (секции).
Конструктивно устройства ЭЦ могут быть выполнены с так называ-
емым «стативным» монтажом или блочными схемами. В первом случае
схемы ЭЦ составляются из отдельных штепсельных реле, монтируемых
на стативах. При блочной системе ЭЦ отдельные типовые элементы схем
комплектуются в специальные конструкции — блоки ЭЦ со штепсель-
ными разъемами, причем схемы ЭЦ составляются из блоков по плану
станции. Достоинством блочного размещения аппаратуры является мас-
совое производство блоков на заводе без индивидуального проектиро-
вания, повышение надежности устройств за счет сокращения числа
штепсельных разъемов. К недостаткам блочной системы, проявляю-
щимся на малых станциях, следует отнести некоторую избыточность в
схемах блоков и необходимость наличия на станциях запаса блоков.
Для разъездов и обгонных пунктов используют упрощенный марш-
рутный набор и вариант раздельного управления.
На крупных и средних станциях все передвижения маршрутизиру-
ются, что приводит к увеличению общего числа маршрутов. Для таких
станций используют построение схем контроля правильности задания
маршрута, управления светофорами, обеспечения маршрутных замы-
каний и др. по плану станции с посекционным размыканием маршру-
тов. Наиболее распространенными системами ЭЦ с маршрутным уп-
равлением являются блочная централизация с маршрутным управле-
нием (БМРЦ) и ЭЦ с индустриальным монтажом (ЭЦ-И).
Система БМРЦ представляет собой электрическую централизацию
с центральными зависимостями и центральным питанием, для которой
до 70 % монтажа выполняют на заводах-изготовителях в виде больших
165
и малых блоков, каждый из которых представляет собой законченный
схемный узел и вмещает определенное число реле и других элементов.
В блоках маршрутного набора используют кодовые реле, исполнитель-
ные блоки комплектуют из реле типа НМ, отвечающими требованиям
безопасности движения поездов. Все блоки имеют штепсельные вне-
шние соединения и закрепляются на типовых стативах. Число и поря-
док размещения блоков на стативах определяются общей функциональ-
ной схемой, составленной по плану станции.
Маршрутный принцип управления стрелками и светофорами зак-
лючается в том, что для установки любого станционного маршрута (по-
ездного или маневрового) любой протяженности достаточно на пульте
управления нажать кнопки, соответствующие светофорам, ограничи-
вающим требуемый маршрут, либо кнопки, соответствующие станци-
онному или перегонному пути, причем последовательность нажатия
этих кнопок определяет направление задаваемого маршрута. При этом
начальной кнопкой маршрута является кнопка светофора, по которому
устанавливается маршрут, а конец маршрута определяется:
— при задании маршрута отправления — кнопкой входного свето-
фора соответствующего направления;
— задании маршрута приема — кнопкой выходного светофора
встречного направления;
— задании маршрута до светофора в горловине, а также на путь с
примыкающими к нему стрелками — кнопкой светофора, до которого
устанавливается маршрут;
— задании маневрового маршрута на участок пути за входным све-
тофором — кнопкой входного светофора.
Для определения конца поездного маршрута отправления на двух-
путный перегон, специализированный по отправлению, на пульт-таб-
ло устанавливают конечную кнопку или используют кнопку входного
светофора с неправильного пути.
Основной маршрут (наиболее короткий маршрут между двумя точка-
ми станции) задают нажатием двух кнопок, вариантный маршрут (дру-
гой, более длинный, между теми же точками станции) — нажатием трех
кнопок, с добавлением промежуточной точки, определяющей конфи-
гурацию этого маршрута.
Применение посекционного размыкания маршрута, т.е. приведение
устройств отдельных путевых участков или стрелочных секций сразу же
после их освобождения подвижным составом предыдущего маршрута в
состояние готовности к участию в новом маршруте, значительно (до 40 %)
увеличивает пропускную способность горловин станций.
166
В устройствах маршрутного набора используют следующие блоки:
НПМ — для управления поездным или совмещенным светофором;
НМ1 — для управления одиночным маневровым светофором на грани-
це двух стрелочных изолированных участков и вариантного маршрута;
НМПП и НМ11АП — для управления двумя маневровыми светофора-
ми с бесстрелочного участка пути, спаренными светофорами или из ту-
пика; НСОх2, НСС — для управления двумя одиночными стрелками
или двумя стрелками съезда.
Кроме перечисленных, в маршрутный набор входят блок НН, со-
держащий комплект реле направления, и блок НМ1Д — для включения
кнопочных реле для шести блоков НМ1. Блок НПМ предусматривает-
ся для каждой конечной кнопки поездного маршрута.
Схемы маршрутного набора фиксируют действия дежурного по стан-
ции на пульте-манипуляторе ПМ и запоминают их до занесения сигна-
лов управления в исполнительные схемы. Кроме этого, наборные схе-
мы определяют трассу маршрута, т.е. входящие в него стрелки и их тре-
буемое положение, направление маршрута и входящие в него светофоры.
Исполнительные схемы проверяют условия безопасности установки
маршрута, правильное положение стрелок и отсутствие опасных состо-
яний. Правильный набор маршрута завершается его замыканием и от-
крытием светофора.
Включение огней на светофоре и контроль их фактического горе-
ния в соответствии с заданным маршрутом, а также отмену маршрута
выполняют исполнительные сигнальные блоки:
Вх, ВхД — входного светофора;
BI, ВП, ВШ, ВД — выходного светофора при обычной сигнализа-
ции, при наличии двух одновременно горящих разрешающих огнях и
при четырехзначной сигнализации и дополнительный блок соответ-
ственно;
MI, МП, МШ — маневрового светофора на границе двух стрелоч-
ных участков, из тупика или стоящего в горловине станции на одной
ординате с другим светофором того же пути и светофора с приемо-от-
правочного пути или с участка пути в горловине соответственно.
На станциях промышленного транспорта для управления поездным
светофором применяют блок типа ПП.
Для проверки всех условий безопасной реализации маршрутов при-
меняются блоки путевых элементов станции. К ним относятся блоки:
С — стрелочный, проверяющий положение соответствующей стрелки
в маршруте и коммутирующий основные цепи схемы по плану стан-
ции; СП — стрелочно-путевой секции, контролирующий ее свобод-
167
ность и замыкающий стрелку в установленном маршруте; УП, П — уча-
стка пути в горловине и приёмо-отправочного пути, проверяющие их
свободность и исключающие лобовые враждебные маршруты.
Управление переводом стрелок осуществляется стрелочно-пусковым
блоком ПС, содержащим два комплекта аппаратуры двухпроводной схе-
мы управления стрелочными электроприводами.
К нетиповой части системы БМРЦ относятся схемы контроля ох-
ранных стрелок, негабаритных стрелочных и бесстрелочных участков
пути, местного управления стрелками, кодирования станционных пу-
тей сигналами АЛС и др. Они строятся на штепсельных реле.
Для управления станционными процессами и контроля их прохож-
дения в помещении ДСП устанавливают пульт-манипулятор ПМ с вы-
носным табло ВТ. Табло находится от пульта-манипулятора на расстоя-
нии 2...5 м, что улучшает его обзор. В настоящее время вместо табло
желобкового типа применяются табло типа «домино», набираемые из
типовых ячеек.
На пульте-манипуляторе отдельными группами в порядке возрас-
тания номеров светофоров расположены маршрутные кнопки поезд-
ных и маневровых маршрутов, а также кнопки отмены набора, отмены
маршрута, подсветки табло для контроля положения стрелок, включе-
ния гудков маневровых колонок, выполнения групповой искусствен-
ной разделки, включения пригласительных сигналов на поездных све-
тофорах, изменения направления движения на перегонах, снижения
напряжения питания ламп светофоров. На боковых секциях пульта-
манипулятора устанавливают стрелочные коммутаторы для индиви-
дуального управления стрелками и контрольные лампы для контроля
их положения. В одной из боковых секций пульта-манипулятора уста-
новлена аппаратура связи.
На выносном табло, кроме мнемосхемы путевого развития станции,
размещены: указатель направления и категории задаваемого маршрута
в виде двух стрелок, горящих белым цветом при задании маневрового и
зеленым цветом при задании поездного маршрута; кнопки для искусст-
венного размыкания для каждой стрелочной и бесстрелочной секции
станции; амперметр для контроля тока стрелочных электроприводов при
переводе стрелок; лампы контроля состояния участков приближения и
удаления и отмены маршрута.
Кнопкой отмены набора ДСП пользуется при ошибочном наборе
маршрута до его установки. При нажатии этой кнопки выключается
питание наборных схем и маршрут не задается. Для отмены заданного
маршрута необходимо последовательно нажать кнопку отмены марш-
168
рута и кнопку светофора, определяющего его начало. При нажатии пер-
вой из этих кнопок на табло загорается мигающая лампочка «Отмена
маршрута», при нажатии второй кнопки светофор закрывается и вклю-
чается блок выдержки времени, по истечению которого маршрут раз-
мыкается. Отмена маршрута контролируется по лампочке на табло.
Выдержка времени при отмене маршрута зависит от его категории (ма-
невровый или поездной) и состояния участка приближения.
Искусственную разделку маршрута выполняют при отказе схемы
размыкания маршрута из-за неисправности, например, рельсовых це-
пей. Размыкание каждой секции маршрута происходит отдельно с вы-
держкой времени после нажатия кнопки искусственной разделки дан-
ной секции и групповой кнопки искусственной разделю!.
На станциях с числом стрелок до 30 иногда применяют блочную ЭЦ
с раздельным управлением стрелками. При этом используют только
блоки исполнительных схем БМРЦ, включенные по плану станции. Уп-
равление светофорами нажатием сигнальной кнопки в таких системах
осуществляется после индивидуального перевода всех стрелок по мар-
шруту, для чего на пульте-табло по плану станции установлены плюсо-
вые и минусовые кнопки и лампы контроля плюсового и минусового
положения стрелок. На двухпутных участках предусматривается авто-
действие светофоров для сквозного пропуска поездов по главным пу-
тям станции.
Рассмотрим фрагмент станции (рис. 3.11), в который входят при-
емо-отправочный путь 7П, секции НАЛ, 1СП, 5СП, входной Н и вы-
ходной 41 светофоры и маневровые светофоры Ml и М7 (рис. 3.11, а).
На рис. 3.11, б показана схема расстановки блоков, а на рис. 3.11, в —
схема соединения блоков наборной группы. Для задания маршрута
приема по светофору Н на путь Ш ДСП последовательно нажимают
кнопки ННК и 41 НК поездного маршрута. При задании маршрута от-
правления по светофору 41 нажимаются эти же кнопки, но в другом
порядке: 41НК и ННК. Маневровые маршруты по светофору Ml до
светофора М7 и по светофору М7 на путь Ш задаются нажатием кно-
пок соответственно Ml К, М7К и М7К, 41 К. Для одновременного от-
крытия светофоров Ml и М7 достаточно нажать кнопки М1К и 41К.
Для задания маневрового маршрута по светофору 41 на участок НАЛ
нажимаются кнопки 41К и М1К. Таким образом, одна и та же кнопка
может определять начало и конец задаваемого маршрута. Для разде-
ления маршрутов предусматривается специальный блок направления
НН, который определяет начало, тип (поездной, маневровый) и на-
правление (четное, нечетное) движения.
169
Рис. 3.11. Расстановка объектов по плану станции
Схемы маршрутного набора строятся по плану станции и содержат
цепи:
— кнопочных реле КН (первая цепь), которые устанавливаются в
сигнальных блоках и включаются при нажатии соответствующих кно-
пок на пульте;
— автоматических кнопочных реле АКН (вторая цепь), предназна-
ченные для установки сложных маршрутов, содержащих два или более
элементарных маршрутов, без нажатия промежуточных кнопок;
— управляющих стрелочных реле ПУ, МУ (третья цепь), контакты ко-
торых включаются в схемы управления стрелочными электроприводами;
— реле соответствия СС (четвертая цепь), предназначенную для про-
верки соответствия положения стрелок задаваемому маршруту.
Схемы исполнительной группы реле также строятся по плану станции
и содержат цепи:
— контрольно-секционных реле (первая цепь), предназначенных
для проверки условий безопасности движения на приемо-отправочных
путях, изолированных стрелочных и путевых секциях, участках удале-
ния и в схемах светофоров. В цепи этих реле проверяются следующие
условия: свободность стрелочных и бесстрелочных секций, наличие кон-
170
троля и положение стрелочных переводов, правильное положение ох-
ранных стрелок, свободность негабаритных стрелочных секций, отсут-
ствие местного управления, отсутствие размыкания маршрута, отсут-
ствие заданных враждебных маршрутов и другие;
— поездных и маневровых сигнальных реле (вторая и третья цепи),
управляющих сигнальными показаниями поездных и маневровых све-
тофоров с проверкой условий безопасности движения поездов;
— маршрутных реле (четвертая и пятая цепи), осуществляющих за-
мыкание маршрутов и их посекционное размыкание при движении под-
вижного состава;
— реле разделки маршрута (шестая цепь), служащие для размыка-
ния маршрута при его отмене или искусственной разделке;
— цепи индикации состояния изолированных участков на табло
(седьмая и восьмая цепи).
Система релейной централизации ЭЦ-И отличается более высоким
уровнем обеспечения безопасности движения поездов по сравнению со
всеми предшествующими системами. В ней применены новые техничес-
кие решения, усовершенствован алгоритм размыкания поездных марш-
рутов. В системе ЭЦ-И предусмотрена установка маршрута без открытия
светофора, что обеспечивает пропуск поездов по правильно установлен-
ным и запертым стрелкам при невозможности открытия светофора. Пол-
ное замыкание маршрутов отправления осуществляется с момента вступ-
ления поезда на первую секцию маршрута приема данного направления
на соответствующий путь. Возможности системы не ограничиваются из-
вестными функциями, в ней дополнительно реализованы уборка подвиж-
ного состава со стрелочной секции по приготовленному маршруту; уста-
новка маршрута с открытием светофора при западающей из-за неисп-
равности пружины маршрутной кнопке; предупреждение работающих на
стрелках монтеров пути о приближении поезда.
В системе ЭЦ-И применяются типовые блоки, которые управляют
всеми объектами электрической централизации на станции. Релейные
блоки устанавливают на типовых блочных стойках и соединяют между
собой и распределительным стативом Р кабельными соединителями
(рис. 3.12).
Все основные блоки системы построены на малогабаритных реле
типа РЭЛ, помещенных в открытые панельные блоки, что облегчает
доступ к реле в процессе эксплуатации системы. Применение вместо
кодовых реле в наборных схемах реле этого же типа также повысило
унификацию устройств, снизило эксплуатационные расходы и повы-
сило их надежность.
171
Рис. 3.12. Структура системы ЭЦ-И
Схемы установки и размыкания маршрутов строятся по плану стан-
ции и выполняют следующие функции: установка маршрута с откры-
тием или без открытия светофора; отмена не полностью набранного,
установленного маршрута или маршрута, установленного без открытия
светофора; повторное открытие светофора при замкнутом маршруте;
накопление маршрутов; автоматическое посекционное размыкание
маршрутов; автоматическое размыкание всего поездного маршрута пос-
ле его использования, когда на участке приближения осталась подвиж-
ная единица; искусственное размыкание секций маршрута, не разомк-
нувшихся после проезда по ним поезда; открытие пригласительного
сигнала, в том числе с контролем положения стрелок и отсутствия враж-
дебных маршрутов; оповещение монтеров пути о приближении поезда;
кодирование секций маршрута.
Кабели от путевых устройств ЭЦ заводят на специальный кроссо-
вый статив КС, соединенный внутрипостовыми кабелями с распреде-
лительным стативом Р. Статив Р предназначен для концентрации и
кроссирования жил кабелей, распределения цепей питания, шин схем-
ной обвязки по релейным блокам, установки групповых предохрани-
телей. Релейные блоки РБ устанавливаются на стативах БС. Блоки
имеют вид рамки с двухрядным (по 6 реле в каждом ряду) располо-
жением реле наборных и исполнительных схем. Блоки соединяются
172
между собой кабельными соединителями, имеющими типовую длину
и изготавливаемыми на заводе. Дополнительный статив PC предназ-
начен для установки реле других типов (ДСШ, НМШ) и схем, не во-
шедших в блоки. Кроме этого, используется панель питания релей-
ных стативов, табло и пульта.
На станциях стыкования электротяги постоянного и переменного тока
в систему централизации, помимо стрелок, светофоров и рельсовых
цепей, входят также переключатели тока контактной сети с постоян-
ным напряжением 3000 В или переменным напряжением 27 500 В час-
тотой 50 Гц. Для этого контактная сеть на станции с помощью секцион-
ных изоляторов делится на ряд изолированных участков — секций кон-
тактной сети, которые могут быть только постоянного или переменного
тока или переключаемыми. Секционные переключатели оборудованы
электроприводами, которые включаются по типовой схеме управления
стрелочными электроприводами. Род тока, подаваемого в секции кон-
тактной сети по задаваемому маршруту, определяется автоматически в
зависимости от рода тока в предыдущей по маршруту секции контакт-
ной сети в момент задания маршрута. Маршруты со стороны перего-
нов, электрифицированных тупиков и путей с неизменным родом тока
в контактной сети задаются только того рода тяги, который подается в
эту сеть. Переключение рода тяги в контактной сети приёмо-отправоч-
ных путей, занятых подвижным составом, допускается для смены элек-
тровоза только после реализации маневрового маршрута с пути (уборка
электровоза прибывшего состава), при установке маневрового марш-
рута на путь (подача нового электровоза).
На пульте ЭЦ станций стыкования имеются трехпозиционные ком-
мутаторы, с помощью которых управляют секционными переключате-
лями контактной сети, и групповая кнопка для задания маршрутов ло-
комотивам с автономной тягой. На табло дается индикация контроля
контактной сети.
3.4. Микропроцессорные и компьютерные системы
электрической централизации
Основными недостатками релейных систем электрической централи-
зации является их громоздкость, значительное потребление электроэнер-
гии, высокая материалоемкость, сложность сопряжения с управляющи-
ми системами более высокого уровня для полной автоматизации техно-
логических процессов на станциях. Бесконтактные коммутирующие
элементы имеют неоспоримые преимущества, такие как более высокая
173
надежность вследствие отсутствия механических контактов, независи-
мость срока службы от числа переключений, отсутствие необходимости
или упрощение процесса технического обслуживания, небольшие габа-
ритные размеры, позволяющие отказаться от строительства специальных
зданий для постов ЭЦ, высокое быстродействие, что важно для систем
реального времени.
Основной проблемой создания полностью электронных систем ЭЦ
является обеспечение безопасности их функционирования для про-
цесса движения поездов. Эффективные методы построения безопас-
ных микроэлектронных систем разработаны в конце 70—80-х годах
прошлого столетия, поэтому начало разработок систем ЭЦ на микро-
процессорной основе относятся к этому времени. Все методы постро-
ения безопасных систем управления основаны на введении в устрой-
ства этих систем некоторой избыточности, которая позволяет исклю-
чать возможность появления или своевременно обнаруживать и
парировать опасные отказы аппаратуры или сбои программных средств.
С этой целью устройства микропроцессорной централизации (МПЦ)
выполняют в виде двух- или трехкомплектных структур специализи-
рованных микроЭВМ, контрольные сигналы которых сравниваются
между собой с помощью элементов, отвечающих требованиям безо-
пасности движения поездов. При этом считается, что опасный отказ
произойдет при одновременном одинаковом отказе двух (или трех)
комплектов, вероятность этого события пренебрежимо мала. Такой
подход обычно называют аппаратной избыточностью. При программ-
ной избыточности в одном микропроцессорном комплекте аппарату-
ры дважды решается каждая задача текущего управления. Разрешение
выдачи управляющего сигнала принимается только в том случае, если
результаты обоих решений идентичны.
На железных дорогах России нашли применение несколько ком-
пьютерных централизаций: системы ЭЦ-ЕМ на базе вычислительно-
го комплекса УВК-РА (ОАО «Радиоавионика») с мажоритарной (трех-
комплектной) структурой, системы Ebilock-950 (программная избы-
точность) и некоторых других. На зарубежных железных дорогах
компьютерные и микропроцессорные централизации внедряются с
начала 80-х годов. Опыт эксплуатации систем МПЦ показал их пре-
имущества перед релейными системами. Тенденции развития микро-
электронных средств, снижения их стоимости позволяют утверждать,
что с течением времени электронные системы ЭЦ станут основными
при оборудовании станций, а разработка релейных централизаций
будет прекращена.
174
Одним из перспективных направлений перехода на компьютер-
ные средства в устройствах станционной автоматики является при-
менение релейно-компьютерных или релейно-процессорных (гиб-
ридных) систем, в которых логические функции управления выпол-
няются с помощью вычислительных средств, а непосредственное
управление станционными объектами и функции обеспечения безо-
пасности реализуются традиционными средствами на электромагнит-
ных реле. Такой подход позволяет значительно расширить функцио-
нальные возможности централизаций, сократить объем материалоем-
кой аппаратуры и уменьшить сроки проектирования, строительства и
монтажа устройств.
Примером гибридной системы релейно-процессорной централиза-
ции (РПЦ) является система «Диалог-Ц». Эта система применяется на
станциях, оборудованных любой системой релейной централизации,
при этом появляется возможность поэтапной модернизации существу-
ющих релейных схем. При новом строительстве система «Диалог-Ц»
позволяет сократить количество релейной аппаратуры в три-четыре раза
по сравнению с блочной маршрутной централизацией.
Структура системы «Диалог-Ц» показана на рис. 3.13. В состав сис-
темы входят устройства автоматизированного рабочего места дежурно-
го по станции (АРМ ДСП) и дежурного инженера (АРМ ШН) на основе
персональных микроЭВМ промыш-
ленного применения с помощью пос-
ледовательного канала передачи ин-
формации, связанной с безопасной
микроЭВМ (БМ), установленной в ре-
лейном помещении. При модерниза-
ции существующей системы ЭЦ мик-
роЭВМ БМ увязывается с релейными
схемами управления и контроля свето-
форов (СВ), стрелок (СТ) и рельсовых
цепей (РЦ), при этом часть стативов,
на которых располагались схемы мар-
шрутного набора и некоторые элемен-
ты исполнительных схем, могут быть
сняты, а на освободившихся местах по-
является возможность постепенной
замены сохранившихся релейных бло-
ков. Такая модернизация сопровожда-
ется, как правило, заменой устройств
Рис. 3.13. Структура системы
«Диалог-Ц»
175
рельсовых цепей на современные, старых стрелочных приводов на но-
вые приводы с электродвигателем переменного тока, обновлением ка-
бельной сети станции.
Система «Диалог-Ц» обеспечивает установку, замыкание и размы-
кание маршрутов на станции при выполнении требований безопаснос-
ти движения поездов путем проверки взаимозависимостей микропро-
цессорными средствами (программно) и релейными устройствами ЭЦ
(аппаратно). В РПЦ «Диалог-Ц» интегрируются функции:
— электрической централизации на данной станции;
— линейных устройств систем ДЦ, ДК и СПД;
— телеуправления удаленными районами станции или соседними
малыми станциями и блок-постами;
— формирования команд маневровой локомотивной сигнализации
(МАЛС);
— логического контроля работы устройств автоматики и действий
оперативного персонала (ДСП, дежурных инженеров), в том числе и в
условиях нарушения нормальной работы устройств.
Структурная схема РПЦ «Диалог-Ц» представлена на рис. 3.14. АРМ
ДСП предназначен для отображения состояния объектов контроля и
формирования заданий по управлению в диалоговом режиме взаимо-
действия оператора и технических средств системы. В состав АРМ ДСП
входят основная и резервная микроЭВМ стандартной конфигурации
индустриального исполнения. Количество мониторов АРМ ДСП, под-
ключенных к каждой микроЭВМ, определяется путевым развитием
станции и может достигать девяти.
АРМ ДСП взаимодействует с другими частями системы по изолиро-
ванной локальной сети RS-485 (основной и резервной). В состав АРМ
ДСП при необходимости может входить пульт резервного управления,
содержащий ключи-жезлы для отправления хозяйственных поездов на
примыкающие к станции перегоны, а также кнопку разрешения ввода
ответственной команды (искусственного размыкания секций маршру-
та, вспомогательного перевода стрелок при их ложной занятости, вклю-
чения пригласительного сигнала на светофоре и др.). Ввод самой ответ-
ственной команды возможен как с клавиатуры АРМ ДСП, так и с по-
мощью индивидуальных кнопок ответственных команд на пульте
резервного управления (способ ввода определяется при проектирова-
нии). Кроме того, на пульте резервного управления может быть уста-
новлен минимальный набор элементов управления и контроля для орга-
низации движения поездов по основным путям станции (иногда для
этого применяется пульт управления релейной ЭЦ).
176
АРМ ДСП
МАЛС
АДКСЦБ
МС
Рис. 3.14. Структурная схема РПЦ «Диалог»
Управляющий вычислительный комплекс УВК строится на двух
микроЭВМ типа БМ-1602 (основной и резервной). На больших стан-
циях (при числе стрелок более 50) число микроЭВМ может увеличи-
ваться. УВК обеспечивают сбор данных о состоянии контролируемых
объектов и их передачу в АРМ ДСП и другие подсистемы, проверку вза-
имозависимостей и допустимости поступающих команд на программ-
ном уровне, выдачу управляющих воздействий на исполнительную груп-
пу ЭЦ и контроль ее работы, взаимодействие с устройствами обдувки и
обогрева стрелок, оповещения работающих на путях и др. Питание мик-
роЭВМ, входящих в УВК, осуществляется от цепей напряжением 24 В
питания релейной аппаратуры, но должно быть гальванически развяза-
но от остальных потребителей.
МикроЭВМ БМ-1602 обеспечивает выполнение функций РПЦ по
контролю и управлению маршрутами, стрелками, светофорами и дру-
гими объектами станции и прилегающих перегонов. Безопасное функ-
ционирование БМ-1602 достигается применением двух процессорных
комплектов, работающих синхронно по одинаковым программам, срав-
нением результатов их работы схемой встроенного аппаратного конт-
роля без опасных отказов и исключения возможности управления при
отказе одного из комплектов. Кроме этого, в сетях передачи информа-
ции применяется помехозащищенное кодирование с кодовым расстояни-
ем d > 4, а для реализации ответственных команд используются специаль-
ные модули с безопасными выходами. МикроЭВМ состоит из (рис. 3.15)
двух одинаковых преобразователей постоянного напряжения ППН1 и
ППН2, входящих в блок питания БП и блока центрального процессора
ЦП, состоящего из двух идентичных микропроцессорных блоков МБ1
и МБ2, коммуникационного блока КБ, генератора тактовых импульсов
ГТИ, схемы сравнения СС, схемы запуска и синхронизации СЗ и схемы
выбора шин СВШ. В одном корпусе БМ-1602 может устанавливаться
до 16 интерфейсных модулей, имеющих схему формирования базового
адреса СФА, привязывающего каждый интерфейсный модуль на опре-
деленное место в корпусе. К интерфейсным относятся модули органи-
зации матричной схемы входов (модули типов ТП, Вх, ТВВ), модули
релейных (Вых.Р40, Вых) и безопасных (БВ) выходов. Все модули свя-
заны между собой системной шиной, состоящей из двух одинаковых
шин Ш1 и Ш2.
Модули ТП и Вх образуют устройство сбора информации, осуще-
ствляемого циклическим опросом датчиков — тыловых и фронтовых
контактов соответствующих реле. С помощью этих модулей строится
матрица контактов, размер которой равен 31x16 = 496 двухпозицион-
178
64 Т
2 Д
Рис. 3.15. Функциональная схема БМ-1602
К объектам
управления
+5В,+12В,-12 В
ных объектов. Модуль ТВВ совмещает функции ТП и Вх и позволяет
строить матрицу релейных контактов размером 24x16 = 384 двухпози-
ционных объектов. Модули выходов предназначены для формирования
управляющих воздействий на исполнительные устройства ЭЦ, при этом
управляющие сигналы на выходах этих модулей сохраняются в течение
времени, достаточного для реализации команды. Модуль Вых.Р40 со-
держит 40 релейных управляющих выходов с внутренней гальваничес-
кой развязкой на специальных реле, модуль Вых. содержит 28 управля-
ющих выходов для реализации простых команд и 4 безопасных выхода,
а модуль БВ включает в себя 16 выходов и позволяет реализовать ответ-
ственные (безопасные) команды.
Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов ЭЦ-ЕМ пред-
назначена для управления объектами на железнодорожных станциях.
Она применяется на малых, средних и крупных станциях с поездной и
маневровой работой. Система ЭЦ-ЕМ в реальном времени осуществ-
ляет сбор, обработку информации о текущем состоянии станционных
объектов, ее хранение. На основе этой информации реализуются тех-
нологические алгоритмы управления станционными объектами с фор-
мированием и выдачей управляющих воздействий (УВ), соответствую-
щие сообщения выдаются ДСП. В системе непрерывно производится
диагностика состояния ее технических средств, результаты которой пе-
редаются в АРМ ДСП.
Централизованное управление в системе ЭЦ-ЕМ на основе управ-
ляющего вычислительного комплекса УВК РА, разработанного в ОАО
«Радиоавионика», обеспечивает возможность совмещения в одном ком-
плексе функций МПЦ на станции и автоблокировки на прилегающих к
ней перегонах, а также связи с объектами управления и контроля, диа-
лога с оперативно-технологическим персоналом (АРМ дежурного по
станции, АРМ дежурного инженера). Организация связи УВК с объек-
тами управления и контроля позволяет обеспечить до 56 дискретных
входов на один модуль ввода и до 48 дискретных выходов на один мо-
дуль вывода с общим суммарным ограничением модулей ввода и выво-
да на один шкаф до 17, при этом общее количество дискретных входов
может быть до 448, а дискретных выходов — до 432 на один шкаф. Такое
соотношение входных и выходных модулей позволяет реализовать сис-
тему МПЦ на станции с числом стрелок до 40.
С точки зрения функционального назначения в системе ЭЦ-ЕМ
можно выделить четыре основных подсистемы (рис. 3.16): диалоговую;
диагностики; логических зависимостей; управления и контроля за со-
стоянием объектов. Диалоговая подсистема обеспечивает отображение
180
Рис. 3.16. Структура системы ЭЦ-ЕМ
181
информации и взаимодействие системы с оперативным персоналом и
системами управления верхнего уровня (ДЦ, ДК). Подсистема логичес-
ких зависимостей решает задачи реализации центральных зависимос-
тей, обмена данными с диалоговой подсистемой, формирования команд
управления с передачей их в подсистему управления и приема от нее
информации о фактическом состоянии объектов управления. Подсис-
тема управления и контроля состояния объектов осуществляет взаимо-
действие между подсистемой логических зависимостей и объектами
управления и контроля, а подсистема диагностики осуществляет конт-
роль исправного состояния всех блоков УВК, выявление и отключение
неисправной аппаратуры.
Система ЭЦ-ЕМ построена на основе управляющего вычислитель-
ного комплекса УВК РА, структура которого показана на рис. 3.17. В со-
став УВК входят: центральное постовое устройство (ЦПУ), блок связи
(БС), устройство связи с объектом управления (УСО), модуль безопас-
ного контроля и отключения (МБКО), рабочее место ДСП (РМ ДСП).
ЦПУ предназначено для отработки алгоритмов маршрутизации и пред-
ставляет собой мажоритарно резервированную ЭВМ. В процессе функ-
ционирования системы ЦПУ обеспечивает связь с АРМ ДСП (прием
команд управления и передача информации о состоянии объектов) и
БС, причем на основе этой информации выполняются алгоритмы цен-
тральных зависимостей и формируются выходные данные. БС обмени-
вается данными с ЦПУ и управляет УСО и МБКО. Модуль БС также
строится по мажоритарно резервированной структуре, обеспечивающей
безопасность его функционирования.
МБКО является специализированным источником питания моду-
лей выходных сигналов и обеспечивает безусловное отключение пита-
ния обмоток управляющих реле по результатам контроля состояния
управляющих выходов. В состав УСО входят модули, осуществляющие
сбор дискретной информации от объектов управления и выдачу выход-
ных сигналов на обмотки управляющих реле. Блоки УСО, МБКО и БС
составляют периферийные устройства УВК РА.
В состав ЦПУ входят три идентичных субблока ЦПУ (рис. 3.18), каж-
дый из которых выполнен в виде модуля контроллера МК, содержаще-
го микропроцессор, сторожевой таймер, оперативное (ОЗУ) и посто-
янное запоминающие устройства, узлы последовательного интерфейса
и связи с другими субблоками и с периферийными устройствами. Взаи-
модействие между субблоками осуществляется через двухпортовую па-
мять ОЗУ с гальванической развязкой.
182
Рис. 3.17. Структурная схема УВК
Для сопряжения интерфейсных модулей УВК РА с релейными уст-
ройствами ЭЦ используются стативы согласования: для управления —
стативы интерфейсных реле, для контроля — статив сбора информации.
Микропроцессорная централизация Ebilock-950 разработана фирмой
ААВ Signal и поставляется совместным российско-шведским предпри-
ятием. Эта система адаптирована к требованиям российских железных
183
кБС
Рис. 3.18. Структурная схема субблока ЦПУ
дорог и выполняет ряд дополнительных функций. В системе предус-
мотрено полное резервирование постовых устройств, применение соб-
ственных источников электропитания, специальное построение линий
связи и каналообразующей аппаратуры, все эти меры позволяют сохра-
нять функционирование системы при нарушении работоспособности
ее элементов. МПЦ Ebilock-950 может быть реализована в двух вариан-
тах: с централизованным и децентрализованным размещением обору-
дования. В первом варианте все устройства системы располагаются на
184
посту централизации, во втором варианте — часть оборудования рас-
пределяется по станции и устанавливается в непосредственной близос-
ти от объектов управления.
Структура технических средств системы приведена на рис. 3.19. Ее
функциональная структура содержит четыре основных подсистемы:
диалоговую, диагностики, логических зависимостей и управления и
контроля состояния объектов. Диалоговая подсистема включает в себя
АРМ ДСП на основе стандартного персонального компьютера, что по-
зволило снизить его стоимость, использовать оконный интерфейс
пользователя и упростить эксплуатацию и обслуживание системы. Под-
система диагностики реализована в виде терминала АРМ ШН, на кото-
рый поступает информация о неисправностях в системе. Пользователь-
ские интерфейсы и принципы построения АРМ ДСП и АРМ ШН схо-
жи, но в последнем сокращен набор допустимых команд и отсутствует
отображение мнемосхемы станции.
Подсистема логических взаимозависимостей станционных объектов
реализована на процессорном модуле централизации (ПМЦ), который
состоит из двух компьютеров — основного и резервного. Каждый ком-
пьютер содержит два аппаратных канала обработки информации, реа-
лизующие функции, к которым предъявляются требования безопасно-
сти движения поездов. Для реализации функций, не связанных с безо-
пасностью используется сервисный процессор.
Для непосредственного контроля и управления станционными
объектами служит система объектных контроллеров, каждый из кото-
рых может управлять одним или несколькими объектами в зависимос-
ти от их типа и контролировать их состояние, для этого используется
микропроцессор со специальным программным обеспечением.
Структура аппаратных средств ПМЦ показана на рис. 3.20. Он содер-
жит два синхронно работающих процессорных блока: один функциони-
рует в рабочем режиме, второй — в резервном, не влияя на рабочий в
данный момент процессор, но постоянно получая информацию о состо-
янии рабочего процесса. Связевое процессорное устройство выполняет
операции по вводу/выводу данных и команд в реальном времени. В каж-
дом процессорном модуле находятся два обособленных друг от друга бе-
зопасных процессорных модуля, выполняющих параллельно собствен-
ные программы по проверке всех зависимостей централизации. Каждый
блок имеет собственный процессор, память и двунаправленный канал
обмена данными с резервным комплектом аппаратуры системы. Разные
версии программ, реализующие алгоритм работы МПЦ, обеспечивают
корректность выполнения зависимостей централизации.
185
оо
о>
Процессорный модуль централизации (ПМЦ)
Рис. 3.19. Структура системы Ebilock-950
АРМ ДСП
Рис. 3.20. Структурная схема модуля центрального процессора
Объектный контроллер — устройство, осуществляющее контроль и
управление специфическим напольным оборудованием. Эти контрол-
леры принимают приказы, передаваемые ПМЦ, и, преобразуя их в элек-
трические сигналы соответствующей мощности, воздействуют на объек-
ты управления. Одновременно эти контроллеры принимают от объек-
тов контроля сигналы о их состоянии, преобразуют их в телеграммы,
отражающие состояние объектов, и передают их в ПМЦ.
Применение компьютерных и гибридных систем централизации по-
зволяет говорить о комплексной автоматизации технологических про-
цессов на станциях. Эти системы включают в себя устройства автомати-
зированного рабочего места дежурного электромеханика (АРМ ШНД),
позволяющие автоматизировать процесс обслуживания технических
средств, контролировать их текущее состояние, а также осуществлять
диагностирование неисправностей постовой и напольной аппаратуры.
На станциях с большим объемом маневровой работы внедряется си-
стема маневровой автоматической локомотивной сигнализации (МАЛС)
на основе радиоканала. Эта система позволяет исключить возможность
проезда запрещающего сигнала светофора маневровым локомотивом
или составом, информировать машиниста маневрового локомотива о
длине маршрута и расстоянии до его конца, а также индицировать на
АРМ ДСП место расположения каждого маневрового локомотива и ко-
личество вагонов на каждом из путей станции.
Системы ЭЦ с применением средств вычислительной техники, как
целиком компьютерные, так и гибридные, не требуют дополнительных
затрат для их включения в каналы передачи информации систем дис-
петчерской централизации и диспетчерского контроля, легко сопряга-
ются с устройствами оповещения пассажиров, позволяют в автомати-
зированном режиме планировать и осуществлять работу станции. Все
это позволяет говорить о перспективности их внедрения, особенно если
учесть их высокую надежность, универсальность, простоту проектиро-
вания и экономичность обслуживания.
В качестве устройств отображения и ввода информации в компью-
терных системах применяются стандартные средства вычислительной
техники: цветные графические мониторы, алфавитно-цифровые кла-
виатуры, манипуляторы типа «мышь» и сенсорные экраны. Это дает
возможность унифицировать средства интерфейса с оператором, исклю-
чить необходимость замены или доработки табло и пульта при измене-
нии конфигурации станции или модернизации устройств.
Компьютерные системы обязательно имеют в своем составе функ-
ции протоколирования действий дежурного по станции, сигналов кон-
188
троля состояния напольных устройств и работы локомотивов (при на-
личии устройств МАЛ С). На грузовых станциях применяется автома-
тизированное рабочее место грузового диспетчера, связанное канала-
ми передачи информации, как с АРМ ДСП, так и с автоматизирован-
ным центром диспетчерского управления отделения (АЦДУ) или
дорожным единым автоматизированным центром управления (ЕДЦУ).
3.5. Система маневровой автоматической локомотивной
сигнализации МАЛ С
Система МАЛС предназначена для автоматизации маневровых ра-
бот и обеспечения безопасности на железнодорожных станциях посред-
ством запрета движения локомотива со скоростью выше допустимой и
автоматической остановки локомотива перед запрещающим сигналом
светофора или местом проведения путевых работ.
Применение системы МАЛС позволяет исключить столкновение
вагонов и локомотивов на станциях и предотвратить возникновение
аварийных ситуаций из-за ошибок обслуживающего персонала.
Система МАЛС включает в себя станционную и локомотивную ап-
паратуру (рис. 3.21). Основными компонентами локомотивной аппара-
Рис. 3.21. Структурная схема системы МАЛС
189
туры МАЛС являются: бортовой контроллер БК, блок переключателей
БП, блок индикации БИ, блок управления БУ в виде клавиатуры, при-
емопередатчик Пр/Пер типа QW-70UM с антенной Ан, воспринимаю-
щий команды управления от станционной аппаратуры. Контроллер БК
опрашивает состояние электрооборудования локомотива ЭОЛ через
блок БП и считывает информацию с датчиков импульсов ДИ1 и ДИ2.
Информация для машиниста отображается на экране монитора блока
БИ, а команды машинист вводит с помощью функциональной клавиа-
туры блока БУ.
Локомотивная аппаратура может работать в трех режимах: ручном,
автономном и телеуправления. Цифровой радиоканал системы совмест-
но со станционным компьютером обеспечивает оперативность управле-
ния маневровыми локомотивами и слежение за их местоположением.
Система МАЛС предусматривает возможность взаимного обмена
информацией о состоянии станционных устройств ЭЦ с устройствами
систем ДЦ. При стыковке системы МАЛС с аппаратурой «ДИАЛОГ-Ц»
появляется возможность передачи маршрутных заданий на локомотив
непосредственно с АРМ ДСП, что позволяет полностью автоматизиро-
вать управление маневровой работой. В системе МАЛС предусмотрена
возможность передачи маршрутных заданий на поездные локомотивы,
оборудованные системой КЛУБ-У с цифровым каналом радиосвязи,
работающим в диапазоне 460 МГц.
Цикл опроса входных сигналов составляет 0,2 с при максимальном
времени задержки ответа на телеграмму станции 0,1 с. Скорость пере-
дачи по радиоканалу — 9600 бод.
Локомотивные устройства МАЛС обеспечивают постоянный мони-
торинг параметров движения локомотива, состояния электрооборудо-
вания локомотива, данных радиоканала и отображают на монитор ин-
формацию о допустимой скорости движения; ожидаемой скорости дви-
жения на следующей изолированной секции; числе свободных впереди
лежащих блок-участков; расстоянии до первого по ходу движения изо-
лированного путевого участка; расстоянии до места проведения путе-
вых работ; расстоянии до конца заданного маневрового маршрута; ус-
тановленном режиме работы; заданном маневровом маршруте.
Функциональная безопасность системы МАЛС основана на исполь-
зовании двух комплектов аппаратуры как на уровне считывания дан-
ных с реле ЭЦ, так и на уровне обработки данных, ввода команд пользо-
вателя и вывода оперативных данных.
В настоящее время система позволяет выполнять основные задачи
обеспечения безопасности при выполнении маневров на станции и зап-
190
решения проезда закрытого светофора. Однако в перспективе в рамках
создания многоуровневой системы управления и обеспечения безопас-
ности движения поездов МС предполагается развивать и далее функ-
циональные возможности системы МАЛ С с тем, чтобы превратить ее в
подсистему нижнего уровня, способную формировать и передавать дан-
ные в компьютерные системы более высокого уровня с целью создания
единой информационной базы по техническому и функциональному
состоянию подвижных единиц, приписанных к депо и оборудованных
локомотивными устройствами ЕКС МС.
3.6. Системы автоматизации работы сортировочных станций
Основные технические средства автоматизации сортировочной рабо-
ты. Основной задачей применения технических средств регулирования
скорости надвига составов на сортировочных горках является обеспе-
чение безопасности при реализации надвига состава и сокращение вре-
мени надвига и роспуска состава, как одной из существенных составля-
ющих горочного интервала. К техническим средствам регулирования
скорости надвига состава в первую очередь относятся устройства гороч-
ной автоматической локомотивной сигнализации (ГАЛС) и стационар-
ные устройства, реализующие функции автоматического задания ско-
рости роспуска составов.
Время надвига состава на горку /н определяется следующим выражени-
ем: tw = ZH/ VH, где /н — длина пути надвига состава с момента начала движе-
ния с пути парка приема до момента вступления за пределы горочного све-
тофора, Ин — средняя скорость надвига состава до начала его роспуска.
С момента вступления состава на вершину горки его скорость на-
двига определяется допустимой скоростью роспуска состава, которая
зависит от многих факторов. Различают два скоростных режима рос-
пуска: режим постоянной скорости и режим переменной скорости. Для
обеспечения безопасного роспуска состава при постоянной скорости
надвига состава значение скорости роспуска Vp не должно превышать
5 км/ч. В режиме переменной скорости роспуска для отдельных групп
вагонов (отцепов) скорость надвига состава может быть повышена без
нарушения условий безопасного роспуска, в результате чего средняя
скорость роспуска состава в целом может составить 7 км/ч.
Для реализации режима переменной скорости роспуска необходи-
мы следующие технические средства:
— устройство автоматического задания скорости (АЗСР), в функции
которого входит расчет требуемого значения скорости роспуска для каж-
дого отцепа и автоматическое управление огнями горочного светофора;
191
— горочная автоматическая локомотивная сигнализация (ГАЛС) с
функциями автоматической реализации заданных скоростей роспуска
горочным локомотивом;
— устройства фиксации момента отделения отцепа от состава (ФМО),
синхронизирующие очередность ввода в устройства горочной автомати-
ческой централизации (ГАЦ) данных об отделившемся отцепе и вывода
команд управления из устройств АЗСР для последующего отцепа.
Обеспечение безопасности роспуска состава заключается в том, что-
бы посредством применения соответствующих технических средств го-
рочной автоматики исключить возможность возникновения следующих
опасных ситуаций при скатывании отцепов с горки:
— перевод стрелки под движущимся отцепом;
— боковой удар одним отцепом другого в случае малого простран-
ственного интервала в зоне стрелочного перевода;
— выжимание легкого отцепа из вагонного замедлителя в случае
ошибочного выбора ступени торможения;
— соударение отцепов в зоне сортировочных путей с превышением
допустимой скорости соударения.
Для исключения перевода стрелки под движущимся отцепом необ-
ходимо контролировать занятость стрелочного участка с помощью го-
рочной рельсовой цепи (ГРЦ). Для обеспечения максимальной скоро-
сти роспуска используются нормально разомкнутые рельсовые цепи
минимальной длины, что снижает возможность нахождения в ее преде-
лах одновременно двух отцепов. Поэтому необходимо использовать
дополнительные меры защиты от перевода стрелок под длиннобазны-
ми вагонами, длина базы которых перекрывает длину ГРЦ, а также в
случае кратковременного пропадания поездного шунта или неисправ-
ности приборов ГРЦ.
В качестве дополнительных мер защиты применяется так называе-
мая комплексированная защита ГРЦ, предусматривающая использова-
ние фотоэлектрических устройств (ФЭУ) или радиотехнических датчи-
ков РТД-С. Эти устройства контролируют наличие подвижной едини-
цы в пределах контролируемого участка по факту перекрытия светового
или высокочастотного излучения. Кроме того, в состав защитных
средств входят индуктивно-проводные датчики ИПД, контролирующие
наличие подвижной единицы в пределах контролируемого участка пу-
тем соответствующей реакции на ее металлическую массу (рис. 3.22).
Если известно среднее время прохождения оси отцепа по стрелоч-
ному участку, то можно принудительно исключить срабатывание путе-
вого реле СП до истечения этого времени при движении последней оси
192
Рис. 3.22. Состав приборов комплексированной защиты ГРЦ:
ИПД1, ИПД2 — индуктивно-проводные датчики; ЭБ — электронный блок
ИПД; Прд. РТДС — передатчик (излучатель) сигналов РТДС; Прм. РТДС —
приемник РТДС; БМП — блок медленнодействующих повторителей путевых
педалей ПП; ИС — импульсное путевое реле нормально-разомкнутой ГРЦ;
ОПСП — медленнодействующий обратный повторитель стрелочного путевого
реле; СП — стрелочное путевое реле
отцепа. С этой целью в пределах ГРЦ устанавливают одну или две путе-
вых педали ПП типа ПБМ-56, от которых запускается выдержка време-
ни, реализованная на медленнодействующем на отпадание реле ОПСП.
К одной из важнейших автоматизируемых функций на сортировоч-
ной горке, осуществляемой в процессе роспуска состава, относится пе-
ревод стрелок по маршрутам скатывания отцепов, который осуществ-
ляется устройствами горочной автоматической централизации (ГАЦ).
Особенностью ГАЦ в отличие от устройств ЭЦ является то, что для от-
крытия горочного светофора, разрешающего роспуск состава, не пре-
дусматривается предварительная проверка положения стрелок и сво-
бодное™ стрелочных участков на спускной часта горки.
193
К техническим средствам ГАЦ относятся: горочные рельсовые цепи
с элементами комплексированной защиты, находящиеся на спускной
части горки; горочные стрелочные электроприводы; маневровые све-
тофоры, расположенные на спускной части горки; пульт горочный уп-
равления; стационарная аппаратура ГАЦ.
Горочные рельсовые цепи. На сортировочных горках в качестве основ-
ных независимо от рода тяги приняты нормально разомкнутые ГРЦ
переменного тока частотой 25 Гц, которые применяются в устройствах
ГАЦ для контроля занятости/свободности стрелочных и бесстрелочных
путевых участков на спускной части горки. В устройствах ГАЦ РЦ ис-
пользуются также для обеспечения трансляции заданий на перевод стре-
лок или информационных блоков (описателей отцепов) по маршруту
следования отцепа.
Для обеспечения устойчивой работы ГАЦ при малых интервалах между
смежными отцепами ГРЦ должны иметь малую длину (не более 12,5 м) и
обладать высоким быстродействием при пониженном сопротивлении изо-
ляции рельсов (3 Ом) и повышенном сопротивлении нормативного поез-
дного шунта (0,5 Ом). Время фиксации путевым реле занятости стрелки не
должно превышать 0,15 с, а время фиксации ее свободности — 0,35 с.
Стрелочные электроприводы. Стрелочные электроприводы, приме-
няемые в устройствах ГАЦ на сортировочных горках, предназначены
для перевода, запирания и контроля положения стрелок горочной цен-
трализации. Они должны обеспечивать малое время перевода стрелок и
обладать повышенной надежностью. К наиболее распространенным на
сортировочных горках относятся бесконтактные стрелочные электро-
приводы типа СПГБ-4М, выполненные на базе электропривода СП-6,
и бесконтактные стрелочные электроприводы типа СПГБ-4Б, выпол-
ненные на базе электропривода СП-6М. С целью повышения скорости
перевода горочные электроприводы имеют электродвигатель постоян-
ного тока с повышенным напряжением питания, редуктор с уменьшен-
ным передаточным числом 35,7 за счет изменения числа зубьев шесте-
рен в первом каскаде редуктора, и бесконтактный автопереключатель.
Время перевода стрелок с электроприводами СПГБ зависит от мар-
ки стрелочного перевода и типа рельсов. При тяжелых рельсах типа Р65
время перевода составляет: для стрелочных переводов с маркой кресто-
вины 1/6 не более 0,55 с, для марки 1/9 — не более 0,65 с; при рельсах
типа Р50 — соответственно 0,5 и 0,6 с. Для ускорения перевода стрелки
к электродвигателю привода типа МСП-0,25 с номинальным напряже-
нием постоянного тока 100 В подается напряжение 220 В.
194
Устройства комплексированной защиты стрелок (КЗС). Устройства
КЗС обеспечивают защиту стрелок от несанкционированного их пере-
вода под движущимися вагонами с такой достоверностью, при которой
вероятность пропуска (отсутствие фиксации занятости участка) состав-
ляет 1х10-6...1х10-7, а вероятность ложной тревоги (фиксация занятого
состояния участка при его фактической свободности) — 1х10-3...1х10^.
В состав КЗС должны входить два и более технических средств,
работающих на разных принципах обнаружения, что позволяет ком-
пенсировать недостатки друг друга (например, ГРЦ, РТД-С и ИПД).
Отказ любого датчика, входящего в КЗС, приводит исполнительное
устройство в виде путевого реле СП в состояние «занятость стрелоч-
ного участка».
Радиотехнический датчик стрелочный РТД-С является базовым эле-
ментом КЗС, содержит один передающий ПРД и два приемных модуля
ПРМ, работающих в диапазоне СВЧ (9,4—9,6 ГГц). Датчик размещает-
ся по обе стороны железнодорожного пути и обеспечивает обнаруже-
ние любых типов вагонов, включая длиннобазные, движущихся с лю-
бой скоростью, включая неподвижные, с момента вступления первой
колесной пары отцепа на предстрелочный участок до момента его ос-
вобождения последней колесной парой отцепа.
Датчик индуктивно-проводной (ИПД), как элемент КЗС, обеспечи-
вает обнаружение подвижного состава с металлической ходовой час-
тью в пределах уложенного внутри колеи шлейфа, являющегося эле-
ментом колебательного контура генератора с самовозбуждением.
Устройства механизации сортировочной работы. Очевидно, что ав-
томатизация любых исполнительских процессов невозможна без пред-
варительной механизации этих процессов. К средствам механизации
сортировочной станции относятся: вагонные замедлители с управляю-
щей аппаратурой; горочные стрелочные электроприводы; механизмы
расцепки состава на отцепы; компрессорные установки и пневмосети;
устройства закрепления вагонов в парках станции.
Вагонные замедлители. Горочные вагонные замедлители необходи-
мы для регулирования скорости скатывания отцепов с горки посред-
ством торможения и относятся к исполнительным механизмам нажим-
ного действия.
По принципу действия замедлители делятся на весовые и нажим-
ные замедлители. В клещевидно-весовых замедлителях типа КВ усилия
нажатия тормозных балок на бандажи колес вагонов создаются непос-
редственно под действием суммарной нагрузки осей вагонов отцепа,
находящихся в пределах рабочей длины замедлителя; в нажимных за-
195
медлителях — посредством изменения давления воздуха (в замедлите-
лях с пневматическим приводом типа КНП, РНЗ и КЗ) или масла (в
замедлителях с пневмогидравлическим приводом типа ВЗПГ) в тормоз-
ных цилиндрах.
Нажимные замедлители более приспособлены для автоматического
управления торможением отцепов, так как позволяют регулировать силу
нажатия тормозных шин и контролировать уровень давления в тормоз-
ных цилиндрах. Для обеспечения вагонных замедлителей сжатым воз-
духом на пути рядом с ними устанавливают воздухосборники с управ-
ляющей аппаратурой ВУПЗ-72.
Задачей горочных тормозных позиций (IТП и IIТП), часто называ-
емых горочными или верхними, является обеспечение требуемых вре-
менных интервалов между отцепами, достаточных для перевода соот-
ветствующих стрелок и реализации расчетных скоростей отцепов вы-
хода из этих позиций, обеспечивающих их подход к III ТП со скоростями
не выше 6 м/с.
Парковая тормозная позиция (III ТП) призвана обеспечивать при-
цельное торможение вагонных отцепов и их скорости, достаточные для
того, чтобы они достигли стоящих на пути вагонов со скоростью соуда-
рения, не превышающей 5 км/ч.
Управление вагонным замедлителем может производиться как в ав-
томатическом или полуавтоматическом, так и в ручном режимах.
Для обеспечения работы вагонных замедлителей, обдувки стрелок,
пневмопочты для пересылки поездных документов и сортировочных
листков используют компрессорные станции, в машинном зале кото-
рых устанавливают компрессоры с электродвигателями и другое обору-
дование, обеспечивающее получение сжатого воздуха. За пределами ма-
шинного зала размещаются воздухосборники, воздухоохладители и
градирни. Компрессорную на четыре компрессора применяют для сор-
тировочных горок с общим потреблением сжатого воздуха до 60 м3/мин,
а на шесть компрессоров — до 100 м3/мин. В обоих случаях один комп-
рессор является резервным.
Способы и технические средства регулирования скорости скатывания
отцепов. Основным способом регулирования скорости скатывания от-
цепов является управление вагонными замедлителями с целью погаше-
ния избыточной кинетической энергии, обеспечения требуемых про-
странственных интервалов между отцепами (интервальное регулирова-
ние) и скоростей соударения на путях подгорочного парка (прицельное
регулирование). В настоящее время данная функция реализуется под-
системой управления прицельным торможением (УУПТ), входящей в
196
состав комплексной системы автоматизированного управления рабо-
той сортировочной станции КСАУ СС.
Определение дальности пробега отцепа по сортировочному пути от пар-
ковой тормозной позиции осуществляется с учетом протяженности сво-
бодной части пути, длины регулируемого и движущихся впереди отцепов,
и прогнозируемой динамики движения подлежащего регулировке отцепа.
Длина свободной части пути определяется на основании данных ус-
тройств контроля заполнения путей (КЗП) и используется в системах
автоматического регулирования скорости скатывания отцепов при вы-
числении прицельных скоростей их выхода из второй и парковой тор-
мозных позиций.
Контроль заполнения путей. Контроль заполнения путей в контро-
лируемой зоне (зоне КЗП) сортировочного парка осуществляется без
использования изолирующих стыков с помощью бесстыковых рельсо-
вых цепей, индуктивно-проводных датчиков ИПД или импульсного
зондирования.
Бесстыковые РЦ используются в системах КЗП-ВНИИЖТ и КТС-КЗП
(ГТСС) для контроля свободности участков пути фиксированной длины
(25—30 м). Отличие их заключается в том, что в КЗП-ВНИИЖТ применя-
ется потенциальный съем сигналов из рельсовой линии путем непосред-
ственного подключения приемников к рельсам, а в КТС-КЗП — ин-
дуктивный при помощи катушек, устанавливаемых под подошвой рель-
сов и подключенных к входу приемников. В первом случае на основе
сравнения напряжений, снимаемых с отрезков рельсовой нити смеж-
ных участков, определяют порядковый номер последнего свободного
участка пути, значение которого в виде параллельного четырехразряд-
ного двоичного кода передается по запросу оператора горки или систе-
мы АРС в устройства горочной автоматики. Во втором случае анало-
гичная процедура осуществляется путем сравнения напряжений, сни-
маемых с приемных катушек смежных участков.
Перечисленные выше устройства КЗП не позволяют определять рас-
стояния между отдельными группами стоящих на пути или движущих-
ся вагонов, что исключает возможность оперативно получать информа-
цию о степени фактического заполнения путей и конечных результатах
автоматического регулирования скорости отцепов. Данный недостаток
устраняется в системах КЗП, использующих путевые датчики счета осей,
устанавливаемые по концам контролируемых участков, или индуктив-
но-проводные датчики ИПД.
На рис. 3.23 представлена структурная схема системы КЗП, постро-
енная на базе использования датчиков ИПД для контроля элементар-
197
so
00
Контроллер
Шкаф с аппаратурой
подсистемы УУПТ
Рис. 3.23. Структурная схема КЗП (на базе датчиков ИПД)
ных путевых участков длиной 25 м сортировочных путей на протяже-
нии 450 м.
Линейный пункт КЗП содержит три (по числу пучков) независимых
входных устройства, которые производят опрос электронных блоков
ИПД своего пучка, состоящего из 8 сортировочных путей. Формирова-
тель информации ФИ формирует общий пакет данных о состоянии сор-
тировочных путей, который передается на центральный пост, где вос-
принимается и используется устройствами управления прицельным
торможением для формирования заданных скоростей выхода отцепов
из пучковых и парковых тормозных позиций. Данная система КЗП обес-
печивает возможность производить оценку конечных результатов рос-
пуска: длину «окон» между вагонами и среднюю скорость соударения
вагонов на путях сортировочного парка, что позволяет использовать
принципы адаптивного управления прицельным торможением.
Для реализации заданных скоростей прицельного или интервально-
го регулирования с помощью вагонных замедлителей требуются устрой-
ства для измерения скорости регулируемого отцепа в тормозных пози-
циях и поосного взвешивания движущегося отцепа.
Радиолокационные измерители скорости. На автоматизированных сор-
тировочных горках для измерения скорости движения надвигаемых со-
ставов и скорости движения отцепов на тормозных позициях в качестве
скоростемеров применяют радиолокационные измерители скорости.
Принцип действия радиолокационных скоростемеров основан на
использовании эффекта Допплера для получения частотного аналога
значения скорости движущихся объектов, который представляет собой
разность частот Уд (Гц) излучаемого Fo и отражаемого высокочастот-
ных сигналов, прямо пропорциональную скорости.
Весоизмерительные устройства. При использовании вагонных замед-
лителей нажимного типа для торможения отцепов необходимо правиль-
но выбрать требуемую ступень торможения (давление в тормозных ци-
линдрах) с тем, чтобы исключить возможное выжимание колесных пар
отцепов из тормозных балок. С целью предварительного определения
ступени торможения отцепов, подлежащих торможению, в системах
автоматического регулирования скорости скатывания отцепов исполь-
зуются весомеры, с помощью которых отцепу присваивается одна из
шести весовых категорий.
В 70-80-х годах прошлого столетия наиболее распространенным на
автоматизированных и механизированных сортировочных горках был
электромеханический весомер типа ВВ-65-6, состоявший из шарнир-
ного мостика, непосредственно воспринимавшего нажатие колеса; рель-
199
совой вставки длиной 3,5 м и контактной коробки, в которой размеща-
лась рычажная передача.
Более совершенным, не имеющим механических подвижных элемен-
тов, является электронный тензометрический весомер. Данный весо-
мер состоит из тензометрического датчика, наклеенного на шейку рельса
и связанного линией связи в виде экранированного кабеля с преобра-
зователем аналогового сигнала датчика в частотный сигнал. Этот сиг-
нал по коаксиальному кабелю передается в микропроцессорный кон-
троллер, где подвергается обработке и дешифрации с последующим
выводом информации об осевой нагрузке отцепа в инструментальную
ПЭВМ для поверки и настройки устройства, либо во внешние устрой-
ства горочной автоматики.
Принцип действия датчика основан на измерении упругой дефор-
мации шейки рельса под действием нагрузки от колес подвижного со-
става. Чувствительным элементом датчика служит тензорезистор, пре-
образующий деформацию рельса от воздействия силы тяжести вагона в
электрический сигнал.
Исходя из решаемых задач, общую структуру построения систем АРС
можно представить в виде, показанном на рис. 3.24.
Основной структурной единицей системы АРС является вычисли-
тель заданного значения скорости отцепа К3 на момент его выхода из
тормозной позиции. В настоящее время для реализации функций АРС
(например, КГМ-ПК и УУПТ) применяют современные средства вы-
числительной техники.
Для отработки требуемых значений скорости выхода в системах АРС
применяют автоматические регуляторы скорости, которые выбирают
требуемую ступень торможения отцепа и отслеживают процесс тормо-
жения путем наблюдения за изменением фактической скорости отце-
па. Для поддержания давления воздуха в тормозных цилиндрах замед-
лителя постоянным в соответствии с выбранной ступенью торможения
в настоящее время вместо манометрических регуляторов в управляю-
щей аппаратуре используются электронные регуляторы давления, ко-
торые управляют процессом подачи воздуха в тормозные цилиндры за-
медлителя из условия равноускоренного движения отцепа.
Управление маршрутами скатывания отцепов. Первая релейная го-
рочная автоматическая централизация (ГАЦ) на реле типа КДР была
разработана в 1946 г. в ЦНИИ МПС внедрена на сортировочной горке
станции Брянск, после чего система ГАЦ стала применяться повсемес-
тно. Внедрение ГАЦ существенно облегчило труд оператора, освободив
его от обязанностей перевода стрелок перед отцепами при роспуске со-
200
Рис. 3.24. Структурная схема системы, предназначенной для реализации функций АРС отцепов
ставов. При ГАЦ задание маршрутов для отцепов осуществлялось пред-
варительно на основании сортировочного листка, а перевод стрелок
перед отцепом осуществлялся автоматически после освобождения
стрелки предыдущим отцепом. В обязанности же оператора входило
только управление замедлителями и вмешательство в процесс роспуска
при возникновении нештатных ситуаций, например, при ошибках в
системе автоматического задания маршрутов или при нагоне одного
отцепа другим.
С 1960 г. на отечественных сортировочных горках применяется мо-
дернизированная система ГАЦ в блочном исполнении на реле типа РКН
(БГАЦ-ЦНИИ). Впоследствии устройства БГАЦ дополнили программ-
но-задающим устройством (ГПЗУ), позволяющим дистанционно с по-
мощью манипулятора вводить информацию о составе и тем самым по-
высить уровень автоматизации роспуска состава.
Дальнейшим развитием релейных систем ГАЦ явилось создание ва-
рианта ГАЦ с контролем роспуска состава (ГАЦ-КР) и применение бо-
лее совершенных видеотерминальных программно-задающих устройств
в виде ГПЗУ-В. В системе ГАЦ-КР в отличие от БГАЦ нагон отцепов
регистрируется автоматически и автоматически корректируется роспуск
оставшейся части состава. Кроме того, маневровому диспетчеру в под-
горочном парке может автоматически передаваться информация о но-
мере пути, на котором находится «чужой» отцеп и с которого в резуль-
тате требуется убрать с пути только указанный отцеп.
Вместе с тем независимо от схемной реализации релейных ГАЦ мож-
но выделить следующие характерные общие функции, реализуемые эти-
ми системами:
— выбор варианта роспуска и режима работы ГАЦ;
— формирование и регистрация заданий;
— накопление заданий;
— трансляция заданий.
Выбор варианта роспуска сводится к выбору горба горки (спускного
пути), с которого должен осуществляться роспуск состава. При нали-
чии нескольких спускных путей (как правило, не более трех) может осу-
ществляться одновременно роспуск двух составов (режим параллель-
ного роспуска), для реализации которого устанавливается дополнитель-
ная секция горочного пульта.
Выбор режима работы ГАЦ (способа ввода маршрутов отцепов в ГАЦ)
осуществляется ДСПГ нажатием на пульте управления соответствую-
щей кнопки: М — маршрутный; П — программный; А — автоматичес-
кий. Для отмены маршрута, введенного в маршрутном режиме, и заме-
202
ны маршрута в программном режиме нажимается кнопка замены зада-
ния КЗ. Отмена маршрута отцепа осуществляется только до момента
его вступления на головную (первую по ходу скатывания) стрелку. При
переводе ГАЦ в автоматический режим работы стрелочные рукоятки на
пульте управления переключают в среднее положение.
Для слежения за перемещением отцепов спускная часть горки раз-
бивается на стрелочные и бесстрелочные изолированные участки пути,
которые оборудуются горочными рельсовыми цепями. Каждому участ-
ку пути ставится соответствующий свой накопитель информации (блок
Н), в котором может временно храниться маршрутное задание отцепа
до момента занятия и последующего освобождения им рельсовой цепи
данного участка.
Для обеспечения перевода стрелок по маршруту следования отце-
пов маршрутные задания (М3) последовательно передаются (транс-
лируются) из одного блока Н в другой до первого свободного стрелоч-
ного участка, в накопителе Н которого задание М3 задерживается до
перевода стрелки в соответствующее положение и ее последующего
занятия. При занятии отцепом очередного стрелочного участка хра-
нящееся в его блоке Н задание М3 данному отцепу начинает трансли-
роваться далее по маршруту скатывания до накопителя Н очередной
свободной стрелки.
В блочной системе БГАЦ маршрутное задание кодируется с помо-
щью пучковых реле П для указания номера пучка и сортировочных реле
для указания номера пути в пучке. Маршрутное задание хранится в од-
ной из ячеек памяти запоминающего устройства, номер которой транс-
лируется описанным выше способом по накопителям информации, в
качестве которых в ГАЦ-КР используются блоки активных зон БАЗ.
Горочные программно-задающие устройства. В процессе совершен-
ствования устройств для автоматизированного ввода маршрутных за-
даний в ГАЦ было разработано и стало широко внедряться на сортиро-
вочных горках горочное программно-задающее устройство ГПЗУ-В,
построенное на базе видеотерминала (дисплея) «Видеотон-340».
В последние годы для замены морально и физически устаревших
устройств ГПЗУ-В и АЗСР используют горочное программно-задаю-
щее устройство ГПЗУ, реализованное на базе микропроцессорного
контроллера, которое обеспечивает автоматизированный ввод М3 син-
хронно с роспуском в релейные системы ГАЦ непосредственно из си-
стемы АСУ СС.
Структурная схема ГПЗУ в увязке с блочной системой ГАЦ пред-
ставлена на рис. 3.25.
203
Рис. 3.25. Структурная схема ГПЗУ-М
На рабочем месте дежурного по горке располагается АРМ ДСПГ, в
состав которого входят ПЭВМ (системный блок, монитор и клавиату-
ра), принтер и блок бесперебойного питания.
В релейном помещении размещается шкаф с постовым микропро-
цессорным контроллером КП ГПЗУ и платы с элементами гальвани-
ческой развязки (входными и выходными оптронами).
В зоне вершины горки для реализации функции контроля факти-
ческого числа вагонов в отделившемся от состава отцепе оборудуется
измерительный участок счета осей и контроля расцепа. С этой целью в
зоне вершины горки на отрывном уклоне перед головной стрелкой ус-
танавливается напольное оборудование в составе:
— специализированные путевые датчики (ИД ГПЗУ) для счета осей
вагонов в отцепе;
— преобразователи сигналов, поступающих от путевых датчиков
ПС1 и ПС2;
— радиотехнические датчики РТД-С, предназначенные для фикса-
ции факта отделения отцепа от состава;
— блок дистанционного управления БДУ-К тремя указателями ко-
личества вагонов в отцепах (УКВ) с использованием контроллера.
Преобразователи сигналов ПС1 и ПС2 размещаются в путевых ящи-
ках типа ТЯ-2, а контроллер БДУ-К размещается в путевом ящике типа
ТЯ-1, устанавливаемом возле мачты указателя количества вагонов.
Оптомодули, размещаемые на кроссовой плате Ml, осуществляют
гальваническую развязку входных и выходных сигналов при реализа-
ции следующих функций ГПЗУ: контроль свободности 5-й (входной)
ступени накопителя заданий (блок БН-62) по состоянию реле 3 занято-
сти блока; ввод маршрутов в 5-ю ступень накопителя заданий БГАЦ
(блок БН-62); контроль состояния радиотехнического датчика РТД-С;
контроль проследования по измерительному участку осей вагонов от-
цепа; контроль исправности путевых датчиков; контроль включения
ГПЗУ в автоматический режим ввода маршрутных заданий в ГАЦ.
Электропитание устройств ГПЗУ осуществляется от электропитаю-
щей установки ГАЦ. При этом непосредственное электропитание АРМ
ДСПГ и контроллера КП ГПЗУ осуществляется от блока бесперебой-
ного питания напряжением 220 В.
Автоматизированная система управления маршрутами движения. АСУ
МД (ГАЦ) предназначалась для приема и оперативной корректировки
программы расформирования составов, реализации программы посред-
ством управления стрелочными переводами, контроля исполнения про-
граммы и маневровых передвижений, а также для решения ряда опти-
205
мизационных задач, возникающих при сбоях технологического процес-
са. К основным функциям системы относились: подготовка роспуска;
управление и контроль роспуска; автоматическая нормализация рос-
пуска при сбоях; контроль маневровой работы; информационный об-
мен с АСУ СС; информационное обеспечение операторов.
Система АСУ МД (ГАЦ) обеспечивала:
— программный, маршрутный и ручной (посредством изменения по-
ложения стрелочных рукояток на горочном пульте) режимы управления;
— возможность одновременно расформировывать два состава при
наличии соответствующего числа спускных путей;
— выделение отцепов с враждебными маршрутами при параллель-
ном роспуске и автоматическое направление указанных отцепов на от-
севные пути;
— роспуск в автоматическом режиме вагонов всех типов;
— контроль перемещения всех типов подвижного состава, исполь-
зуемого на сортировочных станциях.
Интенсификация станционных процессов того периода требовала
повышения эффективности и качества работы за счет расширения фун-
кциональных возможностей автоматизированных систем управления
процессом расформирования составов и создания комплексных систем,
которые обеспечивали бы на единой конструктивной и элементной базе
реализацию одновременно функций управления маршрутами (функции
ГАЦ) и скоростью скатывания (функции АРС) отцепов, включая функ-
ции ГАЛС, АЗСР и ГПЗУ.
Основное требование к построению комплексных систем заключа-
ется в том, чтобы они обеспечивали в зависимости от мощности сорти-
ровочной горки возможность использования отдельных функциональ-
ных подсистем в качестве локальных автономных подсистем.
К числу первых комплексных систем следует отнести с контролем
хода роспуска автоматизированную систему автоматизации расформи-
рования составов на сортировочных горках АСУ РСГ и комплекс го-
рочный микропроцессорный КГМ-РИИЖТ.
Система АСУ-РСГ предусматривала возможность регулирования
скорости надвига и роспуска состава, скорости скатывания отцепов с
горки; управления маршрутами движения отцепов и обмен информа-
цией с АСУ СС. Система была реализована на базе использования двух-
процессорной миниЭВМ типа СМ-2 и представляла собой централи-
зованную систему управления, которая включала в себя три иерархи-
ческих уровня: управляемый технологический процесс, управляющий
вычислительный комплекс УВК и исполнительные элементы и датчи-
206
ки. Исходная информация для работы УВК поступала из АСУ СС по
телефонным и телеграфным каналам связи. Для сопряжения выходов и
входов напольных устройств (рельсовые цепи, фотоэлектрические уст-
ройства, схемы управления стрелочными электроприводами, радиоло-
кационные скоростемеры, управляющая аппаратура вагонных замед-
лителей, путевые датчики и др.) использовались типовые агрегатные
средства из набора комплекса технических средств АСВТ-В.
С целью унификации алгоритмов управления и контроля, а соответ-
ственно, и программных средств УВК весь маршрут скатывания отцепа
разбивался на ряд характерных технологических зон управления и кон-
троля:
— зона вершины горки с горочными светофорами и указателями
числа вагонов в отцепах:
— зона контроля момента отрыва отцепа, правильности расцепа и
выявления длиннобазных вагонов;
— зона измерения ходовых свойств и весовой категории отцепов;
— зоны контроля и регулирования скорости движения отцепов на
каждой из трех тормозных позиций;
— зоны контроля и управления стрелочными электроприводами (по
числу стрелочных позиций);
— зона измерения сопротивления движению отцепов от кривых уча-
стков пути в районе расположения распределительных стрелок спуск-
ной части горки;
— зона контроля заполнения путей.
Зона контроля момента отрыва отцепа, правильности расцепа и вы-
явления длиннобазных вагонов используется для реализации системой
функции управления маршрутами движения, включающей в себя: кон-
троль состояния путевого участка, счет осей отцепа, контроль отрыва
отцепа от состава; контроль состояния кнопок включения, принуди-
тельного сдвига и задержки сдвига программы роспуска; контроль со-
стояния кнопки подготовки замены информации об отцепе в програм-
ме роспуска. В состав технических средств зоны входят рельсовая цепь,
точечные путевые датчики, фотоэлектрическое устройство (ФЭУ) и ра-
диолокационный измеритель скорости скатывания отцепа.
С момента занятия отцепом короткой рельсовой цепи в УВК пода-
ется сигнал, запускающий программу обнуления счетчиков осей. В про-
цессе прохождения осей вагона над датчиками УВК осуществляет счет
числа проследовавших осей. После освобождения рельсовой цепи УВК
осуществляет сравнение содержимого счетчика осей с заданным про-
граммой роспуска числом осей в отцепе. В зависимости от результата
207
сравнения (контроля расцепа) системой принимается соответствующее
решение по корректировке программы маршрутных заданий.
При занятии рельсовой цепи запускается блок сравнения скорос-
тей надвигаемого состава и головного отцепа в составе. При выявле-
нии требуемой разности измеренных скоростемерами надвига и ска-
тывания скоростей формируется и подается в УВК сигнал об отрыве
отцепа от состава, благодаря которому обеспечивается синхронизация
программы роспуска с ходом роспуска. Наличие длиннобазного ваго-
на выявляется на основе сравнения сигнала рельсовой цепи в момент
ее освобождения и сигнала ФЭУ. Если при свободности РЦ ФЭУ по-
казывает на ее занятость (отсутствие сигнала ФЭУ в силу перекрытия
светового луча вагоном), то УВК фиксирует наличие длиннобазного
вагона и блокирует информацию с РЦ об освобождении путевого уча-
стка, обеспечивая тем самым безопасность пропуска отцепов по стре-
лочным участкам.
Зоны контроля и управления стрелочными электроприводами ис-
пользуются системой для реализации информационных и управляю-
щих функций ГАЦ. В технические средства данной зоны входит на-
польное оборудование: рельсовая цепь стрелочного путевого участка,
точечные путевые датчики, фотоэлектрическое устройство (ФЭУ) и
постовое оборудование в виде блока управления стрелочным приво-
дом. Управление стрелочным приводом может осуществляться УВК
автоматически в программном или маршрутном режимах или опера-
тором с пульта управления посредством ручного переключателя. Дан-
ные о положении стрелочного перевода (в момент занятия путевого
участка) и о числе осей отцепа (в момент освобождения путевого уча-
стка) использовались системой АСУ РСГ для автоматического конт-
роля расформирования составов. В случае, если стрелка при автома-
тическом управлении не принимает крайнего положения (отсутствует
контроль состояния стрелочного перевода), то автоматическое возвра-
щение ее в исходное состояние производится блоком управления стре-
лочным приводом по команде УВК.
Обмен информацией с АСУ СС производится по межмашинному
каналу связи. Из АСУ СС в УВК системы поступает входной макет,
содержащий следующую информацию: номер состава, дату и время
прибытия, номер пути парка прибытия, признак параллельного рос-
пуска, макеты отцепов и раскладку вагонов состава по путям сортиро-
вочного парка.
Макет отцепа содержит следующую информацию: порядковый но-
мер отцепа в составе, средняя нагрузка на ось, число вагонов в отцепе,
208
число осей в отцепе, номер пути назначения (маршрут отцепа), длина
отцепа в метрах, масса отцепа брутто в тоннах, основное удельное со-
противление движению, расчетная площадь поперечного сечения, при-
знак допустимой скорости соударения и отметка о типе подшипников.
После окончания очередного роспуска состава из АСУ РСГ в АСУ
СС передается выходной макет информации, содержащий следующие
данные: номер состава, дату и время прибытия, номер пути парка при-
бытия, дату и время начала и окончания роспуска, фактические макеты
отцепов и фактическую раскладку вагонов и номеров отцепов по путям
сортировочного парка.
В отличие от централизованной системы АСУ РСГ микропроцес-
сорная система КГМ обеспечивает децентрализованное управление
сортировочным процессом, которая впервые была внедрена в 1984 г.
на сортировочной горке ст. Красный Лиман. В последующем по мере
накопления опыта эксплуатации система КГМ претерпела ряд изме-
нений, связанных с совершенствованием его аппаратных и программ-
ных средств.
В 1997 г. на ст. Иркутск-Сортировочный был внедрен микропроцес-
сорный горочный комплекс КГМ-03, а затем в 1999 г. — его модернизи-
рованная версия КГМ-04.
Комплекс КГМ-04 состоит из ряда функциональных подсистем, ре-
шающих локально различные задачи.
Подсистема ГАЦ решает задачи управления маршрутами скатыва-
ния отцепов, контроля хода роспуска состава и регистрации «чужаков».
Из информационно-планирующей автоматизированной системы управ-
ления сортировочной станцией АСУ СС в КГМ автоматически переда-
ются по двухсторонней связи программы роспуска всех готовых к рос-
пуску составов, а назад в АСУ СС возвращаются исполненные сортиро-
вочные листы.
Для идентификации физических вагонов в отцепах в зоне вершины
горки оборудуется короткая рельсовая цепь длиной 3,5 м с двумя пара-
ми датчиков по ее концам аналогично контрольному участку в АСУ РСГ,
но, в отличие от последнего, участок дополняется вместо ФЭУ радио-
техническим датчиком типа РТД-С для контроля расцепа вагонов на
основе фиксации просвета между автосцепками смежных отцепов.
Подсистема ГАЦ позволяет автоматически восстанавливать марш-
рутные задания без участия ДСПГ и операторов горки при нерасцепах.
Сохраняются маршрутные задания и в ситуациях, близких к нагону,
когда на одном участке присутствуют два несцепленных друг с другом
отцепов. Подсистема ГАЦ гарантирует защиту стрелок от ложного пе-
209
ревода под длиннобазными вагонами благодаря установки путевых дат-
чиков счета осей на спускной части горки. Предусмотрена также защи-
та стрелок от их взреза при пошерстном движении маневровых локо-
мотивов «снизу-вверх».
В составе КГМ-04 имеется контрольно-диагностический комплекс
(КДК), который контролирует и регистрирует состояние всех напольных
горочных устройств и управляющего вычислительного комплекса УВК.
КГМ-04 выдает для печатания технологический протокол, содержа-
щий информацию о состоянии стрелок, замедлителей, скоростемеров,
фотоэлектрических и радиотехнических устройств, рельсовых цепей,
изолирующих стыков, стрелочных электроприводов, устройств КЗП и
путевых датчиков. В текстовых и графических протоколах фиксируют-
ся расчетные и фактические скорости отцепов по всем тормозным по-
зициям, регистрируются все ручные вмешательства ДСПГ и операто-
ров в процесс перевода стрелок, управления замедлителями и установ-
ки режима управления.
Дальнейшим совершенствованием системы КГМ является приме-
нение более современной элементной базы в виде аппаратных и про-
граммных продуктов фирмы Advantech GRAYHILL с архитектурой IBM
PC 1999 г. Таким образом появилась компьютерная модификация КГМ:
КГМ-ПК на основе применения персонального компьютера. Данная
версия КГМ является последней, в основу которой положены четыре
предыдущие версии.
Структура технических средств микропроцессорного комплекса пре-
дусматривает использование трех промышленных компьютеров ПК,
каждый из которых решает задачи определенной подсистемы (рис. 3.26).
Подсистема ГАЦ решает практически все задачи подсистемы ГАЦ в
КГМ-04 совместно с ЦГТ (цветной графический терминал), АРМ ДСПГ
и маневрового диспетчера (ДСЦ), контрольно-диагностическим комп-
лексом КДК, а также АСУ СС.
Подсистема АРС решает аналогичные задачи подсистемы АРС в
КГМ-04 во взаимодействии с подсистемой ГАЦ, АРМ ДСПГ и АРМ
ДСЦ, а также КДК.
КГМ-ПК допускает программную увязку, как с АСУ СС, так и с ло-
кальными информационно-управляющими комплексами ЛИУК пар-
ков сортировочной станции, горочной автоматической локомотивной
сигнализацией ГАЛС-Р, системой автоматизированного управления
компрессорной станцией САУ КС. КГМ-ПК содержит библиотеку про-
граммных модулей, решающих самостоятельные задачи в реальном мас-
штабе времени.
210
ЦГТ Пульт
Рис. 3.26. Структурная схема системы КГМ-ПК
Управление стрелочными электроприводами в системе ГАЦ-МП
производится через тиристорные блоки управления СГ-76У и СГ-76УИ.
Выполнение условий безопасности при проследовании отцепов по
головной стрелке обеспечивается при помощи применения рассмотрен-
ных ранее схем комплексированной защиты стрелок, а также при по-
мощи счетчиков осей, как это предусмотрено в системе КГМ-ПК.
Внедрение современных микропроцессорных систем автоматизации
процесса расформирования составов потребовало применения новых
более интеллектуальных технических средств для обеспечения интер-
фейса ДСПГ и горочных операторов с системой управления.
В релейных системах горочной автоматики управление и контроль
за всеми устройствами выполняется с помощью горочного пульта типа
ПГУ-65, размещаемого в эркере горочного поста. В настоящее время в
рамках создания комплексной системы автоматического управления
сортировочным процессом (КСАУ СП) предусматривается использо-
211
вание нового поколения оперативно-диспетчерского оборудования в
виде комплекса технических средств оперативно-диспетчерского управ-
ления сортировочной горкой (КТС ОДУ СГ), которое использует пос-
ледовательный интерфейс для связи горочного пульта с устройствами
низовой автоматики, минимизацию числа органов управления на па-
нели секций пульта за счет применения специализированных функци-
ональных клавиш, ограниченного числа малогабаритных кнопок и пе-
реключателей.
Секция пульта горочного оператора включает в себя мнемосхемы и
органы управления для двух пучков сортировочных путей. КТС ОДУ
СГ предусматривает наличие автоматизированных рабочих мест об-
служивающего персонала (АРМ ШНСГ) и оперативно-диспетчерско-
го персонала (АРМ ДСПГ, АРМ горочных операторов, горочное табло
коллективного пользования). На АРМ ДСПГ и горочных операторов
в реальном масштабе времени передается информация о прохожде-
нии процесса роспуска состава, основные параметры скатывающихся
отцепов — поосное распределение весовой нагрузки в каждом вагоне,
маршрут и количество вагонов в отцепе, особые признаки вагонов, а
также рекомендуемые и текущие скорости движения отцепов на тор-
мозных позициях.
Использование КТС ОДУ СГ позволяет улучшить условия работы и
повысить культуру труда горочных операторов за счет автоматизации
рабочих мест и повышения информативности о ходе и результатах рос-
пуска и динамических параметров отцепов.
Регулирование скорости скатывания отцепов. На автоматизирован-
ных горках повышенной, большой и средней мощности устраивают три
механизированные тормозные позиции, оборудованные вагонными за-
медлителями (1ТП, ПТП и ШТП). При этом 1ТП осуществляет интер-
вальное регулирование скорости скатывания вагонов в районе голов-
ных стрелок, ПТП — интервально-прицельное регулирование в районе
пучковых стрелок, а ШТП — прицельное регулирование в зоне сорти-
ровочных путей. При этом суммарная тормозная мощность замедлите-
лей 1ТП и ПТП должна на 20—25 % превышать расчетную мощность
тормозных средств, потребную для остановки на ПТП четырехосного
вагона весом 1000 кН с основным удельным сопротивлением 0,5 Н/кН
при благоприятных условиях его скатывания.
Для увеличения объема суточной переработки вагонов за счет повы-
шения средней скорости роспуска состава применяют прогрессивную
технологию роспуска состава с переменной скоростью надвига его на
горб горки.
212
Автоматическое задание переменной скорости роспуска. В случае при-
менения постоянной скорости роспуска состава, которая обычно не
превышает 5 км/ч, время роспуска 1р равно отношению длины состава
Lc к значению постоянной скорости роспуска Ур: tp = LJVp.
Если повышать значение постоянной скорости, то для отдельных пар
отцепов интервал времени между последовательными их отрывами от
состава (начальный интервал) уменьшится настолько, что может при-
вести к нагону ими друг друга на стрелке или тормозной позиции за
время совместного движения по общему участку их маршрутов скаты-
вания. И чем больше будет протяженность совместного пути движения
(расстояние до стрелки разделения их маршрутов), тем больше будет
вероятность их нагона на этой стрелке. Как правило, нагон отцепов чаще
происходит, когда деление их маршрутов происходит на последней
стрелке, т.е. отцепы следуют на смежные пути одного и того же пучка
(например, на 21 и 22 путь, но не на 22 и 23 путь, где маршруты отцепов
делятся на предпоследней стрелке, разделяющей две пары путей).
В наибольшей степени указанный недостаток применения постоян-
ной скорости роспуска проявляется тогда, когда в составе имеются смеж-
ные отцепы с разным количеством вагонов и различными ходовыми
свойствами (например, хороший и плохой бегуны) и роспуск состава
ведется на один пучок сортировочных путей (максимальный путь со-
вместного пробега).
При применении переменной скорости роспуска необходимо учи-
тывать эти факторы и, если позволяют обстоятельства, увеличивать ско-
рость состава для отдельных отцепов или групп отцепов, находящихся
в голове состава, с момента отделения от состава предыдущего отцепа,
что, в свою очередь, потребовало автоматизации процесса расчета и за-
дания переменной скорости роспуска.
В зависимости от значения требуемой скорости роспуска осуществ-
лялось автоматическое управление показаниями горочного светофора,
которые совместно со значениями задаваемой скорости передавались
на горочный локомотив посредством устройств горочной локомотив-
ной сигнализации ГАЛС. Для более эффективной реализации перемен-
ной скорости роспуска состава в автоматическом режиме использова-
лись устройства телеуправления горочным локомотивом, которые ав-
томатически отрабатывали требуемые значения скорости роспуска. При
использовании системы ГАЛС-РЦ на базе частотных рельсовых цепей
в качестве ТГЛ применялось бортовое устройство авторегулировки ско-
рости тепловоза УБА РСТ.
213
Наряду с регулировкой скорости роспуска система телеуправления
горочным локомотивом предусматривала автоматическое управление
скоростью движения состава в режиме надвига его на горб горки. В этом
случае устройства ГАЛС-РЦ в зависимости от расстояния до препят-
ствия (горочного светофора — в режиме основного надвига, повтори-
теля горочного светофора — в режиме предварительного надвига и за-
нятого впередилежащего участка — в режиме попутного надвига), оп-
ределяемого на основании анализа состояния устройств ЭЦ парка
приема, формируют команды управления напольными светофорами по
маршруту надвига, показания которых затем передаются на горочный
локомотив для последующей реализации устройствами УБА РСТ.
В настоящее время для передачи информации на горочный локомо-
тив и автоматического управления локомотивом вместо релейной сис-
темы ГАЛС-РЦ и электронной системы УБА РСТ широко применяется
более современная микропроцессорная система горочной локомотив-
ной сигнализации на базе использования радиоканала — ГАЛС Р.
Система ГАЛС Р выполняет следующие функции: формирование
команд управления движением локомотива; идентификация горочных
локомотивов; организация прямого и обратного каналов связи с исполь-
зованием цифровой командной радиолинии пост-локомотив и локо-
мотив-пост; регистрация реализуемых команд управления на посту ЭЦ;
локомотивная сигнализация показаний путевых горочных светофоров
по маршруту надвига, числа свободных секций до горба горки, длины
маршрута надвига, номера горба горки, на который осуществляется над-
виг, значений заданной скорости надвига и роспуска состава; автома-
тическое регулирование скорости состава; управление показаниями
попутных выходных и маневровых светофоров; контроль функциони-
рования аппаратуры системы и ЭЦ в зоне действия ГАЛС.
Структурная схема системы ГАЛС Р представлена на рис. 3.27.
В состав постовой аппаратуры системы входят:
— управляющий вычислительный комплекс УВК на базе одного по-
стового контроллера со стандартным периферийным оборудованием и
блока бесперебойного питания UPS (на схеме не показан);
— блок диодных развязок БДР для организации ввода/вывода ин-
формации с постового контроллера;
— АРМ ДСП, содержащий две промышленных ПЭВМ PC/AT, каж-
дая из которых снабжена устройством печати и питания UPS.
Постовой контроллер собирает информацию с приборов ЭЦ парка
приема о поездной ситуации на станции, которая дополняется информа-
цией с локомотивов о скорости и направлении движения подвижных еди-
214
Рис. 3.27. Структурная схема ГАЛС Р
ниц, а также данными о закреплении и осмотре составов от соответству-
ющих напольных устройств информационно-планирующего комплекса
ИПУ-СС или вводимых с АРМ дежурного персонала ГАЛС Р.
Постовые устройства ГАЛС Р поддерживают динамическую модель,
которая описывает местоположение и перемещение подвижных единиц
на путях и парках станции в реальном масштабе времени.
Данные мониторинга выводятся на мониторы АРМ дежурного пер-
сонала ГАЛС Р и регистрируются в виде протокола.
Маршрутные задания в зоне ГАЛС Р фиксируются постовым кон-
троллером и адресуются конкретному локомотиву, кодируются и пере-
даются по радиоканалу на бортовой контроллер.
Системы автоматического регулирования скорости скатывания от-
цепов. Системы автоматического регулирования скорости скатывания
215
отцепов (системы АРС) применяются на автоматизированных сорти-
ровочных горках и предназначены для интервального и прицельного
регулирования движения отцепов.
При автоматическом регулировании скорости скатывания отцепов
любой системой АРС решаются три основные задачи:
— определение требуемой скорости выхода отцепов из тормозных
позиций по условиям интервального или прицельного регулирования
(заданной скорости выхода V3);
— определение значения скорости отцепа в тормозной позиции, при
достижении которой должна выдаваться команда на оттормаживание
замедлителей (уставка по скорости ^,т = V3 + где — уп-
реждение по скорости относительно заданной скорости);
— управление торможением отцепов для отработки заданного зна-
чения скорости отцепа на момент выхода его из тормозной позиции.
Для качественного решения этих задач необходимо иметь полную
информацию о процессе регулирования и условиях, в которых он про-
текает. С этой целью системы АРС должны осуществлять следующие
контрольно-измерительные функции:
— контролировать местоположение отцепов на спускной части гор-
ки с помощью горочных РЦ и (или) путевых датчиков счета осей;
— определять путем анализа данных сортировочного листка и не-
посредственным измерением статические параметры отцепа (длину от-
цепа в целом и каждого вагона в отдельности; число осей в вагонах и в
отцепе в целом; вес каждого вагона и суммарный вес отцепа; площадь
поперечного сечения отцепа — мидель отцепа);
— измерять и (или) прогнозировать динамические параметры отце-
па (скорость скатывания в произвольный момент времени; среднее ус-
корение движения отцепа в пределах длины заданного участка; основ-
ное удельное сопротивление движению w0; дополнительное удельное
сопротивление движению от стрелок и кривых wKC и от воздушной сре-
ды и ветра wCB);
— измерять и (или) прогнозировать текущую интенсивность тормо-
жения (замедление) отцепа Ьт;
— измерять скорость VB и направление 0 ветра в зоне вершины гор-
ки и в начале сортировочных путей;
— измерять и (или) прогнозировать длину свободного пробега от-
цепа (расстояние до стоящих на сортировочном пути вагонов) после
выхода его из парковой тормозной позиции.
Основной структурной единицей системы АРС является вычисли-
тель заданного значения скорости отцепа V3 на момент его выхода из
216
тормозной позиции. В ранних системах АРС (АРС-ЦНИИ и АРС-ВНИ-
ИЖТ) вычислитель выполнялся в виде отдельного блока, содержащего
измерительные трансформаторы с коммутируемыми обмотками, с по-
мощью которых выполнялись простейшие арифметические действия:
сложение, вычитание, умножение и деление. В более поздних систе-
мах, реализующих функции АРС (КГМ-РИИЖТ, модернизированная
АРС-ГТСС), для вычислительных процедур использовалась микропро-
цессорная техника.
Для определения ускорения из условия равноускоренного движения
отцепа в основном использовалась следующая формула:
а = g-(i — wn)40-3, м/с2, (3.1)
где g — приведенное ускорение свободного падения тела с учетом инерции
вращающихся масс расчетного бегуна, м/с2;
i — уклон профиля пути на расчетном участке, %о;
wn = К + wkc + wcb) — полное удельное сопротивление движению отцепа,
Н/кН.
Значение переменной w0 для одиночных вагонов определялось по
данным измерения ускорения на специализированном измерительном
участке ИЗУ, располагаемом непосредственно за горбом горки на рав-
номерном отрывном уклоне перед головной стрелкой. В некоторых си-
стемах (АРС-ГТСС и КГМ) значение wo (ходовые свойства) оценива-
лось по динамике движения отцепа между двумя характерными точка-
ми (например, тормозными позициями). Для отцепов, состоящих из
нескольких вагонов, ходовые свойства отцепа оценивались приближен-
но по его весовой категории </отц (осевой нагрузке) на основании экспе-
риментальных среднестатистических данных. С этой целью в районе
размещения ИЗУ устанавливался весомер (индикатор осевой нагрузки
ИОН). Данные измерения осевой нагрузки использовались также для
выбора ступени торможения (определенного давления Рт воздуха в тор-
мозной магистрали) с тем, чтобы исключить перетормаживание легко-
весных вагонов и недотормаживание тяжелых отцепов.
Значения переменных i и wKC в виде массива данных записывались
заранее в соответствующие регистраторы и затем хранились в них. Зна-
чение удельного сопротивления от воздушной среды и ветра wCB рас-
считывалось на основании значений миделя определенного типа ваго-
на, результирующего вектора скорости ветра Vp и его угла наклона а
относительно направления движения отцепа. Конкретные параметры
ветра Ир и р определялись путем измерения сигналов метеодатчика и
последующего осреднения результатов измерения.
217
Для отработки требуемых значений скорости выхода в системах АРС
применяли регуляторы скорости, которые выбирали требуемую ступень
торможения отцепа и отслеживали процесс торможения путем слеже-
ния за изменением фактической скорости отцепа, измеряемой посред-
ством радиолокационных скоростемеров. Регулятор вырабатывал управ-
ляющие сигналы, которые подавались на управляющую процессом по-
дачи воздуха в тормозные цилиндры замедлителя аппаратуру ВУПЗ-72.
Микропроцессорные системы с функциями автоматического регулиро-
вания скорости скатывания отцепов. К таким системам можно отнести
КГМ-РИИЖТ и АРС-САРС. Горочный комплекс микропроцессорный
КГМ-РИИЖТ впервые был внедрен на сортировочной горке ст. Крас-
ный Лиман в 1994 г. и в процессе внедрения на других горках претерпел
ряд изменений, связанных с совершенствованием его аппаратных и
программных средств. Комплекс во взаимодействии с напольным обо-
рудованием обеспечивает расчет переменной скорости роспуска, конт-
роль расцепа отцепов, управление маршрутами движения отцепов и
контроль хода роспуска, регулирование скорости движения отцепов на
тормозных позициях, контроль заполнения путей, учет накопления ва-
гонов в контролируемой зоне сортировочного парка, отображение и
протоколирование хода роспуска и оперативно-технологических дан-
ных эксплуатационному персоналу, обмен информацией с АСУ СС. Тех-
ническая структура (рис. 3.28) комплекса представляет собой совокуп-
ность вычислительных и управляющих устройств, средств преобразования,
отображения и регистрации сигналов, необходимых для выполнения
всех перечисленных функций.
В состав комплекса входят оперативно-диспетчерское оборудование
(ОДО) и три подсистемы, каждая из которых объединяет 3-4 микро-
процессорных блока и размещается в пределах одной стойки: подсис-
тема «Диспетчер» — для управления ОДО (стойка С1), подсистема «Мар-
шрут» — для управления движением на горке (стойка С2) и подсистема
«Скорость» — для коррекции скоростей отцепов и прицельного тормо-
жения (стойка СЗ). Первые три блока каждой подсистемы (Б1.1, Б2.1 и
Б3.1) являются координирующими и обеспечивают обмен и распреде-
ление информации между другими блоками внутри подсистемы, обла-
дая непосредственным доступом к их оперативной памяти. Обмен ин-
формацией между подсистемами осуществляется по радиальным дуп-
лексным каналам связи между блоками (например, на рис. 3.28 блок
Б 1.2 подсистемы «Диспетчер» соединен тремя отдельными каналами
связи с блоками Б2.1, Б2.2 и Б2.3 подсистемы «Маршрут»). Наличие
множества последовательных каналов связи снижало надежность и бы-
218
612
Рис. 3.28. Структурная схема системы КГМ-РИИЖТ
Рабочее |ТВ2
место -
ДСЦ !ТВ4
стродействие системы, поэтому в последующих модификациях КГМ
обмен информацией между подсистемами стал осуществляться через
обращение микропроцессорных блоков к общей памяти с помощью
более быстродействующих параллельных каналов связи.
Подсистема «Диспетчер» посредством блока Б 1.1 ведет оперативный
диалог с ДСПГ через клавиатуру КЛ1 и терминал ТВ1 и с маневровым
диспетчером (ДСЦ) — через КЛ2 и ТВ2, а также управляет распечаткой
оперативных документов через телетайп ТЛТ1; посредством блока Б1.2
обеспечивает индикацию на цветном графическом терминале (ЦГТ)
состояния заполнения сортировочных путей и другой оперативно-тех-
нологической информации эксплуатационному персоналу; блок Б 1.3
управляет индикацией о заданных и фактических скоростях роспуска
состава и движения отцепов по всем ТП, весовой категории и маршру-
те отцепа и отображает сообщения об отказах напольного оборудова-
ния и технологических сбоях на монохроматических телевизионных
терминалах персонала горки (ТВЗ—ТВ6); блок Б1.4 обеспечивает двух-
стороннюю связь с АСУ СС, формирование и хранение подготовлен-
ных программ роспуска составов, находящихся на путях парка прибы-
тия, и данных о накоплении вагонов на путях сортировочного парка.
Блок Б2.1 подсистемы «Маршрут» следит за передвижением подвиж-
ного состава на спускной части горки до первых пучковых стрелок вклю-
чительно, управляет головными стрелками и осуществляет интерваль-
ное регулирование скорости отцепов на 1ТП; каждый из блоков Б2.2 и
Б2.3 следит за подвижным составом в пределах двоих пучков путей
вплоть до ШТП, управление стрелками распределительной зоны и ин-
тервальное регулирование скорости отцепов на ПТП двух пучков пу-
тей; блок Б2.4 контролирует показания горочных светофоров, управля-
ет показаниями напольных указателей числа вагонов в очередном и
последующих отцепах, производит контроль правильности расцепа, счет
осей и вагонов в отцепе, проходящих по измерительному участку (ИУ)
перед 1ТП, и корректировку маршрутных заданий отцепов.
Блок БЗ. 1 подсистемы «Скорость» производит предварительный рас-
чет переменной скорости роспуска и корректирует скорость выхода от-
цепов из I и II ТП; каждый из блоков Б3.2 и БЗ.З обрабатывает данные
устройств КЗП и управляет прицельным торможением отцепов на ШТП
двух пучков сортировочных путей.
Для непосредственной связи с напольным оборудованием (радио-
локационными измерителями скорости, датчиками прохода осей, ве-
сомерами, фотоэлектрическими устройствами, рельсовыми цепями,
стрелочными электроприводами, замедлителями, горочных пультов
220
управления ДСПГ-ПУ и операторов горки ПО, и др.) служат устрой-
ства кроссирования и согласования сигналов.
В процессе дальнейшего совершенствования аппаратно-программных
средств КГМ техническая реализация функций ГАЦ, АРС, а также сбора
и обработки первичной информации была выполнена в виде отдельных
микропроцессорных блоков: блока ГАЦ-МП, блоков расчета скоростей
и управления замедлителями ТП, блока идентификации отцепов, блока
ввода дискретных сигналов, блока ввода аналоговых сигналов и блока
обработки сигналов датчиков счета осей. Существенным расширением
функций КГМ является включение в его состав контрольно-диагности-
ческого комплекса на базе 16-разрядной ПЭВМ, который осуществляет
диагностирование УВК и напольного оборудования и протоколирование
хода роспуска составов, в том числе факты вмешательства оперативного
персонала горки в процесс автоматического управления роспуском, с
возможностью получения цифровых и графических форм протоколов
движения отцепов по стрелкам и замедлителям.
Подсистема автоматической регулировки скорости системы автома-
тизированного расформирования составов (АРС-САРС) была включе-
на в эксплуатацию в 1994 г. на ст. Ленинград-Сортировочный Московс-
кий взамен электронной системы АРС-ГТСС. В состав комплекса тех-
нических средств подсистемы входят две ПЭВМ, 14 микропроцессорных
блоков, выполненных на базе применения элементной базы КТС ЛИУС-2
(МикроДАТ) и размещенных в 3-х шкафах, плюс шкаф с электронны-
ми блоками управления замедлителями. Для вычисления скорости вы-
хода отцепов из тормозных позиций и формирования команд управле-
ния замедлителями предусматривается по одному микропроцессорно-
му блоку на каждый спускной путь горки (управление I ТП) и по два на
один пучок (управление II и III ТП). При этом система АРС-САРС пол-
ностью сохранила алгоритм расчета скорости выхода отцепов из ТП,
принятый в системе АРС-ГТСС образца 1975 г., как функции от весо-
вой категории и длины отцепа. Одна из ПЭВМ предназначена для вво-
да исходных данных об отцепе из АСУ СС или с терминала ДСПГ и
выполняет функции ГПЗУ для ГАЦ-КР, другая — осуществляет управ-
ление выводом на печать технологического протокола о ходе роспуска.
Для контроля работы устройств АРС и напольного оборудования ис-
пользуется автоматизированное рабочее место электромеханика АРМ
ШН-Г, выполненное на новой, более надежной микропроцессорной
элементной базе «Тракт», которую в перспективе планируется исполь-
зовать при создании других подсистем САРС и последующем совершен-
ствовании действующей подсистемы АРС.
221
Компьютерные системы управления станционной работой. Для уп-
равления станционной работой на сортировочных станциях использу-
ются локальные системы, каждая из которых территориально связана с
определенной зоной своей ответственности. Например, локальные ин-
формационно-управляющие комплексы парков приема (ЛИУК-ПП),
формирования (ЛИУК-ПФ), отправления (ЛИУК-ПО) и сортировоч-
ной горки (КГМ). Совместно с системой верхнего информационно-пла-
нирующего уровня локальные информационно-управляющие комплек-
сы представляют собой не что иное, как комплексную систему автома-
тизированного управления работой сортировочной станции КСАУ СС.
По мере развития микропроцессорной техники и компьютерных тех-
нологий расширялись функции горочного комплекса, унифицировалось
программное и информационное обеспечение. На рис. 3.29 представ-
лена структурная схема горочного комплекса, входящего в систему
КСАУ СС и эксплуатируемого в настоящее время на ряде крупных сор-
тировочных узлах (ст. Бекасово-Сортировочное, ст. Красноярск-Вос-
точный и др.).
Рис. 3.29. Структурная схема горочного комплекса в составе КСАУ СС
222
Горочный комплекс состоит из ряда локальных подсистем:
— микропроцессорной ГАЦ с ведением накопления вагонов в сор-
тировочном парке (ГАЦ МН);
— горочной локомотивной сигнализации с передачей информации
по радиоканалу и телеуправлением горочными локомотивами (ГАЛС Р);
— подсистемы автоматизированного регулирования скорости ска-
тывания отцепов и управления прицельным торможением (УУПТ) с
функциями контроля и диагностики процесса торможения (СКДТ);
— контрольно-диагностического комплекса станционных устройств
горочной зоны (КДК СУ ГАЦ);
— комплексной системы автоматизированного управления комп-
рессорной станцией (КСАУ КС);
— комплекса технических средств оперативно-диспетчерского уп-
равления сортировочной горкой (КТС-ОДУ-СГ).
Каждая подсистема состоит из постового и напольного оборудова-
ния. К напольному оборудованию относятся рельсовые цепи, счетчики
осей, скоростемеры, весомеры, датчики свободности стрелочных учас-
тков, стрелочные электроприводы и вагонные замедлители. К постово-
му оборудованию относятся:
— управляющий вычислительный комплекс (УВК), состоящий из
промышленных компьютеров ГАЦ-МН, УУПТ и КДК;
— АРМы обслуживающего персонала (АРМ ШНСГ) и оперативно-
диспетчерского персонала (АРМ ДСПГ и АРМ горочных операторов);
— серверное оборудование, предназначенное для связи с система-
ми информационно-планирующего уровня сортировочной станции и
передачи информации о работе горочного комплекса в корпоративную
сеть передачи информации.
Высокая перерабатывающая способность горок сетевых сортировоч-
ных станций потребовала создания высоконадежных комплексов гороч-
ной автоматики со встроенными средствами диагностики напольных
устройств и самодиагностики УВК. Для обеспечения непрерывности
управления в подсистемах ГАЦ МН и УУПТ использован УВК с нагру-
женным резервом.
Аппаратура УВК строится на базе IBM-совместимых промышлен-
ных компьютеров из состава комплекта микропроцессорных средств для
индустриальных, бортовых и встроенных систем управления, контроля
и сбора данных.
На АРМы ДСПГ и горочных операторов в реальном масштабе вре-
мени передается информация о ходе роспуска, основные параметры
отцепов: поосное распределение весовой нагрузки в каждом вагоне,
223
маршрут и количество вагонов в отцепе, а также рекомендуемые и теку-
щие скорости движения отцепов на тормозных позициях.
Для решения задачи автоматизированного регулирования скорости
скатывания отцепов в подсистеме УУПТ ведется непрерывная модель
движения отцепов на спускной части горки и на путях сортировочного
парка в зоне действия аппаратуры КЗП.
С целью повышения безопасности расформирования составов и
обеспечения эффективности управления технологическими процес-
сами на сортировочной станции Ростовский филиал ВНИИАС МПС
разработал и внедряет на сортировочных горках в составе КДК СУ ГАЦ
систему поддержки принятия решений (СППР КДК СУ). Эта система
обеспечивает обработку первичной информации, поступающей из под-
систем горочного комплекса (комплексной системы автоматизирован-
ного управления сортировочным процессом КСАУ СП), и формирует
предложения и рекомендации по оптимизации проведения техничес-
кого обслуживания и ремонта контролируемых горочных устройств с
возможностью передачи полученных данных в корпоративную сеть
ОАО «РЖД».
Средства идентификации и контроля состояния подвижного соста-
ва. При комплексной автоматизации станционной работы на сорти-
ровочных станциях важную роль играет идентификация подвижного
состава, которая заключается в считывании инвентарных номеров ва-
гонов, прибывающих на станцию в составе грузового поезда, предназ-
наченного для расформирования, а также в считывании номера поез-
дного локомотива, доставившего состав на станцию. Полная автома-
тизация процесса идентификации подвижного состава позволила бы
исключить непроизводительный труд операторов-технологов по руч-
ному вводу необходимой информации о подвижном составе в инфор-
мационно-планирующую систему, ускорила бы процесс подготовки
поездных документов и сократила бы число возможных ошибок при
вводе информации.
В настоящее время на многих сортировочных горках считывание
номеров вагонов осуществляется визуально операторами технической
конторы при входе поезда на станцию, в связи с чем поезд должен резко
снижать скорость входа на станцию, что часто приводит к задержке дру-
гих поездов, следующих на сортировочную станцию. С целью снятия
ограничения по скорости входа грузовых поездов на станцию в послед-
нее время на ряде сортировочных горок стало применяться телевиде-
ние («техническое зрение») с использованием железнодорожной теле-
визионной установки ЖТУ-3, в которой применяется последователь-
224
ная развертка, а изображение раскладывается на 312 строк и передается
со скоростью 50 кадров в секунду. Считывание номеров вагонов при-
бывающих поездов производится с использованием магнитофонной
записи изображения движущихся вагонов, которая впоследствии про-
сматривается на уменьшенной скорости операторами технической кон-
торы. Телевизионные системы применяются также для обзора террито-
рии парков сортировочной станции и контроля над ходом работ в зоне
ограниченной площади, при этом передающую трубку можно повора-
чивать на угол 210° по горизонтали и на 50° — по вертикали.
Для автоматической идентификации номера локомотива разработа-
на система «Пальма», которая предусматривает оснащение поездных
локомотивов грузовых поездов пассивными кодовыми бортовыми дат-
чиками (КБД-2) и установку на путях парка прибытия считывающих
устройств (ПСЧ), облучающих КБД и воспринимающих их отражен-
ные сигналы. Использование кодовых бортовых датчиков КБД-3 по-
зволяет осуществлять идентификацию номера локомотива в привязке
к номеру/индексу поезда и данным о локомотивной бригаде.
Принцип действия системы «Пальма» похож на принцип действия
радара. Датчик КБД не содержит компонентов для генерации СВЧ-сиг-
нала. Он функционирует как отражатель, модулируя отраженный сиг-
нал. Облучающая считывающая аппаратура включается только при на-
личии поезда в зоне действия пункта считывания (ПСЧ).
Антенна ПСЧ имеет узкую диаграмму направленности, развернутую
в сторону проезжающего подвижного состава, оснащенного кодовым
бортовым датчиком.
Для автоматизации контроля состояния подвижного состава в части
автосцепного механизма вагонов предусматривается использование
аппаратуры оптоэлектронной системы «Сакма».
Интегрированная система автоматизированного управления работой
сортировочной станции «АСТРА-СС». Одним из прогрессивных направ-
лений автоматизации станционных процессов сортировочной станции
является комплексная автоматизация, основой которой является ин-
тегрированная система АСТРА-СС.
На рис. 3.30 представлена структурная схема системы АСТРА-СС.
Система состоит из трех взаимодействующих уровней: информацион-
но-планирующего, горочной автоматики (уровня исполнительских про-
цессов) и автоматического сбора информации о состоянии подвижных
объектов и их идентификации.
Основой информационно-планирующего уровня является много-
процессорный вычислительный комплекс (МВК), на который замы-
225
Многопроцессорный вычислительный комплекс МВК
Рис. 3.30. Структурная схема системы АСТРА-СС
кается работа АРМ различных пользователей, которые используются
для документального оформления технологических операций сорти-
ровочной станции. На этот комплекс работают и носимые терминалы
(например, составителей поездов). Таким образом, в МВК создается
динамическая информационная модель сортировочной станции, в
которую включаются также данные о техническом и коммерческом
состоянии вагонов.
Система предназначена для комплексной автоматизации управле-
ния сетевой сортировочной станцией, включая ее основные производ-
ственно-технические подсистемы: обработки транзитного вагонопото-
ка; организации местной работы, документооборота и оборота локомо-
тивов и локомотивных бригад; обеспечения функционирования систем
управления перевозками верхнего уровня; анализа производственно-
финансовой деятельности сортировочной станции.
Особенностью системы является использование единой для всех
функциональных рабочих мест базы данных, централизованно веду-
щейся в сервере системы с помощью программных средств реляцион-
ной СУБД.
В состав АСТРА-СС входят следующие основные аппаратно-про-
граммные комплексы: расформирования/формирования составов; уп-
равления местной работой; управления маневровыми локомотивами;
дистанционного контроля подвижных объектов; технического и ком-
мерческого осмотра вагонов.
Система предусматривает автоматизацию функций оперативных ра-
ботников станции, обеспечивающих непосредственный контроль и учет
работы основных эксплуатационных объектов управления, и функций
руководства и сменных командиров станций, обеспечивающих плани-
рование, управление, а также анализ и контроль результатов работы
станций. Автоматизируются также функции эксплуатационного персо-
нала, обслуживающего технические средства системы: работники ин-
формационно-вычислительного центра (ИВЦ) станции, электромеха-
ники ЭЦ, ГАЦ, замедлителей, компрессорных станций, аппаратуры тех-
нической диагностики подвижного состава, телевизионных систем
контроля и считывания, устройств закрепления и пневмопочты.
Осуществление взаимосвязи информационно-планирующей системы
с системами реализации исполнительских процессов и автоматического
сбора информации осуществляется через межсистемные шлюзы А и Б,
основные функции которых заключаются в формировании согласован-
ных сообщений серверу ОЦ (опорного центра) на основании анализа и
логического преобразования информации, полученной различными ус-
227
тройствами автоматики, и в передаче директив и программы работы для
подсистем управления исполнительскими процессами.
Путем автоматического съема и обработки информации с устройств
горочной автоматики (ГАЛС, ГПЗУ, ГАЦ, АРС, МАЛС и т.д.) реализуется
отслеживание перемещения подвижных объектов в пределах станции.
В функции подсистемы дистанционного контроля подвижных объек-
тов системы АСТРА-СС входят: телевизионное считывание номеров ваго-
нов, контроля состояния вагонов и грузов («техническое зрение»); автома-
тическая идентификация подвижных объектов посредством применения
САИД «Пальма»; счет осей подвижного состава; обнаружение перегретых
буксовых узлов, параметров колесных пар и автосцепок; взвешивание под-
вижного состава; определение габаритное™ подвижного состава.
Маневровые локомотивы, работающие в парках приема и отправле-
ния станции, оборудуются системой горочной локомотивной сигнали-
зацией с телеуправлением локомотивом и передачей информации по
радиоканалу (ГАЛС Р). Работа радиоканала организована по асинхрон-
ному протоколу и обеспечивается в радиусе до 5 км от центра управле-
ния. Цикл обмена при одновременной работе 10 локомотивов осуще-
ствляется за 1 с.
На локомотив передается задание по скорости роспуска состава, над-
вигаемого на горку. Эта скорость рассчитывается горочным программно-
задающим устройством ГПЗУ на основе сортировочного листка из ИПУ-
СС, который предварительно корректируется ДСПГ на своем АРМе.
Соответствие фактического количества вагонов заданному в процес-
се роспуска состава проверяется на контрольном участке с помощью
путевых датчиков счета осей и радиотехнического датчика РТД-С, фик-
сирующего конец отцепа.
Горочные рельсовые цепи используются только на стрелках спуск-
ной части горки и дополнены индуктивно-проводными датчиками
ИПД, которые защищают от ложной свободности стрелки при проходе
длиннобазных вагонов.
Для управления замедлителями тормозных позиций в подсистеме
АРС используется общая с подсистемой ГАЦ динамическая модель ска-
тывания отцепов, которая базируется на геометрических размерах ва-
гонов, определяемых по их инвентарным номерам, и результатах поос-
ного взвешивания отцепов на весомерном участке, расположенным
перед головной стрелкой.
Модели маршрутов движения отцепов содержат параметры элемен-
тов профиля, координаты размещения напольного оборудования. На
228
основе динамической модели определяются ходовые свойства и про-
гнозируются траектории движения в процессе скатывания отцепов.
В подсистеме АРС используются модули управления замедлителя-
ми МУЗ, которые обеспечивают прямое управление соленоидами от-
тормаживания (ОТ) и торможения (Т) с применением обратной связи
по электронному датчику давления, устанавливаемому непосредствен-
но в тормозном цилиндре замедлителя.
Система КЗП с использованием индуктивно-проводных датчиков
ИПД отслеживает движение каждого отцепа до точки соударения со
стоящими на пути вагонами. Она позволяет определять не только дли-
ну свободной части пути, но и «окна» между отцепами.
Счетчики осей спускной части горки обеспечивают контроль за ма-
невровыми передвижениями и регистрацию всех перестановок вагонов
с последующей оперативной передачей данных в ИПУ-СС.
Взаимодействие подсистем ГАЛС, ГАЦ и АРС исключает возмож-
ность задания маршрута роспуска на занятый горочным локомотивом
путь, торможение маневрового локомотива в замедлителях, взрез стрел-
ки при по шерстном движении локомотива, задание маневрового мар-
шрута с угрозой бокового удара из-за несоблюдения габарита, установ-
ку враждебных маршрутов при параллельном роспуске и маневрах.
Контрольно-диагностический комплекс КДК регистрирует отказы
аппаратуры, напольного оборудования и программного обеспечения,
выявляет предотказное состояние устройств, формирует и архивирует
протоколы работы подсистем. Результаты КДК выдаются на рабочее
место электромеханика и транслируются диспетчеру дистанции СЦБ.
Система САУ КС обеспечивает автоматическое поддержание давле-
ния в пневмосети при минимальном числе работающих компрессоров
и равномерной их загрузке.
Система АСТРА-СС в увязке с комплексом горочных устройств ав-
томатики и идентификации подвижного состава является важнейшей
частью автоматизированных систем управления для опорных центров
управления перевозками АСУ-ОП.
Глава 4. СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ
4.1. Системы диспетчерского контроля и технической
диагностики
Устройства диспетчерского контроля (ДК) применяются на желез-
ных дорогах России с середины XX века. В соответствии с нормативны-
ми документами железнодорожного транспорта устройства ДК должны
предоставлять поездному диспетчеру информацию о свободности или
занятости блок-участков на перегонах, главных и приёмо-отправочных
путей на промежуточных станциях, а также о показаниях проходных,
входных и выходных светофоров. Кроме того, устройства ДК выполня-
ют функции контроля технического состояния устройств автоматики
на перегонах и станциях.
Системы ДК представляют собой только средства контроля, в них
не реализуются функции управления. Поэтому на станциях участка со-
храняется автономное управление, а диспетчерское руководство реали-
зуется путем передачи команд от поездного диспетчера дежурным по
станциям по телефонному каналу связи. Это дает некоторое повыше-
ние эффективности работы участка, но не приводит к сокращению эк-
сплуатационного персонала.
На железных дорогах применялись устройства ДК типа ДК-ЦНИИ
(1949 г.), БДК-ЦНИИ (1957 г.), с 1966 г. практически на всех участках,
оборудованных автоблокировкой, применялась система частотного дис-
петчерского контроля ЧДК. В настоящее время для применения реко-
мендованы компьютерные системы АПК-ДК и АСДК.
В последние годы на сети железных дорог России проводится внедре-
ние автоматизированных дорожных центров диспетчерского управления
(АДЦУ), основанных на системах диспетчерской централизации (ДЦ).
При этом определилась новая область применения систем ДК: сбор ин-
формации, отсутствующей в ДЦ и необходимой, в первую очередь, для
правильной организации процесса технического обслуживания средств
автоматики, а также для оперативного восстановления их работоспособ-
230
ности при появлении отказов или принятия других экстренных мер для
предотвращения опасных ситуаций или сбоя в движении поездов.
Таким образом, в настоящее время основными задачами систем ДК
являются: сбор и передача информации о поездном положении на пе-
регоне и о техническом состоянии устройств автоблокировки; сбор ин-
формации о техническом состоянии станционных устройств автомати-
ки (ЭЦ, устройства энергоснабжения, пассажирская автоматика и др.);
сбор и передача в АДЦУ информации от устройств контроля состояния
подвижного состава (ДИСК и др.).
При совместном использовании систем ДЦ и ДК необходимо опти-
мально сочетать линейные устройства ДЦ и ДК: в ДЦ необходимы дис-
кретные сигналы от устройств ЭЦ, в ДК кроме этих сигналов нужны
аналоговые значения конкретных параметров устройств. Поэтому между
устройствами ДЦ и ДК на станционном уровне должна быть увязка для
передачи дискретных сигналов от устройств ДЦ к устройствам ДК и в
обратном направлении для ввода в ДЦ информации о состоянии пере-
гонов. Контрольная и диагностическая информация, полученная уст-
ройствами ДК на станциях и перегонах, должна выдаваться на АРМ де-
журных электромехаников станций, а также диспетчеру дистанции сиг-
нализации для оперативного принятия им соответствующих мер по
восстановлению работоспособности устройств. Применение в устрой-
ствах ДК современных вычислительных средств позволяет реализовать
не только контроль и диагностику фактического состояния техничес-
ких средств автоматики и подвижного состава, но и прогнозировать его
изменение и, тем самым, оперативно принимать меры и вносить необ-
ходимые коррективы в графики процесса технического обслуживания.
Система частотного диспетчерского контроля (ЧДК). В настоящее
время эта система применяется на некоторых участках, оборудованных
автоблокировкой с числовым кодом. В этой системе предусмотрен трех-
уровневый контроль (рис. 4.1): информация от устройств, расположен-
ных на перегоне (сигнальные точки автоблокировки, переездные уст-
ройства) поступает на промежуточные станции, а со станционных уст-
ройств — на центральный пост поездному диспетчеру и диспетчеру
дистанции сигнализации. Таким образом, перегонные устройства об-
разуют нижний уровень, станционные устройства — средний, а устрой-
ства центрального поста — верхний.
Элементами (датчиками), определяющими свободность или заня-
тость блок-участков и станционных путей служат рельсовые цепи, при-
чем в качестве решающего устройства в числовой кодовой автоблоки-
ровке применяется реле Ж (путевое реле работает в импульсном режиме).
231
Станция1
Рис. 4.1. Структура системы ЧДК
''Станция
< Б
При свободной рельсовой цепи
в линию посылается сигнал то-
нальной частоты, который вос-
принимается соответствующим
приемником на станции. Реле,
срабатывающее на выходе при-
емника, включает соответст-
вующую индикацию на табло
дежурного по станции. Далее
информация о положении по-
ездов на перегонах и промежу-
точных станциях и о состоянии
станционных поездных свето-
форов передается диспетчеру
участка (ДНЦ).
Информация о положении
поездов передается с перегонов
на прилегающие станции по
проводам линии двойного сни-
жения напряжения (ДСН) час-
тотными сигналами, вырабаты-
ваемыми камертонными гене-
раторами ГК, размещенными в
шкафах автоблокировки, и при-
нимаемыми узкополосными
приемниками, установленными
на станциях. Устройства ЧДК
осуществляют также контроль
исправности перегонной аппаратуры: при возникновении повреждения
в линию посылается кодированный сигнал, при этом соответствующая
лампа на табло начинает мигать в такт с передаваемым кодом. Дежурный
по станции расшифровывает сообщения о характере повреждения по ре-
жиму горения ламп визуально.
Информация со всех станций участка на центральный пост переда-
ется по одной двухпроводной физической цепи или по каналу тональ-
ной частоты. Каждая станция передает информацию на одной выделен-
ной для нее частоте Д.../^, которые поступают в канал параллельно и
воспринимаются приемниками на центральном посту.
Для передачи информации применен циклический способ, при ко-
тором на каждой станции и на центральном посту установлены релей-
232
ные распределители РДК-2, работающие синхронно. Станционные рас-
пределители последовательно во времени подключают к линейным ге-
нераторам объектные реле. За один цикл (15 с) распределителя с 15 стан-
ций передается информация о состоянии 480 объектов.
Для передачи информации об отказах устройств на перегонах дис-
петчеру дистанции сигнализации на промежуточных станциях устанав-
ливаются блоки передачи диагностической информации БПИ, каждый
из которых позволяет контролировать 10 перегонных объектов.
Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля (АПК-
ДК). В АПК-ДК реализованы функции диспетчерского контроля на со-
временном техническом уровне. Построение систем ДК на основе
средств вычислительной техники позволило решить не только тради-
ционные задачи этих систем, но и получить новые функциональные воз-
можности: диагностирование устройств автоматики на перегонах и стан-
циях диспетчерского участка с передачей диагностической информации
в дистанцию сигнализации. Таким образом, система АПК-ДК решает все
задачи, которые ставятся перед системами данного класса. Структура си-
стемы АПК-ДК показана на рис. 4.2.
Устройства АПК-ДК на станциях выполняют сбор, преобразование и
концентрацию информации о состоянии перегонных и станционных ус-
тройств автоматики. Эта информация отображается на мониторах АРМ
дежурного по станции и электромеханика, а также передается в устрой-
ства поездного диспетчера и диспетчера дистанции сигнализации.
Для контроля технического состояния перегонных устройств авто-
блокировки в релейных шкафах устанавливаются автоматы контроля
сигнальных точек, построенные на специализированных контроллерах
(АКСТ-СЧМ). Этот блок представляет собой генератор частоты, фор-
мирующий циклические частотные посылки по восемь импульсов каж-
дая, в соответствии с состоянием контролируемых объектов. АКСТ-СЧМ
позволяет контролировать состояние семи дискретных датчиков (реле)
и двух пороговых датчиков. Информация передается путем манипуля-
ции длительности импульсов и пауз в посылке: длительность импульса
в один такт соответствует замкнутому состоянию контакта реле, а в два
такта — его разомкнутому состоянию, длительность паузы (разделитель-
ного интервала между частотными импульсами) в один такт соответ-
ствует разомкнутому состоянию контакта реле, а в два такта — его зам-
кнутому состоянию. Состояние пороговых датчиков передается импуль-
сами, причем их длительность в один такт соответствует значению
«параметр в норме», а в два такта — «параметр не в норме». Длитель-
ность каждого такта передачи информации равна 0,468±0,007 с.
233
Рис. 4.2. Структура системы АПК-ДК
При проектировании АПК-ДК определяется перечень параметров,
контролируемых на сигнальной точке. Для устройств автоблокировки
это могут быть основное и резервное питание, основная и резервная
нить лампы красного огня светофора, лампы разрешающих показаний
светофора, установленное направление движения поездов, замыкание
изолирующих стыков, наличие постоянного напряжения блока БС-ДА,
занятость блок-участка, неисправность блока АКСТ-СЧМ или линии
ДСН, аварийный отказ.
На одной физической цепи может работать до 30 АКСТ-СЧМ с час-
тотным разделением в диапазоне 300—4300 Гц.
На станциях устанавливаются концентраторы информации, выполнен-
ные на основе компьютеров промышленного применения. Для согласова-
ния физической линии ДСН перегона с портом компьютера устанавлива-
ются блоки СЧД-10, каждый из которых обрабатывает до 10 частотных ка-
налов. Устройство согласования с линией ДСН предназначено для
гальванической развязки от линии, защиты от импульсных перенапряже-
ний, предварительного усиления и нормирования входного сигнала. Вы-
деленные детектором сигналы поступают через устройство усиления, галь-
ванической развязки и индикации в концентратор информации.
Съем сигналов со станционных устройств автоматики обеспечивают
программируемые индустриальные контроллеры ПИК-10 и ПИК-120,
имеющие соответственно 10 и 120 дискретных входов. ПИК-10, кроме
того, имеет 10 аналоговых входов и предназначен для измерения сред-
них значений напряжений на обмотках путевых реле, измерения сопро-
тивления изоляции внешних цепей, преобразования напряжения на
дискретных входах в цифровые сигналы, соответствующие логическим
1 и 0, преобразования в цифровую форму измеренных значений напря-
жения и передачи их во внешние устройства. Структурная схема ПИК-10
показана на рис. 4.3.
При необходимости контроля состояния большого количества дис-
кретных датчиков — реле ЭЦ — используется контроллер ПИК-120.
Связь контроллера с ведущим процессором реализуется по двум после-
довательным каналам типа «токовая петля» или по стандартному ин-
терфейсу типа RS-485. Одновременно по одной линии связи могут ра-
ботать до 16 контроллеров ПИК-120.
Автоматизированная система диспетчерского контроля (АСДК). Эта
система представляет собой аппаратно-программный комплекс конт-
роля состояния устройств автоматики, телемеханики и связи на пере-
гонах и станциях. Условно АСДК можно разделить на две подсистемы
по уровням управления.
235
Связь с ведущим
процессором <
и модемом
г в L RS-485 Преобра- зователь R* на контроллер
От host Г 1 Преобра- зователь
Тх от контроллера
К HOST Преобра- зователь
— Включение режима Передача от контроллера
К HOST | Jit Преобра- зователь
j
Микро-
контроллер
Порт
контроллера
СА
К системному
заземлению
------------
Аналоговые
дифференци- <
альные входы
Цифровые
коды
Локальный
корпус,
изолированный
от заземления
___[+24В ' п
I «и»
| Источник
| питания
j—24 В «О»
В I
2'
S ।
о ।
х ।
д ।
с^1
+12 В]_►
±12 ВI
-12в!—►
+5 В I-►
+5 В
GND
транзисторный
коммутатор
аналоговых
дифференциальных
сигналов
Аналоговый I
преобразователь I
: дифференциального i
сигнала |
! воднополярный j
Мульти-
плексор
—I—
АЦП
Рис. 4.3. Структурная схема ПИК-10
236
Подсистема нижнего уровня состоит из датчиков состояния контро-
лируемых объектов — контактов соответствующих реле постовых и пе-
регонных устройств, измерительных панелей рельсовых цепей и др., а
также контроллеров диспетчерского контроля (КДК), осуществляющих
сбор и обработку дискретной и аналоговой информации и ее передачу в
сеть АСДК. КДК представляет собой многопроцессорную систему, по-
строенную по магистрально-модульной структуре с модулями, обеспе-
чивающими контроль дискретных и аналоговых сигналов. К последним
относятся напряжения питающих установок, напряжения на обмотках
путевых реле рельсовых цепей различного типа, включая тональные,
длительности и частоты различных сигналов и др.
Магистралью КДК служит асинхронная последовательная линия,
позволяющая при децентрализованном размещении отдельных моду-
лей сократить монтаж устройств системы. Аппаратура нижнего уровня
(рис. 4.4) обеспечивает съем и передачу на станцию дискретных и ана-
логовых сигналов от устройств сигнальных точек автоблокировки и пе-
реездных установок. Для этого она содержит линейный аналоговый
модуль (МАЛ) и генератор линейных сигналов ГЛС, обеспечивающие
сбор дискретных сигналов от 15 контролируемых устройств — контак-
тов реле и измеренных аналоговых сигналов. Линейные выходы всех
генераторов (до 24) подключаются параллельно к общей двухпровод-
ной линии связи (например, ДСН), что возможно благодаря частотно-
му разделению сигналов с разных сигнальных установок.
Информация от каждой сигнальной установки по линии связи по-
ступает на станционную приемную аппаратуру, в которой частотные
сигналы выделяются полосовыми фильтрами модулей приемных кана-
лов ПК. После дешифрации принятых сигналов информация поступа-
ет через интерфейс типа RS-232 в аппаратуру верхнего уровня АСДК
(см. рис. 4.4) и в модули индикации.
Подсистема верхнего уровня выполняет обработку и маршрутизацию
информации от КДК, ее отображение на АРМ оперативного персона-
ла, включенных в сеть АСДК. На этом уровне осуществляется связь с
внешними информационно-управляющими системами, такими как
АСОУП, АСУ-Ш и другими. В состав устройств подсистемы верхнего
уровня входят технологические АРМ пользователей, к которым отно-
сятся поездные и узловые диспетчеры, сменные инженеры дистанций
сигнализации, дежурные по станциям, электромеханики постов ЭЦ и
ГАЦ, диспетчеры локомотивного депо, дежурные по пассажирским и
грузовым паркам и др. Сеть АСДК может выполнять функции элекг-
237
Рис. 4.4. Структурная схема АСДК
ронной почты и открыта для подключения устройств других информа-
ционных или управляющих систем.
На каждом АРМ, включенном в сеть АСДК, реализуют общесистем-
ные функции: графическое отображение на экране монитора инфор-
мации о реальном состоянии контролируемых устройств, о поездном
положении на контролируемом участке, логический контроль работы
устройств СЦБ, ведение протоколов работы устройств и действия пер-
сонала. Обеспечивается также принудительное обращение внимания
оператора на возникшие нештатные ситуации с помощью «всплываю-
щих окон» и звуковых сигналов.
238
Специализированные функции АРМ определяют решение техноло-
гических задач соответствующим оперативным персоналом. В них ав-
томатически определяются время прибытия и отправления поездов,
идентификация подвижных объектов в зоне контроля, ведется учет дей-
ствующих предупреждений и их исполнения, а также ведение необхо-
димых документов о движении поездов и другой работы.
4.2. Системы диспетчерского управления движением поездов
К системам диспетчерского управления движением поездов, или, как
их часто называют, кодовым системам централизации относятся дис-
петчерская централизация (ДЦ) и станционная кодовая централизация
(СКЦ). В этих системах на посту управления и в линейных пунктах уп-
равления установлены избирательные устройства, преобразующие уп-
равляющие и известительные приказы в коды, посылаемые по общей
линейной цепи — каналу связи. В приемной аппаратуре эти коды рас-
шифровываются и воздействуют на управляемые объекты или элемен-
ты индикации.
Диспетчерская централизация применяется для управления из цент-
рального поста (ЦП) стрелками и светофорами промежуточных станций,
называемых линейными пунктами (ЛП). С одного ЦП можно управлять
линейными пунктами одного или нескольких диспетчерских участков.
ДЦ позволяет поездному диспетчеру (ДНЦ) руководить движением по-
ездов на участке и непосредственно управлять стрелками и светофорами
на ЛП без участия дежурных по соответствующим станциям.
В комплекс устройств ДЦ обязательно входят автоблокировка (или
другие устройства, обеспечивающие контроль свободности перегона)
на перегонах, ЭЦ на станциях и аппаратура телемеханики. Современ-
ные системы ДЦ обладают способностью в автоматизированном режи-
ме выполнять некоторые функции ДНЦ, анализировать поездную си-
туацию и вырабатывать решения по ее оптимизации, поэтому они яв-
ляются интеллектуальными экспертными системами.
Рассмотрим структуру управления перевозочным процессом на же-
лезнодорожном транспорте. Оперативное руководство выполняет дис-
петчерский аппарат со сменным дежурством. Участок железной доро-
ги, на котором движение поездов организует один поездной диспетчер
(ДНЦ), называют диспетчерским кругом, его границами являются, как
правило, участковые и сортировочные станции.
ДНЦ с помощью системы ДЦ посылает на ЛП управляющие коман-
ды, которые принято называть сигналами телеуправления (ТУ), напри-
239
мер, команды на установку маршрута и открытие светофора на одной
из станций, входящих в диспетчерский круг. Известительные сообще-
ния поступают к диспетчеру с ЛП, их называют сигналами телесигна-
лизации (ТС), это, например, информация об установленном на стан-
ции маршруте, положении стрелок и открытии светофоров. Принятые
сигналы ТУ на ЛП воздействуют на аппаратуру ЭЦ, обеспечивая вы-
полнение соответствующей команды ДНЦ. Принятые сигналы ТС из-
меняют индикацию на средствах отображения ЦП, информируя ДНЦ о
поездной ситуации в текущий момент времени.
Функционально в состав автоматизированных систем диспетчерс-
кого управления должен входить ряд функциональных подсистем, ин-
формационно связанных между собой и дополняющих друг друга.
Подсистема телемеханики, обладающая высокой информативнос-
тью, универсальностью, защищенностью сообщений и живучестью,
является технической основой автоматизации диспетчерского управ-
ления. Для реализации единого подхода и обеспечения совместимости
различных систем ДЦ вводится стандартизированный в рамках отрас-
ли протокол обмена сообщениями между устройствами ЦП и ЛП, меж-
ду отдельными устройствами на ЦП, между региональными и дорож-
ным центрами управления перевозками. Представление информации в
подсистеме телемеханики должно быть основано на принципах, обес-
печивающих высокую достоверность передачи, безопасность с точки
зрения движения поездов и других технологических процессов (для пе-
редачи ответственных сообщений), своевременность поступления со-
общений. Эти требования могут быть реализованы обоснованным вы-
бором методов модуляции и кодирования информации, скорости ее
передачи по каналам связи, способов обработки, а также организации
самих каналов связи, их структуры и протоколов работы.
Стандартизированные интерфейсы пользователя (оператора). В на-
стоящее время разработаны нормативные документы, регламентирую-
щие построение пользовательских интерфейсов с точки зрения отобра-
жения информации и обработки графиков движения поездов.
Подсистема обработки графиков движения поездов является одной из
основных функциональных подсистем автоматизации диспетчерского
управления, обеспечивающая планирование поездной работы участка,
показывающая результаты этой работы и связывающая между собой
системы диспетчерского управления смежных участков и дорог, а так-
же их с системами верхнего уровня планирования и управления пере-
возками. Практически все системы ДЦ в той или иной степени содер-
жат эту подсистему.
240
Подсистема линейного уровня включает устройства ЛП, устанавлива-
емые на станциях. В современных системах ДЦ устройства ЛП интег-
рируются с управляющими устройствами ЭЦ. Для этого аппаратура ЛП
строится на специализированных по показателям безопасности про-
граммируемых микропроцессорных контроллерах, выполняющих ло-
гические, а в ряде случаев и математические функции, в том числе вы-
полняемые устройствами ЭЦ на станциях, автоблокировки на перего-
нах (при централизованном расположении аппаратуры) и другими
исполнительными средствами. Такой подход позволяет не только со-
кратить объем аппаратуры на станциях, но дает возможность решения
ряда оперативных задач на месте их возникновения, использования
более эффективных алгоритмов управления, уменьшения суммарной
загрузки каналов и времени на обмен информацией. Для этого микро-
процессорный контроллер устройств ЛП должен отвечать требованиям
безопасности движения поездов, иметь достаточное количество выхо-
дов и входов, достаточный объем памяти и высокое быстродействие.
Кроме того, контроллер должен иметь порты для увязки со станцион-
ными устройствами ДК, с каналами связи, обеспечивать возможность
наращивания и комплексирования.
Устройства ДЦ должны обеспечивать: управление из одного пункта
стрелками и светофорами раздельных пунктов диспетчерского круга,
контроль положения и свободности стрелок и изолированных участ-
ков, занятости перегонов и путей на станциях, индикацию показаний
станционных светофоров, а также возможность передачи отдельных
станций на резервное или автономное управление, автоматическую за-
пись графика исполненного движения (ГИД) поездов. Кроме этого, к
современным системам ДЦ предъявляются требования, связанные с
выполнением функций ЭЦ, следовательно, обеспечения безопасности
движения поездов — возможность изменения направления движения
на перегоне при двусторонней автоблокировке и ложной занятости блок-
участка, вспомогательного перевода стрелки при ложной занятости стре-
лочной секции, искусственной разделки маршрута. Команды ТУ, безо-
пасность выполнения которых определяется только устройствами ДЦ
и действиями оператора, называют ответственными командами.
При ДЦ управление объектами на ЛП и контроль их состояния осу-
ществляют по каналам связи с помощью телемеханических устройств.
Аппаратура ЦП может располагаться на участковой станции, находя-
щейся на границе или внутри данного диспетчерского круга, однако
чаще устройства ЦП всех диспетчерских кругов концентрируют в по-
мещении отделения дороги (рис. 4.5). Устройства ЦП включают в себя
241
Рис. 4.5. Структура системы ДЦ
пульт поездного диспетчера П, табло Т с мнемосхемой участка, кодо-
вые устройства передачи сигналов ТУ и приема сигналов ТС, а также
средства фиксации графика исполненного движения. Устройства ЦП
каналом связи КС соединены с линейными пунктами ЛП — станциями
на участке. Канал связи используется для передачи сигналов ТУ и ТС.
Если диспетчерский круг непосредственно примыкает к станции, на
которой располагается центр диспетчерского управления, то в качестве
канала связи используется физическая воздушная или кабельная линия.
Если же центр диспетчерского управления расположен на значитель-
ном расстоянии от станций диспетчерских кругов, то используются си-
стемы передачи информации с уплотнением каналов.
Устройства ЦП алгоритмически и технически значительно сложнее
устройств автоблокировки или ЭЦ, а функции, связанные с требовани-
ями обеспечения безопасности, составляют сравнительно небольшую
часть от общего комплекса функций устройств ЦП. Поэтому выполне-
ние требований безопасности в устройствах ЦП традиционным путем —
введением аппаратной или программной избыточности и специальных
безопасных средств контроля функционирования — нецелесообразно,
так как потребует значительных и неоправданных затрат. В то же время
устройства ЦП, построенные на достаточно мощных компьютерах, как
правило, эксплуатируются в условиях регулярного обслуживания и име-
ют развитую систему диагностики и прогнозирования технического
состояния аппаратуры. Кроме того, режим непрерывного круглосуточ-
ного функционирования устройств ЦП требует применения в них по-
стоянного резервирования, т.е. установки двух ПЭВМ, одна из которых
является основной, а вторая — резервной. В этом случае появляется
242
возможность ввода и передачи ответственных команд последовательно
во времени двумя устройствами — основным и резервным, что исклю-
чает возможность ошибочного появления ответственной команды и ее
выполнения в ЛП, где осуществляется контроль наличия этих команд
по специальным меткам, вводимым в них.
Для устройств передачи информации основным методом обеспечения
безопасности является введение информационной избыточности в ко-
довые комбинации команд ТУ и ТС, т.е. передача их помехозащищенны-
ми кодами с минимальным кодовым расстоянием не менее t/mjn = 4. Даль-
нейшее повышение достоверности передачи информации ТУ достигает-
ся введением специальных меток в сообщения с ответственной командой
и специальных процедур их обработки, введением квитирования каждой
команды ТУ Перечисленные мероприятия позволяют обеспечить высо-
кую достоверность передачи информации, исключить возможность воз-
никновения ошибок в принимаемой из каналов связи информации для
всех сообщений ТУ и ТС, а не только для ответственных. Для обеспече-
ния надежности каналов передачи информации предусматривается их
кольцевая структура с основным и резервным каналом связи.
В устройствах ЛП требования безопасности могут выполняться тра-
диционными методами: дублированием аппаратуры с безопасным
сравнением контрольных сигналов, программной избыточностью и т.д.
Обработка и реализация ответственных команд должна допускаться
только при полной исправности устройств ЛП с соответствующим ло-
гическим контролем.
Станционная кодовая централизация (СКЦ) применяется для управ-
ления удаленными объектами на станциях, путевыми развязками, при-
мыканиями, блокпостами и промежуточными станциями, расположен-
ными вблизи от одной из станций, которую в этом случае называют опор-
ной. Системы СКЦ позволяют устранить телефонные переговоры между
дежурными различных постов, улучшить организацию внутри- и меж-
станционной работы, сократить штат эксплуатационного персонала на
управляемых раздельных пунктах, уменьшить затраты на строительство
централизации за счет экономии кабеля и оборудования необслужива-
емых помещений. В последнее время широко внедряются компьютер-
ные системы СКЦ типа ТУМС и «Диалог-МС». Станция, на которой
устанавливаются устройства ввода команд ТУ и контроль сигналов ТС,
называется распорядительной, а раздельный пункт, управляемый по те-
лемеханическому каналу с распорядительной станции — исполнитель-
ной. Соответственно и устройства СКЦ, устанавливаемые на этих стан-
циях, называют распорядительными (РУ) и исполнительными (ИУ).
243
На линиях метрополитена для диспетчерского управления и кон-
троля движения поездов используются системы СКЦ, что объясня-
ется их высоким быстродействием и достаточной информационной
емкостью.
Система ЧДЦ была разработана в 1959 г., в последующие годы эту
систему модернизировали, при последней модернизации система по-
лучила название ЧДЦ-66. В этой системе для передачи сигналов ТУ ис-
пользуют частоты /1у = 500 Гц, = 600 Гц, /Зу = 700 Гц, Ду = 800 Гц, а
аппаратура передачи и приема сигналов ТУ построена на релейно-кон-
тактных элементах. Кодовые сигналы ТС передаются и принимаются
бесконтактной аппаратурой, что позволило уменьшить время передачи
сигналов ТС. Для передачи сигналов ТС также используются четыре
частоты: /1и = 1650 Гц, /2и = 1950 Гц, /Зи = 2250 Гц, /4и = 2550 Гц. Две
частоты каждого из сигналов (/1у, Ду,/Зи, Ди) образуют четные импуль-
сы, а две другие частоты Ду, Ду,/1и, /2и) — нечетные импульсы, причем
частоты Ду’/зу’/црДи приняты активными, а остальные — пассивными.
Таким образом, в сигналах ТУ и ТС осуществляется тактовая синхро-
низация, позволяющая разделить соседние импульсы, если они имеют
одинаковое значение (оба активные или оба пассивные).
Диспетчерская централизация «Нева» является первой отечественной
системой с циклическим принципом передачи сигналов ТС. Преиму-
щества этой системы заключаются в том, что в ней используется про-
стая и более совершенная линейная цепь, имеется возможность исполь-
зования этой системы не только на линейных, но и на разветвленных
участках дороги и в узлах.
Сигнал ТУ системы «Нева» построен аналогично сигналу ТУ систе-
мы ЧДЦ, но время его передачи уменьшено до 1,008 с. Емкость систе-
мы по управлению составляет 1120 приказов. В известительных сигна-
лах используют частоты 1025 и 1225 Гц (первый частотный канал, до-
полнительный), 1625 и 1825 Гц (второй канал), 2225 и 2425 Гц (третий
канал), 2825 и 3025 Гц (четвертый канал).
В системе «Нева», как и в других системах более поздней разработ-
ки, используется циклический принцип построения сигналов ТС, ког-
да информация о состоянии контролируемых объектов на ЛП переда-
ется на ЦП непрерывно повторяющимися циклами. Для таких систем
критерием качества функционирования является коэффициент загруз-
ки поездного диспетчера, который определяется а = Т3 / Т-100 % < адоп,
где адоп = 85...95 % — допустимая относительная загрузка диспетчера;
Т3 — расчетное время оперативной работы за смену (время загрузки дис-
петчера); Т = 12 ч = 720 мин — длительность смены.
244
Фактическую загрузку ДНЦ принято рассчитывать по формуле:
Т" = 1,15П [К • С + 0,1(С — 1) + 0,3 Г + 0,17 Са] + 170,
где К — коэффициент загрузки, равный для однопутных участков 0,6; для участ-
ков с двухпутными вставками — 0,35; для двух- и многопутных участков — 0,25;
П — количество поездов за смену в обоих направлениях;
С — число станций, включаемых в ДЦ на автономное и диспетчерское
управление;
Са — число станций на автономном управлении;
Г — число горловин станций на диспетчерском управлении.
Диспетчерская централизации системы «Луч» — результат дальней-
шего усовершенствования кодовых систем с циклическим способом
передачи сигналов ТС. Основными отличиями системы «Луч» от систе-
мы «Нева» являются построение бесконтактной аппаратуры на надеж-
ных кремниевых транзисторах, использование в канале ТУ одной несу-
щей частоты с относительной фазовой манипуляцией, увеличение ем-
кости системы по числу управляющих и известительных приказов,
повышение защищенности информации от искажений, возможность
передачи ответственных приказов, связанных с обеспечением безопас-
ности движения поездов. В системе «Луч» сокращено число реле, рабо-
тающих в импульсном режиме. Повышение защищенности информа-
ции от искажений в канале ТУ достигается за счет увеличения кодового
расстояния до четырех и возможностью переприема сигнала ТУ на каж-
дом пункте промежуточного усиления. В канале ТУ системы «Луч» ис-
пользуется несущая частота 500 Гц с относительной фазовой манипуля-
цией на 120°, причем сдвиг фазы несущей частоты по часовой стрелке
принят за активный признак (логическая единица), а сдвиг фазы про-
тив часовой стрелки — за пассивный (логический ноль). Благодаря это-
му канал ТУ занимает полосу частот 400—600 Гц, что позволило исполь-
зовать первый канал ТС с частотами 1025 и 1225 Гц, т.е. увеличить ем-
кость системы по извещению до 1840 объектов при времени передачи
известительного цикла 5,376 с.
В настоящее время на сети железных дорог внедряются и работают
системы ДЦ, основанные на компьютерной и микропроцессорной тех-
нике, «Сетунь», «Тракт», «Диалог» и другие. Основой этих систем явля-
ется применение компьютеров в качестве аппаратуры ЦП, микропро-
цессорных контроллеров на ЛП, современных модемов для организа-
ции каналов передачи телемеханической информации, отображение
поездной ситуации на цветных графических мониторах вместо вынос-
245
ных табло, использование универсальных средств ввода команд (алфа-
витно-цифровая клавиатура, манипулятор типа «мышь»).
Рассмотрим построение и работу современной системы ДЦ на при-
мере системы «Диалог», которая не имеет ограничений по применению
и функционально включает в себя современную систему телемеханики
и экспертную систему, обеспечивающую поездного диспетчера средства-
ми автоматизации принятия решения. Устройства ДЦ «Диалог» с по-
мощью специального адаптера, работающего на основе цифровой об-
работки сигналов, могут подключаться к каналам связи существующих
систем ДЦ (ЧДЦ, «Нева», «Луч») или других систем телемеханики («Лие-
на» и др.) с сохранением всех функций этих систем и расширением воз-
можностей рабочего места поездного диспетчера по автоматизации его
действий и оптимизации управляемого процесса. При этом отпадает
необходимость в устройствах ЦП существующих систем и сохраняются
устройства их ЛП и каналы связи, что дает возможность поэтапного
внедрения системы, быстрого и эффективного переноса устройств ЦП
при объединении диспетчерских участков или создании центров дис-
петчерского управления.
Система «Диалог» выполняет следующие функции:
— непрерывный контроль поездной ситуации на участке в автома-
тическом режиме с учетом номеров, индексов поездов, их ходовых ка-
честв и других данных в реальном масштабе времени;
— автоматическое управление движением поездов на участке при
отсутствии отклонений от заданного графика (задание маршрутов на
станциях, управление стрелками, светофорами, объектами энергоснаб-
жения и др.);
— прогнозирование возможного отклонения от заданного графика
движения поездов и выдача рекомендаций диспетчеру по предотвраще-
нию этого отклонения;
— отображение планового, прогнозируемого и исполненного гра-
фиков движения, а также документирование графика исполненного дви-
жения (ГИД) поездов, действий диспетчера и информации, вырабаты-
ваемой в автоматическом режиме;
— контроль, регистрация и отображение состояния путевых объек-
тов, энергообъектов и подвижных единиц в объеме, обеспечиваемом
средствами автоматики на участке, а также логический контроль пра-
вильности этой информации и действий персонала;
— передача ответственных команд на ЛП, их логический конт-
роль и исполнение с соблюдением требований безопасности дви-
жения поездов.
246
Система осуществляет обмен информацией с информационно-уп-
равляющими системами верхнего уровня (АСОУП), с другими инфор-
мационными системами транспорта. Она также осуществляет сбор и
обработку информации о состоянии технических средств системы, ка-
налов передачи информации, устройств автоматики на перегонах и стан-
циях; эта информация выдается на рабочее место дежурного электро-
механика ЦП.
Аппаратура ЦП системы «Диалог» размещается на функциональных
стативах (шкафах) и столах АРМ и не требует специальных помещений.
Компьютеры, применяемые для построения устройств ЦП, являются
индустриальными, т.е. предназначенными для промышленного приме-
нения и обеспечивают надежное функционирование системы при ее
круглосуточной работе. Оборудование включает в себя автоматизиро-
ванное рабочее место поездного диспетчера (АРМ ДНЦ) и автомати-
зированное рабочее место дежурного электромеханика поста ДЦ (АРМ
ШНД), связанные между собой локальной сетью ЛС. На рис. 4.6 при-
ведена структурная схема АРМ ДНЦ, состоящего из системного бло-
ка СБ1 индустриальной микроЭВМ, клавиатуры КЛ1 и манипулятора
типа «мышь» ММ1, принтера ПР, необходимого количества мониторов
Ml — М4 и агрегата бесперебойного питания АБП1. Системный блок с
клавиатурой, мышью, блоком бесперебойного питания и одним мони-
247
тором (СБ2, КЛ2, ММ2, АБП2, М5) резервируются. В АРМ ДНЦ один
монитор всегда используется для представления графика движения
поездов (планового, прогнозного и ГИД), один монитор — для пред-
ставления детализированной схемы какого-либо участка, станции или
фрагмента станции (такой монитор обычно называют «лупой»), а так-
же различной справочной информации, остальные мониторы пред-
назначены для отображения всего участка управления, их количество
определяется конфигурацией и количеством ЛП на участке, обычно 2—
4 монитора.
Поездной диспетчер вводит команды с помощью клавиатуры или
мыши, он может вызвать для просмотра любой ЛП или необходимую
справочную информацию, хранящуюся в памяти ЭВМ. Принтер ис-
пользуется для вывода на печать ГИД и приложений к графику, он
может также применяться для документирования различных прика-
зов и сообщений.
Вспомогательное оборудование включает в себя сетевые фильтры СФ1
и СФ2, специальные розетки питания с заземлением Р, согласующие
трансформаторы СТ1 и СТ2 (применяются при подключении к каналу
связи существующих систем ДЦ), и розетки ТР локальной сети Л С.
АРМ ШНД служит для контроля и учета проведения регламентных
работ в соответствии с графиком технологического процесса обслужи-
вания устройств ДЦ, просмотра и анализа информации о состоянии
объектов контроля и управления на участке, измерения параметров ка-
налов связи и их регулировки, а также протоколирования информации
о повреждениях соответствующих устройств. Это позволяет ускорить
поиск и устранение повреждений, вести их учет и анализ.
Станционные устройства системы ДЦ «Диалог» построены на ос-
нове специализированной безопасной микроЭВМ типа БМ1602 и со-
держат схемы увязки микроЭВМ с аппаратурой электрической цент-
рализации, автоблокировки (или диспетчерского контроля) и других
систем управления и контроля на станциях. МикроЭВМ БМ1602 пред-
назначена для сбора информации о состоянии двухпозиционных (ре-
лейных) объектов контроля, ее обработки, управления двухпозицион-
ными объектами, а также для обмена информацией с устройствами ЦП.
Структура и принцип работы БМ1602 приведены в главе 3.
Автоматизированным центром диспетчерского управления (АЦДУ)
называют совокупность автоматизированных рабочих мест диспетчер-
ского и оперативного персонала и современных технических средств
(вычислительной техники, систем передачи и обработки информации),
объединенных общей информационной базой и структурой, функцио-
248
нальными связями и предназначенных для эффективного управления
перевозочным процессом. АЦДУ создавались и ранее на основе систем
ДЦ типа «Нева» и «Луч». Однако простое сосредоточение устройств ЦП
в одном месте не позволяет достичь значительного эффекта, т.к. при
этом сохраняются существующие методы планирования и реализации
технологического процесса управления движением поездов.
В регионе, оборудуемом АЦДУ, создается общая современная сеть
передачи информации между АЦДУ и контролируемыми и управля-
емыми пунктами (ЛП) независимо от того, к какой службе они отно-
сятся. Это позволяет сократить общее число каналов передачи ин-
формации, исключить их дублирование в разных службах, обеспе-
чить более высокую их надежность и достоверность передаваемых
сообщений, сократить затраты на их организацию и обслуживание.
В АЦДУ используется единое информационное обеспечение, предус-
матривающее установку автоматизированных рабочих мест (АРМ)
работников всех служб, связанных с движением поездов, отвечаю-
щих за техническое обеспечение перевозочного процесса, планиро-
вание и отчетность о работе региона. С этой целью создается автома-
тизированная база данных о состоянии и работе элементов данного
региона, объединяющая локальной информационной сетью все АРМ
оперативного персонала и связанная каналами передачи информа-
ции с информационными системами более высокого уровня (дорож-
ный ВЦ, службы дороги и ОАО «РЖД»).
Системы, входящие в АИДУ, внедряются поэтапно. На первых эта-
пах предусматривается максимальное использование существующих
устройств связи и автоматики на станциях и перегонах, устройств ЛП и
каналообразующей аппаратуры существующих систем ДЦ и других си-
стем телемеханики с постепенной, по мере необходимости или возмож-
ности, заменой их на современные.
Помещение, в котором организуется АЦДУ, оборудуют локальной
вычислительной сетью (ЛВС) передачи информации, к которой по мере
установки подключаются устройства АРМ оперативного персонала.
Общая база данных АЦДУ формируется на специальной ЭВМ с боль-
шими ресурсами, подключенной к системе АСОУП. В ЛВС включают-
ся все АРМ поездных диспетчеров (АРМ ДНЦ), энергодиспетчеров всех
участков энергоснабжения (АРМ ЭЧЦ), локомотивного, вагонного, гру-
зового диспетчера, дежурного инженера АЦДУ и диспетчера службы
сигнализации и связи. Кроме того, в ЛВС включаются устройства опе-
ративного персонала, обслуживающего весь регион: инженера-графис-
та, инженера-анализатора статистической информации, старшего дис-
249
петчера, дежурного по отделению и др. АРМ ДНЦ каналами передачи
информации связаны с устройствами ЛП на станциях, причем на тех
станциях, на которых предусматривается автономное управление, ус-
танавливаются автоматизированные рабочие места дежурного по стан-
ции и дежурного электромеханика поста ЭЦ.
Для обеспечения высокой надежности и живучести устройств АИДУ
аппаратура наиболее ответственных АРМ, локальная сеть и каналы пе-
редачи информации к ЛП и другим потребителям или источникам дуб-
лируются.
Применение АЦДУ обеспечивает поддержание заданной участковой
скорости движения поездов, оперативное введение и отмену в плано-
вом графике движения поездов ограничений скорости по участкам, по-
вышение безопасности движения поездов.
Глава 5. ЕВРОПЕЙСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ ETCS
В 1991 г. Европейский институт исследований в области железно-
дорожного транспорта (ERRI) по заказу МСЖД приступил к созда-
нию первых спецификаций для европейской системы управления и
обеспечения безопасности движения поездов. В 1996 г. к данной рабо-
те подключилась группа пользователей ERTMS, в которую в то время
входили железные дороги Германии, Франции и Италии. Позднее в
нее вошли железные дороги Нидерландов, Испании и частично Вели-
кобритании. Результаты деятельности группы были переданы кон-
сорциуму UNISIG, в составе которого объединились ведущие компа-
нии — изготовители средств СЦБ.
Первоочередная цель при разработке европейской системы управ-
ления движением поездов (ETCS) состояла в обеспечении эксплуата-
ционной совместимости железных дорог Европы. Вместе с тем эта сис-
тема представляет собой шаг вперед и в техническом развитии автома-
тической локомотивной сигнализации, поскольку предоставляет
пользователям целый ряд преимуществ, в числе которых сокращение
затрат жизненного цикла и повышение безопасности, надежности и
эксплуатационной готовности.
В результате проведенной работы были сформулированы базовые
требования к функциям обеспечения эксплуатационной совместимос-
ти, которые должна выполнять система ETCS. В 2000 г. страны — члены
ЕС оформили эти предложения в виде приложения к «Техническим спе-
цификациям по эксплуатационной совместимости подсистемы управ-
ления движением поездов, обеспечения безопасности и сигнализации
системы высокоскоростных трансъевропейских перевозок».
Для получения максимального экономического эффекта необходи-
мо было совместно спланировать внедрение ETCS таким образом, что-
бы как можно быстрее отказаться от устаревших систем. С этой целью
все заинтересованные стороны на европейском уровне должны были
согласовать общий план внедрения ETCS. Естественное старение экс-
плуатировавшихся в то время систем упростило решение этой задачи.
251
17 мая 2005 г. уполномоченные представители Объединения пред-
приятий железнодорожной промышленности (UNIFE), Сообщества
железных дорог Европы (CER), Европейской ассоциации операторов
железнодорожной инфраструктуры (EIM), Международного союза же-
лезных дорог (МСЖД) и Европейской комиссии подписали заявление
о намерениях, посвященное внедрению европейской системы управле-
ния движением поездов ETCS/ERTMS на железнодорожной сети Ев-
ропейского союза.
Основная задача системы ETCS состоит в том, чтобы обеспечить
управление движением поездов с точки зрения поддержания их скоро-
сти, допустимой на конкретном участке, и максимальной графиковой
скорости на основе безопасно передаваемой с пути на локомотив ин-
формации и с учетом тормозных свойств поезда.
В зависимости от степени оснащенности бортовых и напольных ус-
тройств в системе ETCS различают три уровня, позволяющие адапти-
ровать ее к разным условиям применения (рис. 5.1).
Уровень 1. Система ETCS накладывается на существующую тради-
ционную систему светофорной сигнализации. Обработка данных осу-
ществляется бортовым устройством, а для передачи информации на
локомотив служат путевые приемоотвегчики Eurobalise.
Уровень 2. В этой конфигурации система ETCS заменяет напольную
систему светофорной сигнализации, но с сохранением жесткого деления
линии на блок-участки и напольных устройств контроля свободности пути.
В этом случае путевые приемоотвегчики используются как реперные точ-
ки в системе определения местоположения поезда, а для обмена информа-
цией между стационарными центрами блокировки на базе применения
цифрового радиоканала и поездами служит сеть радиосвязи GSM-R
Уровень 3. В этой конфигурации система ETCS не предусматривает
жесткое деление линии на блок-участки, т.е. использует координатный
принцип интервального регулирования движения поездов с использо-
ванием радиоканала связи, при котором местоположение поездов оп-
ределяют бортовые устройства самостоятельно. Стационарный центр
управления осуществляет сбор информации о местоположении поез-
дов, формирует и передает на локомотивы управляющие команды. При
этом система ETCS уровня 3 допускает передачу в стационарный пункт
максимального объема задач по обработке данных, вплоть до того, что
на локомотив будет передаваться заданная скорость движения.
Новая европейская система управления движением поездов ERTMS/
ETCS играет важную роль в решении задачи повышения безопасности
движения поездов. Поэтому принятое Европейским союзом в 1999 г.
252
Рис. 5.1. Европейская система управления движением поездов ETCS/ERTMS
решение о выделении исключительно для нужд железнодорожного
транспорта полосы частот в диапазоне 900 МГц имело большое страте-
гическое значение. С созданием сетей GSM-R появилась возможность
реализации в рамках проекта ERTMS/ETCS систем автоматической
локомотивной сигнализации непрерывного типа на базе радиосвязи.
Сеть GSM-R стала все в большей мере предусматриваться для передачи
данных между поездом и напольными устройствами, как необходимое
условие для реализации уровней 2 и 3 системы ERTMS/ETCS. В связи с
253
чем МСЖД предстояло ускорить внедрение системы GSM-R, превра-
тив ее в общемировой стандарт технологической радиосвязи на желез-
нодорожном транспорте. В Европе для GSM-R используется общий
диапазон частот, что позволяет обеспечить эксплуатационную совмес-
тимость железных дорог. Наряду с основными функциями общедоступ-
ной сотовой радиосвязи в системе GSM-R реализованы специфичес-
кие железнодорожные функции.
В настоящее время в большинстве стран ЕС реализуется минимум
по одному проекту внедрения этой системы. За пределами Европей-
ского союза наибольшую активность проявляет Швейцария. Так, напри-
мер, уже в марте 1998 г. Федеральные железные дороги Швейцарии (SBB)
приступили к реализации современной высокопроизводительной сис-
темы обеспечения безопасности движения поездов FSS, в которой нет
основных и предупредительных напольных сигналов. Эта система удов-
летворяет требованиям спецификации европейской системы управле-
ния движением поездов ERTMS/ETCS уровня 2 (рис. 5.2).
Основу стационарной части системы FSS образует распорядитель-
ный центр (центр блокировки на базе радиосвязи — RBC). Здесь хра-
нятся все данные по зоне действия центра, включая топологию путей,
имеющиеся маршруты и значения максимально допустимых скоростей.
RBC обрабатывает информацию обо всех зарегистрированных в его зоне
действия поездах и выданных разрешениях на движение. Разрешение
на движение формируется по запросу поезда из данных системы цент-
рализации для установленного маршрута и специализированных све-
дений системы FSS, описывающей в первую очередь совокупность
разрешенных скоростей. В центре управления наряду с рабочим мес-
том диспетчера, управляющего системами централизации, предусмот-
рено рабочее место для управления FSS, с которого диспетчер может
вводить в систему FSS определенные команды.
Основным компонентом системы FSS на локомотиве является бе-
зопасный бортовой компьютер EVC (European Vital Computer), который
посредством сети GSM-R взаимодействует по радио с центром RBC.
Компьютер контролирует соблюдение заданной скорости движения
поезда и управляет дисплеями на пультах машиниста. При необходи-
мости бортовой компьютер через защищенный от опасных отказов ин-
терфейс включает экстренное торможение. Посредством бортовой си-
стемы измерения скорости и пройденного пути компьютер непрерыв-
но определяет местоположение поезда. Бортовая система измерения
пройденного пути калибруется при каждом проследовании напольного
приемоотвегчика (группа из двух приемоотвегчиков установлена в мес-
254
Рис. 5.2. Структурная схема системы FSS
те расположения каждого фиктивного основного сигнала, которое по-
мечено специальным сигнальным знаком).
Центр RBC является основой стационарной части системы FSS. Он
управляет интерфейсами с АРМ двух диспетчеров и технического пер-
сонала, со всеми системами централизации в зоне действия FSS, а так-
же посредством сети GSM-R — со всеми поездами. Все эти коммуника-
ционные интерфейсы RBC основаны на стандарте Ethernet.
При использовании системы ETCS уровня 2 значительная часть клас-
сических устройств СЦБ сохраняется. Как и прежде, установка и замы-
кание маршрутов выполняются системами централизации. Это прежде
всего касается всех напольных устройств с движущимися механически-
ми частями, таких, как стрелочные переводы и устройства закрытия
путей, переездов. Классическими средствами решаются также задачи
контроля свободности пути для обеспечения проверки полносоставно-
сти поезда и размыкания маршрутов (здесь используются рельсовые
цепи и счетчики осей).
Система FSS контролирует движение поездов, но не маневровые
передвижения, поэтому сохранились в неизменном виде все напольные
устройства, необходимые для маневровой работы.
Во время движения в зоне действия FSS с поезда непрерывно пере-
дается в RBC информация о текущем местоположении, получаемая на
основе показаний одометра относительно последнего проследованно-
го приемоответчика. Благодаря этому RBC непрерывно следит за пере-
мещением поезда по маршруту. Вместе с разрешением на движение RBC
передает на поезд информацию о допустимой скорости движения поез-
да в виде программной кривой и детальную информацию об участке
пути, в частности об уклонах и станциях. Эта информация также выво-
дится на дисплей машиниста.
В Германии первой магистралью, оснащенной новой европейской
системой управления движением поездов ETCS, стала линия Берлин—
Ютербог—Галле/Лейпциг. В начале 2001 г. был подготовлен проект ос-
нащения первого опытного участка на линии Ютербог—Галле/Лейпциг,
в соответствии с которым в путь уложили 57 приемоотвегчиков. Топог-
рафические данные этого участка в форме атласа линии записали в ком-
пьютер центра автоблокировки на базе радиосвязи (RBC), расположен-
ного на станции Биттерфельд. Данные об участке включали в себя све-
дения о местоположении путевых приемоответчиков, светофоров,
стрелок, путей и мест, требующих снижения скорости. Из системы мик-
ропроцессорной централизации МПЦ на станции Биттерфельд центр
RBC получает информацию о текущем состоянии напольных устройств
256
и передает по сети радиосвязи GSM-R в бортовое устройство ETCS ин-
формацию, необходимую для управления поездом.
После проследования первой группы путевых приемоответчиков
бортовое устройство ETCS устанавливает по радио связь с центром RBC,
где вырабатывается и передается на поезд разрешение на его движение.
На основе полученной информации бортовое устройство формирует
кривую заданной скорости. Оно контролирует поддержание заданной
скорости и ее индикацию на пульте машиниста.
Для достижения технической совместимости ETCS с существующи-
ми системами управления и обеспечения безопасности движения поез-
дов в бортовом оборудовании реализован модульный принцип для ос-
новных функций регулирования движения поездов.
Совместимость системы ETCS является важнейшим свойством, под
которым понимается отсутствие необходимости в остановке поездов,
замене локомотивов и локомотивных бригад на стыках между нацио-
нальными железными дорогами, а также в действиях машиниста, отли-
чающихся от стандартных манипуляций с системой ETCS.
Одним из ведущих поставщиков при реализации проектов ETCS как
с технической точки зрения и уровня разработок, так и с точки зрения
уровней продаж и заказов, является компания Alstom, которая в рамках
семейства систем ATLAS разработала ряд технических решений, соот-
ветствующих спецификациям ETCS и ориентированных на примене-
ние на различных железнодорожных сетях. При этом система ATLAS
100 отвечает спецификации ETCS уровня 1, ATLAS 200 — специфика-
ции ETCS уровня 2, ATLAS 300 — спецификации ETCS уровня 3.
Система ETCS является радикальным шагом вперед по сравнению с
существующими системами всех железнодорожных сетей:
— она способна адаптироваться к самым разным условиям в отно-
шении инфраструктуры и поездам разных категорий, предоставляя ма-
шинисту очень хороший обзор ситуации на линии;
— установка системы мало влияет на существующую инфраструктуру;
— она может служить стандартом построения систем обеспечения
безопасности движения поездов, уникальным в истории железных до-
рог Европы и который не принадлежит ни одной железной дороге и ни
одной компании-изготовителю. В этом смысле он эквивалентен стан-
дарту GSM в современных сетях связи.
Система ETCS по оценке рабочей группы МСЖД к 2010 г. может
выйти на пятое место по распространению, охватив 16 тыс. км, уступая
только системам, преобладающим в Германии, Франции и Великобри-
тании. Этой же группой рекомендовано весь новый подвижной состав
257
заказывать с оснащением системами ETCS или предусматривать воз-
можность их установки в перспективе, а национальным компаниям ин-
фраструктуры — планировать сроки перехода с учетом исчерпания сро-
ков службы действующих систем светофорной сигнализации.
Следует отметить, что отечественная многоуровневая система управ-
ления и обеспечения безопасности движения поездов также учитывает
требования международных МСЖД и ОСЖД стандартов, которые реа-
лизуются благодаря применению:
— отдельных функциональных модулей на локомотивах для участ-
ков железных дорог с различной интенсивностью;
— цифрового радиоканала в диапазоне 160 МГц, разрешенного для
ОАО «РЖД», как в зоне станций, так и на участках до 20 км между стан-
циями;
— электронной карты на локомотивах с использованием систем
спутниковой навигации;
— цифрового канала для передачи информации с использованием
рельсовой цепи;
— системы электронной расшифровки информации;
— технических решений по увязке МАЛС, диспетчерской центра-
лизации и микропроцессорной централизации в рамках единого комп-
лекса;
— систем передачи информации в диапазоне TETRA и GSM-R для пе-
редачи информационных сообщений в бортовые устройства локомотива;
— технологии производства технических средств в России с учетом
стандарта качества ISO 9000;
— экспертизы программных средств на безопасность с учетом ев-
ропейских стандартов;
— технических средств автоблокировки с микропроцессорной сис-
темой управления.
При этом высокий уровень безопасности отечественных многоуров-
невых систем достигнут за счет того, что наряду с сохраняемым контро-
лем состояния технических средств введен контроль за действием опе-
раторов и эксплуатационного штата, в том числе и для высокоскорост-
ного движения.
Глава 6. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ
СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ
И ТЕЛЕМЕХАНИКИ
Системам железнодорожной автоматики и телемеханики принадле-
жит особая роль в обеспечении безопасности движения поездов. На сети
железных дорог ОАО «РЖД» в основном эксплуатируются релейные
системы электрической централизации и маршрутно-релейные систе-
мы централизации различных модификаций, введенные в действие в
основном в период 1965—1985 гг. и построенные на основе реле перво-
го класса надежности для малых и крупных станций. Внедрение мик-
ропроцессорных устройств осуществляется в недостаточных объемах —
из более чем 5 тыс. станций системами микропроцессорной электри-
ческой централизацией оборудовано около 60, из 128 тыс. стрелок ЭЦ
только 1,6 тыс. — управляются МПУ.
Как показывает мировая практика, перспективным решением для
повышения безопасности движения поездов и увеличения пропускной
способности дороги является применение современных микропроцес-
сорных систем централизации и автоблокировки, в первую очередь —
на основных транспортных направлениях. К основным преимуществам
микропроцессорных систем централизации, по сравнению с релейны-
ми системами, относятся более высокий уровень надежности, наличие
встроенного диагностического контроля состояния аппаратных средств
централизации и объектов управления и контроля, сокращение капи-
тальных вложений и эксплуатационных затрат, ощутимые улучшения
условий труда эксплуатационного персонала. Кроме того, возможность
микропроцессорных систем протоколировать и архивировать инфор-
мацию позволяют определять виновного и способствуют повышению
производственной дисциплины и ответственности работников. Анало-
гичные выводы можно сделать и при рассмотрении систем интерваль-
ного регулирования движения поездов на перегонах.
Применение систем автоблокировки с централизованным располо-
жением аппаратуры в свое время было прогрессивным решением, так
как предполагало сокращение затрат времени и средств на обслужива-
259
ние и восстановление аппаратуры после ее отказа по сравнению с сис-
темами, основанными на децентрализованном (на границах блок-участ-
ков) расположении аппаратуры. При этом значительное увеличение
стоимости системы за счет применения кабельных цепей, низкая их
надежность, подверженность воздействию человеческого фактора (ван-
дализма), да и необходимость обслуживать элементы рельсовых цепей,
находящиеся на перегонах (дроссель-трансформаторы, соединители,
переездные устройства), не останавливало сторонников централизован-
ных систем АБ. Необходимо учесть также, что преимущества центра-
лизованной АБ получались при ее сравнении с системами устаревших
типов (числового кода, АБТ), имеющих низкую надежность, а следова-
тельно, недостаточную эксплуатационную готовность, что и приводи-
ло к большим затратам на их эксплуатацию.
Единственное преимущество систем АБ с централизованным раз-
мещением аппаратуры — простота обслуживания устройств, размещен-
ных в помещениях на станциях. Но это преимущество практически сво-
дится к нулю из-за высокой стоимости строительства системы, отказа-
ми кабельных линий, элементов рельсовых цепей, ламп светофоров, что
требует постоянного обслуживания устройств, измерения и регулиро-
вания их параметров, а, следовательно, частого присутствия обслужи-
вающего персонала на перегоне. Кроме того, при отказах устройств дви-
жение прекращается на всем перегоне, а не на отдельном блок-участке,
что ведет к значительным задержкам поездов.
Необходимо отметить, что в ETCS первого и второго уровней не ис-
пользуются системы интервального регулирования движения поездов
на перегонах с централизованным размещением аппаратуры из-за их
высокой стоимости и низкой эксплуатационной надежности.
Современные микропроцессорные системы АБ с децентрализован-
ным расположением аппаратуры решают эти проблемы. Они имеют
резервированную аппаратуру, расположенную в непосредственной бли-
зости от контролируемых элементов пути и проходных светофоров, со-
держат встроенные устройства диагностики и контроля состояния, не
требуют кабельных линий для рельсовых цепей и светофоров, соединя-
ющих их со станционной аппаратурой, позволяют осуществлять как
децентрализованное, так и централизованное, увязанное с графиком и
скоростью движения поездов и системами автоведения, управление.
Появляется реальная возможность применения светодиодной оптики в
проходных светофорах, что исключено в централизованных системах
без установки дополнительного оборудования на самих светофорах.
260
Существуют другие способы определения координаты поездов (сво-
бодности или занятости участков пути). В первую очередь необходимо
говорить об устройствах счета осей, нашедших широкое применение
на зарубежных железных дорогах и показавших положительные резуль-
таты их применения. Такие устройства, пока ограниченно, применяют-
ся и на отечественных железных дорогах. Достоинствами метода счета
осей являются:
— сравнительно низкая стоимость аппаратуры и линий передачи ин-
формации (сравнимая со стоимостью одного комплекта аппаратуры
рельсовой цепи);
— возможность резервирования аппаратуры, включая датчики про-
хода осей;
— возможность определения направления движения поезда, а в не-
которых типах устройств — и скорости его движения;
— возможность применения на участках с различной интенсивнос-
тью и скоростью движения поездов.
Однако, при сохранении принципов организации движения поез-
дов, принятых на железных дорогах России, эффективность устройств
счета осей снижается из-за отсутствия контроля целостности рельсово-
го пути (контрольного режима рельсовых цепей), невозможности реа-
лизации канала АЛС без дополнительных средств, повышения стоимо-
сти оборудования участка при интенсивном движении. Поэтому метод
счета осей может быть рекомендован для малодеятельных участков,
причем как для контроля состояния перегонов, так и для контроля от-
дельных элементов станционного путевого развития, с обязательным
добавлением к ним каналов передачи сигналов АЛС (природа их может
быть любой: рельсовые или другие индуктивные каналы, точечные дат-
чики, радиоканал и др.). Не исключается и применение метода счета
осей в качестве резервной системы для высокоскоростных линий при
соответствующем техническом и экономическом обосновании. Могут
счетчики осей применяться для идентификации поездов, в устройствах
контроля технического состояния подвижного состава, для извещения
о приближении поезда к местам опасности (например, к переезду), и в
других аналогичных случаях при решении локальных задач.
Второй способ определения координаты поезда — это использова-
ние методов и средств спутниковой навигации. При всех соблазнитель-
ных качествах необходимо иметь в виду, что в настоящее время полное
их использование сомнительно по следующим причинам:
— точность определения координаты места расположения прием-
ника сигналов спутниковой навигации недостаточна для решения всех
261
задач интервального регулирования движения поездов на перегонах и
управления движением на станциях;
— требования безопасности движения поездов, предъявляемые к ус-
тройствам определения свободности и занятости участков пути, не вы-
полняются и не могут выполняться устройствами спутниковой навига-
ции, в том числе и по экономическим причинам;
— применение методов спутниковой навигации позволяют опреде-
лить координату расположения приемника, т.е. одной точки поезда,
например его головы, для определения координаты поезда с учетом его
длины (и контроля целостности состава поезда) необходимо иметь как
минимум две точки определения координаты на поезде — в его голове и
хвосте, что усложняет систему навигации и алгоритмы обработки нави-
гационной информации;
— для построения системы управления движением поездов на пе-
регонах и станциях необходимо концентрировать навигационную ин-
формацию, получаемую на поездах, в центрах управления для опреде-
ления допустимых интервалов между поездами. Это требует развитой
системы двухсторонней связи между поездами и центрами управле-
ния. Тогда в направлении поезд — центр управления поступает нави-
гационная информация о местах расположения поездов, а в обратном
направлении — команды, определяющие скорость каждого поезда,
маршруты движения по станциям, разрешение или запрещение дви-
жения и т.д.
В то же время устройства спутниковой навигации могут и должны
найти применение на железнодорожном транспорте, в первую очередь,
в составе информационных систем, обеспечивающих слежение за дви-
жением (местом расположения) поездов, специального подвижного
состава, средств механизации, автотранспорта и т.д., для информиро-
вания пассажиров, контроля работы и других целей. Могут они найти
применение и на малодеятельных участках, где из-за малой интенсив-
ности движения поездов требования к точности определения коорди-
наты могут быть снижены. Полезно также применение спутниковой
навигации на высокоскоростных линиях, где они позволяют с доста-
точной точностью позиционировать поезда в пределах блок-участков,
что дает возможность повышения точности и оперативности систем
автоведения.
Применяемые на сети железных дорог системы МПЦ при всех их
достоинствах не эффективны для станций, их ресурсы используются на
10—20 %, а затраты неоправданно высоки. На самом деле, сегодняшние
МПЦ по своим функциям и тактическим характеристикам практичес-
262
ки не отличаются от первых систем, разработанных в начале 80-х годов
прошлого века, а функциональные возможности элементной базы за
прошедшее время значительно увеличились (разрядность микропроцес-
соров выросла от 8 до 32—64 бит, тактовая частота от десятков килогерц
до сотен мегагерц, объем памяти практически неограничен и т.д.). Кро-
ме того, на каждой станции приходится устанавливать дополнительную
аппаратуру линейных устройств ДЦ и ДК, что увеличивает затраты на
строительство и эксплуатацию устройств.
Системы ДЦ, применяемые на сети железных дорог, обладают дос-
таточно высокими тактико-техническими показателями. В них реше-
ны вопросы обеспечения функциональной безопасности, высокой на-
дежности (в компьютерных системах ДЦ изначально закладывалось
резервирование аппаратуры центральных и линейных устройств, кана-
лов передачи информации, питающих устройств и т.д.), логического
контроля работы станционных устройств и персонала и т.д. Именно
современные системы ДЦ должны быть положены в основу комплекс-
ной системы управления движением поездов, тем более что существу-
ют системы ДЦ, унифицированные и совместимые по аппаратуре, ал-
горитмическому и программному обеспечению с системами МПЦ и
РПЦ. Централизация управления (именно управления, а не аппаратуры)
позволит оптимизировать все режимы движения поездов по перегонам
и станциям при минимальных затратах на строительство и содержание
аппаратуры.
Таким образом, комплексный системный подход к выбору структу-
ры системы управления позволит обеспечить эффективность и надеж-
ность ее аппаратуры, в том числе и за счет рационального резервирова-
ния отдельных компонентов системы.
Рассмотрение систем и устройств ЖАТ позволяет сделать вывод, что
на железнодорожных линиях должно предусматриваться централизо-
ванное выполнение логических функций по взаимозависимостям при
установке маршрутов, пропуске поездов и проведении маневровой ра-
боты. Должна быть «умной» вся система управления, в которой распре-
деление этого «ума» по уровням управления (центр—станция—перегон-
поезд) должно быть оптимальным по критериям затрат на внедрение
и эксплуатацию, потерь при отказах, интенсивности и скорости дви-
жения поездов, надежности и безопасности перевозочного процесса
и других. Именно централизация выполнения основных функций по
управлению движением поездов с оптимальным (минимально необ-
ходимым) резервированием этих функций на нижних уровнях управ-
ления (станция—перегон—локомотив) обеспечивают высокие значе-
263
ния показателей надежности, безопасности и живучести всего перево-
зочного процесса.
Участок железной дороги должен оборудоваться системой автомати-
зированного диспетчерского управления, отвечающей требованиям бе-
зопасности движения поездов. При этом необходимо централизовать
функции локальных систем ЖАТ. Это позволит устанавливать на малых
станциях только исполнительные и контролирующие устройства, управ-
ляемые станционными контроллерами (СК), а логические устройства
взаимозависимостей, замыкания и контроля проследования поездов на
станциях и перегонах реализовать в одном центральном управляющем
вычислительном комплексе (ЦУВК) для всего участка. Установка на стан-
циях локальных СК, выполняющих функции линейных устройств ДЦ,
непосредственного управления станционными объектами и контроля их
состояния позволяет отказаться от строительства постов ЭЦ, размещая
аппаратуру в специальных модулях непосредственно вблизи управляе-
мых и контролируемых объектов в горловинах станции. Такое решение
позволяет сократить до минимума станционные кабельные сети, умень-
шить энергопотребление устройствами, повысить их надежность.
Как некоторый промежуточный вариант, станции, оборудованные
релейными системами ЭЦ, замена которых нецелесообразна по эконо-
мическим соображениям, должны оборудоваться системами РПЦ, ин-
тегрированными с линейными устройствами ДЦ.
Взаимоувязка устройств управления между станциями должна осуще-
ствляться через центр диспетчерского управления по цифровым кана-
лам передачи информации, обязательно резервированным. При таком
подходе достигается и сокращение объема аппаратуры на центральном
посту управления. Так, установка вычислительного комплекса для каж-
дого диспетчерского круга позволяет возложить на него функции рабо-
чих станций связи системы ДЦ. Кроме этого, учитывая, что длина дис-
петчерского круга определяется не техническими параметрами средств
управления, а психофизиологическими возможностями человека-опера-
тора (поездного диспетчера) и соображениями оптимизации движения
поездов, появляется возможность устанавливать вычислительный комп-
лекс на участок, длина которого определяется возможностями аппарат-
но-программных средств и пропускной способностью каналов передачи
информации. С помощью локальной вычислительной сети вся инфор-
мация, необходимая для обмена с АРМ ДНЦ, концентрируется в серве-
ре, одновременно выполняющем функции «шлюза» для связи с инфор-
мационными системами верхнего уровня (ГИД «Урал» и др.). Количе-
ство АРМ ДНЦ определяется необходимым числом диспетчерских кругов
264
в соответствии с существующими требованиями по загрузке поездных
диспетчеров и организации диспетчерского управления.
Важной и обязательной частью управляющего комплекса должен
стать радиоканал для обмена информацией с локомотивами (поездны-
ми и маневровыми). В ряде ситуаций это является единственным спо-
собом обеспечения безопасности движения и исключения трагических
последствий его нарушения.
Отдельным важным вопросом является распределение функций бе-
зопасности по уровням системы.
Системы автоматики на станциях являются средствами обеспечения
безопасности. Они содержат функции логики для реализации необхо-
димых зависимостей, работа которой базируется на совокупности дан-
ных о дислокации всех поездов и другого подвижного состава в контро-
лируемой зоне и о состоянии путевых устройств, определяющих направ-
ление и скорость движения поездов. При концентрации управления
движением поездов в ЦУВК возникает возможность распределения ло-
гических функций взаимозависимостей, замыкания и контроля просле-
дования поездов на участке между станционными устройствами (будем
называть их для краткости ЭЦ) и ЦУВК.
Распределение ответственности между ЭЦ и ЦУВК должно ориен-
тироваться на выполнение требуемых функций: определение точек на-
чала и конца маршрута, выбор его трассы, проверка состояния элемен-
тов маршрута, установка элементов маршрута в необходимое состоя-
ние и его проверка, замыкание и разрешение использования маршрута,
отслеживание реализации маршрута и приведение его элементов в со-
стояние готовности к установке следующего маршрута. В настоящее вре-
мя эти задачи решают ДСП и ДНЦ и устройства ЭЦ на станциях. В то же
время наличие в системах ДЦ логического контроля работы станцион-
ных устройств дублирует эти функции. Полная реализация логических
функций в ЦУВК дает предпосылки сокращения аппаратных и про-
граммных средств на их реализацию на станционном уровне.
При разработке структуры управляющего комплекса определяющим
фактором безопасности его функционирования становится распреде-
ление (и, при необходимости, дублирование) функций на разных уров-
нях — на уровнях ЦУВК и СК, перегонных устройств автоблокировки
и систем безопасности на подвижном составе. Оптимизация этого рас-
пределения по критериям безопасности, живучести и стоимости явля-
ется важной задачей, решение которой определяет выбор структуры и
технических средств всего управляющего комплекса, качество его ра-
боты и затраты на его внедрение.
265
Рекомендуемая литература
1. Абрамов В.М., Никифоров Б.Д., Шалягин Д.В. Безопасность сис-
тем железнодорожной автоматики и телемеханики. — Наука и техника
транспорта. — № 4. — 2005. — 28—43 с.
2. Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. — СПб.:
BHV Санкт-Петербург, 1998. — 256 с.
3. Аркатов В.С. и др. Рельсовые цепи магистральных железных до-
рог: Справочник. — М.: Издательство «ООО Миссия-М», 2006. — 496 с.
4. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. — М.: Высш.
Шк„ 2000. - 462 с.
5. Бервинов В.И., Доронин Е.Ю. Локомотивные устройства безопас-
ности. — М.: Маршрут, 2005. — 156 с.
6. Блиндер ИД. Цифровая оперативно-технологическая связь желез-
нодорожного транспорта России. — М.: Маршрут, 2005. — 53 с.
7. Бытовая и офисная техника связи. Дьяконов В.П. — Изд-во
СОЛОН-Р, 1999. - 368 с.
8. Ваванов Ю.В. и др. Радиотехнические системы железнодорожно-
го транспорта. М.: Транспорт, 1991. — 250 с.
9. Вишневский В.М., Ляхов Ф.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Ши-
рокополосные беспроводные сети передачи данных. — М.: Техносфера,
2005. -592 с.
10. Волков В.М., Зорько А.П., Прокофьев В.А. Технологическая теле-
фонная связь на железнодорожном транспорте. — М: Транспорт, 1990. —
294 с.
И. Гаранин М.В., Журавлев В.И., Кунегин С.В. Системы передачи ин-
формации. — М.: Радио и связь, 2001. — 336 с.
12. Гоманков Ф.С. Технология и организация перевозок на железно-
дорожном транспорте: Учеб, для вузов. — М.: Транспорт, 1994. — 208 с.
13. Горелов Г.В., Кудряшов В.В., ПГмытинский В.В. и др. Телекомму-
никационные технологии на железнодорожном транспорте. УМК МПС
России. — М., 1999. — 576 с.
14. Горелов Г.В., Таныгин Ю.И. Радиосвязь с подвижными объектами
железнодорожного транспорта: Учебник для техникумов и колледжей
железнодорожного транспорта. — М: Маршрут, 2006. — 263 с.
266
15. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. —
М.: Эко-Трендз, 1998.
16. Женко Л. А. Теория передачи сигналов на железнодорожном транс-
порте. — Самара: СамГАПС, 2005. — 106 с.
17. Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской
Федерации ЦРБ-757. — М.: Транспорт, 2000.
18. Инструкция по техническому обслуживанию устройств сигнали-
зации, централизации и блокировки № ЦШ-720. — М.: Трансиздат, 2000.
19. Информационные технологии на железнодорожном транспорте /
Под ред. Э.Г. Лецкого. — М.: 2004.
20. Каганов В.И. Радиотехника + компьютер + MTHCAD. — М.: Го-
рячая линия Телеком, 2001. — 416 с.
21. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютерный
курс. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 432 с.
22. Кириленко А.Г, Груша А.В. Счетчики осей в системах железнодо-
рожной автоматики и телемеханики: Учеб, пособие. — Хабаровск: Изд-
во ДВГУПС, 2003.
23. Комашинский В.И., Максимов А.В. Системы подвижной радиосвя-
зи с пакетной передачей информации. Основы моделирования. — М.:
Горячая линия Телеком, 2007. — 176 с.
24. Концепция технологического и организационного развития ОАО
«РДЖ». Часть 1 (генеральная), 2005. — 42 с.
25. Кудрявцев В.А. Управление движением на железнодорожном
транспорте: учеб, пособие для вузов ж.-д. трансп. — М.: Маршрут, 2003. —
200 с.
26. Кудряшов В. А., Глушко В.П. Системы передачи дискретной ин-
формации. — М.: 2002. — 383 с.
27. Кудряшов В.А., Семенюта Н. Ф. Передача дискретной информа-
ции на железнодорожном транспорте. — М.: 1999. — 327 с.
28. Лебединский А.К., Павловский А.А., Юркин Ю.В. Системы телефон-
ной коммутации: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспор-
та. — М.: Маршрут, 2003. — 496 с.
29. Микропроцессорные системы централизации: Учеб, для техни-
кумов и колледжей ж.-д. транспорта / Под ред. проф. Вл.В. Сапожни-
кова. — М.: ГОУ «УМЦ по образованию наж.-д. транспорте», 2008. —
398 с.
30. Многоканальная связь на железнодорожном транспорте / Под ред.
В.Л. Тюрина. — М.: Транспорт, 1992. — 552 с.
31. Многоканальные системы передачи / Под ред. Н.Н. Баевой. —
М.: Радио и связь, 1997. — 560 с.
267
%1. Назаров М.В. Технология высокоскоростных сетей. — М.:
Эко-ТРЕНДЗ, 1999. - 252 с.
33. Нейман В.И. Системы и сети передачи данных на железнодорож-
ном транспорте. — М.: Маршрут, 2005. — 467 с.
34. Олифер В.Г., Олифер НА. Компьютерные сети. — М.: Питер, 2004. —
863 с.
35. Перегонные системы автоматики: Учебник для техникумов и кол-
леджей ж.-д. транспорта / В.Ю. Виноградова, В.А. Воронин, Е.А. Каза-
ков и др.; под ред. В.Ю. Виноградовой. — М.: Маршрут, 2005. — 292 с.
36. Пособие по применению Правил и норм проектирования сорти-
ровочных устройств / Муха Ю.А., Тишков Л.Б., Шейкин В.П. и др. —
М.: Транспорт, 1994. — 220 с.
37. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на
железных дорогах колеи 1520 мм / 1ЩТ ОАО «РЖД». — М.,2003.
38. Правила организации и расчета сетей поездной радиосвязи. — М.:
Трансиздат, 2005. — 112 с.
39. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской
Федерации ЦРБ-756. — М.: Техинформ, 2002.
40. Прокис Джон. Цифровая связь. — М.: Радио и связь, 2000. — 800 с.
41. Система оперативно-технологической связи железных дорог Рос-
сии. Стандарт отрасли 32 - 146 - 2000. — М., 2000. — 39 с.
42. Системы диспетчерской централизации: учеб, для вузов ж.-д.
транспорта / Под ред. проф. Вл.В. Сапожникова. — М.: Маршрут, 2002. —
407 с.
43. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебник
для вузов ж.-д. трансп. / Ю.А. Кравцов, В.Л.Нестеров, Г.Ф. Лекута и
др.; под ред. Ю.А. Кравцова. — М.: Транспорт, 1996. — 400 с.
44. Скворцов Б.В., Иванов В.И. Оптические системы передачи / Под
ред. Б.В. Скворцова, В.И. Иванова. — М.: Радио и связь, 1994. — 224 с.
45. Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практи-
ческое применение. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. — 104 с.
46. Слепое. Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. — М.: Эко-
ТРЕНДЗ, 1999. - 148 с.
47. Сороко В.И, Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автома-
тики и телемеханики. Справочник: в 2 кн. 3-е изд. Кн. 1. — М: НПФ
«Планета», 2000. — 960 с.
48. Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной авто-
матики и телемеханики. Справочник: в 2 кн. 3-е изд. Кн. 2. — М: НПФ
«Планета», 2000. — 1008 с.
268
49. Станционные системы автоматики и телемеханики: Учебник для
вузов ж.-д. трансп. / Вл.В. Сапожников, Б.Н. Елкин, И.М. Кокурин и
др.; под ред. Вл.В. Сапожникова. — М.: Транспорт, 1997. — 432 с.
50. Телекоммуникационные системы и сети. Т1/ Под ред. В.П. Шу-
валова. — М.: Горячая линия Телеком, 2002. — 536 с.
51. Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транс-
порте / под ред. Г.В. Горелова. — М.: 1999.
52. Теоретические основы радиотехники: Учеб, пособие / М.Т. Ива-
нов, А.Б. Сергиенко, В.Н. Ушаков; Под ред. В.Н. Ушакова. — М.: Высш,
шк., 2002. — 306 с.
53. Устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи:
Учебник для вузов ж.-д. транспорта: В 2 ч. / Д.В. Шалягин, Н.А. Цыбуля,
С.С. Косенко, А.А. Волков и др. — М: Маршрут, 2006.
54. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. — М.: Технос-
фера, 2006. — 495 с.
55. Шабельников А.Н. Интеллектуальные системы управления на желез-
нодорожном транспорте: Монография. — Ростов-на-Дону, 2004. — 214 с.
56. Шалягин Д.В., Цыбуля НА., Боровков Ю.Г. Автоматика, телемехани-
ка и связь. Автоматика и телемеханика: Учеб. пос. Ч. 1. — М.: РГОТУПС,
2004. - 599 с.
57. Шейкин В.П. Эксплуатация механизированных сортировочных
горок. — М.: Транспорт, 1992. — 240 с.
5%. Шелухин В.И. Автоматизация и механизация сортировочных го-
рок. — М.: Маршрут, 2005. — 240 с.
59. Шелухин В.И. Датчики измерения и контроля устройств железно-
дорожного транспорта. — М.: Транспорт, 1990.
60. Шелухин В.И., Шелухин О.И. Телевидение и радиолокация на же-
лезнодорожном транспорте. — М.: Транспорт, 1994.
61. Шеннон К. Работы по информатизации и кибернетике / Пер. с
англ. — М.: Издательство иностранной литературы, 1963.
62. Шмытинский В.В., Котов В.К. Цифровые системы передачи ин-
формации на железнодорожном транспорте. — М.: Транспорт, 1995. —
236 с.
63. Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики: Учебник
для вузов ж.-д. транспорта / Вл.В. Сапожников, И.В. Кокурин, В.А. Ко-
нонов и др.; под ред. проф. Вл.В. Сапожникова. — М.: Маршрут, 2006. —
247 с.
64. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, теле-
механики и связи: Учеб, для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. проф.
Вл.В. Сапожникова. — М.: Маршрут, 2005. — 453 с.
269
Оглавление
Введение................................................3
Глава 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ..........................11
1.1. Сигналы, сигнализация и сигнальные устройства.....11
1.2. Интервальное регулирование движения поездов.......18
1.3. Основные способы и технические средства обеспечения
безопасности движения на перегонах.....................23
1.4. Регулирование движения поездов на станциях........40
1.5. Основные способы и технические средства обеспечения
безопасности движения на станциях......................46
1.6. Расстановка светофоров на станции.................56
Глава 2. СИСТЕМЫ ИНТЕРВАЛЬНОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ.........................70
2.1. Кодовые беспроводные системы автоблокировки.......70
2.2. Проводные системы автоблокировки..................76
2.3. Микропроцессорные системы автоблокировки..........85
2.4. Системы полуавтоматической блокировки.............90
2.5. Локомотивные устройства безопасности..............95
2.6. Системы автоведения и автоматического управления
торможением поезда.....................................ИЗ
2.7. Ограждающие и контрольные устройства на железнодорожном
транспорте............................................120
Глава 3. СТАНЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ
И ТЕЛЕМЕХАНИКИ........................................141
3.1. Устройства обеспечения безопасности движения поездов на
станциях..............................................141
3.2. Автоматизация маневровой работы..................154
3.3. Релейные системы электрической централизации.....163
3.4. Микропроцессорные и компьютерные системы электрической
централизации.........................................173
270
3.5. Система маневровой автоматической локомотивной
сигнализации МАЛ С.......................................189
3.6. Системы автоматизации работы сортировочных станций..191
Глава 4. СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ.................................230
4.1. Системы диспетчерского контроля и технической
диагностики.......................................230
4.2. Системы диспетчерского управления движением поездов.239
Глава 5. ЕВРОПЕЙСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ ETCS............................251
Глава 6. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ
СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ
И ТЕЛЕМЕХАНИКИ....................................259
Рекомендуемая литература.................................266
Учебное издание
Боровков Юрий Геннадьевич
Шалягин Дмитрий Валерьевич
Горелик Александр Владимирович
Митрохин Валерий Евгеньевич
Неваров Павел Анатольевич
Требина Елена Глебовна
Черноусова Виктория Степановна
Бычков Евгений Дмитриевич
Батраков Сергей Александрович
Коваленко Ольга Николаевна
Кузьменко Геннадий Анатольевич
СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ,
ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
В двух частях
Часть 1
Учебник
Подписано в печать 26.12.2011 г.
Формат 60x84 '/16- Печ. л. 17,0. Тираж 978 экз. Заказ
ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию
на железнодорожном транспорте»
105082, Москва, ул. Бакунинская, д. 71
Тел.: +7 (495) 739-00-30,
e-mail: marketing@umczdt.ni,
http:/www.umczdt.ru
ООО «Пиар-Пресс»
117525, Москва, ул. Днепропетровская, д. 7, корп. 1