Анализ состояния развития систем жат на перегонах

 

Перегонные системы разрешают или запрещают отправление поезда на перегон, исключают возможность отправления поезда на занятый перегон или блок-участок.

К перегонным устройствам относятся:

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

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

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

• автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) и устройства безопасности движения поездов. С помощью системы АЛС показания напольных светофоров кодовыми сигнала ми передаются в кабину машиниста. Кроме этого, АЛС дополняется автостопом с устройством проверки бдительности машиниста и контроля скорости движения поезда;

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

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

Полуавтоматическая блокировка (ПАБ) относится к перегонным устройствам и служит для регулирования движения поездов на однопутных и двухпутных линиях железных дорог. При ПАБ управление сигналами осуществляется частично вручную работниками службы перевозок, а частично автоматически от воздействия движущегося поезда на путевые приборы и рельсовые цепи. Ограждаемым (блокируемым) отрезком пути при полуавтоматической блокировке является межстанционный (между раздельными пунктами) или межпостовой перегон (часть перегона между станцией и блокпостом). Право на занятие поездом межстанционного или межпостового перегона при ПАБ появляется при разрешающем показании выходного или проходного сигнала. При ПАБ наиболее часто применяются светофоры с двузначной сигнализацией: красный огонь, запрещающий движение, и зеленый огонь, разрешающий.

Устройства ПАБ не допускают открытия выходного или проходного сигнала до освобождения ограждаемого ими межстанционного или межпостового перегона, а на однопутных перегонах после открытия на станции выходного светофора исключается возможность отправления поезда с соседней станции во встречном направлении. При ПАБ межстанционный перегон на блок-участки, как правило, не делится, рельсовыми цепями не оборудуется, ограждается выходными светофорами примыкаемых к нему станций. На перегоне блокируется один поезд. ПАБ обеспечивает небольшую пропускную способность участка и невысокую безопасность движения поездов.

На двухпутных участках по каждому пути поезда движутся только в одном направлении, поэтому при ПАБ поезда следует ограждать только с «хвоста» (рис. 1.2, а), так как встречное столкновение исключается. Выходные светофоры (например, ЧII или НI) на двухпутном участке при свободном перегоне нормально закрыты, но незамкнуты. Для отправления поезда в нечетном направлении приготавливается маршрут и выходной светофор НI открывается. После занятия перегона поездом выходной светофор НI закрывается и замыкается. Замыкание светофора НI снимается дежурным соседней станции Б после фактического прибытия туда отравленного со станции А поезда.

 

Рисунок 1.2. Блокировочные сигналы в полуавтоматической блокировке

 

На однопутных участках движение поездов осуществляется по одному пути в обоих направлениях, поэтому при ПАБ поезд на перегоне должен ограждаться с «хвоста» и «головы» (рис. 1.2, б). Для исключения одновременного встречного отправления поездов на свободный перегон выходные светофоры нормально не только закрыты, но и замкнуты. Для открытия светофора, например НI, в нечетном направлении необходимо с соседней станции Б, на которую предполагается отправить поезд, получить блокировочный сигнал ПС («Путевое согласие»). С помощью этого блокировочного сигнала происходит отмыкание выходных светофоров станции отправления, чем и обеспечивается безопасность движения. После приготовления маршрута отправления и нажа тия сигнальной кнопки выходной светофор НI открывается, а светофоры ЧI, Ч2, Ч3 станции Б остаются закрытыми и замкнутыми. После проследования поездом светофора НI он закрывается и замыкается. Замыкание выходного светофора на однопутном участке снимается лишь после получения на станции отправления блокировочного сигнала ПС с соседней станции, на которую должен быть отправлен следующий поезд.

Управление светофорами осуществляется устройствами путевой (перегонной) ПАБ. Для управления и правильного пользования сигналами раздельные пункты (станции), ограничивающие перегон, оборудуют блокировочными аппаратами и релейными приборами и связывают их электрически между собой двухпроводной линейной цепью. Для управления светофорами дежурный по станции (ДСП) должен нажатием соответствующих кнопок на аппарате управления послать по линейной цепи на соседнюю станцию блокировочный сигнал. От этого сигнала срабатывает релейная аппаратура ПАБ, которая обеспечивает зависимость по управлению светофором. В устройствах ПАБ, кроме сигнала ПС, применяются блокировочные сигналы «Путевое отправление» (ПО) и «Путевое прибытие» (ПП). Блокировочный сигнал ПО вызывает электрическое замыкание выходного светофора станции отправления после открытия и проследования его поездом, обеспечивая невозможность повторного его открытия на занятый перегон. Блокировочный сигнал ПП посылается со станции приема на станцию отправления после прибытия поезда. Этим сигналом снимается электрическое замыкание с выходных светофоров станции отправления на двухпутном участке, а на однопутном участке этим блокировочным сигналом ПП устройства ПАБ приводятся в исходное состояние.

Автоблокировка (АБ) по сравнению с ПАБ является наиболее совершенным средством регулирования движения поездов на перегонах, при которой показаниями проходных светофоров управляет движущийся поезд.

При АБ перегон между станциями делят на отдельные блок-участки, а на их границах устанавливают проходные светофоры. Каждый блок-участок оборудуется электрической рельсовой цепью (РЦ). Источники питания и релейная аппаратура для управления светофором устанавливаются непосредственно около него. При централизованном размещении релейной аппаратуры (на ограничивающих перегон станциях) проходные светофоры на пути не устанавливаются, а движение регулируется по сигналам светофора, устанавливаемого в кабине машиниста.

Повышение пропускной способности достигается реализацией попутного движения поездов с минимальным интервалом, так как полный перегон разделен на отдельные блок-участки, ограждаемые проходными светофорами, которые работают автоматически, в то время как в ПАБ интервал попутного следования поездов равен полному перегону, что и ограничивает его пропускную способность.

Безопасность движения поездов при АБ повышается благодаря оборудованию каждого блок-участка электрической РЦ, которая контролирует не только свободность и занятость блок-участков, но и целостность рельсовых нитей в пределах этих блок-участков. При занятости или повреждении рельсовой нити блок-участка светофор, ограждающий этот участок, автоматически приводится в закрытое состояние, чем и ограждается возникшее препятствие. В целях предупреждения проезда закрытых путевых светофоров и повышения безопасности движения поездов АБ дополняется устройствами автоматической локомотивной сигнализации АЛС, которые передают на локомотивный светофор показания путевого светофора.

Правилами технической эксплуатации предъявляются следующие требования к устройствам АБ: все светофоры должны автоматически перекрываться на запрещающее показание при входе поезда на ограждаемые ими блок-участки, а также в случае нарушения целости рельсовых нитей этих участков; устройства АБ не должны допускать открытия проходного светофора до освобождения подвижным составом ограждаемого им блок-участка, а также самопроизвольного закрытия светофора в результате перехода с основного на резервное питание и обратно; на однопутных перегонах, оборудованных АБ, после открытия на станции выходного светофора должна быть исключена возможность открытия соседней станцией выходных светофоров для отправления поездов на этот же перегон во встречном направлении. Такая же взаимозависимость светофоров должна быть на двухпутных перегонах, оборудованных АБ для двустороннего движения по каждому пути.

На сети железных дорог применяются различные системы АБ.

В зависимости от принятой значности сигнализации проходными светофорами автоблокировка бывает двузначной (распространена на метрополитене), трехзначной и четырехзначной.

В зависимости от числа направлений движения по перегону применяется односторонняя (двухпутная) АБ, которая обеспечивает движение поездов по каждому из двух путей только в одном направлении, и двусторонняя, которая обеспечивает движение поездов по одному пути в обоих направлениях (однопутная). В зависимости от рода тока, питающего рельсовые цепи, АБ может быть постоянного и переменного тока. В зависимости от того, как осуществляется связь по увязке показаний проходных светофоров, АБ бывает проводной и беспроводной.

Любая система АБ должна обладать высокой надежностью, гарантировать отсутствие опасных отказов и обеспечивать:

• связь между показаниями светофора и состоянием блок-участка;

• связь между показаниями проходных светофоров;

• управление огнями светофора;

• контроль целостности нити лампы красного огня и автоматический перенос красного огня на предыдущий светофор при повреждении цепи лампы красного огня данного светофора;

• смену направления движения на перегоне при двустороннем действии на однопутных и двухпутных (при закрытии одного из путей для капитального ремонта) линиях;

• исключение появления на светофоре более разрешающих сигнальных показаний при замыкании изолирующих стыков в РЦ.

Принципиальные схемы АБ вычерчивают по отдельным цепям в принятых условных обозначениях приборов и их контактов. Над каждым контактом ставят буквенное обозначение реле, к которому этот контакт относится.

При АБ используют трех- и четырехзначную сигнализацию путевых светофоров. Минимальный интервал попутно следующих поездов определяется из условия движения поездов на зеленый огонь.

Трехзначную сигнализацию применяют на магистральных линиях, где обращаются поезда с одинаковыми тормозными путями. Интервал попутного следования между поездами в пакете определяется разграничением поездов тремя блок-участками (рис. 1.3, а). Минимальное расстояние L_min сближения поездов рассчитывают между центрами тяжести поездов

 

L_mim = 3 ⋅ l_бл + l_п,                                         (1.1)

 

где l_бл — длина блока-участка, м;

l_п — длина расчетного поезда, м.

Наименьший интервал при разграничении поездов тремя блок-участками

 

T_min = 0,06 ⋅ (3 ⋅ l_бл + l_п)/ν_ср,                              (1.2)

 

где 0,06 — коэффициент перевода км/ч в м/мин;

   ν_ср — средняя скорость поезда на расчетном участке, км/ч.

   При трехблочном разграничении поезда всегда движутся на зеленый огонь впередистоящего светофора. Этим создаются благоприятные условия для машиниста при ведении поезда с установленной скоростью. По показанию путевых светофоров машинист регулирует и скоростной режим движения поезда. Зеленый огонь светофора, к которому приближается поезд, разрешает проследовать данный светофор с установленной скоростью; следующий светофор открыт. Желтый огонь разрешает проследовать данный светофор с уменьшенной скоростью и готовностью остановиться, следующий светофор закрыт.

   При движении поезда по перегону сигнальное показание путевого светофора, к которому он приближается, непрерывно передается на локомотивный светофор. Машинист независимо от условий видимости путевых светофоров, руководствуясь показаниями локомотивного светофора, может точно выполнять сигнальные приказы и уверенно вести поезд.

   Длина блок-участка при трехзначной сигнализации должна быть не менее тормозного пути, то есть не менее 1000 м, наибольшая длина блок-участка – не более 2600 м, а участков приближения перед входным светофором станции – не более 1500 м.

 

Рисунок 1.3. Интервалы попутного следования поездов

при трех- и четырехзначной сигнализации

 

   Интервал попутного следования поездов при трехзначной автоблокировке принимают 8...10 мин, в ряде случаев 6 мин. Интервал попутного следования поезда при АБ с централизованным размещением аппаратуры (ЦАБ), не имеющей путевых светофоров, регулируется только по сигнальным показаниям АЛС (рис. 1.3, б). Расчет времени интервала ведется из условий трехблочного разграничения поездов. Зеленый огонь на локомотивном светофоре разрешает движение с установленной скоростью; желтый огонь – движение с установленной скоростью до момента смены этого огня на желтый огонь с красным. С момента такой смены огней необходимо приступить к торможению и обеспечить остановку поезда на границе блок-участка.

   Четырехзначная сигнализация применяется на участках, где обращаются поезда с разными скоростями и разными тормозными путями. Такими участками являются участки с интенсивным движением пригородных поездов. Такие поезда вследствие частых остановок имеют меньшие скорости и тормозные пути по сравнению с магистральными поездами, которые развивают большие скорости и имеют большие тормозные пути. Блок-участки для пригородных поездов оказываются короче тормозных путей дальних поездов. Поэтому расстановка светофоров должна быть такой, чтобы длина блок-участка обеспечивала максимальный тормозной путь. С целью обеспечения максимальных тормозных путей для дальних поездов, сохраняя при этом минимальные длины блок-участков для пригородных поездов, применяют четырехзначную сигнализацию, используя четырехблочное разграничение поездов.

   Сигнальное показание в виде одновременно горящих желтого и зеленого огней светофора устанавливает начало максимального тормозного пути дальнего поезда. Один горящий желтый огонь проходного светофора означает начало тормозного пути пригородного поезда.

   Наименьший интервал попутного следования поездов определяется из условия движения на зеленый огонь и четырехблочного разграничения поездов (рис. 1.3, в):

 

T_min = 0,06 ⋅ (4 ⋅ l_бл + l_п)/ν_ср.                            (1.3)

 

   Если считать, что длина блока-участка при трехзначной сигнализации выбирается по тормозному пути грузового поезда l_бл = l_тп, но не менее 1000 м, а при четырехзначной сигнализации – по тормозному пути пригородного поезда l′_бл = l_тп/2, тo минимальное расстояние сближения поездов значительно сокращается и пропускная способность участка повышается.

   Для пригородного поезда зеленые огни светофоров 9, 11 и одновременно горящие желтый и зеленый огни светофора 7 разрешают движение с установленной скоростью; желтый огонь светофора 5 требует начала торможения, чтобы произвести остановку поезда у светофора 3 с красным огнем.

   Для пассажирского поезда зеленые огни светофоров 9, 11 разрешают движение с установленной скоростью; желтый с зеленым огни светофора 7 требуют начала торможения, чтобы проследование следующего светофора 5 с желтым огнем произошло со скоростью, допустимой при проезде желтого огня. После проезда светофора с желтым огнем машинист должен продолжать торможение, чтобы остановить поезд у светофора 3 с красным огнем. У высокоскоростного поезда тормозной путь может быть равным четырем блок-участкам автоблокировки, поэтому машинист приступает к торможению от светофора 11 с зеленым огнем. Показания путевых светофоров могут не отражать начало тормозного пути высокоскоростного поезда, поэтому машинист руководствуется скоростными показаниями многозначной АЛС.

   Автоматическая локомотивная сигнализация и автостопы (АЛС) – устройства, предназначенные для повышения безопасности движения поездов и улучшения условий работы локомотивных бригад. Устройства АЛС обеспечивают автоматическую передачу с пути и прием на локомотиве сигналов, соответствующих показаниям путевого светофора, к которому приближается поезд.

   В зависимости от совершенства и уровня решаемых эксплуатационных задач различают системы АЛС с контролем бдительности, контролем скорости и авторегулировкой скорости. При контроле бдительности поезд останавливается автоматически, если после предупреждения (например, звукового сигнала) о смене сигнала на более запрещающий или по истечении контрольного времени машинист нажатием рукоятки бдительности не подтвердит бдительность. Контроль бдительности может быть неоднократным или периодическим.

   Система АЛС с контролем скорости по техническим признакам относится к разомкнутым системам автоматического регулирования. Снижение скорости до значения, определяемого сигналом АЛС, производит машинист. Если машинист не выполнит заданную программу снижения скорости, то произойдет автоматическое торможение.

   Наиболее совершенной является система АЛС с авторегулировкой скорости, которая представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования. Объектом регулирования является скорость поезда. Заданная скорость движения определяется сигналом АЛС (задающий орган), а фактическая скорость движения контролируется скоростемером (датчиком), связанным с колесом локомотива. Информация о заданной и фактической скорости движения сравнивается в органе сравнения. Если фактическая скорость превышает заданную, создается воздействие на исполнительный орган, связанный с тормозами поезда; начинается торможение и снижение скорости до заданной величины, после чего торможение прекращается. Фактическая скорость непрерывно фиксируется скоростемером (датчиком). Таким образом, система автоматического регулирования скорости обеспечивает автоматическое снижение скорости до заданной.

   По способу передачи сигналов с пути на локомотив устройства АЛС делятся на АЛС точечного типа (АЛСТ) и АЛС непрерывного типа (АЛСН).

   Устройства АЛСТ могут применяться на участках с ПАБ на подходах к станции. Передача сигнальных показаний происходит в отдельных точках пути, обычно на тормозном расстоянии от входного светофора. С помощью устройств АЛСТ осуществляется локомотивная трехзначная сигнализация, повторяющая показания входного светофора, а также автоматическое торможение перед ним, если машинист сам не принимает меры к торможению.

   Устройства АЛСН обеспечивают передачу сигнальных показаний напольных светофоров АБ непрерывно при движении поезда по перегону и станции. Систему АЛСН применяют на участках, оборудованных одно- или двухпутной АБ. Благодаря непрерывной передаче сигналов по пути следования локомотива и автоматической связи показаний локомотивного светофора с путевым светофором (вне зависимости от прямой видимости светофора), к которому приближается поезд, облегчаются условия работы машиниста, повышаются пропускная способность участков и безопасность движения поездов.

   Автоматический диспетчерский контроль представляет собой систему телесигнализации о местоположении поездов на участке, состоянии сигналов и свободности путей на промежуточных станциях и другую информацию.

   Автоматическая переездная сигнализация и автоматические шлагбаумы – ограждающие устройства на переезде, обеспечивающие автоматическое включение светофорной сигнализации для автотранспорта и автоматическое закрытие шлагбаумов (при их наличии) при приближении поезда. Эти устройства предназначены для обеспечения безопасности движения поездов при пересечении железных дорог в одном уровне с автомобильными. Переездная сигнализация выключается и шлагбаум открывается автоматически после освобождения поездом переезда.

 

   1.3 Анализ состояния развития систем ЖАТ на диспетчерских участках

 

   Диспетчерская централизация – комплекс устройств, в состав которого входят устройства электрической централизации на станциях, автоблокировка на перегонах и кодовые системы телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС) для передачи команд управления с центрального пункта и передачи извещений с контролируемых объектов на центральный пункт.

   Устройства диспетчерской централизации дают возможность управлять из одного пункта стрелками и сигналами в пределах диспетчерского участка протяженностью до 300 км. Современные системы диспетчерской централизации дают возможность управлять объектами, удаленными от пункта управления практически на любое расстояние.

   Диспетчерская централизация – комплекс устройств ЭЦ и АБ, позволяющих управлять и контролировать работу нескольких станций целого участка дороги поездным диспетчером из одного центра управления. Он позволяет поездному диспетчеру самому управлять пропуском поездов по станциям участка, не прибегая к помощи дежурных по станциям, являющихся по сути дела посредниками между диспетчером и объектами управления. Эта система совместила устройства интервального регулирования движения поездов на перегонах (автоблокировку), электрическую централизацию для управления стрелками и светофорами на станциях (ЭЦ) и средства телемеханики для передачи команд управления (ТУ) и контроля (ТС). Все это позволило управлять из одного пункта маршрутами движения поездов на участках большой протяженности. Внедрению систем диспетчерской централизации предшествовала разработка устройств автоблокировки, электрической централизации, средств телемеханики.

   Устройства ДЦ позволяют поездному диспетчеру с центрального поста управлять стрелками и сигналами линейных пунктов (промежуточных станций, разъездов, обгонных пунктов), входящих в диспетчерский круг. Управление движением поездов из диспетчерского центра управления (ДЦУ) без непосредственного участия дежурных по станциям обеспечивает четкость и оперативность диспетчерского регулирования, существенно ускоряет продвижение поездов по участку (на 25-30 %), позволяет сократить численность работников службы движения на 50-60 человек на каждые 100 км пути за счет ликвидации должностей дежурных по станциям и стрелочным постам. Все операции по приему и отправлению поездов со станции участка производит диспетчер, а регулирование следования поездов по перегону совершается автоматически по сигналам автоблокировки.

   Комплекс устройств ДЦ должен обеспечивать:

• управление из одного пункта стрелками и сигналами ряда станций;

• контроль на пульте управления за свободностью станционных путей,

положением и занятостью стрелок, свободностью путей перегонов;

• повторение на табло показаний входных, выходных и маршрутных

светофоров станций;

• возможность осуществления маневровой работы, а также перехода в

случае необходимости на местное управление стрелками на самой станции;

• автоматическую запись графика исполненного движения поездов;

• обязательное выполнение требований, предъявляемых к электрической

централизации и автоматической блокировке.

   На диспетчерском пункте (в отделении или управлении дороги) установлена управляющая аппаратура, соединенная с промежуточными станциями участка двухпроводной линейной цепью (рис. 1.4). На манипуляторе М имеются кнопки для набора управляющих команд, посылаемых на промежуточные станции. Выносное табло ВТ служит для визуального контроля приготовления маршрутов, открытия сигналов на станциях и продвижения поездов по перегонам и станциям. Поездограф П предназначен для записи графика исполненного движения поездов. Имеется также панель связи С.

 

       

 

Рисунок 1.4. Схема диспетчерской централизации

 

   Набор команд на манипуляторе реализуется с помощью передающей аппаратуры ПП и кодирующего устройства КУ. Сигналы управления принимаются на каждой промежуточной станции КУ и далее поступают в аппаратуру релейной централизации стрелок и сигналов РЦ.

   Диспетчерский контроль за движением поездов – применяют на линиях с автоблокировкой, эти устройства передают поездному диспетчеру информацию об установленном направлении движения, занятии блок-участка, путей на промежуточных станциях, показаниях входных и выходных светофоров и другую информацию.

   Для сбора и передачи диспетчеру сообщений о состоянии контролируемых перегонов, путей и светофоров применяется система частотного диспетчерского контроля (ЧДК). Она включает в себя устройства телеконтроля, собирающие информацию о состоянии перегонов в пределах диспетчерского круга. С перегонов информация о состоянии контролируемых объектов передается по специально выделенным проводам (линии ДСН) сначала на промежуточные станции, а затем по линии ДК поступает на центральный диспетчерский пункт.

   Таким образом диспетчерский контроль представляет собой трехуровневую систему контроля и передачи информации. От объектов контроля – путевых и сигнальных реле (нижний уровень) информация непрерывно поступает на аппаратуру промежуточных станций, ограничивающих перегон (средний уровень), где обрабатывается и передается на центральный диспетчерский пункт поездному диспетчеру и диспетчеру сигнализации и связи (верхний уровень).

   2 Исследование развития новых систем железнодорожной автоматики и телемеханики