Железнодорожной автоматики и телемеханики

Автоматикой и телемеханикой называется отрасль техники, обеспечивающая контроль и управление производственными процессами. Железнодорожная автоматика и телемеханика способст­вуют повышению производительности труда, увеличению пропускной способности, обеспечению безопасности движения поездов, улучше­нию условий и культуры труда железнодорожников, совершенствова­нию методов обслуживания. Эти устройства позволяют более эффективно использовать весь комплекс технических средств железнодорожного транспорта, обладая высокими показателями эксплуатационной, технической и экономической эффективности.

Средства автоматики и телемеханики заменяют труд человека при контроле и управлении производственными процессами. На­иболее общей и совершенной системой автоматики является систе­ма автоматического регулирования (САР). Различные виды САР отличаются принципом действия, конструкцией элементов, областью применения и т. п. Однако они имеют ряд общих функциональных узлов, позволяющих представить любую систему САР в виде общей функциональной схемы.

 

 

Рис. 1.1. Общие функциональные схемы САР

 

В системе автоматического регулирования (рис. 1.1, а) из­мерительный орган (датчик Д) измеряет регулируемую величину. В качестве измерительного органа используют датчик, преобразующий регулируемую величину в пропорциональную ей другую физическую величину, удобную для воздействия на орган сравнения ОС. Элементами, выполняющими функции измерительного органа, могут быть тахогенератор, преобразующий скорость вращения в ЭДС, или ток; термопара, преобразующая изменение температуры в ЭДС; мембрана, преобразующая изменение давления в перемеще­ние, и т. п. Измерительные органы, как правило, должны потреб­лять малую мощность, чтобы не нарушать регулируемый процесс.

Задающий орган ЗО служит для задания установленного значе­ния регулируемой величины. Функции этого органа могут выпол­нять простые элементы, например, реле, кнопка, рукоятка, если задание является постоянным, или сложные, если задание являет­ся переменным и должно вычисляться в зависимости от конкретных значений нескольких переменных.

Орган сравнения ОС предназначен для определения отклонения фактического значения регулируемой величины от заданного в результате их сравнения. Для обеспечения работы органа срав­нения необходимо, чтобы выходные параметры измерительного и задающего органов имели одинаковую физическую величину.

При отклонении фактического значения от заданного орган сравнения передает воздействие на исполнительный орган ИО, ко­торый восстанавливает заданное значение регулируемой величины объекта регулирования ОР.

Таким образом, САР представляет собой замкнутую цепь воз­действий: объект — на измерительный орган (датчик) — орган сравнения — исполнительный орган — объект регулирования. Поэ­тому рассмотренная структура САР называется также замкнутой системой автоматического управления. Замкнутая цепь воз­действий состоит из двух основных частей. Одна из них контро­лирует регулируемую величину, а другая — управляет ею.

Функциональная схема САР может содержать и другие элемен­ты. Во многих случаях, например, между органами сравнения и ис­полнительным имеется усилительный орган, так как мощность на выходе органа сравнения обычно невелика и недостаточна для уп­равления исполнительным органом.

На железнодорожном транспорте широко распространены разом­кнутые системы автоматического регулирования, в которых осуще­ствляется лишь одна из функций САР — автоматический контроль или автоматическое управление.

В системах автоматического контроля (рис. 1.1, б) измери­тельный орган (датчик Д) воздействует на указательный орган УО, который сигнализирует или записывает значение контролируе­мой величины или положение объекта (контроль положения стре­лок, сигналов, свободности путей и т. п.). Функция управления объектом здесь отсутствует и может выполняться другой системой.

В системе автоматического управления (рис. 1.1, в) функ­ция контроля отсутствует. Объект может контролироваться другой системой.

В системах автоматики расстояние между объектом управления или объектом контроля и пунктом управления или пунктом контро­ля невелико. Если требуется осуществлять управление или конт­роль удаленными объектами, то необходимы специальные техничес­кие средства для сокращения числа каналов связи между пункта­ми и объектами управления и контроля. В этом случае системы автоматики преобразуются в системы телемеханики. Системы теле­механики отличаются от систем автоматики тем, что они содержат каналы связи КС, шифраторы Ш, передатчики Пер, приемники ПРи дешифраторы ДШ.

К системам телемеханики относят телерегулирование (рис.1.2, а), телесигнализацию (рис. 1.2, б),телеуправление (рис. 1.2, в).

 

Рис. 1.2. Системы телемеханики

 

Применение систем телемеханики дает возможность управления и контроля большим числом удаленных объектов из одного цент­рального пункта с использованием небольшого числа (часто одно­го) каналов связи. Различия между системами автоматики и теле­механики условны. На практике не во всех случаях можно про­вести четкую границу между системами автоматики и телемеха­ники. Часто применяют комплекс устройств, содержащий несколь­ко систем автоматики и телемеханики.

На железнодорожном транспорте для повышения пропускной способности и обеспечения безопасности движения поездов ис­пользуют следующие основные системы автоматики и телемеханики, обеспечивающие нормальное функционирование устройств сигнали­зации, централизации и блокировки (СЦБ).

Автоматическая блокировка (автоблокировка) — система ин­тервального регулирования движения поездов на перегонах при помощи путевых светофоров, показания которых изменяются ав­томатически под действием движущихся поездов. При автоблоки­ровке межстанционные перегоны делят на блок-участки, каждый из которых ограждается проходным светофором. Блок-участок оборудуют рельсовой цепью, которая является датчиком информации о наличии или отсутствии на ней поезда. Светофоры сигнальными огнями передают информацию о состоянии впереди лежащих блок-участков. Воспринимая эту информацию, машинисты движущихся поездов регулируют скорость поездов в соответствии с показаниями светофоров.

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 (см. рис. 1.1, а). 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.

Полуавтоматическая блокировка — система регулирования движения поездов на линиях с неинтенсивным движением, при которой правом на занятие поездом перегона является разре­шающее показание выходного сигнала станции. Открытие сигна­ла производит дежурный по станции или блокпосту, а закрытие осуществляется автоматически от воздействия движущегося поезда. Прибытие поезда в полном составе и освобождение перего­на подтверждает дежурный по станции.

Автоматический диспетчерский контроль представляет собой систему телесигнализации (см. рис. 1.2, б) 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.

Электрическая централизация стрелок и сигналов — комплекс станционных устройств автоматики и телемеханики, позволяющий управлять стрелками и сигналами целой станции (или отдельной ее части) из одного пункта (поста ЭЦ), обеспечивающий безопасность движения поездов и высокую пропускную способ­ность станции. При всех видах электрической централизации для перевода стрелок устанавливают электроприводы; приемо-отправочные пути и стрелочные участки оборудуют рельсовыми цепями; в качестве сигналов применяют светофоры. В зави­симости от типа электрической централизации управление стрел­ками может быть раздельным или маршрутным. При раздель­ном управлении маршрут устанавливают переводом каждой входя­щей в маршрут стрелки нажатием кнопки или поворотом стрелоч­ной рукоятки, после чего нажатием сигнальной кнопки открывают сигнал. При маршрутном управлении стрелки переводят, и сигнал открывают нажатием двух или нескольких кнопок на пульте управления.

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.

Автоматизация сортировочных горок — комплекс устройств, предназначенный для повышения перерабатывающей способности сортировочных горок и обеспечения безопасности движения, со­стоящий из горочной автоматической централизации (ГАЦ) для автоматического перевода стрелок по маршрутам следования от­цепов; системы автоматического регулирования скорости скаты­вания отцепов (АРС), обеспечивающей интервальное и прицельное торможение для поддержания необходимых интервалов между отце­пами; автоматического задания скорости роспуска (АЗСР), обес­печивающего возможность роспуска состава с переменной скоро­стью с целью повышения перерабатывающей способности горки; телеуправления горочным локомотивом (ТГЛ) для автоматичес­кого регулирования скорости надвига состава на горку без учас­тия машиниста; программно-задающих устройств (ГПЗУ), позво­ляющих получить наиболее эффективный режим роспуска отцепов на сортировочной горке.

Основные положения и порядок работы устройств СЦБ, как и других сооружений и устройств железнодорожного транспорта, устанавливаются Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ПТЭ), точное выполнение которых обеспечивает слаженность работы всех звеньев железнодорожного транспорта, четкую и бесперебойную работу железных дорог и безопасность движения.

В соответствии с требованиями ПТЭ для обеспечения безо­пасности движения, а также для четкой организации движения поездов и маневровой работы служат сигналы. Сигнал является приказом и подлежит беспрекословному выполнению. На железно­дорожном транспорте применяют только сигналы, утвержденные министром транспорта. В качестве постоянных сигналов применяют светофоры. При повреждении на светофоре должен ав­томатически загораться красный огонь, а на предупредительном светофоре — огонь, соответствующий запрещающему показанию связанного с ним основного светофора.

 

С устройствами, описанными в разделе 2.1, можно ознакомиться по [1, 2].

 

 

Контрольные вопросы и задание

 

Конт р ольные вопросы

1.Для чего предназначены средства железнодорожной автоматики и телемеханики?

2.Чем отличаются функциональные схемы САР?

3.Из каких элементов состоит функциональная схема управления?

4.Из каких элементов состоят схемы телеуправления и телесигнализации?

5.Для чего предназначена автоблокировка, полуавтоматическая блокировка и автоматическая локомотивная сигнализация?

6.Для чего предназначена электрическая и диспетчерская централизация?

7.Какие устройства входят в комплекс средств автоматизации сортировочных горок?

8.Для чего предназначены светофоры?

Задание

Запустить на персональном компьютере (ПК) программу 1 (см. приложение 7) и ознакомиться с ее действием.