Электрическая централизация

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Назначение электрической централизации и требования к ней

1.1 Элементы систем электрической централизации

1.2 Виды систем электрической централизации

2. Определение мощности переменного тока, потребляемого устройствами ЭЦ. Постановка задачи

2.1 Характеристика существующих устройств автоматики и телемеханики на разрабатываемом участке

2.2 Анализ развития систем автоматики и телемеханики для интервального регулирования движения поездов

2.3 Обоснование постановки задачи

3. Теоретические исследования для разработки системы АБТЦ

3.1 Разработка схематического плана станции

3.2 Разработка двухниточного плана станции

3.3 Разработка маршрутизации передвижений на станции

3.4 Расчёт кабельных сетей малой станции

3.5 Функции, область применения и классификация рельсовых цепей

4. Практическое использование проведенных исследований

4.1 Разработка путевого плана перегона

4.2 Разработка принципиальных схем

4.3 Разработка кабельных сетей перегона

4.4 Схема увязки автоблокировки со станционными устройствами

4.5 Четырехпроводная схема изменения направления

4.6 Схема переездной сигнализации

4.7 Техническое обслуживание устройств автоблокировки и электрической централизации малых станций

5. Экономическая часть

5.1 Надежность и безопасность

6. Охрана труда

6.1 Обеспечение безопасности жизнедеятельности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Электрическая централизация (ЭЦ) -- комплекс технических средств для обеспечения безопасности и управления движением поездов и маневровых единиц на станциях и сортировочных горках.

Исходя из элементной базы, различают:

релейные ЭЦ (вся система построена на электромагнитных реле);

релейно-процессорные ЭЦ (релейно-процессорная централизация) (аппарат управления ЭЦ выполнен с использованием компьютерной техники, а схемы, реализующие зависимости и управление напольным оборудованием -- на реле);

микропроцессорные ЭЦ (микропроцессорная централизация).

Примеры ЭЦ:

релейные -- УЭЦ, БМРЦ, ЭЦ-8, ЭЦ-12-00, ЭЦ-12-2003, ЭЦ-К-2000, ЭЦ-К-2003, ЭЦИ-99, релейно-процессорные -- ЭЦ-МПК, Диалог микропроцессорные -- МПЦ-МПК ЭЦ-ЕМ, МПЦ-2, МПЦ-2У, Ебилок-950, МПЦ-И.

Электрическая централизация является основным видом управления стрелками и сигналами. Она необходима для централизованного управления ими и автоматического контроля. Электрическая централизация обеспечивает полную безопасность движения поездов, практически неограниченную дальность управления стрелочными переводами и сигналами, быстроту приготовления маршрута. При этом пропускная способность станции повышается на 50--70% по сравнению с действием ручного управления стрелочными переводами, сокращается на 30--50 человек штат работников на каждые 100 централизованных стрелок, возрастает производительность и улучшаются условия труда. На железных дорогах применяется несколько систем электрической централизации стрелок и сигналов. Одна из наиболее совершенных --маршрутно-релейная. Аппарат такой централизации представляет собой пульт-табло, на котором смонтирована светящаяся схема станционных путей с маршрутными кнопками. Для приготовления маршрута дежурному по станции не требуется поочередно переводить все стрелки, а затем открывать сигнал, достаточно лишь нажать на пульте-табло две кнопки (в начале и конце маршрута), и все стрелки, приведенные в движение электрическими приводами, автоматически займут соответствующее положение, автоматически же откроется и сигнал. На приготовление самого сложного маршрута затрачивается всего 5--7 с. Помогают это сделать многочисленные электрические реле, поэтому система и называется маршрутно-релейной. С применением маршрутно-релейной централизации один человек может управлять всеми стрелками и сигналами большой железнодорожной станции, наблюдать за передвижениями по ее путям поездов и отдельных локомотивов. Средние и крупные станции оборудуют релейной централизацией с центральными зависимостями и центральным питанием. Все оборудование разделяют на постовое и напольное. Постовое находится на централизованном посту. В аппаратной помещается пульт-таб ло для управления всеми стрелками и сигналами станции, а также для контроля их положения. К напольному оборудованию относятся стрелочные переводы (СП), входные и маневровые светофоры, рельсовые цепи, кабельные сети для электрической связи приборов централизации и передачи электроэнергии к стрелочным переводам, светофорам и рельсовым цепям.

Управление происходит с пульта-табло, на котором кнопки управления и контрольные лампочки размещены на схеме путевого развития станции. Пути станции выполнены в виде ячеек, имеющих светофильтры белого и красного цвета. Белые ячейки показывают трассу установленного маршрута, а красные загораются при занятии поездом соответствующего блок-участка, по мере освобождения маршрута они гаснут. Имеются кнопки для набора маршрутов приема и отправления поездов.

Чтобы дежурному по станции было удобнее работать, вместо пуль-та-табло сделали пульт-манипулятор с выносным табло. Все кнопки, необходимые для управления стрелочными переводами и сигналами, находятся на пульте-манипуляторе, и дежурный может выполнять действия по установке маршрутов, не поднимаясь с рабочего кресла, а за продвижением поездов следить по выносному табло.

На крупных станциях маршрутно-релейная централизация дополняется кодовой, с помощью которой осуществляется управление стрелочными переводами, расположенными в отдельных районах станции.

Переводят, замыкают и контролируют каждую стрелку при помощи стрелочного электропривода с электрическим двигателем.

Наибольшее распространение получила блочная маршрутно-релейная централизация (БМРЦ). Новая система релейной централизации ЭЦ-ЕМ характеризуется более высоким уровнем обеспечения безопасности движения поездов. В последние годы разрабатываются системы микропроцессорной централизации (МПЦ), они позволяют дополнить ЭЦ возможностями по сбору информации со станции, оптимизации решений и хранению в памяти ЭВМ всех поездных ситуаций.

Рисунок 1

1. Назначение электрической централизации и требования к ней

Электрическая централизация (ЭЦ) представляет собой систему автоматики, предназначенную для управления стрелками и светофорами раздельных пунктов (станций) с целью улучшения организации и обеспечения безопасности движения поездов. При ЭЦ каждый стрелочный перевод оборудуется стрелочным электроприводом, который осуществляет перевод стрелки, запирание ее остряков и обеспечивает контроль их положения. Главные и приемо-отправочные пути станций и стрелки, участвующие в поездных и маневровых маршрутах оборудуются рельсовыми цепями для контроля их свободности. Сигналы машинисту подаются поездными и маневровыми светофорами. Для приготовления маршрута дежурный по станции (ДСП) воздействует на кнопки и рукоятки пульта управления и после перевода стрелок и открытия светофора получает на табло индикацию положения стрелок, состояния сигналов, занятости и свободности изолированных участков, а также о готовности, использовании и освобождении маршрута. Применение электрической централизации эффективно при управлении группой стрелок и сигналов из одного центрального поста. Иногда в сортировочных районах станций целесообразно использовать местное управление стрелками, при котором их перевод осуществляется с маневровых колонок, маневровых вышек и постов централизации. Согласно требованиям п. 27 Приложения № 3 к ПТЭ устройства электрической централизации должны обеспечивать:

взаимное замыкание стрелок и светофоров;

закрытие светофора при потере контроля положения стрелки или ее взрезе;

контроль положения стрелок и занятости путей и стрелочных секций на аппарате управления;

возможность маршрутного или раздельного управления стрелками и светофорами, производство маневровых передвижений по показаниям маневровых светофоров, при необходимости передачу стрелок на местное управление;

управление устройствами, обеспечивающими предотвращение самопроизвольного выхода подвижного состава на маршруты приема, следования и отправления поездов (охранных стрелок, сбрасывающих остряков и башмаков), а также контроль положения этих устройств.

Устройства ЭЦ не должны допускать:

открытия входного светофора при маршруте, установленном на занятый путь;

перевода стрелки под подвижным составом; открытия светофоров, соответствующих данному маршруту, если стрелки не поставлены в надлежащее положение;

перевода входящей в маршрут стрелки или открытия светофора враждебного маршрута при открытом светофоре, ограждающем установленный маршрут.

1.1 Элементы систем электрической централизации

Структурная схема электрической централизации включает в себя аппаратуру и оборудование центрального поста и напольное технологическое оборудование. К оборудованию центрального поста относится пульт управления, который на промежуточных станциях совмещается с табло (пульт-табло). На крупных станциях устанавливаются раздельные пульт управления и выносное табло.

Аппаратура центрального поста включает в себя устройства управления и контроля (наборная группа, указатели, индикаторы, сигнализаторы), а также релейную аппаратуру, которая непосредственно связана с напольным оборудованием и обеспечивает выполнение необходимых зависимостей между исполнительными устройствами. В том случае, когда станция располагается на участке железной дороги, оборудованном диспетчерской централизацией, на центральном посту размещается аппаратура телеуправления и телесигнализации с устройствами выхода на каналы ТУ и ТС.

К напольному оборудованию относятся электроприводы стрелок и устройств заграждения, станционные светофоры и рельсовые цепи. Кроме этого на поле могут располагаться релейные и батарейные шкафы, маневровые колонки и маневровые вышки, устройства контроля схода подвижного состава (УКСПС), устройства обнаружения нагрева букс (ДИСК, КТСМ), аппаратура бесконтактного автоматического контроля стрелок (АБАКС) и др.

1.2 Виды систем электрической централизации

На сети железных дорог Казахстана в эксплуатации находятся несколько систем электрической централизации, различающиеся по сложности, выполняемым функциям и конструктивному исполнению. Это вызвано специфическими особенностями станций в зависимости от их назначения (участковые, промежуточные и др.), количества стрелок и сигналов, включаемых в централизацию, размеров движения поездов и т.д..

На малодеятельных участках, где размеры движения невелики, а на станциях выполняется незначительный объем маневровой работы, необходимо упрощать и удешевлять систему электрической централизации, не снижая при этом требований по обеспечению безопасности движения поездов. На крупных станциях и железнодорожных узлах с интенсивной поездной и маневровой работой следует применять более совершенные и более дорогостоящие системы централизации стрелок и сигналов.

Первой была разработана система электрической централизации с местными зависимостями и местным питанием. В этой системе вся релейная аппаратура, осуществляющая взаимные зависимости между стрелками и сигналами, располагалась в релейных будках, находящихся в горловинах станции. Источники питания также располагались в горловинах станции в батарейных шкафах или колодцах. Пульт управления находился в станционном здании. Разнесенность управляющей, контролирующей и питающей аппаратуры вызывала частые сбои в работе системы и создавала значительные сложности в ее обслуживании. В настоящее время системы ЭЦ с местными зависимостями и местным питанием не применяются.

В системах централизации с центральными зависимостями приборы, осуществляющие взаимозависимости стрелок и сигналов, размещаются в релейном помещении, находящемся в здании поста электрической централизации. В этом же здании находится помещение дежурного по станции. Все современные системы ЭЦ проектируются и строятся по этому принципу.

До 70-х годов прошлого столетия самой распространенной системой электрической централизации для промежуточных станций являлась система с центральными зависимостями и местным питанием. В этой системе напольные устройства получали питание от аккумуляторных батарей, расположенных в батарейных шкафах, находящихся в горловинах станции и у входных светофоров. Аппаратура, управляющая стрелками и светофорами, размещалась в релейных шкафах, а приборы, осуществляющие необходимые взаимозависимости, находились в релейном помещении на посту ЭЦ. Недостатком этой системы являлось большое количество приборов (реле и аккумуляторов), установленных на поле и разнесенность управляющей аппаратуры, поэтому сейчас такие системы встречаются довольно редко.

Основным типом систем ЭЦ в настоящее время являются системы с центральными зависимостями и центральным питанием. На посту централизации располагается вся релейная аппаратура и источники электропитания. Только у входных светофоров в релейных шкафах находятся реле, которые управляют огнями этих светофоров. Также у входных светофоров устанавливаются батарейные шкафы резервного питания.

В электрической централизации в основном применяется прямое управление стрелками и светофорами, при котором каждое исполнительное устройство соединяется с управляющими и контролирующими аппаратами индивидуальной электрической цепью. На крупных станциях с большим количеством объектов, удаленных от центрального поста, для управления этими объектами может применяться кодовое телеуправление, при котором по ограниченному числу управляющих линий передаются кодовые сигналы для управления большим числом исполнительных устройств.

Дистанционное управление стрелками и сигналами может быть раздельным (индивидуальным) и маршрутным. При раздельном управлении каждая стрелка и каждый светофор имеют индивидуальную кнопку (рукоятку) на пульте управления и при приготовлении маршрута необходимо все эти кнопки (рукоятки) устанавливать в нужное положение. В случае маршрутного управления маршрут задается нажатием всего двух кнопок: начала и конца маршрута. При этом все стрелки по трассе маршрута автоматически устанавливаются в нужное положение, а после этого автоматически открываются связанные с ними сигналы.

Электрическая централизация, обеспечивающая маршрутное управление стрелками и сигналами, получила название маршрутно-релейной централизации (МРЦ). Более совершенным типом систем МРЦ являются системы с блочным расположением аппаратуры управления и контроля - блочные МРЦ (БМРЦ). Блочная компоновка аппаратуры позволяет проводить ее оперативный ремонт и обслуживание с минимальными временными затратами.

В настоящее время широко внедряются системы электрической централизации с использованием электронно-вычислительных машин на базе микропроцессоров - микропроцессорные системы централизации (МПЦ). Применение управляющей и контролирующей аппаратуры на базе микропроцессоров, а также персональных компьютеров в качестве автоматизированных рабочих мест (АРМ ДСП) позволяет значительно удешевить стоимость систем электрической централизации, сделать их более компактными, удобными, надежными, а также расширить их функционал.

Рисунок 2

2. Определение мощности переменного тока, потребляемого устройствами ЭЦ. Постановка задачи

2.1 Характеристика существующих устройств автоматики и телемеханики на разрабатываемом участке

На двухпутном участке железной дороги длиной в 40 км и при автономной тяге продолжительное время эксплуатировалась система полуавтоматической блокировки (ПАБ) на перегонах и маршрутно-контрольные устройства на станциях. При ПАБ на межстанционный перегон может быть отправлен только один поезд и поэтому интервал между поездами возрастает и определяется временем хода поезда по перегону. Для увеличения пропускной способности необходимо осуществить движение поездов в попутном направлении с минимальным интервалом. ПАБ представляет собой систему сигнализации, связи и блокировки (СЦБ) между двумя раздельными пунктами при которой изменение показаний постоянных сигналов и подаче блокировочных сигналов о следовании поезда производится работниками движения и частично автоматически от воздействия на путевые приборы и рельсовые цепи (РЦ) движущимся поездом. Общая схема однопутной релейной полуавтоматической блокировки (РПБ) типовая и состоит из следующих узлов: линейной цепи, связывающей соседние станции; цепи местных зависимостей, обеспечивающих связь линейных и станционных устройств; цепи станционных устройств. В линейную цепь входят: линейные реле ЧЛ (НЛ) комбинированного типа, служащие для получения согласия на отправление поезда и извещения о его прибытии на соседнюю станцию; реле дачи прибытия ЧДП (НДП), извещающие о выходе поезда с соседней станции и подготавливающие схему станции приема к фиксации прибытия поезда. Цепь местных зависимостей состоит: из реле дачи согласия ЧДС (НДС); маршрутных реле отправления ЧОМ (НОМ); противоповторных ЧОП (НОП) и вспомогательных ЧОВ (НОВ) реле отправления; реле прибытия поезда ЧП (НП).

Цепи станционных устройств включают в себя схемы управления сигналами, изолированными рельсами с педалями, маршрутными реле и другими. ток электрический телемеханика

Отправление поезда со станции отправления на перегон возможно лишь после получения согласия от станции приема. После приготовления маршрута отправления на станции отправления открывается выходной светофор с посылкой блокировочного сигнала "Путевое отправление". После приема поезда посылается блокировочный сигнал "Путевое прибытие" на станции приема. В полуавтоматической блокировке необходимы устройства, контролирующие проследование поездов и осуществляющие при приеме и отправлении закрытие за ними входных и выходных светофоров. До недавнего времени, в основном, применялись устройства, работающие от воздействия поезда на изолированный рельс и механическую педаль. Однако по мере увеличения скорости, размеров движения, веса локомотивов и вагонов увеличивалось и количество отказов в работе педалей. Для повышения надежности действия ПАБ стали применять беспедальные схемы, основанные на воздействии поезда на рельсовые цепи. В беспедальную схему, как правило, входят две нормально разомкнутые или нормально замкнутые рельсовые цепи. Нормально замкнутые рельсовые цепи применяют в тех случаях, когда они необходимы для основных станционных устройств автоматики. В остальных случаях применяют разомкнутые рельсовые цепи. Устройства, контролирующие проследование поездов, не позволяет контролировать прибытие поезда в полном составе и фактическое освобождение перегона. Для устранения этого недостатка применяют различные средства: сплошные рельсовые цепи на перегонах; устройство "активного хвоста" для каждого поезда, устройства счета осей в поездах.

На участке 7 раздельных пунктов имеют стрелки ручного управления и оборудуются устройствами ключевой зависимости, а также аппаратами для централизованного управления сигналами.

Для повышения безопасности движения устраиваются рельсовые цепи, обеспечивающие контроль свободности или занятости приемоотправочных путей и стрелочных горловин. Управление станционными светофорами индивидуальное, разрешением на отправление поезда на свободный перегон служит открытое положение выходного сигнала.

Приполуавтоматической блокировки применяется двухзначная сигнализация, при которой блокируемые участки пути ограждаются выходными светофорами красный огонь - запрещающий или зеленый огонь - разрешающий движение. Светофоры открывает дежурный по станции с аппарата управления. Закрытие светофоров может быть, выполнено с аппарата управления от воздействия на сигнальную кнопку или автоматически. Для автоматического закрытия светофоров используются рельсовые цепи приемоотправочных путей и стрелочных горловин, а также контрольные путевые участки с короткими рельсовыми цепями (25 м).Маршрутно-контрольные устройства (МКУ) на станциях системы обеспечивают контроль правильности приготовления маршрута и запирание стрелок замками Мелентьева, исключение одновременной установки враждебных маршрутов и разделку маршрута стрелочником лишь с разрешения дежурного по станции. В помещении дежурного устанавливается распорядительный аппарат МКУ, имеющий по одному блок - механизму на горловину станции и несколько маршрутных рукояток - по одной маршрутной рукоятке на два маршрута. На каждом стрелочном посту устанавливается централизатор-исполнительный аппарат с одним блок-механизмом, маршрутными и сигнальной рукоятками, стрелочными и сигнальными замками. Устройства ПАБ исключают возможность отправления на перегон второго поезда, если перегон еще занят ранее отправленным поездом. Это достигается тем, что выходной сигнал после проследования мимо него поезда закрывается и замыкается; замыкание может быть снято дежурным по станции следующего раздельного пункта только после фактического прибытия туда отправленного поезда в полном составе.

При полуавтоматической блокировки на перегоне может находиться только один поезд, поэтому пропускная способность заданного железнодорожного участка не высокая. Применяемая на станциях участка система МКУ имеет и ряд недостатков. В частности, отсутствие объективного контроля свободности маршрута техническими средствами. Поэтому не исключается вероятность установки маршрута на занятый, например, приемо-отправочный путь из-за ошибочных действий персонала. Система МКУ имеет ограниченную пропускную способность и недостаточно обеспечивает безопасность движения поездов, хотя отличается простотой и невысокой стоимостью. Эти недостатки говорят о необходимости замены данной уже устаревшей системы другой, новой и более совершенной.

2.2 Анализ развития систем автоматики и телемеханики для интервального регулирования движения поездов

Устройства автоблокировки и АЛС, применяемые на железных дорогах нашей страны, основаны на использовании электрических рельсовых цепей. С их помощью контролируют занятое или свободное состояние блок-участков, а также целость рельсовых нитей. Нормативное значение расчетного сопротивления изоляции рельсовой линии при построении рельсовых цепей принято равным 1 Ом км. Практически в большинстве случаев работоспособность рельсовых цепей может быть обеспечена в применяемых системах автоблокировки при снижении сопротивления изоляции до 0,7 и 0,6 Ом км. Нормативное сопротивление поездного шунта составляет 0,06 Ом. В качестве основного источника электропитания устройств используется продольная высоковольтная линия автоблокировки напряжением 6 или 10 кВ. Резервным источником служит: при электротяге постоянного тока линия электропередач (ЛЭП), подвешенные на опорах контактной сети напряжением 6 или 10 кВ; при электротяге переменного тока линия ДПР напряжением 27,5 кВ; при автономной тяге аккумуляторные батареи.

В отдельных случаях в качестве временного резервного источника могут использоваться стационарные и передвижные дизель-генераторные агрегаты. На железных дорогах применяются системы автоблокировки, в которых использованы рельсовые цепи с изолирующими стыками. В них информация о состоянии впереди расположенных блок-участков и порядок ведения поезда с точки зрения сближения его с впереди идущим поездом передается машинисту путевыми светофорами. Для повышения безопасности движения и расширения эксплуатационных возможностей системы регулирования одновременно также информация передается машинисту и локомотивным светофором с помощью средств АЛС. На сети используется четырехзначная система АЛС числового кода, дополняемая автостопом и устройствами контроля скоростей и проверки бдительности машиниста. Весь парк локомотивов оборудован соответствующей приемной аппаратурой. Основная аппаратура автоблокировки и путевых устройств АЛС размещается в релейных шкафах, располагаемых непосредственно на линии у каждого путевого светофора. Там же располагается силовая аппаратура высоковольтной линии с понижающим трансформатором для электропитания аппаратуры и светофора. На участках с автономной тягой применяется автоблокировка постоянного тока. В ней используются импульсные рельсовые цепи постоянного тока, длина которых может достигать 2600 м. Исключение опасных положений при коротком замыкании изолирующих стыков обеспечивается чередованием полярности питающего напряжения в смежных рельсовым цепях. Увязка между показаниями попутных светофоров, передача извещения о приближении поездов к станции и переездам, а также работа устройств диспетчерского контроля и схемы смены направления движения осуществляется по линейным цепям. Импульсные рельсовые цепи подвержены влиянию аккумуляторного эффекта, особенно на участках с железобетонными шпалами слабо защищены от воздействия помех постоянного и переменного тока. При питании от резерва (аккумуляторных батарей) действие АЛС прекращается. Практически при отключении высоковольтной линии, особенно при повторных отключениях, не во всех случаях может быть обеспечена нормальная работа устройств автоблокировки. Использование аккумуляторных батарей усложняет содержание устройств.

Эти недостатки ухудшают эксплуатационно-технические характеристики системы в целом. Поэтому в настоящее время наблюдается тенденция к внедрению на линиях с автономной тягой кодовой автоблокировки переменного тока с двухцепной высоковольтной линией. На участках с электротягой применяется кодовая автоблокировка переменного тока с кодовыми рельсовыми цепями. В качестве сигнального тока рельсовых цепей используются кодовые сигналы числовой АЛС. При электротяге постоянного тока частота несущей этих сигналов принята 50 Гц, а при электротяге переменного тока 25 или 75 Гц. Если нормативное значение сопротивления балласта - 1 Ом·км, сопротивление поездного шунта - 0,06 Ом, а практически реализуемые коэффициенты возврата и запаса путевых приемников соответственно -- 0,75 и 1,1, то расчетная предельная длина рельсовых цепей составляет при частоте 25, 50, 75 Гц соответственно 3500, 3000 и 2700 м. Уменьшение максимальной длины рельсовых цепей по сравнению с предельными позволяет обеспечить их работоспособность при случайном снижении сопротивлении изоляции ниже нормы. При автоблокировке с рельсовыми цепями 75 Гц такую же частоту имеет и напряжение питания высоковольтной линии. Резервные источники электропитания в этом случае отсутствуют. Увязка между показаниями проходных светофоров в кодовой автоблокировке осуществляется по рельсовым цепям. Передача же извещений на станции и переезды, а также работа устройств диспетчерского контроля и смены направления движения осуществляется по линейным цепям. При электротяге постоянного тока используются воздушные или кабельные линии, а при электротяге переменного тока - только кабельные. Полуавтоматическая блокировка обеспечивается следующими зависимостями: после открытия одного из выходных сигналов замыкаются все выходные сигналы на тот же перегон до тех пор, пока на станцию отправления не будет подан блокировочный сигнал о прибытии на соседнюю станцию отправленного поезда; блокировочный сигнал о прибытии поезда может быть подан на станцию отправления, если датчиками информации и дистанционной аппаратурой отмечено фактическое прибытие поезда на станцию. Устройства полуавтоматической блокировки автоматически контролируют прибытие поезда на станцию, не имеют приборов, которые бы отмечали прибытие поезда в полном составе. Поэтому работники, обслуживающие ПАБ, должны убедиться в том, что поезд прибыл в полном составе с хвостовыми сигналами, а затем уже подать блокировочный сигнал о прибытии поезда. Тенденция к повышению скоростей движения и росту числа категорий поездов, следующих по линии с различными максимальными скоростями, обусловило необходимость повышения быстродействия устройств и увеличение объема информации, передаваемой на локомотив. В связи с увеличением скорости движения и мощности электровозов потребовалось повышение защищенности путевых и локомотивных устройств от воздействия тягового тока и его гармонических составляющих. Кроме того, появилась необходимость обеспечить надежную защиту путевых устройств от ложных срабатываний при объединении рельсовых нитей соседних путей. Для решения этих задач с применением современной элементной базы были разработаны новые системы автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации: частотная, унифицированная и централизованная. Основой частотной автоблокировки являются кодовые рельсовые цепи с изолирующими стыками. Для их работы, а также для работы устройств автоматической локомотивной сигнализации используются непрерывные частотные сигналы в диапазоне 100 и 400 Гц. Каждый кодовый сигнал передается в виде комбинации из двух частот разных диапазонов, то есть кодообразование осуществляется по закону сочетаний. Такое построение кода постоянного веса характеризуется большой избыточностью, так как из общего числа возможных комбинаций на все сочетания (64) для передачи сигналов используются только 15 сочетаний из 6 по 2. При этом кодовое расстояние между любыми кодовыми комбинациями составляет 2. Такая относительно большая избыточность, принятая в кодообразовании, позволяет получить достаточно высокую помехозащищенность устройств частотной автоблокировки и АЛС, так как все одиночные повреждения в каналах передачи приводят к защитному отказу, которые контролируются как путевыми, так и локомотивными приемными устройствами.

Исключение опасных положений при коротком замыкании изолирующих стыков и объединении рельсовых нитей соседних путей обеспечивается использованием в соседних и смежных рельсовых цепях каждого пути различных частот и применением гетеродинного способа приема сигналов путевыми приемниками. Автоблокировка с гетеродинными рельсовыми цепями 75 Гц предназначена для интервального регулирования движения поездов на однопутных и многопутных магистральных участках железных дорог. Она обеспечивает передачу машинисту поезда и автоматически поездным устройствам информации о допустимой скорости движения и количестве свободных блок-участках. Эта информация передается путевыми светофорами и устройствами АЛС. В односторонней системе автоблокировки при движении по неправильному пути она передается только средствами АЛС. Автоблокировка обеспечивает работу устройства АЛС числового хода в диапазоне со средней частотой 75 Гц и частотной системы локомотивной сигнализации в диапазоне 100 - 400 Гц и может применяться на участках железных дорог с любыми видами тяги. Для работы рельсовых цепей автоблокировки используются частоты диапазона 50 - 100 Гц. Максимальная длина рельсовой цепи составляет 2000 м. При этом шунтовой и контрольный режимы обеспечиваются при сопротивлении изоляции рельсовой линии не менее 0,55 Ом. Аппаратура автоблокировки размещается в релейных шкафах, устанавливаемых на каждой сигнальной точке. Увязка между сигнальными показаниями путевых светофоров на соседних сигнальных точках выполняются по линейной цепи. Устройства частотной автоблокировки на каждой сигнальной точке контролируют состояние необходимого количества блок-участков без применения линейных цепей.

Рельсовые цепи частотной автоблокировки с использованием сигнальных токов в диапазоне 100 - 400 Гц более критичны к снижению сопротивления изоляции рельсовой линии по сравнению с частотами 25 - 75 Гц, применяемыми в числовой кодовой автоблокировке. Поэтому при проектировании максимальная длина рельсовых цепей частотной автоблокировки не должна превышать 1500 м. Кроме того, для нормального действия приемных устройств частотной автоблокировки с выделением низкой разностной частоты электроснабжение сигнальных установок перегона должно осуществляться от единой энергетической системы с целью стабилизации разностной частоты, что в некоторых случаях может вызвать затруднения, например, при электроснабжении от резервных дизель-генераторных установок. Эти недостатки устранены в унифицированной системе автоблокировки и АЛС, при разработке которой использованы принципы и технические решения, принятые в частотной автоблокировке. К ним относятся применение непрерывных рельсовых цепей с гетеродинными путевыми приемниками а частотных признаков при кодировании сигнальных показании, выполнение аппаратуры на современной элементной базе. Частоты сигнального тока для работы рельсовых цепей размещается в диапазоне 71 - 83 Гц. На этой же частоте обеспечивается действие числовой системы АЛС. Для работы частотной АЛС выбраны те же диапазоны частот (100 - 400 Гц), что и в системе автоблокировки, однако для их образования не используется промышленная частота сети питания. Поэтому электроснабжение устройств унифицированной системы автоблокировки и АЛС может осуществляться от источников переменного и постоянного тока. Увязка между сигнальными показаниями осуществляется по линейным цепям. Максимальная длина рельсовой цепи принято равной 2000 м.Все рассмотренные системы характеризуются рассредоточенным размещением аппаратуры. Вблизи железнодорожного пути размещаются сигнальные установки, содержащие светофор, шкаф с аппаратурой для управления огнями светофора и выбора кодовых сигналов АЛС, рельсовые цепи с изолирующими стыками, высоковольтные трансформаторы электропитания.

Структура систем автоблокировки и применяемые для ее построения отдельные элементы во многом определяются наличием путевых светофоров, используемых в качестве основного средства регулирования движения поездов. В свою очередь структура и ее элементы определяют эксплуатационно-технические и экономические показатели системы интервального регулирования в целом.

Надежность функционирования автоблокировки и АЛС в значительной степени зависит, например от исправного состояния изолирующих стыков и светофорных ламп, отказы в работе которых составляют 25-30 % общего числа отказов устройств. Для улучшения условий труда обслуживающего персонала и ускорения процесса отказов устройств приходится прибегать к системам дистанционного контроля исправности отдельных узлов сигнальных установок. Эти контрольные устройства вызывают необходимость в дополнительных каналах связи и усложняют напольную аппаратуру сигнальных установок. Вопрос автоматического резервирования отдельных приборов и устройств не решается и при применении систем дистанционного контроля. Перспективными с точки зрения качественного улучшения эксплуатационно-технических и экономических показателей являются системы интервального регулирования движения поездов с централизованным размещением аппаратуры (ЦАБ, АБТЦ) при использовании рельсовых цепей без изолирующих стыков. Возможности наиболее эффективной реализации преимуществ централизованного размещения аппаратуры применения рельсовых цепей без изолирующих стыков появляются при организации движения поездов по сигналам АЛС. Система интервального регулирования движения поездов по сигналам АЛС находят все более широкое применение как на железных дорогах нашей страны, так и на зарубежных железных дорогах. Разработка и внедрение системы интервального регулирования с централизованным размещением аппаратуры, бесстыковыми рельсовыми цепями и без проходных светофоров являются одним из наиболее перспективных направлений развития и совершенствования устройств, предназначенных для интервального регулирования и обеспечения движения поездов.

Рисунок 3

2.3 Обоснование постановки задачи

Автоблокировка с централизованным размещением аппаратуры с тональными рельсовыми цепями (АБТЦ) предназначена для интервального регулирования движения поездов на одно и двухпутных железнодорожных линиях метрополитенов. Система является универсальной, она может применяться при любом виде тяги поездов, а также на линиях с централизованным электроснабжением пассажирских поездов (ЦЭС). Рельсовые цепи этой системы надежно защищены от помех, создаваемых токами ЦЭС, и обеспечивают непрерывность цепи возврата тока ЦЭС по рельсам без установки каких-либо дополнительных устройств. Основными отличительными особенностями системы АБТЦ являются: использование ТРЦ, отсутствие изолирующих стыков, наличие проходных светофоров и размещение основного оборудования на станциях, ограничивающих перегон.

Принцип построения тональной рельсовой цепи представлен на рисунке 3.

С целью повышения эффективности перевозочного процесса, надежности устройств и безопасности движения в системе АБТЦ предусмотрено:

- двухстороннее движение по каждому пути двухпутного перегона;

- наличие защитных участков для обоих направлений движения;

- применение двухнитевых ламп красного огня на всех проходных светофорах, а также желтого огня на предвходных светофорах;

- контроль исправности жил кабеля рельсовых цепей;

- контроль перемыкания жил кабеля питания ламп проходных светофоров;

- контроль последовательности занятия рельсовых цепей при включении кодовых сигналов АЛС;

-более совершенная схема контроля правильности занятия и освобождения рельсовых цепей блок-участка (контроль потери шунта) с блокировкой светофорови схем кодирования АЛС.

Рисунок 4 - Принцип построения тональной рельсовой цепи

Основными узлами станционных устройств системы являются: постовое оборудование рельсовых цепей, схемы включения и контроля ламп проходных светофоров, схемы кодирования рельсовых цепей для передачи информации на локомотив, схемы замыкания и размыкания перегонных устройств с целью исключения опасных ситуаций при потере шунта. Кроме того, в работе системы участвуют линейные цепи, схема смены направления, схема увязки с устройствами электрической централизации и переездными устройствами.

В схемах ТРЦ предусмотрен контроль исправности жил кабеля. При перемыкании жил схема контроля отключает питание рельсовых цепей, при обрыве - включает соответствующую индикацию на пульте.

Обобщенная структурная схема ТРЦ представлена на рисунке 3.1

Путевые приемники контролируют состояние рельсовых цепей той части перегона, которая отнесена к данной станции. Путевые реле этих РЦ воздействуют на сигнальные реле, которые обеспечивают выбор требуемых показаний проходных светофоров и кодовых сигналов АЛС. Кроме того, путевые реле воздействуют на схемы включения кодовых сигналов в рельсовые цепи и на блокирующие реле, управляют схемами контроля последовательного занятия рельсовых цепей и схемами контроля последовательного освобождения РЦ.В схемах управления огнями светофоров предусмотрен контроль исправности жил кабеля. При обрыве жил обеспечивается включение на табло индикации о перегорании нити лампы светофора, а в ряде случаев (при обрыве прямой жилы основной нити двухнитевой лампы) осуществляется подключение резервной нити. При перемыкании прямой и обратной жил производится отключение питания ламп светофора.

Рисунок 5 - Обобщенная структурная схема ТРЦ

Для передачи на локомотив информации об условиях движения предусмотрен формирователь сигналов АЛС. Схема выбора сигналов АЛС выбирает требуемые кодовые комбинации в зависимости от состояния сигнальных реле. Схема включения кодовых сигналов подает их в рельсы занятой РЦ по команде соответствующего путевого реле. При этом кодовые сигналы подаются в рельсы только при условии соблюдения последовательности их занятия. При наложении постороннего шунта, изломе рельса или ложной занятости рельсовой цепи схема контроля последовательного занятия рельсовых цепей запрещает передачу разрешающих кодовых сигналов. Этим исключается возможность включения на локомотивном светофоре разрешающего показания при приближении к закрытому проходному светофору. Кодовые сигналы АЛС подаются в рельсы по существующим питающим и релейным жилам кабеля рельсовых цепей. Схемы замыкания и размыкания перегонных устройств включают в себя блокирующие реле и схемы контроля последовательного освобождения рельсовых цепей. При вступлении поезда на какой-либо блок-участок блокирующее реле воздействует на сигнальные реле этого блок-участка, чем исключается открытие светофора, ограждающего данный БУ, и выбор разрешающего кодового сигнала для предыдущего блок-участка (замыкание блок-участка).Размыкание блок-участка проводится автоматически с участием схемы контроля последовательного освобождения рельсовых цепей этого БУ и защитного участка. Нарушение указанной последовательности при освобождении блок-участка может быть следствием потери шунта при фактически занятом БУ или защитном участке. При этом размыкание блок-участка не происходит и разрешающий сигнал не включается. Для размыкания блок-участка при ложной занятости или неисправности схемы в системе АБТЦ предусмотрена схема искусственной разделки, которую в инструктивном порядке проводит дежурный по станции отправления. Схемы, указанные на структуре АБТЦ, кроме схем ТРЦ и формирователя сигналов АЛС, строятся для каждого блок-участка и являются общими как для установленного правильного, так и неправильного направлений движения. Перестройка схем в зависимости от установленного направления движения осуществляется схемой смены направления.

Станционная аппаратура АБТЦ размещается на станциях, ограничивающих перегон, устанавливается в постах ЭЦ или в транспортабельных модулях и соединяется с напольным оборудованием при помощи кабеля. Деление перегона (раздел кабеля) производится по сигнальной установке, находящейся в середине перегона. При этом рекомендуется светофор и питающий конец РЦ, расположенный непосредственно за этим светофором, подключать к станции отправления. Длина кабеля не должна превышать 9 км для управления светофором и 12 км для рельсовых цепей.При небольшой длине перегона аппаратура может быть размещена на одной из станций. При большой длине перегона часть аппаратуры размещается в транспортабельном модуле в середине перегона. К напольному оборудованию системы АБТЦ относятся проходные светофоры, соединительные кабели, разветвительные муфты, путевые ящики для размещения устройств согласования и защиты ТРЦ и для установки сигнальных трансформаторов. На переездах с автоматической светофорной сигнализацией устанавливается релейный шкаф с аппаратурой схемы включения и контроля переездных устройств, переездные светофоры, устройства заграждения переезда и линейные трансформаторы или трансформаторные подстанции для основного и резервного питания. При наличии автошлагбаумов кроме этого устанавливают батарейный шкаф, заградительные светофоры и щиток управления. Предельные длины тональных рельсовых цепей представлены в таблице 1.1.Если в пределах какой-либо РЦ расположен дроссель-трансформатор, предназначенный для выравнивания тягового тока, включения междупутных перемычек, отсасывающих фидеров или устройства заземлений, то ее предельная длина уменьшается в 1,5 раза по сравнению с данными, указанными в таблице 2.1.Размещение напольного оборудования и кабельную сеть системы АБТЦ изображают на путевом плане перегона, на котором должны быть также указаны:

- ординаты установки оборудования;

- длины рельсовых цепей, расположение питающих и релейных концов, комбинации несущих и модулирующих частот путевых генераторов;

- марка кабеля и его назначение, длина, жильность, число запасных жил, схемное обозначение жил.

Таблица 2.1 - Предельные длины рельсовых цепей

Рельсовые цепи нумеруются от станции до точки разделения перегона для нечетного пути нечетными числами, для четного четными. В обозначении РЦ указывается горловина станции, на которой размещен путевой приемник данной РЦ (Н или Ч). Для кодирования рельсовых линий отдельных жил кабеля не требуется, так как оно осуществляется по имеющимся жилам питающих и релейных концов ТРЦ.Для каждого пути перегона предусматривается по два сигнально-блокировочных кабеля парной скрутки. В схемном обозначении кабеля указывается его принадлежность к соответствующей горловине станции (Н или Ч), назначение (СЦБ) и принадлежность к одному из путей (1 и 3 для нечетного пути, 2 и 4 для четного). Жилы питающих и релейных концов ТРЦ, а также прямые и обратные жилы управления светофорами должны размещаться в разных кабелях. Если длина кабеля не превышает 4 км, то все жилы управления светофором организуют в одном кабеле. При автономной тяге и электротяге постоянного тока рекомендуется применять кабель марки СБЗПУ, при электрической тяге переменного тока.

Тип разветвительных муфт должен соответствовать числу разделываемых жил кабеля. Сокращение времени нахождения обслуживающего персонала на путях, т.е. в зоне повышенной опасности, способствует более успешному решению задач, связанных с улучшением условий труда и повышением техники безопасности. Это особенно важно для районов с суровым климатом. Возможность выполнения практически всего графика технологического обслуживания на посту электрической централизации (ЭЦ) сокращает затраты времени на текущее обслуживание устройств. По этой причине уменьшается число трудоемких операции, повышаются качество выполнения работ и культура труда, особенно с внедрением индустриальных методов обслуживания с применением стационарной измерительной техники и необходимого оборудования. Указанные особенности системы обеспечивают значительное повышение производительности труда обслуживающего персонала, сокращение его численности и снижение эксплуатационных расходов на техническое обслуживание устройств. Размещение перегонной аппаратуры на станциях значительно упрощает решение задач, связанных с организацией диспетчерского контроля движения поездов, подачей извещения о приближении поездов к станциям, организацией движения по неправильному пути или сменой направления на линиях с двусторонним движением. Упрощаются также устройства энергоснабжения. При наличии на станциях надежных источников энергоснабжения не требуются основная и резервная продольные линии продольные высоковольтные линии автоблокировки, так как на перегонах не нужны источники электропитания. Потребляемая источниками мощность от стационарных источников энергоснабжения уменьшается в этом случае в 2 - 3 раза. Размещение аппаратуры на станциях позволяет в случае необходимости управлять кодовыми сигналами АЛС на перегонах с пульта дежурного по станции или поездного диспетчера. При временных неисправностях пути или подвижного состава, угрожающих безопасности движения, дежурный по станции или поездной диспетчер может выключить кодовые сигналы в любой рельсовой цепи перегона или сменить кодовый сигнал на менее разрешающий. Это повысит эффективность действия системы регулирования и безопасность движения поездов. Использование современных устройств телесигнализации и телеуправления не только для контроля исправности устройств и их резервирования, но для влияния на логику работы системы интервального регулирования позволит в перспективе создать автоматизированную систему управления движением поездов на железнодорожном транспорте.

Поскольку на линиях, оборудованных устройствами АБТЦ, основным средством сигнализации и связи является автоматическая локомотивная сигнализация, (проходные светофоры отсутствуют), то для исключения задержек движения с выходом из строя локомотивных устройств последние необходимо резервировать, в первую очередь на участках с интенсивным движением. Наиболее целесообразно применять в качестве основной многозначную частотную систему АЛС для передачи на локомотив необходимого объема информации с учетом перспективы развития системы, а в качестве резервной -- эксплуатируемую на сети дорог АЛС числового кода. На линиях с неинтенсивным движением с целью упрощения устройств используют только числовую АЛС. На линиях с АБТЦ для отправления на перегон поездов с недействующими локомотивными устройствами АЛС, а также необорудованных АЛС подвижных единиц и снижения в этих случаях потерь пропускной способности на выходных светофорах должно предусматриваться сигнальное показание свободности перегона.Система передает машинисту поезда и в автоматические поездные устройства информацию о числе свободных блок-участков и допустимой скорости движения. Эта информация передается средствами АЛС. Система обеспечивает действие АЛС числового кода на несущих частотах 50 или 75 Гц и частотной АЛС на частотах 75, 125, 175, 225, 275 и 325 Гц. Частота 75 Гц используется только на линиях метрополитена. Для работы рельсовых цепей без изолирующих стыков на железнодорожных линиях используются амплитудно-модулированные сигналами с несущими частотами 420 и 480 Гц и частотами модуляции 8 или 12 Гц, а на линиях метрополитена - сигналы с несущими частотами 720 и 780 Гц с теми же частотами модуляции. Несущие частоты 720 и 780 Гц, а также 580 Гц могут использоваться и на железнодорожных линиях. Система передает машинисту поезда и в автоматические поездные устройства информацию о числе свободных блок-участков и допустимой скорости движения. Эта информация передается средствами АЛС. Система обеспечивает действие АЛС числового кода на несущих частотах 50 или 75 Гц и частотной АЛС на частотах 75, 125, 175, 225, 275 и 325 Гц. Частота 75 Гц используется только на линиях метрополитена. Для работы рельсовых цепей без изолирующих стыков на железнодорожных линиях используются амплитудно-модулированные сигналами с несущими частотами 420 и 480 Гц и частотами модуляции 8 или 12 Гц, а на линиях метрополитена. Аппаратура АБТЦ размещается на станциях, ограничивающих перегон. Расстояние между пунктами размещения аппаратуры достигает 20 км на линиях с электрической тягой и 30 км на участках с автономной тягой. Для изменения направления движения в системе АБТЦ может применяться четырехпроводная или двухпроводная схема смены направления. Недостатки двухпроводной схемы для типовых систем автоблокировки здесь проверяются в меньшей степени, так как при смене направления не переключаются питающие и приемные концы рельсовой цепи ,а переключаются лишь цепи выбора кодовых сигналов автоматическая локомотивная сигнализация. Поскольку в пределах перегона в цепь смены направления никакие приборы и контакты не включают, то эта же цепь может обеспечивать и вспомогательный режим смены направления. В данной дипломной работе выбрана система АБТЦ, потому что при такой структуре существенно улучшается условия труда работников эксплутационного штата, так как значительно уменьшается время их нахождения на перегонах. Это особенно важно для районов с суровым климатом. Сокращение до минимума времени нахождения обслуживающего персонала на путях, то есть в зоне повышенной опасности, способствует боле успешному решению задач, связанных с безопасностью труда. Возможность выполнения практически всего графика технологического обслуживания в постовых условиях позволяет сократить затраты времени на текущее обслуживание устройств. По этой причине уменьшается число трудоемких операций, повышает качество выполнения работ и культура труда, особенно при внедрении индустриальных методов обслуживания с применением стационарной измерительной техники и необходимого оборудования.