Основные устройства и приборы систем ИРДП

 

В системах ИРДП, как и во всех системах СЦБ, построенных на электромагнитных реле, применяются, в основном, специфические устройства и приборы, изготавливаемые на электротехнических заводах МПС (впоследствии заводы – филиалы ОАО " Российские железные дороги" ). Эти изделия по своим параметрам не является универсальными, а разработаны для применения в конкретных схемах.

Основными и самыми массовыми приборами СЖАТ являются электромагнитные реле, которые осуществляют в схемах логические зависимости, выполняют функции исполнительных элементов, модуляторов, передатчиков и приемников информации, а также решают ряд других задач.

Основные сведения о реле студенты изучают в дисциплине " Теоретические основы автоматики и телемеханики". Далее рассматриваются особенности реле новых типов.

В конце прошлого столетия начат выпуск реле IV поколения, или, как их условно называют, реле типа РЭЛ. Основные преимущества этих реле перед реле предыдущих поколений:

1. Уменьшены габариты и вес. По сравнению с реле III поколения типа НМШ объем реле типа РЭЛ уменьшен в 2 раза; масса – в 1, 5 раза; площадь, занимаемая на стативе, – в 1, 7 раза. Соответственно сокращен расход пластмасс и цветных металлов, а также серебра.

2. Повышена виброустойчивость, увеличен коммутационный ресурс, уменьшен дребезг контактов. Так, для реле РЭЛ1 гарантируется 1, 5·10⁶ включений и выключений активной нагрузки при токе нагрузки 2 А и коммутируемом напряжении 24 В (для реле НМШ1 – 6·10⁵ включений и выключений при тех же условиях).

3. Предусмотрена избирательность реле, исключающая ошибочную установку реле другого типа при замене. Планка избирательности позволяет использовать 256 разновидностей реле.

4. Повышена надежность контактного соединения реле и штепсельной розетки.

5. Реле, устанавливаемые в релейных блоках, имеют индивидуальные защитные колпаки. Это повышает защищенность реле от механических воздействий и позволяет сохранить их параметры в процессе производства, ремонта и транспортировки.

Заслуживает внимания импульсное реле ИВГ (ИВГ-М, ИВГ-В), разработанное для замены реле ИМВШ-110. Основой его является жидкометаллический (ртутный) магнитоуправляемый геркон. Переключение контактов геркона осуществляется под действием магнитного поля, создаваемого обмоткой реле. Ртуть, находящаяся внутри колбы геркона, по капиллярам подвижного контакта поступает в зону контактирования, что обеспечивает стабильность переходного сопротивления, повышает износостойкость контактов и обеспечивает бездребезговую коммутация. Контакты реле выдерживают не менее 5·10⁸ включений и выключений активной нагрузки цепей постоянного тока 0, 5 А, 16 В (для реле ИМВШ – 2·10⁷ включений и выключений такой же нагрузки). Это позволяет увеличить межремонтный срок службы импульсных путевых реле кодовой АБ с 1 года до 10…15 лет.

 

Специфическими устройствами СЖАТ являются электромеханические трансмиттеры – маятниковые МТ-1, МТ-2 и кодовый путевой КПТ. Маятниковые трансмиттеры предназначены для формирования импульсных последовательностей с числом импульсов в минуту 105 (МТ-1) и 40 (МТ-2). Трансмиттер МТ-1 используется для питания импульсных рельсовых цепей, МТ-2 – для создания мигающего режима горения ламп светофоров и коммутаторных ламп на пультах и щитках управления. Формирование импульсных последовательностей происходит при качании маятника, которое поддерживается электромагнитной системой. При этом рабочие контакты маятникового трансмиттера, непрерывно переключаясь, коммутируют цепь питания нагрузки. В качестве нагрузки обычно используется реле, которое своими контактами воздействует на объект управления. Контакты маятниковых трансмиттеров обеспечивают один год непрерывной работы без подрегулировки и зачистки. Средний срок службы при условии замены износившихся контактов составляет 10 лет. Габаритные размеры 159х159х255 мм, масса 5, 5-6 кг.

Использование электронной элементной базы в системах СЦБ началось с создания отдельных устройств для замены контактных приборов, работающих в динамическом режиме. Так, были разработаны и начали применяться микроэлектронные датчики импульсов ДИМ-1 и ДИМ-2. Датчик ДИМ-1 в зависимости от настройки вырабатывает 40, 80 или 120 импульсов в минуту и используется в схемах питания импульсных РЦ и в схемах мигающего режима горения ламп светофоров. Датчик ДИМ-2 формирует на разных выходах 40 и 60 импульсов в минуту и предназначен для эксплуатации только в капитальных помещениях постов электрической централизации для обеспечения мигающего режима работы ламп пультов управления и ламп светофоров. Масса датчиков не более 0, 46 кг. Нагрузкой этих датчиков являются электромагнитные реле, которые играют роль усилителей.

Кодовый путевой трансмиттер формирует сигналы числового кода, условно называемые КЖ, Ж и З (соответственно один, два или три импульса в каждой кодовой комбинации). Для повышения помехозащищенности числового кода предусмотрены определенные длительности импульсов и пауз между ними. Эти сигналы используются для передачи информации в системах автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации числового кода. Кодовые комбинации формируются непрерывно, что позволяет обеспечить высокую достоверность передачи информации за счет организации циклического способа передачи сообщений. Все три вида сообщений формируются кодовым путевым трансмиттером одновременно при помощи контактов КЖ, Ж и З, которые под воздействием вращающихся фигурных шайб непрерывно замыкаются и размыкаются в режиме соответствующей кодовой комбинации. Через эти контакты организуется питание нагрузки ( обычно – трансмиттерное реле с усиленными контактами). Контакты КПТ должны выдерживать один год непрерывной работы без подрегулировки и зачистки. Наибольшее применение имеют штепсельные трансмиттеры типа КПТШ-515 и КПТШ-715. Габаритные размеры КПТШ 224х180х210 мм; масса 8, 0 кг.

Были разработаны и освоены производством бесконтактные кодовые путевые трансмиттеры БКПТ-5 и БКПТ-7. Принцип формирования импульсов и пауз кодовых комбинаций основан на выборе числа периодов опорной частоты. В качестве опорного сигнала используется напряжение питающей сети, т. е. частота опорного сигнала – 50 Гц. Поэтому длительности импульсов и пауз кратны 0, 02 с, и параметры кодовых комбинаций несколько отличаются от параметров традиционных электромеханических КПТ. Предусмотренный алгоритм расшифровки кодовых сообщений дешифраторами систем АБ и АЛСН при этом не нарушается. БКПТ имеет два параллельных синхронизированных канала формирования кодовых сигналов, состояния выходов которых непрерывно сравниваются специальной безопасной схемой. При рассогласовании работы каналов происходит отключение выходов БКПТ.

По размерам и массе БКПТ не имеет преимуществ перед КПТ: габаритные размеры 250х200х210 мм; масса 8, 5 кг.

 

Бесконтактный коммутатор тока (БКТ, БКТ-2М). Предназначен для подачи переменного кодового тока в рельсовые линии в системах кодовой АБ и в напольных устройствах АЛСН. Необходимость внедрения этих устройств вызвана тем, что контакты трасмиттерных реле, применяемых в типовых схемах, быстро изнашиваются из-за большой величины коммутируемых токов, индуктивного характера нагрузки и большого числа переключений. Межремонтный срок работы трансмиттерных реле составляет 0, 5…1 год, а при неблагоприятных условиях может сокращаться до одного месяца. Коммутационный элемент БКТ состоит из двух тиристоров, которые управляются контактами трансмиттерного реле или непосредственно контактами кодового путевого трансмиттера. БКТ рассчитан на коммутацию тока до 5 А при напряжении до 250 В. Размещается коммутатор в корпусе реле НМШ, масса 1, 1 кг.

 

К специфическим устройствам СЦБ относятся также дроссель-трансформаторы (ДТ). Основным назначением дроссель-трансформаторов является пропуск обратного тягового тока в обход изолирующих стыков. Кроме того, ДТ обеспечивают подключение аппаратуры рельсовых цепей к рельсовой линии, согласование их сопротивлений, защиту аппаратуры от тягового тока и его гармонических составляющих. В системах АБ с тональными рельсовыми цепями ДТ применяют для выравнивания тягового тока в рельсовых нитях. Дроссель-трансформаторы различаются:

· По роду тягового тока на участке. При тяге постоянного тока применяют дроссель-трансформаторы типа ДТ-0, 2 и ДТ-0, 6 с воздушным зазором в сердечнике; при тяге переменного тока – типа ДТ1-150 и ДТ1-300 без воздушного зазора.

· По сопротивлению основной обмотки сигнальному току. Сопротивления основных обмоток ДТ, требуемые в различных случаях применения, были определены при синтезе рельсовых цепей (см. п. 3.6). Исходя из этого, выпускаются дроссель-трансформаторы типов ДТ-0, 2; ДТ-0, 6 и ДТ1 с сопротивлением основных обмоток переменному току частотой 50 Гц соответственно 0, 21; 0, 63 и 1, 0 Ом. Сопротивление основной обмотки ДТ1 переменному току частотой 25 ГЦ составляет 0, 5 Ом. Основные обмотки обладают указанными сопротивлениями при отсутствии тока подмагничивания.

· По величине номинального тягового тока, предусмотренного для пропуска по каждой полуобмотке основной обмотки дроссель-трансформатора. От величины этого тока зависит сечение провода основной обмотки ДТ и параметры магнитопровода. Выпускаются ДТ для пропуска по каждой полуобмотке тока величиной 500, 1000, 1500 А при тяге постоянного тока, а также 150 или 300 А при тяге переменного тока.

· По количеству дроссель-трансформаторов, размещаемых в одном корпусе. У дроссель-трансформаторов типа 2ДТ-150 и 2ДТ-300 в одном корпусе размещается два ДТ, что удобно с точки зрения соединения их между собой и монтажа на месте установки.

 

Характеристики трансформаторов, выпускаемых отраслевыми заводами, выбраны с учетом конкретных условий применения. Так, используются путевые трансформаторы мощностью 300 В·А с несколькими секционированными вторичными обмотками, что позволяет устанавливать требуемое напряжение питания рельсовых цепей (до 257 В); изолирующие трансформаторы мощностью 65 В·А; сигнальные трансформаторы мощностью 16, 25 или 50 В·А для питания светофорных ламп; линейные трансформаторы для установки на высоковольтных линиях напряжением 6 или 10 кВ.

Отраслевыми заводами производятся также проволочные регулируемые и нерегулируемые резисторы ограниченной номенклатуры по номинальному сопротивлению и мощности, дроссели специального применения, светофорные и коммутационные лампы, кнопки и переключатели различных типов и ряд других элементов электротехнического назначения.

Для удобства монтажа и эксплуатации элементов, изготавливаемых заводами других министерств (конденсаторы, резисторы, электронные элементы), эти элементы в заводских условиях компонуют в блоки, устанавливают на платах или закрепляют на клеммах.

Кроме отдельных приборов ведомственные заводы выпускают разнообразные узлы и блоки специального назначения, применяемые в устройствах СЦБ. К ним относятся генераторы, фильтры, усилители и другое оборудование. Описание этого оборудования будет дано при изложении соответствующих систем.

 

Одним из основных устройств систем СЦБ являются светофоры, которые предназначены для передачи приказов машинистам. В соответствии с этими приказами машинист выбирает скорость движения. Для кодирования информации используются такие физические признаки, как цвет, режим горения и число огней. Как дополнительный признак применяется признак взаимного расположения огней, что позволяет сформировать сигнал в виде зеленой полосы (три горизонтально расположенных линзовых комплекта). Светофоры устанавливают с правой стороны по направлению движения поезда с соблюдением габарита приближения строений или над осью пути. Исключение составляют входные дополнительные светофоры и заградительные светофоры перед переездами, применяемые на двухпутных участках для поездов, следующих по неправильному пути. При недостаточной ширине междупутья допускается устанавливать эти светофоры с левой стороны по направлению движения поезда.

По назначению и месту установки различают светофоры проходные, входные, выходные, маршрутные, маневровые, заградительные, прикрытия, повторительные, предупредительные, локомотивные, горочные. Кроме того, для сигнализации в сторону автомобильной дороги применяются переездные светофоры.

Основной частью светофоров является светофорная головка, в которой размещена оптическая система. Светофорная головка крепится на металлической или железобетонной мачте (мачтовые светофоры), непосредственно на фундаменте (карликовые светофоры), на опорах контактной сети или на Г-образной опоре (консольные светофоры), на П-образной опоре (светофоры на мостиках). Головки на мостиках и консолях размещены над осью пути и устанавливают в тех случаях, когда нет возможности применить мачтовые светофоры (в основном по условиям габарита приближения строений). Светофорные головки выпускаются цельнолитыми из чугуна (одно-, двух- и трехзначные головки) или наборными из силумина (однозначные). Для маневровых светофоров в отдельных случаях применяют штамповано-сварные головки из стального листа. Конструкция крепления светофорных головок позволят легко регулировать направление светового потока путем поворота головки в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Для лучшего различения светового сигнала светофоры оборудуются черными фоновыми щитами, которые облегчают восприятие сигнала днем.

Кроме светофорных головок на мачте при необходимости устанавливаются маршрутные указатели. Матрица из ламп с линзами белого или зеленого цвета позволяет отображать буквы и цифры. При этом машинисту передается информация о пути приема или направлении следования. Маршрутный указатель на групповом выходном светофоре показывает номер пути, с которого разрешено отправление поезда.

Основное применение на сети железных дорог России имеют линзовые светофоры, в которых в качестве оптической системы для передачи приказов используются линзовые комплекты. Линзовые комплекты состоят из ламподержателя с лампой и двух короткофокусных линз с большим углом охвата. Коэффициент использования светового потока лампы составляет 30…35%. Внутренняя линза – цветная, выполняет функции светофильтра. Применяются линзы красного, желтого, зеленого, синего и лунно-белого цветов. Подача требуемого сигнального показания осуществляется включением соответствующей лампы светофора.

Линзовые комплекты формируют узкий пучок света заданного цвета (3…4⁰ в горизонтальной плоскости и 1…1, 5⁰ – в вертикальной), что обеспечивает требуемую дальность видимости сигнального показания при относительно низкой мощности светофорной лампы. Кроме того, этим исключается возможность ошибочного восприятия машинистом сигнала светофора соседнего пути. Однако узкий пучок света не обеспечивает видимости сигнального показания машинистом в каждой точке кривого участка пути. Поэтому в конструкции линзового комплекта предусмотрена возможность установки наружного стекла, рассеивающего световой луч на 10, 20 или 30⁰.

Сила света линзового комплекта существенно зависит от точности фокусировки. Так, при отклонении нити лампы на 1…2 мм от точки фокуса сила света снижается на 20…40%. Поэтому линзовые комплекты собираются на заводе, подвергаются фокусировке и элементы комплекта фиксируются друг относительно друга. На случай разборки линзового комплекта при эксплуатации вверху цветной линзы и корпуса сделаны метки для сохранения фокусировки при последующей сборке.

Светофорные лампы имеют следующие особенности:

1. Нить накала лампы является прямолинейной и имеет малые размеры (" точечное тело накаливания" ), что позволяет наилучшим образом использовать световую энергию лампы путем более точного размещения источника света в фокусе линзы.

2. Нить лампы строго ориентирована относительно цоколя лампы, что гарантирует ее попадание в точку фокуса при установке.

3. Цоколь лампы является прецизионным и позволяет однозначно установить лампу в ламподержателе за счет устройств фиксации положения.

Светофорные лампы выпускаются на номинальное напряжение 12 В мощностью 15, 25 и 35 Вт. Лампы мощностью 25 и 35 Вт устанавливаются на входных и заградительных светофорах, а также на проходных светофорах в кривых участках пути для увеличения дальности видимости при применении рассеивающих линз. Долговечность светофорных ламп существенно зависит от величины питающего напряжения. При превышении номинального напряжения на 10% срок службы лампы сокращается в 3 раза. Понижение напряжения приводит к увеличению срока службы, однако при этом резко снижается дальность видимости сигнала. Поэтому в процессе эксплуатации на лампах светофоров должно поддерживаться напряжение В.

В настоящее время широко применяются двухнитевые лампы. Нормально используется одна основная нить. При ее перегорании происходит автоматическое переключение на резервную нить. Этим повышается безопасность и исключаются сбои в движении поездов.

Срок службы однонитевых ламп 1500 ч, основной нити двухнитевых ламп – 2000 ч, резервной нити – 300 ч. Под сроком службы понимается время, за которое световой поток лампы из-за старения нити снизится от номинального значения до минимально допустимого, то есть примерно на 20%.

Известны прожекторные светофоры, оптическая система которых содержит одну лампу, отражатель, три светофильтра на подвижной рамке, две линзы. Требуемое сигнальное показание формируется путем установки соответствующего светофильтра при повороте рамки.

Применение отражателя повысило коэффициент использования световой энергии лампы до 70…80%. Это позволило уменьшить мощность ламп до 5 Вт при той же силе формируемого светового потока. Снижение потребляемой мощности увеличивает длительность работы светофора от аккумуляторной батареи при отключении основного питания.

Недостатком прожекторного светофора является возможность заедания рамки (в основном из-за замерзания влаги в подвижных частях механизма перевода рамки), что является опасным отказом. Поэтому прожекторные светофоры получили крайне ограниченное применение в качестве предвходных светофоров при ПАБ на участках с ненадежным электроснабжением и теплым климатом.

В 2000 году начато производство светодиодных головок для переездных светофоров. Светодиодная головка является взаимозаменяемой с линзовым комплектом переездного светофора по напряжению питания, силе света и типу огневого реле, контролирующего исправность электрической цепи и оптических элементов в горящем и холодном режимах. Электрическая схема головки включает в себя 168 светодиодов типа L-1543 SRC-E (42 параллельные цепи по 4 светодиода), выпрямитель, стабилизатор тока, схему управления режимом работы, ряд вспомогательных резисторов. Достоинствами светодиодной головки являются высокие надежность и долговечность (средняя наработка до отказа – не менее 50 тысяч часов); недостатки – большая потребляемая мощность (25 Вт против 15 Вт у линзового светофора), необходимость в дополнительной схеме управления светодиодами.

В настоящее время ведутся работы по использованию светодиодов в поездных и маневровых светофорах.

 

Назначение светофоров, места их расположения и сигнальные показания регламентируются Инструкцией по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации. Требования к дальности видимости огней светофоров и порядок пользования ими изложены в Правилах технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Внедрение каких систем ИРДП повышает безопасность движения поездов, пропускную способность участка, участковую скорость?

2. В чем заключается специфическое требование к устройствам СЖАТ?

3. Почему вопросам обеспечения безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте уделяется особое внимание?

4. Основное достоинство реле 1-го класса надежности.

5. Можно ли в схемах, ответственных за безопасность движения поездов, применять реле не 1-го класса надежности? Дать пояснения.

6. Зависит ли уровень безопасности движения поездов от надежности устройств СЖАТ? Ответ обосновать.

7. Перечислите достоинства реле ИВГ по сравнению с ИМВШ.

8. Как Вы считаете, почему в поездных светофорах в качестве источника света не применяются светодиоды?

РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: