Классификация систем автоблокировки

 

Многообразие систем АБ, применяемых на российских железных дорогах, объясняется, во-первых, различными требованиями к ним в различных условиях, а во-вторых, разработкой и внедрением новых, более совершенных систем с сохранением в эксплуатации систем старого типа. Знание классификации систем позволяет лучше понять особенности конкретных типов, их достоинства и недостатки, а также наметить пути устранения этих недостатков при модернизации или разработке новых систем. Рассмотрим основные факторы, влияющие на принцип построения автоблокировки, и разновидности систем АБ.

1. Основным фактором, влияющим на структуру и функциональные возможности АБ, является тип используемых рельсовых цепей. В автоблокировке, в принципе, могут применяться любые РЦ. В прежние годы широко использовались системы АБ с импульсными РЦ постоянного тока, в ограниченном объеме применялись РЦ частотного кода и фазочувствительные рельсовые цепи, делались попытки использования рельсовых цепей с гетеродинными приемниками. В настоящее время наибольшее распространение имеют РЦ числового кода. В новом строительстве начали внедрять перспективные тональные РЦ. Достоинства и недостатки перечисленных РЦ при их использовании в АБ можно выяснить на основании их сравнительного анализа (см. п. 2.2).

2. Способ передачи информации между сигнальными установками. По способу передачи информации различают проводные и беспроводные системы автоблокировки.

2.1. В беспроводных (кодовых) системах АБ информация передаётся по рельсовой линии путем использования кодовых РЦ. В кодовых рельсовых цепях сигнальный ток, применяемый для контроля состояния блок-участка, одновременно служит для передачи информации между светофорами и для передачи информации на локомотив. Это позволяет применить один общий источник питания и передающее устройство для решения всех трех указанных задач. Причем информация передается по рельсам без использования отдельных линейных цепей.

Однако для передачи информации на локомотив требуется большее напряжение питания, чем для контроля состояния участка пути. Это приводит к излишнему расходу электроэнергии и к необходимости гашения избытка мощности на путевом приемнике. Кроме того, рельсовая линия, как линия связи, обладает существенными недостатками – высокой проводимостью изоляции между рельсовыми нитями и относительно большим индуктивным сопротивлением рельсовой линии. Это приводит к большому затуханию сигнала и необходимости подачи большой мощности в РЛ. Требуется учитывать также мешающее влияние тягового тока, протекающего по рельсовым нитям.

2.2. В проводных системах АБ информация передается по воздушным или кабельным линиям. Этот способ обеспечивает лучшие условия для передачи сигналов, но требует дополнительных расходов на организацию линий связи.

Были также разработки систем АБ с передачей информации по радиоканалам.

3. Вид кода для формирования сообщений. Системы АБ относятся к системам с малопозиционными объектами управления. Это позволяет при передаче информации между сигнальными установками (СУ) использовать простые коды или элементарные сигналы. Однако в перспективных системах для увеличения объема информации и обеспечения ее достоверности приходится применять более сложные коды. В настоящее время на сети железных дорог России эксплуатируются следующие виды кодовых систем АБ:

3.1. С числовым кодом. Для формирования сообщений в этих системах предусмотрены три кодовые комбинации, условно называемые КЖ, Ж и З (соответственно 1, 2 и 3 импульса в кодовой посылке). Для повышения достоверности передачи и расшифровки сигналов импульсы и паузы между импульсами в кодовых посылках имеют определенные длительности. Недостатком числового кода, используемого в кодовой АБ, является большая длительность кодовых комбинаций (1, 6 или 1, 9 с) и большое время их расшифровки, что исключает возможность дальнейшего увеличения числа сообщений для передачи информации.

3.2. С частотным кодом. В частотной АБ применяется частотно-комбинационное кодирование, при котором сообщения формируются выбором двух частот из пяти предусмотренных. Это позволяет использовать до 10 сообщений при длительности расшифровки каждого сообщения 0, 5 с. Недостатком является громоздкость аппаратуры, что особенно существенно для локомотивных приемников, и сложность регулировки рельсовых цепей. В эксплуатируемых устройствах наблюдались опасные отказы, что, однако, не является недостатком принятого метода кодирования.

3.3. С двоичным помехозащищенным кодом. Двоичный код является в настоящее время наиболее совершенным и обеспечивает передачу любого практически необходимого объема информации при использовании современных методов модуляции.

В проводных системах АБ при передаче информации используется полярный признак сигнала, что позволяет сформировать три сообщения и применить простой дешифратор в виде реле комбинированного типа.

Как в проводных системах, так и в кодовых с целью увеличения объема информации или повышения достоверности ее передачи возможна комбинация различных признаков электрического сигнала при кодировании сообщений.

4. Способ организации движения поездов. В зависимости от путевого развития и функциональных возможностей системы АБ разделяются на:

4.1. Односторонние. Односторонние системы применялись ранее на каждом пути двухпутного перегона и обеспечивали регулирование движения поездов только в одном направлении. Такие системы не удовлетворяют современным потребностям перевозочного процесса. Поэтому эксплуатируемые системы АБ были модернизированы для обеспечения временного двустороннего движения.

4.2. Двусторонние. Применяются на однопутных участках и осуществляют регулирование движения поездов в обоих направлениях. Перспективные системы АБ в соответствии с новыми эксплуатационно-техническими требованиями обеспечивают двустороннее регулирование по каждому пути двухпутного перегона. Это повышает гибкость в пропуске поездопотоков при суточной неравномерности следования поездов по направлениям, при сбоях в движении или при неисправности одного из путей.

4.3. Односторонние с временной организацией двустороннего движения. Применяются на двухпутных участках и предназначены для организации двустороннего движения по одному из путей двухпутного перегона при капитальном ремонте второго пути. В обычном режиме автоблокировка работает, как односторонняя. При подготовке к капитальному ремонту перегонного пути система настраивается на двустороннее действие. К такому типу АБ относятся все современные традиционные системы АБ.

5. Способ размещения аппаратуры. По способу размещения аппаратуры различают системы:

5.1. Децентрализованные. Аппаратура автоблокировки размещается в релейных шкафах, устанавливаемых у каждого проходного светофора. Подавляющее большинство систем АБ являются децентрализованными.

5.2. Централизованные. Вся аппаратура АБ кроме некоторых устройств согласования и защиты размещается в станционных помещениях и соединяется с напольными устройствами при помощи кабеля.

Централизованное размещение аппаратуры приводит к увеличению расхода кабеля и снижает живучесть системы в целом, однако, обладает рядом существенных преимуществ:

– обеспечивает работу оборудования в благоприятных условиях отапливаемого помещения, что повышает надежность и долговечность приборов;

– исключает необходимость передачи информации между светофорами, на переезды и на станцию, что упрощает схемные зависимости АБ, схем диспетчерского контроля и схемы смены направления; в конечном итоге повышается надежность системы;

– облегчает техническое обслуживание устройств и снижает затраты на обслуживание, значительно сокращает время поиска и устранения неисправностей;

– облегчает труд обслуживающего персонала, существенно уменьшает время работы на открытом воздухе и в зоне повышенной опасности в непосредственной близости движущихся поездов;

– снижает стоимость системы за счет исключения расходов на оборудование сигнальных точек релейными шкафами, линейными трансформаторами высоковольтных линий и кабельными ящиками, а также за счет упрощения схем.

6. Способ передачи информации машинисту. Машинисту передается информация об условиях движения, т. е. о состоянии впередилежащих блок-участков. По способу передачи такой информации различают системы:

6.1. С проходными светофорами. Напольный светофор при этом является основным средством регулирования. Информация передается машинисту по оптическому каналу с использованием цвета и режима горения огней светофора. Для повышения безопасности движения в соответствии с Правилами технической эксплуатации железных дорог РФ системы АБ дополняются устройствами АЛС.

6.2. Без проходных светофоров. Информация передается машинисту по каналам автоматической локомотивной сигнализации и отображается на локомотивном светофоре. При этом снижаются затраты на установку напольных светофоров и их обслуживание, исключаются такие ненадежные элементы, как лампы накаливания. За автоблокировкой сохраняются функции обнаружения препятствия и формирования управляющих команд для устройств АЛС. Однако с точки зрения безопасности движения поездов и психологии работы машинистов, применение проходных светофоров является предпочтительным. Кроме того, при отсутствии напольных светофоров основным и единственным средством регулирования становится система АЛС. Поэтому к ее надежности приходится предъявлять более высокие требования. Системы АБ без проходных светофоров экономически целесообразно применять при централизованном размещении аппаратуры, так как это позволяет сократить расход кабеля.

7. Наличие изолирующих стыков на границах блок-участков. В автоблокировке изолирующие стыки обеспечивают четкое разграничение блок-участков, но, как уже отмечалось, являются самым ненадежным элементом систем железнодорожной автоматики. Поэтому предпринимались неоднократные попытки создания РЦ и систем АБ без изолирующих стыков. В соответствии с этим различают системы АБ:

7.1. С изолирующими стыками. С изолирующими стыками построены все традиционные системы АБ.

7.2. Без изолирующих стыков. Достоинства РЦ без изолирующих стыков изложены в п. 2.4. Однако наличие зоны дополнительного шунтирования приводит к тому, что подвижная единица, приближающаяся к границе БУ, шунтирует РЦ впередилежащего БУ. При этом на светофоре, к которому приближается поезд, ложно включается запрещающий сигнал. В системах АБ без изолирующих стыков приходится использовать дополнительные технические решения для исключения такой ситуации.

8. Элементная база. Традиционные системы АБ, которые в настоящее время имеют наибольшее распространение, построены на релейно-контактных устройствах. Это объясняется следующими причинами:

· требование обеспечения безопасности функционирования устройств СЦБ наиболее просто выполняется с использованием электромагнитных реле 1-го класса надежности;

· недостаточный уровень развития электроники в период разработки и массового внедрения традиционных систем АБ;

· экономическая нецелесообразность демонтажа или реконструкции действующих устройств АБ, не выработавших свой ресурс, с заменой их на новые бесконтактные системы.

В настоящее время все большее внимание уделяется разработке и внедрению систем СЦБ с использованием микроэлектронных элементов. Особенно большие преимущества дает микропроцессорная техника с программируемой логикой.

Реализация устройств АБ на основе микропроцессоров позволяет существенно повысить надежность и быстродействие систем, расширить их функциональные возможности, выполнять алгоритм любой практически необходимой сложности, создавать универсальные блоки и легко адаптировать их к конкретным условиям применения, изменять алгоритм или исходные данные при изменении параметров объекта управления.

Широкие возможности программируемой логики позволяют решать задачи самопроверки и реконфигурации собственной структуры при отказах, осуществлять диагностику объектов управления, а также реализовать большое число сервисных функций.

Микроэлектронные и микропроцессорные системы АБ обеспечивают взаимодействие и простое согласование с устройствами автоматизированных систем управления верхнего уровня и устройствами локальной автоматики, производят регистрацию и документирование информации о неисправностях, нештатных действиях эксплуатационных работников и о других существенных событиях.

9. Значность проходных светофоров (система сигнализации автоблокировки). От числа сигнальных показаний (значности) проходных светофоров зависит пропускная способность перегонов, уверенность работы машинистов и уровень безопасности движения. В зависимости от значности светофоров системы АБ бывают:

9.1. Двузначные. В двузначных АБ используются два сигнальных показания – красный и зеленый. При этом длина БУ должна быть

 

,

 

где - путь, проходимый поездом за время восприятия сигнала машинистом;

- тормозной путь полного служебного торможения при максимальной реализуемой в данном месте скорости.

Поезда разграничиваются двумя блок-участками (рис. 4.1, а), что обеспечивает высокую пропускную способность. Однако двузначная сигнализация приводит к напряженной работе машиниста, а в условиях плохой видимости огней светофора не гарантирует безопасность движения поездов. Поэтому она нашла ограниченное применение на линиях метрополитенов.

 

Рис. 4.1. Системы сигнализации при автоблокировке

 

9.2. Трехзначные. Каждый проходной светофор является предупредительным к следующему светофору, что обеспечивает уверенную работу машиниста, плавное ведение поезда и достаточно высокий уровень безопасности движения. Длина БУ должна быть не менее длины тормозного пути полного служебного торможения при максимальной реализуемой скорости и не менее тормозного пути автостопного торможения с учетом времени срабатывания приборов АЛС, но не менее 1000 м. Нормально поезда разграничиваются тремя БУ, что позволяет поезду постоянно следовать " под зеленый огонь светофора на зеленый огонь впередистоящего светофора" (рис. 4.1, б). В местах движения с пониженной скоростью (прием на станцию с остановкой, отправление после остановки, затяжной подъем) с целью сохранения заданного межпоездного интервала применяется двухблочное разграничение поездов (рис. 4.1, в). Трехзначные системы АБ обеспечивают величину межпоездного интервала до 6 мин. и получили подавляющее распространение на сети железных дорог России.

9.3. Четырехзначные. Четырехзначные системы автоблокировки предназначены для участков с высокой интенсивностью движения поездов разных категорий (тихоходные пригородные поезда с короткими тормозными путями и скоростные с длинными тормозными путями) и обеспечивают величину межпоездного интервала до 2…3 мин. В основном это пригородные участки больших городов. Существенное сокращение межпоездного интервала достигнуто за счет применения более коротких БУ при четырехблочном разграничении поездов (рис. 4.1, г).

В четырехзначных системах АБ используется дополнительное сигнальное показание светофора – одновременно горящие желтый и зеленый огни. Это показание соответствует свободности двух впередилежащих БУ. Зеленый огонь включается при свободности трех и более блок-участков.

Остановка поездов разных категорий перед закрытым светофором гарантируется тем, что машинисты грузовых и пассажирских поездов расценивают сигнал " желтый и зеленый", как желтый, и должны проследовать его с уменьшенной скоростью, а машинисты пригородных поездов – как зеленый и могут проследовать его с максимальной установленной скоростью.

Длина БУ при четырехзначной сигнализации должна быть достаточной для снижения скорости быстроходного поезда с максимальной до допустимой скорости проследования светофора с желтым сигналом; для снижения скорости от последней до полной остановки поезда в пределах БУ полным служебным или автостопным торможением. Длина двух смежных БУ должна быть не меньше тормозного пути до остановки при максимальной реализуемой скорости движения в данном месте.

Эффект, достигаемый от внедрения четырехзначной АБ, заключается в:

· повышении пропускной способности за счет уменьшения интервала сближения поездов, что видно из расстановки поездов при трехзначной (рис. 4.1, б) и четырехзначной (рис. 4.1, г) сигнализации;

· повышении ходовой скорости пригородных поездов за счет проследования сигнала " желтый и зеленый" без снижения скорости; повышение ходовой скорости также приводит к повышению пропускной способности.

Недостатком четырехзначной сигнализации в традиционных системах АБ является более высокая стоимость и неполное соответствие показаний светофоров и кодовых сигналов АЛС (см. рис. 4.1, г).

В перспективных многозначных системах АБ предусмотрен контроль состояния большего числа БУ. В этих случаях дополнительная информация передается машинисту по каналам АЛС при сохранении трех или четырехзначной сигнализации напольных светофоров.

 

Кодовая автоблокировка

 

Структурная схема

 

Кодовая АБ (КАБ) имеет наибольшее распространение на сети железных дорог страны. Исторически под этими системами понимают системы автоблокировки числового кода. Необходимо отметить, что в настоящее время разработаны кодовые системы АБ с частотным и двоичным кодом.

Отличительными особенностями кодовой АБ являются:

· применение рельсовых цепей числового кода с частотой питания 50 или 25 Гц (в зависимости от вида тяги поездов);

· использование сигнального тока РЦ для передачи информации между сигнальными точками и на локомотив.

Рассмотрим назначение основных узлов КАБ на примере оборудования 6-й сигнальной установки (рис.4.2).

 

Рис. 4.2. Структурная схема кодовой автоблокировки

 

Приёмник Пр принимает кодовый сигналы от впередистоящей 4СУ по рельсовой линии, что позволяет судить о состоянии блок-участков 6П и 4П. Дешифратор Д расшифровывает эту информацию и воздействует на схему управления огнями светофора СУО. В соответствии с этим СУО включает требуемое сигнальное показание светофора 6. Кроме того, дешифратор воздействует на шифратор Ш, который кодирует информацию для передачи к предыдущей СУ и на локомотив. Передатчик П непрерывно передаёт сформированное сообщение в рельсовую линию 8П.

В схеме СУО предусмотрен контроль целости нитей ламп светофоров. Опасность перегорания лампы красного огня закрытого светофора заключается в том, что в условиях плохой видимости машинист может допустить проезд погасшего светофора. Поэтому в случае неисправности лампы красного огня или цепи ее питания при занятом блок-участке СУО воздействует на шифратор Ш. Это приводит к изменению передаваемого сообщения и включению на предыдущем светофоре красного огня вместо желтого (" перенос красного огня" ). Одновременно с этим изменяется кодовый сигнал АЛС. Информация о неисправности любой контролируемой лампы передается на ближайшую станцию, что позволяет оперативно заменить ее, не допуская сбоя в движении поездов.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: