Пояснительная КСАУ СП (Оборудование сортировочной горки устройствами КСАУ СП), страница 5

- приема программы роспуска из ГАЦ МН;

- контроля расцепа вагонов на вершине горки;

- управления горочным светофором, скоростью роспуска и указателем количества вагонов в отцепах;

- контроля исправного состояния устройств зоны вершины горки.

Контроллер располагается в зоне вершины горки в специальном помещении и включает в себя:

- промышленный компьютер;

- монитор с клавиатурой;

- терминальные платы с модулями дискретного ввода/вывода сигналов;

- модем связи с УВК ГАЦ МН, который находится на горочном посту.

Синхронизация скорости надвигаемого состава с физическим скатыванием отцепов осуществляется с помощью КВГ по сигналам отделения отцепа от состава. Соответствие фактического количества вагонов в отцепе заданному проверяется на контрольном участке. Это производится с помощью счетчиков осей и радиотехнического датчика РТДС, который фиксирует отделение отцепов от состава.

Если расчетный интервал больше фактического или произошел неправильный расцеп, система управления может в автоматическом режиме скорректировать скорость роспуска, тем самым создать условия для предотвращения повторной сцепки или остановки роспуска.

Рисунок 2.1 – Схема контроллера вершины горки

Перед началом роспуска состава контроллер вершины горки 6, по каналу передачи информации через модем 8, получает сведения сортировочного листа из УВК ГАЦ МН, где указаны пути надвига и участок контроля расцепа. Затем КВГ передает информацию о числе вагонов в первых трех отцепах на указатель количества вагонов. Одновременно с этим контроллер на основании программы роспуска рассчитывает скоростной режим роспуска состава. При этом учитываются параметры отцепов и вагонов. Это происходит в результате расшифровки их инвентарных номеров, а так же учитывается маршруты движения, план и профиль сортировочной горки, наполненность путей сортировочного парка.

Чтобы повысить точность расчета, используются статистические результаты скатывания предыдущих отцепов, которые хранятся в памяти УВК ГАЦ МН.

Быстродействие современных промышленных контроллеров позволяет рассчитывать скорость роспуска синхронно с его ходом, при наличии предварительного подготовленных исходных данных.

В процессе роспуска КВГ контролирует процесс надвига, расцепа и скатывания отцепов в момент их автономного движения на верхнем участке горки. Это происходит с помощью работы напольных устройств: радиолокационные датчики скорости (РИС ВЗМ), точечные индуктивные датчики счета осей (УСО) и радиотехнические датчики (РТД-С).

Вся поступающая информация от напольных устройств передается в терминальные платы контроллера (1-4) и по согласующему стыку (5) подается в КВГ (6). КВГ представлен в виде промышленного компьютера, оборудованный монитором и клавиатурой (7).

Момент расцепа вагонов контролируется различием скорости надвига состава и скорости отделившегося отцепа. При фиксации различия скоростей контроллер регистрирует это как момент расцепа вагонов.

Чтобы реализовать адресный маршрут движения, подтверждается правильность произведенного расцепа с помощью подсчета числа вагонов в отцепе и сравнения с данными сортировочного листа. Для этого на путях устанавливаются два комплекта датчиков счета осей Д1 и Д2, которые идентифицируют отцеп по количеству осей и вагонов, а так же с помощью РТД-С регистрируется отцеп как одна подвижная единица.

Зафиксированная информация в дальнейшем используется в УВК ГАЦ для контроля и отслеживания отцепа по заданному маршруту. После эта информация из оперативной памяти роспуска передается в протокол для документирования.

После прохода отцепом зоны контроля в КВГ сравниваются значения, полученные от РТД-С с сортировочным листом. При полной идентичности сведений КВГ отправляет команду на смену числа вагонов в очередном отцепе.

По завершении роспуска КВГ гасит показания указателя вагонов и перекрывается горочный светофор.

В случае нештатных ситуаций, связанных с неправильной расцепкой вагонов, контроллер КВГ передает информацию в УВК ГАЦ и роспуск останавливается.

При регистрации интервала между отцепами, который меньше допустимого или при появлении нештатного расцепа, система управления автоматически вносит коррективы в скорость роспуска, чтобы избежать остановки роспуска. При неправильном расцепе на указателе появляется мигающая индикация и одновременно передается информация на АРМ ДСПГ.

2.2 Напольные устройства

Современные системы автоматизации предъявляют высокие требования к напольному оборудованию и к устройствам обнаружения и мониторинга подвижных единиц в зоне контроля. Данные технические средства обязаны обеспечивать безопасный роспуск составов, иметь высочайшую эксплуатационную надежность, вести непрерывный мониторинг своей работоспособности.

К средствам обнаружения подвижных единиц и контроля путевых участков сортировочных горок относятся:

- горочные рельсовые цепи (ГРЦ);

- радиотехнические датчики (РТД-С);

- индуктивно-проводные датчики (ИПД);

- устройства счета осей колесных пар (УСО).

Применение современных средств мониторинга и контроля позволяет более качественно и безопасно осуществлять технологическую работу на сортировочной станции.

2.2.1 Горочные рельсовые цепи

Горочные рельсовые цепи (ГРЦ) имеют ряд основных особенностей. Таких как:

- относительно малая длина;

- наличие защитного участка;

- повышенная шунтовая чувствительность и быстродействие;

- уверенная работа при пониженном сопротивлении изоляции.

В системах ГАЦ с короткими РЦ предъявляют требования по быстродействию, что связано с работой стрелок в режиме автовозврата и недопустимости даже кратковременной потери шунта при проследовании ПС по контролируемому участ­ку. Отцеп должен быть обнаружен независимо от состояния балласта и загрязнения контактных частей рельсов и колесных пар.

В настоящее время на механизируемых и автоматизируемых станциях при любой виде тяги применяются нормально разомкнутые рельсовые цепи частотой 25 ГЦ.

При соблюдении требований и норм такие рельсовые цепи могут обеспечивать:

- надежное притяжение якоря путевого реле при наложении шунта сопротивлением 0,5 Ом, максимальном сопротивлении изоляции Rи=∞ и минимальном питающем напряжении 105В частотой 25 ГЦ;

- надежное отпускание якоря путевого реле при снятии шунта, минимальном сопротивлении Rи=3 Ом и максимальном напряжении 115В;

- время с момента наложения шунта до размыкания фронтовых контактов обратного повторителя путевого реле составляет не более 0,15с (при максимальном напряжении контрольной батареи 28В), а время с момента снятия шунта до размыкания фронтовых контактов не более 0,35 с (при минимальном напряжении 22В).

Длину РЦ определяет интервал между скатывающимися отцепами, при этом, чем меньше длина, тем скорость может быть выше. Длина ГРЦ (Lрц) состоит участков:

- предстрелочного Lпу (от изостыков до начала остряков);

- от начала остряков до изостыков перед крестовиной стрелки (Lок).

Предстрелочный участок служит для обеспечения полного перевода стрелки до момента вступления отцепа на ее остряки. Длина участка зависит:

- от скорости движения отцепа Vв;

- времени перевода стрелки tпс;

- времени реакции путевого реле tзам на шунт.

(2.1)

Рисунок 2.2 – Схема ГРЦ переменного тока 25Гц

При свободной РЦ вторичная обмотка ПТ нагружена на со­противление изоляции. В контуре первичной об­мотки устанавливается ток, которого недостаточно для срабаты­вания путевого реле ИС. В момент шунтирования ток в контуре вторичной обмотки возраста­ет, что приводит к увеличению тока в контуре первичной обмотки и срабатыванию путевого реле ИС. Резистор R_o ограничивает ток при малых сопротивлениях поездного шунта и соединительных проводов контура вторичной обмотки ПТ.

Фильтры ФП защища­ют реле РЦ от тягового тока на электрифицированных участках и на трех РЦ, примыкающих непосредственно к электрифициро­ванным путям.

Необходимость обеспечения быстродействия горочной РЦ определяется условиями безопасности при максимальном темпе роспуска составов.

2.2.2 Индуктивно-проводной датчик

Индуктивно-проводной датчик ИПД относится к категории технических средств защиты стрелок ГАЦ от несанкционированного перевода под вагонами. Так же может быть использован в системах контроля заполнения путей как датчик обнаружения отцепов на сортировочных станциях.

ИПД служит для определения свободности или занятости подвижным составом контролируемого участка. На спускной части горки ИПД обеспечивает контроль как при остановившимся отцепе (статический режим), так и в процессе движения (динамический).

Основные требования к ИПД:

- снижение количества ошибок и непрерывный контроль перемещения вагонов;

- распознавание любых типов грузовых вагонов, как в статическом, так и динамическом режимах (до 40 км/ч);

- проведение постоянного тестирования и диагностики работоспособности с прогнозом предотказного состояния.

Датчик ИПД способен, не зависимо от погодных и эксплуатационных условий, определить подвижной состав в зоне укладки индуктивного шлейфа ИШ. ИШ укладываются в форме «прямоугольника» или «восьмерки», размеры выбираются в зависимости от размеров стрелочного участка.

Контроль наличия подвижного состава основан на оценке изменения частоты настройки автогенератора гармонических колебаний. ИШ является чувствительным элементом датчика, выполняющим роль колебательного контура автогенератора и изменяющим параметры под действием металлической массы вагона в зоне контроля.

При свободности участка контроля генератор гармонических колебаний выдает на вход порогового устройства сигнальную частоту синусоидальной формы. Далее пороговое устройство формирует сигнал управления выходным каскадом генератора и на выход ЭБ в на­грузку поступает сигнал постоянного тока напряжением 24 В на нагрузке 1440 Ом. При занятости контролируемого участка возможно уменьшение добротности колебательного контура датчика и амплитуды сигнала генератора или полное прекращение колебаний. В любом случае формируется сигнал управления выходным каскадом. В результате сигнал на нагрузке пропадает, это и фиксируется исполнительным элементом.

Начало контролируемого участка датчика соответствует «наезду» первой колесной пары отцепа на ИШ и срабатыванию датчика. Конец контрольного участка соответствует «съезду» последней колесной пары отцепа с изолирующих стыков стрелки и восстановлению работы дат­чика.

Любой датчик обнаружения подвижного состава, на сети железных дорог России, в частности на стрелочных участках, характеризуется инерционностью. Инерционность, при появлении в зоне контроля объекта, определяется временем:

- анализа, необходимого для регистрации факта обнаружения;

- принятия решения по результатам анализа;

- исполнения команды исполнительным элементом.

С целью исключения риска перевода стрелки под отцепом нужно определить эту инерционность и согласовать длины зон обнаружения датчика и контролируемого участка. Для ИПД эти длины согласуются с помощью смещения границ укладки индуктивного шлейфа относительно острия остряков стрелки.

С момента входа первой колесной пары отцепа на границу укладки шлейфа обнаружение происходит с запаздыванием по времени, потому что скорости движения отцепов на горках меняются в различном диапазоне. Момент обнаружения занятости стрелочного участка может находиться дальше границы защитного участка нормативной зоны контроля горочной стрелки. В результате стрелка способна перевестись под вагоном. Чтобы это исключить, нужно выбрать границы укладки шлейфа относительно границ стрелочного участка с учетом параметров, определяющих инерционные свойства ИПД.

Чувствительным элементом датчика является индуктивный шлейф. Он укладывается в пределах рельсовой колеи и изменяет свои параметры при наезде отцепа. Шлейф закреплен с помощью крепежных скоб к шейке рельсов внутри железнодорожной колеи в пределах контролируемого участка и содержит катушку индуктивности, образованную из 7 жильного кабеля КВВГ 7x1.5 (рисунок 2.3).

Для защиты от механических повреждений кабель помещен в резинотканевый рукав. На сортировочных станциях используют разную длину индуктивных шлейфов исходя из конкретной решаемой задачи.

Рисунок 2.3 – Крепление шлейфа ИПД

Электронный модуль ИПД состоит из генератора гармонических колебаний, порогового устройства, контрольной схемы, схемы автоподстройки, выходного каскада. Схема автоподстройки необходима для стабилизации работы генератора гармонических колебаний.

.

Рисунок 2.4 – Размещение аппаратуры ИПД

В реальных условиях на рамку ИШ действует не только металли­ческая масса вагона, но и климатические факторы (в частности, влаж­ность). В результате амплитуда колебаний генератора датчика может изменяться, в то время как порог срабатывания датчика остается по­стоянным. Это может привести либо к «пропуску» базы вагона, либо к выдаче ложного сигнала занятости. Поэтому в преобразователе дат­чика реализована схема стабилизации амплитуды колебаний генератора датчика. Эту функцию выполняет схема автоподстройки. Прин­цип ее действия основан на том, что в цепь ООС генератора введено регулирующее звено, которое изменяет глубину ООС в зависимости от изменения амплитуды колебаний в ИШ генератора датчика.

Регулирующее звено состоит из цифроаналогового преобра­зователя (ЦАП), работающего в следящем режиме.

Выходной сигнал генератора гармонических колебаний поступает на вход ЦАП и 3-й компаратор. На 2-ой компаратор подается опор­ное напряжение, которое и определяет величину выходного сигнала на выходе генератора. Если сигнал на входе компаратора выше опор­ного, то на его выходе формируется сигнал, дающий команду на вы­читание числа в реверсивном счетчике. При этом сигнал с выхода ЦАП увеличит уровень ООС генератора и сигнал на его выходе уменьшит­ся. Уменьшение сигнала будет происходить до тех пор, пока он не станет меньше U_оп⁴. После этого на выходе компаратора формирует­ся сигнал, дающий команду на сложение числа в реверсивном счетчи­ке. В этом случае сигнал с выхода ЦАП уменьшает величину ООС генератора и сигнал на его выходе увеличивается.

Напряжение на входе компаратора возрастает на величину U_сJ2ⁿ, где n – число разрядов ЦАП, и компаратор вновь даст ко­манду на вычитание. С каждым следующим тактом компаратор будет выдавать команду либо на сложение, либо на вычитание, а величина выходного сигнала – синхронно изменяться.

Схема автоподстройки и контрольная схема с выходным кас­кадом расположены на модуле ЭМ2 электронного блока датчика.