Пояснительная записка (Повышение безопасности движения на железнодорожных переездах), страница 3

При отсутствии поезда на участках приближения к переезду реле 1У1,1У2, 2У1, 2У2, ЗУ1, ЗУ2, 4У, 4У1, реле СК находятся под током, реле счетчики С1, С2,ПС2, СЗ и все блокирующие реле находятся без тока, реле КТ1, КТ2 и В1, В2 находятся под током - переезд открыт. На переездных светофорах горят бело-лунные мигающие огни.

При вступлении поезда на участок АП обесточивается основное и дополнительное реле АПО и АПД.

Через тыловые контакты реле АПО и АПД включаются реле направления БН и БН1. Обесточиваются реле 1У1 и 1У2 и своими фронтовыми контактами размыкают цепь питания реле КТ1, КТ2,В1 В2.

Контактами реле В1 и В2 отключаются реле ПВ1, ПВ2. Бело-лунные мигающие огни на переездных светофорах выключаются и включаются красные мигающие огни.

Через тыловой контакт реле 1У1 с. проверкой исправности реле, реле СК под током, свободности участков 2У1, ЗУ1, 4У1 встает под ток реле С1, фиксируя занятие поездом первого участка приближения к переезду.

Реле С1 включает блок выдержки времени ВВ, настроенный на выдержку времени 15 секунд (время, необходимое поезду проследовать первый участок приближения к переезду с максимальной расчетной скоростью 120 км/ч). По истечении 15 секунд срабатывает реле С1з.

Реле С1 также включает комплект реле СМ, СМ1, СМ2.

При вступлении поезда на участок 2У - фронтовым контактом реле 2У1 выключается питание счетчика С1, а тыловым контактом этого реле с проверкой свободности впереди расположенных участков приближения ЗУ и 4У и при условии срабатывания реле С1з и СМ2 создается цепь включения счетчика С2. За время замедления на отпадание реле С1з и СМ2 возбуждается релеС2 и встает на самоблокировку.

Фронтовым контактом С1 выключается питание комплекта реле СМ, СМ1, СМ2. Реле СМ2 по истечении 3 с. обесточивается.

По условиям работы схемы проследования поезда через переезд, занятие третьего участка приближения должно происходить после занятия второго участка приближения, не ранее, чем через 3 с. (время проследования поездом второго участка приближения с максимальной установленной скоростью).

При вступлении поезда на участок ЗУ за время замедления на отпадание реле С2 срабатывают реле СЗ и ПС2 и встают на блокировку через свои фронтовые контакты.

3а время замедления на отпадание реле С2, через фронтовые контакты реле СЗ заряжается конденсатор БК и встает под ток реле БВ. Через фронтовой контакт реле БВ и тыловой контакт ЗУ2 встают под ток реле ПБВ1, ПБВ2 и заряжается конденсатор, подключенный параллельно их обмотке.

Контактами 81-83 реле ПБВ1, ПБВ2 конденсатор БК отключается от реле БВ, которое по истечении времени замедления на отпадание (обусловленное диодом) контактом 81-82 размыкает цепь заряда конденсатора, подключенного параллельно обмоткам реле ПБВ1, ПБВ2.

Реле ПБВ1, ПБВ2 по истечении времени замедления на отпадание своими контактами 81-83 подключает конденсатор БК к обмотке реле БВ, которое встает под ток, после чего цикл работы реле БВ и ПБВ1,ПБВ2 в режиме пульс-пары продолжается.

После проследования поезда за переезд в установленном направлении движения переезд открывается, красные мигающие огни на переездных светофорах выключаются и блокируются (исключается их повторное включение) до освобождения участка приближения противоположного направления.

Включение бело-лунного мигающего огня на переезде осуществляется после освобождения поездом зоны за переездом длиной не менее 150 метров.

При занятии поездом участка 4У через тыловые контакты реле 4У2, МБ1 и С2, фронтовые контакты реле СЗ и МБВ заряжается конденсатор БК и встает под ток реле Б.

Занятие участка приближения 4У должно быть не более как через 30 секунд с момента занятия участка ЗУ (время проследования поезда по участку ЗУ со скоростью 50 км/ч). Интервал времени 30 секунд обеспечивают реле БВ, ПБВ1, ПБВ2 и МБВ.

Реле СЗ и ПС2 остаются под током через фронтовые контакты реле МБ1, МБ2 и ПБ1, ПБ2.

Дальше порядок работы реле Б, ПБ1, ПБ2 аналогичен работе реле БВ, ПБВ1, ПБВ2. Периодичность работы реле Б, ПБ1, ПБ2 будет продолжаться 110 секунд. Это время, необходимое поезду длиной 1350 метров на освобождение первого, второго и третьего участков приближения при движении его с расчетной скоростью 50 км/ч.

После освобождения участка 2У за время замедления на отпадание реле ПС2 через фронтовые контакты реле ПС2, 2У1 и контакт СМ2, который к этому времени замкнут, произойдет вторично заряд конденсатора БК и возбуждение реле БВ [28].

Через фронтовые контакты реле 1У1, 1У2, 2У1, 2У2, МБВ, СЗ и тыловой контакт 51-53 термоэлемента реле КТ1 и КТ2 встают под ток.

По истечении 8-18 секунд через фронтовой контакт термоэлемента встают под ток реле В1, В2 затем ПВ1, ПВ2, красные мигающие огни на переездных светофорах выключаются.

При освобождении участка ЗУ не позднее 30 секунд (реле МБВ под током) через фронтовые контакты реле МБВ, СЗ, МБ1, 2У2, ЗУ2 и тыловые контакты реле 4У2. СМ2, С2 за время замедления на отпадание реле СЗ вторично замыкается цепь заряда конденсатора БК, который обеспечивает время работы реле Б, ПБ1, ПБ2, необходимое поезду на освобождение участка 4У при скорости движения 50 км/час. Через фронтовые контакты реле ЗУ1, ЗУ2, ПВ1, ПВ2, КМП, ПО встают под ток реле ВБ1, ВБ2. На переездных светофорах включаются бело-лунные мигающие огни.

Если за время работы комплекта реле Б, ПБ1, ПБ2 поезд освободит участок удаления 4У, то блокирующие реле будут без тока, реле ВБ1 и ВБ2 продолжают оставаться под током. Все элементы схем придут в исходное положение.

Выключение схемы блокирования, исключающей включение красных огней и включающей бело-лунные огни, на время следования поезда по участку удаления при неисправности рельсовых цепей этого участка, осуществляется двумя каскадами приборов выдержки времени.

Первый каскад контролирует время проследования поезда всем составом по участку удаления ЗУ. Второй каскад контролирует проследование поезда по участку 4У после освобождения участка ЗУ.

Исключение выключения красных мигающих огней на переездных светофорах при искусственном шунтировании рельсовых цепей перед приближающимся поездом в неустановленном направлении движения, имитирующим проследование поезда в установленном направлении движения, достигается контролем последовательного шунтирования рельсовых цепей четырех участков 1У, 2У, ЗУ, 4У с тремя защитными интервалами: не менее 15 секунд между занятием первого и второго участков, не менее 3 секунд между занятием второго и третьего участков при скорости до 120 км/ч и не более 30 секунд между занятием третьего и четвертого участков (30 секунд - время следования по третьему участку (250 метров) поезда со скоростью 50 км/ч), то есть со скоростью, исключающей вероятность последовательного искусственного шунтирования четвертого участка,

В случае, если время движения поезда по участку 4У будет больше, чем предусмотрена выдержка времени работы реле Б, ПБ1, ПБ2,то реле МБ1, МБ2, В1, В2, ПВ1, ПВ2, ВБ1, ВБ2 обесточиваются, выключаются бело-лунные мигающие огни на переездных светофорах и включаются красные мигающие огни [28].

2.2 Способы измерения скорости подвижной единицы

Как правило, решение задачи определения скорости движения поезда основывается на измерении скорости с использованием эффекта Доплера, либо определении времени проследования фиксированного участка пути.

В первом случае, работа устройств основывается на излучении электромагнитных импульсов, которые отражаясь от металлических объектов, снова принимаются устройством. В тех случаях, когда объект движется, частота и длинна принимаемых электромагнитных волн изменяется, такое свойство электромагнитных волн и называется эффектом Доплера. Исходя из таких изменений параметров принимаемого сигнала, вычисляется скорость движущегося поезда.

Второй способ измерения скорости движения поезда подразумевает установку вдоль железнодорожной линии датчиков, на фиксированном расстоянии друг от друга. Датчики предназначены для определения факта проследования подвижной единицей точки его установки. Зная расстояние между датчиками и время, прошедшее от моментов срабатывания первого по ходу движения поезда и второго датчиков, довольно просто рассчитать скорость движения подвижной единицы.

В рамках данного дипломного проекта, решение задачи определения скорости движения поезда через переезд основывается на втором способе. При этом необходимо осуществить выбор датчиков, позволяющих зафиксировать момент проследования подвижной единицы точки их установки. В системах железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) нашли применение следующие типы датчиков: рельсовые педали, фотоэлектрические датчики (ФЭД) и радиотехнические датчики РТД, индуктивные датчики.

Рельсовые педали устанавливают под рельсом, на его шейке или сбоку рельса; они служат для автоматического контроля прохода поезда по тому месту, где установлена педаль. Существуют педали разнообразных систем, построенные на различных принципах их взаимодействия с подвижным составом; общим в них является осуществление замыкания (или размыкания) электрической цепи, в которую включен контрольный прибор.

Фотоэлектрические датчики (ФЭД). Основными узлами ФЭД являются осветитель и фотодатчик. Обнаружение подвижной единицы в контролируемой зоне основано на экранировании ТС светового потока, поступающего в приёмник, расположение осветителя и фотодатчика показано на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Расположение фотоэлектрического датчика

Достоинствами ФЭД являются:

• работа в режиме пространственного контакта с обнаруживаемым объектом;

• простота реализации и эксплуатации;

• относительно низкая стоимость.

В то же время волны в оптическом видимом диапазоне подвергаются сильному затуханию в зависимости от состояния атмосферы (дождь, туман, снег, пыль). Запылённость и загрязнённость оптических линз горюче-смазочными материалами сильно отражается на нормальном функционировании ФЭД [25].

Радиотехнические датчики (РТД). По своему принципу работы РТД близки к фотоэлектрическим датчикам, расположение РТД представлено на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Расположение РТД

Основным отличием радиотехнических датчиков является использование сверхвысокочастотного диапазона электромагнитных волн. В этих датчиках используется свойство этого диапазона волн – отражаться от обнаруживаемых подвижных единиц. РТД обеспечивают пространственный контакт с обнаруженными транспортными средствами и могут работать в двух режимах обнаружения [25]:

• приём отражённого сигнала (канал отражённого сигнала КОС);

• экранирование ТС, излучаемого передатчиком сигнала (канал прямого сигнала КПС).

Применение волн диапазона СВЧ вызвано главным образом малой зависимостью их от погодных, климатических факторов и загрязнений. То есть в РТД устранены недостатки ФЭД.

Однако использование РТД для измерения скорости не рекомендуется, потому что они сложны в установке и имеют большое количество оборудования.

Следующий тип датчиков – индуктивные рельсовые датчики. Применяется в электронной системе счета осей (ЭССО) разработки НПЦ «Промэлектроника».

Датчики представляют собой две катушки индуктивности, намотанные на ферромагнитный сердечник. Выполнены в едином литом корпусе и поставляются с комплектом крепления к рельсу. Схема расположения катушек индуктивного рельсового датчика ДПВ-02-4,5 НПЦ «Промэлектроника» представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема рельсовых датчиков ДПВ-02-4,5

Преимущества использования индуктивных рельсовых датчиков:

• не требуют источника питания;

• не зависимость от погодных условий;

• просты в установке и эксплуатации.

Учитывая особенности и алгоритм функционирования разрабатываемой системы индикации времени до закрытия переезда наиболее целесообразным является использование датчиков ДПВ-02-4,5.

Датчики крепятся на рельс внутри колеи, расположение датчиков ДПВ-02-4,5 для измерения скорости движения подвижной единицы представлено на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Расположение рельсовых датчиков

2.3 Организация дополнительных информационных участков на переезде

Для своевременного включения информационного табло, предназначенного для информирования водителей о времени оставшемся до включения устройств переездной сигнализации, в зоне переезда предусматривается организация дополнительных информационных участков.

Информационный участок - участок пути, расположенный перед существующим участком приближения, длина которого определяется расчетом в зависимости от скорости движения поездов и необходимого времени для восприятия информации о подачи извещения на переезд.

Расчетная длина информационного участка, зависит от максимально допустимой скорости движения поездов на участке, а также необходимого времени оповещения до включения устройств переездной автоматики. Время до закрытия переезда является составной величиной, состоящей из:

• времени необходимого для восприятия информации водителями транспортных средств;

• времени реакции водителя;

• времени срабатывания электрических цепей включения информационного табло.

Время реакции водителя – время, которое проходит с момента обнаружения водителем опасности, до принятия им мер по устранению угрозы. Время реакции водителя зависит от целого ряда факторов:

• Пол водителя. Временя реакции у водителя - мужчины лучше, чем у водителя - женщины, примерно на 0,05 с.

• Возраст. Молодые люди быстрее обнаруживают и воспринимают сигнальную информацию. Однако пожилые тратят меньше времени на принятие правильных решений, к тому же, время реакции у них стабильнее.

• Стаж вождения. Приобретенная с годами способность предугадывать ситуацию на дороге значительно сокращает время реакции водителя со стажем.

• Время суток. Ночь – время ограниченной освещенности, которую даже самый интенсивный искусственный свет не может компенсировать. К тому же, природа настроила биологические часы человеческого организма на отдых в ночное время суток. В сумме это притупляет бдительность водителя в среднем впятеро.

• Неблагоприятные погодные условия (дождь, снегопад, туман, пылевая буря) – автоматически увеличивает и время, требующееся водителю на реакцию управления автомобилем. Плохое сцепление шин с дорожным покрытием при этом способно моментально довести безобидную ситуацию до опасной.

• Состояние остекления автомобиля. Тонированные, либо грязные стекла автомобиля ухудшают восприятие информации.

• Музыка. Целый ряд музыкальных произведений, создающих в кабине автомобиля благоприятную, рабочую атмосферу, поддерживают повышенное внимание и снижают утомление. Однако это касается преимущественно междугородних трасс, в городе музыка — скорее отвлекающий фактор, чем громче музыка, тем хуже показатель времени реакции водителя.

• Запахи в автомобиле. Их действие аналогично музыке. Есть запахи расслабляющие, есть бодрящие. Правильно подобранный аромат внесет свою лепту в концентрацию внимания на дороге.

Исследования, проведенные в Московском государственном медицинском университете имени И. М. Сеченова [12], показали, что время реакции водителя с учетом «мешающих» факторов составляет не более 5 секунд.