147297 (Основные принципы построения автоблокировки переменного тока)

1. ВВЕДЕНИЕ

С развитием промышленности и сельского хозяйства объем перевозок на железнодорожном транспорте непрерывно повышается. Это достигается увеличением интенсивности и скорости движения, веса поездов, совершенствованием планирования и регулирования движения поездов. К средствам регулирования движения поездов относится комплекс автоматических систем интервального регулирования, в который входят: автоблокировка, автоматическая локомотивная сигнализация (АЛСН), автоматическое регулирование скорости движения поездов (АРС). Автоблокировка в комплексе с АЛСН позволяет организовать движение поездов попутного следования с малыми интервалами и значительно повысить пропускную способность железнодорожных линий, обеспечить высокую безопасность следования поездов по перегонам и станциям.

При автоблокировке перегон делят на блок-участки (БУ), что позволяет отправлять поезда с интервалом 6—8 мин, а на пригородных линиях, где блок-участки меньшей длины, — с интервалом 3-4 мин. Благодаря этому обеспечивается высокая пропускная способность железных дорог (на двухпутных магистральных линиях до 200 пар поездов в сутки, а на пригородных линиях до 300 пар). Каждый блок-участок оборудуют рельсовой цепью (РЦ), автоматически контролирующей его состояние.

При автоблокировке за счет сокращения потерь времени при обгоне поездов на станциях возрастает участковая скорость движения поездов, повышается производительность труда эксплуатационных работников, сокращаются эксплуатационные расходы.

На участках с электрической тягой на постоянном токе получила применение автоблокировка переменного тока 50 Гц с кодовыми рельсовыми цепями. Использование числового кода позволило осуществить беспроводную автоблокировку, используя в качестве канала связи между светофорами рельсовые цепи, а также выполнить единое кодирование автоблокировки и АЛСН и упростить комплексную систему.

С введением электрической тяги на переменном токе появилась необходимость в рельсовых цепях с частотой питания, отличной от частоты тягового тока, обеспечивающих защиту от опасных и мешающих влияний гармоник тягового тока 50 Гц. В связи с этим были разработаны и нашли применение сначала рельсовые цепи 75 Гц, а затем 25 Гц. Для получения частоты 25 Гц использовали статические преобразователи частоты 50/ 25 Гц, которые применяют на каждой сигнальной установке автоблокировки. Питание на преобразователи подается от высоковольтной линии автоблокировки (основное) и от контактной сети переменного тока промышленной частоты (резервное).

Интенсивное развитие устройств интервального регулирования требует коренного изменения принципов построения систем и методов технического обслуживания. Примером такой новой системы интервального регулирования может служить автоблокировка без проходных светофоров с централизованным размещением аппаратуры (ЦАБ). В этой системе основным средством интервального регулирования является числовая или частотная АЛСН. Релейная аппаратура размещена на станциях, ограничивающих перегон, на пути установлены только трансформаторы или дроссель-трансформаторы, связанные со станциями кабельными цепями. В качестве основной в ЦАБ используется частотная система АЛСН, в качестве резервной — числовая АЛСН. Все рельсовые цепи перегона кодируются со станции от общего кодового путевого трансмиттера. Кодирование начинается с момента вступления поезда на данную рельсовую цепь, значность кода определяется числом рельсовых цепей, разграничивающих попутно следующие поезда.

В таких условиях машинист должен проявлять особую бдительность, чтобы не допустить проезд на занятый блок- участок. Для облегчения работы машиниста и своевременного включения служебного торможения для остановки поезда на границе данного блок- участка устройства ЦАБ дополняют системой автоматического управления тормозами (САУТ). В целях более быстрого внедрения новых систем интервального регулирования выполнены большие работы по совершенствованию технологии производства аппаратуры на заводах. Проектными организациями разработаны типовые принципиальные и монтажные схемы сигнальных установок для всех разновидностей систем автоблокировки и автоматической переездной сигнализации. Организован заводской монтаж релейных шкафов, что позволило ускорить строительство и сдачу в эксплуатацию устройств интервального регулирования движения поездов.

Широкое и быстрое внедрение комплекса автоматических устройств требует совершенствования технологии производства аппаратуры, монтажа строительства и проектирования. В настоящее время все типовые проектные решения по системам автоблокировки и автоматической переездной сигнализации являются комплексными. В них обеспечивается одновременный монтаж и строительство различных устройств.

2. Основные принципы построения автоблокировки переменного тока

2.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ АВТОБЛОКИРОВКИ

Автоматическая система, с помощью которой производятся регулирование движения поездов по межстанционным перегонам магистральных железнодорожных линий и ограждение поездов от возможностей столкновений, получила название автоблокировки. По сравнению с полуавтоматической системой автоблокировка значительно повышает пропускную способность участков и обеспечивает безопасность движения поездов.

В соответствии с требованиями ПТЭ все светофоры должны автоматически закрываться при входе поезда на ограждаемые ими блок-участки, а также в случае нарушения целости рельсовых цепей этих участков. Автоблокировку как средство интервального регулирования движения поездов применяют как на однопутных, так и на двухпутных участках железных дорог. В зависимости от рода тяги используют следующие системы автоблокировки: на участках с автономной тягой — двухпутную и однопутную автоблокировку постоянного тока, на участках с электрической тягой — автоблокировку переменного тока.

Автоблокировку постоянного тока строят с применением импульсных рельсовых цепей постоянного тока, с помощью которых контролируется состояние блок-участков (занят, свободен) и целость рельсовых нитей пути этих блок-участков. Для контроля состояния двух или трех блок-участков, находящихся впереди данного светофора, и осуществления трех- или четырехзначной сигнализации используют двухпроводные линейные цепи (воздушные или кабельные). Автоблокировка постоянного тока с импульсными рельсовыми цепями не обладает достаточной помехозащищенностью и ее нельзя применять на электрифицированных участках.

Автоблокировку проектируют с трех или четырехзначной сигнализацией. Четырехзначная сигнализация применяется на линиях с особо интенсивным движением пригородных поездов, где требуется иметь блок-участки (Б-У) короче минимальной длины, установленной для трехзначной сигнализации. На двухпутных участках автоблокировку проектируют, как правило, для одностороннего движения. Схему однопутной (двухсторонней) автоблокировки проектируют с зависимостями, предусматривающими связь между сигналами встречных направлений, так что движение поездов по сигналам АБ возможно только в одном установленном направлении. Расстановка светофоров осуществляется по тяговым расчетам на основе принятого интервала попутного следования расчетных поездов. Движение поездов при трехзначной АБ должно производиться с разграничением тремя Б-У. Длина Б-У составляет от 1000 до 2600 м. Если на данной длине Б-У нельзя устроить одну рельсовую цепь (РЦ) то устраивается разрезная, с трансляционной точкой без светофора. Сигналы на станциях расставляют в соответствии с разработанной маршрутизацией.

На (рис. 1,а) поясняются принципы построения простейшей двузначной автоблокировки. В пределах блок-участков устроены электрические рельсовые цепи, разграниченные изолирующими стыками по границам этих участков. С одного конца в рельсовую цепь включено путевое реле П, с другого — путевая батарея ПБ и регулируемый резистор Rо.

В двузначной автоблокировке каждый проходной светофор не отражает состояние впереди стоящего светофора, так как линейная цепь отсутствует. Сигнальная цепь включения красного и зеленого огней переключается с помощью контакта путевого реле рельсовой цепи собственного блок-участка.

При отсутствии поезда на блок-участке 7П путевое реле, получая питание из рельсовой цепи, притягивает якорь. Замыкая свой фронтовой контакт, оно включает ток от сигнальной батареи СБ через лампу зеленого огня светофора 7. Горение зеленого огня на этом светофоре указывает на свободность ограждаемого им блок-участка и возможность проследования по нему поезда.

Нарушение целости пути при лопнувшем или изъятом рельсе приводит к тому, что прерывается цепь тока в рельсовой цепи и выключается путевое реле П. Отпуская якорь, оно отключает на светофоре лампу зеленого огня и включает лампу красного огня, чем ограждается опасное место. Нахождение поезда на блок-участке 5П приводит к тому, что колесными парами поезда путевое реле шунтируется и отпускает якорь. При этом на светофоре 5 выключается лампа зеленого огня и включается лампа красного огня. Горением красного огня на светофоре 5 производится ограждение занятого блок-участка. Машинист следующего поезда при приближении к светофору 5 должен своевременно произвести торможение и остановить поезд, не проезжая светофора 5. Горение красного огня на светофоре 5 продолжается до полного освобождения, поездом ограждаемого этим светофором блок-участка, после чего на светофоре красный огонь сменяется на зеленый.

Принципы построения двухпутной трехзначной автоблокировки постоянного тока поясняются на (рис. 1,б). В пределах блок-участков устроены импульсные рельсовые цепи постоянного тока. На входном конце каждого блок-участка включен источник питания в виде путевой батареи ПБ, работающей в буферном режиме с выпрямителем. Ток от ПБ проходит через контакт маятникового трансмиттера МТ, которым осуществляется посылка в рельсовую цепь импульсов постоянного тока.

На выходном конце блок-участка в рельсовую цепь включено импульсное путевое реле ИП. Получая импульсы тока, оно переключает свой контакт в цепи дешифратора Д и через него возбуждает основное путевое реле П. При шунтировании рельсовой цепи скатами поезда импульсная работа реле ИП и дешифратора прекращается, выключается реле Я и фиксирует занятость блок-участка. При свободном состоянии блок-участков 7П и 5П реле П этих участков притягивают якоря и замыкают линейные цепи, связывающие попутные светофоры 7—5 и 5—3.

В связи с быстрым внедрением электротяги автоблокировка постоянного тока стала неперспективной, и применение ее оказалось нецелесообразным. Поэтому, начиная с 80-х годов, для участков с автономной тягой с перспективой перехода на электротягу проектируют и строят автоблокировку переменного тока.

Автоблокировка переменного тока, которую применяют на участках с электротягой постоянного и переменного тока, имеет несколько разновидностей. В качестве типовой используют двухпутную и однопутную кодовую автоблокировку числового кода. В этих системах автоблокировки применяют рельсовые цепи и сигналы АЛС числового кода. Питание рельсовых цепей осуществляется переменным током частотой 50 Гц на участках с электрической тягой постоянного тока или 25/75 Гц на участках с электротягой переменного тока. К современным системам автоблокировки переменного тока относятся: частотная автоблокировка ЧАБ с использованием рельсовых цепей и сигналов АЛС переменного тока повышенной частоты (100—140 Гц); автоблокировка с рельсовыми цепями переменного тока частотой 75—83 Гц с гетеродинными приемниками; частотная автоблокировка с централизованным размещением релейной аппаратуры (ЦАБ).

В системах частотной автоблокировки одновременно используют устройства автоблокировки и АЛС числового кода. При этом в качестве основной системы работает ЧАБ с частотной АЛС, но она может быть заменена кодовой автоблокировкой и АЛС числового кода. Системы частотной и числовой кодовой автоблокировки могут работать совместно и раздельно в зависимости от оборудования путевых участков и локомотивов. Возможно сочетание кодовой числовой автоблокировки с частотной АЛС, что позволяет получить дополнительный резерв для пропуска скоростных поездов. В системе ЧАБ применяют комбинационно-частотное кодирование, при котором из пяти частот образуется до десяти комбинаций из двух частот. Такой принцип кодирования позволяет строить многозначные системы автоблокировки и АЛС. Многозначные системы АЛС являются перспективными на железнодорожном транспорте, так как они позволяют уменьшить интервал между движущимися поездами и повысить скорости их движения.

В системе ЦАБ впервые в качестве основного средства регулирования движения поездов стала применяться АЛС. Основу ЦАБ составляют централизованное размещение аппаратуры и неограниченные рельсовые цепи (без изолирующих стыков) на перегоне. В ЦАБ отсутствуют путевые светофоры и высоковольтная сигнальная линия, проходящая вдоль перегонов. Кроме этого, при ЦАБ сокращается время пребывания эксплуатационного персонала на перегонах, отыскания и устранения неисправностей, пребывания в зоне повышенной опасности, для работы по графику технологического процесса, а также сокращаются сроки строительства, повышается качество, культура и производительность труда, сокращается численность эксплуатационного персонала и снижаются эксплуатационные расходы на обслуживание устройств.

Системы двухпутной автоблокировки любых видов строят с возможностью организации двустороннего движения поездов по каждому пути перегона. На двустороннее движение по одному пути переходят при капитальном ремонте второго пути. Для переключения с одностороннего на двустороннее движение в системах автоблокировки, предусмотрены цепи изменения направления движения и дополнительные приборы, коммутирующие рельсовые, линейные и сигнальные цепи. Кроме этого, в полную схему автоблокировки входит дополнительная аппаратура для кодирования рельсовых цепей при установленном неправильном направлении движения по данному пути перегона. В целях снижения задержек поездов при перегорании ламп красных огней на проходных светофорах в двухпутной и однопутной автоблокировке применяют двухнитевые лампы красного огня. В связи с этим используется раздельный контроль как основной, так и резервной нити накала лампы. Перенос красного огня на позади стоящий светофор происходит при перегорании как основной, так и резервной нити накала.