Путевые датчики

Лекционные занятия

Тема лекции 1

Введение. Путевые датчики – основные элементы устройств

 автоматики и телемеханики систем ИРДП.

Основной задачей транспорта является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, по­вышение эффективности и качества работы транспортной системы. Задачи, поставленные перед железнодорожным транспортом, можно выполнить лишь на основе широкого использования достижений тех­нического прогресса — оснащения его современными высокопроизводительными техническими средствами, коренного совершенствования технологии и организации перевозочного процесса. Действенным сред­ством повышения эффективности использования всех его технических средств (пути и подвижного состава) является переход от автоматиза­ции отдельных операций и процессов к интегрированным информацион­но-управляющим комплексам для прогнозирования, оптимального пла­нирования и автоматического управления всем перевозочным процес­сом. Одной из основных подсистем этого комплекса являются устрой­ства интервального регулирования движения поездов (ИРДП) и обес­печения его безопасности.

Процесс совершенствования и модернизации существующих систем ИРДП, а также разработки новых систем на современной элементной базе непрерывно продолжается, так как условия работы железных до­рог все время усложняются и требования к надежности и безопасности систем ИРДП, качеству их технического содержания повышаются.

В связи с этим в рамках экономической интегра­ции странами — членами СНГ на основе анализа и обобщения мирового опыта развития систем ИРДП разработаны новые технические требо­вания на каждую систему с учетом современных условий работы желез­ных дорог. Они приняты в СНГ в качестве нормативных технических материалов для разработки новых систем  ИРДП.

Рекомендуемые материалы

В состав систем ИРДП входят сооружения и устройства сигнали­зации, централизации и блокировки (СЦБ): автоматическая и полуавто­матическая блокировки (АБ и ПАБ), электрическая и диспетчерская централизация стрелок и сигналов (ЭЦ и ДЦ), сигнальная авторегу­лировка (САР), автоматические ограждающие устройства на переездах (АОУ), диспетчерский контроль за движением поездов (ДК).

Основой всех перечисленных систем являются рельсовые цепи (РЦ), выполняю­щие функции датчиков информации о местонахождении подвижно­го состава, а также используемые как телемеханические каналы для передачи информации между путевыми устройствами и между путевыми и поездными устройствами. Благодаря РЦ возможно обеспечение максимальной пропускной способности участ­ков и станций, а также повышение безопасности движения поездов.

Электрические РЦ применяют на железных дорогах всего мира. Ученые многих стран создают принципиально новые устройства, способные выполнять те же функции, что и РЦ. В частности, испытывали системы с использованием путевых шлейфов, счетчиков осей, радиолокационных устройств. Однако специалистами признано, что эти устройства по надежности и функциональным возможностям значительно уступают РЦ.

С возрастанием скоростей и интенсивности движения поез­дов повышаются требования к РЦ. Широкое внед­рение электрической тяги, повышение тяговых токов при движении тяжеловесных поездов, тиристорное управление тяговыми двигате­лями, необходимость заземления конструкций, снижение сопротив­ления изоляции рельсовых линий относительно земли значительно усложнили условия работы РЦ.

РЦ  являются основным элементом практически всех устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: ав­тоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации, элек­трической централизации стрелок и сигналов, автоматической переездной сигнализации, диспетчерского контроля движения поез­дов и других систем. В этих системах РЦ выполняют следующие функции: автоматически контролируют свободность и целость рельсовых нитей участков пути на перегонах и станци­ях; исключают возможность перевода стрелок под составом; с их помощью передаются кодовые сигналы с пути на локомотив, а так­же от одной сигнальной установки к другой; обеспечивают авто­матический контроль приближения поездов к переездам и стан­циям и т. д.

Автоматикой и телемеханикой называется отрасль техники, обеспечивающая контроль и управление производственными процессами. Железнодорожная автоматика и телемеханика способст­вуют повышению производительности труда, увеличению пропускной способности, обеспечению безопасности движения поездов, улучше­нию условий труда железнодорожников, совершенствова­нию методов обслуживания пассажиров. Средства автоматики и телемеханики заменяют труд человека при контроле и управлении производственными процессами.

РЦ обладают ценными свойствами: авто­матически контролируют свободность и занятость участков пути без какого-либо оборудования на подвижном составе, автомати­чески контролируют электрическую целость рельсовых нитей, обеспечивают территориальную селективность при передаче инфор­мации с пути на локомотив. На магистральных железных дорогах СНГ применяют более 30 типов и 800 разновидностей РЦ. Общее число РЦ, эксплуатируемых в Казахстане, превышает 300000. Широко распространены они и в большинстве стран мира.

РЦ имеют более чем вековую историю, и их прак­тика и теория связаны с историей возникновения и развития же­лезнодорожного транспорта и, в частности, с историей сигнализа­ции.

Первая в мире железная дорога с локомотивно-канатной тягой была открыта в Великобритании 27 сентября 1825 года между Стоктоном и Дарлингтоном. В 1829 году в штате Пенсильвания между Карбонделем и Хонезделем была построена железная до­рога, оборудование для которой было закуплено в Великобритании. Так как указанные две дороги имели локомотивно-канатную тягу, то первой самоходной железной дорогой считают дорогу Манчес­тер - Ливерпуль, построенную в Великобритании и открытую в 1830 году. В России первую железную дорогу на паровой тяге протяженностью 29 верст построили между Петербургом и Царским Селом и открыли 30 октября 1837 года.

На начальном этапе устройства сигнализации были достаточ­но примитивны.

Во всех автоматизированных и автоматических системах в качестве задающего элемента используются путевые первичные датчики точечного и непрерывного типов. Точечные датчики обычно предназначены для контроля проследования поездом определенных точек или отрез­ков пути, а непрерывные — для контроля состояния пути и рельсовых нитей. На основе путевых датчиков могут организовываться дискрет­ные или непрерывные путевые каналы обмена информацией в тракте «путь—локомотив» для автоматизации процесса ведения поезда и цент­рализации управления движением поездов на больших участках. В ка­честве основного путевого датчика и телемеханического канала используются электрические рельсовые цепи.

Все основные магистрали железных дорог Казахстана оборудованы систе­мами ИРДП — АБ, ЭЦ и АЛСН; на остальных линиях применяется в основном ПАБ.

Путевые датчики и каналы, а также остальные узлы систем ИРДП строятся на контактных и бесконтактных элементах.

На железных дорогах путь движения поезда точно (однозначно определяет рельсовая колея, исключающая возможность разъезда идущих вслед или навстречу по одному и тому же пути поездов. В связи с этим системы регулирования движения поез­дов должны строго устанавливать допустимый интервал безопасного следования поездов в попутном направлении и исключать возможность встречного движения поездов по одному и тому же пути.

Вся железнодорожная сеть разделяется - на перегоны и станции; перегонами или межстанционными перегонами называется часть железнодорожной линии, ограниченная смежными раздельными пунк­тами (станциями, разъездами, обгонными пунктами), имеющими пути размещения, обгона или скрещения поездов.

Части перегонов, ограниченные проходными светофорами, относящимися к одному направлению движения, или проходным светофором и станцией, называются блок-участками.

В общем случае технический комплекс ИРДП состоит из трех подсистем: перегона, станции и участка. Система ИРДП перегона должна регулировать ин­тервал попутного следования поездов и исключать возможность встречного, лобового их движения. При автоматическом действии она работает независимо от ИРДП станции и участка и управляет про­ходными светофорами в соответствии с информацией, получаемой от путевых датчиков перегона.

Система ИРДП на станции, кроме того, должна исключить движе­ние поезда, если ему не установлен маршрут. Система ИРДП станции обычно работает в полуавтоматическом режиме, поскольку выбор маршрута и перевод стрелок для его реализации осуществляется с участи­ем дежурного по станции (ДСП); он же управляет входными и вы­ходными светофорами, которые работают в полуавтоматическом режиме — открываются ДСП, а закрываются от воздействия поездов на станционные путевые датчики.

Возможно автоматическое действие станционных систем ИРДП. Для этого необходимо ввести систему автоматического опознавания номеров поездов и использовать современную вычислительную техни­ку для создания системы станционного автодиспетчера. На ма­лых промежуточных станциях можно осуществить автоматическое дей­ствие станционной системы ИРДП по главному пути без АДС после замыкания стрелок по главному пути и снятия противоповторного за­мыкания входных и выходных светофоров.

Поскольку системы ИРДП перегонов и станций строятся на различ­ных принципах, между ними должны включаться устройства сопряже­ния.

На базе систем ИРДП перегонов и станций могут создаваться цент­рализованные системы ИРДП участка. При этом системы ИРДП пере­гона будут работать независимо и передавать в систему ИРДП участ­ка информацию о приближении поездов к станциям и удалении от них через устройства сопряжения. Системы же станций станут органичес­кой подсистемой участковой системы ИРДП.

Весь комплекс ИРДП участка может быть переведен на автомати­ческий режим после введения автоматического опознавания номеров поездов и системы участкового автодиспетчера АДУ с использованием ЭВМ.

В разработке систем ИРДП определяющим фактором является заданная интенсивность движения поездов, выраженная во временном интервале, который в результате тяговых расчетов выражается про­странственно длинами блок-участков на перегоне.

При полуавтоматических системах перегонных ИРДП минималь­ный пространственный интервал может быть равен межстанционному перегону. Пространственный интервал следования поездов по станции определяется длиной станционных путей .и.марками крестовин стре­лочных переводов.

Максимальная пропускная способность участка будет достигнута в том случае, если временные расчетные перегонные и станционные ин­тервалы будут согласованы между собой. Одним из эффективных средств уменьшения станционных интервалов является увеличение скорости проследования поездов по станциям за счет применения стре­лочных переводов с пологими марками крестовины (1/18 и 1/22).

Путевая автоматическая блокировка (АБ) представляет собой ос­новную современную подсистему ИРДП перегона (рис. 1, а). Она увеличивает пропускную способность участков и участковую скорость движения поездов, а также повышает безопасность следования поездов по перегонам и промежуточным станциям.

Под термином «путевая автоматическая блокировка» понимают систему устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, обес­печивающую такую организацию движения, при которой поезда разде­ляются на перегоне пространственными интервалами — блок-участ­ками длиной, рассчитанной по заданному временному интервалу между поездами, а правом на занятие поездом отдельного блок-участка слу­жит разрешающее показание постоянного, автоматически действующе­го устройства — светофора.

При наличии поезда на пути возможность открытия светофора, ог­раждающего этот путь, исключается замыкающими устройствами путе­вой блокировки ЗУ, которые блокируют (замыкают) светофор в закры­том состоянии до поступления информации об освобождении поездом ограждаемого пути. Такая информация в свою очередь получается ав­томатически от путевых датчиков. Таким образом, на каждом ограждаемом отрезке пути перегона одновременно может находиться только один поезд.

Рис. 1. Структурные схемы систем путевых блокировок

В любой системе путевой блокировки станционные сигналы (вход­ные, маршрутные и выходные) являются полуавтоматическими.

Проходные сигналы /, 3, 5 (см. рис. 1, а) действуют автоматически в результате воздействия поезда на рельсовые цепи РЦ, выполняющие функции путевого датчика и задающего элемента. Благодаря этому можно сравнительно просто делить межстанционные перегоны на блок-участки без обслуживаемых раздельных пунктов и замыкать проход­ные светофоры при помощи автоматических замыкающих устройств АЗУ. Деление перегонов на блок-участки позволяет осуществить одно­временное движение по перегону нескольких попутно следующих по­ездов, что резко повышает его пропускную способность.

Путевая полуавтоматическая блокировка (ПАБ) представляет со­бой разновидность перегонной системы ИРДП и применяется на менее грузонапряженных железнодорожных линиях.

Бесплатная лекция: "Учебные вопросы" также доступна.

С методической точки зрения ПАБ следует рассматривать как част­ный случай АБ, в которой длина блок-участка равна МП (рис. 1, б). Следовательно, межпоездной пространственный интервал при ПАБ ра­вен длине межстанционного перегона МП. При ПАБ светофором, ог­раждающим блок-участок МП, будет выходной светофор станции. Про­пускная способность перегонов при ПАБ будет меньше, чем при АБ, так как длина МП больше длины БУ, а следовательно, больше и вре­мя хода поезда по перегону. Кроме того, при ПАБ происходит допол­нительная потеря времени на получение информации от дежурного по станции о прибытии поезда в полном составе (в замыкающее устройство ЗУ по линии связи ЛС).

Свободность перегона может контролироваться рельсовыми цепями особых видов (способных контролировать весь перегон длиной 10—15 км).

При ПАБ выходные светофоры закрываются автоматически от воз­действия поезда на непрерывные (РЦ) или точечные путевые датчики ПД, устанавливаемые за выходной стрелкой; такие же путевые датчи­ки устанавливают за входным светофором. Первичную информацию о прибытии поезда на станцию подают в ЗУ станции приема.

Для увеличения пропускной способности перегонов при ПАБ ус­траивают блокпосты с автоматически действующими проходными све­тофорами.

Сигнальная авторегулировка движения поездов, или авторегулиров­ка, представляет собой комплекс средств автоматического управления движением поездов, содержащий устройства: оперативно разрабаты­вающие график и порядок движения поездов в пределах железнодорож­ного участка (автодиспетчер); автоматически регулирующие скорость каждого поезда в соответствии с графиком движения (автомашинист); автоматически снижающие скорость поезда при сближении его с пре­пятствием (автоматика безопасности).

С каждым годом на железнодорожном транспорте расширяется внедрение современных средств автоматики и телемеханики. Строят­ся автоблокировка, автоматическая локомотивная сигнализация, диспетчерская и электрическая централизация, устройства пере­ездной сигнализации, интенсивно используется автоматика на сор­тировочных горках. От надежности работы этих систем во многом зависят ритм перевозок и безопасность движения поездов.