ПЗ ДП Ющенко (1230275), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рисунок 1.2 - Неразветвленная нормально замкнутая рельсовая цепь
1.1.3 Новая эра в развитии рельсовых цепей
Началом новой эры в развитии рельсовых цепей можно считать 1902 год. Для питания рельсовых цепей впервые был использован переменный ток (до этого применялся только постоянный), что упростило устройства рельсовых цепей и позволило оборудовать ими электрифицированные железные дороги. Рельсовые цепи, в которых тяговый ток протекал по двум нитям, получили название двухрельсовых (двухниточных). Впервые подобные рельсовые цепи были использованы в Калифорнии. Рельсовые цепи переменного тока стали вытеснять рельсовые цепи постоянного тока и на участках с паровой тягой [2].
В 1906 году некоторые дороги вблизи Нью-Йорка были электрифицированы по системе переменного тока с напряжением в контактной сети 11 кВ частотой 25 Гц. В 1908 году было разработано двухэлементное индукционное секторное реле, обладающее хорошими энергетическими характеристиками. Эти реле применяют во многих странах мира и по настоящее время.
Рисунок 1.3 - Однониточная рельсовая цепь с использованием путевого приемника типа ДСР-1
Таким образом, усовершенствованная рельсовая цепь явилась одним из важнейших открытий в области железнодорожной техники, которое исключительно надежно обеспечивало безопасность движения поездов. В 1910 году американская междуведомственная коммерческая комиссия констатировала: «Вероятно, нет ни одного изобретения в истории развития железнодорожного транспорта, посредством которого можно было бы настолько обезопасить движение поездов, насколько позволило это сделать применение рельсовых цепей. Этим простым самим по себе изобретением было положено основание для развития других более сложных автоматических систем, при которых поезд ограждает себя от опасности посредством воздействия на соответствующие сигналы. Другими словами, рельсовая цепь явилась основанием автоматической сигнализации».
В Европе первые рельсовые цепи появились в начале XX века на городских (подземных и наземных) железных дорогах в Лондоне, Париже, Берлине, Гамбурге и несколько позже на пригородных участках.
1.1.4 Рельсовая линия как линия передачи информации
Рельсовые цепи оказались настолько гибким устройством, что появилась возможность их использования не только в устройствах автоблокировки, но и в других системах обеспечения безопасности движения поездов. Они нашли применение на станциях, в устройствах автоматической локомотивной сигнализации, на переездах.
С совершенствованием рельсовых цепей на железных дорогах США и Европы появились предложения по использованию рельсовой линии в качестве линии передачи информации на локомотив о показаниях впереди стоящего сигнала.
Первая двузначная автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия была внедрена в 1923 году на одном из участков Пенсильванской железной дороги. Эта система стала началом развития кодовых рельсовых цепей. В 1925 году была внедрена трехзначная автоматическая локомотивная сигнализация.
Вопрос о применении рельсовых цепей в России был впервые поднят в 1901 году, однако первый опытный участок, оборудованный автоблокировкой длиной 3 км с рельсовыми цепями, построили только в 1915 году.
Реально рельсовые цепи стали широко использовать в СССР для контроля состояния блок-участков на перегонах и станционных участков с момента строительства автоблокировки и электрической централизации. Первые участки Москва – Мытищи и Покровско-Стрешнево-Волоколамск Московской железной дороги, построенные на импортном оборудовании, начали эксплуатировать в 1931 году. С 1932 года участки с автоблокировкой стали строить на отечественной аппаратуре, первым таким участком был Основа – Красный Лиман Донецкой дороги [2].
Основные работы над созданием устройств автоматической локомотивной сигнализации начались со строительства на участке Москва – Владимир в 1935 году отечественной системы без путевых светофоров и путевых приемников, предложенной инженером А.Ф. Булатом. В ней отразились перспективные направления совершенствования рельсовых цепей – использование их без изолирующих стыков с централизованным размещением аппаратуры.
С 1952 года стали применять как основную числовую кодовую автоблокировку с устройствами автоматической локомотивной сигнализации. В этой системе передача информации между сигнальными точками, а также с пути на локомотив осуществлялась по рельсовой линии числовым кодом. Наиболее принципиальные решения сохранились в ней и по настоящее время. В дальнейшем систему дополняли устройствами контроля скорости, расширяли функциональные возможности рельсовых цепей и повышали надежность их работы. В плане повышения надежности особое внимание разработчиков привлекала задача отказа от наименее надежного элемента – изолирующих стыков. Еще в 1908 году в США на участке с электротягой постоянного тока построили бесстыковые рельсовые цепи (БРЦ) частотой 25 Гц с моторными фазочувствительными путевыми реле. С 50-х и 60-х годов БРЦ стали применять во Франции, Японии и США. В 70-е годы в СССР разработали систему интервального регулирования с централизованным размещением аппаратуры для магистрального транспорта, метрополитена и скоростного трамвая, основой которой явились рельсовые цепи без изолирующих стыков.
Для питания рельсовых цепей переменного тока с начала их применения использовали промышленную сеть или машинный преобразователь. Частота питания находилась в диапазоне до 100 Гц. Необходимость увеличения объема и скорости передачи информации на локомотив потребовала повышения частоты сигнального тока. Изобретение в 1948 году транзистора позволило применить в рельсовых цепях повышенные частоты.
Огромный вклад в развитие теории рельсовых цепей внесли отечественные ученые. Основоположниками советской школы в области изучения рельсовых цепей являются М.И. Вахнин и А.М. Брылеев. Также стоит отметить заслуги Н.Ф. Котляренко, Ю.А. Кривцова, Н.Ф. Пенкина, А.В. Шишлякова в становлении теории рельсовых цепей. Разработке методов и способов технической реализации рельсовых цепей и систем автоблокировки с рельсовыми цепями посвящены труды В.С. Аркатова, И.В. Белякова, П.Ф. Бестемьянова, В.А. Воронина, В.С. Дмитриева, В.А. Коляды, В.М. Лисенкова, В.А. Минина и других. Результаты работ советских ученых по созданию первой отечественной микропроцессорной системы автоматической локомотивной сигнализации типа АЛС-ЕН послужили основой для перевода всех систем управления движением поездов, в том числе и рельсовых цепей, на микропроцессорную элементную базу.
1.1.5 Перспективные направления совершенствования рельсовых цепей
В настоящее время в рельсовых цепях используется диапазон частот от 0 до 20 кГц. Выбор частоты сигнального тока является принципиальным с точки зрения повышения предельных длин цепей, обеспечения их работоспособности при пониженном сопротивлении изоляции рельсовых нитей относительно балласта, увеличения объема передаваемой информации, защиты аппаратуры от помех.
Непрерывная модернизация подвижного состава, верхнего строения пути, повышение весовых норм и скоростей движения поездов предопределили дальнейшее совершенствование рельсовых цепей, в результате чего они претерпели значительные изменения.
Из-за повышения тяговых нагрузок при вождении тяжеловесных и длинносоставных поездов возрастает число отказов в работе рельсовых цепей в следствие насыщения дроссель-трансформаторов и разрушающих воздействий тягового тока на аппаратуру. Это требует улучшений условий канализации тягового тока на станциях и перегонах. Однако в типовых рельсовых цепях существенное усиление обратной тяговой сети затруднено из-за необходимости значительного увеличения объема и массы дроссель-трансформаторов, усложнения устройств защиты, ограничений, накладываемых на установку междупутных перемычек.
Решить вновь возникшие проблемы и повысить надежность устройств контроля состояния участков пути в системах железнодорожной автоматики на современном этапе можно различными методами:
- разработка новых видов универсальных рельсовых цепей, пригодных для применения при любых видах тяги с использованием современной элементной базы, в том числе работающих в диапазоне тональных частот;
- применение счетчиков осей;
- использование спутниковых навигационных систем.
Одним из наиболее перспективных направлений для решения поставленных задач, контроля состояния участков пути, как на отечественном железнодорожном транспорте, так и зарубежном, по мнению ведущих специалистов, работающих в этом направлении, считается применение электронных рельсовых цепей повышенной частоты.
1.2 Анализ состояния рельсовых цепей на железных дорогах РФ
Как было сказано выше рельсовые цепи являются важнейшей частью практически всех систем железнодорожной автоматики и телемеханики. Исправное функционирование этих систем напрямую зависит от состояния рельсовых цепей. Таким же образом связаны их показатели надежности - безотказность (вероятность безотказной работы, интенсивность отказов), долговечность (назначенный ресурс и срок службы), ремонтопригодность (вероятность восстановления работоспособного состояния, среднее время восстановление работоспособного состояния). Улучшение данных показателей способствует достижению главной цели железнодорожного транспорта – увеличение пропускной способности железных дорог совместно с высокими показателями безопасности движения поездов.
Каждый год проектно-конструкторско-технологическим бюро железнодорожной автоматики и телемеханики составляется документ «Анализ состояния безопасности движения поездов, надежности работы систем и устройств ЖАТ в хозяйстве автоматики и телемеханики». Одним из пунктов анализа надежности работы технических средств ЖАТ является пункт «Рельсовые цепи». Для оценки состояния рельсовых цепей на железных дорогах РФ, их влияния на работу систем ЖАТ использованы документы 2011, 2012, 2013 и 2014 годов [3,4,5,6]. Информация об отказах представлена в виде графиков, которые также представлены на листе 1 графического материала, с краткими комментариями.
Рисунок 1.4 – График неисправностей нормальной работы устройств СЦБ из-за неисправности рельсовых цепей
Ярко выражена тенденция снижения количества неисправностей нормальной работы устройств СЦБ из-за неисправности рельсовых цепей. В среднем это количество уменьшается на 9% за отчетный период, что свидетельствует о повышение показателей надежности цепей.
Рисунок 1.5 – График количества отказов рельсовой линии по всем хозяйствам Ш
Количество отказов рельсовой линии как и количество неисправностей нормальной работы устройств СЦБ с каждым годом снижается. Стоит отметить, что в отчетах за 2012 и 2013 годы количественные показатели не совпадают, поэтому график имеет резкий спад.
Рисунок 1.6 – Доля отказов рельсовых цепей от общего количества нарушений нормальной работы устройств СЦБ
Несмотря на то, что количество неисправностей нормальной работы устройств СЦБ из-за неисправности рельсовых цепей с каждым годом снижается (рисунок 1.4), доля отказов рельсовых цепей остается на одном уровне, а именно 25% от общего числа нарушений. Для принятия мер по снижению данного показателя необходимо проанализировать основные причины отказов рельсовых цепей. Согласно отчетам, такими причинами являются:
- неисправность изолирующих стыков;
- обрыв стыкового соединителя;
- закорачивание рельсовой линии.
Существуют также отказы, причины которых не были выявлены.
Рисунок 1.7 – Доля отказов рельсовых цепей по причине неисправности изостыков
Рисунок 1.8 – Доля отказов рельсовых цепей по причине обрыва стыковых соединителей
Рисунок 1.9 – Доля отказов рельсовых цепей по причине
закорачивания рельсовой линии
Рисунок 1.10 – Доля отказов, причина которых не установлена
либо встречалась редко
Анализ данных за 4 года показал, что основные причины отказов рельсовых цепей не меняются, а их доля от общего числа возрастает. Особое внимание стоит обратить на неисправности изостыков, по причине которых происходит треть отказов рельсовых цепей.
Следует отметить, что высокий процент отказов (20% в среднем), причина которых не установлена, обусловлен двумя основными причинами: короткой длительностью отказа и недостаточной квалификацией обслуживающего персонала. Из этого следует, что человеческий фактор играет немаловажную роль в возникновении отказов технических средств. В качестве меры по устранению этой причины предлагается постоянно повышать квалификацию эксплуатационного штата путем совершенствования процесса непрерывного технологического обучения, в том числе и направления на учебу в специальные учебные заведения [6].
1.3 Подготовка и повышение квалификации специалистов по обслуживанию и эксплуатации систем ЖАТ
В настоящее время подготовка кадров для хозяйства осуществляется в 9 образовательных учреждениях высшего профессионального образования (7 университетов и 2 академии), 34 образовательных учреждениях среднего профессионального образования (техникумы и колледжи) и 21 образовательном учреждении начального профессионального образования (технические школы, учебные центры). Без хорошо подготовленных специалистов на современном этапе невозможно эффективно осуществлять техническое обслуживание устройств, выполнять своевременно и безошибочно внесение изменений в действующие схемы и, наконец, грамотно, без нарушений вводить новые устройства, проверяя, выявляя и устраняя недостатки в работе устройств и систем СЦБ [7].
В системе высшего и среднего профессионального образования по специальности «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» только по очной форме обучения в 2010 году закончили вузы, техникумы и колледжи более 1500 человек, из них более 500 человек по целевому направлению. Чтобы управлять качеством подготовки специалистов в каждом вузе и колледже, руководители хозяйства на всех уровнях от Департамента до дистанций возглавляют или входят в состав квалификационных комиссий по защите дипломных проектов [7].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
