- •Глава 1. Общие сведения о рельсовых цепях 7
- •Глава 2. Тональные рельсовые цепи 57
- •Глава 3. Основные сведения о системах автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты 179
- •Глава 1.Общие сведения о рельсовых цепях
- •1.1.История развития рельсовых цепей
- •1.2.Устройство и принцип действия рельсовых цепей
- •1.2.1.Назначение рельсовых цепей и их классификация
- •1.2.2.Электрические параметры рельсовых цепей
- •1.2.3.Параметры путевых приемников
- •1.2.4.Основные режимы работы рельсовых цепей
- •1.3.Основы расчета и анализа рельсовых цепей
- •1.3.1.Задачи, решаемые при расчете и анализе
- •1.3.2.Способы получения исходных данных для анализа и расчета
- •1.3.2.1.Параметры генераторов
- •1.3.2.2.Параметры приемников
- •1.3.2.3.Параметры проходных четырехполюсников аппаратуры
- •1.3.2.4.Параметры рельсовой линии
- •1.3.2.5.Параметры кабельной линии
- •1.3.3.Расчет рельсовых цепей с использованием четырехполюсной модели
- •1.3.3.1.Расчет нормального режима
- •1.3.3.2.Расчет шунтового режима
- •1.3.3.3.Расчет контрольного режима
- •1.3.3.4.Расчет режимов алс и короткого замыкания
- •1.3.3.5.Особенности расчета бесстыковых рц
- •1.3.4.Расчет рельсовых цепей с использованием многополюсной модели
- •1.3.4.1.Принципы составления многополюсных схем замещения
- •1.3.4.2.Основные расчетные соотношения для многополюсной модели
- •1.4.Защита устройств рельсовых цепей и алс от помех
- •Глава 2.Тональные рельсовые цепи
- •2.1.Принципы построения и особенности тональных рельсовых цепей
- •2.2.Структура, особенности и схема включения аппаратуры тональных рельсовых цепей первого и второго типов
- •2.3.Контроль исправности кабельных цепей
- •2.4.Аппаратура первого и второго поколений устройств системы цаб
- •2.4.1.Устройства системы цаб
- •2.4.2.Состав аппаратуры трц1, трц2 и алс
- •2.5.Эксплуатационная надежность аппаратуры цаб первого и второго поколений
- •2.5.1.Статистические данные по отказам аппаратуры цаб
- •2.5.2.Недостатки аппаратуры цаб
- •2.5.3.Пути повышения эксплуатационной надежности аппаратуры цаб
- •2.5.4.Рекомендации по замене аппаратуры цаб
- •2.5.5.Рекомендации по проверке и регулировке аппаратуры цаб первого и второго поколений в рту дистанции сигнализации и связи
- •2.6.Рекомендации по регулировке и техническому обслуживанию трц1 и трц2
- •2.6.1.Особенности расчета и регулировки рельсовых цепей тональной частоты
- •2.6.2.Методика регулировки трц1 и трц2
- •2.6.3.Рекомендации по поиску и устранению неисправностей в трц1 и трц2
- •2.6.4.Техническое обслуживание трц1 и трц2
- •2.7.Структура, особенности и схема включения аппаратуры тональных рельсовых цепей третьего типа
- •2.8.Аппаратура трц3
- •2.8.1.Перечень аппаратуры, применяемой в трц3
- •2.8.2.Данные по включению аппаратуры трц3
- •2.9.Техническое обслуживание трц3
- •2.10.Тональные рельсовые цепи четвертого типа
- •2.10.1.Структура, особенности и схема включения аппаратуры тональных рельсовых цепей четвертого типа
- •2.10.2.Аппаратура трц4
- •2.10.3.Регулировка и техническое обслуживание трц4
- •2.11.Основные технические данные и характеристики новых измерительных приборов и оборудования, рекомендуемых для контроля параметров трц, путевых устройств алс и их аппаратуры
- •Глава 3.Основные сведения о системах автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты
- •3.1.Общие сведения
- •3.2. Автоблокировка с централизованным размещением аппаратуры системы цаб (цаб-м) – алсо
- •3.2.1.Общие сведения
- •3.2.2.Структура и особенности системы цаб
- •3.3.Централизованная система автоблокировки с тональными рельсовыми цепями и изолирующими стыками на сигнальных точках (цаБс)
- •3.3.1.Общие сведения
- •3.3.2.Структура и особенности системы
- •3.4.Система автоблокировки с тональными рельсовыми цепями и изолирующими стыками на сигнальных точках (абТс)
- •3.4.1.Общие сведения
- •3.4.2.Структура и особенности системы
- •3.5.Автоблокировка с рельсовыми цепями тональной частоты без изолирующих стыков на сигнальных точках (абт)
- •3.5.1.Общие сведения
- •3.5.2.Структура и особенности системы
- •3.6.Автоблокировка с рельсовыми цепями тональной частоты без изолирующих стыков на сигнальных точках централизованного и децентрализованного вариантов (абтц и абтд)
- •3.6.1.Общие сведения
- •3.6.2.Структура и особенности системы абтц
- •3.7.Автоблокировка с централизованным размещением аппаратуры (абтц) на базе системы ebilock-950
2.5.2.Недостатки аппаратуры цаб
Анализируя статистические данные по отказам аппаратуры БРЦ и частотной АЛС, можно сделать определенные выводы о ее недостатках и их причинах [13].
Основным, общим недостатком этой аппаратуры является ее низкая эксплуатационная надежность, при этом ряд блоков (путевой усилитель ПУ-1 и приемник ПРЦ) являются потенциально опасными звеньями в цепи обеспечения безопасности движения поездов (имеют тенденцию к самовозбуждению), при этом ПУ-1 входит как в состав путевых устройств БРЦ, так и устройств АЛС. Таким образом, в тракте БРЦ имеется два потенциально опасных элемента – усилитель и приемник. Тракт же АЛС содержит один такой элемент – усилитель. Отмеченные недостатки являются в основном следствием схемных и конструктивных недоработок, а также использованием в аппаратуре комплектующих изделий и материалов низкого качества при отсутствии на заводе-производителе аппаратуры входного контроля комплектующих изделий.
По сложности аппаратура ЦАБ значительно превосходит аппаратуру обычных РЦ с изолирующими стыками. Положение еще усугубляется и тем, что в Украине практически отсутствуют НТД и техническая литература по системам АБ с ТРЦ, что создает большие трудности при эксплуатации ТРЦ. Не будет преувеличением отметить, что в настоящее время внедрение и эксплуатация новых систем АБ с ТРЦ ведется «вслепую». При этом необходимо сказать и то, что на заводе-изготовителе аппаратуры, а также в дистанциях СЦБ и РТУ отсутствуют измерительные приборы, позволяющие контролировать параметры АМ сигнала в БРЦ. Как показал схемотехнический анализ НТД на аппаратуру ЦАБ, большинство блоков этой аппаратуры имеют существенные недостатки, как и сама НТД на них, что содержит дополнительные трудности при эксплуатации данной аппаратуры.
Так, все генераторы БРЦ и АЛС (ПГМ, ГРЦ, ПГ-АЛС и ПГ-АЛСМ) выполнены практически по одной принципиальной схеме, без дополнительных узлов стабилизации частоты (кварцевых и т.д.), что является существенным недостатком, сильно сказывающемся на устойчивости работы ТРЦ и устройств частотной АЛС, а именно: нагрузка (путевой усилитель ПУ-1) включается непосредственно на выход трансформатора генератора, обмотки же этого трансформатора включены в колебательный контур, задающий частоту генератора. Реактивный характер нагрузки – трансформаторный вход усилителя (с большим разбросом индуктивности) и далее всей РЦ, значительно изменяет частоту генератора от его настройки на заводе или в РТУ, при этом уход частоты может достигать 10 Гц и более. В условиях эксплуатации это может привести к изменению чувствительности путевого приемника или к снижению уровней токов АЛС, что в общем случае приводит к сбоям в работе БРЦ или путевых устройств АЛС. Нестабильность частоты генератора затрудняет реализацию принципа взаимозаменяемости аппаратуры, т.е. после замены генератора или усилителя возможно ухудшение устойчивости работы устройств БРЦ и (или) АЛС. Таким образом, можно сделать первый вывод, что замена любого блока в тракте БРЦ или частотной АЛС может значительно дестабилизировать работу системы ЦАБ. Второй вывод заключается в том, что приведенная в НТД методика регулировки аппаратуры ЦАБ в какой-то мере пригодна для завода-производителя аппаратуры (хотя и не позволяет определить потенциальную склонность аппаратуры к самовозбуждению и ее предотказное состояние), но абсолютно не гарантирует устойчивую работу устройств ЦАБ и безусловное выполнение требований безопасности. Следовательно, методика проверки аппаратуры ЦАБ должна быть максимально приближенной к реальным параметрам ТРЦ и путевой АЛС.
Усилитель ПУ-1 и его модификации используются в диапазоне частот 75 – 800 Гц для усиления сигналов частотной АЛС и токов БРЦ с амплитудной модуляцией. При этом синусоидальные сигналы генераторов БРЦ и АЛС преобразуются в прямоугольные, что вызвано применением ключевых режимов работы ПУ-1 из условий получения высокого КПД. В связи с этим на выходе ПУ-1 присутствуют гармонические составляющие усиливаемых сигналов, что вызывает определенные трудности при измерении частоты на выходе усилителя. Измерение частоты на выходе ПУ-1 целесообразно производить по фигурам Лиссажу (при помощи осциллографа и генератора).
Входное сопротивление ПУ-1 колеблется в диапазоне 300 – 600 Ом. Усилители с большим входным сопротивлением не обеспечивают устойчивую работу БРЦ (возможно заполнение интервалов модулированного сигнала вследствие недостаточно надежного закрытия транзисторов блоков ПГМ, ГРЦ или ПУ-1). Эксплуатация усилителей показала также, что они склонны к самовозбуждению, при этом усилители на германиевых транзисторах (ПУ-1) могут возбуждаться при обрыве входа, а на кремниевых транзисторах (ПУ-1М) – при закорачивании входа. При принятом схемном алгоритме работы устройств АЛС (АЛС-АРС) периодически происходит закорачивание входа ПУ-1 контактом реле КВ, что создает условия для возбуждения усилителей. В результате эксплуатации БРЦ с приемниками ПРЦ на метрополитенах было установлено, что наиболее подверженной влиянию гармоник тягового тока оказалась несущая частота 575 Гц, особенно в период снижения частоты питающего напряжения до 49,03 Гц. При таком снижении частоты двенадцатая гармоника тягового тока (600 Гц) снижается до 588 ГЦ и попадает в полосу восприятия входного фильтра приемника ПРЦ с несущей частотой 575 Гц. Этот «паразитный» сигнал воспринимается приемником и заполняет паузу сигнала БРЦ, что в конечном итоге приводит к подработке путевого реле.
В нормативно-технической документации на ряд блоков отсутствуют параметры, позволяющие при эксплуатации аппаратуры контролировать параметрические (постепенные) отказы элементов схем блоков (например, пульсации выпрямленного напряжения источников питания).
На основании представленного анализа можно сделать следующие выводы:
серийная аппаратура системы ЦАБ обладает довольно низкой эксплуатационной надежностью и требует доработок как в части схемных, так и технологических, конструктивных решений;
ряд блоков этой аппаратуры (путевые усилители и приемники) потенциально опасны, т.е. имеют склонность к самовозбуждению, что в свою очередь может привести к появлению опасного отказа (вместо защитного) с непредсказуемыми последствиями, т.е. невыполнению условий безопасности движения поездов;
существующие методы регулировки и проверки данной аппаратуры не позволяют выявить предотказного и потенциально опасного состояния блоков;
устойчивая работа ТРЦ возможна лишь в двух случаях – случайном совпадении параметров блоков (их совместимостью) или при индивидуальном их подборе для каждой ТРЦ, что затрудняет реализацию принципа взаимозаменяемости аппаратуры;
отсутствие необходимых измерительных приборов и оборудования для контроля параметров АМ сигналов в совокупности с невозможностью определения предотказного состояния аппаратуры при ее эксплуатации, ставит под сомнение целесообразность периодической проверки аппаратуры ТРЦ в РТУ при проведении комплексной замены аппаратуры СЦБ (на Новосибирском метрополитене с принятием решения об отмене периодической проверки аппаратуры ТРЦ в РТУ удалось уменьшить количество отказов по причине несовместимости аппаратуры в шесть раз, при этом количество отказов аппаратуры за месяц снизилось в 1,2 раза), т.е. в сложившейся ситуации объективно было бы эксплуатировать аппаратуру ТРЦ до отказа, дополнив техпроцесс на линии измерением ряда дополнительных параметров аппаратуры (частоты, пульсации и т.д.) для выявления параметрических (постепенных) отказов;
путевые приемники обладают внутренним замедлением на отпускание путевого реле от 0,7 до 1,0 с, а на срабатывание – 0,5 – 0,6 с. После замены путевых приемников без измерения времени замедления и зоны дополнительного шунтирования возможны кратковременные случаи «ОЧ» (отсутствие частоты АЛС) на ТРЦ, имеющих минимальные зоны дополнительного шунтирования, особенно, когда ТРЦ отличаются по длине приблизительно в 1,5 раза;
не реализован принцип единства измерений параметров аппаратуры ТРЦ на заводе-изготовителе, РТУ и линии, что также приводит к неустойчивой работе ТРЦ;
защищенность ТРЦ от взаимного влияния и от помех посторонних источников осуществляется схемотехническим устройством путевых приемников, которое не в полной мере соответствует требованиям безопасности движения поездов;
на заводе-изготовителе аппаратуры отсутствует входной контроль комплектующих изделий и материалов; параметры (эквиваленты) схем, используемых для проверки аппаратуры, не адекватны реальным параметрам ТРЦ.