2. Основы электрических централизаций

2.1. Принципы реализации функциональной структуры

В системах ЭЦ различают функциональную структуру (см.рис.1.13), построенную по принципам: а  распределенной логической сети с рассредоточенными функциональными связями между элементами устройств управления и б  с сосредоточенной логической сетью (с центральным блоком управления). В зависимости от элементной базы, используемой для реализации функциональной структуры, системы ЭЦ подразделяются на релейную и электронную.

При построении релейных централизаций используется первый принцип. В соответствии с основными задачами, решаемыми ЭЦ (перевод стрелок, открытие светофоров, достижение взаимного замыкания между стрелками и сигналами, снятие замыканий после использования маршрута или его отмены), во всех видах релейных централизаций предусматриваются следующие основные функциональные цепи (схемы):

 управления стрелками и контроля их положения;

 управления светофорами и контроля их состояния;

 замыкающих реле З;

 маршрутных реле М.

В общем виде схема управления стрелкой и контроля ее положения содержит три цепи: управляющую, рабочую и контрольную (рис.2.1).

Рис.2.1. Общий вид схемы управления стрелкой

и контроля ее положения

Управляющая цепь предназначена для включения стрелочной рукояткой (Стр.рук.) пускового прибора в виде реле ПС. Контактом этого реле включается рабочий канал со вспомогательной энергией, а именно электрической, приемником которой является электродвигатель ЭД стрелочного привода. Автоматическим переключателем привода АП коммутируется цепь контрольного реле К. Чтобы исключить перевод стрелки в заданном маршруте, в управляющую цепь вводится соответствующий элемент зависимости. Им мог бы быть тыловой контакт сигнального реле С. При открытом светофоре сигнальное реле исключало бы управление стрелкой. Однако такое решение имеет существенный недостаток: при вступлении поезда головой на маршрут и автоматическом обесточивании реле С происходило бы преждевременное разблокирование управляющей цепи. Поэтому в релейных централизациях предусматривается специальная схема замыкающего реле З, учитывающая указанную ситуацию, а в управляющую цепь вместо тылового контакта реле С вводится фронтовой контакт реле З.Включение ламп светофора в релейных централизациях осуществляется с помощью сигнального реле С, цепь возбуждения которого представляет собой последовательное соединение контактов сигнальной рукоятки (Сигн.рук.) и реле, обеспечивающих необходимые зависимости по безопасности движения поездов (рис.2.2). Закрытое и открытое состояния светофора отражаются его повторителем на световом табло аппарата управления, при этом с помощью огневого реле О контролируется действительное горение светофорных ламп.

Рис.2.2. Общий вид схемы управления светофором

и контроля его состояния

Пример решения задач по наложению и снятию маршрутных замыканий представлен на рис.2.3.

Рис.2.3. Схема наложения и снятия маршрутных замыканий

Здесь в нормальном состоянии сигнальное реле выключено, а замыкающее и маршрутное находятся под током. При открытии светофора реле З и М обесточиваются, управление стрелкой исключается. В случае действительного проследования поезда по маршруту, что фиксируется схемным узлом ФПП, маршрутное, а за ним и замыкающее реле возбуждаются, управление стрелкой восстанавливается. Если по каким-либо причинам узел ФПП не сработал, то размыкание маршрута осуществляется искусственным путем с помощью кнопки ИРК.Таким образом, функциональной структурой релейных централизаций по алгоритмам, заданным схемным построением, вырабатываются управляющие воздействия в следующей временной последовательности:

 по управлению стрелкой:

, (2.1)

где Стр.рук.  задающее воздействие на перевод стрелки;

З  контроль отсутствия замыкания стрелки в каком-либо маршруте;

 по управлению сигналом:

, (2.2)

где Сигн.рук.  задающее воздействие на открытие светофора;

К  контроль надлежащего положения стрелки;

П  контроль свободности пути следования;

З_вр  контроль отсутствия враждебного маршрута;

 по замыканию стрелки в маршруте:

; (2.3)

 по перекрытию сигнала под воздействием движущегося поезда:

; (2.4)

 по фиксации действительного прохода поезда по маршруту:

; (2.5)

 по размыканию стрелки:

. (2.6)

В электронных централизациях функциональная структура может быть построена как с распределенной логической сетью, так и с сосредоточенной. Пример возможной реализации задачи в соответствии с уравнением (2.2) на бесконтактных элементах с рассредоточенными функциональными связями показан на рис.2.4. Здесь при соблюдении необходимых зависимостей от схемных узлов стрелки, путевого участка, враждебного сигнала на входы диодной матрицы подаются запирающие потенциалы, и при склоненной сигнальной рукоятке реле С возбудится. Если хотя бы одна из зависимостей не будет выполнена, обмотка реле С окажется зашунтированной плюсовым полюсом источника питания.

Рис.2.4. Построение сигнальной цепи на бесконтактных элементах

Построение централизации по принципу сосредоточенной логической сети можно осуществить на базе управляющей вычислительной машины. Возможный вариант ее использования для этих целей показан на рис.2.5. Через блок внешних устройств (ВУ) и переходную преобразовательную ступень машина связывается с объектами как по контролю (Х_к), так и по управлению (U). В запоминающем устройстве (ЗУ) хранятся описание зависимостей и алгоритмы функционирования системы. При поступлении задающего воздействия Х_з на вход устройства управления (УУ) осуществляются запуск соответствующей программы и сдвиг ее по шагам в зависимости от результатов работы арифметического устройства (АУ), в котором сравнивается фактическое состояние объектов с требованиями по зависимостям.

Рис.2.5. Функциональная структура централизации на ЭВМ

В последнее время такого рода задачи решаются с привлечением микропроцессорной техники, а соответствующие централизации получили название микропроцессорных (МПЦ). Они ускоряют действие системы, расширяют ее возможности, облегчают сопряжение с общей сетью автоматизированного управления железнодорожным транспортом, а потому являются перспективными.