2. Исторические этапы развития систем жат

1. С момента строительства первой российской железной дороги до конца ХIХ века (1837–1900 гг.). В эти годы еще не сложилась единая система сигнализации. В разные годы и на разных участках железной дороги в качестве сигнальных приборов использовались: оптический телеграф, сигнальная веревка, щиты красного цвета и семафоры. Все сигнальные приборы управлялись вручную. Какой-либо блокировки и централизации вообще не существовало.

2. Начало ХХ века (1900–1930 гг.). Основным сигнальным прибором стал семафор. Появились первые механические централизации, а также ключевая зависимость (взаимозависимость между положением стрелок и показаниями семафоров обеспечивалась с помощью контрольных замков, на которые запирались стрелки в плюсовом или минусовом положении) на станциях. Для контроля свободности или занятости перегонов использовалась жезловая система.

3. Годы индустриализации и первых пятилеток (1930–1941 гг.). Электрификация промышленных предприятий и железной дороги обусловила появление сначала электромеханических, а затем и чисто электрических систем централизации и путевой блокировки. Появились первые участки диспетчерской централизации, первые механизированные горки. В качестве сигнальных приборов стали использоваться светофоры.

4. Период восстановления народного хозяйства после Великой отечественной войны (1945–1960 гг.). Годы Великой отечественной войны, как это не странно, оказали существенное положительное влияние на развитие устройств СЦБ. Во время войны в Советский Союз из Америки поступило большое количество новых систем АБ, ЭЦ, АЛС. Соответственно, в послевоенный период восстанавливались разрушенные системы и копировались полученные по ленд-лизу.

5. Годы «застоя» (1960–1985 гг.). Разработка и массовое строительство релейных систем АБ, ЭЦ, ГАЦ, ДК, ДЦ, АЛС и т.д., потребовавшее применения новых индустриальных методов монтажа, обслуживания и ремонта. Большинство систем построенных в эти годы работают и поныне. Появление первых бесконтактных и микропроцессорных систем (САУТ, ПОНАБ, ДИСК). Основным сигнальным прибором является светофор.

6. Период «стабильности» (2000–2008 гг.). Начало внедрения микропроцессорных систем ЖАТ (КЭБ, МПЦ, ДЦ, КЛУБ, КЛУБ-У, САУТ-ЦМ, ТСК БМ, КТСМ, МАЛС, ЭССО и др.). Отказ от применения путевых сигналов, как не эффективных при скоростном движении (централизованная автоблокировка (ЦАБ), автоматическая локомотивная сигнализация как основное средство (АЛСО), КЭБ), и передача всей необходимой информации непосредственно в кабину машиниста.

3. Элементы систем жат

1. Реле

Реле называется элемент автоматики и телемеханики, у которого при плавном изменении входной величины X выходная величина Y изменяется скачкообразно.

Зависимость выходной величины реле от его входной величины называемая основной характеристикой реле, либо просто релейной характеристикой, изображена на рис. 1. При изменении входной величины от нуля до значения X_ВКЛ выходная величина имеет свое минимальное значение, соответствующее выключенному состоянию реле – Y_ВЫКЛ. При достижении входной величиной значения X_ВКЛ реле включается и выходная величина скачкообразно изменяется до своего максимального значения, соответствующего включенному состоянию реле Y_ВКЛ. Дальнейшее увеличение величины X не приводит к изменению величины Y. Обратное переключение реле происходит при снижении входной величины X до значения X_ВЫКЛ, при этом выходная величина Y скачкообразно изменяется от своего максимального значения Y_ВКЛ до минимального Y_ВЫКЛ.

Р ис. 1. Основная характеристика реле

Классификация реле

В зависимости от входной величины реле подразделяются на механические, электрические, термические, пневматические, акустические, оптические и др. В устройствах ЖАТ в основном применяются электрические реле.

Классификация электрических реле

По конструкции электрические реле подразделяются на реле индукционные и электромагнитные.

По роду тока в обмотке – на реле постоянного и переменного тока.

По зависимости от направления тока в обмотке – на нейтральные, поляризованные и комбинированные.

По быстродействию – на быстродействующие (импульсные), нормальнодействующие, медленнодействующие и реле выдержки времени.

По надежности – на реле I, II и III класса. Реле I класса используются в ответственных схемах без контроля правильности их работы, реле II класса могут применяться в ответственных схемах, но с контролем правильности их работы схемным путем, реле III класса используются в схемах, не влияющих на безопасность движения поездов (диспетчерский контроль, диспетчерская централизация, пассажирская автоматика, связь и др.).

По количеству и сопротивлению обмоток, по числу контактных групп.

Нейтральное электромагнитное реле

Простейшим по конструкции среди электромагнитных реле является реле нейтральное. Упрощенное схематическое изображение этого реле приведено на рис. 2. Реле состоит из двух основных частей: магнитной и контактной системы. Магнитная система в свою очередь состоит из следующих деталей: 1 – сердечник, 2 – обмотка, 3 – ярмо, 4 – подвижный якорь. С помощью контактной тяги 5 магнитная система соединяется с контактной системой. В контактную систему реле входит несколько (как правило, от 1 до 8) групп контактов, состоящих из двух неподвижных контактов: фронтового Ф и тылового Т и подвижного общего контакта О.

Рис. 2. Нейтральное электромагнитное реле

Принцип действия нейтрального электромагнитного реле. В исходном состоянии (пока ток в обмотке отсутствует) горизонтальное плечо якоря опускается под действием собственного веса – Q на ярмо, а вертикальное плечо якоря отходит от сердечника. При этом контактная тяга воздействует на общий контакт, изгибает его вниз и замыкает с тыловым контактом. Через общий и тыловой контакты реле замыкается цепь горения красной лампы на приведенной в качестве примера внешней схеме – схеме «светофора». При протекании по обмотке реле тока прямой полярности (плюс на левом выводе обмотки, минус – на правом) вокруг проводников с током возникает магнитное поле, большая часть которого (основной магнитный поток – Φ_о) замыкается через стальные детали магнитной системы, так как магнитная проницаемость стали во много раз выше магнитной проницаемости воздуха. Незначительная часть магнитного поля создаваемого обмоткой реле замыкается через воздух (магнитный поток рассеяния Ф_р ). Согласно изображению на рис. 2 силовые линии основного магнитного потока выходят из якоря, образуют северный полюс электромагнита (N) и входят в полюсной наконечник сердечника – южный полюс электромагнита (S). Два разноименных полюса электромагнита, естественно, притягиваются друг к другу. Якорь поворачивается относительно своей оси (вертикальное плечо прижимается к сердечнику, горизонтальное поднимается над ярмом). Контактная тяга воздействует на общий контакт, изгибает его вверх, размыкает с тыловым контактом и замыкает с фронтовым. Во внешней схеме ток перестает протекать через красную лампу и начинает протекать по цепи: плюсовой полюс батареи – замкнутые общий и фронтовой контакты – зеленая лампа – минусовой полюс батареи. «Светофор» открывается. Если ток от обмотки реле отключить, то магнитное поле исчезает, якорь опускается в исходное состояние, контактная тяга изгибает общий контакт вниз, размыкает его с фронтовым контактом и замыкает с тыловым. Реле возвращается в исходное выключенное состояние. При подаче на обмотку реле тока обратной полярности (минус на левом выводе обмотки, плюс – на правом) изменится на противоположное направление силовых линий основного магнитного потока, поменяются местами северный и южный полюса электромагнита, но все равно на якоре и сердечнике образуются два разноименных полюса, которые притягиваются друг к другу. Якорь притягивается к сердечнику, общий и фронтовой контакты замыкаются.

Условные графические изображения обмотки и контактов реле приведены на рис. 3.

Рис 3. Условные графические обозначения обмотки и контактов

нейтрального реле