Системы интервального регулирования движения поездов на перегонах
Назначение: обеспечение безопасности движения поездов по перегону за счет разграничения их в пространстве и времени; повышение пропускной способности железнодорожной линии.
Для разграничения поездов в пространстве перегон делится на блокучастки, на границе которых устанавливается проходной светофор, разрешающий или запрещающий машинисту поезда проследовать с одного блок-участка на другой. Если ограждаемый проходным светофором блок-участок занят предыдущим поездом, то этот светофор закрыт и требует остановки следующего поезда. Таким образом, на каждом блок-участке может находиться только один поезд.
Применяются два основных вида СИР: автоматическая блокировка (АБ), при которой закрытие и открытие проходных светофоров происходит автоматически под действием подвижного состава, занимающего или освобождающего рельсовую цепь ограждаемого этим светофором блок-участка и полуавтоматическая блокировка (ПАБ), при которой закрытие проходного светофора на перегоне или выходного на станции происходит автоматически, а открытие – вручную дежурным по станции или блок-посту.
Автоматическую блокировку, как правило, совмещают с автоматической локомотивной сигнализацией (АЛС), позволяющей передавать показания путевых светофоров в кабину машиниста.
Автоматическая блокировка
Классификация
По количеству сигнальных показаний проходных светофоров АБ подразделяется на трех- и четырехзначную.
При трехзначной АБ проходными светофорами подаются следующие сигналы:
красный – стой, следующий блок-участок занят;
желтый – разрешает движение с уменьшенной скоростью, впереди свободен один блок-участок, следующий светофор закрыт;
зеленый – разрешает движение с установленной скоростью, впереди свободны два и более блок-участка.
Огни проходных светофоров при трехзначной автоблокировке имеют одинаковое сигнальное значение для всех типов подвижного состава, обращающегося на данном участке.
Схема взаимозависимости сигнальных показаний проходных светофоров при трехзначной автоблокировке приведена на рис. 14.
Для достижения максимальной пропускной способности железнодорожной линии все поезда должны двигаться по ней с установленной скоростью. Это достижимо только в том случае, если между двумя попутно следующими поездами располагается не менее трех свободных блок-участков (трехблочное разграничение). При этом машинист поезда, вступающего на очередной блок-участок, всегда будет видеть на следующем проходном светофоре зеленый свет.
Рис. 14. Взаимозависимость сигнальных показаний при трехзначной
автоблокировке
Таким образом, расстояние между двумя попутно следующими поездами можно вычислить по формуле
LПС=3LБЛ+LП
где: LБЛ ≈ 2,5 км – длина блок-участка при трехзначной АБ.
LП – длина поезда.
Отсюда LПС ≈ 8 км. Если принять установленную для грузовых поездов скорость равной 80 км/ч, то интервал попутного следования IПС (т.е. разграничение поездов во времени) составит 0,1 часа или 6 минут. За 24 часа по данному перегону смогут проследовать 240 поездов одного направления, а максимальная пропускная способность двухпутного участка Nmax составит 240 пар поездов в сутки.
Четырехзначная АБ применяется на участках с интенсивным пригородным движением (Московский и Санкт-Петербургский узлы). При этом одинаковые показания проходных светофоров имеют разное сигнальное значение для грузовых, пассажирских и пригородных поездов.
При четырехзначной АБ проходными светофорами подаются следующие сигналы:
красный – стой, следующий блок-участок занят;
желтый – разрешает движение с уменьшенной скоростью, впереди свободен один блок-участок, следующий светофор закрыт;
желтый с зеленым – разрешает движение пригородному электропоезду с установленной, а грузовому или пассажирскому поезду с уменьшенной скоростью, впереди свободны два блок-участка;
зеленый – разрешает движение с установленной скоростью, впереди свободны три и более блок-участков.
Схема взаимозависимости сигнальных показаний проходных светофоров при четырехзначной автоблокировке приведена на рис. 15.
При четырехзначной АБ используется четырехблочное разграничение, но блок-участки имеют существенно меньшую длину.
Рис. 15. Взаимозависимость сигнальных показаний при четырехзначной
автоблокировке
Расстояние между двумя попутно следующими поездами составляет
LПС=4LБЛ+LП
где: LБЛ ≈ 0,8...1 км – длина блок-участка при четырехзначной АБ.
LП – длина поезда.
Отсюда LПС ≈ 4 км. При той же установленной скорости интервал попутного следования IПС (т.е. разграничение поездов во времени) составит 0,05 часа или 3 минуты. За 24 часа по данному перегону смогут проследовать уже 480 поездов одного направления, и максимальная пропускная способность двухпутного участка Nmax составит 480 пар/сутки.
Основным недостатком четырехзначной АБ является практически трехкратное увеличение количества аппаратуры, что сдерживает ее применение на остальных участках железной дороги.
По месту расположения аппаратуры АБ подразделяется на АБ с децентрализованным размещением аппаратуры (в релейных шкафах у проходных светофоров) и с централизованным размещением аппаратуры (на станциях ограничивающих перегон).
Преимуществом децентрализованных систем является меньшая стоимость, поскольку аппаратура расположена в непосредственной близости от объектов контроля и управления. Основной же недостаток – сложность обслуживания, ремонта и восстановления в случае отказа, поскольку для проведения этих работ необходим выход электромеханика СЦБ на перегон, что занимает значительное время и чревато длительными задержками в движении поездов. Напротив, сосредоточение всей аппаратуры на станциях удорожает строительство автоблокировки, т. к. необходимо проложить кабельную линию к каждому напольному устройству, но зато упрощается обслуживание аппаратуры АБ и сокращается время устранения отказов.
По используемым рельсовым цепям АБ подразделяется на:
АБ постоянного тока – применяется только на участках с автономной тягой;
АБ переменного тока 50 Гц – применяется на участках с электрической тягой постоянного тока;
АБ переменного тока 25 Гц – применяется на участках с электрической тягой переменного тока;
АБ с тональными рельсовыми цепями (АБТ);
на основе электронной системы счета осей (СИР ЭССО).
Две последние системы могут применяться на участках с любым видом тяги.
По наличию схемы изменения направления движения на односторонние, предполагающие движение по каждому пути перегона только в одном направлении и двухсторонние, допускающие движение в обоих направлениях.
На однопутных участках применяются только двухсторонние системы АБ.
По используемой элементной базе:
релейные > 90 % всех действующих систем АБ
микропроцессорные < 10 %.
Числовая кодовая автоблокировка
Самой распространенной является числовая кодовая автоблокировка (ЧКАБ). В данной системе информация о числе свободных впередилежащих блок-участков передается от одной сигнальной установки к другой по рельсовой цепи. В этих целях используются три кодовых комбинации (рис. 16): код З, состоящий из трех импульсов, передается в рельсовую цепь от светофора с зеленым огнем, код Ж, состоящий из двух импульсов, – от светофора с желтым огнем и код КЖ, из одного импульса, – от светофора с красным огнем. Очередной цикл кода отделен от предыдущего длинным интервалом между импульсами. В случае свободности РЦ от подвижного состава кодовые посылки воспринимаются и дешифрируются аппаратурой позадистоящей сигнальной установки. При получении кода Ж или З на этом светофоре загорится зеленый огонь, при получении кода КЖ – желтый, ну и в том случае, если блок-участок занят, кодовые импульсы шунтируются колесными парами поезда, на светофоре загорится красный огонь.
Конструктивно сигнальная установка (сигнальная точка) ЧКАБ состоит из мачтового проходного светофора и установленного перед ним релейного шкафа с аппаратурой. Схема одной сигнальной установки ЧКАБ приведена на рис. 16.
Рис. 16. Схема сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки
Схема состоит из четырех функциональных узлов:
Схема рельсовых цепей, включающая релейный конец РЦ ограждаемого блок-участка 8П и питающий конец смежной РЦ 10П. Аппаратура питающего конца состоит из путевого трансформатора ПТ, токоограничительного дросселя ZО, контакта трансмиттерного реле Т, искрогасящих конденсаторов С1 и С2, дроссель-трансформатора ДТ-0,6, а аппаратура релейного конца из дроссель-трансформатора ДТ-0,2, защитного блок-фильтра ЗБФ и импульсного путевого реле И.
Схема дешифратора, состоящая из контактов реле И, дешифраторной ячейки ДЯ и двух сигнальных реле Ж и З.
Схема светофора 8, включающая в себя контакты реле Ж и З, обмотку огневого реле О и лампы светофора.
Схема кодирования, состоящая из контактов реле Ж, З и О, кодового путевого трансмиттера КПТ и обмотки трансмиттерного реле Т. Кодовый путевой трансмиттер является датчиком кодовых последовательностей З, Ж и КЖ, он состоит из постоянно включенного асинхронного электродвигателя, редуктора, трех кулачковых шайб, закрепленных на выходном валу редуктора, и связанных с ними трех групп контактов. За один оборот вала редуктора контактами КПТ вырабатываются по одному циклу кодов З и Ж и два цикла кода КЖ.
Работает схема следующим образом.
При нахождении поезда на ограждаемом блок-участке 8П импульсное путевое реле И обесточено, импульсы на вход ДЯ не поступают и сигнальные реле Ж и З выключены. Через тыловой контакт реле Ж и обмотку реле О протекает ток красной лампы светофора. Если нить накаливания лампы исправна, то реле О будет включено, а на светофоре будет гореть красный огонь. В схеме кодирования ток будет протекать через тыловые контакты реле Ж, фронтовые контакты реле О, контакты шайбы КЖ кодового путевого трансмиттера и обмотку трансмиттерного реле Т. Поскольку контакты КПТ работают в импульсном режиме, то реле Т во время импульсов кода будет включено, а во время интервалов – выключено. Контактами реле Т в РЦ 10П будут посылаться импульсы переменного тока кода КЖ.
В случае перегорания нити накаливания красной лампы обрывается цепь тока обмотки огневого реле и реле О выключается. Размыкается его контакт в схеме кодирования и реле Т также остается без тока. Подача импульсов в РЦ 10П прекращается, что воспринимается аппаратурой предыдущей сигнальной установки как занятость блок-участка 10П и включению красного огня на светофоре 10. Таким образом осуществляется перенос запрещающего показания с погасшего светофора на предыдущий.
После проследования хвоста поезда за светофор 6 блок-участок 8П освобождается и в его РЦ начинает поступать код КЖ, воспринимаемый в сигнальной установке светофора 8 импульсным путевым реле И. Контактами реле И этот код подается на вход дешифраторной ячейки. ДЯ расшифровывает код КЖ таким образом, что сигнальное реле Ж оказывается включенным, а реле З выключенным. В схеме светофора ток протекает через фронтовые контакты реле Ж, тыловые контакты реле З и нить накаливания желтой лампы. На светофоре горит желтый огонь. По аналогичной схеме обмотка трансмиттерного реле Т оказывается включенной последовательно с контактами шайбы Ж КПТ. Контактами реле Т в РЦ 10П будут передаваться импульсы кода Ж. После освобождения поездом еще одного блок-участка на обмотку реле И из РЦ 8П будут поступать импульсы кода Ж, которые подаются его контактами на вход дешифратора ДЯ. Код Ж расшифровывается таким образом, что на выходе ДЯ включаются оба сигнальных реле Ж и З. В схеме светофора ток протекает по фронтовым контактам сигнальных реле и нити накаливания зеленой лампы, на светофоре горит зеленый огонь. В схеме кодирования ток протекает через фронтовые контакты сигнальных реле, контакты шайбы З и обмотку тренсмиттерного реле. Контактами реле Т в РЦ блок-участка 10П передается код З.
При дальнейшем удалении поезда от сигнальной точки светофора 8 код Ж в рельсовой цепи 8П сменится на код З, который воспринимается и расшифровывается аппаратурой автоблокировки абсолютно аналогично коду Ж, то есть на светофоре 8 будет продолжать гореть зеленый огонь, а в РЦ участка 10П продолжит передаваться код З.
На основе числовой кодовой автоблокировки разработана двухсторонняя электронная кодовая блокировка – КЭБ. В схеме КЭБ микропроцессорными блоками заменены все реле, работающие в импульсном режиме. Так кодовый путевой трансмиттер и реле Т заменены генератором кодов ГК-КЭБ, а реле И и дешифраторная ячейка приемником-дешифратором ПД-КЭБ. Сигнальные и огневые реле сохраняются, плюс добавляются сигнальное реле К (красного огня) и контрольное реле КИ, которое включается только при правильной импульсной работе микропроцессорных блоков. В случае выключения этих реле в рельсовую цепь предыдущего блок-участка передается код К, состоящий из непрерывной последовательности длинных импульсов (рис. 16), что приводит к закрытию предыдущего светофора. Если на этом блок-участке находится поезд, то получение кода К локомотивными устройствами АЛС приведет к появлению красного огня на локомотивном светофоре и экстренной остановке поезда.
С применением тональных рельсовых цепей разработан целый ряд систем АБ: централизованная автоблокировка ЦАБ – без проходных светофоров и с размещением всей аппаратуры на станциях, ограничивающих перегон, АБТ – децентрализованная автоблокировка с размещением аппаратуры в релейных шкафах у проходных светофоров, АБТЦ – централизованная автоблокировка с проходными светофорами, АБТЦ-М микропроцессорная автоблокировка с централизованным размещением аппаратуры и др.