Петербургский государственный университет

путей сообщения

Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах»

И З У Ч Е Н И Е

СХЕМ ДЕШИФРАТОРОВ АЛСН

Методические указания

К лабораторной работе П-15 по курсу

«Автоматика и телемеханика на перегонах»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2006

Ц е л ь р а б о т ы - уяснить назначение системы автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН) и изучить работу электрических схем и взаимодействие отдельных узлов этой системы.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Основной функцией АЛСН является резервирование машиниста в экстренных ситуациях (при опасно быстром сближении поездов, при потере машинистом бдительности). Кроме того, улучшаются условия труда локомотивной бригады за счет выведения на локомотивный светофор получаемой, например от автоблокировки, информации об интервале, (расстоянии) до впереди находящегося поезда. Это особенно существенно в условиях плохой видимости (снегопада, тумана, дождя).

Система АЛСН получает информацию от автоблокировки, электрической централизации по рельсовой линии в виде электрических сигналов числового кода, которые индуктивным методом с помощью расположенных над рельсами перед первой колесной парой приемных катушек принимаются на локомотиве, отделяются фильтром от помех, усиливаются и вводятся в устройства декодирования.

В процессе функционирования АЛСН автоматически вырабатывает четыре основных решения (рис.1):

• не беспокоить машиниста, если до впереди находящегося поезда достаточно далеко (впереди зеленый сигнал светофора, на локомотив по рельсовой линии поступает код З);

• однократно проверить бдительность машиниста, если интервал между поездами сокращается в результате сближения, причем чем меньше становится расстояние между поездами, тем ниже становится «потолок» скорости, при которой осуществляется однократная проверка;

• многократно проверять бдительность машиниста, если фактическая скорость локомотива превышает «потолок» скорости, при которой проверка ведется однократно; в обоих случаях (однократной и многократной проверки), если машинист в течение 7 с не реагирует на сигнал бдительности, АЛСН автоматически включает тормозную систему и останавливает поезд;

• включить тормозную систему независимо от реакции машиниста, если скорость сближения велика, а расстояние между поездами мало.

Известно, что для принятия решения необходимо располагать информацией. Система АЛСН вырабатывает решения на основе сравнения фактической и допустимой скоростей, при этом информацию о фактической скорости V_Факт она получает от локомотивного скоростемера, а градации допустимой скорости V₁₀ , V₂₀, V_КЖ, V_Ж определяются информацией, получаемой по рельсовой линии от автоблокировки (чем меньше расстояние между поездами, тем ниже «потолок» допустимой скорости (см. рис. 1)).

Кроме основного назначения, аппаратура АЛСН может использоваться для периодической проверки бдительности машиниста с интервалом 60…90 с на участках с полуавтоматической блокировкой, на некодируемых станционных путях.

АЛСН играет важную роль в повышении безопасности движения поездов, резервируя машиниста в экстренных ситуациях путем торможения поезда. Однако в существующем виде система АЛСН имеет ограниченную функциональную гибкость. В частности, она не определяет реального состояния машиниста, который может нажимать рукоятку бдительности во сне, рефлекторно реагируя на подаваемый АЛСН звуковой сигнал. Кроме того, система не обеспечивает принудительной остановки поезда перед красным сигналом светофора.

Стремление избежать столкновения поездов вследствие засыпания машинистов в ночное время привело к появлению ряда предложений по усилению контроля их бдительности, которые с 1987 года проходят проверку на сети железных дорог. Полученный опыт позволяет сделать предварительный вывод о том, что ужесточение действия средств контроля машинистов вызывает повышение их утомляемости, возникновение негативного отношения к функции АЛСН по контролю бдительности. Из этого следует, что поиск оптимальных решений проверки бдительности машинистов и организации их работы необходимо продолжать.

Устройство и принцип действия

Реализация диаграммы принятия решений (см. рис.1) осуществляется с помощью релейно-контактной схемы, приведенной на рис.2. Состояние элементов схемы соответствует движению поезда на зеленый сигнал светофора с максимально возможной скоростью. Конструктивно электромагнитные реле, выполняющие логические функции, объединены в единый съемный блок типа ДКСВ1, который нашел широкое применение на сети дорог. Контакты 0-10, 0-20, V_КЖ, V_Ж установлены в локомотивном скоростемере СЛ-2М и с помощью кулачковых шайб, размещенных на оси стрелки скоростемера, размыкаются в том случае, когда скорость локомотива превысит соответствующую скорость. Очевидно, если локомотив не движется, перечисленные выше контакты замкнуты. Настройка контактов V_КЖ, V_Ж может быть автономная, практически же она выполняется на одинаковую скорость 60 км/ч для грузовых и 80 км/ч для пассажирских поездов, установленную экспертным путем с учетом многих факторов.

В конструкции скоростемера размещен лентопротяжный механизм, имеющий пружинный привод, который приводит в движение бумажную ленту.

Образец реальной ленты скоростемера показан на рис. 3. На ленте автоматически фиксируется следующая информация: скорость; время; сигналы локомотивного светофора К, КЖ, Ж (с помощью электромагнитов ЭК, ЭКЖ, ЭЖ, управляющих самописцами (см. рис. 2)); пользование рукояткой бдительности РБ (с помощью электромагнита ЭЭ); пользование тормозами. Благодаря этой информации лента скоростемера является тем объективным документом, с помощью которого можно проанализировать и оценить режим ведения поезда в любой момент времени.

В передней центральной части кабины локомотива устанавливается локомотивный светофор, хорошо видимый как машинисту, так и его помощнику. На пульте машиниста расположены рукоятка бдительности РБ, кнопка ВК, необходимая для введения устройств АЛСН в действие, кнопка КП, которая служит для контроля работоспособности схемы проверки бдительности машиниста перед выходом локомотива из депо, кнопка с фиксацией ДЗ, позволяющая увеличить периодичность проверки бдительности до 60…90 с. (Примечание: в последние годы с целью повышения безопасности движения поездов принято решение исключить их схемы (см. рис.2) цепь с последовательно соединенными контактами кнопки КП и скоростемера 0-10, вследствие чего типичная диаграмма принятия решения (см. рис.1) при движении поезда к красному светофору и при проезде его несколько изменяется: однократная проверка бдительности при скорости менее 10 км/ч заменяется на периодическую).

Исполнительным элементом АЛСН является электропневматический клапан, имеющий соленоидный привод в виде катушки ЭПК, показанной на рис.2. Нормально катушка ЭПК включена, а клапан закрыт. При проверке бдительности машиниста (однократной, либо периодической) катушка ЭПК выключается, клапан открывается и через него начинает выходить сжатый воздух через свисток (звуковой сигнал) из камеры выдержки времени в течение около 6 с. Если в течение этого времени машинист не нажмет РБ, то срабатывает срывной клапан и начинается торможение поезда. При этом размыкается контакт ЭПК оставляя разомкнутой цепь катушки ЭПК до тех пор, пока машинист не зафиксирует специальным ключом клапан ЭПК в закрытом положении. Лишь после этого начинается зарядка камеры выдержки времени сжатым воздухом от компрессора локомотива, звук свистка прекращается. По окончании зарядки тормозная система автоматически приводится в рабочее состояние и через систему рычагов замыкает контакт ЭПК (см. рис.2). Для введения ЭПК в действие машинист должен повернуть ключ таким образом, чтобы разблокировать клапан ЭПК, при этом замыкаются два связанных с поворотом ключа контакта К, через которые подается питание к лампам локомотивного светофора, электромагнитам ЭК, ЭКЖ,ЭЖ и катушке ЭПК.

Релейная электрическая схема включает в себя декодер (реле-счетчики импульсов числового кода 1, 2 и 3 и интервалов 1А, 2А); реле КЖ, Ж и З, фиксирующие результаты декодирования; реле соответствия С и его повторитель ПС, фиксирующие соответствие динамической информации на выходе декодера со статистическим ее отображением реле КЖ, Ж, З; реле бдительности Б и контроля скорости КС, выключающие ЭПК в случаях, показанных на рис. 1; реле присутствия кода ПК, фиксирующее регулярное поступление числового кода из рельсовой цепи.

В состав АЛСН входят (но на схеме рис. 2 не показаны) приемные катушки, фильтр и усилитель, выходным элементом которого является воспроизводящее импульсы числового кода реле И. Контакты этого реле вводят числовой код в декодер.

Рассмотрим работу схемы АЛСН (см. рис.2) для случаев, показанных на диаграмме рис. 1.

При движении к зеленому сигналу проходного светофора 7 на локомотив поступает код З. По мере поступления импульсов кода в цикле срабатывают реле 1, 1А, 2, А, 3, которые во время большого интервала между циклами кода выключаются, а затем снова срабатывают при приеме очередного цикла. Реле ПК, получая импульсное питание в каждом цикле, за счет замедления находится непрерывно во включенном состоянии. Реле КЖ, Ж, З, ПС, Б, КС во время приема кода З непрерывно включены по цепям с замкнутыми фронтовыми контактами (см. рис. 2). Реле С получает импульсное питание через фронтовой контакт реле-счетчика 3, но непрерывно удерживает якорь в притянутом положении за счет замедления.

Временные характеристики упомянутых выше реле приведены в табл. 1.

Таблица 1

Обозначение на схеме	Тип реле	Время замедления, с		Назначение
		на отпус-кание	на сраба-тывание
1	2	3	4	5
1	КДР5-М	0,27 2)	0,07	Регистратор 1 импульса
1А	КДР5-М	0,33	0,07	– " – 1 интервала
2	КДР1-М	0,05	0,07	– " – 2 импульса
2А	КДР5-М	0,31	0,07	– " – 2 интервала
3	КДР1-М	0,04	0,05	– " – 3 импульса
ПК	КДР6-М	1,2 3)	0,07	Регистратор присутствия кода
З	КДР1-М	0,04	0,07	– " – З
Ж	КДР1-М	0,09 2)	0,07	– " – Ж
КЖ	КДР1-М	0,04	0,07	– " – КЖ
С	СР	6,0 5)	0,05	Реле соответствия
ПС	КДР1-М	0,04	0,07	Повторитель реле С
Б	КДР5-М	0,1	0,07	Реле бдительности
КС	НРС	0,04 4)	0,05	Реле контроля скорости
РБ	КДР1-М	0,04	0,07	Повторитель кнопки РБ

П р и м е ч а н и я.

1). Характеристики реле приведены для напряжения питания 50 В.

2). Замедления на отпускание реле 1 и Ж указаны с учетом действия диодно-резисторных контуров.

3). Реле ПК имеет замедление 1,2 с без R3C1-контура и 2,0 с с этим контуром.

4). Реле КС имеет замедление 30-40 с с конденсатором С5 и 60…90 с с конденсатором С4.

5). Реле С имеет замедление 15 с с конденсатором С7.

6). Параметры резисторов и конденсаторов, установленных для замедления реле и для искрогашения (R5, C2, C6), следующие; R1, R4 – 150…200 Ом; R2, R5, R7, R9 – 50…100 Ом; R3, R6, R10 – 10 кОм; R8 – 39 кОм; С1, С3 – 200 мкФ; С2 – 0,25 мкФ; С4 – 500 мкФ; С5 – 250 мкФ; С6 – 1,0 мкФ.

Когда поезд проследует светофор 7 с зеленым сигналом, приемные катушки локомотива начинают принимать код Ж, содержащий два импульса в цикле (см. рис 1).

Если V_Ф > V_Ж , происходит следующее. Фронтовым контактом реле-счетчика 3 отключается цепь питания реле соответствия С. Спустя время замедления 6 с оно отпускает якорь и контактами 11-12 размыкает цепь питания ламп локомотивного светофора, электромагнитов, ЭПК (раздается свисток), реле КС. Затем в ближайшем большом интервале между циклами кода Ж контактами реле 2, 2А выключается питание реле ПС, которое выключает реле 3 и КЖ. После этого реле Б отключается тыловым контактом реле 2 и размыкает цепь самоблокировки реле Ж, отчего последнее выключается. Однако при включении реле-счетчика 2А реле Ж вновь получает питание и включается, а при выключении реле1 через тыловые контакты последнего вначале включается реле КЖ, а затем реле С и ПС. Через фронтовые контакты последних восстанавливается питание локомотивного светофора, но уже желтого огня, электромагнитов записи на ленте. Чтобы предотвратить автоторможение, машинист при появлении сигнала на локомотивном светофоре должен нажать рукоятку бдительности РБ. При этом включается реле РБ и подает питание на реле КС, а также включается реле Б, которое самоблокируется. Однако контактом РБ цепь ЭПК остается разомкнутой и свисток продолжает информировать машиниста, что камера выдержки времени продолжает разряжаться. Чтобы восстановить питание катушки ЭПК, машинисту необходимо отпустить рукоятку бдительности в исходное положение. Питание реле КС после этого осуществляется от конденсатора С5, и спустя 30…40 с (время, в течение которого КС удерживает якорь притянутым за счет разряда С5 через резистор R8) КС выключается, размыкая цепь ЭПК. Раздается свисток. Машинист должен вновь в течение 7 с нажать и отпустить РБ. При этом через фронтовой контакт реле РБ и резистор R7 заряжается конденсатор С5, а реле КС вновь включается. Далее описанный процесс периодической проверки бдительности машиниста повторяется.

Если V_Ф < V_Ж , то, согласно рис. 1, имеет место однократная проверка бдительности машиниста. В этом случает работа схемы при смене сигнала происходит аналогично рассмотренному выше. Отличительным является то, что реле КС остается постоянно включенным через замкнутые контакты скоростемера V_Ж = V_КЖ . Следовательно, периодической проверки бдительности машиниста не происходит.

При проследовании поездом светофора 5 с желтым сигнальным показанием происходит смена поступающего на локомотив кода с Ж на КЖ (см. рис. 1). Работа схем по схеме сигнальных показаний на локомотивном светофоре принципиальных отличий не имеет по сравнению со сменой кода З на код Ж. При этом если V_Ф > V_КЖ , то реле Б и КС остаются в выключенном состоянии независимо от того, нажимал машинист рукоятку бдительности или нет. Спустя 7 с (время разрядки камеры выдержки времени) срабатывает срывной клапан, обеспечивая экстренное торможение поезда.

Если же фактическая скорость ниже V_КЖ , то действует периодическая проверка бдительности машиниста до тех пор, пока он не снизит скорость поезда до 10 км/ч (предшествующий типовой вариант) либо в интервале скоростей 0… V_КЖ (вариант, принятый в настоящее время для магистральных локомотивов).

При проследовании поездом напольного светофора 3 с красным сигнальным показанием автоматическое торможение наступает, если разомкнут контакт скоростемера 0-20. Это происходит потому, что после смены сигнальных показаний на локомотивном светофоре с желтого огня с красным на красный реле КС и Б остаются выключенными независимо от реакции машиниста на сигнал проверки бдительности. В том случае, когда V₁₀ <V_Ф <V₂₀ (в существующем в настоящее время варианте при 0 ≤ V_Ф<V₂₀), через замкнутые контакты скоростемера V_Ж , V_КЖ и 0-20 реле КС остается подключенным к конденсатору С5, и рассмотренным ранее способом осуществляется периодическая проверка бдительности машиниста.

Рассмотрим еще один случай работы АЛСН, имеющий некоторую специфику по отношению к изложенным выше типичным ситуациям – вступление поезда на некодируемый боковой станционный путь по разрешающему сигналу входного светофора. В этом случает от входного светофора навстречу поезду поступает код Ж. После проследования поездом входного светофора при вступлении его на некодируемый путь все реле схемы (см. рис. 2) выключаются за исключением реле Ж, которое остается на самоблокировке. При этом начинает звучать свисток. Одновременно через тыловые контакты ПК и КЖ первым включается реле С, вслед за ним – ПС. На локомотивном светофоре загорается белый огонь, указывающий машинисту, что вследствие прекращения поступления информации с путей система АЛСН не может осуществлять сравнение скоростей и поэтому автоматически переходит в режим периодической проверки бдительности независимо от скорости поезда. Работа схемы для этого режима рассмотрена выше.

Общее число вариантов смены сигналов на локомотивном светофоре с соответствующей реакцией на устройства торможения или проверки бдительности машиниста равно 15 (табл. 2). В табл. 2 приняты следующие обозначения: Т – автоматическое торможение поезда; П – периодическая проверка бдительности машиниста; О – однократная проверка бдительности машиниста; прочерк означает отсутствие необходимости ответных действий машиниста на звук свистка при смене сигналов.

Таблица 2.

№	Вариант смены сигналов на локомотивном светофоре	Скорость поезда
		VФ ≥ VЖ = = VКЖ	VЖ = VКЖ > > VФ ≥ V20	V20 > VФ ≥ ≥ V10	VФ < V10
1	З → Ж	П	О	О	О
2	Ж → КЖ	Т	П	П	О (П)
3	КЖ → К	Т	Т	П	О (П)
4	Ж → Б	П	П	П	П
5	З → КЖ	Т	П	П	О (П)
6	З → Б	П	П	П	П
7	Б → КЖ	Т	П	П	О (П)
8	Б → Ж	П	О	О	О
9	Б → З	-	-	-	-
10	К → КЖ	Т	П	П	О (П)
11	К → Ж	П	О	О	О
12	К → З	-	-	-	-
13	КЖ → Ж	П	О	О	О
14	КЖ → З	-	-	-	-
15	К → З	-	-	-	-