№1 Классификация систем железнодорожной автоматики. Роль этих систем в обеспечении безопасности перевозочного процесса.

Основным условием эксплуатации железных дорог является безопасность движения поездов. Выполнение условий БДП обеспечивается автоматизацией процесса управления движением поездов. Эта автоматизация достигается применением устройств и систем ж/д автоматики и телемеханики. СЖАТ представляют собой сложные устройства или комбинации устройств, построенных на различной элементной базе, использующих для контроля состояния объектов управления разного рода датчики, а для оценки выполнения условий БДП при выработке управляющих воздействий – специальные узлы. Применение СЖАТ позволяет обеспечить БДП при заданной провозной способности ж/д. Современные СЖАТ позволяют повысить производительность и культуру труда штата ж/д, занятых эксплуатационным обслуживанием.

Классификация СЖАТ:

1. Перегонные системы: полуавтоматическая блокировка, АБ, автоматич. локомотивная сигнализация.

2. Станционные системы: ЭЦ, станционная кодовая централизация, системы автоматизации сортировочных горок.

3. Системы диспетчерского управления: диспетчерская централизация.

4. Информационные системы: диспетчерский контроль, автоматич. обнаружение неисправностей подв. состава, автоматич. управление тормозами.

В зависимости от интенсивности движения поездов применяются ПАБ и АБ. При недостаточной видимости проходных сигналов АБ дополняется АЛС, которая позволяет контролировать скорость движения поезда и способность машиниста управлять подвижным составом. ЭЦ – системы, позволяющие централизовать управление и контроль за состоянием напольных устройств. Управление за состоянием всех объектов (стрелок, сигналов, р.ц. и т.д.) производится с аппарата управления, находящемся на посту ЭЦ. Для управления станционными объектами, удаленными на значительное расстояние (3-5 км), применяются станционные кодовые централизации. Устройства автоматизации и механизации на сортировочных горках позволяют осуществить централизацию управления и контроля за состоянием напольных объектов сорт. станции (стрелок, р.ц., вагонных замедлителей), автоматизировать процесс роспуска составов и т.д.

При управлении с помощью систем ДУ всеми передвижениями на участке руководит поездной диспетчер. Управление с центрального поста объектами ряда раздельных пунктов, контроль за их состоянием, передачу их на местное управление обеспечивают системы ДЦ. Информационные системы предназначены для сбора, обработки и предоставления информации о поездной ситуации, техническом состоянии узлов подвижного состава и др. Системы ДК осуществляют съем, обработку и отображение информации о состоянии перегонных и станционных объектов СЖАТ. Эта информация используется для контроля поездного положения и технического диагностирования устройств. Для предотвращения аварий, которые могут произойти из-за нарушений габарита погрузки вагонов, перегрева буксовых узлов, применяются системы автоматич. обнаружения неисправностей. Перспективы развития СЖАТ – в дальнейшей автоматизации управления процессами перевозок, это позволит уменьшить габариты, энергоемкость аппаратуры, повысить ее надежность.

№2 Понятия о системах автоматического регулирования и управления, их характеристики. Структура телемеханических систем, особенности их применения.

(САУ) - комплекс устройств, предназнач. для автоматич. изменения одного или неск. параметров объекта управления с целью установления требуемого режима его работы. САУ обеспечивает поддержание постоянства заданных значений регулируемых параметров или их изменение по заданному закону. САР – система автоматического регулирования, это система с замкнутой цепью воздействия, в котором управление вырабатывается в результате сравнения истинного значения у с заданным значением х.

САУ в зависимости от той информации, которую мы получаем можно разбить на:

-замкнутые (самые распространенные) - в которых цепь прохождения сигналов образует замкнутый контур, включающий устройство управления и управляемый объект; отклонения управляемой величины от желаемых значений компенсируются воздействием через обратную связь 

- разомкнутые - управление ведётся по жёсткойпрограмме без анализа и учёта факторов в процессе работы управляемого объекта - на устройство управления не поступают сигналы, несущие информацию о текущем состоянии объекта управления: системы с компенсацией ( y(t) вырабатывается в зависимости от результатов измеренных помех), система с программным управлением, система с комбинированным управлением.

Дополнительная связь в структурной схеме САР , направленная от выхода к входу рассматриваемого участка цепи воздействий, называется обратной связью (ОС). Обратная связь может быть отрицательной или положительной. Р – регулятор, это комплекс устройств, присоединяемых к регулируемому объекту и обеспечивающих автоматическое поддержание заданного значения его регулируемой величины или автоматическое изменение ее по заданному закону. В системах автоматики расстояние между объектом управления или объектом контроля и пунктом управления или пунктом контро­ля невелико. Если требуется осуществлять управление или конт­роль удаленными объектами, то необходимы специальные техничес­кие средства для сокращения числа каналов связи между пункта­ми и объектами управления и контроля. В этом случае системы автоматики преобразуются в системы телемеханики. Системы теле­механики отличаются от систем автоматики тем, что они содержат каналы связи КС, шифраторы Ш, передатчики Пер, приемники ПР и дешифраторы ДШ.

Применение систем телемеханики дает возможность управления и контроля большим числом удаленных объектов из одного цент­рального пункта с использованием небольшого числа (часто одно­го) каналов связи.

№3. Элементы жд автоматики и телемеханики. Требования, предъявляемые к ним. Классификация элементов, общая характеристика элементов.

В состав систем ж/д автоматики и телемеханики входят приборы, функционально связанные между собой. Действие любой системы определяется алгоритмом функционирования, заложенным при разработке. В системах СЖАТ применяются: реле, датчики, трансформаторы, дроссели, источники питания и т.д. Любой элемент можно представить как преобразователь, на вход которого подается сигнал х, а с выхода снимается сигнал y. При этом элементы могут отличаться друг от друга конструктивно, а в основе их действия – лежать разные физические процессы. Элементы могут функционировать в статическом, динамическом и установившемся режимах. В статическом и установившемся режимах входные (выходные) характеристики элементов не изменяются во времени, а динамический режим предполагает работу элемента при меняющейся входной и выходной величине. Очень важно, чтобы элементы в условиях эксплуатации сохраняли свою работоспособность в течение заданного времени.

Элементы делятся на: активные (используют доп источники энергии); пассивные (для преобразования х в у использует энергию сигнала х).

В зависимости от характера функциональной связи y=f(x) различают элементы непрерывного и дискретного действия. В элементах непрерывного действия при непрерывном изменении входной величины х, происходит непрерывное изменение изменение выходной величины у. В элементах дискретного действия при непрерывном изменении входной величины наблюдается скачкообразное изменение выходной величины, при этом непрерывному изменению величины х в определенных пределах соответствует неизменное значение величины у.

В зависимости от выполняемых функций эл-ты разделяют на начальные(измерительные), промежуточные(управляющие) и конечные(исполнительные).Измерительные(располагают на входах автоматической системы.Они реагируют на изменения внешней среды. К ним относятся всевозможные датчики).Управляющие(составляют обычно основную массу эл-ов и реализуют алгоритм функционирования данной системы. Они выполняют усиление и преобразование сигналов,реализуют логические зависимости и воздействуют на исполнительные эл-ты) Исполнительные(осуществляют воздействие на управляемые объекты).

К элементам систем предъявляются жесткие требования, которыми руководствуются разработчики при создании устройств. Элементы должны обладать возможностью функционирования при воздействиях импульсных помех тягового тока и грозовых разрядов, сохранять свои параметры и характеристики в условиях широкого диапазона изменения температуры и влажности окр. Среды, работать при воздействии значительных вибрационных нагрузок, иметь небольшие размеры, массу и быть достаточно простыми по устройству.

4. Сигналы, сигнализация и сигнальные устройства. Специфические датчики жд транспорта

Сигналы на железнодорожном транспорте служат для обеспечения безопасности движения, а также для чёткой организации движения поездов и маневровой работы.

По способу восприятия сигналы подразделяются на видимые и звуковые.

Видимые сигналы выражаются цветом, формой, положением и числом сигнальных показаний. Для подачи видимых сигналов служат сигнальные приборы такие, как светофоры, семафоры, диски, щиты, фонари, флаги, сигнальные указатели и сигнальные знаки.

Видимые сигналы по времени их применения подразделяются на следующие типы:

1) круглосуточные, подаваемые одинаково в светлое и тёмное время суток; такими сигналами служат огни светофоров установленных цветов, маршрутные и другие световые указатели, постоянные диски уменьшения скорости, квадратные щиты жёлтого цвета (обратная сторона зелёного цвета), красные диски со светоотражателем для обозначения хвоста грузового поезда, сигнальные указатели и знаки;

2) дневные, подаваемые в светлое время суток; для подачи таких сигналов служат диски, щиты, флаги, крылья семафоров и сигнальные указатели (стрелочные, путевого заграждения, устройств сбрасывания и гидравлических колонок);

3) ночные, подаваемые в тёмное время суток; такими сигналами служат огни установленных цветов в ручных и поездных фонарях, фонарях на шестах, крыльях семафоров и сигнальных указателях.

Звуковые сигналы выражаются числом и сочетанием звуков различной продолжительности. Значение их днём и ночью одно и то же.Для подачи звуковых сигналов служат свистки локомотивов, моторвагонных поездов и специального самоходного железнодорожного подвижного состава, ручные свистки, духовые рожки, сирены, гудки и петарды.

Взрыв петарды требует немедленной остановки поезда.

Кроме сигналов существует и другое сигнальное оборудование:

· сигнальные указатели: маршрутные, стрелочные, путевого заграждения, гидроколонок, перегрева букс,  извещающие о положении, например –  опустить токоприемник электровоза;

· сигнальные знаки, требующие от машиниста определенного действия, имеют только одно значение – поднять токоприемник или работа снегоочистителя.

Светофоры на железнодорожном транспорте

Светофоры по назначению подразделяются на следующие типы:

1) входные — разрешающие или запрещающие поезду следовать с перегона на железнодорожную станцию;

2) выходные — разрешающие или запрещающие поезду отправиться с железнодорожной станции на перегон;

3) маршрутные — разрешающие или запрещающие поезду проследовать из одного района железнодорожной станции в другой;

4) проходные — разрешающие или запрещающие поезду проследовать с одного блок-участка (межпостового перегона) на другой;

5) прикрытия — для ограждения мест пересечений железнодорожных путей в одном уровне другими железнодорожными путями, трамвайными путями и троллейбусными линиями, разводных мостов и участков, проходимых с проводником;

6) заградительные — требующие остановки при опасности для движения, возникшей на железнодорожных переездах, крупных искусственных сооружениях и обвальных местах, а также при ограждении составов для осмотра и ремонта вагонов на станционных железнодорожных путях;

7) предупредительные — предупреждающие о показании основного светофора (входного, проходного, заградительного и прикрытия);

8) повторительные — для оповещения о разрешающем показании выходного, маршрутного, въездного (выездного), технологического и о показании горочного, маневрового светофоров, когда по местным условиям видимость основного светофора не обеспечивается;

9) локомотивные — для разрешения или запрещения поезду следовать по перегону с одного блок-участка на другой, а также предупреждения о показании путевого светофора, к которому приближается поезд;

10) маневровые — разрешающие или запрещающие производство манёвров;

11) горочные — разрешающие или запрещающие роспуск вагонов с горки;

12) въездные (выездные) — разрешающие или запрещающие въезд железнодорожного подвижного состава в производственное помещение и выезд из него на железнодорожных путях необщего пользования;

13) технологические — разрешающие или запрещающие подачу или уборку железнодорожного подвижного состава при обслуживании объектов, расположенных на железнодорожных путях необщего пользования (вагоноопрокидывателей, вагонных весов, устройств для восстановления сыпучести грузов, сливо-наливных устройств и др.).Один светофор может совмещать несколько назначений (входной и выходной, выходной и маневровый, выходной и маршрутный и др.).Основными сигнальными цветами на транспорте являются красный, желтый и зеленый.

 Красный цвет – сигнал остановки (меньше искажается, лучше виден); желтый – разрешает движение и требует снижения скорости; зеленый– разрешает движение с установленной скоростью.

Кроме того, применяется синий огонь – запрещающий маневры. Лунно-белый огонь используют как разрешающий при маневрах и как пригласительный сигнал на входных и выходных светофорах. Прозрачно-белый – в ручных фонарях, указателях перегрева букс. Молочно-белый  – в стрелочных указателях и указателях путевого заграждения.

Применяемые в системах железнодорожной автоматики и телемеханики датчики в зависимости от их функционального назначения можно разделить на две группы: информационные и датчики импульсов. Информационные датчики в зависимости от характера (вида) информации, представляемой выходными сигналами, можно разделить на датчики состояния и параметрические датчики. Датчики состояния формируют информацию о состоянии объектов управления и контроля в виде «объект включен — объект выключен», «участок занят — участок свободен», «сигнал есть — сигнала нет» и т.п. К этому классу относятся рельсовые цепи, датчики прохода колес и датчики контроля габарита подвижного состава, датчики наличия транспортных средств в зоне контроля, различные пороговые датчики, реагирующие на достижение контролируемыми параметрами определенных (пороговых) значений, и др. Простейшим информационным датчиком является электромагнитное реле. Датчики также можно разделить на пассивные (для работы датчика необходим внешний источник питания) и активные (датчик работает без внешнего источника питания).