1.2. Структурная схема алсн

АЛСН состоит из путевых и локомотивных устройств (рис. 1.1). При автоблокировке перегон поделен на блок-участки, изолированные друг от друга изолирующими стыками (ИС), обеспечивающими электрическое разделение смежных рельсовых цепей (подробное описание принципов работысоставных элементов путевой и локомотивной частей АЛСН приведено в подразд. 1.3).

У каждого проходного светофора (ПС) устанавливается путевая кодирующая аппаратура, состоящая из схемы кодирования (СК), кодового путевого трансмиттера (КПТ), трансмиттерного реле (кvТ), имеющего свой блок-контакт в первичной цепи кодового трансформатора (КТ), вторичная обмотка которогоподключена к рельсовой цепи через дроссель-трансформатор ДТ1.

Путевая кодирующая аппаратура размещается в металлическом релейном шкафу непосредственно возле проходного светофора (рис. 1.2). Рядом с релейным шкафом 1 устанавливается батарейный шкаф 2 (для размещения аккумуляторных батарей резервного питания автоблокировки и путевых устройств АЛСН).

В системе АЛСН применяется непрерывный канал связи в виде рельсовой цепи автоблокировки либо в виде специального проводника (шлейфа), уложенного вдоль пути движения поезда (в основном шлейф применяется в зоне стрелочных переводов на станциях, где технически сложно или невозможно применять рельсовые цепи).

Для беспрепятственного пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков служат дроссели-трансформаторы (ДТ), кроме этого они применяются и для передачи в рельсовую цепь кодовых сигналов путевой аппаратуры АЛСН, при этом ДТ препятствуют протеканию сигнального тока между смежными блок-участками [3]. Возле каждого изолирующего стыка устанавливают по два ДТ: ДТ1 и ДТ2 – возле изолирующего стыка ИС1; ДТ3 и ДТ4 – возле ИС2 (см. рис. 1.1). При этом средние точки основных обмоток обоих ДТ в смежных рельсовых цепях соединяются между собой (подробное описание схемы соединения обмоток ДТ и подключения их к различным цепям приведено в п. 1.3.2). Каждая из основных обмоток ДТ подключается к своей рельсовой цепи. К дополнительной обмотке ДТ2, установленного в конце блок-участка (возле проходного светофора), подключается кодовый трансформатор (КТ). Эта точка подключения условно считается выходным концом рельсовой цепи (по отношению к движущемуся по блок-участку поезду), или питающим концом. К аналогичной обмотке ДТ3, установленного в начале блок-участка, подключается путевое реле (кvП), контролирующее свободность или занятость блок-участка, а также целостность рельсовой цепи. Эта точка подключения условно считается входным концом рельсовой цепи (когда локомотив только заезжает на рельсовую цепь), или релейным концом. Кодовые импульсы от путевой аппаратурыподаются навстречу поезду через ДТ2, причем в начале блок-участка кодовый ток минимален. По мере следования поезда по рельсовой цепи кодовый ток постепенно увеличивается, и на «выходном» конце, там, где локомотив съезжает с блок-участка, ток максимален. Минимальное значение кодового тока нормируется согласно требованиям инструкции ЦШ-720, а именно: на автономной тяге – минимум 1,2 А; на электротяге – 2 А.

Если на блок-участке нет поезда, то путевое реле кvП возбуждено от дополнительной обмотки ДТ3, через основную обмотку которого протекают кодовые импульсы. При этом кvП своими блок-контактами сообщает о свобод­ности блок-участка и рельсовой цепи. При вступлении поезда на блок-участок первая колесная пара локомотива шунтирует рельсовую цепь и реле кvП обесточивается, сообщая при этом о занятости блок-участка. В случае повреждения рельсовой цепи (треснувший или изъятый рельс) также обесточивается реле кvП и аварийный блок-участок ограждается красным сигналом путевого све­тофора.

Работа путевой части АЛСН организована следующим образом.

Выбор сигнального кода производится СК. В зависимости от показаний ПС1 на одном из трех выходов СК появляется постоянное напряжение (сигнал), которое подается в КПТ. Кодовый путевой трансмиттер состоит из электродвигателя М, на валу которого насажены три кулачковых шайбы: зеленого огня (с тремя кулачками), желтого (с двумя кулачками) и красного (с одним кулачком). Каждой кулачковой шайбе соответствует свой кулачковый контактор. Вал двигателя вращается с постоянной скоростью, при этом КПТ преобразует постоянное напряжение, присутствующее на одном из трех своих входов (подключеных к соответствующим выходам СК), в импульсный сигнал на выходе. Существует несколько типов КПТ (КПТШ-5, КПТШ-7 и др.), они вырабатывают числовые коды, одинаковые по структуре, но различающиеся по времени кодового цикла. Временные характеристики числовых кодов, вырабатываемых трансмиттерами КПТШ-5 и КПТШ-7, приведены на рис. 1.3, а.

На перегоне (рис. 1.3, б) выполнено чередование типов КПТ у каждой сигнальной установки. Чередование КПТ предназначено для защиты от опасных отказов автоблокировки в случае возникновения короткого замыкания изолирующих стыков. При коротком замыкании изолирующих стыков происходит попадание в рельсовую цепь данного блок-участка кодовых сигналов из соседнего блок-участка, что угрожает безопасности движения поездов. Для защиты от этого смежные рельсовые цепи кодируют от трансмиттеров с различным временем кодовых циклов: КПТШ-5 – с кодовым циклом 1,6 с, КПТШ-7 – с кодовым циклом 1,86 с [2, с. 72]. Путем чередования трансмиттеров у каждой сигнальной установки перегона достигаются необходимый сдвиг по времени прохождения кодовых импульсов в смежных рельсовых цепях и защита от влияния кодовых сигналов со смежных блок-участков.

С выхода КПТ (см. рис. 1.1) импульсный сигнал подается на трансмиттерное реле кvТ, которое начинает работать в импульсном режиме, и в таком же режиме будет работать его блок-контакт в цепи первичной обмотки КТ, который тоже будет работать в импульсном режиме, подавая импульсный кодовый токI_кв рельсовую цепь через ДТ2.

Если на блок-участке нет поезда, то образуется цепь для протекания кодового тока I_кчерез рельсовую цепь и основную обмотку ДТ3. При этом воз­буждается реле кvП, сообщая о свободности блок-участка и целостности рельсовой цепи. Как только на блок-участок вступит первая колесная пара поезда, появится цепь для протекания токаI_кчерез эту колесную пару.

Локомотивная часть АЛСН (см. рис. 1.1) состоит из приемных катушек (ПК), усилителя локомотивного (УЛ), дешифратора (ДШ), электропневмати­ческого клапана автостопа (ЭПК), локомотивного скоростемера (СКР), рукоятки бдительности (РБ), вспомогательной рукоятки (ВК) и тумблера (ДЗ).

На локомотиве перед первой колесной парой установлены приемные катушки ПК1 и ПК2, предназначенные для приема кодовых импульсов из рельсовой цепи. При протекании кодового тока I_квокруг рельса образуется магнитное поле, которое пронизывает ПК и наводит в них ЭДС.

Кодовый ток от ПК поступает в УЛ, где вначале проходит через фильтр (Ф), который предназначен для защиты аппаратуры усилителя от помех тягового тока частотой 50 Гц при питании рельсовых цепей токами 25 и 75 Гц.

С выхода Ф сигнал поступает для усиления на усилитель (У) и затем – на импульсное реле (И), являющееся по существу повторителем кода и формирующее на своем выходе импульсный кодовый сигнал.

С выхода И сигнал поступает в ДШ, который предназначен для расшифровки кодовых сигналов, управления в соответствии с кодами показаниями локомотивного светофора (ЛС) и работой ЭПК.

В дешифраторе кодовый сигнал поступает на блок счета (БС), содержащий реле-счетчики, выполняющие счет числа импульсов и интервалов между ними в сигнальном коде,принятомс пути. В длинной паузе, когда счет уже закончен, число сработавших реле-счетчиков указывает, какой сигнал принят на локомотиве. К началу приема следующей кодовой посылки реле-счетчики сбрасываются в исходное положение для нового счета, поэтому принятый и расшифрованный сигнал необходимо зафиксировать, чтобы включить соответствующее сигнальное показание на локомотивном светофоре. Для этого информация с реле-счетчиков блока БС поступает в блок сигнальных реле (БСР), состоящий изсигнальных реле З, Ж и КЖ (на рис. 1.1 эти реле не показаны), которые создают соответствующие цепи питаниясигнальных ламп локомотивного светофора с помощью блока контроля соответствия (БКС). Принцип дешифрации сигнального кода,принятогос пути, основан на определении числа импульсов в кодовом цикле и на включении сигнальных реле, управляющих огнями ЛС. Например, при приеме кода КЖ блоком БС отсчитывается один импульс и в блоке БСР срабатывает реле КЖ, включающее на ЛС желтый огонь с красным через БКС.

Схема включения огней ЛС контактами сигнальных реле (сами реле не показаны) приведена на рис. 1.4. При приеме кода «Ж» отсчитываются два импульса, срабатывают реле КЖ и Ж и включают на ЛС желтый огонь; при приеме кода «З» отсчитываются три импульса, срабатывают реле КЖ, Ж и З и включают на ЛС зеленый огонь. Более разрешающее показание на ЛС включается при большем числе возбужденных сигнальных реле, чтобы при отказе одного из них на ЛС включился менее разрешающий огонь и выполнялись требования по обеспечению БД поезда.

Сработавшие от расшифрованного сигнала сигнальные реле отключаются от реле-счетчиков с помощью БКС, продолжая при этом держать лампу ЛС включенной. Блок контроля соответствия обеспечивает контроль (сравнение соответствия) принимаемого с пути кода и состояние сигнальных релеБСР. Для этого БКС периодически (через 5 – 6 с) подключает сигнальные реле БСР к реле-счетчикам блока БС с тем, чтобы на локомотивном светофоре загорелся нужный огонь. Таким образом, смена огней локомотивного светофора происходит с запаздыванием на 5 – 6 с. Это время соответствует приему трех серий кодовых импульсов. Прием трех серий кодовых импульсов необходим также для защиты от случайных помех, возможных при приеме кодовых импульсов. Если с пути принимаются подряд три одинаковых комбинации кодовых импульсов, то принятый сигнал считается достоверным и можно включать на ЛС соответствующее показание, в противном случае (принятые за 5 – 6 с кодовые комбинации не одинаковы) на ЛС включается белый огонь, что расценивается как сбой показаний АЛСН.

С помощью блок-контактов реле БКС и БСР включаются сигнальные показания на ЛС. Локомотивный светофор, дублирующий показания путевых светофоров, имеет следующие сигнальные показания:

зеленый огонь («З») (на путевом светофоре, к которому приближается поезд, горит зеленый огонь);

желтый огонь («Ж») (на путевом светофоре – желтый огонь);

желтый огонь с красным («КЖ») (на путевом светофоре – красный огонь);

красный огонь («К») (сигнал, запрещающий движение, он появляется после проезда путевого светофора с красным огнем);

белый огонь («Б») (показания путевых светофоров на локомотив не передаются, хотя аппаратура АЛСН включена и работает).

Красному и белому огням локомотивного светофора соответствует от­сутствие в рельсовой цепи электрического сигнала, а также непрерывный ток или импульсы тока, подаваемые с небольшими интервалами (сбой кодов).

Кроме функции расшифровки кодовых сигналов и включения показаний на локомотивном светофоре, ДШ обеспечивает контроль превышения скорости движения поезда и проверку бдительности машиниста. Для этого в составе ДШ имеются блок бдительности (ББ), реле контроля скорости (РКС) и рукоятка бдительности (РБ). Кроме того, для осуществления выдержки времени при периодической проверке бдительности машиниста имеются конденсаторы С_кжи С_б(на схеме рис. 1.1 эти конденсаторы не показаны, они входят в состав электрической схемы дешифратора, приведенной в учебнике [2, рис. 103]), а для конт­роля фактической скорости движения поезда применяются контакты скоростемера (СКР); непосредственное включение тормозов для экстренного торможения производит электропневматический клапан автостопа ЭПК, он служит и для подачи свистка с целью привлечения внимания машиниста.

Алгоритм контроля скорости поезда и бдительности машиниста представлен на рис. 1.5, на котором зоны контроля превышения скорости заштрихованы.

Первая зона контроля превышения скорости располагается перед путевым светофором с желтым огнем, вторая – перед путевым светофором с красным огнем, третья – за путевым светофором с красным огнем.

В зависимости от показания ПС контролируется скорость движения поезда:

зеленый огонь – допускается максимальная разрешенная скорость V_м и она устройствами АЛСН не ограничивается;

желтый (немигающий) огонь – рекомендуется скорость V_ж (как правило, V_ж = 60 км/ч); проследование светофора с таким показанием (и последующее движение на красный огонь следующего путевого светофора) разрешается со скоростью не выше V_кж, которая не должна быть более 50 км/ч;

красный огонь – допускается проследование в случаях, разрешенных в ПТЭ, со скоростью не более 20 км/ч.

При движении на зеленый огонь светофора ПС 7 и горении на ЛС зеленого огня контроль скорости поезда и проверка бдительности машиниста не осуществляются. В случае движения на желтый огонь светофора ПС 5 и горения на ЛС желтого огня контролируется превышение скоростиV_м (для пассажирских поездов – 120 км/ч, для грузовых – 80 км/ч). Если фактическая скорость не превышает V_ж, то проверка бдительности машиниста в момент смены на ЛС зеленого огня на желтый осуществляется однократным нажатием РБ. Если фактическая скоростьV_ф(на рис. 1.5 показана штриховой линией) превышает скоростьV_м, то начинает производиться периодическая проверка бдительности машиниста путем многократного нажатия РБ (через 15 – 20 с) (показано символом в заштрихованной области). В случае проезда светофора ПС 5 с желтым огнем со скоростью более скорости V_кж включается автоторможение (AT) и поезд принудительно останавливается, при этом машинист нажатием РБ не может предотвратить торможение поезда.

При движении поезда на красный огонь светофора ПС 3 и горении на ЛС желтого огня с красным машинист должен производить служебное торможение, чтобы остановить поезд у светофора с запрещающим показанием. Одновременно вступают в действие контроль превышения скорости V_кжи периодическая проверка бдительности машиниста путем периодического (через 15 – 20 с) нажатия РБ (показано символом в заштрихованной области). В случае превышения скорости движения включается автоторможение и поезд останавливается, при этом машинист нажатием РБ не может предотвратить начавшееся автоторможение.

Если поезд приближается к светофору ПС 3 со скоростью не более 10 км/ч, то требуется только однократное нажатие РБ в момент смены на ЛС желтого огня на желтый с красным. При проезде светофора ПС 3 с красным огнем вступают в действие устройства контроляпревышения скорости 20 км/ч и периодической проверки бдительности машиниста системы АЛСН.

Проезд светофора ПС 3 с красным огнем со скоростью более 20 км/ч приводит к автоторможению и остановке поезда, при этом машинист не может предотвратить действие автоторможения автостопа нажатием РБ. Проезд со ско­ростью до 20 км/ч не вызывает автоторможения, но требует периодического (через 15 – 20 с) нажатия РБ; проезд со скоростью не более 10 км/ч не вызывает автоторможения, но в момент смены на ЛС желтого огня с красным на красный требует однократного нажатия РБ.

Путем введения контроля скорости поезда устройства АЛСН реагируют на превышение скорости и производят автоторможение. Чтобы предотвратить действие автостопа, машинист должен предварительно снизить скорость поезда и не допустить ее превышения при появлении на ЛС желтого, желтого огня с красным и красногоогня. В случае смены на ЛС зеленого или желтого огня на белый при скорости поезда менее скорости проверки и при обратной смене огней ЛС требуется однократное нажатие РБ. Смена белого огня на зеленый сопровождается коротким свистком без нажатия РБ.

Контроль скорости поезда и проверка бдительности машиниста выполняются совместной работой реле бдительности (входит в состав ББ) и реле конт­роляскорости (РКС) (см. рис. 1.1). Прекращение работы одного из этих реле приводит к выключению ЭПК и автостопному торможению. При отсутствии события проверки бдительности машиниста либо превышения допустимой скорости движения поезда на ЭПК постоянно подается напряжение питания и он работает в дежурном режиме. Блок бдительности осуществляет однократный контроль бдительности машиниста и контроль скорости поезда при смене сигнальных показаний на ЛС.При смене огня локомотивного светофора (например, с зеленого на желтый) ББ разрывает электрическую цепь питания катушки ЭПК, при этом в ЭПК открывается электропневматический клапан выпуска воздуха через свисток из специальной камеры выдержки времени, запас воздуха в которой рассчитан на 5 – 7 с (подробное описание устройства и принципа работы ЭПК представлено в учебнике [2, с. 314 – 316]). Подаваемый свистком звуковой сигнал служит для привлечения внимания машиниста. За время истечения воздуха из камеры выдержки времени машинист должен успеть нажать и отпустить РБ. В этом случае ББ восстановит питание ЭПК, клапан выпуска воздуха из камеры выдержки времени закроется, выпуск воздуха через свисток прекратится и ЭПК снова начнет работать в дежурном режиме. Если машинист за 5 – 7 с не подтвердит свою бдительность, то по истечении этого времени весь воздух из камеры выдержки времени выйдет, и в ЭПК сработает срывной клапан, соединяющий тормозную магистраль (ТМ) поезда с атмосферой. При этом воздухораспределители (ВР) поезда сработают на экстренное торможение, подавая сжатый воздух из запасных резервуаров (ЗР) в тормозные цилиндры (ТЦ) поезда, в результате чего начнется принудительное автостопное торможение поезда.

Периодический контроль бдительности машиниста и непрерывный конт­роль допустимой скорости поезда при установившемся показании на ЛС производятся с помощью РКС, это реле также, как и ББ, управляет ЭПК и во всех случаях превышения скорости поезда и потери бдительности машинистом вызывает автостопное торможение поезда. РКС контролирует превышение допустимой скорости движения поездаV_дпри всех огнях ЛС, кроме зеленого. Для этого в цепь контроля скорости реле (КСР) введены контакты скоростемера (СКР), соответствующие скоростям V_ж, V_кж, V₂₀и V₁₀ (см. рис. 1.6). Каждый контакт контактной системы скоростемера замкнут до тех пор, пока скорость поезда не превышает контролируемую (например, контакт V₂₀размыкается, как только скорость поезда превысит 20 км/ч). СКР контролирует размыкание соответствующего контакта при определенном показании на ЛС, и в случае превышения контролируемой допустимой скорости, когда соответствующий контакт размыкается, обесточивает ЭПК. При этом блокируется РБ и нажатие на нее не дает восстановления питания ЭПК. Для прекращения автостопного торможения машинист обязан кратковременно отключить ЭПК ключом и немедленно начать снижение скорости до значения, ниже допустимого в данных условиях движения поезда, после чего должен снова включить ЭПК. Такой алгоритм контроля скорости действует при КЖ и К показаниях на ЛС, в то время как при желтом сигнале на ЛС имеется возможность нажатием РБ восстановить питание ЭПК и отключать его нет необходимости.

Реле контроля скорости осуществляет периодическую проверку бдительности машиниста при всех огнях, кроме зеленого, в соответствии с алгоритмом, приведенным на рис. 1.5. Для этого через каждые 15 – 20 с (так называемая «частая проверка бдительности») РКС обесточивает ЭПК, при этом машинист должен подтвердить свою бдительность нажатием РБ.

При следовании по участку, не оборудованному АЛСН, когда на ЛС постоянно горит белый огонь, периодическая проверка бдительности машиниста осуществляется значительно реже – через 1 – 1,5 мин («редкая проверка бдительности») – и без всякой связи с показаниями светофоров, для этого нажатием кнопки ДЗ машинист (см. рис. 1.1) увеличивает период времени между периодическими проверками бдительности машиниста путем подключения к КСР дополнительных конденсаторов (С_кжи С_б).Тумблер ДЗ имеет два положения – «АЛС» и «без АЛС». Переключением тумблера из одного положение в другое изменяется интервал времени периодической проверки бдительности машиниста.

Для переключения с красного на белый огонь на ЛС следует одновременно нажать кнопки РБ и ВК (данный переход применяется при смене работы локомотива с поездной на маневровую).