Вступ

Для забезпечення продуктивності і безпеки залізничного транспорту використовуються засоби автоматики и телемеханіки, до якої відноситься комплекс пристроїв інтервального регулювання поїздів: автоматичне блокування, автоматична локомотивна сигналізація, частотний диспетчерський контроль та інші.

Автоматичне блокування є найбільш розповсюдженим засобом інтервального регулювання поїздів. Така система дозволяє відправити на перегін декілька поїздів, забезпечуючи при цьому безпеку руху.

Для оперативності праці АБ використовується автоматичний диспетчерський контроль, якій забезпечує поїзного диспетчера оперативною інформацією про місцезнаходження поїздів на дільниці, стану основних вузлів АПС и перегінних пристроїв.

Сучасні вимоги роботи залізничних доріг, потребує все більшого ступеню автоматизації керування процесом перевезень. Перспективні системи автоматики і телемеханіки повинні мати якісно нові и більш широкі функціональні можливості у порівнянню з існуючими, забезпечувати підвищення рівня безпеки руху поїздів.

До переваг обраної системи автоблокування слід віднести підвищення надійності роботи пристроїв автоблокування, зниження експлуатаційних витрат, а також часу усунення несправностей.

1 Обгрунтування вибору системи автоматичного блокування

До основних вимог, що висуваються до перегінних пристроїв, як і до інших СЗАТ, відповідальним за безпеку руху поїздів, є вимоги безпеки їх функціонування: ніякі відмови системи, її складових елементів не повинні призводити до формування більш дозволяючих команд. Тому більшість пристроїв СЗАТ реалізовано з використанням електромагнітних реле першого класу надійності, що дають несиметричні вирогідності відмов.

Найбільш широке поширення на залізницях України одержали системи ИПАБ і КАБ. Але ці системи вже застарілі і зараз розроблено багато нових та більш перспективних систем.

Імпульсно-провідне автоблокування в силу своїх недоліків (низька перешкодозахищеність, електрохімічний ефект, наявність акумуляторів і т.д.) останнім часом не проектуються.

До основних недолікам кодового автоблокування (КАБ) відносять імпульсний режим роботи рейкових кіл, наявність складних дешифрующих пристроїв, а також ізолюючих стиків і необхідність їхнього контролю.

Згідно завданню необхідно обладнати двоколійну ділянку залізниці з можливістю організації тимчасового двостороннього руху поїздів по одній з колій.

Так для обладнання була обрана система автоблокування з рейковими колами тональної частоти та централізованим розмішенням апаратури (АБТЦ). Основними характеристиками цієї системи є:

• використання тональних рейкових кіл ТРЦ3;

• відсутність ізолюючих стиків;

• наявність прохідних світлофорів;

• розміщення основного обладнання на станціях, що огороджують перегон.

В системі АБТЦ виконується:

• двухсторінний рух поїздів по кожній колії двоколійного перегону;

• наявність захисних ділянок для обох напрямків руху поїздів;

• використання двухниткових ламп красного вогню на всіх прохідних світлофорах, а на предвхідних ще й жовторго вогню;

• контроль справності жил кабелю рейкових кіл.

Централізоване розміщення апаратури знижує життездатність системи в цілому і збільшує кількість кабелю, але має ряд переваг:

• забезпечує роботу більшості пристроїв в кімнатних умовах, що підвищує надійність пристроїв;

• полегшує працю обслуговуючого пергоналу, зменшує час роботи в зоні підвищеної небезпеки.

Основним фактором вибору системи АБТЦ для обладнання ділянки була висока швидкість і інтенсивність руху поїздів.

Довжина перегону складає 6,9 км. На ділянці є один автодорожній переїзд, що охороняється, електроенергія до якого постачається від 2-х незалежних джерел енергозабезпечення. Основним джерелом є високовольтна лінія автоблокування типу ВЛ СЦБ, резервна типу ВЛ ПЭ. Організація руху по одному з шляхів (у випадку капітального ремонту одного з шляхів), можлива за допомогою чотирипровідної схеми зміни напрямку руху поїздів.

Зв'язок між пристроями перегону і станції здійснюється за допомогою лінійних кіл, схеми ув'язування станцій.

2 Проектування системи автоматичного блокування

2.1 Колійний план перегону

Колійний план перегону є основним документом при проектуванні системи автоматичного блокування. Розробка колійного плану здійснюється на основі обраної системи автоблокування.

На однонитковому колійному плані зображена ділянка залізниці в однонитковому варіанті, де нанесені вхідні, прохідні, предвхідні світлофори та їх ординати, а токож переїзд та точки сповіщення на переїзд з їх ординатами, а також розрахункова швидкість руху поїздів.

На двонитковому плані зображено:

1) колії перегону в двонитковому зображенні;

2) перегінні світлофори з вказівкою їх номерів;

3) переїзди з їхніми ординатами і розташуванням релейних шаф, а так само місць подачі сигналів повідомлення про наближення до них потягів;

4) рейкові кола з указівкою несучої та модулюючої частоти, їх довжини і позначенням релейних і живильних кінців;

5) високовольтні лінії електропостачання з обліком сторонності їхнього розташування, указівкою місць і типів лінійних трансформаторів;

6) сигнальні проводи магістрального кабелю лінії АБ із вказівкою місць відпоїв магістрального кабелю.

Відповідно до вищеописаних вимог на колійному плані перегону (додаток 2) показується лінія основного живлення - високовольтна лінія СЦБ (ВЛ-СЦБ) напругою 10 кВ і лінія резервного живлення - високовольтна лінія подовжнього електропостачання (ВЛ-ПЭ) так само напругою 10 кВ.

Живильні і релейні кінці рейкових кіл зображуються відповідно до прийнятих позначень.

Проводи кіл автоблокування розміщаються в магістральному кабелі. Так як на заданій ділянці автономна тяга, то використано кабель марки СБЗПУ. Для влаштування лінійних кіл прокладено по 2 кабелі на кожну колію ділянки ЧСЦБ 1 (2), ЧСЦБ 3 (4).

Кабелі ЧСЦБ 1 і ЧСЦБ 3 використовують для влаштування наступних кіл:

• Н-ОН – коло схеми зміни напрямку руху;

• К-ОК – коло контролю перегону;

• Л – ОЛ – лінійні кола, що забезпечують зв`язок схем, аппаратура яких розміщенна на різних станціях;

• Ч№П(П,М) – живлючі кінці РК. В позначенні жил кабелю вказано номера двох РК, що живляться від одного генератора;

• №С(ОЖЗ,ОК) – обратні жили керування світлофором.

Крім того в одному з вказаних кабелів заводяться жили для керування пристроями переїздної сигналізації:

• ДСН-ОДСН – коло двойного зниження напруги, використовується також для передачі на станцію інформації про стан переїзду;

• 1В-1ОВ, 2В-2ОВ – дубльовані кола керування автоматичною світлофорною сигналізацією з автошлагбаумом;

• ЗГ-ОЗГ – коло передачі на станцію інформації про стан загороджувальних світлофорів.

Кабелі ЧСЦБ 2 і ЧСЦБ 4 використовують для влаштування наступних кіл:

• №Р(П,М) – коло релейних кінців двох зміжних РК;

• №С(З,Ж,РЖ,К,РК) – прямі жили керування огнями світлофорів (всі жили світлофорів, крім 6 і 1 мають заведені в кабель ЧСЦБ1 та ЧСЦБ2, бо дальність кабелю менша за 4 км);

• в кабелі ЧСЦБ 2 проходить коло лінії аварійно-відновлювального зв`язку.

На ординаті:

• 146+400 показані вхідні світлофори Н та НД станції А;

• 147+900 - прохідні світлофори 1 і 6;

• 149+800 - прохідний світлофор 4;

• 149+900 - прохідні світлофори 3;

• 151+800 - прохідні світлофори 5 і 2;

• 153+300 – вхідні світлофори Ч і ЧД станції К.

Живлення переїзної сигналізації здійснюється від трансформаторів ОМ-0,63.

Відповідно до вихідних даних на перегоні розміщується переїзна установка автоматичної світлофорної сигналізації з автошлагбаумом типу АПШ.

При обладнанні данної ділянки всю аппаратуру АБТЦ було розташовано на станції К, бо довжина перегону невелика (6,9 км), а такий підхід дозволяє суттєво скоротити кількість лінійних кіл.

2.2 Розрахунок довжини ділянки наближення до переїзду

Для того, щоб знайти довжину ділянок наближення треба провести декілька попередніх обчислень.

Спочатку знайдемо довжину переїзду на двоколійній ділянці:

,

де Lас – відстань від крайньої рейки до автодорожнього світлофора (6м);

Lшк – ширина залізничної колії (1520 мм);

Lшм – ширина міжколійя – 4100мм;

Lг – відстань від крайньої рейки до габариту, необхідна для безпечної зупинки машини.

Lп = 6 + 1,52 + 4,1 + 2,5 = 14,12 (м)

Необхідний час оповіщення про наближення потягу до переїзду визначається так:

tир = tа + tср + tг+tзш,

де ta – час, необхідний автомобілю для прослідування переїзду, с;

tcp – час спрацювання апаратури (2с);

tг – гарантійний запас часу (10 с);

tзш – час закриття шлагбаумів (13с).

Визначимо час t1:

,

де Lа – розрахункова довжина автотранспортного засобу (24 м);

Lо – відстань від місця зупинки автомобіля до переїзного світлофора (5м);

Lп – довжина переїзду (14,62 м);

Vа – розрахункова швидкість руху автомобіля через переїзд (2,22 м/с);

(с)

Тепер можливо знайти час оповіщення tс:

tc = 19,64 + 2 + 10+13 = 44,64 (с)

Знайдемо розрахункову довжину ділянок наближення (у парному та непарному напрямках вона буде однаковою, бо швидкість руху поїздів однакова в обох напрямках і дорівнює 120 км/год):

Lр = 0,28 ∙ Vп ∙ tир,

де 0,28 – коефіцієнт переводу з км/год в м/с;

Vп – максимальна швидкість руху поїздів в данному напрямі на перегоні Vп ч = 120 км/год, Vп н = 120 км/год;

tир – необхідний час оповіщення – 44,64 с.

Розрахункова довжина ділянки наближення :

Lр = 0,28 ∙ 120 ∙ 44,64 = 1500 (м),

Отримана довжина ділянки наближення відкладається від ординати переїзду по парному і непарному шляху в напрямку, протилежному правильному для даного шляху. При цьому на схематичному плані показується крапка включення переїзду і її ордината. Ордината крапки включення в даному випадку ттрохи зміщено для співпадіння з кінцями рейкових кіл і визначається зі співвідношень:

по непарній колії - 150,460 + 1,600 = 152,060 м;

по парній колії - 150,460 – 1,500 = 148,870 м;

Час затримки tз визначається для кожного напрямку як:

tз = ∆L / Vп.

tзч = 90/ 33,3 = 2,7 (с)

tзн = 100 / 33,3, = 3 (с).

Передчасне вмикання переїзної сигналізації вимикається за рахунок уповільнення вмикаючих реле за допомогою конденсаторів (Сн, Сч), ємність яких визначають за формулою:

,

де tз – час уповільнення на відпускання вмикаючого реле tзч = 2,7 с, tзн = 3 с;

R – опір обмотки вмикаючого реле – 1600 Ом;

U – напруга живлення вмикаючого реле – 12 В;

Uот – напруга відпускання якоря вмикаючого реле – 2 В.

Визначимо ємність конденсаторів для обох напрямків:

0,94 ∙ (Ф)

1,05 ∙ (Ф)

2.3 Рейкові кола

В рамках однієї блок-ділянки (БД) організовано по декілька рейкових кіл. В системі АБТЦ використовуються тільки рейкові кола ТРЦ3. Для використовується частоти 420, 480, 580, 720, 780 Гц, а для модулюючих – 8 і 12 Гц.

По призначенню застосовано такі рейкові кола:

РК1 – короткі РК, що використовуються за світлофором для чіткої фіксації границі БД. Для них використано частоти 780, 720,580 Гц. При їх довжині 200-350 м, зона додаткового шунтування не перевищує 40 м, тому точка підключення апаратури виноситься за світлофор на 40 м за напрямком руху.

РК2 – рейкове коло, що має суміжний генератор з РК1.

РК3 – рейкове коло. Що не має суміжного генератора з РК1. Довжина вибирається із умови використання на БД мінімальної кількості РК, але не більше допустимої. Ця допустима довжина залежить від довжини кабелю і максимально може дорівнювати 1000 м.

Дросель-трансформатори для вировнювання асиметрії тягового струму не встановлені, бо на заданій ділянці електротяга не влаштована.

Частоти генераторів ТРЦ чергуються і вибирались виходячи з наступних вимог:

- між двома ТРЦ з однаковим значенням несучої частоти f_н ,повинно бути не менше двох пар рейкових кіл з частотами, відмінними від частоти f_н ;

• для однієї колії рекомендовані наступні комбінації несучих і модлюючих частот: 580/8, 480/12, 780/8, 420/12 Гц; для іншої – 580/12, 480/8, 780/12, 720/12.

Позначення рейкових кіл і комбінація частот вказана на двоколійному плані перегону в додатку Б.

Принципова схема рейкових кіл наведена в додатку Г. Для виконанння схемних залежностей використовують повторювачі колійних реле: П1,П2 - кожного РК, Ч№-Ч№+хПП - груповий повторювач всіх РК однієї БД, ЧПП - груповий повторювач всіх колійних реле всього перегону; №ЗУ – повторювач колійних реле, що створюють захисну ділянку за світлофором №; №ЗУН – повторювач колійних реле, що створюють захисну ділянку за світлофором № в неправильному напрямку.

В системі АБТЦ застосовано схемний контроль справності кабелю. До точок КК кожного РК під`єднана схема контролю. Вона складається з двох кіл – для живлючих і релейних кінців. Коло контролю проходить через резистори, обмотки контрольних реле 2ЧПКЛ (2ЧРКЛ) та обмотки індивідуальних контрольних реле, по кожній жилі кабелю і обмоткам трансформаторів схеми узгодження та захисту. Схема контролю жил кабелю наведена в додатку Д.

Схема кодування тональних рейкових кіл. В системі АБТЦ рейкові кола використовуються і для передачі інформації на локомотив.

Схема включення кодових трансмітерних реле Т типу побудовано для кожної блок-ділянки. Режим роботи трансмітерних реле задається кодовим колійним трансмітером КПТШ-5 або КПТШ-7, типи яких чергуються на сусідніх блок-ділянках. Вибір кодового сигналу виконується контактами сигнальних реле.

Кодування починається з вступом потяга на блок-ділянку (тиловий контакт реле ПП) з перевіркою вільності захисної ділянки даного напрямку руху (ЗУ).

Підключення дозволяючих кодових сигналів виконується з перевіркою включеного стану групового кодовмикаючого реле (КВ).

В схемі реле 2/4Т, на відміну від схем іншиї трансмітерних реле, можлива робота реле 2/4Т в режимі коду З при знеструмленомку реле 2З, при умові, що на вхідному світлофорі горять два жовтих вогня (фронтовий контакт реле 2ЧБРУ), справності основної нитки жовтого вогню на предвхідному світлофорі (світлофор 2) і справності схеми контролю блимання (2КМ).

Схеми групових кодовключаючих реле КВ побудовані для кожної блок-ділянки. Витримка часу 4 сек. передбачена для запобігання зриву кодування при короткочасній втраті шунта потягом або при перемиканні роз'єднувачів.

У колі включення цих реле перевіряється дотримання послідовного зайняття рейкових кіл попередньої блоку-ділянки (останнє по ходу руху реле ПЗ включене). Утримання реле КВ під струмом здійснюється по додатковому колі, тому що коло первісного включення буде розімкнута при вступі потяга на блок-ділянку контактом реле Б.

У додатковому колі перевіряється фактичне заняття кожного рейкового кола, а так само дотримання послідовності їхнього заняття при русі по кодованій блок-ділянці.

Вимикання реле КВ здійснюється при вступі потяга на захисну ділянку. Таким чином, виключається подача коду, що дозволяє, від світлофора з показанням, що замкнеться, при хибно зайнятому рейковому колі; у тому числі хибно зайнятого рейкового кола, що не відновилася після проходу потяга.

Схеми групових кодовключаючих реле наведені в додатку Е.

Схеми індивідуальних кодовключаючих реле побудовані для кожної точки подачі сигналів АЛС. Кожне реле має по два кола живлення, тобто для кожного з напрямків руху. Коло вмикання кожного індивідуального кодовмикаючого реле замикається тиловим контактом колійного реле рейкового кола перед точкою подачі коду і розмикається при вступі потяга на наступне рейкове коло.

Схема індивідуальних кодовмикаючих реле наведена в додатку Ж.

Схема реле заняття колій побудовано на кожну блок-ділянку. Нормально при відсутності потяга усі реле знаходяться без струму. Для кожного рейкового кола встановлене реле ПЗ, крім того на кінцях кожної блок-ділянки встановлено початкове реле послідовності зайняття (ПЗН). В схемах є коло збудження (через тиловий контакт колійного реле відповідного рейкового кола і фронтовий контакт попереднього реле ПЗ) та блокування (через тиловий контакт реле попередньої блок-ділянки і тиловий контакт реле ПЗ наступного рейкового кола).

Початкові реле зайняття колії секционують схему, щоб один збій послідовності заняття і звільнення рейкових кіл не міг привести до блокування пристроїв усього перегону.

Схеми послідовності зайняття рейкових кіл наведені в додатку З.

Схема реле звільнення колії побудовано на кожну блок-ділянку. Нормально при відсутності потяга, усі реле знаходяться без струму. В схемі встановлено реле ПО на кожне рейкове коло блок-ділянки, а також додадкові реле ПОД і кінцеві ПОК для захисної ділянки. Робота схеми починається з вступу поїзда на перше рейкове коло данної блок-ділянки, реле Б цієї блок-ділянки знеструмлюється, але реле ПО збуджується з перевіркою вільності данного рейкового кола і зайнятості наступного. Після збудження реле ПОК, збуджується реле Б і блок-ділянка розмикається.

Схема реле послідовності звільнення наведено в додатку И.

Схема замикання перегінних пристроїв. Схема замикання виключає появи дозволяючого показання на світлофорі у випадку втрати шунта на рейковому колі, коли після заняття потягом блок-ділянки втрачається шунтова чутливість (помилкова вільність).

Робота схеми замикання починається з замикання ділянки видалення. Потяг при встановленому поїзному маршруті і проходженні вхідного сигналу замикає ділянку віддалення, виключається реле УУ включене по колу самоблокування.

У результаті замикання ділянки видалення наступний по ходу руху блок-ділянка переходить у режим попереднього замикання. Остаточне замикання блоку-ділянки відбувається при занятті його потягом.

Наступна по ходу блок-ділянка так само переходить у режим попереднього замикання при остаточному замиканні даного і так далі, до кінця перегону. Результатом замикання блоку-ділянки є вимикання реле Б. У такий спосіб включення світлофора, що дозволяє, і подача коду, що дозволяє, виключається доти поки реле Б знову не включиться.

Реле Б виконує замикання блоку-ділянки, що обгороджується перегінним світлофором, при проходженні потяга і розмикає його з перевіркою виконання послідовності заняття і звільнення рейкових кіл і за умови замикання наступної блоку-ділянки по ходу потяга.

Реле 2Б замикаюче предвхідну блок-ділянку в напрямок прийому, через відсутність наступного перегінного сигналу включається з перевіркою заняття безстрілочної ділянки станції і наступної по ходу стрілочної секції ЧАП, 2СП.

Контроль про замикання в межах перегону хоча б однієї блок-ділянки виводиться на пульт чергового по станції відправлення. Схема блокуючих реле наведена в додатку К.

Якщо жодна блок-ділянка не замкнута, комірка "замикання перегону" горить білим вогнем, якщо замкнуть хоча б одна блок-ділянка, ячейка горить червоним вогнем. Якщо станція встановлена на прийом, ячейка погашена.

Рішення про необхідність і спосіб розмикання перегону приймає черговий по станції відправлення.

Живлення тональних рейкових кіл здійснюється від трансформаторів ГТ типу ПОБС-5МП напругою 35 В перемінного струму.

Живлення приймачів тональних рейкових кіл здійснюється від трансформаторів ПТ типу ПОБС-5МП напругою 17,5 В перемінного струму.

Наявність живлення контролюється реле ГП і ПА типу АНВШ2-2400.

Схема будується для кожної колії кожної горловини станції.