3.3 Автоматическая блокировка с рельсовыми цепями тональной частоты без изолирующих стыков – абт и абтц
Автоблокировка с тональными рельсовыми цепями была разработана в трёх модификациях:
АБТс – для участков с пониженным сопротивлениемизоляции балласта и изолирующими стыками на границе блок-участков;
АБТ – для участков с нормативным и пониженным сопротивлением балласта без изолирующих стыков с децентрализованным размещением аппаратуры;
АБТЦ – для участков с нормативным и пониженным сопротивлением балласта без изолирующих стыков с централизованным размещением аппаратуры на станциях.
Автоматическая блокировка с тональными рельсовыми цепями (ТРЦ) и децентрализованным размещением оборудования.
Система АБТс первоначально предназначалась для внедрения на участках с пониженным сопротивлением балласта. Предполагалось, что у каждого светофора, кроме релейного шкафа с аппаратурой типовой кодовой АБ, будет устанавливаться шкаф с аппаратурой ТРЦ.
Однако, как показали результаты исследований и опытной эксплуатации АБТс, возможна реализация системы АБ без изолирующих стыков. Такая система, получившая наименование АБТ, реализована с учётом двух модификаций тональных РЦ – ТРЦ3 и ТРЦ4. Рельсовая цепь ТРЦ4 имеет несущие частоты 4,5 - 5,5 кГц и частоты модуляции 8 – 12 Гц. Из-за короткой дополнительной зоны шунтирования около 15 м эта РЦ устраивается в районе установки проходного светофора (рис. 3.2). Её использование позволяет зафиксировать границу блок-участка, а, следовательно, и устанавливать проходной светофор. Причём для исключения появления на светофоре красного огня в случае приближения к нему поезда этот светофор смещается на расстояние 20 м от питающего конца ТРЦ4.
Использование ТРЦ позволяет значительно снизить потребляемую мощность, применять для построения аппаратуры современную элементную базу и обеспечить надёжную защиту приёмных устройств от воздействия гармонических и импульсных помех тягового тока.
Структура построения системы такова, что в каждой сигнальной установке можно выделить следующие функциональные схемы:
кодирующих устройств РЦ;
генераторов и приёмников РЦ;
основных и дополнительных путевых реле;
линейных и кодово-включающих реле;
сигнальных реле;
управления и контроля показания светофора;
управления кодированием;
смены направления движения;
двойного снижения напряжения;
извещения и диспетчерского контроля;
устройств связи.
АБТ может эксплуатироваться на однопутных и двухпутных участках железных дорог при любом виде тяги поездов. Система разработана с учетом организации двухстороннего движения поездов по любому железнодорожному пути перегона: в правильном направлении по показаниям светофоров и сигналам АЛСН, а в неправильном направлении только по сигналам АЛСН.
АБТ реализована на релейно-контактной и полупроводниковой элементной базе и относится к классу проводных систем. Она не имеет сложных дешифрирующих устройств, работающих в импульсном режиме, в результате чего значительно повышается надежность функционирования системы. Использование в РЦ непрерывного сигнального тока тональной частоты позволяет эксплуатировать эту АБ на участках с пониженным сопротивлением изоляции без установки на границе блок-участков изолирующих стыков. Ее внедрение позволяет уменьшить число дроссель-трансфоматоров и значительно снизить мощность, потребляемую РЦ.
По сравнению с широко эксплуатируемой на железных дорогах Украины кодовой АБ использование АБТ позволяет:
повысить безопасность движения поездов благодаря наличию защитных участков за поездом, обеспечивающих автоматическую остановку попутного следующего поезда при въезде его на этот участок;
повысить провозную способность участка за счет возможности организации двухстороннего движения по каждому пути без проведения предварительных подготовительных работ;
снизить затраты на ее обслуживание.
Для организации необходимых линейных цепей СЦБ на перегоне предусматривается прокладка, как правило, двух кабелей при автономной тяге и электротяге постоянного тока и трех кабелей при электротяге переменного тока для каждого из путей перегона.
Аппаратура АБТ размещается в релейных шкафах типа ШРУ-М, расположенных непосредственно у каждого перегонного проходного светофора.
Электропитание АБТ осуществляется от двух высоковольтных линий с независимым электропитанием через однофазные подъемно-опускные комплектные трансформаторные подстанции КТП-П-А-1.25/10 или трансформаторы типа ОМ. При электропитании от линии ДПР применяются комплектные трансформаторные подстанции типа КТП-П-2/25.
В состав сигнальной точки АБТ, например, при электротяге постоянного тока (рис. 3.3) входят:
линейные цепи;
схема управления огнями светофора;
передающие и приемные устройства РЦ с частотой сигнального тока в диапазоне 420780 Гц (ТРЦ3) и 45455555 Гц (ТРЦ4) с частотой модуляции 8 или 12 Гц;
путевые устройства числовой АЛСН;
устройства электропитания и кабельная сеть;
устройства контроля и измерения;
Линейные цепи представляют собой двухпроводные цепи следующего назначения:
ДСН-ОДСН – снижения напряжения на лампе светофора и передачи сигналов диспетчерского контроля (ДК);
по каждому из путей (1П и 2П);
И1 – ОИ1 и И2 – ОИ2 – передачи извещения на станцию об освобождении первого и второго участка приближения;
1Л – 1ОЛ и 2Л – 2ОЛ – передачи информации о состоянии впереди расположенных блок-участков и управления кодово-включающим реле сигнальной установки;
1Н – 1ОН; 1К – 1ОК и 2Н – 2ОН; 2К – 2ОК – смены направления для организации двухстороннего движения
М – ОМ – увязки показаний предвходного и входного светофоров, а также организации кодирования станционных РЦ в маршрутах отправления по неправильному пути;
1НИ- -1ОНИ и 2НИ – 2ОНИ – передачи извещения на станцию о состоянии первого и второго участков приближения к станции при движении поездов в неправильном направлении, а также передачи информации о кодировании станционных РЦ в маршрутах отправления.
АВС – аварийная связь;
ПГС – перегонная связь.
Наиболее ответственными линейными цепями являются цепи: 1(2)Н – 1(2)ОН; 1(2)К – 1(2)ОК и 1(2)Л – 1(2)ОЛ. В цепь Н – ОН включаются реле направлений Н (типа КШ1-80) для каждого пути перегона. В цепь К – ОК включаются фронтовые контакты повторителей основных и дополнительных путевых реле АП1, АП2, БП1, БП2 сигнальных установок, что позволяет обеспечивать контроль состояния перегона. В цепь Л – ОЛ включаются линейные реле Л1 и Л2, которые при любом направлении движения поездов получают питание от впереди расположенной сигнальной установки. В этой цепи фронтовыми контактами повторителей путевых реле АП1, АП2 и БП1, БП2 проверяется свободность блок-участков.
Фронтовыми контактами нейтральных якорей линейных реле Л1 и Л2 замыкаются цепи возбуждения сигнальных реле Ж1 и Ж2, а контактами поляризованного якоря в нормальном положении – цепь возбуждения сигнального реле З. Для кодирования РЦ блок-участка в линейную цепь Л – ОЛ включено кодово-включающее реле КВ. Это реле возбуждается при вступлении поезда за проходной светофор, когда тыловыми контактами повторителей путевых реле данная линейная цепь шунтируется. Кодовые сигналы АЛС выбираются контактами сигнальных реле Ж1, Ж2 и З.
При наличии на перегоне переезда могут организовываться дополнительные линейные цепи:
1ИП – 1ОИП; 2ИП – 2ОИП; 1НИП – 1ОНИП; 2НИП – 2ОНИП – подачи извещения на переезд;
1Т – 1ОТ; 2Т – 2ОТ – передачи информации по кодированию РЦ переезда;
1ЗУ – 1ОЗУ, 2ЗУ – 2ОЗУ – передачи информации от переездов на сигнальные установки о состоянии РЦ защитных участков;
Выбор сигнального показания на проходном светофоре осуществляется контактами реле Ж1, Ж2 и З (рис. 3.4). При этом на указанном светофоре могут включаться сигналы: один красный огонь, один желтый огонь и один зеленый огонь, а на предвходном светофоре, кроме того, при приеме поезда на боковой путь – один желтый мигающий огонь.
На всех огнях светофора применяются двухнитевые лампы с двухполюсным размыканием цепей управления. Исправность основных нитей разрешающих огней контролируется огневым реле РО и в случае их перегорания тыловым контактом этого реле подключается резервная нить. При повреждении резервных нитей разрешающих огней проходной светофор становится погасшим.
Основная и резервная нити ламп красного огня контролируются раздельно независимо от установленного направления движения огневыми реле КО1 и КО2 как в холодном, так и в горячем состоянии. При перегорании основной нити лампы обесточивается реле КО1 и своим тыловым контактом включает резервную нить. При перегорании и резервной нити обесточивается и реле КО2. Последнее своими контактами разрывает линейную цепь Л – ОЛ и на предыдущей сигнальной установке обесточиваются линейные реле Л1 и Л2, а также их повторители Ж1 и Ж2. В результате этого на светофоре указанной сигнальной установки включится красный огонь, т.е. осуществится перенос запрещающего показания на позади стоящий (предшествующий) светофор.
Мигающий режим включения лампы желтого огня на предвходном светофоре при приеме поезда на боковой путь станции обеспечивается за счет импульсной работы реле М, которое получает питание от входного светофора. Исправность ламп разрешающих огней на предвходном светофоре контролируется двумя огневыми реле РО и ЖО, включенными последовательно с основной нитью. В случае перегорания основной нити обесточивается реле РО и тыловым контактом подключает резервную нить лампы последовательно с реле ЖО. Таким образом, реле ЖО находится под током при разрешающем показании на предвходном светофоре, выключенном как по основной, так и по резервной нити лампы.
В АБТ для контроля состояния блок-участка используются два типа бесстыковых РЦ (рис. 3.4) – ТРЦ-3 (тональная РЦ с применением аппаратуры третьего поколения) и ТРЦ-4 (то же четвертого поколения).
Максимальная длина рельсовой цепи ТРЦ-3 с одним питающим и приемным устройствами в зависимости от удельного сопротивления балласта РЦ составляет 150 – 1000 м. ТРЦ-3 могут работать в диапазоне несущих частот (fн) 420, 480, 580, 720 и 780 Гц и частоты модуляции (fм) 8 и 12 Гц.
Длина рельсовой цепи ТРЦ-4 изменяется в зависимости от сопротивления балласта в пределах 100 – 300 м. ТРЦ-4 могут работать в диапазоне fн – 4545, 5000, 5555 Гц и частоты fм – 8 и 12 Гц.
Как правило, от одного питающего устройства (генератора), расположенного в середине блок-участка, запитываются два приемных устройства (приемника), расположенные по концам блок-участка. В результате этого длина контролируемой рельсовой линии ТРЦ-3 и ТРЦ-4 увеличивается практически в два раза.
Необходимость в рельсовой цепи ТРЦ-4 вызвана тем, что ТРЦ-3 имеет переменную зону шунтирования, достигающую длины до 120 м от точки подключения путевого приемника. В результате этого возможно преждевременное шунтирование РЦ приближающимся к проходному светофору поездом и включение на нем запрещающего показания. Для исключения таких случаев в зоне расположения проходного светофора рельсовая линия оборудуется ТРЦ-4, имеющей зону предварительного шунтирования около 15 м. При этом точка подключения путевого генератора выбирается на расстоянии не ближе 20 м от проходного светофора.
Рис. 3.4. Схема управления светофором. Схема линейных цепей
Таким образом, рельсовая линия каждого блок-участока перегона оборудуется: у проходных светофоров – ТРЦ-4 с двумя приемниками, а остальная часть – одной, двумя и более ТРЦ-3. Исключением являются РЦ участков приближения и удаления перед станцией, когда ТРЦ-4 не применяется по той причине, что на границе перегонной и станционной РЦ устанавливаются изолирующие стыки.
Для исключения взаимного влияния РЦ применяется комбинация несущих и модулирующих частот. Практически для нечетного пути перегона, где отсутствуют переезды, достаточным является применение комбинации частот 420/8, 480/12, 5000/8, 5555/8 Гц, а для четного – 420/12, 480/8, 5000/12, 5555/12 Гц. На перегонах, где имеются переезды, для нечетного пути, как правило, применяются комбинации частот 420/8, 480/12, 580/8, 5000/8, 5555/8 Гц, а для четного – 420/12, 480/8, 580/12, 5000/12, 5555/12 Гц. Для управления переездной сигнализацией у переезда оборудуются две рельсовые цепи ТРЦ-4 длиной 200 м с комбинацией частот 4545/8 Гц для нечетного пути или 4545/12 Гц для четного пути.
РЦ с одинаковыми несущими частотами и частотами модуляции могут повторяться при расстоянии между ними не менее 2000 м.
Автоматическая блокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением оборудования (АБТЦ)
Эта система АБ получила наименование АБТЦ и представляет собой систему АБ с ТРЦ без изолирующих стыков и размещением аппаратуры сигнальных установок в релейных помещениях постов ЭЦ станций или в транспортабельных модулях. Система предназначена для организации ИРДП на магистральных железных дорогах с любым видом тяги поездов и, в первую очередь, при интенсивном их движении.
В системе АБТЦ используются ТРЦ3 с аппаратурой БРЦ-НСБ. Структура этих РЦ такова, что от одного генератора может осуществляться электропитание двух ее рельсовых линий. При выборе длин и частот ТРЦ рекомендуется учитывать следующие условия:
1 Длины контролируемых рельсовых линий не должны превышать 1000 м на частотах fн – 420, 480, 580, 720 и 780 Гц (табл. 3.1). Выравнивание тягового тока в рельсах осуществляется за счет подключения к ним дроссель-трансформаторов. В таких случаях длины контролируемых рельсовых линий рекомендуется уменьшать в 1,5 раза.
Таблица 3.1
|
Длина кабеля, км |
Длина РЦ, м (fн = 420 или 480 Гц) |
Длина РЦ, м (fн = 580, 720 или 780 Гц) |
|
до 6,0 |
1000 |
800 |
|
6,0 – 9,0 |
800 |
600 |
|
9,0 – 12,0 |
700 |
500 |
2. Чередование значений частот fн на каждом пути перегона должно выполняется таким образом, чтобы между двумя ближайшими РЦ с одинаковыми частотами fн было бы не менее двух пар РЦ с отличными частотами.
3. Должно строго соблюдаться чередование частот fм 8 и 12 Гц в смежных перегонных РЦ.
4. На соседних путях двухпутного перегона частоты fн и fм должны отличаться. Как правило, на одном пути перегона рекомендуется использовать частоты (fн/fм) – 580/8, 480/12, 780/ 8, 420/12 и 720/8, а на другом – 580/12, 480/8, 780/ 12, 420/8 и 720/12.
5. На двухпутных участках с электрической тягой для исключения обходных цепей подключение дроссель-трансформаторов и другого напольного оборудования к РЦ должно осуществляться не чаще, чем через 5-6 км друг от друга.
Для увязки аппаратуры ТРЦ с рельсовыми линиями и схемами включения ламп светофоров используется магистральный кабель с парной скруткой жил. При электротяге постоянного тока и автономной тяге вдоль перегона укладываются кабели марки СБЗПУ, а при электротяге переменного тока кабели марки СБзПАБпШп с коэффициентом защитного действия 0,1. Кроме цепей СЦБ в этом кабеле предусматриваются жилы для организации перегонной и аварийно-восстановительной связи.
Для каждого пути перегона предусматривается укладка двух кабелей. Это вызвано тем, что линии релейных и питающих концов ТРЦ, а также прямые и обратные цепи включения ламп светофоров, удаленных более чем на 4 км, должны быть в разных кабелях. Максимальная длина кабельных линий включения ламп проходных светофоров составляет не более 9 км, а подключения аппаратуры ТРЦ – не более 12 км.
При длине перегонов более 24 км размещение аппаратуры сигнальных установок, расположенных в середине, может осуществляться в транспортабельных модулях.
На путевом плане перегона показывается расположение проходных светофоров, аппаратуры ТРЦ, общий план кабельных линий и соединительных муфт, дроссель-трансформаторов, номера РЦ, их длина и частотная характеристика сигналов путевых генераторов (рис. 3.5). Функциональное назначение линейных цепей на кабельном плане следующее (рис. 3.6):
АВС – аварийно-восстановительная связь;
ДСН, ОДСН – прямой и обратный провод цепи двойного снижения напряжения;
Н, ОН – прямой и обратный провод цепи смены направления;
Л1, ОЛ1 – прямой и обратный провод первой линейной цепи;
Л2, ОЛ2 – прямой и обратный провод второй линейной цепи;
Р(П, М) – прямой и обратный провод релейного конца ТРЦ с указанием номера смежных РЦ;
П(П, М) – прямой и обратный провод питающего конца ТРЦ с указанием номера смежных РЦ;
З, Ж, РЖ, К, РК – прямые жилы управления огнями светофора с указанием номера светофора;
ОЖЗ, ОК – обратные жилы управления огнями светофора с указанием номера светофора.
При обозначении кабельных цепей первого перегонного пути к их названию добавляется цифра 1, а второго – цифра 2.
Для исключения опасных ситуаций, которые могут возникнуть при обрыве кабеля, понижении сопротивления изоляции между собой, оболочкой или по отношению к земле используется схема контроля жил кабеля рельсовых цепей. Схема строится для каждого пути, примыкающего к четной и нечетной горловинам станции. В каждой схеме имеются две идентичные цепи контроля, в одну из которых включены цепи питающих концов, а в другую – релейных. В качестве источника тока для этих цепей применяются блоки БВЗ, напряжение на выходе которых составляет около 200 В. Для получения напряжения 220 В применяется двукратная трансформация напряжения с помощью трансформаторов типа СТ-5МП.
При исправном состоянии кабельных линий все контрольные реле находятся под током и их фронтовыми контактами возбуждается общеконтрольное реле. В результате этого получают питание путевые генераторы РЦ и на табло включается белая контрольная лампа.
В случае повреждения хотя бы одной кабельной линии обесточиваются ее контрольные реле, а затем и общеконтрольное реле. Своими контактами оно отключает электропитание путевых генераторов РЦ и включает на табло красную лампочку в мигающем режиме (рис. 3.7, 3.8).
Выбор необходимого сигнального показания на проходных светофорах осуществляется дистанционно сигнальными и огневыми реле сигнальных установок, находящимися в релейном помещении постов ЭЦ (рис 3.9), а непосредственное электропитание нити ламп светофоров получают от изолирующего трансформатора типа ПРТ-МП-2 (рис. 3.8). Для осуществления этого в кабельной линии каждого проходного светофора предназначены четыре прямые жилы и две обратные и семь жил для предвходного светофора. При длине соединительного кабеля более 4 км прямые и обратные жилы должны находиться в разных сигнально-блокировочных кабелях. Регулировка напряжения на лампах светофоров осуществляется путем подбора напряжения на вторичной обмотке указанных трансформаторов, расположенных в трансформаторном ящике.
В этой системе АБ, как и в ряде других систем, за проходным светофором с запрещающим показанием предусматривается защитный участок. Для повышения безопасности движения поездов этот участок не кодируется и имеет протяженность не менее длины тормозного пути в режиме экстренного торможения.
Для взаимной увязки процессов функционирования аппаратуры автоблокировки, расположенной на постах ЭЦ разных станций, применяются специальные схемы линейных цепей (рис. 3.10).
Из-за отсутствия в ТРЦ изолирующих стыков возможны случаи перекрытия светофоров самим приближающимся к нему поездом по причине наличия зоны дополнительного шунтирования около 35 м. Для исключения таких случаев точки подключения аппаратуры ТРЦ выносятся на 40 м по направлению движения за светофор. В этих ТРЦ у светофоров используются частоты fн 780, 720 и 580 Гц. Кодирование рельсовых линий сигналами АЛС начинается с момента вступления поезда на них из каждой точки подключения аппаратуры.
В АБТЦ специальной схемой осуществляется контроль последовательности занятия подвижным составом всех РЦ перегона. Вызвано это необходимостью исключения восприятия локомотивными устройствами АЛСН поезда, находящегося перед светофором с запрещающим огнем, разрешающих сигналов АЛС от следующего светофора при ложной занятости РЦ.
Для повышения условий безопасности движения поездов в системе осуществляется замыкание и размыкание перегонных устройств сигнальных установок.
В результате этого исключается появление разрешающего показания на светофоре в случае занятия поездом РЦ и последующей потерей шунта. Решается такая задача специальной схемой, которая начинает функционировать с момента времени проследования поездом выходного светофора с разрешающим показанием и РЦ горловины станции. Первоначально осуществляется полное замыкание участка удаления и предварительное впереди расположенного. По мере движения поезда по перегону полное и предварительное замыкание блок-участков повторяется. Размыкание блок-участков возможно при выполнении следующих условий:
проследования поезда по блок-участку с соблюдением последовательности освобождения всех РЦ, входящих в замкнутый блок-участок, а также защитный участок следующего светофора;
полного замыкания впереди расположенного блок-участка;
отсутствия на размыкаемом блок-участке следующего поезда из-за нагона.
В случаях нарушения последовательности освобождения РЦ блок-участки остаются в замкнутом состоянии и на ограждающих их светофорах сохраняются запрещающие показания. Для искусственного размыкания перегонных устройств ДСП после фактической проверки свободности перегона должны нажать групповую кнопку и кнопку разделки пути перегона.
Таким образом, по принципу построения АБТЦ относятся к проводным системам АБ с РЦ переменного тока. Наиболее характерной ее особенностью является:
1 Разрешающее показание на проходном светофоре включается только при выполнении и проверки следующих условий:
а) при последовательном занятии и освобождении поездом перегонных РЦ;
б) свободности РЦ ограждаемого им блок-участка;
в) свободности РЦ защитного участка.
2 Наличие схемной защиты от проникновения кодовых сигналов АЛС для второго поезда при неблагоприятном соотношении поездных шунтов.
3 На двухпутных перегонах АБТЦ обеспечивается двухстороннее движение поездов без предварительной регулировки и настройки схем.
Одним из недостатков этой системы является использование большого числа кабельных линий. В то же время применение аппаратуры уплотнения ответственных линейных цепей, которая интенсивно разрабатывается в настоящее время, позволит более рационально и эффективно использовать линейные цепи и тем самым значительно снизить стоимость строительства.