Скачиваний:
53
Добавлен:
21.02.2016
Размер:
4.98 Mб
Скачать

И. Г. Тильк

Новые устройства автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта

Екатеринбург

2010

УДК 656.256 Т40

Т40 Тильк И.Г. Новые устройства автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта. – Екатеринбург : УрГУПС, 2010. – 168 с.

Вкниге выполнен анализ эксплуатирующихся на сети дорог систем железнодорожной автоматики и телемеханики и показано, что их характеристики не отвечают требованиям научно-технического прогресса. Показано, что альтернативой существующим системам являются электронные устройства счета осей и автоматическая локомотивная сигнализация

сиспользованием радиоканал. Это позволяет отказаться от использования от ненадежных в эксплуатации рельсовых цепей.

Вкниге описаны научные основы и результаты практической реализации новых систем автоматики и телемеханики, внедряющихся в настоящее время на сети железных дорог и промышленном транспорте.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников эксплуатационного штата сети дорог и преподавателей вузов железнодорожного транспорта. Ее содержание может быть использовано при выполнении научных работ аспирантами или в учебном процессе вузов и техникумов.

Рецензенты:

Е.Н. Розенберг, д-р техн. наук, профессор, академик АЭН РФ, Б.С. Сергеев, д-р техн. наук, профессор, засл. изобретатель РФ, член-корр. АЭН РФ

ISBN

© И.Г. Тильк, 2009

 

© Уральский государственный

 

университет путей сообщения,

 

оформление, 2009

Оглавление

 

Введение...............................................................................................

5

Часть 1. Общие сведения по новым устройствам автоматики

 

и телемеханики.................................................................

7

Глава 1. .................................................................................................

7

1.1. Анализ развития и современного состояния устройств

СЖАТ...............................................................................

7

1.2. Функциональные возможности новой аппаратуры

 

автоматики и телемеханики...........................................

16

Часть 2. Электронные системы счета осей (ЭССО)............................

21

Глава 2. Применение ЭССО в перегонных устройствах....................

21

2.1. Системная и информационная организация

 

перегонных устройств ЭССО........................................

21

2.2. Способ изменения числа блок-участков.......................

28

2.3. Принципы применения ЭССО в устройствах

 

переездной сигнализации..............................................

45

Глава 3. Применение ЭССО в станционных системах......................

53

3.1. Процессы работы канала связи между НЭМ

 

и постовыми устройствами............................................

53

3.2. Принципы обеспечения безопасности станционных

 

устройств ЭССО.............................................................

68

Глава 4. Технико-экономические и эксплуатационные

 

характеристики ЭССО...................................................

79

4.1. Анализ экономической эффективности внедрения

 

ЭССО..............................................................................

81

4.2. Эксплуатационные основы разработки аппаратуры

 

ЭССО и проектирования устройств СЦБ.....................

86

4.3. Возможности использования ЭССО для повышения

 

надежности устройств СЦБ с РЦ..................................

97

4.4. Экономические вопросы внедрения аппаратуры

 

ЭССО с РЦ...................................................................

108

4.5. Практическая аппаратура ЭССО.................................

110

3

Часть 3. Автоматическая локомотивная сигнализация

 

с использованием радиоканала......................................

114

Глава 5. Принципы практической реализации системы АЛСР......

116

5.1. Структурная схема системы АЛСР..............................

116

5.2. Точечный канал связи с локомотивом...........................

19

5.3. Исследование параметров ТКС-Л...............................

123

5.3.1. Анализ работы демодулятора ОФМ-сигнала............

129

5.3.2. Анализ работы обнаружителя маркера кадра...........

134

5.3.3. Анализ работы БЧХ-декодера...................................

141

5.3.4. Анализ контроля проверочных символов.................

146

5.3.5. Вероятность появления «опасного отказа»

 

и «пропуска метки» ...................................................

153

5.4. Мобильная станция локомотива..................................

157

5.5. Универсальный цифровой радиоканал........................

162

Заключение........................................................................................

166

Список литературы............................................................................

167

ВВЕДЕНИЕ

Внастоящее время можно выделить следующие основные особенности технического и экономического состояния эксплуатирующихся систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ). Первая – высокая степень выработки технического ресурса аппаратуры СЖАТ, ее моральное и физическое старение. Из-за этого значительно возрастают эксплуатационные затраты на поддержание аппаратуры

вработоспособном состоянии. Вторая особенность – использование энергетически малоэффективных принципов построения СЖАТ, аппаратура которых обладает еще и большой материалоемкостью в части ценных цветных и черных металлов.

Основной элемент СЖАТ, обеспечивающий контроль наличия поездов на участках пути, – рельсовые цепи (РЦ). Но надежность их работы невысока, поэтому возникают задержки поездов и снижается пропускная способность участков дорог. в нашей стране из-за влияния климатических и других объективных факторов нельзя повысить надежность работы РЦ без значительных и зачастую неприемлемых капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Использование других методов контроля наличия поездов на участках пути повышает надежность работы СЖАТ. Однако при этом необходимо учитывать, что РЦ позволяют реализовать функцию автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН). Новые устройства также должны выполнять эту функцию.

Внастоящее время большая часть эксплуатирующейся на сети дорог аппаратура СЖАТ реализована на устаревших принципах. На железнодорожном транспорте современные средства микроэлектроники и цифровые методы преобразования информации стали применять только в последние годы. Использование таких технологий

4

5

существенно снижает материалоемкость аппаратуры и стоимость технической реализации функций, возлагаемых на системы СЖАТ. Прогресс в области электроники приводит к увеличению функциональной сложности задач, решаемых микроэлектронной аппаратурой. Теперь с помощью СЖАТ можно решать ранее недостижимые задачи (и без существенного увеличения стоимости аппаратуры). Решение усложняющихся задач обусловливается вхождением российского железнодорожного транспорта в мировое экономическое сообщество. Поэтому современные и проектируемые виды СЖАТ должны быть принципиально новыми и иметь перспективу на дальнейшее эволюционное улучшение характеристик.

Часть 1

Общие сведения по новым устройствам

автоматики и телемеханики

Глава 1

ЗАГОЛОВОК ЗАГОЛОВОК ЗАГОЛОВОК

1.1. Анализ развития и современного состояния

устройств СЖАТ

Функционально устройства СЖАТ можно разделить на два основных типа: перегонные (автоблокировка (АБ) и полуавтоматическая блокировка (ПАБ)) и станционные устройства (электрическая и диспетчерская централизации (ЭЦ и ДЦ)). Более простые устройства СЖАТ в настоящее время практически вытеснены указанными.

Если пропустить этап создания и разработки аппаратуры управления движением поездов, основанный на использовании механических средств реализации зависимостей между стрелками и сигналами, то начальная история создания отечественных устройств СЖАТ, реализованных на электротехнических принципах, относится к 30– 40-м годам прошлого века. Эти работы положили начало созданию отечественной школы разработки оптимальных устройств СЦБ, что позволило Советскому Союзу обеспечить одно из ведущих мест в выполнении требований безопасности движения поездов.

Базовую основу созданных устройств СЖАТ составляли электромагнитные реле 1-го класса надежности и рельсовые цепи. Сеть железных дорог СССР была оборудована только отечественными устройствами, исключение – незначительное количество аппаратуры, поставляемой по ленд-лизу из США и довоенных поставок из Германии. Это определило техническую и экономическую независимость железнодорожного транспорта страны, что было чрезвычайно важно на протяжении прошлого столетия.

В 70-е годы в мировой электронике появились интегральные микросхемы (ИМС). Их воздействие на самые различные области человеческой деятельности оказались поистине революционным. Повышение степени интеграции ИМС определило радикальное увеличение

6

7

сложности решаемых электроникой задач. в устройствах СЖАТ стало возможным заменить электромагнитные реле на ИМС. Работы, проводимые многими научно-исследовательскими организациями

ивузами железнодорожного транспорта, определили перспективность и необходимость подобной замены (при существовании, однако, определенных трудностей, связанных со спецификой требований к устройствам СЖАТ). в первую очередь, необходимость применения микроэлектроники обусловлена тем, что материалоемкость ИМС по отношению к используемым электромагнитным реле уменьшается в десятки тысяч раз с соответствующим снижением стоимости аппаратуры, например, меди. Определенную позитивную роль в этом отношении сыграло высвобождение предприятий военно-промыш- ленного комплекса от оборонных заказов и подключение их интеллектуального потенциала и производственных мощностей к разработке и изготовлению аппаратуры СЖАТ. Был разработан и внедрен в эксплуатацию ряд устройств автоматики и телемеханики, в которых применяются наиболее передовые достижения отечественной и зарубежной микроэлектроники. Одновременно с этим заимствуется зарубежный опыт. Некоторые из зарубежных систем СЖАТ проходят опытную эксплуатацию в России с целью определения возможности их адаптации к условиям отечественных железных дорог.

Внастоящее время релейные устройства, выполняющие требуемые зависимости стрелок и сигналов, заменяют на электронную аппаратуру, в том числе и на микроэлектронную, включая микропроцессорные ИМС. Но вот аналогичных процессов в области преобразования

имодернизации рельсовых цепей нет. Правда, в настоящее время разрабатывается аппаратура тональных РЦ, обладающая более низким энергопотреблением и расширенными функциональными возможностями, что позволяет повысить надежность работы. Вместе с этим остаются неизменными такие недостатки РЦ, как высокая материалоемкость, существенная зависимость функционирования от климатических условий, токопроводящих свойств изоляции балласта

ишпал, влияния протекания тягового тока или тока электрообогрева вагонов и др. Эти недостатки РЦ не единственные. Полная картина причин и факторов, определяющих недостаточную надежность их работы, гораздо сложней и многообразней. в известной литературе вся сложность и многообразие причинно-следственных связей и факторов невысокой эффективности РЦ раскрыты недостаточно, что приводит к неправомерным выводам о рациональности их эксплуатации

идальнейшем распространении на сети дорог.

Выполним анализ количественных соотношений отказов РЦ и входящих в них функциональных узлов во всем объеме перегонных и станционных устройств СЖАТ (по отчетным данным Свердловской железной дороги). Сделанные в результате этого анализа выводы могут быть распространены с определенной степенью точности на любую из дорог РФ или стран СНГ, а также на отечественные устройства СЦБ промышленного транспорта.

На рис. 1.1 приведена гистограмма процентного распределения типовых видов отказов эксплуатируемой аппаратуры СЖАТ Свердловской железной дороги за 2003–2004 г.г.

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2004

г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2003 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

4

5

6

 

7

8

9

10

 

1

 

 

Рис. 1.1. Распределение видов отказов аппаратуры СЖАТ

1 – аппаратура; 2 – монтаж релейных шкафов (РШ); 3 – рельсовые цепи; 4 – кабельные сети; 5 – стрелочные электроприводы; 6 – элементы защиты; 7 – светофоры; 8 – пульты, табло, аппаратура управления; 9 – аккумуляторы; 10 – электропитающие устройства

Анализ данных рис. 1.1 показывает, что доля отказов РЦ составляет немногим более 14 % и по значимости занимает третье место во всем объеме отказов. Это приводит к сомнительной мысли: исключение РЦ из состава устройств СЖАТ хотя и важная, но не первостепенная задача.

Сомнительность подобного вывода объясняется следующими обстоятельствами. Известно, что РЦ как функционально законченное устройство состоит из различных узлов, которые в нормированных отчетных данных не относятся к РЦ. Есть и объективные факторы и обстоятельства, существенно влияющие на надежность функционирования РЦ. Наиболее полный объем этих узлов и факторов представлен на структурной схеме (рис. 1.2).

8

9

 

 

 

 

Элементы

 

 

 

 

 

 

Транс-

 

 

 

 

 

 

 

 

защиты

 

 

 

 

 

формато-

 

 

Реле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предохра-

 

 

 

 

 

 

 

Монтаж

 

 

 

 

 

 

нители

 

 

 

 

 

 

РШ

 

 

 

 

Рельсовые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цепи

 

 

 

 

Кабели

 

 

 

 

 

АЛСН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длины

 

 

 

 

Канализа-

 

Хищения

 

блок-уча-

 

 

ция тяго-

 

 

 

стков

 

цветных

 

вого тока

 

 

 

 

 

металлов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.2. Структура факторов и функциональных узлов, определяющих надежность работы РЦ

Рассмотрим показанные структурные составляющие и оценим их влияние на работу устройств СЦБ и возникающие при этом последствия.

Кабели – необходимый функциональный узел, соединяющий входы и выходы РЦ со стационарными устройствами, которые находятся на посту ЭЦ или в РШ. Если в перегонных устройствах длины кабелей сравнительно невелики (за исключением магистральных перегонных кабелей), то на станциях картина иная. Количество стрелочных секций, бесстрелочных участков и путей, оборудованных РЦ, во многих случаях превышает число светофоров и стрелок. Поэтому станционные кабельные сети РЦ велики по протяженности и в большей степени подвержены механическим или электрическим повреждениям или снижению электрических параметров ниже допустимых норм. Поэтому к числу отказов РЦ следует отнести и определенную часть отказов кабелей, доля которых, как видно из распределения на рис. 1.1, составляет примерно 12 %

Предохранители устанавливаются со стороны питающего и релейного концов РЦ. Предохранителей в устройствах СЖАТ обычно гораздо больше количества предохранителей, предназначенных для

защиты РЦ. Однако рельсовые цепи являются единственными функциональными узлами, которые напрямую или через соответствующие трансформаторы связаны с рельсами, а при электротяге и цепями тягового тока. Поэтому именно РЦ в наибольшей степени подвержены влиянию грозовых перенапряжений, коммутаций тягового тока или несимметричности протекания его по рельсам. Это отличает предохранители РЦ, вносящие свою долю в количество отказов РЦ, от предохранителей постовых устройств.

Трансформаторы, а также защитные путевые и конденсаторные блоки испытывают аналогичные экстремальные внешние электрические перегрузки. Поэтому их надежность ниже, чем, например, у сигнальных или других внутренних (постовых) трансформаторов. Количество отказов путевых трансформаторов, путевых защитных фильтров и конденсаторных блоков за 2004 г. составило NПтр. = 29, а количество отказов сигнальных трансформаторов было равно NСтр. = 4. Неравенство NПтр. > NСтр. объясняется более напряженным режимом работы путевых трансформаторов. Здесь и далее для наглядности данные приведены в абсолютных величинах показателей.

Элементы защиты (предназначенные для защиты функциональных узлов аппаратуры от различного рода перенапряжений, включая грозовые) устанавливаются не только на входах электропитающих станционных и перегонных устройств, но и в РЦ, и на входах электропитающих станционных и перегонных устройств. Количество отказов аппаратуры тональных РЦ составляет NТРЦ = 42, где боль-

шая часть отказов приходится на приемники: NТРЦпр. = 28, входы которых имеют электрическую связь с рельсами.

Реле, применяемые в РЦ, существуют двух основных типов: трансмиттерные и импульсные. Из суммарного количества отказов за 2004 г. NΣр = 36 на долю трансмиттерных и импульсных реле приходится

Nимп.р = 21.

Монтаж РШ (рис. 1.1) занимает второе по значимости место. Очевидно, что на долю РЦ приходится намного меньше проводников, штепсельных розеток и разъемов из общего монтажа РШ (ощутимого снижения количества отказов в этой части ожидать не приходится).

АЛСН в настоящее время служит единственным средством передачи информации на локомотив о показаниях напольных светофоров. Но АЛСН не является аппаратурой первого класса надежности. в тракт передачи информации АЛСН включен такой ненадежный канал, как «РЦ → локомотив», электрические и информационные параметры которого неудовлетворительны. Однако АЛСН необходима

10

11

ипоэтому нельзя полностью отказаться от использования РЦ в устройствах СЖАТ. Альтернативой существующим устройствам АЛСН становится разрабатываемая в настоящее время система АЛСР, где для передачи информации используется современный высокоскоростной радиоканал с соответствующими помехозащищенными средствами кодирования (его стабильность и надежность существенно выше, чем у РЦ). Таким образом, применение АЛСР снимает ограничение на отказ от использования РЦ в устройствах СЖАТ.

Канализация тягового тока, по существу, является обязанностью работников дистанций электроснабжения. Однако контроль за выполнением надлежащих норм сопротивления рельсовых нитей тяговому току лежит на хозяйстве сигнализации, централизации и блокировки, а реализуют требуемые параметры сопротивления еще

иработники дистанций пути. Обвязка станционных путей тяговыми джемперами разрабатывается организациями, проектирующими устройства СЖАТ. Для передачи и приема относительно маломощных информационных сигналов РЦ применяют мощные и крупногабаритные дроссель-трансформаторы, рассчитанные на пропуск тяговых токов в тысячи ампер. Их разработка и изготовление также производится предприятиями СЦБ, установка и обслуживание тяговых джемперов – дистанциями СЦБ. с одной стороны, подобная ситуация парадоксальна. Однако, с другой, это вызвано тем, что существующие РЦ критичны к величинам тягового тока и сопротивлениям рельсовых нитей. На участках без электротяги соединительные перемычки на перегонах обслуживают дистанции пути, что тоже нельзя назвать положительным моментом в эксплуатации устройств СЖАТ. Таким образом, ликвидация указанных факторов положительно повлияет на различные технико-экономические показатели дистанций СЦБ.

Хищение цветных металлов существенно отражается на работоспособности устройств СЖАТ и провоцирует ощутимые задержки поездов. в частности, по этой причине на Свердловской железной дороге за один (!) год задержаны 9 пассажирских и 17 пригородных поездов. Дроссель-трансформаторы – самая лакомая добыча для воров. Например, в 2002 г. на Свердловской железной дороге было похищено 2942 кг меди на сумму 167,8 тыс. руб. Причем если в 2002 г. было разоборудовано 79 дроссель-трансформаторов, то в 2003 г. – уже 104. При раскрываемости 85 % подобных преступлений, возмещение похитителями составило не более 5 %. Очевидно, что исключение из эксплуатации дроссель-трансформаторов

ивыполнение оптимальной обвязки станционных путей существенно снизят ущерб и повысят надежность работы устройств автоматики и телемеханики.

При исключении такого фактора, как техническое обслуживание целого ряда звеньев СЖАТ, также появится значительный экономический эффект.

Длины блок-участков определяются на основе тяговых расчетов, выполняемых при проектировании устройств СЖАТ. Практические значения длин блок-участков – 1–2,5 км. Однако во многих случаях подобные длины РЦ не могут быть практически реализованы. в первую очередь, это обусловлено низким сопротивлением изоляции балласта и невысоким качеством обслуживания РЦ работниками дистанций пути. Яркий пример – Березниковский участок Свердловской железной дороги, где балласт засолен перевозками минеральных удобрений и других аналогичных материалов. Здесь, в частности, приходилось укорачивать длину РЦ до 250–350 м путем введения разрезных точек. в некоторых случаях в процессе эксплуатации даже коротких РЦ приходилось заменять балласт. Это удорожает стоимость строительства АБ и увеличивает эксплуатационные расходы. Кроме того, несмотря на наличие нормативных значений сопротивления балласта работники дистанций СЦБ проводят сезонные регулировки режимов работы РЦ, что повышает эксплуатационные затраты. Следовательно, отказ от использования РЦ в устройствах СЦБ благоприятно скажется на различных технико-экономических показателях железных дорог.

Ксожалению, степень влияния функционирования РЦ на надежность работы устройств СЖАТ и существующие нормативные методики отчетности не полностью отражают все многообразие факторов

ипо ним невозможно получить точные количественные параметры отказов. Вместе с этим, экспертные оценки специалистов-практи- ков показывают, что отказы РЦ (рис. 1.1) составляют около половины всех отказов устройств автоматики и телемеханики.

Ликвидация РЦ существенно снизит энергопотребление (для решения функциональных задач, решаемых устройствами СЖАТ), а это один из определяющих факторов в плане национальной политики.

Изложенное убедительно показывает негативные стороны РЦ

иопределяет получение многих положительных качеств устройств СЖАТ, в которых не используются рельсовые цепи.

Наиболее известной и достаточно хорошо проработанной альтернативой рельсовым цепям являются устройства счета осей. Практи-

12

13

ческие системы с использованием принципа счета осей появились около 50 лет тому назад. Они представляли собой механические устройства и не отличались достаточно высокими показателями. Появление ИМС привело к существенному прогрессу в развитии систем счета осей. Это обусловлено тем, что системы счета осей, по сравнению с РЦ, функционально и схемотехнически намного сложней и методами существовавшей в 60-х годах дискретной электроники просто невозможно обеспечить достаточно высокую надежность работы аппаратуры и ее безопасность. Появились отечественные и зарубежные устройства СЖАТ с использованием принципа счета осей [1–4]. Наибольший потенциал в повышении надежности работы устройств счета осей и увеличения функциональных возможностей их применения представился с появлением ИМС большой степени интеграции.

Устройства счета осей инициировали создание систем АЛСР. Стали рассматриваться вопросы практического внедрения на дорогах системы АЛСР, которая функционально более полно, чем АЛСН, обеспечивает требуемые характеристики передачи информации на локомотив и увязку с широко используемыми системами КЛУБ, САУТ и др.

Из зарубежных устройств, которые обладают наилучшими тех- нико-экономическими и эксплуатационными показателями, можно назвать микропроцессорную систему счета осей фирмы Siemens [1]. Но ее опытная эксплуатация в России показала, что адаптация этой системы к условиям отечественных железных дорог затруднительна и экономически неэффективна. Кроме того, стоимость этой аппаратуры в несколько раз больше, чем отечественных систем.

Недостатки существующих отечественных и зарубежных устройств счета осей и результаты анализа отказов РЦ определили выполнение научных исследований и разработку на этой основе более совершенных устройств СЖАТ, основанных на применении электронной системы счета осей (ЭССО). Кроме того, целью исследований и разработок является достижение больших, по отношению к существующим системам, функциональных возможностей применения. Это требуется для более продолжительной конкурентоспособности разрабатываемой и серийно выпускаемой аппаратуры и получения при этом достаточно высоких эксплуатационно-технических показателей на разных участках сети дорог России, с различными параметрами движения и при различных видах перегонных, станционных и других устройств СЖАТ. При необходимости должна быть обеспечена совместимость ЭССО с различными иерархическим уровнями современных систем многоуровневых СЖАТ.

Применение устройств счета осей не ограничивается магистральными железными дорогами. Идентичность принципов регулирования движения поездов и обеспечения безопасности движения распространяет область применения ЭССО и на промышленный транспорт, где культура обслуживания устройств автоматики и телемеханики несравненно ниже, что накладывает определенные трудности на эксплуатацию и поддержание их в работоспособном состоянии. Опыт показывает, что традиционные устройства СЖАТ с использованием РЦ на промышленном транспорте зачастую, до устранения отказов, оказываются неработоспособными, и единственной альтернативой им являются устройства ЭССО.

ЭССО может использоваться также в качестве средства повышения надежности станционных устройств СЖАТ и увеличения их экономической эффективности. Это можно рассмотреть на примере станции со сложным путевым развитием с большим количеством путей. Если интенсивность движения поездов по путям этих станций различна, то главные пути и пути приема-отправления пассажирских поездов, оборудованные РЦ с кодированием, можно дополнить устройствами ЭССО. Контролировать свободность остальных путей лучше более дешевыми устройствами ЭССО.

Отказ от применения в устройствах СЖАТ рельсовых цепей

ииспользование метода счета осей подвижного состава определяет принципиально иные подходы к реализации аппаратуры ЭССО. Даже в таких устройствах, как автоблокировка и полуавтоматическая блокировка, требуются совершенно другие приемы реализации информационных связей между аппаратурой блок-участков и станций

ииной подход к функциям эксплуатационного штата службы движения и дистанций СЦБ. Возможны различные варианты практической реализации этих функций.

Использование устройств ЭССО определяет возможность существенного улучшения эксплуатационных показателей автоматической переездной сигнализации (АПС). Это выражается в сокращении времени простоя автомобильного транспорта перед закрытым переездом. Исследования в этой области, а также разработка и внедрение практической аппаратуры уменьшат время закрытого состояния переезда.

Станционная аппаратура СЖАТ сложна, что выражается, в частности, большим количеством кабельных линий связи и значительной их протяженностью. в этом отношении работы по снижению материалоемкости линий связи в части кабельной продукции очень актуаль-

14

15

ны. Исследование и разработка принципов организации связи между функциональными узлами станционных устройств ЭССО показали практическую возможность двухсторонней передачи в одной физической паре информационного сигнала и энергетического, используемого для электропитания удаленных станционных приборов.

Функциональная сложность аппаратуры СЖАТ, в том числе и устройств ЭССО, и их реализация на современной микропроцессорной элементной базе потребовали выполнения анализа безопасности разработанных устройств и их сертификации с целью доказательства безопасности.

Одной из проблем обеспечения эффективности поездной работы станций и перегонов является относительно невысокая надежность работы РЦ, которые, однако, обеспечивают режим АЛСН. Одним из методов повышения надежности СЖАТ может быть «наложение» устройств ЭССО на аппаратуру РЦ.

1.2. Функциональные возможности новой аппаратуры

автоматики и телемеханики

Внастоящей монографии рассматриваются системы ЭССО

иАЛСР (аппаратура, в которой они реализованы, внедряются на железных дорогах и на промышленном транспорте всего постсоветского пространства). Кроме того, в настоящей книге, в соответствии с директивными решениями ОАО «РЖД», проработаны и другие направления развития и внедрения аппаратуры.

Структурная схема практически реализованных и перспективных функциональных возможностей новой аппаратуры приведена на рис. 1.3.

Научно-технические разработки и практические результаты работы показали возможность создания аппаратуры ЭССО, которая не только решает задачу замены РЦ, но и обладает расширенными функциональными возможностями по отношению к известным устройствам счета осей.

Контроль свободности участков пути – традиционная задача, решаемая устройствами счета осей, в том числе и ЭССО. Институтом «Гипротранссигналсвязь» в 2003 г. разработаны «Методические указания по проектированию устройств ЭССО». Позднее, в 2007 г., тем же проектным институтом были выпущены «Типовые материалы по проектированию устройств автоматики, телемеханики и связи с применением аппаратуры счета осей», в которых были учтены более ши-

КТС ЭССО, АЛС-Р

Контроль свободности участков пути и определение ординаты поезда

Определение длины поезда или отцепа

Определение скорости

иускорения движения поезда или отцепа

Фиксация факта прохода колесных пар состава

АБ

ПАБ

ЭЦ

АПС

ГАЦ

ГАЦ

ДСП, ДНЦ

АБ-И

ГАЦ

ДСП, ДНЦ

АПС

ДИСК, КТСМ

САИ, Пальма

Рис. 1.3. Структурная схема функциональных возможностей аппаратуры

АБ – автоматическая блокировка; ПАБ – полуавтоматическая блокировка; ЭЦ – электрическая централизация; АПС – автоматическая переездная сигнализация; ГАЦ – горочная автоматическая централизация; ДСП и ДНЦ – дежурный по станции и поездной диспетчер; АБ-И – автоблокировка с изменяемым числом блок-участков; ДИСК и КТСМ – диагностическая система контроля нагрева букс и комплекс технических средств модифицированный; САИ и «Пальма» – автоматизированные информаци-

онные системы

16

17

рокие области функционального применения устройств ЭССО в системах СЦБ.

Выпущен ряд нормативных документов, устанавливающих правила и нормы эксплуатации аппаратуры ЭССО для выполнения заданных технических требований.

Свойство самонастраиваемости, унификация, универсальность и модульность конструкции созданных функциональных блоков аппаратуры ЭССО позволили использовать их без каких-либо изменений во всех перечисленных устройствах СЖАТ. Это снизило стоимость проектирования и строительства и уменьшило эксплуатационные расходы.

Строительство под ключ и создание на сети дорог сервисных центров решило вопросы повышения качества обслуживания, снизило требования к квалификации эксплуатационного штата и уменьшило эксплуатационные расходы дистанций СЦБ. к достигнутым тех- нико-экономическим показателям относится также снижение затрат на содержание верхнего строения пути и уменьшение расхода кабеля. Применение аппаратуры ЭССО в вариантном исполнении (одноили двухканальном) определяет возможности снижения ее стоимости в зависимости от интенсивности движения поездов или требований безопасности.

В настоящее время разработаны технические решения для использования функциональных узлов ЭССО в устройствах ГАЦ. Это позволит и дальше унифицировать аппаратуру дистанций СЦБ и уменьшить номенклатуру используемых приборов.

Определение длины поезда или отцепа, которое в виде количества условных вагонов реализуется в устройствах счета осей, в настоящее время применяются ограниченно. Однако эта информация может быть широко востребована. в первую очередь, это относится

кустройствам ГАЦ для регулирования усилия торможения вагонных замедлителей.

Информация о длине поезда, выводимая на соответствующие пуль- ты-табло штата службы движения, может быть использована для увеличения оперативности работы ДСП и ДНЦ. Например, в настоящее время у ДСП отсутствует оперативная и достаточно точная информация о длине прибывающего на станцию поезда. Ее наличие, реализуемое удобном для ДСП виде, позволит подготовить горловину станции

кпоследующим маневровым работам и этим ускорит ее перерабатывающую способность. Позитивные возможности по управлению движением поездов на участке появляются также и у ДНЦ.

Другое практическое использование информации о длине поезда позволяет создать автоблокировку с автоматически изменяемым числом блок-участков перегона (АБ-И). Недостаток существующих систем АБ: на основе тяговых расчетов длина блок-участков определяется (при прочих равных условиях) исходя из максимальной длины поезда. Однако реально движущиеся поезда отличаются по длине

внесколько раз. Это, в частности, относится к сравнению длин электропоездов, пассажирских и длинносоставных поездов. Со станции отправления информация о длине поезда должна передаваться на перегонные сигнальные точки ЭССО, где некоторые из этих точек, в соответствии с заранее выполненными вариантными тяговыми расчетами, включаются и/или выключаются для увеличения пропускной способности перегона.

Скорость движения поезда или отцепа легко определяется в ЭССО. Наиболее распространенная область применения информации о скорости движения отцепа – устройства ГАЦ, где используются довольно сложные измерители скорости. Применение для этой цели устройств ЭССО расширит области ее использования и уменьшит номенклатуру приборов, применяемых в дистанциях СЦБ.

Информация о скорости, подаваемая на сигнальные точки, особенно эффективна при большой разнице в допускаемых или реальных скоростях движения поездов по различным блок-участкам, в частности, при наличии временных ограничений или капитальном ремонте пути. Появляется возможность воздействия со стороны ДСП или ДНЦ на пропускную способность перегонов.

Внастоящее время у ДСП и ДНЦ отсутствует информация о скорости движения поезда, что затрудняет оперативное прогнозирование времени прибытия или проследования поезда по станциям.

Эффективно и использование информации о скорости движения поезда в устройствах АПС. Эта эффективность проявляется у переездов, располагаемых на выходах станций, когда устройствам АПС «не известно», как поезд выходит со станции. в этих условиях на переездах иногда скапливаются большие очереди автомобильного транспорта. в условиях интенсивного движения поездов такая ситуация снижает безопасность движения – большая психологическая нагрузка на водителей автомобильного транспорта заставляет их выезжать на закрытый переезд. Устройства счета осей дают возможность определения не только скорости движения подвижного состава, но и его ускорения (замедления). Эта информация может использоваться как

вустройствах АПС, так и в системах ГАЦ.

18

19

Соседние файлы в папке Литература