Лабораторная работа №1
Унифицированная система автоблокировки.
Цель: Изучить структуру унифицированной системы автоблокировки (УСАБ), назначение и функции выполняемые различными реле; изучить схему рельсовой цепи и работу системы в различных режимах.
Краткие теоретические сведения
Система УСАБ с непрерывными фазочувствительными рельсовыми цепями 25 Гц разработана для электрифицированных и неэлектрифицированных, однопутных и двухпутных участков с двусторонним и односторонним движением (с возможностью организации движения по сигналам АЛС в неправильном направлении при капитальном ремонте одного из путей двухпутного перегона).
Система содержит перегонные и станционные устройства.
К перегонным устройствам относятся:
-
рельсовые цепи с непрерывным питанием сигнальным током частотой 25 Гц;
-
аппаратура передачи кодовых сигналов с частотой 25 Гц для участков с электротягой переменного тока и 50 Гц для участков с электротягой постоянного тока и автономной тягой;
-
релейные шкафы;
-
путевые светофоры;
-
линейные цепи.
К станционным устройствам относятся схемы увязки перегонных устройств с устройствами электрической централизации.
Движение попутно следующих поездов регулируется посредством передачи информации о состоянии (занятости или свободности) блок-участков сигналами путевых светофоров и АЛС. Контроль состояния блок-участков осуществляется рельсовыми цепями с изолирующими стыками. Для защиты рельсовых цепей от опасных влияний используются фазовые, частотные, временные и схемные качества системы.
Передача числового кода АЛС в рельсовую цепь происходит с момента занятия ее поездом.
Построение схем выполнено на базе малогабаритных реле РЭЛ и ПЛЗМ первого класса надежности. В качестве путевых реле применяются фазочувствительные реле ДСШ-13А.
В целях защиты перегонная и смежная станционная рельсовые цепи стыкуются только питающими концами.
Увязка проходных светофоров между собой на перегоне выполнена посредством двух пар линейных цепей. Общее количество линейных цепей независимо от числа изолирующих стыков в пределах блок-участка на всем протяжении перегона – постоянное и составляет пять пар.
Размещение релейной и питающей аппаратуры каждой пары смежных блок-участков централизовано в одном релейном шкафу ШРУ-М Р/Р (рис. 1.1.).
Цепь извещения И-ОИ используется не только для извещения о приближении поезда к станции или переезду, но и для подачи команды на выполнение тестовой проверки. Цепь Л-ОЛ выполняет функции линейной цепи трехзначной автоблокировки, т.е. связывает показания соседних проходных светофоров автоблокировки. Напряжение питания передается на питающий конец с релейного по проводной линии ПП-ПМ, что позволяет выполнять тестовые проверки.
Функции, выполняемые основными реле
В
Рис. 1.2. Схема унифицированной системы
автоблокировки
1ЛИП, 2ЛИП — линейные реле прямой полярности типа ПЛЗМ-40/2200, обеспечивают контроль состояния двух блок-участков удаления и приближения; в зависимости от установленного направления движения выполняют функции реле-известителей или линейно-сигнальных реле.
1ЛИМ, 2ЛИМ — линейные реле обратной полярности типа ПЛЗМ-40/2200, контролируют состояние одного блок-участка удаления или приближения; в зависимости от установленного направления движения выполняют функции реле-известителей или линейно-сигнальных реле.
1ТП, 2ТП — реле тестовой проверки типа РЭЛ1-1600, осуществляют тестовую проверку работы основного путевого реле (1ПР, 2ПР).
1АВ, 2АВ — реле автоматического контроля вступления поезда на следующую рельсовую цепь типа РЭЛ1-1600, включают местную обмотку вспомогательного путевого реле (1ПВР, 2ПВР) при занятии поездом следующей по ходу движения рельсовой цепи.
1ПВР, 2ПВР — вспомогательные фазочувствительные путевые реле типа ДСШ13-А, настроенные на определенную фазу сигнального тока рельсовой цепи, контролируют состояние рельсовой цепи в момент освобождения ее поездом.
1ПР, 2ПР — основные фазочувствительные путевые реле типа ДСШ-13А, настроены на противоположную фазу сигнального тока по отношению к фазе сигнального тока вспомогательного путевого реле, непрерывно контролируют состояние рельсовой цепи.
1ПВ, 2ПВ — повторители вспомогательных путевых реле типа ПЛЗМ-600/1300, обеспечивают заданный алгоритм восстановления работы рельсовой цепи, если она занималась поездом.
1КСФ, 2КСФ — реле контроля смены фазы типа ПЛЗМ-600/1300, обеспечивают регламентированное время для восстановления работы рельсовой цепи, если она занималась поездом.
1КЗ, 2КЗ — реле контроля фактической занятости рельсовой цепи типа РЭЛ1М-600, обеспечивают отключение и подключение основного путевого реле к рельсам, если рельсовая цепь занималась поездом.
1ОКЗ, 2ОКЗ — обратные повторители реле контроля занятости рельсовой цепи типа РЭЛ1-1600, обеспечивают подключение и отключение вспомогательных путевых реле 1ПВР, 2ПВР, если рельсовая цепь занималась поездом.
1C, 2С — сигнальные реле типа ПЛЗМ-600/1300, контролируют предусмотренные схемные зависимости и управляют огнями проходного светофора.
Фазочувствительная рельсовая цепь с двумя путевыми приемниками
В схеме расположения релейных и питающих концов перегонных рельсовых цепей (см. рис. 1.2.) показаны также все необходимые внутренние и внешние связи отдельных элементов сигнальной установки 5, позволяющие описать их работу в свободном и поездном режимах. Для упрощения в схемах не приведены питающие и изолирующие трансформаторы, защитные элементы и т. д.
Исходя из особых требования к безопасности движения поездов и надежности работы в унифицированной системе в качестве перегонной рельсовой цепи применена фазочувствительная рельсовая цепь с непрерывным питанием переменным током частотой 25 Гц.
По сравнению со всеми известными данная рельсовая цепь имеет ограничительную особенность, заключающуюся в том, что порядок восстановления работы ее в одном случае обычный (ложная занятость рельсовой цепи), а в другом – программный (фактическая занятость рельсовой цепи).
Суть программного восстановления заключается в том, что при занятии рельсовой цепи поездом и последующем ее освобождении поступивший сигнал из рельсовой цепи подает команду на включение разрешающего показания на светофоре с некоторой задержкой времени. Эта задержка необходима для того, чтобы сигнальная установка, получив из рельсовой цепи сигнал обратной фазы, определила фактическое состояние рельсовой цепи по установленной программе, включающей в себя проверку четырех качественных состояний.
По соображениям безопасности движения поездов на релейном конце перегонной рельсовой цепи предусмотрено не одно, а два фазочувствительных путевых реле ДСШ-13А. Местные обмотки этих реле включены противофазно, а путевые изолированы одна от другой разделительными контактами так, что к рельсовой линии подключается только одна из этих обмоток.
В отсутствие поездов вспомогательные путевые реле 1ПВР и 2ПВР находятся без тока, а основные путевые реле 1ПР, 2ПР — под током. Следует отметить, что, несмотря на вспомогательные и основные функции путевых реле, каждое отвечает всем требованиям нормального, контрольного и шунтового режимов работы рельсовой цепи.
Работа основного путевого реле 1ПР (2ПР) при отсутствии поездов (свободный режим) принципиально не отличается от работы путевых реле всех известных непрерывных рельсовых цепей, т. е. при наложении шунта путевое реле обесточивается, и все управляемые объекты приводятся в соответствующие состояния (блок-участок ограждается, переезд закрывается, перегон занимается и т. д.). Снятием шунта основное путевое реле возбуждается, и все управляемые объекты вновь переключаются в исходное положение.
Питание двух смежных рельсовых цепей, разделенных изолирующим стыком (Р/Р), обеспечивается двухфазной питающей установкой, состоящей из двух автономных, параметрических преобразователей ПЧ50/25. Питание путевых обмоток реле ДСШ осуществляется через рельсовую линию от преобразователя ПП типа ПЧ50/25-100. Питание местных обмоток этих реле осуществляется от другого преобразователя ПЧ50/25-40.
Постоянство фазовых соотношений в работе рельсовой цепи при изменении фазы питания на выходе одного или другого преобразователя частоты обеспечивается фазирующим устройством типа ФУ-1А с двумя фазоконтрольными реле ПФ и ОФ.
В автоматических системах интервального регулирования путевое реле может оставаться под током при фактически занятом блок-участке или нарушении целости рельсов из-за повышенного напряжения на путевом реле; возможных издержек известных способов защиты от посторонних источников питания, а также причин механического характера — заедания, зависания, примерзания сектора якоря, изломов и т. д.
В связи с этим в рассматриваемой системе известные технические решения дополнены новыми — тестовой проверкой работы путевого реле, контролем занятия рельсовой цепи поездом и вступлением поезда на следующую рельсовую цепь.
Принцип тестовой проверки заключается в обесточивании путевого реле рельсовой цепи при отсутствии подпитки или механического заедания, если в этой рельсовой цепи соответствующего блок-участка отключить источник питания.
Состояние, когда питание отключено и сектор в нижнем положении, системой фиксируется как положительное. Поэтому в результате проверки разрешающее показание на ограждаемом проходном светофоре останется без изменений. В случаях подпитки или других причин механического характера сектор путевого реле при отключении питания останется в верхнем положении, Состояние, когда питание отключено, а сектор путевого реле остается в верхнем положении, системой фиксируется как отрицательное. В этом случае ложное разрешающее показание на ограждаемом проходном светофоре перекроется на запрещающее до подхода поезда к этому светофору на расстояние не менее тормозного пути.
Как указывалось выше, в унифицированной системе порядок восстановления нормальной работы рельсовой цепи зависит от характера занятости рельсовой цепи (наличие или отсутствие поезда). Для реализации этого принципа каждая рельсовая цепь, кроме путевого, имеет реле контроля занятости рельсовой цепи 1КЗ (2КЗ). Обесточенное состояние основного путевого реле 1ПР (2ПР) и возбужденное состояние реле контроля занятости рельсовой цепи 1КЗ (2КЗ) определяют ложную занятость рельсовой цепи. Обесточенное состояние путевого реле 1ПР (2ПР) и реле контроля занятости 1KB (2КЗ) определяет фактическую занятость рельсовой цепи. Нормально реле 1КЗ (2КЗ) находится под током и имеет три отдельные цепи питания. По первой цепи фронтовым контактом соответствующего линейного известителя приближения 1ЛИ (1КЗ) контролируется состояние участка приближения, по второй — фронтовым контактом основного путевого реле 1ПР (2ПР) контролируется состояние данной рельсовой цепи, а по третьей — фронтовым контактом повторителя вспомогательного путевого реле. 1ПВ (2ПВ) обеспечивается первоначальное возбуждение реле контроля занятости 1КЗ (2КЗ) при освобождении поездом данной рельсовой цепи.
Учитывая обстоятельства, при которых подвижная единица, находясь на перегоне, может терять шунт, предусмотрена схема контроля последовательного занятия поездом рельсовых цепей по мере движения его по перегону. Данная схема позволяет исключить появление разрешающего показания на ограждаемом светофоре в случаях кратковременной или полной потери шунта подвижной единицей до вступления ее на следующий по ходу движения свободный блок-участок.
Свободный и поездной режимы работы системы.
На рис. 1.2. в развернутом виде показаны схемы включения сигнальных установок 7 и 5. Принципиальные схемы включения сигнальных установок 9, 3 и 1 не отличаются от схем включения сигнальных установок 7 и 5, поэтому в раскрытом виде не приводятся.
При рассмотрении работы схем включения сигнальных установок следует иметь в виду, что в каждом релейном шкафу, установленном на оси изолирующего стыка (Р/Р), размещается питающая, приемная и управляющая аппаратура, которая обеспечивает работу двух проходных светофоров. Аппаратура релейного шкафа сигнальной установки 5 обеспечивает включение соответствующих сигнальных показаний на проходных светофорах 7 и 5.
Дальше будет рассмотрена работа принципиальных схем включения основных реле и их взаимной увязки с другими сигнальными установками применительно к сигнальным установкам 5 и 7, так как работа схем других сигнальных установок не отличается от указанных.
Принципиальной особенностью унифицированной системы является наличие свободного и поездного режимов работы.
В свободном режиме (на блок-участке нет поезда) при наложении шунта на рельсовую цепь 7 в релейном шкафу сигнальной установки 5 обесточивается путевое реле 1П и сигнальное реле 1C. Обесточившись, реле 1C фронтовым контактом в линейной цепи Л-ОЛ выключит питание линейно-сигнальных реле 2ЛИП, размещенных в релейном шкафу сигнальных установок 7 и 9. Обесточившись, реле 2ЛИП включит на сигнальной установке 7 красный огонь, а на сигнальной установке 9 — желтый. На сигнальной установке 5 при обесточивании сигнального реле 1C его фронтовым контактом выключается питание реле контроля занятости рельсовой цепи 1ВКЗ. Фронтовые контакты реле 1ВКЗ отключают питание прямой полярности в линейной цепи извещения И-ОИ и подключают обратную полярность. В результате изменения полярности питания линейные известители прямой полярности реле 1ЛИП в сигнальных установках 3 и 1 обесточатся, включая необходимые известительные устройства. При снятии шунта путевое реле 1ПР, получив питание частотой 25 Гц определенной фазы, встанет под ток и фронтовым контактом включит сигнальное реле 1C. Через фронтовой контакт реле 1C включается реле 1ВКЗ. Возбудившись, реле 1ВКЗ фронтовыми контактами восстанавливает в линейной цепи извещения И-ОИ питание прямой полярности, в результате чего линейные известители прямой полярности — реле 1ЛИП в сигнальных установках 3 и 1 — встанут под ток и выключат известительные устройства. Фронтовые контакты реле 1C в сигнальной установке 5 включат питание прямой полярности в линейно-сигнальной цепи Л-ОЛ. В сигнальных установках 7 и 9 возбуждаются при этом реле 2ЛИП, фронтовыми контактами которых включаются на этих светофорах лампы зеленого огня. Таким образом, при снятии шунта все реле на сигнальных установках 1, 3, 5, 7 и 9 займут исходное состояние. Работа схем сигнальной установки в свободном режиме не отличается от работы других систем автоблокировки.
Работа схем сигнальной установки 5 в поездном режиме будет рассмотрена с момента вступления поезда на участок приближения к рельсовой цепи 5 и до освобождения данной рельсовой цепи.
С вступлением поезда на рельсовую цепь 9 за проходной светофор 9 в сигнальной установке 9 обесточится вспомогательное реле контроля занятости рельсовой цепи 2ВКЗ. Реле 2ВКЗ фронтовыми контактами в линейной цепи извещения И-ОИ отключит питание обратной полярности, и в сигнальных установках 7 и 5 обесточатся линейные известители приближения обратной полярности – реле 1ЛИМ. Обесточившись, реле 1ЛИМ включают соответствующие известительные устройства. В сигнальной установке 5 обесточится повторитель известительных линейных реле 1ЛИП, 1ЛИМ — реле 1ЛИ. Обесточившись, реле. 1ЛИ фронтовым контактом выключит цепь питания реле тестовой проверки 2ТП.
Реле 2ТП обесточится и фронтовым контактом выключит питание второй рельсовой цепи. С этого момента начинается проверка работы путевого реле 2ПР. В случае его работы от своего сигнального тока, при выключенном питании путевое реле 2П обесточится и тыловым контактом восстановит цепь питания реле 2ТП. Реле 2ТП возбуждается и фронтовым контактом восстанавливает цепь питания путевого реле второй рельсовой цепи 2ПР. Если при отключенном питании путевое реле 2ПР не обесточится, то цепь питания тестового реле 2ТП-останется выключенной тыловым контактом реле 2П и собственным фронтовым контактом. Отключенное фронтовым контактом 2ТП сигнальное реле 2С, выдержав замедление на отпускание якоря (1,6 с), обесточится и выключит на проходном светофоре 5 лампу красного огня. Одновременно, обесточившись, сигнальное реле 2С фронтовыми контактами в линейно-сигнальной цепи Л-ОЛ отключает питание прямой полярности, а тыловыми контактами подключает питание обратной полярности. В результате этого линейно-сигнальные реле 2ЛИП в сигнальных установках 7 и 9 обесточатся, а линейно-сигнальные реле обратной полярности 2ЛИМ встанут под ток. При этом на проходном светофоре 7 вместо зеленого огня будет гореть желтый.
С вступлением поезда за проходной светофор 7 в релейном шкафу сигнальной установки 5 обесточивается путевое реле первой рельсовой цепи 1ПР. При обесточенном состоянии линейных известителей реле 1ЛИП, 1ЛИМ их повторитель – реле 1ЛИ, контролирующий состояние рельсовой цепи смежного участка приближения, будет без тока до проследования поезда за изолирующие стыки сигнальной установки 5. При обесточенном состоянии реле 1ЛИ и реле 1ПР обесточится реле контроля занятости 1КЗ, фиксируя фактическую занятость поездом данной рельсовой цепи. Обесточившись, реле 1КЗ фронтовыми контактами отключит путевую обмотку реле 1ПР от рельсовой линии, а фронтовыми контактами обратного повторителя реле 1ОКЗ подключит к рельсовой линии путевую обмотку вспомогательного реле 1ПВР Одновременно в цепи питания первой рельсовой цепи фронтовыми контактами реле 1КЗ отключается прямая фаза питания путевого реле 1П, фронтовыми контактами реле 1ОКЗ подключается обратная фаза питания вспомогательного реле 1ПВР.
Таким образом, при занятии поездом первой рельсовой цепи, ограждаемой проходным светофором 7 в релейном шкафу сигнальной установки 5, путевое реле 1ПР от рельсовой линии будет отключено, а вспомогательное путевое реле 1ПВ подключено. Одновременно фронтовым контактом реле 1ПР разомкнется цепь питания сигнального реле 1C, фронтовыми контактами которого выключится питание в линейно-сигнальной цепи Л-ОЛ. При отсутствии питания линейно-сигнальные реле 2ЛИП в сигнальных установках 7 и 9 обесточатся. На проходном светофоре 7, при этом включится красный огонь. При освобождении поездом второй рельсовой цепи, ограждаемой проходным светофором 9, в релейном шкафу сигнальной установки 9 встанет под ток реле 2ВКЗ и фронтовыми контактами включит питание прямой полярности в линейно-известительной цепи И-ОИ. Линейно-известительные реле 1ЛИП в сигнальных установках 7 и 5 встанут под ток и фронтовыми контактами выключат соответствующие известительные устройства.
При нахождении поезда в пределах блок-участка система исключает ложную работу путевого приемника, пока поезд не вступит на следующий по ходу движения свободный блок-участок. Это достигается тем, что основное путевое реле 1ПР отключено от рельсовой линии фронтовыми контактами реле 1КЗ, а местная обмотка вспомогательного путевого реле 1ПВ отключена .фронтовыми контактами реле 1АВ от шины питания опорного источника питания частотой 25 Гц. С вступлением поезда за проходной светофор 5 в релейном шкафу сигнальной установки 5 обесточится путевое реле второй рельсовой цепи 2П. При обесточенном состоянии известителя приближения смежной рельсовой цепи, в качестве которого используется реле 1КЗ, и обесточенном состоянии путевого реле 2П обесточится реле контроля занятости второй рельсовой цепи 2КЗ, фиксируя фактическую занятость поездом данной рельсовой цепи. Обесточившись, реле 2КЗ фронтовыми контактами отключает путевую обмотку реле 2ПР, от рельсовой линии, а фронтовыми контактами обратного повторителя реле 2ОКЗ подключит к рельсовой линии путевую обмотку вспомогательного реле 2ПВР. Одновременно в цепи питания второй рельсовой цепи фронтовыми контактами реле 2КЗ отключится прямая фаза питания путевого реле 2ПР, а фронтовыми контактами реле 2ОКЗ включится обратная фаза питания для вспомогательного путевого реле 2ПВР.
Таким образом, при занятии поездом второй рельсовой цепи основное путевое реле 2П от рельсовой линии будет отключено, а вспомогательное путевое реле 2ПВ подключено. Фронтовым контактом реле 2П будет разомкнута цепь питания сигнального реле 2С. На проходном светофоре 5 при этом будет гореть лампа красного огня. Одновременно сигнальное реле 2С своим тыловым контактом замкнет цепь питания реле 1АВ. Реле 1АВ возбудится и фронтовым контактом подключит местную обмотку реле 1ПР к опорному источнику питания частотой 25 Гц. Когда поезд занял следующую по ходу движения рельсовую цепь 5, путевые приемники первой рельсовой цепи 1ПВР и 1ПР готовы к приему запрограммированного сигнального тока.
Программа включает четыре последовательно чередующихся различных качественных состояния, которые задаются сигнальному току и проверяются. Соответствие команды и исполнения определяют достоверность срабатывания основного путевого реле именно от своего сигнального тока.
В случае проследования поезда за изолирующие стыки сигнальной установки 5 вспомогательным путевым реле первой рельсовой цепи 1ПВР проверяется первое качественное состояние — наличие в рельсовой линии сигнального тока заданной частоты 25 Гц обратной фазы. При прохождении через путевую обмотку реле 1ПВР сигнального тока частотой 25 Гц обратной фазы оно возбуждается и фронтовым контактом замыкает цепь питания своего повторителя — реле 1ПВ. Реле 1ПВ встает под ток и фронтовым контактом замыкает цепь питания реле контроля занятости первой рельсовой цепи 1КЗ.
С этого момента задается второе качественное состояние — изменение фазы сигнального тока частотой 25 Гц на 180°. При возбуждении реле 1КЗ его тыловым контактом выключается обратный повторитель реле 1 ОКЗ. Обесточившись, реле 1 ОКЗ своими фронтовыми контактами отключает обратную цепь питания первой рельсовой цепи, а реле 1КЗ, возбудившись, фронтовыми контактами включает прямую фазу, отличающуюся от обратной на 180°. Одновременно с этим на релейном конце первой рельсовой цепи фронтовыми контактами реле 1ОКЗ отключается вспомогательное путевое реле 1ПВР а фронтовыми контактами реле 1КЗ подключается основное путевое реле 1ПР. При прохождении через путевую обмотку реле 1ПР сигнального тока частотой 25 Гц прямой фазы оно возбуждается, фиксируя второе качественное состояние сигнального тока.
Третье качественное состояние контролируется работой реле контроля смены фазы 1КСФ. Реле 1КСФ контролирует время (не более 1,2 с) изменения фазы сигнального тока. Это время учитывает максимальный разброс временных параметров реле, осуществляющих реверсирование фазы. При возбуждении реле 1ПВ тыловым контактом его размыкается вторая цепь питания реле 1КСФ. Первая цепь питания реле 1КСФ выключена фронтовым контактом путевого реле 1ПР при занятии первой рельсовой цепи поездом.
С момента возбуждения реле 1П реле 1КСФ удерживает якорь притянутым за счет конструктивного замедления на отпускание якоря. При возбуждении основного путевого реле 1П фронтовым контактом восстанавливается первая цепь питания реле 1КСФ до окончания времени замедления на отпускание якоря этого реле. Если реверсирование фазы не произошло или произошло за время, превышающее регламентированное, такое качественное состояние из-за несоответствия заданному расшифровывается как сигнал «помеха». Реле 1КСФ в этом случае обесточивается и фронтовым контактом размыкает цепь питания реле 1КЗ. Реле 1КЗ, обесточившись, фронтовыми контактами отключает путевую обмотку реле 1П от рельсовой линии, исключая тем самым ложную работу основного путевого реле в условиях действия опасных помех.
Четвертым качественным состоянием в программной проверке сигнального тока является работа основного путевого реле 1П при тестировании первой рельсовой цепи. С возбуждением реле 1ПР тыловым контактом размыкается цепь питания реле тестовой проверки 1TП. Реле 1ТП, обесточившись, фронтовым контактом выключает питание в первой рельсовой цепи. Если первоначальное возбуждение основного путевого реле 1ПР происходило от своего сигнального тока, то при его отключении реле должно обесточится. Обесточившись, реле 1ПР через фронтовой контакт сигнального реле 1C и свой тыловой контакт замкнет цепь питания тестового реле 1ТП. Реле 1ТП возбуждается и фронтовым контактом восстанавливает питание первой рельсовой цепи. Путевое реле 1ПР при этом возбуждается и фронтовым контактом замыкает цепь питания сигнального реле 1C. На проходном светофоре будет гореть лампа желтого огня. Если при тестовой проверке путевое реле 1П не обесточится, что является признаком «чужого» сигнала, тестовое реле 1ТП останется без тока. Сигнальное реле 1C, выдержав замедление, обесточивается и включает на проходном светофоре 7 лампу красного огня.
Таким образом, по мере прохождения поезда по перегону все сигнальные установки, проверенные на правильность функционирования, обеспечивают посредством сигнальных показаний высокую достоверность фактического состояния ограждаемых блок-участков.