1.1 Числовая кодовая автоблокировка переменного тока
Числовая кодовая автоблокировка применяется в качестве типовой системы для участков с электротягой постоянного и переменного тока.
При электрической тяге на постоянном токе применяют кодовую автоблокировку с питанием рельсовых цепей переменным током 50 Гц, а при электрической тяге на переменном токе – кодовую автоблокировку переменного тока 25 Гц.
Данная система, применяемая как типовая на участках с надежным электроснабжением, имеет следующие особенности: питание всех устройств осуществляется переменным током; применяются только импульсные рельсовые цепи с путевым реле на входном конце рельсовой цепи, при этом импульсное питание рельсовых цепей представляют собой кодовые сигналы, общие для автоблокировки и локомотивной сигнализации; увязка сигнальных показаний смежных попутных светофоров осуществляется с помощью кодовых сигналов без применения воздушных или кабельных линий; наличие устройств диспетчерского контроля за движением поездов. В рельсовых цепях кроме сигнального тока, протекает тяговый ток, что создает мешающие и опасные влияния на аппаратуру рельсовых цепей. Для защиты от этих мешающих влияний используют сигнальный и тяговый ток различной частоты. Путевые реле включают через защитные фильтры, которые пропускают только сигнальный ток. Однако при повреждении фильтра путевое реле может возбуждаться от тягового тока при занятой рельсовой цепи, чем создается опасное влияние на работу АБ. Для исключения опасного влияния питания путевого реле осуществляется не непрерывным, а импульсным кодовым сигнальным током в отличие от непрерывного тягового тока.
Сообщение о сигнале, подаваемом данным проходным светофором, передается на предыдущий, посредством кодовых комбинаций, состоящих из импульсов переменного тока. Каждая кодовая комбинация соответствует одному определенному сигналу проходного светофора и отличается от другого числом импульсов в комбинации. Зеленому огню светофора (коду З) соответствует комбинация из трех импульсов тока, желтому огню (коду Ж) – из двух импульсов, красному огню (коду КЖ) – из одного импульса. Импульсы всех комбинаций заканчиваются интервалом более длительным, чем интервалы между импульсами. При приеме кодовых комбинаций З и Ж на проходном светофоре загорается зеленый огонь, КЖ – желтый. Когда поступление импульсов прекращается (участок занят), на светофоре загорается красный огонь.
При числовой кодовой АБ в релейном шкафу каждого проходного светофора устанавливают: импульсное реле ИП, дешифраторную ячейку ДЯ, реле желтого и зеленого огней, путевой трансмиттер КПТ, трансмиттерное реле Т, огневое реле О, аварийное реле А и питающий трансформатор ПТ. Путевое реле ИП подключается к рельсовой цепи через дроссель-трансформатор и защитный фильтр ЗБФ. Импульсы переменного тока кодовых комбинаций создаются замыканием и размыканием цепи путевого трансформатора ПТ, контактом трансмиттерного реле Т, которое управляется путевым трансмиттером КПТ, вырабатывающим кодовые сигналы. Кодовые комбинации вырабатываются сигнальными реле и посылаются через дроссель-трансформатор в рельсовую цепь с выходного ее конца навстречу поезду. На релейном конце рельсовой цепи кодовая комбинация, при свободном блок-участке, воспринимается импульсным путевым реле ИП, а при движении подвижного состава по блок-участку, локомотивными устройствами АЛС [2].
При показании на светофоре З зеленого огня возбуждены реле З и Ж. Фронтовыми контактами этих реле замыкается цепь, прохождения через контакт З (КПТ). В эту цепь включено трансмиттерное реле Т, которое повторяет работу контакта З (КПТ) и, переключая свой контакт в цепи кодового путевого трансформатора ПТ, передает в рельсовую цепь 5П код зеленого огня. У светофора 5 импульсы числового кода, поступающие из рельсовой цепи, воспринимает импульсное реле ИП. Переключая свой контакт, оно воздействует на дешифратор ДЯ, который расшифровывая сигнальный код З, создает цепь возбуждения сигнальных реле Ж и З. С помощью фронтовых контактов этих реле включается сигнальная цепь ламп зеленого огня светофора 5.
В случае показания на светофоре З желтого огня возбуждено реле Ж. Фронтовым контактом этого реле и тыловым контактом реле З выбирается код Ж (КПТ ) и включается реле Т. Последнее передает код Ж в рельсовую цепь 5П. Прием кода Ж у светофора 5 расшифровывает ДЯ и через него, так же как при приеме кода З, включаются сигнальные реле З и Ж и на светофоре 5 горит зеленый огонь.
При показании светофора 3 красного огня сигнальные реле Ж и З выключены. Через тыловой контакт реле Ж выбирается код КЖ (КПТ) и включается реле Т. Последнее передает код КЖ в рельсовую цепь 5П. Прием кода КЖ у светофора 5 расшифровывает ДЯ и через него включается сигнальное реле Ж, сигнальное реле З не возбуждается. Фронтовой контакт реле Ж на светофоре 5 включает желтый огонь. Путевое импульсное реле воздействует на дешифратор, состоящий из трех штепсельных блоков: блок счетчиков БС-ДА, блок исключений БИ-ДА и конденсаторов БК-ДА.
На рисунке 1.1 показан принцип построения числовой кодовой АБ.
Рисунок 1.1 – Принцип построения кодовой автоблокировки с трехзначной сигнализацией, переменного тока
Числовая Кодовая автоблокировка имеет следующие недостатки:
- недостатки по функциональным возможностям (ограниченный объём
информации об условиях движения;
- невозможность применения на участках с низким сопротивлением
изоляции рельсовой линии;
- длительная и сложная процедура перехода на двухстороннее движе-
ние на 2-х путных участках;
- недостатки по показателям надежности (планово-профилактический
метод технического обслуживания, большая длительность восстанов-
ления устройств, релейно-контактная элементная база);
- недостатки с точки зрения безопасности движения поездов (высокая
вероятность аварии при проезде светофора с запрещающимпоказани-
ем, в некоторых случаях
используются реле не первого класса надежности, без контроля их ис-
правности, непредусмотрен контроль потери шунта).
- недостатки по экономическим показателям (большие затраты на об-
служивание, большой расход драгоценных металлов и электротехниче-
ских материалов).
1.2 Микропроцессорная унифицированная система автоматической блокировки АБ-УЕ
Микропроцессорная унифицированная система автоблокировки АБ-УЕ предназначена для: контроля состояний рельсовых линий и передачи информации между сигнальными точками, управления огнями светофоров по условиям безопасности движения, формирования сигналов систем автоматической локомотивной сигнализации типа АЛС-ЕН и АЛСН числового кода, передачи на станцию данных о поездном положении на перегоне и диагностики аппаратуры сигнальных точек автоблокировки.
Система АБ-УЕ может работать с рельсовыми цепями без изолирующих стыков и с изолирующими стыками. В состав аппаратуры сигнальной точки входят приемопередатчик сигналов контроля состояния рельсовых линий (КРЛ) и устройства защиты и согласования. В системе полностью исключены электромагнитные реле. Приемопередатчик обеспечивает включение и контроль целостности нитей двухнитевых ламп светофоров двух направлений.
Увязка сигнальных установок между собой и со станциями осуществляется по рельсовым цепям и по одной двухпроводной линейной цепи. В каждом приемопередатчике имеется встроенный модем. На станциях, ограничивающих перегон, устанавливаются приемопередатчики и персональные компьютеры. Все приемопередатчики и компьютеры через модемы объединяются в,сеть.
Кодовые комбинации системы АЛС-ЕН выбираются для каждой сигнальной установки в зависимости от длины блок-участка. При наличии временных ограничений скорости на перегоне могут быть заданы более запрещающие кодовые комбинации АЛС-ЕН. Приемопередатчики, устанавливаемые на станциях, осуществляют увязку системы АБ-УЕ со схемами централизации. Для этого к выходам станционных приемопередатчиков подключены реле извещения приближения поездов, контроля состояния перегона и смены направления движения.
В режиме работы с бесстыковыми рельсовыми цепями в пределах каждого блок-участка устраиваются две рельсовые цепи. Питающий конец рельсовых цепей находится в середине блок-участка, а приемные - около сигнальных
В системе АБ-УЕ в режиме работы с рельсовыми цепями без изолирующих стыков предусмотрено предварительное включение кодирования,кодами,АЛС.
Сигнал из рельсовых цепей через устройство защиты и согласования поступает на входы аналого-цифровых преобразователей приемопередатчика, где преобразуется в цифровую форму. Вся обработка сигналов выполняется цифровыми сигнальными процессорами. Каждый сигнальный процессор осуществляет фильтрацию и демодуляцию сигналов КРЛ, усреднение их напряжений, сравнение усредненных значений напряжений с порогом, модуляцию сигналов КРЛ и АЛС, контроль усилителей мощности и тестирование АЦП. Сумма сигналов КРЛ, АЛСН и АЛС-ЕН черезцифро-аналоговый преобразователь подается на вход линейного усилителя мощности. Использование линейного усилителя мощности позволяет формировать сигналы с ограниченной полосой частот без внешних фильтров, что сокращает количество приборов в релейном шкафу. Выходное напряжение усилителя мощности не зависит от напряжения питающей сети, что повышает устойчивость работы рельсовых цепей.
Технологический алгоритм работы сигнальной точки автоблокировки реализован на микроконтроллере. Микроконтроллер осуществляет выбор показания светофора в соответствии с принятой кодовой комбинацией и целостностью нитей ламп светофора, управляет переключением нитей двухнитевых ламп, формирует кодовые комбинации КРЛ и АЛС, передаваемые по рельсовой цепи на следующую сигнальную точку, осуществляет предварительное включение кодирования и смену направления. На микроконтроллере реализован также сетевой протокол [3].