Железнодорожные системы

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Железнодорожные системы

Железнодорожные системы

Введение

Для организации движения поездов, маневровой работы и обеспечения безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте применяется определенная система пе-редачи информации с использованием сигналов. В качестве основного сигнального уст-ройства используется светофор. Показания светофора являются приказом и подлежат беспрекословному исполнению работниками железнодорожного транспорта. Система видимых и звуковых сигналов устанавливается Инструкцией по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации. Видимые сигналы выражаются цветом, режимом горения ламп, формой, положением и числом огней. Звуковые сигналы выражаются числом и сочетани-ем звуков различной продолжительности.

Основными из средств автоматики и телемеханики, обеспечивающих безопасность движения и высокую пропускную способность железнодорожных линий, являются автоблокировка и автоматическая локомотивная сигнализация. Внедрение автоблокировки в комплекс диспетчерской централизации на однопутных линиях повышает их пропускную способность примерно на 25-50%.

Среди многих сложных вопросов ускорения научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте в послед-нее время особую остроту и актуальность приобрела задача качест-венного совершенствования систем интервального регулирования движения поездов на основе широкого внедрения последних дости-жений науки и техники, поскольку это непосредственно связано с обеспечением безопасности, бесперебойности и экономичности пе-ревозок.

Большое внимание, которое уделяется развитию систем интер-вального регулирования движения поездов не случайно. Происходя-щий в последние годы спад промышленного производства привел к снижению объемов грузовых и пассажирских перевозок и значитель-ному осложнению экономического положения железнодорожного транспорта. Ухудшение экономического и финансового состояния отрасли не позволяет в должной мере поддерживать материально-техническую базу железнодорожного транспорта, в частности, сис-тем интервального регулирования движения поездов. Увеличение парка аппаратуры с просроченными датами профилактического об-служивания, акты вандализма по отношению к аппаратуре, содер-жащей драгоценные металлы, дефицит комплектующих изделий и ремонтных материалов, неизбежно вызывает рост числа потенци-ально опасных для движения поездов ситуаций.

Статистические данные по отказам устройств железнодорож-ной автоматики по дорогам России за последние два года показали, что одна четверть от общего числа отказов приходится на рельсовые цепи, около. 18% - на релейную и бесконтактную аппаратуру; почти 15% - на релейные шкафы и светофоры; 10,7% - на кабельные линии связи; 8,9% - на элементы защиты и другие устройства. В этой связи, решение вопросов повышения качества функционирования систем автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации, электрической централизации и других, имеет первостепенное зна-чение.

Совершенствование систем интервального регулирования дви-жения поездов требует учета ряда особенностей и выполнения часто противоречивых требований:

ь решающего влияния показателей безопасности движения по-ездов на концепцию построения систем интервального регулирова-ния;

ь многообразия условий работы;

ь жестких ограничений в материально-технических, а ряде случаев и трудовых ресурсах.

Все это делает задачу обеспечения бесперебойности доставки грузов и удовлетворения запросов пассажиров в перевозках при со-хранении высокого уровня безопасности движения поездов сложной научно-технической проблемой.

Учитывая важную роль, которую играют системы интервального регулирования в обеспечении безопасности и бесперебойности дви-жения, комплекс работ по ее развитию выделен в научно-техническую проблему "Единый ряд перспективных микроэлек-тронных систем и устройств для управления движением поездов", выполняемую под руководством заслуженного деятеля науки и тех-ники Российской Федерации, академика Академии Транспорта Рос-сии, д.т.н., проф. В. М. Лисенкова. Наиболее крупными разработками, имеющими большое научное и народно-хозяйственное значение, являются:

1).Автоматическая локомотивная сигнализация повышенной по-мехозащищенности значности (АЛС-ЕН);

2).Микроэлектронная система автоблокировки (АБ-Е1);

3).Микроэлектронная система автоматической локомотивной сигнализации и система автоматического управления тормозами (АЛСЕ-САУТ);

4).Микропроцессорная система числовой кодовой автоблокиров-ки (АБ-ЧКЕ);

5).Микропроцессорная система автоблокировки с децентрализо-ванным размещением аппаратуры и рельсовыми цепями без изоли-рующих стыков (АБ-Е2);

6).Микропроцессорная система контроля состояний перегона для участков с полуавтоматической блокировкой (МСКП).

В результате широкого внедрения перечисленных разработок бу-дет достигнуто повышение уровня безопасности движения поездов, рост резервов пропускной способности участков, экономия капи-тальных вложений при строительстве и эксплуатационных расходов на содержание технических средств, улучшение условий труда и по-вышение культуры обслуживания.

Глава I. Эксплуатационная часть

1.1. Характеристика участка.

В данном дипломном проекте станцию А и Б связывает однопутный перегон. В пределах данного перегона построена числовая кодовая автоблокировка (АБ - ЧКЕ) электрифицированная по системе постоянного тока, со светофорами. Перегон разделён на блок участки длинной до 2000 метров. На границах блок участков установлены изолирующие стыки. В данном курсовом проекте применена четырехзначная сигнализация.

Вся аппаратура находится в релейных шкафах на перегоне, в которую входят ППМ, и сигнальные реле (Ж, ЖЗ, З) непосредственно для включения ламп огней светофора. Вход ППМ соединяется с рельсовой линией через дроссель-трансформатор и устройство защиты и согласования УЗС.

В отличие от не микропроцессорной числовой кодовой автоблокировки в рельсовую цепь поступают не коды от трансмиттерного реле, а амплитудно-модулированный сигнал от ППМ предыдущего блок участка. Который в дальнейшем расшифровывается, и включаются соответствующие сигнальные реле (Ж, ЖЗ, З), в зависимости от поездной ситуации. Если следующий блок участок занят, то на светофоре загорается красный огонь, если свободен один блок участок, то на светофоре горит желтый, если два, то желтый с зелёным, три и более - зелёный.

1.2. Система регулирования движения поездов на перегоне.

Регулировка движения поездов будет осуществляться с помощью светофоров. На перегонах применяются линзовые светофоры -- мачтовые. Светофоры устанавливаются с правой стороны по направлению движения, с соблюдением габарита приближения строений на расстоянии 3100 мм от оси пути. Для светофоров используют железобетонные или металли-ческие мачты.

1.3. Обоснование необходимости внедрения устройств автоблокировки.

Непрерывный рост грузооборота железных дорог и повышение, скоростей движения требуют все большего увеличения пропускной способности железнодорожных линий. В связи с этим особое значение приобретает комплексная автоматизация и механизация процессов и перевозок, применение новых устройств автоматики, телемеханики, и связи. На железнодорожном транспорте наиболее эффективным средством регулирования движения поездов на перегонах является комплекс устройств автоматики, состоящей из автоблокировки; автоматической локомотивной сигнализации и диспетчерского контроля движения поездов.

Автоблокировка служит мощным средством для увеличения пропускной способности железнодорожных линий и повышения безопасности движения поездов. При движении поездов с различными скоростями автоблокировка обеспечивает увеличение участковой скорости за счет сокращения потерь времени при обгоне поездов. Кроме того, автоблокировка повышает производительность труда эксплуатационных работников, сокращает эксплуатационные расходы и обеспечивает высокую безопасность движения поездов.

В СССР автоблокировку начали внедрять с 1930 г. Первые участки Москва-Мытищи и Покровско-Стрешнево-Волоколамск общей протяженностью 140 км были оборудованы импортной аппаратурой. С 1932 г. Строительство автоблокировки ведется только на отечественной аппаратуре.

Во второй половине 30-х годов по разработкам Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ЦНИИ МПС) была создана отечественная система автоматической локомотивной сигнализации (АЛС). Впервые эта система была внедрена на участке Москва-Серпухов. Одновременно с внедрением велись работы и по повышению надежности элементов автоблокировки.

На участках с тепловозной тягой нашла применение автоблокировка с импульсными рельсовыми цепями, которые позволяют делать блок-участки длиной до 2600 м. и исключают опасные отказы при влияний блуждающих токов. Для электрифицированных участков были разработаны кодовые рельсовые цепи, на основе которых построена числовая кодовая автоблокировка. Эта система позволила обеспечить связь между светофорами по рельсовым цепям без применения линейных проводов, а также осуществить автоматическую сигнализацию совместно с автоблокировкой.

С введением электрической тяги переменного тока появилась необходимость в кодовых рельсовых цепях с частотой питания, отличной от частоты тягового тока, обеспечивающих надежную защиту от опасных и мешающих влияний гармоник тока 50 Гц. В связи с этим были разработаны и нашли применение рельсовые цепи переменного тока частотой 75 Гц. С применением рельсовых цепей 75 Гц была построена числовая кодовая автоблокировка на ряде участков сети железных дорог.

Однако с введением рельсовых, цепей 75 Гц возникли трудности в преобразовании частоты 50 Гц в 75 Гц, а также в резервировании питания сигнальных установок. Эти трудности были устранены с введением рельсовых цепей переменного тока частотой 25 Гц. Для получения такой частоты используются статические преобразователи частоты 50/25 Гц, которые применяются на каждой сигнальной установке и получают основное питание от высоковольтной линии автоблокировки, а резервное от контактной сети переменного тока промышленной частоты. В настоящее время при новом строительстве на линиях с электротягой переменного тока применяются только рельсовые цепи 25 Гц.

С 1957 г. на железных дорогах нашей страны началось развитие высокоскоростного движения. В настоящее время поэтапно произошло повышение скоростей пассажирских поездов до 120, 140 и 160 км/ч. В связи с этим выявились недостатки типовой автоблокировки числового кода, заключающиеся в малой значности сигнализации автоблокировки и АЛС, недостаточном быстродействии аппаратуры, недостаточной надежности устройств в связи с использованием контактных элементов.

Дальнейшее развитие устройств автоблокировки осуществляется в двух направлениях: путем совершенствования существующих систем и создания новой системы на основе частотного кода. Частотная кодовая автоблокировка позволит увеличить значность, повысить быстродействие аппаратуры, обеспечить высокую надежность устройств в связи с использованием бесконтактной аппаратуры, а также применить рельсовые цепи с электрическими стыками или неограниченные рельсовые цепи.

Глава II. Техническая часть

2.1. Обоснование проектируемой системы автоблокировки.

Ограниченные функциональные возможности, низкие помехозащищенность и надежность чис-ловой кодовой автоблокировки не в полной мере удовлетворяют требованиям, предъявляемым к современным устройствам интервального регулирования. Дальнейшее совершенствование си-стем автоблокировки связано с переводом технических средств на современную элементную базу. Одной из систем, выполненных на новой элементной базе, является микропроцессорная система числовой кодовой автоблокировки АБ-ЧКЕ. Система АБ-ЧКЕ функционально и элек-тромагнитно совместима с числовой кодовой автоблокировкой. В отличие от числовой авто-блокировки микропроцессорный дешифратор различает кодовые комбинации желтого и зеленого огней и имеет на выходе сигнальные реле Ж, ЖЗ и З, что позволяет использовать четырёхзначную сигнализацию без применения дополнительных устройств.

Также нельзя забывать про важнейшую функцию систем интервального регулирования дви-жения поездов, которой является контроль состояний рельсовых линий (КРЛ). Аппаратура систем КРЛ предназначена для фиксации занятого или свободного, исправного или неисправного состояний участка пути. Основными требованиями, предъявляемыми к системам КРЛ, явля-ются: высокая степень надежности и безопасности функционирова-ния, а также обеспечение устойчивой работы в условиях действия различного рода дестабилизирующих факторов (помех от тягового тока, флуктуаций параметров рельсовой линии, нестабильности ха-рактеристик источников питания и ряда других).

Особенностью работы аппаратуры систем КРЛ является то, что им приходится функционировать в условиях воздействия интенсив-ных помех, создаваемых токами тяговой сети. Развитие сети элек-трифицированных железных дорог, наряду с увеличением мощности электроподвижного состава (ЭПС) и тяговых подстанций , характе-ризуется непрерывным ростом уровней токов , протекающих по рельсам , и усилением мешающего влияния на телемеханические ка-налы связи систем интервального регулирования движения поездов. В настоящее время на участках переменного тока величина тягового тока достигает нескольких сотен ампер , а на линиях , электрифици-рованных по системе постоянного тока - десятков тысяч ампер. В ре-зультате , ЭДС помех , наведенная на входе приемных устройств , может подавлять полезный или вызывать ложное срабатывание. Ха-рактерной особенностью мешающих сигналов, создаваемых токами тяговой сети в каналах КРЛ, являются априорная неопределенность, и непрерывная изменяемость во времени статистических свойств. Усложнение условий работы систем КРЛ требует наиболее полного учета различий в структурах полезных сигналов и помех. Успешное решение задачи обнаружения в условиях априорной неопределенно-сти о статистических характеристиках сигналов контроля и мешаю-щих воздействий становится возможным благодаря использованию методов адаптивной обработки полезных сигналов. Автоматическое изменение порога принятия решения, либо коэффициента возврата приемника позволяет существенно повысить устойчивость функцио-нирования систем КРЛ.

В настоящее время протяженность участков с пониженным со-противлением балласта на сети железных дорог России превышает 40 тыс. км. При этом прослеживается устойчивая тенденция расши-рения этого полигона. По сетевым данным от 11 до 20% всех неис-правностей в работе систем автоблокировки происходит из-за пони-женного сопротивления изоляции рельсовых линий. На отдельных участках количество отказов по этой причине достигает 65-68%. Расходы, вызванные отказами и неустойчивой работой систем КРЛ в условиях пониженного сопротивления балласта, в 5-8 раз превыша-ет суммарные затраты от повреждений остальных устройств желез-нодорожной автоматики. Например, при средних размерах движения в 100 пар поездов и весе поезда 4 тыс. тонн экономический ущерб (в ценах конца 1991 года) достигает 200,0 тыс. руб. в год на 1 км пути.

Успешному решению проблемы повышения устойчивости работы систем КРЛ служит разработка принципиально новых методов обна-ружения сигналов контроля состояний рельсовых линий, основанных на фиксировании относительного изменения информационных параметров. Применение методов обнаружения разладки случайных процессов, в комплексе с адаптивной обработкой сигналов контроля, позволяют, проектировать рельсовые цепи, устойчиво функциони-рующие при колебаниях сопротивления изоляции от десятков Ом*км до сотых долей Ом*км.

В настоящее время свыше 22,0 тыс. км железных дорог России оборудовано различными системами релейной полуавтоматической блокировки. На этих участках отсутствует контроль состояния рель-совых линий перегонов , система АЛСН начинает сигнализировать о положении входного светофора только на подходе к станции , на расстоянии менее длины тормозного пути , что за последние годы явилось одной из причин повышения аварийности работы железно-дорожного транспорта. Для устранения этих недостатков в приказе Министра путей сообщения № 19 Ц от 22.12.92 предусмотрено при-оритетное выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание систем, обеспе-чивающих контроль состояний и кодирование участков приближения и перегонов. Применение новых принципов обработки контрольных сигналов, в частности, методов обнаружения разладки, алгоритма кумулятивных сумм существенно увеличивает длину рельсовой це-пи, что дает возможность контролировать состояние межстанцион-ных перегонов, а также обеспечить работу системы АЛС. Использование микропроцессорной элементной базы позволяет реализовать в реальном масштабе времени помехоустойчивые мето-ды обработки сигналов, любые сложные алгоритмы функционирова-ния систем интервального регулирования и одновременно расширить их функциональные возможности. Например, в системах автоблоки-ровки появляется возможность контролировать сопротивление изо-ляции, прогнозировать состояние изолирующих стыков, получать информацию о техническом состоянии аппаратных средств и этим содействовать снижению эксплуатационных расходов. Внедрение микропроцессорной элементной базы в технику систем автоблоки-ровки позволяет устранить такие недостатки релейной аппаратуры, как низкая надежность, высокая инерционность и стоимость, боль-шие энерго и материалоемкость.

Отличительными чертами приемни-ков сигналов КРЛ на базе микропроцессорной техники являются, высокий уровень унификации элементов, возможность перепрограм-мирования на реализацию тех или иных функций без изменения со-става технических средств, возможность комплексирования и рас-ширения функций добавлением новых алгоритмов и программ в сис-тему математического обеспечения, сокращение расходов и упроще-ние этапов разработки и проектирования, автоматизация процессов диагностики и настройки аппаратуры при производстве, возмож-ность реализации алгоритмов выявления отказов, снижающих уро-вень безопасности движения поездов.

2.2. Требования ПТЭ к автоблокировке.

Устройства автоматической блокировки не должны допускать открытия выходного или проходного светофора до освобождения подвижным составом ограждаемого ими блок-участка (межстанционного или межпостового перегона), а также самопроизвольного закрытия светофора в результате перехода с основного на резервное электроснабжение или наоборот.

На однопутных перегонах, оборудованных автоматической блокировкой, после открытия на станции выходного светофора должна быть исключена возможность открытия соседней станцией выходных и проходных светофоров для отправления поездов на этот же перегон в противоположном направлении.

При автоматической блокировке все светофоры должны автоматически принимать запрещающее показание при входе поезда на ограждаемые ими блок-участки, а также в случае нарушения целости рельсовых цепей этих участков.

На станциях, расположенных на участках, оборудованных путевой блокировкой, эти устройства должны иметь ключи-жезлы для хозяйственных поездов, а на станциях участков с полуавтоматической блокировкой, где применяется подталкивание поездов с возвращением подталкивающего локомотива, - ключи-жезлы и для них.

На однопутных линиях, оборудованных автоматической блокировкой, а также на двухпутных перегонах с двусторонней автоблокировкой по каждому пути, на станциях, где производится маневровая работа с выходом маневрирующего состава за границу станции, устройства автоматической блокировки при необходимости дополняются связанными с ними маневровыми светофорами.

На станциях, расположенных на линиях, оборудованных автоматической и полуавтоматической блокировкой, должны быть устройства:

· не допускающие открытия входного светофора при маршруте, установленном на занятый путь;

· обеспечивающие на аппарате управления контроль занятости путей и стрелок.

При полуавтоматической блокировке на станциях могут быть устройства, позволяющие:

· выключение контроля свободности стрелочных изолированных участков в маршруте отправления из-за их неисправности;

· повторное открытие закрывшегося выходного светофора, если поезд фактически его не проследовал.

Автоматическая блокировка должна дополняться автоматической локомотивной сигнализацией и устройствами диспетчерского контроля, а полуавтоматическая блокировка - автоматической локомотивной сигнализацией на определенных участках путей.

Устройства диспетчерского контроля за движением поездов на участках, оборудованных автоблокировкой, должны обеспечивать контроль установленного направления движения (на однопутных перегонах), занятости блок-участков, главных и приемоотправочных путей на промежуточных станциях, показаний входных и выходных светофоров.

2.3. Характеристика проектируемой системы.

Микропроцессорная система автоблокировки АБ-ЧКЕ предназначена для контроля целостности и свободности рельсового пути, передачи информации между сигнальными точками о состоянии рельсовых линий, управления огнями проходных светофоров по условиям безопасности движения, а также для передачи дежурному электромеханику или диспетчеру дистанции информации о техническом состоянии аппаратуры сигнальных точек.

Система АБ-ЧКЕ обеспечивает формирование и передачу на локомотив информации о показаниях проходных светофоров. Автоблокировка АБ-ЧКЕ функционально и электромагнитно совместима с эксплуатируемыми релейной системой числовой кодовой автоблокировки и АЛСН.

Аппаратура АБ-ЧКЕ размещается в релейных шкафах, либо на стативах станционных систем централизации.

Состав аппаратуры для одиночной сигнальной точки - микропроцессорный путевой приемник ППМ.

Аппаратура АБ-ЧКЕ размещается в релейных шкафах, либо на стативах станционных систем централизации.

Один ППМ заменяет следующую аппаратуру релейной системы: БК-ДА, БС-ДА, БИ-ДА, ИМВШ-110 (ИВГ), КПТШ-715 (КПТШ-515), ТШ-65В (БКТ).

Вход приемника включен в рельсовую цепь через дроссель-трансформатор ДТ-0,2 (ДТ1 -150) и устрой-ство согласования и защиты УЗС. В качестве УЗС используется защитный блок-фильтр ЗБФ-1 (ФП-25). Дня защиты МПП-ЧКЕ от грозовых перенапряжений на его входе включается элект-ронный блок защиты БЗЭ-1 (в схеме не показан).

2.4. Конструктивные требования к аппаратуре.