Совершенствование локомотивной сигнализации и автоуправление тормозами поезда

По совершенствованию отечественных систем АЛС существует ряд технических решений: совместное использование числового и частотного кодирований в системе непрерывной АЛС; комплексное применение непрерывной и точечной АЛС повышенной знач-ности; полная замена числовой АЛСН частотной системой повышенной значности, которая получила название АЛСУ (унифицированная). Систему АЛСУ используют на перегонах и станциях участков, оборудованных трех- и четырехзначной автоблокировкой при любом виде тяги; ее применяют на локомотивах грузовых поездов, обращающихся со скоростью до 100 км/ч; на локомотивах пассажирских поездов - до 160 км/ч; на локомотивах высокоскоростных поездов - до 200 км/ч.

Система является единой для линий с путевыми светофорами и для участков без путевых светофоров. Время смены сигнальных показаний на локомотивном светофоре не превышает 2 с, т. е. инерционность системы уменьшена втрое по сравнению с АЛС числового кода.

В системе АЛСУ сигнализация о допустимой скорости движения обеспечивается огнями локомотивного светофора ЛС с индикацией контролируемой скорости ИКС в цифровом отображении. Применяют также дополнительное устройство сигнализации и индикации: индикатор превышения контролируемой скорости ИПКС, индикатор контроля бдительности машиниста ИКБМ, индикатор фактической скорости движения ИФС, звуковую сигнализацию свистком ЭПК¦ На рис. 6.4 приведены показания локомотивного светофора ЛС и индикатора контролируемой скорости ИКС в зависимости от показаний путевых светофоров и установленных скоростей движения по маршрутам приема поезда с отклонением на боковые пути станций по стрелочным переводам с крестовинами различных марок. Сигналы системы АЛСУ обозначены условными числами, причем сигналу, несущему информацию о более высокой скорости движения, соответствует более высокий порядковый номер числа. Поскольку пассажирские и грузовые поезда имеют различные тормозные характеристики, взятые под контроль скорости системы АЛСУ для этих категорий поездов будут неодинаковые. Локомотивные приемо-де-шифрирующие устройства грузовых и пассажирских поездов реагируют по-разному на одни и те же электрические сигналы, посылаемые в рельсы для передачи поезду информации о состоянии-пути. Рядом с условными обозначениями показаний ЛС даны показания ИКС в виде чисел, отображающих допустимую скорость проследования поездом очередного путевого светофора.

При трехзначной автоблокировке (рис. 6.4, а) в пределах перегона применяют три кодовых сигнала АЛСУ: /, 6 и 9, а при четырехзначной автоблокировке (рис. 6.4, б) - четыре: 1, 4, 6 и 9. Три сигнала общие, а четвертый - 4 - используют только при четырехзначной автоблокировке и разрешается проследование путевого светофора с желтым огнем для грузовых поездов со скоростью не более 50 км/ч, а для пассажирских - не более 80 км/ч. Такие относительно низкие скорости обусловлены укороченными длинами блок-участков при четырехзначной автоблокировке.

Для передачи информации об установленной скорости движения в зоне первого участка приближения к станции при заданном маршруте приема на боковой путь с отклонением по стрелочным переводам с крестовинами различных марок применяют три кодовых сигнала: 3, 5 и 7 (см. рис. 6.4, в, г и д). Для грузовых и пассажирских поездов эти сигналы передают информацию о допустимых скоростях входа на станцию одинаково: 50 км/ч разрешается при крестовине марки 1/11 кодовым сигналом 3\ 80 км/ч при крестовине марки 1/18 - кодовым сигналом 5; 120 км/ч - при крестовине марки 1/22 - кодовым сигналом 7. Информация о допустимой скорости проследования предвходного светофора кодируется посылкой в рельсовую цепь второго участка приближения сигналов 6 или 7.

Во всех случаях зеленый огонь локомотивного светофора ЛС указывает на возможность движения поезда данной категории с установленной для него скоростью на зеленый и под зеленый огни путевых светофоров автоблокировки, а если таких нет, то до моментасмены кода в рельсах; впереди свободны не менее двух блок-участков при трехзначной и не менее трех - при четырехзначной автоблокировке. Желтый огонь на ЛС указывает на возможность проследования очередного путевого светофора или границы блок-участка со сниженной скоростью до контролируемого АЛСУ значения, показываемого индикатором контролируемой скорости ИКС', впереди свободно не менее одного блок-участка или поезд приближается к открытому путевому светофору (например, к входному), указывающему на необходимость снижения скорости входа поезда под этот светофор в связи с наличием кривизны пути на стрелочных переводах данного машрута. Желтый огонь с красным появляется на ЛС при приближении к путевому светофору с красным огнем и требует остановки поезда у границы закрытого блок-участка автоблокировки или перед закрытым входным (маршрутным, выходным) станционным светофором. Красный огонь на ЛС появляется в случае проезда путевого светофора с красным огнем, т. е. после входа поезда на занятый участок пути перегона или на незамкнутый маршрут приема (отправления).

Рис 6 4 Распределение сигналов АЛСУ в зависимости от поездного положения (а, б) и маршрута приема на станцию (в-б)

Белый огонь ЛС в системе АЛСУ, как и в обычной АЛС числового кода, сигнального приказа о допустимой скорости движения не несет, информируя машиниста о том, что кодовые сигналы АЛСУ с пути на локомотив не поступают и необходимо руководствоваться лишь показаниями путевых сигналов. Отличительной особенностью является то, что для обеспечения движения по некодируемым путям предусматривается возможность для машиниста при стоянке локомотива и красном огне на ЛС нажатием вспомогательной кнопки сменить сигнальное показание ЛС с красного огня на белый. В отличие от АЛС числового кода в системе АЛСУ при зеленом огне на ЛС превышение установленной скорости можно контролировать автоматически, а при необходимости - только машинистом.

При желтом огне на ЛС обязательно ведется объективный контроль непревышения скоростей; в зависимости от параметров верхнего строения пути и обращающегося на данном участке подвижного состава система АЛСУ может быть настроена по-разному и способна контролировать нужные из имеющихся в системе ступени скоростей: для грузовых поездов - 0; 40; 50; 60; 70; 80; 90 и 100 км/ч; для пассажирских - 0; 40; 50; 60; 70; 80; 100; 120; 140 и 160 км/ч; для высокоскоростных - те же, что и для пассажирских поездов, и еще 180 и 200 км/ч (на пути при этом применяют дополнительно к кодовым сигналам 1, 2, . ., 9 еще четыре сигнала- 10, 11, 12 и 13-для получения требуемой значности сигнализации АЛСУ). Все контролируемые ступени скорости отмечаются на ЛС и на индикаторе ИКС, а также могут быть использованы системой для объективного регулирования скорости или для проверки бдительности машиниста в зонах сближения поезда с препятствием. При этом в местах постоянных ограничений скорости (в зонах расположения некоторых переездов, мостов, крутых поворотов на перегонах и т. п.) торможение осуществляется с меньшей интенсивностью, чем в зонах сближения поезда с закрытым путевым светофором.

Для постоянных ограничений скорости сигналами являются коды 10 и 11, используемые в местах постоянных ограничений скоростей до 140 и 160 км/ч. Коды 12 и 13 служат для автоматического контроля скоростей 180 и 200 км/ч. Прекращение приема кода 13 и замена его на код 12 расцениваются локомотивными устройствами АЛСУ как приказ на снижение скорости до 180 км/ч; дальнейшая смена кода 12 на код 11 (либо код 10) как приказ на торможение с малой интенсивностью для снижения скорости до 160 (или 140 км/ч) в связи с состоянием верхнего строения пути в местах постоянного ограничения скорости. Смена кода 12 на код 9 (затем кода 9 на код 7 и т. д.) воспринимается как приказы на торможение с большей интенсивностью для снижения скорости до 160 км/ч (а затем до 140 км/ч и 'т. д.) в связи с сближением с закрытым путевым светофором, обусловленным неприемом станцией или нагоном переднего поезда (см. рис. 6.4) или с приемом поезда на боковой путь станции. Коды 9 и 8 несут информацию об одинаковом ограничении скорости 160 км/ч для пассажирских и до 100 км/ч для грузовых поездов (см. рис. 6.4 и рис. 6.5), причем код 8 применяют только на тех участках железных дорог, где внедрена система вождения поездов по локомотивным сигналам АЛСУ и сигналам путевых станционных светофоров без применения проходных светофоров автоблокировки (при централизованной автоблокировке - система ЦАБ).

При ЦАБ для случая входа поезда в зону сближения с препятствием предусмотрен электрический кодовый сигнал 8, подаваемый в рельсах на участке а - б, и вместо зеленого на светофоре ЛС загорается желтый огонь, который предупреждает машиниста, что через определенное время (начиная с точки б) начнется зона регулирования скорости (в обычной автоблокировке в точке а на путевом светофоре горел бы зеленый, в точке в - желтый, в точке д - красный огонь) В системе АЛСУ предусмотрено перспективное использование кодового сигнала 2 на случай применения в горловинах некоторых станций таких стрелочных переводов, которые потребуют ограничений скоростей входа поезда на станцию до значения, отличающегося от показанных на рис. 6.4. С учетом резервного сигнала 2 в системе АЛСУ предусмотрено получение 14 различных приказов на локомотивах, предназначенных для условно объективного (с нажатием РБ) и абсолютно объективного (сопровождаемого включением экстренного тормоза при помощи автостопа) контролирования скоростей в соответствии с программой функционирования системы (рис. 6.6).

Дальнейшее повышение безопасности движения и культуры труда машиниста обеспечивается системой автоматического управления торможением (САУТ), при которой достигается автоматическое служебное торможение поезда до заданной скорости и его точная остановка перед закрытым путевым светофором. САУТ электропоезда работает совместно с ранее введенными в эксплуатацию устройствами АЛС, ЭЦ и автоблокировки.

Система САУТ позволяет дополнительно реализовать следующие управляющие функции: автоматическое служебное торможение при многоступенчатом плавном снижении скоростей до значений, контролируемых системой САУТ; остановку поезда на расстоянии 50 м до закрытого светофора с заданной точностью +20 м; многоступенчатый (плавный) контроль максимально допустимой скорости при сбли-

Рис 6 6 Программа контроля бдительности машиниста и скорости движения поезда в системе АЛСУ при трехзначч~ч (а) и четырехзначной (б) автоблокировке

Рис. 6.7. Структурная схема САУТ - АЛСУ

жении поезда с входным светофором, сигнализирующим о приеме на боковой путь, и автоматическое снижение скорости до заданного значения входа поезда на станодю (120; 80 или 50 км/ч в зависимости от марки крестовин стрелочных переводов, входящих в маршрут); плавный контроль допустимых скоростей движения по боковым путям при следовании поезда по некодированному станционному маршруту приема; отключение тяги с последующим служебным торможением для остановки поезда перед закрытым выходным светофором или для снижения скорости до заданного значения в нужной точке пути при открытом выходном светофоре.

Совместное использование АЛС и САУТ повышает надежность средств регулирования скорости, полностью предупреждает проезды запрещающих сигналов без предварительной остановки перед ними поезда, улучшает использование пропускной способности линий и повышает безопасность движения поездов.

Основу системы САУТ составляют устройства получения на локомотиве информации о длине и профиле пути в зонах сближения поезда с препятствием, благодаря которым комплексная система по сравнению с системой АЛС дополнительно выдает машинисту и устройствам объективного выбора ступеней служебного торможения следующую информацию: о непрерывно уменьшающемся при движении поезда расстоянии до границы станции или очередного блок-участка, а также до места установки маршрутного или выходного светофора; о более точном значении рассогласования между фактической и допустимой скоростями движения в зонах сближения поезда с препятствием; точной длине маршрута приема.

Система САУТ содержит поездную аппаратуру, постовые устройства и напольное оборудование (рис. 6.7). В напольное оборудование входят частотные генераторы Г2, Г4 соответствующих участков пути, ограждаемых перегонными и станционными светофорами 2, 4. Генераторы устанавливают в релейных шкафах или путевых ящиках около путевых светофоров и присоединяют кабелем к участку рельсовой нити длиной /_а, пропорциональной длине участка пути, ограждаемого данным светофором. Станционные постовые устройства СПУ, размещаемые на посту ЭЦ, управляют частотой генераторов у предупредительных и входных светофоров и выбирают требуемую длину /_а1, /_а2 активного участка рельсового пути, пропорционального длине заданного маршрута приема. Существующие перегонные устройства автоматики ПУЛ (путевой блокировки и АЛС) обычным образом управляют проходными светофорами и передают на локомотив сигналы АЛС.

Напольные и постовые устройства САУТ передают на локомотив информацию о длине: блок-участка, ограждаемого проходным светофором-при автоблокировке; всего перегона при полуавтоматической блокировке; маршрута приема (отправления) на станции и о приеме поезда по главному или боковому пути станции при проследовании предвходного и входного светофоров.

Генераторы проходных светофоров работают на частоте /і; выходных светофоров при полуавтоматической блокировке - на частоте /₂; предвходных и входных светофоров - на одной из фиксированных частот, отличающихся от частот /і и /₂ и зависящих- от характера маршрута приема на главный или боковой путь станции. Длину маршрута приема определяют длиной секционированного активного участка рельсовой нити /_аЬ /_а2. Полная длина каждой секции пропорциональна соответствующей длине маршрута приема поезда на станцию.

В поездной аппаратуре осевой датчик пути и скорости ДПС на буксе колесной пары КП вырабатывает прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной фактической скорости движения поезда. Эти импульсы поступают в измеритель скорости ИС. С выхода ИС значение объективно измеренной фактической скорости подается в блок программной скорости БПС.

В течение времени магнитной связи антенны А с активным участком рельсовой нити /_а приемник длины ПД, получая сигналы от генератора Г2, заносит в измеритель пути ИП электрические импульсы, поступающие от ДПС. Число принятых импульсов будет пропорционально длине блок-участка (перегона или станционного маршрута). После выхода антенны А из зоны активного участка рельсовой нити 4 сигнал от ПД на вход 2 измерителя пути ИП не подается, а на вход / продолжают поступать импульсы от ДПС движущегося электропоезда, в результате чего в ИП, снабженном реверсным счетчиком, вычисляется оставшееся расстояние 5 до очередного путевого светофора. Эта информация поступает с выхода ИП на вход блока программной скорости БПС, который в зависимости от расстояния до очередного путевого светофора и показаний АЛС вырабатывает напряжения, пропорциональные допускаемым скоростям движения для служебного у_пс и экстренного Vпэ торможений. Органы сравнения ОС/ и ОС2 сравнивают фактическую скорость движения электропоезда с программной и выдают приказы на служебное или экстренное торможение.

Если нет ограничений скорости по расстоянию до препятствия, кривизне пути на стрелках и т. п., то при движении на разрешающие огни путевых светофоров локомотивные устройства АЛС принимают соответствующие коды и воздействуют на блок БПС таким образом, что с его выхода поступает напряжение, пропорциональное максимально допустимой скорости движения, по достижении которой срабатывает орган сравнения ОСІ. Последний отключает тягу, а при дальнейшем увеличении скорости (движение поезда на спуске большой крутизны) ОС2 подает питание на тормозные и отпускные вентили электропоезда, реализуя расчетную ступень служебного торможения. После снижения скорости до программной ц„_с тормоза отключаются.

Принудительное экстренное торможение наступает при превышении скорости экстренного торможения и_п„ которая больше программной на 5 км/ч и задается БПС. Этим исключается аварийная ситуация при отказах электропневматических тормозов или недостаточной их эффективности.

При движении поезда на запрещающий сигнал БПС рассчитывает две траектории равнозамедленного движения к месту прицельной остановки за 40 м перед путевым светофором. В случае превышения программного значения скорости и_пс над фактическим срабатывает ОС1, его исполнительные реле отключают тягу, а затем реализуется такая команда на ступень торможения, при которой замедление поезда достигает расчетного значения 0,3 м/с².

Режим работы САУТ выбирается таким, что поезд, движущийся с максимальной установленной для него скоростью, останавливается автоматически перед запрещающим сигналом одной ступенью торможения с последующим отпуском Во время движения поезда на запрещающий сигнал система отключает периодическую проверку бдительности машиниста, но работа САУТ регистрируется дополнительным писцом, а скорость и_кж при этом не контролируется

Высокая надежность системы достигается дублированием и взаимным контролированием всей аппаратуры. В случае возникновения неисправностей блок контроля автоматики выключает систему, восстанавливает контроль скорости и бдительности по типовой схеме АЛС, извещая об этом машиниста соответствующим сигналом.

ДИСПЕТЧЕРСКИЙ КОНТРОЛЬ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА