Системы регулирования движения поездов на станциях

Станционные системы автоматики и теле­ме­ханики можно выделить в три большие груп­пы: не­цент­рализованные системы управления стрелками и сигналами, системы цен­трализации стрелок и сигналов, системы механизации и автоматизации сортировочных станций.

В нецентрализованных системах средства управления и контроля рас­сре­доточены в пределах станции. К таковым относятся ключевые зави­си­мо­сти стрелок и сигналов, которые в свое время были широко представлены на же­­лезных дорогах России. Возникнув в начале ХХ в., они про­су­щест­во­ва­­ли десятки лет, отличались надежностью, простотой в управлении и об­слу­жи­­вании, но использовали ручной труд в переводе стрелок и открытии сиг­на­лов, сдерживали рост пропускной способности станций. В настоящее время клю­­чевые зависимости встречаются на дорогах крайне редко и подлежат за­мене на современные устройства.

В централизованных системах средства управления и контроля со­сре­до­­точены в одном месте станции – на посту централизации. В общем виде си­с­­­темы централизации подразделяются на механические и силовые. В ме­­ханической централизации рычаги аппарата управления связываются со стре­лочными и сигнальными приводами посредством гибкой передачи (про­во­локи, троса). Для воздействия на объекты управления используется мус­куль­ная энергия человека, переводящего рычаг. В настоящее время МЦ себя изжила.

В силовых централизациях для изменения положения стрелки или сос­то­яния сигнала используется какой-либо вспомогательный вид энергии. В этой категории доминирующее положение занимает электрическая цент­ра­ли­за­ция, в которой принципы действия средств управления и контроля построены на ис­поль­зо­вании электрического тока. Поскольку в названных средствах в качестве элементной базы при­меняются реле, они получили еще одно название – релейные. В релейных цен­тра­лизациях различают системы с прямым и дис­тан­ци­онным управлением объектами. В последнем виде (его еще называют телеуправлением) значительное место зани­ма­ют диспетчерские централизации (ДЦ), в которых управление стрелками и сиг­налами на станциях целого направления осуществляет поездной дис­пет­чер. За время существования систем ЭЦ и ДЦ их функции и состав объектов управ­ления настолько расширились, что использование ре­ле для их построения стало бесперспективным, поэтому в настоящее время наметился пере­ход на внедрение в производство микропроцессорных систем (МПЦ и ДЦМ).

Горочные устройства автоматики и телемеханики применяются на сор­­ти­ровочных станциях, на которых осуществляется расформирование вагонов и формирование из них поездов, следующих на большие расстояния без пере­ра­ботки. Важнейшим элементом такой системы является горка.

Для регулирования движения поездов на станции применяются электрические централизации (ЭЦ).

К ним относятся:

- релейная централизация РЦ;

- маршрутно-релейная централизация МРЦ;

- блочно-маршрутная релейная централизация БМРЦ;

- релейно-процессорная централизация РПЦ;

- микропроцессорная централизация МПЦ.

Все системы должны выполнять следующие функции:

1. Управление стрелками при установке маршрута;

2. Управление светофорами (входными, выходными, маневровыми);

Любая система должна обеспечивать условия безопасности:

1. Исключение приема поезда на занятые пути;

2. Исключение установки враждебных маршрутов;

К ним относятся:

- маршруты приема поездов с разным направлением на один и тот же путь;

- маршруты для движения поезда, в которых участвуют одни и те же стрелки в разных положениях.

3. Системы ЭЦ должны исключать возможность перевода стрелок под составом.

Таким образом, исходя из условий безопасности при установке маршрута должен быть осуществлен контроль состояния путей в этом маршруте и контроль положения стрелок. Светофор, ведущий на этот маршрут должен открываться только при соблюдении условий безопасности.

Состояние путей и их свободность проверяется путевыми реле.

П – путевые реле контролирующее пути;

СП – путевые реле, контролирующие стрелочные участки.

Каждое путевое реле номеруется по номеру контролируемого участка пути. Установленный маршрут фиксируется маршрутными реле (М) или контрольно-маршрутными реле (КМ).

В схемах маршрутных реле проверяются условия безопасности. М могут встать под ток только при соблюдении условий безопасности.

Стрелочные переводы предназначаются для перемещения подвижного состава с одного пути на другой.

Положение стрелок маршрута контролируется стрелочными контрольными реле (ПК, МК – плюсовое, минусовое положение стрелки).

Исключение перевода стрелок в установленном маршруте производится с помощью замыкающих реле – З. Контакты этих реле включены в схему управления стрелками. Замыкание маршрута происходит в момент открытия светофора. Открытие светофора производится сигнальными реле С.

Установка маршрута производится переводом остряков стрелок. Если остряки перевести вверх, то маршрут будет установлен по отклонению. Перевод стрелок производится с помощью электроприводов ЭП.

Крайнее положение остряков стрелки, ведущее по прямому пути, называется плюсовым (+). Оно принимается за нормальное. Положение остряков, ведущее на боковой путь, называется минусовым (–).

При противошёрстном движении прижатый остряк должен плотно прилегать к рамному рельсу, иначе может произойти отжатие остряка гребнем бандажа колёсной пары, что приведёт к сходу подвижной единицы. При пошёрстном движении и неустановленной стрелке может произойти её взрез, т.е. принудительный перевод колёсной парой подвижного состава. Таким образом, после каждого перевода остряки стрелки должны быть механически заперты, а движение осуществляется только по разрешающему показанию сигнала.

В схемах управления электроприводом проверяется свободность данного участка пути и замыкание стрелки.

Схема контроля стрелки.

При проектировании ЭЦ за основу берется путевой план станции, в соответствии с которым определяются виды движения поездов по станции, положение стрелок, враждебность маршрутов и составляется таблица зависимостей и взаимозамыканий. По этой таблице составляются схемы ЭЦ.

Однониточный план станции

(нечетной горловины)

Таблица зависимостей и взаимозамыканий.

Направление движения

Номер маршрута

Наименование маршрута

По светофору

Показание светофора

Стрелки

Маршруты

1/3

Прием

На путь I П

Н

+

+

•

х

х

На путь 3 П

Н

+

–

х

•

х

На путь 4 П

Н

–

–

х

х

•

х

х

Отправление

С пути II П

Ч II

+

+

х

•

х

С пути 4 П

Ч 4

+

–

х

х

•

Стрелки 1.3. – стрелочный съезд.

Х – враждебность маршрута (1 и 2 потому что 5 стрелка должна быть одновременно и в «+» и в «-«),

(3 и 1 , потому что стрелка 1-3 в разных положениях)

На основании таблицы зависимостей при разработке функциональной структуры проектируемой системы автоматики и телемеханики в маршруты вво­дят­ся замыкания, т. е. производится обеспечение исключения положений, не­совместимых по условиям без­опасности движения поездов. Так, сигнальная цепь должна быть пост­роена таким образом, чтобы исключалось открытие светофора, если стрелки уста­новлены не по маршруту или отсутствует контроль их положения; за­ня­ты путевые участки, входящие в маршрут; светофоры враждебных мар­ш­рутов не сигнализируют запрещающим огнем. Цепь управления стрелкой не должна допускать ее перевода, если открыт светофор по маршруту, в который она входит, или если на ней находится подвижная единица.

Различают механический, электромеханический, релейный и программный способы осуществления замыканий. В ряде случаев название станционных систем автоматики объясняется способом замыкания, при­мененного в них (ключевые зависимости, механическая, механико-электрическая, релейная централизация и т. д.).

В соответствии с основными задачами, решаемыми ЭЦ (перевод стрелок, открытие светофоров, достижение взаимного замыкания между стрелками и светофорами, снятие замыканий после использования маршрута или его отмены), во всех видах релейных централизаций предусматриваются следующие основные цепи (схемы) в функциональной структуре:

управления электроприводами и контроля положения стрелок;

управления светофорами и контроля их состояния;

замыкающих реле З;

маршрутных реле М.

В общем виде схема управления стрелочным электроприводом и контроля положения стрелки содержит три цепи: управляющую, рабочую и контрольную (рис. 2.1).

Общий вид схемы управления

стрелочным электроприводом и

контроля положения стрелки

Управляющая цепь предназначена для включения пускового реле ПС. Воздействие Х_з (см. рис. 1.1) на него осуществляется нажатием стрелочной кнопки «Стр. кн.». Контактом реле ПС включается рабочий канал (подается управляющее воздействие U), в котором приемником слу­жит стрелочный электродвигатель ЭД (объект управления ОУ).

Автоматическим переключате­­лем при­­вода АП коммутируется цепь контрольного реле К. Чтобы исключить пе­ре­­вод стрелки под составом, в управляющую цепь вводится фронтовой кон­такт путевого реле стрелочной рельсовой цепи СП, а в заданном маршруте – со­от­ветствующий элемент зависимости. Им мог бы быть тыловой контакт сиг­­нального реле С. При открытом светофоре сигнальное реле, встав под ток, ис­­клю­чило бы управление стрелкой. Однако такое решение имеет су­щест­венный недостаток: при всту­плении поезда головой на маршрут и авто­матическом обесточивании реле С может произойти преждевременное раз­блокирование управляющей цепи. Поэтому в управляющую цепь вместо ты­лового контакта реле С вводится фронтовой контакт замыкающего реле З, учитывающего указанную ситуацию. Контакты СП, С, З отражают состояние соответствующих реле (сигналов Х_к) и определяют алгоритм работы реле ПС – устройства управления УУ.

В настоящее время на железных дорогах России широкое рас­про­стра­не­ние получили двухпроводная схема управления стрелочным электро­при­во­дом постоянного тока – (на крупных станциях) и четырехпроводная – (на ма­лых). При новом проектировании рекомендуется применять пятипро­вод­­ную схему управления электроприводом переменного тока, имеющую лучшие технико-экономические показатели.

Схема управления станционными светофорами в общем виде имеет двух

каскадное построение (рис. 2.2). Первый каскад представляет собой цепь вклю-

чения сигнального реле С, а второй – цепи включения светофорных ламп.

Схема сигнального реле:

СК – сигнальная кнопка, имеет 2 контакта. Один замыкающий – при нажатии, второй размыкающий – при вытягивании обесточивает сигнальное реле для перекрытия светофора.

ПС – реле и контакты разрешающего сигнала (пригласительного).

ПК – путевые контрольные реле (контролируют участки пути).

СП – реле контролирующее стрелочные секции.

Звр - контакты замыкающего реле враждебных маршрутов. Если задан враждебный маршрут, то замыкающее реле обесточивается, включение сигнального реле исключается.

С – сигнальное реле, включает на светофоре запрещающий сигнал (если оно обесточено).

РУ – указательное реле разрешающих показаний на светофоре. Реле контролирует действительность разрешающего огня.

О – огневое реле, контролирует исправность ламп светофора (зеленого и красного огня).

ПСК – кнопка пригласительного сигнала. С помощью нее дежурный по станции (ДСП) включает реле ПС, которое в свою очередь включает пригласительный лунно-белый сигнал на светофоре.

ЛБО - огневое реле . контролирует исправность лампы лунно-белого огня.

З – замыкающее реле данного маршрута. Оно включается следующим образом

З обесточивается, когда С находится под током, следовательно невозможно перевести стрелки и т.д.

Сигнальная цепь строится путем последовательного соединения между со­бой обмотки реле С и контактов реле, обеспечивающих необходимые зави­си­мости (надлежащее положение стрелок – ПК, МК; свободность путевых участков – СП, П; отсутствие враждебных маршрутов – З_вр). Управление цепью (Х_з) обеспечивается трехпозиционной сигнальной кнопкой СК. После ее отпускания при открытии светофора образуется цепь самоблокировки сигнального реле, в которой проверяется замыкание стрелок, входящих в маршрут ( ), и действительное открытие светофора на разрешающий огонь (РУ). Тыловым контактом реле С выключается запрещающий огонь на светофоре, а фронтовым – включается разрешающий. Совокупность контактов реле, обеспечивающих зависимости, составляют контрольные сигналы Х_к.

В случае невозможности нормального функционирования сигнальной цепи для входных светофоров и для выходных с главных путей двухпутных участ­ков предусматривается так называемый пригласительный режим. Де­жур­ный по станции, убедившись в правильности задания маршрута и сделав соответствующую запись в настольном журнале, нажимает и удерживает пригласительную кнопку ПСК. При этом срабатывает реле ПС, включающее на светофоре лунно-белый мигающий огонь. Проследование пригласительного огня разрешается со скоростью не более 20 км/ч с готовностью остановиться в любой момент, если возникнут обстоятельства, угрожающие безопасности движения. Нормальное использование сигнальной цепи при этом исклю­чается введением в нее тылового контакта реле ПС.

Контроль горения и исправности светофорных ламп осуществляется с помощью огневых реле О, ЛБО и др.

Схема управления выходным светофором.

НОС – сигнальное реле нечетного направления. Условием для включения реле НОС является нахождение под током реле НЛ(нечетное линейное реле),которое контролирует свободность первого участка удаления за станцией. Если он свободен реле НЛ находится под током и можно открыть светофор.

НОКС - контрольно-секционное реле маршрутов нечетного направления, которое проверяет свободность стрелочных секций за светофорами.

НОПП – противоповторное реле, исключает включение сигнального реле С постоянным нажатием сигнальной кнопки.

НОСК – сигнальная кнопка.

НКЖ – ключ-жезл, который включен в цепь противоповторного реле НОПП. Предназначен для выдачи его машинисту хозяйственного поезда, отправляющегося на перегон по хозяйственным нуждам и который должен возвратиться по обратному пути.

КМР – контрольно-маршрутное реле.

Н1ПС – реле пригласительного сигнала. На 1 светофоре имеется пригласительный огонь –лунно-белый. В случае включения этого реле ни одно сигнальное реле нельзя будет включить.

НОЗ – замыкающее реле нечетного направления. Включить сигнальное реле можно будет лишь при обесточивании НОЗ (когда будет задан маршрут).

НЗО – огневое реле, контролирует исправность ламп светофора.

С – НЗС – сигнальное реле, выбирает запрещающее или разрешающее показание.

НЛ – контакты линейного реле. Нейтральный контакт предназначен для контроля 1 участка удаления , а поляризованные для второго участка.

ДСН – контакты реле двойного снижения напряжения. Если это реле обесточено, контакты его разомкнуты и последовательно с лампой светофора включено сопротивление R, т.о. снижается ток, что обеспечивает снижение яркости огня светофора.