Устройства диагностики состояния пути и стрелочных переводов

Главной задачей работников путевого хозяйства является обеспечение безопасного и бесперебойного движения поездов с установленными скоростями и нагрузками от колесной пары на рельсы. Все элементы жд пути (земляное полотно, верхнее строение и искусственные сооружения) по прочности, устойчивости и состоянию должны это обеспечивать.

Деформируемость железнодорожного пути и его отдельных элементов обусловливается влиянием эксплуатационных условий и рядом природных факторов.

К важнейшим характеристикам эксплуатационных условий относятся скорости движения грузовых и пассажирских поездов, нагрузки от колесной пары на рельсы, грузонапряженность в год. Совокупность этих характеристик определяет работу верхнего строения пути и степень интенсивности накопления остаточных деформаций.

К числу природных факторов относятся температура, влажность воздуха, атмосферные осадки, глубина промерзания грунтов, повторяемость и скорость ветров.

Для поддержания пути в исправном состоянии проводятся следующие основные виды планово-предупредительных ремонтов /8/:

- текущее содержание пути (выправка пути, подбивка шпал, рихтовка пути, регулировка ширины колеи, одиночная смена скреплений и шпал, очистка рельсов, выправка стрелочных переводов с подбивкой шпал и брусьев);

- подъемочный ремонт пути (сплошная выправка пути, срезка загрязненной корки, замена загрязненного или очистка щебеночного балласта, планировка и оправка балластной призмы, срезка обочины и очистка водоотводных сооружений);

- средний ремонт пути (ликвидация остаточных деформаций в балластном слое со сплошной очисткой, обновлением или добавлением чистого балласта, оздоровление шпального хозяйства);

- капитальный ремонт пути (сплошная смена рельсов, оздоровление или усиление балластного слоя, шпального хозяйства и земляного полотна);

- сплошная смена рельсов новыми;

- сплошная смена рельсов старогодными.

Основной задачей контроля рельсовой колеи является своевременное обнаружение отклонений параметров колеи от установленных норм для предупреждения выхода этих отклонений за пределы допусков. Периодичность контроля зависит от эксплуатационных условий, конструкций пути и его состояния, инженерно-геологических условий и особенностей природно-климатических факторов. Контроль рельсовой колеи заключается в проверке ширины колеи и взаимного положения головок рельсов по уровню с помощью путевых шаблонов. Путевые шаблоны делятся на рабочие и контрольные. Рабочий путевой шаблон применяется в процессе производства путевых работ на перегонах и станциях, при сборке звеньев рельсошпальной решетки. Контрольный путевой шаблон служит для измерения ширины колеи, взаимного положения поверхностей катания головок рельсов по уровню, расстояний между рабочими гранями сердечника крестовины и контррельса, между рабочими гранями контррельса и усовика на крестовине, ординат переводных кривых.

Для проверки рельсовой колеи применяются следующие виды шаблонов:

1. Измерительный путевой шаблон ЦУП-2Д позволяет измерять только ширину колеи и взаимное положение головок рельсов по уровню.

2. Путевые тележки (трехколесная (четырехколесная) измерительная тележка конструкции Д.Д. Матвеенко производят непрерывную проверку состояния колеи по шаблону и уровню с автоматической записей результатов измерений.

3. Путеизмерительный вагон служат для систематического сплошного контроля рельсовой колеи.

1. Тележки для измерения неровностей на поверхности катания рельсовых нитей.

2. Прибор ВНИИЖТ для измерения износа рельсов позволяет определять вертикальный, горизонтальный износ рельсов.

3. Прибор ВНИИЖТ для измерения подуклона рельсов.

Исправное состояние стрелочных переводов определяется отсутствием недопустимых повреждений и отклонений от норм содержания. Контроль в местах контрольных измерений стрелочных переводов проводится с помощью шаблона ЦУП-ЗД.

ПТЭ запрещают эксплуатировать стрелочные переводы при следующих неисправностях:

разъединение стрелочных остряков;

отставание остряка от рамного рельса, подвижного сердечника крестовины от усовика на 4 мм и более;

выкрашивание остряка на главных путях более 200мм, на приемо-отправочных – более 300 мм, на прочих – более 400мм;

понижение остряка против рамного рельса на 2 мм и более;

излом остряка, крестовины или рамного рельса;

разрыв одного контррельсового болта;

расстояние между рабочей гранью сердечника крестовины и рабочей гранью головки контррельса менее 1474 мм;

расстояние между рабочими гранями головки контррельса и усовика более 1435 мм.

Большое влияние на безопасность движения оказывает исправность рельсов. В процессе эксплуатации в рельсах возникают различные дефекты. К дефектам относятся:

- отслоение или выкрашивание металла по поверхности катания;

- поперечные трещины в головке рельса и изломы из-за них;

- продольные, вертикальные и горизонтальные трещины в головке рельса;

- смятие и неравномерный износ головки рельса;

- дефекты и повреждение шейки рельса;

- дефекты и повреждение подошвы рельса;

- изломы рельса по всему сечению;

- изгибы рельса в вертикальной и горизонтальной плоскости.

В зависимости от вида и степени повреждения рельсы подразделяются на остродефектные и подлежащие немедленной смене, и дефектные, заменяемые в плановом порядке.

Для выявления дефектных рельсов проводится дефектоскопия. Существуют следующие методы дефектоскопии:

визуально-акустический (с помощью зеркала, щупа, молоточка, лупы);

магнитный;

токовихревой;

ультразвуковой.

Применяемые в настоящее время дефектоскопы можно подразделить на три группы:

стационарные,

перемещаемые по пути для непрерывной проверки одновременно обеих рельсовых нитей (смонтированные в цельнометаллическом вагоне, на тележке);

переносные.

При оценке состояния пути учитывают также состояние

стыковых скреплений (по исправности резьбы гаек и болтов, пружинных шайб и т.д.); промежуточных скреплений – с помощью стыкоизмерителей ВНИИЖТа, КБ ЦШ типа ИЭСС-2;

подрельсовых оснований (проверка шпал) – визуальный осмотр;

балластного слоя – визуальный осмотр;

земляного полотна – с помощью сейсмического зондирования и «просвечивания» (применяются сейсморазведочные установки). Лекция № 11 СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ БДИТЕЛЬНОСТИ ЛОКОМОТИВНОЙ БРИГАДЫ. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗАМИ (САУТ)

Существует ряд систем контроля бдительности локомотивной бригады:

- автоматическая локомотивная сигнализация АЛСН;

- устройства контроля бдительности машиниста при движении на запрещающий сигнал;

- устройства автоматической остановки поезда (автостоп);

- устройство «Дозор-Л132»;

- устройство контроля бдительности машиниста УКБМ;

- индикатор бодрствования машиниста.

При автоматической локомотивной сигнализации локомотивные светофоры должны давать показания, соответствующие показаниям путевых светофоров, к которым приближается поезд. При движении только по показаниям локомотивных светофоров эти светофоры должны давать показания в зависимости от занятости или свободности впереди лежащих блок-участков.

Локомотивные светофоры устанавливаются в кабине машиниста. АЛС должна дополняться автостопом с устройствами проверки бдительности машиниста и контроля скорости движения поезда.

АЛС состоит из светофоров и приборов, устанавливаемых в кабине машиниста, и устройств, размещенных в релейных шкафах на перегоне. Последние передают показания путевых светофоров в кабину локомотива и при необходимости автоматически останавливают поезд или регулируют скорость в соответствии с ними. На сети действует непрерывная АЛС. В ней показания на локомотивном светофоре изменяются в любой точке пути. Для передачи сигналов с пути на локомотив используются рельсовые цепи автоблокировки.

В локомотивной сигнализации непрерывной системы применяется пятизначный локомотивный светофор со следующими сигнальными огнями:

зеленый – на путевом светофоре, к которому приближается поезд, горит зеленый огонь;

желтый – на путевом светофоре желтый;

желтый с красным – на путевом светофоре красный;

красный – локомотив проехал путевой светофор с красным огнем;

белый – поезд следует по пути, не оборудованному АЛСН.

Автостопв устройствах АЛС не имеет абсолютного действия, так как машинист нажатием рукоятки бдительности предупреждает срабатывание тормозов и экстренное торможение заменяет служебным, например, при проезде условно-разрешающего сигнала или входного светофора по пригласительному огню. Чтобы повысить бдительность машиниста, автостоп дополнен контролем скорости с абсолютным действием и рукояткой, которую необходимо нажимать периодически.

Устройство контроля бдительности машиниста при движении на запрещающий сигнал Л-116разработано ПКБ ЦТ МПС. Одно из устройств (Информационное письмо Р1131Ин) выполнено применительно к АЛС двухсекционных локомотивов, каждая секция которых оборудована своим комплектом АЛС, другое (Информационное письмо Р1179) – для односекционных двухкабинных локомотивов, а также для двухсекционных, имеющих один комплект АЛС на две секции.

Повышение эффективности контроля бдительности достигается тем, что в случае вступления на блок-участок перед запрещающим напольным светофором (при движении по красному с желтым огню локомотивного светофора) машинист при периодических проверках бдительности для того, чтобы нажать дополнительно устанавливаемую рукоятку, должен встать.

Устройство автоматической остановки поезда (световая сигнализация с блоком Л-143), разработанное ПКБ ЦТ МПС, предусматривает периодическую проверку бдительности кроме звукового сигнала, световой сигнализацией, предваряющей световой сигнал.

Сигнальные лампы мигают с частотой 1,5-4 Гц ярким или тусклым светом (в зависимости от положения специального тумблера до свистка, подаваемого электропневматическим клапаном. Если машинист в течение 5-7 с мигания ламп не нажмет на рукоятку бдительности, сработает автостоп, после свистка клапана нажатие рукоятки уже не предотвратит срабатывание автостопа. Для того, чтобы он не сработал, машинист должен встать в течение 6-7 с после свистка и нажать на дополнительную рукоятку. Если этого не сделать, произойдет экстренное торможение поезда.

Устройство также обеспечивает периодическую проверку бдительности машиниста через 60-90 с с помощью мигающей световой сигнализации при движении поезда по зеленому огню локомотивного светофора, а также по белому огню на некодированном участке. Если поезд движется по желтому или красному с желтым на локомотивном светофоре, то бдительность машиниста контролируется через 30-40 с. При этом отменить очередную проверку бдительности, нажав на рукоятку бдительности до подачи светового сигнала, невозможно.

Эта система дополнена устройством, предназначенным для автоматической экстренной остановки поезда при внезапной потере машинистом способности управлять движением поезда (разработана ПКБ ЦТ МПС). Оборудованные им локомотивы можно обслуживать в одно лицо. Устройство обеспечивает контроль скорости 20 км/ч при красном огне локомотивного светофора; контроль скорости при красном с желтым огне; однократную проверку бдительности при сменах огней на локомотивном светофоре; периодическую проверку бдительности через каждые 30-40 с при огнях локомотивного светофора красном, красном с желтым и белом на кодированных участках; периодическую проверку бдительности через 60-90 с при зеленом, желтом и белом огнях локомотивного светофора на некодированных участках.

Устройство «Дозор - Л132»является более совершенным и конструктивно состоит из трех блоков: автоматики, индикации и регистрации. Помимо функций, выполняемых устройством автоматической остановки поезда, это устройство обеспечивает контроль снижения скорости с момента вступления поезда на блок-участок перед напольным светофором с красным огнем и загорания красного с желтым на локомотивном светофоре. Максимальная допустимая скорость движения поезда будет составлять 4-6 км/ч на заданном расстоянии от напольного светофора с красным огнем. Если сигнал не откроется и поезд остановится, то привести его потом в движение можно только при постоянном нажатии специальной кнопки, что регистрируется на скоростемерной ленте. Кроме того, система предотвращает самопроизвольное трогание поезда с места, а с помощью специального переключателя на блоке индикации обеспечивает индикацию ускорения и замедления поезда, объективный контроль работоспособности его тормозов при проверке и др.

Устройство контроля бдительности машиниста (УКБМ) имеет еще более обширную и жесткую систему контроля. В состав локомотивных устройств в этом случае входят: педаль бдительности, предназначенная для дублирования функции рукоятки бдительности; две лампы предварительной световой сигнализации красного цвета, установленные на пульте машиниста; переключатель яркости горения ламп предварительной световой сигнализации; лампа пропуска предварительной световой сигнализации, установленная на пульте машиниста; переключатель яркости горения лампы пропуска; кнопка «Сброс/установ. КЖ» и кнопка бдительности.

Устройство выполняет следующие функции: обеспечивает предварительную световую сигнализацию при периодической проверке бдительности машиниста за 6-8 с до начала звукового сигнала; исключает возможность постоянного нажатия машинистом педали или рукоятки бдительности в течение 6-8 с и более; обеспечивает однократное и периодическое подтверждение бдительности машиниста нажатием рукоятки или педали бдительности; позволяет произвести однократную проверку бдительности при смене сигналов локомотивного светофора, за исключением смены на зеленый, по звуковому сигналу клапан АЛСН при нахождении реверсивной рукоятки контроллера машиниста в рабочем положении. Если же реверсивная рукоятка переведена в нейтральное положение, а скорость движения превышает минимальную, контролируемую скоростемером, система переходит в режим, предшествующий экстренному торможению, о чем свидетельствует непрекращающийся звуковой сигнал клапана АЛСН.

В случае движения поезда по зеленому или белому огню локомотивного светофора бдительность машиниста контролируется предварительной световой сигнализацией с интервалом 70-90 с. Если же машинист отвлекся и почему-либо не нажал рукоятку или педаль бдительности, через 6-8 с клапан подаст звуковой сигнал. Нажав рукоятку или педаль бдительности, машинист прекратит звуковой сигнал, но увидит, что загорелась лампа пропуска предварительной световой сигнализации. Это означает, что следующая проверка состоится через 20-25с; если через 6-8 с после световой сигнализации машинист вторично не нажмет рукоятку или педаль бдительности, система прейдет в режим, предшествующий экстренному торможению. Об этом свидетельствует непрерывный звуковой сигнал, подаваемый клапаном.

В случае прекращения поступления кодов желтого огня, что может быть, например, при приеме поезда на боковой некодированный путь, на локомотивном светофоре автоматически появляются белый и красный с желтым огни. В этом случае подтверждение бдительности осуществляется как при одном пропуске предварительной световой сигнализации с загоранием лампы «Пропуск». Если машинист своевременно не отреагирует на очередную проверку бдительности, система перейдет в режим, предшествующий экстренному торможению.

Для предотвращения экстренной остановки поезда в случае нарушения порядка подтверждения бдительности при всех показаниях локомотивного светофора, кроме красного с желтым, машинист должен в течение 7-8 с успеть нажать рукоятку или педаль бдительности, перевести главную рукоятку контроллера и реверсивную рукоятку в нулевое положение, а затем реверсивную рукоятку в рабочее положение и отпустить рукоятку или педаль бдительности. Если движение осуществлялось по сигналу красного с желтым, дополнительно необходимо кратковременно нажать кнопку «Сброс/установ. КЖ».

Общей чертой всех рассмотренных систем безопасности следует считать наличие жесткой программы проверки бдительности машиниста и необходимости периодического ее подтверждения путем совершения осознанных действий.

Индикатор бодрствования машиниста типа Л-164 разработан работниками МИИТа, ВНИИЖТа и ПКБ ЦТ и проходит эксплуатационные испытания на Московской и Октябрьской дорогах. В отличие от рассмотренных устройств, индикатор непрерывно контролирует состояние машиниста, но начинает действовать и требует ответных реакций только тогда, когда создается угроза потери бдительности. Индикатор контролирует бодрствование машиниста путем измерения электрического сопротивления его кожи, для чего на пальцы машинист надевает электроды в виде колец. Индикатор состоит из передатчика и приемника; между ними имеется проводная связь либо осуществляется связь по инфракрасному каналу. В случае потери бдительности машинистом осуществляется экстренное торможение.

Система автоматического управления тормозами САУТ обеспечивает высокую точность управления тяговым подвижным составом при остановочных и регулировочных торможениях. Кроме того, система способна контролировать и регулировать скорость движения поезда и обеспечивать его остановку, не допуская проезда запрещающего сигнала, и, следовательно, является эффективной системой обеспечения безопасности движения, обладающей весьма существенными преимуществами по сравнению с ранее рассмотренными устройствами.

Унифицированная система автоматического управления торможением поездов (САУТ-У) повышает безопасность их движения, предотвращает проезды запрещающих сигналов; одновременно она создает предпосылки для увеличения пропускной способности участков дорог.

Работая совместно с АЛС система САУТ-У выполняет весьма важные функции. При зеленом огне локомотивного светофора система контролирует максимальную допустимую скорость движения, например 80 км/ч. Если скорость достигает 78 км/ч, автоматически отключаются тяговые двигатели. Если скорость продолжает расти, то при 80 км/ч автоматически включается первая ступень торможения, а при 82 км/ч – вторая. При достижении скорости 84 км/ч производится экстренное торможение.

При желтом огне локомотивного светофора и движении поезда к напольному светофору с одним желтым немигающим огнем в начале блок-участка система контролирует скорость движения, так же как при зеленом огне. Однако на расстоянии до напольного светофора равному тормозному пути, автоматически отключаются тяговые двигатели и производится служебное торможение, обеспечивающее установленную заданную скорость следования на желтый огонь в конце блок-участка. Заданная скорость формируется в начале блок-участка на основе информации, передаваемой путевыми устройствами, с учетом измеренной фактической эффективности тормозных средств: для грузовых поездов она может составлять 60, 70 или 80 км/ч.

Если при желтом огне локомотивного светофора поезд следует к выходному светофору с двумя желтыми огнями, что свидетельствует о приеме его на боковой путь, то на необходимом тормозном пути до входного светофора автоматически отключаются тяговые двигатели и производится служебное торможение до заданной скорости проследования входного светофора. Заданная скорость проследования входного светофора при приеме поезда на боковой путь станции предается путевыми устройствами, установленными у предупредительного светофора перед входным, и представляет собой максимально допустимую скорость движения по стрелочным переводам с учетом допустимых скоростей движения по боковым путям: 25, 40, 50, 80 км/ч.

Если дальнейшее движение поезда происходит по некодированным путям станции при белом огне локомотивного светофора к выходному с запрещающем показанием, система обеспечивает контроль допускаемой скорости движения поезда 50, 40 или 25 км/ч, а на расстоянии до закрытого выходного светофора, равном необходимому тормозному пути, - отключение тяговых двигателей и автоматическое регулирование скорости служебным торможением до полной остановки поезда перед выходным светофором на расстоянии 50 с точностью ±40м.

В случае движения поезда по некодированным станционным путям при белом огне локомотивного светофора безостановочно и открытом выходном светофоре САУТ-У разрешает движение и проследование выходного светофора с установленной скоростью 60, 40 или 25 км/ч.

При красном с желтым огне локомотивного светофора система на расстоянии до напольного светофора с красным огнем, равном необходимому тормозному пути, обеспечивает автоматическое отключение тяговых двигателей и регулирование скорости служебным торможением до полной остановки поезда за 50 м до светофора с точностью ±40м. Если поезд остановился у напольного сигнала с красным огнем разрешается дальнейшее движение со скоростью не свыше 20 км/ч после нажатия машинистом специальной кнопки. Благодаря непрерывному контролю скорости тяговые двигатели отключаются автоматически при скорости 18км/ч, при скорости 20 км/ч производится первая ступень служебного торможения, при скорости 22 км/ч – вторая, при скорости 24 км/ч – экстренное торможение. При появлении разрешающего показания на локомотивном светофоре обеспечивается контроль скорости 20 км/ч до конца блок-участка. Во всех остальных случаях изменение сигнала локомотивного светофора на более разрешающее автоматически снимается ограничение скорости и осуществляется переход к программе, соответствующей более разрешающему показанию светофора АЛС.

На участках с полуавтоматической блокировкой САУТ-Т контролирует максимальную допустимую скорость движения и выполняет те же функции, что и при движении по зеленому огню локомотивного светофора при автоблокировке, но на расстоянии до входного светофора с запрещающим показанием, равном необходимому тормозному пути, автоматически отключаются тяговые двигатели и производится регулирование скорости служебным торможением до полной остановки поезда на расстоянии 90 м от входного светофора с точностью ±80 м. В случае разрешающего показания входного светофора станции разрешается движение и проследование входного светофора с максимальной допустимой скоростью. Лекция № 12