Горочная автоматическая централизация

Объектами управления и контроля в горочной автоматической централизации являются стрелки. Управление стрелочными электроприводами осуществляется с пульта-табло ГАЦ. В этой системе нельзя осуществить одновременный перевод всех стрелок, входящих в маршрут, и их замыкание, как это имеет место в релейных централизациях. Реализация этих принципов резко сократила перерабатывающую способность горки. Поэтому здесь каждый отцеп, скатываясь, сам «продвигает» свое маршрутное замыкание от стрелки к стрелке, воздействуя на схемы трансляции задания. Связывающим звеном между отцепами и схемными зависимости являются укороченные нормативно разомкнутые рельсовые цепи.

В настоящее время на сортировочных горках находиться в эксплуатации релейная система автоматической горочной централизации в блочном оформлении, получившая название БГАЦ-ЦНИИ. Ее схемное обеспечение позволяет реализовать 64 маршрута в расчете на полную горку (8 пучков по 8 путей в каждом пучке). Различают ручной (Р), маршрутный (М), программный (П) и автоматический (А) режимы работы устройств БГАЦ. Перевод стрелок вручную является резервным, производиться с помощью стрелочных рукояток. В режиме М набор маршрута осуществляется с помощью восьми маршрутных кнопок в момент подхода очередного отцепа к головной стрелке. При этом первое нажатие определенной из них воспринимается устройствами как номер пучка, а второе как номер пути в пучке. В целом номер маршрута зашифровывается в блоках формирования задания (ФЗ) и передается далее на стартовую позицию в блоки регистрации задания (РЗ). При условии свободности блоков трансляции (ТЗ) номер маршрута продвигается до блока первой стрелки, где дешифруется (ДШ). Если в результате требуется перевод стрелки, то он осуществляется с помощью блока СГ (рис. 1.1). Продвижение маршрутного задания до следующей стрелки произойдет при вступлении отцепа на путевой участок первой стрелки, а маршрутное задание в блоках ТЗ до нее гасится.

В режиме П с помощью маршрутных кнопок осуществляется заблаговременное формирование маршрутных заданий в соответствии с расположением номеров отцепов в сортировочном листе. В зашифрованном виде они располагаются в блоках накопителя БН. В режиме А маршрутные задания поступают из горочного программно-задающего устройства ГПЗУ, в котором содержаться необходимая информация о составе, подлежащем роспуску.

Рис. 1.1.Структурная схема БГАЦ

Свое развитие горочная централизация получила в системе ГАЦ-КР, разработанной УО ВНИИЖТа и ГТСС. Главное ее отличие в том, что она осуществляет комплексный контроль за роспуском составов, включающий фиксацию проходов длинобазных вагонов, выявления нагонов и дробления отцепов, запоминание номеров отцепов, фактического количества вагонов в нем и маршрута следования, и выдачу результатов контроля оператору.

Система АРС

Скорость скатывания отцепов с горки и остановка их в нужном месте подгоночных путей регулируется вагонными замедлителями. Автоматическое управление ими осуществляется с помощью системы АРС. По способу создания тормозного эффекта вагонные замедлители делятся на зажимающие колесные пары вагонов и не зажимающие (электромагнитные, плунжерные гидравлические, башмачные и др.). Зажимающие вагонные замедлители доминируют на сортировочных горках российских железных дорог. Они содержат механизм, действие которого основано на захвате бандажей колес шинами (балками), выступающими над головкой рельсов с обеих его сторон. Примерная кинематическая схема такого замедлителя показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Кинематическая схема зажимающего

вагонного замедлителя

Замедлитель работает по принципу клещей, которые образуются из двух рычагов: одноплечего 1 и двуплечего 2, насаженных на общую ось 3, укрепленную на опоре 4. Концы рычагов соединены шарнирно с корпусом 5 и штоком 6 тормозного цилиндра. На площадке рычагов уложены тормозные балки 7 с прикрепленными к ним тормозными шинами 8. Положение тормозной системы по отношению к поверхности рельса регулируется пружинами 9. Замедлитель имеет два положения – расторможенное, когда в тормозном цилиндре сжатый воздух отсутствует, и тормозные балки разведены, и заторможенное, при котором тормозные балки под воздействием сжатого воздуха сближаются и захватывают колесо с двух сторон. Сила торможения зависит от давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре, что определяется состоянием электропневматических клапанов системы АРС.

В настоящее время эксплуатируются две разновидности системы: АРС-ЦНИИ и АРС-ГТСС. В системе АРС-ЦНИИ верхняя тормозная позиция (1ТП) обеспечивает необходимые интервалы между отцепами; средняя (2ТП) – как интервалы, так и необходимую дальность пробега отцепов при безопасной скорости соударения их с вагонами, находящимися на подгорочных путях; нижняя (3ТП) является прицельной. В системе АРС-ГТСС позиции 1ТП и 2ТП являются интервальными.

В общем случае скорость выхода отцепа из тормозной позиции описывается уравнением

(1.1)

где – расчетная скорость соударения отцепов (5км/ч);

– ускорение движения отцепа в пределах зоны регулирования;

– расстояние от тормозной позиции до стоящих на пути вагонов;

– дополнительная скорость, которую должен иметь отцеп для преодоления сопротивлений от кривых и стрелок по маршруту своего следования.

Так как скорость и для каждой тормозной позиции известны, то, обозначив , окончательно имеем

. (1.2)

Таким образом, в качестве исходных данных в системе должны быть обозначены ускорение и длинна пробега , а соответствующие технические средства моделировать уравнение 1.2 (рис. 1.3). Ускорение определяется блоком ИЗУ по временным засечкам и прохождения отцепом двух звеньев головного измерительного участка, ограниченных педалями П1, П2, П3.

Рис. 1.3. Структурная схема АРС

где – расстояние от позиции ЗТП до вагонов, стоящих на маршрутном пути;

– длина стрелочной зоны, начинается от позиции 2ТП;

– длина i-го отцепа;

– число движущихся на путь отцепов с учетом распускаемого.

Отметим, что при интервальном торможении ускорение в значительной степени зависит от основного удельного сопротивления в буксовых узлах отцепа, а последнее на ускоряющем уклоне прямо пропорционально силе тяжести отцепа. Следовательно, для такого случая скорость выхода можно рассчитать по весовой категории отцепа . Она определяется как среднее арифметическое весовых характеристик вагонов, входящих в отцеп (легкой, легко-средней, средней, средне-тяжелой, тяжелой и особо тяжелой). С этой целью головной участок горки оборудуется весомером ВМ, представляющий собой пружинную балку с контактной коробкой. В последней находится шесть пар вертикально расположенных контактных групп. Чем сильнее прогибается балка при накате на нее колеса, тем большее количество контактных пружин воспринимает ее прогиб. Число прогибов фиксируется блоком вычисления весовой категории и длинны отцепов ВВКД. Вычисленные значения , , поступают в блок накопителя Н1 и с помощью устройств ГАЦ транслируются к вычислительным средствам второй тормозной позиции. С выхода блока ВВКД рассчитанное значение скорости поступает на устройства управления верхней тормозной позицией УТП1, где сравнивается с фактической скоростью скатывания отцепа , измеренной радиолокационным измерителем РИС1. По результатам сравнения выбирается степень торможения отцепа.

При определении скоростней выхода для позиций 2ТП и 3ТП требуется в качестве исходного значение дальности пробега отцепа . Она определяется по формулам

; (1.3)

; (1.4)

Для определения расстояния в системе предусматриваются устройства контроля заполнения путей подгорочного парка КЗП. С этой целью каждый путь разбивается на участки по 30м каждый, оборудованные бесстыковыми тональными цепями и измерительными трансформаторами. Первичные обмотки трансформаторов включаются в цепь 220В, а вторичные – через контакты путевых реле – последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора. Напряжение, снимаемое с его вторичной обмотки, находиться в пропорциональной зависимости от числа свободных участков подгорочного пути.

Длина стрелочной зоны имеет известное значение, а длина каждого отцепа измеряется подсчетом осей, прошедших через весометр.

Вычислитель скоростей выхода ВСВ для позиций 2ТП и 3ТП является по конструкции общим, поэтому значение скорости поступает в накопитель Н2 и транслируется устройством УТП3. Управление вагонными замедлителями 2ТП и 3ТП осуществляется по результатам сравнения подсчитанных и фактических скоростей скатывания отцепов. На каждой тормозной позиции, кроме автоматического управления, предусматривается ручное управление замедлителями с пульта (ПУ).

В качестве элементной базы в системах АРС-ЦНИИ, АРС-ГТСС широко используются реле, вычислительные трансформаторы, полупроводниковые преобразователи аналоговых величин в дискретные и наоборот.

Система АЗСР

Перерабатывающую способность горки можно существенно увеличить, если роспуск составов вести с переменной скоростью. Рекомендуемая скорость 3,6-5,4 км/ч определяется неблагоприятными состояниями отцепов по их ходовым свойствам, что в практике встречается не так часто. При благоприятных условиях скорость надвига можно повышать до 9-10км/ч. Автоматизация процессов, связанных с заданием переменной скорости роспуска составов, управления огнями горочного светофора и маршрутных указателей, осуществляется системой АЗСР.

В основу ее построения положена зависимость максимально допустимой скорости надвига составов от условий расхождения двух смежных отцепов на разделительной стрелке. Она описывается уравнением:

, (1.5)

где , – длины соответственно 1 и 2 отцепов;

и – их колесные базы;

– длина рельсовой цепи на разделительной стрелке;

– минимальная скорость движения плохого бегуна;

– разность времени хода плохого и хорошего бегуна до разделительной стрелки.

Вычисление техническими средствами осуществляется всякий раз, когда происходит отделение от состава очередного отцепа. Таким образом, система АЗСР должна содержать источник информации о маршрутах следования двух смежных отцепов, чтобы определить разделительную стрелку, и количество вагонов в них; устройства вычисления скорости и ее преобразования в удобный для пользователя вид. Рассмотрим взаимодействие соответствующих узлов системы на примере АЗСР-ЦНИИ (рис. 1.4).

Программа роспуска состава формируется в технической конторе станции с помощью видео терминального устройства ВТ-340. Она содержит номер состава, число вагонов в нем, время его прибытия, сведения о каждом отцепе: порядковый номер, номер пути, число вагонов, особый признак или отметку длиннобазного вагона. По запросу оператора горки программа через формирователь вызова УВИВ и устройство сопряжения УС передается на горочный пост и высвечивается на экране ВТ-340. Оператор горки при необходимости может скорректировать программу. После нажатия клавиши «Пуск» устройства АЗСР и ГАЦ подключаются к ее реализации.

Информация о смежных отцепах считывается в двухступенчатый накопитель НИ. Управление накопителем осуществляется блоком УУ, поставленным в зависимость от контрольного блока К0. В последнем сравнивается, скорость надвига и свободного скатывания, измеренные радиолокационными скоростемерами РИС1 и РИС2, и улавливается их разница в момент отрыва. Схема блока К0 приводиться в исходное состояние для работы в очередном цикле после полного проследования отцепом места установки фотоэлектрического устройства ФЭУ.

После определения блоком РС разделительной стрелки информация поступает в блок вычисления скорости роспуска ВСР. Последний содержит трансформаторную схему, моделирующую управление. Ее выходное напряжение подается в блок ПСР, где происходит преобразование аналогового значения скорости роспуска в дискретную величину. Здесь же происходит ее усреднение, чтобы исключить резкие перепады в ее значениях, и корректировка, если требуется учесть особый признак отцепа. Блок ПСР содержит 15 выходов, соответствующих градациям скорости от 3 до 9 через каждые 0,5 км/ч. Вычисленные значения скорости фиксируются блоком ФВС, который включает соответствующие реле управления световой индикацией УИ, коммутирующие цепи ламп горочного светофора и маршрутного указателя скорости роспуска. На отдельных маршрутных участках высвечивается информация о количестве вагонов в соседних отцепах, поступающая от блоков ВКВ1 и ВКВ2.

Рис. 1.4. Структурная схема АЗСР

Система АЗСР может быть дополнена устройствами телеуправления горочным локомотивом (ТГЛ). В этом случае блок ФВС дополнительно увязывается с шифратором ТГЛ.

Система КГМ

Система КГМ разработана коллективом ученых конструкторов РИИЖТа и Ростовского филиала ВНИИЖТа. Она решает в комплексе задачи, свойственные системам ГАЦ-КР, АРС, АЗСР, ГПЗУ, и отличается от них расширенными функциональными возможностями, программно-аппаратной гибкостью, относительно высокой скорости информации, наличием сервисного оборудования, простотой и удобством обслуживания.

Элементной базой системы являются микропроцессорные средства диспетчеризации, автоматики и телемеханики – микроДАТ. Конструктивно функциональные элементы выполнены в виде отдельных печатных плат с микросхемами. Их компоновка осуществлена по типу модулей (до 20 разновидностей), размещенных в 11 блоках. Последние установлены в 3 компоновочных шкафах, соответствующих подсистемам «Маршрут», «Скорость», «Диспетчер». Каждый компоновочный шкаф имеет кроссовое поле для подключения внешних кабелей. На кроссовых стативах размещены устройства согласования сигналов, обеспечивающих взаимодействие локальных подсистем с технологическим оборудованием. Сопряжение с релейными устройствами сортировочной горки осуществляется через оптронную развязку.

Вся спускная часть горки разбивается на ряд зон автоматизации, в пределах которых решается законченная задача по управлению и контролю за технологическим процессом в соответствии с требованиями алгоритмов подсистем (рис. 1.5). Каждая зона оборудуется определенным комплексом датчиков и исполнительных устройств.

Подсистема «Маршрут» содержит 4 микропроцессорных блока Б1-Б4. Первый из них обрабатывает сигналы, поступающие от путевого оборудования головной зоны, пучковых стрелок и 1 тормозной позиции; обеспечивает слежение за правильностью скатывания отцепов, управление головной и двумя пучковыми стрелками и 1 тормозной позицией. Блоки Б2 и Б3 осуществляет слежение за правильностью скатывания отцепов соответственно в пределах 1-2-го и 3-4-го пучков и управление входящими в эти зоны стрелками и замедлителями 2 тормозные позиции. Блок Б4 связан с контрольным участком перед головной стрелкой и формирует информацию, необходимую для управления всеми стрелками и замедлителями: классифицирует отцепы по ходовым свойствам, рассчитывает переменную скорость роспуска и управляет горочным светофором и маршрутными указателями; прослеживает отрыв вагонов и формирование и формирование отцепов согласно программе, фиксирует на телетайпе ТЛТ2 сбои, отказы системы и ручные вмешательства дежурного по горке П1 и горочного оператора П2.

Рис. 1.5. Техническая структура КГМ

Подсистема «Скорость» содержит три микропроцессорных блока Б5-Б7, обеспечивающих прицельное регулирование скорости скатывания отцепов в зоне 3 тормозной позиции с учетом данных КЗП. Блок Б5 обеспечивает сбор всей информации о ходе роспуска, расчетных и фактических скоростях, состоянии участков, стрелок и замедлителей и передачу ее в подсистему «Диспетчер» для отображения на дисплеях и протоколирования на телетайпе. Блоки Б6 и Б7 осуществляют расчет скоростей выхода отцепов и управление замедлителями 3 тормозной позиции соответственно в пределах 1 – 2-го и 3 – 4-го пучков.

Подсистема «Диспетчер» содержит 4 микропроцессорных блока Б8-Б11. Блок Б8 служит для обеспечения оперативного диалога с ЭВМ дежурного по горке (через клавиатуру КЛ1 и дисплей ТВ1) и маневрового диспетчера (через клавиатуру КЛ2 и дисплей ТВ2), а также распечатки на телетайпе ТЛТ1 заданной и исполненной программ роспуска. Блок Б9 используется для организации индикации на цветном графическом терминале (ЦГТ) состояние накопительных устройств и исполнительных механизмов и формирования сообщений о сбоях системы или подсистем и переходе на резервное управление. Блок Б10 осуществляет выдачу индикации на черно-белые дисплеи ТВ3-ТВ6. Блок Б11 служит для организации двухсторонней связи с автоматизированной системой управления сортировочной станции АСУ СС, хранение подготовленных программ роспуска с инвентарными номерами вагонов (до 4 составов) и данных о накоплении вагонов на путях сортировочного парка.

ДИСПЕТЧЕРСКИЙ КОНТРОЛЬ (ДК)

ЗА ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ