ГЛАВА 4. Горочные системы автоматизации технологических процессов

ГЛАВА 4. Горочные системы автоматизации технологических процессов

Управление маршрутами движения отцепов

Горочная сигнализация

Врайоне вершины горки устанавливаются горочные светофо­ры (Г). Показания горочного светофора, который сигнализирует желтым, зеленым, желто-зеленым, красным огнями и буквой Н (оса­живание назад) маршрутного указателя, определяют темп роспуска (скорость надвига) составов. Горочные светофоры Г1 и Г2 (рис. 4.4) размещают на каждом пути роспуска составов. Если между гороч­ным светофором и горловиной парка прибытия имеются стрелки, управляемые дежурным по горке, то перед ними по каждому пути надвига составов (Г1П и Г2П) устанавливают повторители ПГ1 и ПГ2 горочных светофоров. Красный огонь требует остановки со­става, а при дополнительном включении маршрутного указателя с буквой Н — осаживания состава в сторону парка прибытия.

Маневровые передвижения на спускной части горки регулиру­ются дополнительно лунно-белыми огнями, устанавливаемыми на горочных светофорах. Передвижения из сортировочного парка к вершине горки регулируют маневровые светофоры МГ1—МГ7 (см. рис. 4.4), которые используют и для ограждения замедлителей при

проведении ремонтных работ. Предусматриваются также маневро­вые светофоры для организации передвижений по обходным путям.

Горочными светофорами Г1 и Г2 управляют посредством груп­пы блокировочных кнопок: Ж, ЖЗ, 3,Н при нажатии которых включаются реле сигнальных показаний Ж, 3, Н и загораются со­ответствующие огни. Контакты этих реле используют в цепях сиг­нального реле Г1С и реле маршрутного указателя Г1У. Реле жел­то-зеленого огня ЖЗ не устанавливают, а кнопкой ЖЗ включается реле Ж и с проверкой горения желтого огня — реле 3. Это исклю­чает горение одного зеленого огня при перегорании лампы желто­го огня на светофоре.

В схемах включения сигналов на горках выделяют две груп­пы: схемы сигнальных и исключающих реле и схему включе­ния ламп. Сигнальные реле включают разрешающие огни све­тофоров. Исключающие реле не допускают самопроизвольно­го, повторного открытия светофоров без участия оператора, исключают возможность зажигания разрешающих огней све­тофоров по враждебным маршрутам, запирают пошерстные и охранные стрелки.

В цепи включения сигнального реле Г1С горочного сигнала проверяют отсутствие взреза стрелок (контакт реле ВЗ, реле ВЗ под током), ограждения замедлителей 1 и 2 (контакт реле 1—2 ОГ) и горения лунно-белых огней на маневровых светофорах встречно­го роспуску направления (контакты реле МГ1СИ, МГЗСИ— МГ7СИ). При осаживании составов эти светофоры открывают. Поэтому контакты их сигнально-исключающих реле шунтируют фронтовым контактом реле указателя Г1У. Исключающее реле го­рочного сигнала Г1И нормально находится под током через тыло­вой контакт нажатой кнопки красного огня К, который разомк­нётся при нажатии одной из кнопок разрешающего огня.

Далее в цепи проверяется плюсовое положение стрелки 91, от­сутствие экстренного гашения горочного светофора дежурным пар­ка прибытия (контакт реле Г1ЭГС), расцепщиками или регулиров­щиками скорости на горбу (контакт реле Г1ГС). Реле Г1ЭГС и Г1ГС выключают при необходимости экстренной остановки распускае­мого состава нажатием кнопок ПВ1 и ПВ2 в помещениях указан­ных работников или на стойках внешних переговорных устройств.

Кроме того, в цепи реле Г1С проверяется отсутствие горения лунно-белого огня на данном светофоре (контакт реле Г1МСИ).

Перед повторным открытием горочного светофора, закры­того автоматически при задержке перевода стрелки или нажа­тии кнопки экстренного гашения, дежурный по горке должен убе­диться в возможности продолжить движение состава. Поэтому схемы управления светофорами не должны допускать их повтор­ного открытия без участия дежурного. Это достигается включе­нием реле Г1И и Г1МИ.

Реле Г1И будет находиться под током по цепи самоблокиров­ки до возбуждения реле Г1С, поскольку включается тыловым кон­тактом реле Г1С. Повторно реле Г1И возбуждается только при на­жатии кнопки красного огня К, так как размыкаются контакты кно­пок Ж, 3 и Н. Исключающее реле маневрового сигнального пока­зания Г1МИ включают вытягиванием кнопки Г1М, а маневровое сигнальное реле Г1МС — ее нажатием.

Схемы включения реле маршрутного указателя осаживания назад и подтягивания выполнены с учетом наличия повторителей горочных светофоров. В цепи включения реле маршрутного ука­зателя горочного светофора Г1У проверяют включение сигнально­го реле Г1С, горение на этом светофоре красного огня (контакт реле Г1КО) и отсутствие отказа дежурного по горке от осаживания состава (контакты реле Г1ОО и Г1СОО).

Схема включения ламп светофора Г1 (рис. 4.5) обеспечивает, кроме включения указанных сигнальных показаний, сигнализацию желтым и красным огнями соответственно при перегорании лам­пы зеленого и желтого огня.

При подтягивании состава к светофору Г1 (рис. 4.4) нажатием нефиксируемой кнопки ПП включают вспомогательное реле ПГ1В, а ее отпусканием, включают реле подтягивания ПГ1. Последнее получает питание последовательно с обмоткой реле ПГ1В при условии включения реле Г1МСИ, Г1СИ, МГ1СИ и Г1ЭГС, а также свободное™ участка Г1П перед светофором П.

Реле Г1И не выключается и через фронтовой контакт реле ПГ1 (см. рис. 4.5) замыкается цепь желтого огня на светофоре Г1. С по­явлением подтягиваемого состава на участок Г1П реле ПГ1 вык­лючается и на светофоре Г1 загорается красный огонь. Длина уча-

стка Г1П 80—150 м достаточна для остановки состава перед свето­фором. Для отмены подтягивания состава повторно нажимают кнопку ПГ1. В этом случае шунтируется и отпускает якорь реле ПГ1В, а при отпускании кнопки обрывается питание реле ПГ1.

Повторители горочного светофора ПГ1 и ПГ2 (рис. 4.6) работают в режимах повторения показаний светофора Г. Если стрелка 91 установлена в минусовое положение, то светофор ПГ2 после нажатия кнопки ПГ2, включения реле ПГ2С и вык­лючения реле Г2ПИ повторяет показания горочного светофо­ра Г. Это достигается включением в цепи управления огнями светофора ПГ2 (рис. 4.7) контактов огневых реле ГЖО и ГЗОсветофора Г.

В случае подтягивания состава до светофора ПГ2 стрелку 91 устанавливают в плюсовое положение и нажимают кнопку ПГ2. Это приводит к выключению реле ПГ2И (см. рис. 4.6) и срабаты­ванию реле ПГ2С. Реле подтягивания Г2ПИ остается под током, и на светофоре ПГ2 загорается желтый огонь, который сменяется

красным при вступлении подтягиваемого состава на участок Г2П. Подтягивать составы можно до светофора ПГ1 или ПГ2. Поэтому в схемах управления горочным светофором Г реле подтягивания не используют.

Формирователь заданий

С помощью формирователя производится набор заданий марш­рутов следования и числа вагонов в отцепах. Он осуществляется на­жатием кнопок, расположенных на горочном пульте управления ПГУ (рис. 4.11) или на пульте электромеханика (ПЭ). Формирователь за­даний содержит: блок ФЗ1, фиксирующий маршрутное задание, и блок Ф32, фиксирующий заданное оператором число вагонов в отцепе; реле Ф1—ФЗ и Ф31 фиксации занятости блоков Ф31, Ф32 и отжатого со­стояния кнопок «Задание маршрута». Маршрут следования набира­ют кратковременным нажатием кнопки, номер которой соответству­ет числу десятков в номере пути, куда нужно направить отцеп. Это фиксируется включением реле 1С—4С и реле 3 в блоке Ф31. Отпуска­ние кнопки фиксирует реле Ф1. Второй нажимают кнопку, номер ко­торой соответствует числу единиц в номере пути следования. Это фик­сируется в блоке Ф31 включением реле 1Е—8Е и реле 31. Отпускание кнопки фиксирует реле Ф2.

Число вагонов в отцепе (не более 15) набирают нажатием сна­чала первой кнопки десятков (1 или 0) вагонов в отцепе, что фикси­руется реле 1С, 4С, 3, ФЗ в блоке Ф32. Второй нажимают кнопку числа единиц вагонов в отцепе, что фиксируется в блоке Ф32 реле 1Е—8Е, 1Д,31.

При наборе маршрута, например под номером 24, первой на­жимают кнопку К2, в результате чего образуется цепь включения кнопочного реле 2: ГПС, фронтовой контакт реле 3 (проверка свободности блока РЗ), тыловой контакт реле ПВПГ (маршрутный режим), тыловой контакт реле отмены ОТ, фронтовые контакты

реле 3 блоков Ф31 и Ф32 (проверка свободности этих блоков), ты­ловой контакт реле ПП (управление с пульта ПГУ), контакт нажа­той кнопки 2, реле К2, ГМ.

При выключении реле К2 образуется цепь включения и после­дующей самоблокировки реле 1С, а также выключение реле 3 в

блоке Ф31.

Отпускание кнопки приводит к возбуждению реле Ф1 по цепи:
ГПС—3(РЗ)—ПВПГ—ОТ—фронтовые контакты последовательно соеди­ненных кнопок 0—9 — ПП—ПМ—3(Ф31) —[Ф1] —ГМ.

После включения реле Ф1 самоблокируется по второй обмотке.

От нажатия второй кнопки с номером 4 срабатывает кнопоч­ное реле К4. Через фронтовые контакты реле Ф1 и К4 замыкается
цепь включения реле 1Е в блоке Ф31. С момента срабатывания это­
го реле выключается реле 31 этого блока. При отпускании кнопки
образуется цепь включения реле Ф2:
ГПС—3(РЗ)—ПВПГ—ОТ—фронтовые контакты всех кнопок—

ПП—ПМ—3(Ф31)—Ф1—Ф31— [Ф2]—ГМ.

После включения реле Ф2 самоблокируется по второй обмот­ке. Фронтовыми контактами реле Ф1 и Ф2 кнопки пульта подклю­чаются к блоку Ф32 для формирования числа вагонов отцепа. Чис­ло десятков (0 или 1) вагонов в отцепе в блоке Ф32 фиксируют реле 4С и 1С. Нажатием кнопки 1 и выключением реле К1 в блоке Ф32 включается реле 1С, фиксируя первый десяток, нажатием кнопки 0 включается реле 4С, чем фиксируется ноль десятков. С момента включения реле 1С, 4С выключается реле 3.

При отпускании кнопки образуется цепь включения реле ФЗ:

ГПС—3(РЗ)—ПВПГ—ОТ—фронтовые контакты всех кнопок—ПП—ПМ—3(Ф31)—Ф1—Ф31—Ф1— Ф2—3(Ф32) — [ФЗ]—ГМ.

Нажатием кнопки числа единиц вагонов в отцепе включаются реле 1Е—8Е в блоке Ф32. При срабатывании этих реле выключает­ся реле 31. С момента отпускания кнопки образуется цепь включе­ния реле передачи ПМ в блоке Ф32:

ГПС—3(РЗ)—ПВПГ—ОТ—фронтовые контакты всех кнопок—ПП—ПМ—3(ФЗ1)—Ф1—ФЗ1—31(Ф32)—КЗ—3(Ф32)—[ПМ]—ГМ.

При срабатывании реле ПМ сформированное задание марш­рута и числа вагонов сохраняются до тех пор, пока не обесточатся

защитное реле 3 в блоке РЗ или НГ накопителя. Для отмены зада­ния нажимают кнопку отмены, включается реле ОТ, контактом которого выключаются цепи самоблокировки реле Ф1—ФЗ.

На пульте ПГУ или ПЭ предусмотрена индикация номера за­данного пути следования отцепа и числа вагонов в отцепе.

Скатывания отцепов

С горки отцепов

При скатывании вагонов с сортировочной горки должны быть соблюдены следующие три основные условия:

· обеспечена подготовка маршрутов скатывания отцепов в полном соответствии с программой роспуска;

· созданы необходимые интервалы между отцепами на разделительных стрелках для своевременного перевода стрелки очередному отцепу;

· обеспечено прицельное торможение отцепов в сортировочном парке при реализации допустимой скорости соударения вагонов на подгорочных путях.

Нарушение первого и второго условий приводит к появлению на путях «чужаков», нарушение третьего – к повреждению вагонов и грузов. Механизированные горки имеют, как правило, две тормозные позиции (IТП и IIТП), оборудованные вагонными замедлителями. На подгорочных путях (IIIТП) торможение осуществляется обычно регулированием скорости движения вагонов с помощью ручных шлагбаумов либо парковыми замедлителями.

Количество и мощность тормозных средств для каждой сортировочной горки определяются в зависимости от ее высоты, плана и профиля, а также подгорочных путей, структуры вагонопотоков и грузопотоков и др. IТП устанавливается в горочной части горки перед разделительной стрелкой или за ней; IIТП – перед разделительными стрелками пучка путей; IIIТП – на каждом подгорочном пути сортировочного парка.

Для существенного улучшения качества сортировки вагонов на крупных горках рекомендуется сооружать дополнительную тормозную позицию на подгорочных путях (ДТП).

Системы АРС обеспечивают необходимую дальность пробега отцепов при безопасной скорости соударения их с вагонами, находящимися на подгорочных путях, и создают необходимые интервалы между скатывающимися отцепами на спускной части горки.

Основные сложности управления скоростью движения отцепов состоят в том, что они обладают различной массой. В этой связи их условно делят на весовые категории: легкие (Л) – до 28 тс; легко-средние (ЛС) – 28-44 тс; средние (С) – 60-72 тс; тяжелые (Т) – свыше 72 тс.

Эти отцепы, обладая разной массой, в момент отрыва их от состава на вершине горки при роспуске имеют разную потенциальную энергию (mgh). Хотя в начальный момент скатывания отцепов их скорости практически одинаковы, в процессе движения по ускоряющему уклону горки их потенциальная энергия

трансформируется в кинематическую (mv²/2), вследствие чего отцепы с разной массой приобретают различную скорость движения. Это означает, что отцепы Л обладают худшими показателями динамики движения и останавливаются быстрее, чем отцепы Т. Поэтому вводится еще одна классификация отцепов по качественному показателю бегунов: «плохие бегуны» - это легкие отцепы; «хорошие бегуны» - это отцепы средней весовой категории и «очень хорошие бегуны» - это тяжелые по весовой категории отцепы.

Поскольку в процессе роспуска вагонов, сочетание попутно скатывающихся отцепов случайно, то при их свободном скатывании одни могут догонять других (хорошие плохих), сцепляясь в один отцеп. Это означает, что в дальнейшем они поедут по одному маршруту как единый отцеп. Такие нагонные ситуации нарушают заданную программу маршрута движения (см. Ранее о работе систем ГАЦ) и приводят к появлению на сортировочных путях так называемых «чужаков», т. е. отцепов, въехавших не на свой сортировочный путь.

В другом случае нагон может привести к превышению скорости соударения двух отцепов, в результате чего разрушается конструкция вагона и портится перевозимый груз –происходит «бой вагонов».

При ином сочетании попутно скатывающихся бегунов: хороший – плохой, первый может уехать в конец сортировочного пути, а второй не доехать до него и остановиться вначале, т. е. между вагонами не доехать до него и остановиться вначале, т.е. между вагонами образуется «окно». Эта ситуация хотя и не приводит к опасной – бою вагонов, но не допустима по той причине, что сортировочный путь оказывается занятым вначале остановившимся отцепом, и не позволяет направлять на него другие вагоны. В этих случаях роспуск приостанавливается, производятся маневровые передвижения, в результате которых вагон проталкивается вглубь сортировочного парка, и с выездом маневрового локомотива роспуск возобновляется. Эти дополнительные технологические операции существенно снижают производительность горки и повышают эксплуатационные расходы.

Наряду с названными факторами, влияющими на скоростной режим скатывания отцепов и динамику их движения, оказывает

влияние множество других, имеющих случайное происхождение, а значит и затрудняющих их учет. К их числу относят взаимодействие тележек колесных пар вагона с рельсами, с неоднородностями пути (кривизна, стыки, профиль), трение осей колесных пар в буксовых узлах, влияние ветровых нагрузок (сила ветра, его направление), инерционные свойства вагонов и многое другое. Все эти факторы в процессе движения отцепов могут либо усиливать, либо уменьшать качества бегунов.

Для того, чтобы в процессе скатывания отцепов исключить нагоны, бой вагонов и обеспечить их следование не только по заданному маршруту на сортировочный путь, но и в заданную координату пути, для исключения «окон» и непревышения скорости соударения, на уклоне горки размещают тормозные средства. Они нужны для регулирования скорости движения отцепов путем уменьшения «излишней» кинетической энергии притормаживанием тех, которые едут быстро.

Управление тормозными позициями, которые оборудуются специальными замедлителями, производящими работу по снижению кинетической энергии отцепов, осуществляется дистанционно оператором горки с горочного поста либо автоматически системами автоматического регулирования скорости (АРС, УУПТ). Тормозные позиции располагаются в ряде локальных зон спускной части горки (дискретных точках), а не покрывая всю длину путей. Это означает, что притормозив отцеп в зоне тормозной позиции, надо хорошо прогнозировать его движение до следующей тормозной зоны и так далее до сортировочного пути.

Задача эта весьма сложная, намного сложнее управления маршрутами движения, поскольку требует знаний не только методов управления торможением, но и объекта управления, каковым является отцеп, в условиях действия множества случайных факторов.

Опыт эксплуатации систем автоматического регулирования скорости (АРС) движения отцепов свидетельствует о том, что качественное регулирование скорости вагонов на сортировочных горках должно обеспечивать хорошее прогнозирование динамики движения подвижных единиц, поскольку большую часть пути отцепы скатываются вне зон управления ими.

Прицельным торможением

Свободно скатывающийся на спускной части сортировочной горки отцеп (одно- или многовагонный) представляет собой объект управления.

Термин «управление» является более общим, чем «регулирование», «стабилизация», «слежение», «наведение», «ориентация» и т. п. Система автоматического управления может решать не только любую из этих задач, но и всю совокупность задач такого рода, а также иметь дополнительные функции.

В дальнейшем для краткости объект управления ОУ будем именовать просто «объект» (рис. 4.17).

Величину V_x которую необходимо регулировать, т. е. измерять по заданной программе, будем называть «регулируемой величиной» (скорость отцепа), устройство, в котором происходит

V_x

U_1,U_2, U_k

Пр

СрУ

V_х

ПУ

V_0x(t)

E_х

параметры

прицеливания

АР

Рис. 4.17. Структурная схема управления торможением отцепов

процесс, связанный с регулированием скорости, - «регулируемым элементом» (РЭ). Таким РЭ в устройстве АРС назовем «воздухосборник с управляющей аппаратурой» (ВУПЗ), в состав которого входит электропневматическое устройство распределения сжатого воздуха. Автоматически действующее устройство, предназначенное для выполнения задачи регулирования скорости, представляет автоматический регулятор или просто регулятор (АР).

АР включает измерительное устройство (ИзУ) – горочный измеритель (РИС-В3М, РИС-В2), реагирующий на изменение регулируемой величины V_x преобразователя (Пр), исполнительное устройство (ИсУ) – замедлитель, программное устройство (ПУ), осуществляющее расчет и задание регулируемой величины V_0х(t), а также РЭ.

Рассмотренный комплекс называют системой автоматического регулирования. Следует отметить, что обычно объект управления включается в состав системы, тем самым создавая замкнутую систему. В представленной схеме отцеп, выполняющий функцию ОУ, ни физически, ни гальванически не связан с элементами системы регулирования. В частности, измерительное устройство «связано» с ОУ посредством электромагнитного поля, причем эта связь возникает лишь при появлении отцепа в зоне действия измерителя и регулируемого элемента. В остальное время система представляется разомкнутой. Тем не менее, поскольку цикл регулирования и управления объектом осуществляется при его появлении в зоне замедлителя, будем считать систему автоматического регулирования замкнутой.

Процесс регулирования характеризуется передачей воздействия от одного функционального узла к другому по замкнутому контору. Регулируемая скорость V_x отцепа измеряется измерителем и передается на сравнивающее устройство (СрУ), на которое подается задаваемое ее значение V_0х(t) от программного устройства, в результате чего вырабатывается управляющее воздействие U_1, U₂…U_k на исполнительное устройство, в котором электропневматические клапаны (ЭПК) и регулятор давления (РД) измеряют давление Р₁, Р₂...Р_k сжатого воздуха в пневмосети замедлителя. В результате регулируемый элемент изменяет тормозящую силу замедлителя соответственно Р_т1, Р_{т2 ...}Р_тk,

передаваемую на колесные пары отцепа, изменяя тем самым скорость движения отцепа.

Отсюда очевидна зависимость друг от друга перечисленных параметров, участвующих в прогрессе регулирования. В этом процессе очень сложно определить работу одного звена системы, не имея информации о состоянии другого звена.

Воздействия функциональных узлов регулятора друг на друга представляют собой внутренние воздействия, но кроме них, образующих замкнутый контур, система имеет и некоторые связи с внешними факторами, т. е. имеются и внешние воздействия на систему.

Основным внешним воздействием на систему является возмущающее воздействие на объект управления. Это и смещение центра тяжести груза вагона в процессе торможения, и динамически неустановившееся движение объекта в результате его раскачиваний как горизонтальных, так и вертикальных, и изменяющийся коэффициент трения поверхностей колесных пар и балок замедлителя, и внешняя среда, и т. п.

Другим внешним воздействием является задаваемая величина V_0х(t), рассчитываемая на базе поступающей информации о параметрах прицеливания (L_x, V_x). Оно имеет место в рассматриваемом процессе в том случае, когда происходит изменение V_0х(t) при корректировании расчетной скорости выхода отцепа из замедлителя. Если V_0х(t) в процессе регулирования не изменяется, будем считать, что данное внешнее воздействие отсутствует.

Третьей группой внешних воздействий на систему автоматического регулирования скорости движения отцепов будем считать такую автоматически (без участия оператора) действующую систему, которая в требуемые интервалы времени в течение достаточно длительного срока изменяет величину скорости движения отцепа по заданной программе.

Автоматизированной, в отличие от автоматической, принято называть систему управления с участием человека. Таким образом, устройство регулирования скорости движения отцепов в замедлителе включает:

· измеритель (скоростемер);

· устройство адаптивного управления, включающее блок обработки сигналов и вычислитель;

· управляющее устройство (регулятор замедлителя);

· замедлитель.

Одной из самых сложных задач построения эффективных систем управления является знание параметров объекта управления – отцепа, как в динамике его свободного скатывания, так и в процессе торможения замедлителями тормозных позиций. Учет этих факторов реализован в современной системе управления прицельным торможением (УУПТ).

Алгоритмов

Критериями прицельного торможения, согласно ЭТТ к системам горочной автоматизации, являются два показателя: допустимая скорость соударения отцепов в зоне автоматизации на сортировочных путях (до 450 м) не должна превышать V_соуд≤5 км/ч и длина окон должна быть не более 3 м в расчете на один вагон.

Рассмотрим алгоритмы прицельного торможения отцепов с последней тормозной позиции, реализуемые в современных системах УУПТ, АРС. В качестве прицельной ТП может выступать либо парковая (IIТП), либо, в ее отсутствие, пучковая (IIТП).

Согласно кривой, если вагон затормозить в IIТП до скорости V_вых.р, то он, подчиняясь законам движения, через какое-то время окажется в координате l_x, в которой его скорость будет равна нулю, т. е. вагон остановится в соответствии с известным уравнением [5]:

V_вых =√ V²_кон +2 al_х , (4.4)

l_х= V²_вых – V²_кон/2a, при V_кон =0.

При этом необходимо отметить, что траектория движения отцепа на участке до l_х может быть хорошо (гарантированно) прогнозируемой только при обеспечении такого режима торможения, когда его ускорение движения сравняется с ускорением свободного скатывания на этом участке. Это условие обеспечивает динамически установившийся режим движения отцепа после действия импульсных сил торможения в замедлителе.

Основополагающими положениями в реализации алгоритмов прицельного торможения служат:

· определение координаты точки прицеливания l_х;

· вычисление требуемой (расчетной) скорости отцепа V_вых.р на выходе тормозной позиции;

· реализация заданного режима торможения, обеспечивающего минимизацию последствий действия инерционных сил отцепов;

· корректировка расчетной скорости выхода;

· адаптивное оттормаживание замедлителей;

· контроль исполненного режима управления.

Определение координаты прицеливания

В соответствии с уравнением 4.4 координата прицеливания l_x определяется при условии, что известна скорость выхода отцепа из ТП – V_вых и ускорение движения отцепа на участке пути l_x , т.е. если i-й отцеп выехал из ТП и его скорость зафиксирована, то дождавшись, когда он остановится на СП (V_кон = 0), определяется l_x либо ускорение а, с которым он двигался на рассматриваемом участке l_x.

Однако скорость выхода отцепа из ТП должна быть известна по меньшей мере, когда отцеп находится в зоне действия тормозных замедлителей, т.е. задолго до того, как он проедет по участку пути l_x. Более того, чаще всего имеет место, в момент подъезда очередного i+1 отцепа, i-й находится в движении и его координата l_x (координата прицеливания i+1 отцепа) неизвестна. Единственный путь решения этой задачи состоит в реализации прогнозирования координаты l_{x .} Причем гарантированность (уверенная предсказуемость) прогнозирования при отслеживании динамики движения i-го отцепа при движении по участку l_x будет тем выше, чем больше точек отсчета скорости (V₁,V_{2, ...}) через равные интервалы ∆l будут реализованы. На самом деле в пределе при отсчете скорости V_кон в точке, где эта скорость равно нулю, однозначно определяется l_x. таким образом, по мере продвижения i-го отцепа после торможения в замедлителе на каждом шаге измерения реальной скорости его движения вычисляется реальное ускорение движения (а_1, а_{2, ...}) и прогнозная координата L_пр:

L_пр = V_к – V_к+1/ 2а_к (4.5)

По мере продвижения отцепа накапливаются текущие значения вычисленных ускорений а_к и по ним находится усредненное значение а_к, так называемая оценка ускорения, значение которого в пределе должно быть равно истинному значению ускорения, с которым отцеп движется по участку l_x:

а_r = а_к-1 + 1/к(а_к - а_к-1).

Аналогично, по мере продвижения отцепа по участку пути через мерные интервалы ∆l пройденного пути уточняется прогнозная координата L_пр, приближения к своему действительному значению l_x.

Вычисляемые значения ускорения движения i-го отцепа отражают его реальные динамические качества, учитывающие все факторы, влияющие на удельное сопротивление движению w_о, фактические условия движения, включая уклон пути и внешние климатические факторы.

При этом нет необходимости пользоваться ориентировочным экстраполированием ускорения движения отцепа, получаемого на измерительном участке.

К моменту подъезда i+1 отцепа к ТП для расчета его скорости выхода _Vвых.i+1, становится известной координата прицеливания L_пр≈l_x. Следует заметить, что координата l_x необязательно должна соответствовать точке остановки хвоста i-го отцепа. Достаточно в качестве конечной скорости V_кон принять допустимую скорость соударения V_соуд≤5 км/ч или меньшую, определяемую координатой, в которой i+1 отцеп нагонит i-й со скоростью, меньшей чем допустимая.

Немаловажен и тот фактор, что прицеливание и соответственно управление i+1 отцепом осуществляется по переднему – i-му. Управление как бы ведется с ориентацией на «хвост» предыдущего. При этом очевидно, что внешние воздействующие факторы, как и состояние пути движения, за столь короткий интервал попутного следования можно считать практически не меняющимися.

Контроля заполнения путей

Системы контроля заполнения путей сортировочного парка (КЗП) призваны решать несколько задач: находить координату точки прицеливания отцепов, тормозимых в замедлителях; определять степень заполнения сортировочных путей в реальном масштабе времени. То есть они являются элементом обратной вязи в системе автоматического регулирования скорости скатывания отцепов, позволяющим оценить результат управления. Основное назначение систем КЗП состоит в определении координат отцепов на сортировочном пути. В процессе роспуска эта информация постоянно используется для коррекции режимов торможения, а перед его началом – для определения координаты прицеливания тормозимых отцепов.

Системы КЗП подразделяются на статические и динамические. Каждая из них обладает характерными свойствами.

Алгоритм работы статических КЗП независимо от типа используемых датчиков (рельсовые цепи, РТД, ИПД, счетчики осей) основан на фиксации прохода отцепа через границы участков, на которые разбита зона действия КЗП (~400-500 м).

Длина этого участка составляет 25 м (согласно требованиям ЭТТ по обеспечению точности допустимые отклонения при определении координаты отцепа составляют ±15 м). Исходя из этих данных, можно вычислить время, требуемое для анализа параметров скатывания отцепа в статистических КЗП, приняв их среднюю скорость движения по сортировочному пути = 2,5 м/с:

t_ан = L_уч/ V_ср ≈10 с.

При интенсивном роспуске интервал между скатывающимися отцепами составляет t_инт ≈ 2-3 с, который меньше, чем время, выделяемое для анализа параметров в статистических КЗП. Отсюда вытекает, что для работы статистического КЗП: t_ан ≥ t_инт.

Таким образом, информация от статистических КЗП не позволяет эффективно управлять торможением отцепов, так как данные о параметрах движения впереди идущего отцепа будут известны позже, чем очередной отцеп вступит или проследует тормозную позицию.

Из-за большой дискретности измерения расстояния точка прицеливания очередного отцепа может выбираться как в начале, так и в конце участка разбиения. При выборе точки прицеливания в начале участка расчетная скорость соударения, так как отцеп на таком достаточно коротком расстоянии не успеет набрать скорость. При выборе точки прицеливания в конце участка расчетная скорость в этой точке должна быть несколько меньше, чтобы исключить бой вагонов.

Алгоритм работы динамических КЗП основан на периодическом измерении скорости движущегося отцепа радиолокационными измерителями скорости через небольшие интервалы пути L_уч = 5-6 м. Тогда время анализа при средней скорости скатывания отцепа:

V_ср = 2,5 м/с,

t_ан = L_уч/ V_ср ≈2 с.

Таким образом для динамических КЗП выполняется следующее условие:

t_ан≤ t_инт.

Видно, что данные о скорости движения отцепа, измеренные динамическим КЗП, позволяют эффективно управлять торможением отцепов в реальном масштабе времени, так как прогнозная координата прицеливания очередного отцепа будет известна до его поступления на парковую тормозную позицию.

Датчиков

рассматриваемое устройство КЗП является еще одной попыткой расширить вопрос создания надежного комплекта КЗП, с использованием РЦ лишь в качестве линии передачи питающего напряжения.

Устройство КЗП, разработанное институтом Гипротранссигналсвязь [4] включает: индуктивные путевые датчики (ИД_i); регулируемый источник питания (ИПР); сравнивающие устройства (СУ) и регистрирующий блок (РБ).

ИД устанавливаются вдоль сортировочного пути и присоединяются к рель