Автоматическая локомотивная сигнализация

Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) — система сигнализации на рельсовом транспорте, передающая сигнальные показания на пост управления подвижного состава (например, в кабину локомотива, моторовагонного поезда, дрезины и т. п.) В состав системы АЛС входят напольные передающие устройства, приёмные и дешифрующие устройства на подвижном составе, а также устройства, согласующие работу АЛС с другими компонентами сигнализации и блокировки, индикаторы, датчики и исполнительные устройства на подвижном составе.

Виды АЛС

Различают АЛС непрерывного действия (АЛСН), при которой информация о сигнале светофора поступает непрерывно, и точечную (АЛСТ), когда информация на локомотив передаётся в момент прохода мимо сигнальной точки. Существуют системы, где часть информации передаётся непрерывным способом, а часть — точечным. Приёмная аппаратура, как правило, объединённая с системой контроля бдительности машиниста и принудительной остановки поезда, и локомотивный светофор являются обязательными атрибутами практически любого локомотива, головного вагона или мотовоза, за исключением локомотивов промышленных предприятий, которым приём кода не требуется. Сигнальные точки автоблокировки могут как иметь светофоры, так и содержать только аппаратуру, в этом случае АЛСН именуется АЛСО — АЛС, используемая как самостоятельное средство сигнализации и связи. Проходных светофоров на перегонах при этом нет.

Устройство

Для кодирования сигнала могут применяться практически любые известные способы кодирования. Однако, в России и странах СНГ применяются два способа кодирования сигналов АЛСН — импульсный числовой, основанный на передаче серий (посылок) импульсов переменного тока (информацию несут число и длина импульсов в посылке), и частотный, при котором непрерывно передаётся переменный ток определённой частоты (информацию несёт частота). На наземных железных дорогах применяется импульсное кодирование и для передачи дополнительной информации в некоторых системах частотное, в метрополитенах только частотное. На скоростных железных дорогах применяется система АЛС-ЕН с двукратной фазоразностной модуляцией несущей частоты. Передача сигнала идёт по рельсовой цепи. Сигнальный ток подаётся от передающего устройства к поезду по одному рельсу, протекает через замыкающую рельсы между собой колёсную пару и возвращается к передающему устройству по другому рельсу. При этом рельсы и колёсная пара образуют рамку с током, магнитное поле которой улавливается подвешенными перед первой колёсной парой на высоте 110—240 мм над рельсами приёмными катушками. На сортировочных горках, где перед локомотивом находятся вагоны и поэтому нет возможности передать код спереди (рельсовая цепь замыкается колёсными парами вагонов и сигнальный ток не доходит до локомотива), применяется кодирование вслед — сигналы подаются сзади. В редких случаях (короткие рельсовые плети, низкое сопротивление балластного слоя, при котором значительная часть кодового тока протекает через балласт и не доходит до поезда) сигнал может передаваться не по рельсам, а по специальному шлейфу, уложенному вдоль них. В настоящее время ведутся работы по разработке систем передачи сигнала светофора на локомотив с использованием средств радиосвязи (например система АЛСР).

Локомотивная аппаратура АЛСН (сейчас повсеместно заменяемая на электронное комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У, которое, однако, принципы приёма и индикации сигналов АЛСН имеет те же) содержит два главных элемента — фильтр-усилитель и дешифратор, а также локомотивный светофор. Фильтр, установленный на входе усилителя, пропускает только кодовый переменный ток, отсекая все прочие токи — наводки от радиосвязи, электрооборудования локомотива и т. п. Кодовый ток на не электрифицированных линиях и линиях постоянного тока 3 кВ имеет частоту 50 Гц. На линиях же, электрифицированных переменным током напряжением 25 кВ и частотой 50 Гц, это недопустимо из-за влияния тягового тока на АЛСН, поэтому на таких линиях применяется кодовый ток частотой 25 Гц (на некоторых участках — 75 Гц), вырабатываемый установленным на сигнальной точке преобразователем. Локомотивы, которые могут выезжать на участки с разными частотами кодирования (тепловозы, электровозы двойного питания ВЛ82), оборудуются тумблерами для переключения частоты фильтра — 25/50 Гц, а на границах участков с разной частотой кодирования устанавливаются сигнальные знаки «АЛС-50» и «АЛС-25» или, например, щиты, с одной стороны которых написано «25», с другой — «75». Дешифратор расшифровывает кодовые посылки и выполняет некоторые другие функции. Формирует кодовые посылки специальное устройство на сигнальной точке — кодовый путевой трансмиттер. Обычный трансмиттер КПТШ состоит из асинхронного электродвигателя с редуктором, вращающего кулачковый вал, и контактов, замыкаемых этим валом. В зависимости от того, какой код должна передать сигнальная точка, переменный ток подаётся на те или иные контакты КПТШ, а с них поступает в рельсовую цепь. Контакты «З» замыкаются три раза примерно на 0,3 сек с интервалами между замыканиями 0,12 сек (малыми интервалами), после чего следует интервал 0,57-0,8 сек (большой интервал) и посылка передаётся снова. Так передаётся кодовая комбинация, соответствующая зелёному огню на путевом светофоре. Кодовая комбинация, соответствующая жёлтому огню создаётся контактами «Ж» и состоит из двух импульсов, кодовая комбинация «КЖ», передаваемая при красном огне на путевом светофоре — из одного. Длительность импульсов незначительно меняется в зависимости от типа КПТШ и передаваемой кодовой комбинации. Существуют также электронные трансмиттеры и другие устройства, передающие точно такие же кодовые сигналы. Точные данные для наиболее распространённых трансмиттеров указаны на рисунке «Кодирование сигналов АЛСН». При приёме кодовой комбинации «КЖ» на локомотивном светофоре горит соответствующий красно-жёлтый огонь. Если кодовый сигнал АЛСН теряется (перестает приниматься) после приёма кодовой комбинации «КЖ», то на локомотивном светофоре загорается красный огонь — считается, что локомотив проехал красный огонь светофора и въехал на рельсовую цепь, которая ещё зашунтирована идущим впереди поездом. При потере кодового сигнала в случае горения огня «З» или «Ж» на локомотивном светофоре загорается белый огонь. Обычно это означает, что поезд вышел на некодируемый путь, либо сообщает о какой-либо неисправности (неисправность сигнальной точки, обрыв рельсовой цепи) или внезапном загорании красного огня на впереди стоящем светофоре. Если впереди находится заградительный светофор переезда или иного опасного места, то появление белого огня требует немедленной остановки.На участке «Санкт-Петербург — Москва» Октябрьской железной дороги совместно с АЛСН применяется система АЛС-ЕН, в которой используется двукратная фазоразностная модуляция сигнала и модифицированный код Хэмминга. В отличие от классической АЛСН, АЛС-ЕН контролирует свободность до пяти блок-участков впереди поезда, что необходимо для обеспечения скоростного движения на данном участке. Как в системе АЛСН, в АЛС-ЕН кодированный сигнал на локомотив передается по рельсовой цепи.

Контроль бдительности машиниста и скорости движения

Классическая система контроля бдительности и экстренного торможения, входящая в состав локомотивного дешифратора АЛСН, действует следующим образом. В кабине установлен электропневматический клапан автостопа ЭПК-150. При нормальной работе АЛСН подаёт питание на его электромагнит. При необходимости проверить бдительность машиниста питание снимается, из так называемой камеры выдержки времени ЭПК начинает через специальный свисток выходить воздух. Свисток служит сигналом проверки бдительности. Чтобы прекратить свисток, машинист должен нажать рукоятку бдительности РБ, при этом восстанавливается питание электромагнита ЭПК, камера выдержки времени вновь наполняется воздухом. Как только из камеры выдержки времени выйдет воздух, на что требуется 6-8 сек, давление этого воздуха уже не может удержать срывной клапан ЭПК — срывной клапан открывается, выпуская воздух из тормозной магистрали, что вызывает экстренное торможение. Непосредственно перед началом автостопного торможения размыкается контакт в цепи питания электромагнита ЭПК и при нажатии РБ питание ЭПК уже не восстанавливается.

При приёме кодовой комбинации «З» бдительность не проверяется, а скорость практически не ограничивается (или ограничивается на уровне установленной скорости или несколько выше). При любой смене сигнала локомотивного светофора на менее разрешающий происходит однократная проверка бдительности. При движении при приёме кодовой комбинации «Ж» осуществляется периодическая (через 15-20 с) проверка бдительности машиниста в случае, если скорость движения превышает контролируемую, обычно 60 км/ч. При приёме кодовой комбинации «КЖ» осуществляется периодическая проверка бдительности при любой скорости движения, а при скорости выше порога (60 км/ч) происходит безусловное экстренное торможение. Таким образом, фактически запрещено проезжать жёлтый сигнал со скоростью более 60 км/ч. При переключении локомотивного светофора на красный огонь (например, при проезде закрытого сигнала) также осуществляется периодическая проверка бдительности, а при превышении скорости 20 км/ч — безусловное экстренное торможение. Для контроля скоростей 20 и 60 км/ч используются сигналы, поступающие от контактного устройства скоростемера 3СЛ-2М или иного прибора измерения скорости.

Однако, данная система АЛСН, принятая на железных дорогах, в принципе не может обеспечивать приемлемый уровень безопасности движения без помощи человека (в случае, например, если машинист в сонном состоянии «механически» нажимает на кнопку бдительности, он может подвести поезд к закрытому сигналу на скорости 60 км/ч). Более современные системы контроля бдительности используют более сложные алгоритмы работы, отличающиеся использованием разных световых и звуковых сигналов для проверки бдительности, числом и расположением кнопок и рукояток подтверждения бдительности, но в целом выполняют ту же задачу и контролируют те же самые скорости.

Эксплуатация

На участках, оборудованных автоблокировкой, безопасность движения зависит от точного и своевременного выполнения машинистами поездов сигналов, подаваемых проходными светофорами. Однако при плохой видимости из-за тумана, снегопада, дождя и в других трудных условиях машинист не всегда может своевременно различить показание светофора и может проехать запрещающий сигнал. Чтобы исключить такие случаи и облегчить машинисту ведение поезда, все участки, оборудованные автоблокировкой, согласно ПТЭ дополняются устройствами автоматической локомотивной сигнализации. Она предназначена для передачи показаний путевого светофора, к которому следует поезд, на локомотивный светофор, установленный в кабине машиниста. Это обеспечивает машинисту, особенно при плохих условиях видимости, возможность уверенно и безопасно вести поезд с высокой скоростью. Дополнительно к устройствам АЛС на локомотивах устанавливают автостопы, которые служат для автоматической остановки поезда, если машинист не примет мер к торможению, и своевременной остановки поезда перед светофором. В зависимости от способа передачи сигнальных показаний путевых сигналов на локомотив (непрерывно или только в определенных точках пути) различают автоматическую локомотивную сигнализацию непрерывного типа с автостопом (АЛСН) и автоматическую локомотивную сигнализацию точечного типа с автостопом (ACHT), причем последняя может применяться только на участках, оборудованных полуавтоматической блокировкой. Автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного типа с автостопом (рис. 21.3) служит для постоянной передачи на локомотив показания путевого светофора, к которому приближается поезд. Показания светофора передаются на локомотив посредством рельсовых цепей. Навстречу движущемуся поезду от стоящего впереди светофора в рельсовую цепь подается переменный кодовый ток. Он наводит в приемных катушках ПК локомотива кодовые импульсы тоже переменного тока (примерно 0,2 В). Эти импульсы через фильтр Ф поступают в усилитель У, где преобразуются в импульсы постоянного тока и усиливаются. В дешифраторе ДШ коды расшифровываются и в зависимости от их значения включается соответствующий огонь локомотивного светофора ЛС. Если на путевом светофоре горит зеленый огонь, то навстречу поезду протекает ток кода 3 (три импульса в кодовом цикле) и на локомотивном светофоре горит также зеленый огонь; от светофора с желтым огнем следует код Ж (два импульса в цикле) и на локомотиве также горит желтый огонь; от светофора с красным огнем поступает код КЖ (один импульс в цикле) и на светофоре локомотива горит желтый огонь с красным.

В случае отсутствия кодов в рельсовой цепи при вступлении поезда на занятый блок-участок на локомотивном светофоре ЛС загорается красный огонь. Белый огонь, на ЛС включается при приближении поезда к светофору с разрешающим показанием или при следовании по некодированным станционным путям; машинист должен руководствоваться показаниями путевых светофоров. В момент смены на Л С более разрешающего огня на менее разрешающий машинисту подается предупредительный свисток о возможности срабатывания автостопа В этом случае машинист должен в течение 6′— 8 с нажать рукоятку бдительности, в противном случае произойдет автоторможение поезда После нажатия рукоятки бдительности машинист должен снизить скорость движения до установленной или остановить поезд. Когда машинист проезжает светофор с желтым огнем и при движении на красный огонь на ЛС происходит смена огня на желтый с красным; машинист должен руководствоваться показаниями путевых светофоров. С момента появления на локомотивном светофоре желтого огня С красным машинист обязан периодически через каждые 20—30 с нажимать рукоятку бдительности, в противном случае сработает автостоп. Периодическое нажатие рукоятки бдительности мобилизует внимание машиниста на необходимость своевременно произвести торможение и остановить поезд перед светофором с красным огнем. Для контроля за действиями машинистов на локомотивах применяют скоростемеры, которые записывают на ленте фактическую скорость движения и регистрируют горение красного или желтого с красным огня на локомотивном светофоре, нажатие рукоятки бдительности и работу автостопа. Система АЛСН применяется на магистральных железных дорогах, где скорости движения пассажирских поездов не превышают 120 км/ч, а грузовых — 80 км/ч На линиях с более высокими скоростями применяется система скоростной авторегулировки. Она представляет собой многозначную автоматическую локомотивную сигнализацию с автоматическим регулированием скорости движения поездов (АЛСМ). Устройство автоматического регулирования скорости работает только при превышении фактической скорости над допустимой. Если фактическая скорость ниже допустимой, то скорость регулирует сам машинист. Особенностью этой системы является то, что на перегоне отсутствуют путевые светофоры и рельсовые цепи. Регулирование движения достигается за счет того, что весь перегон разделяется на координатные участки, длина которых зависит от требований точности регулирования межпоездного интервала. На локомотивах имеются устройства, которые фиксируют прохождение координатных точек (пройденный путь) и передают данные на приемные устройства станции, благодаря чему определяется место нахождения поезда на перегоне. По координатам двух попутно следующих поездов определяется интервал между ними; на АЛСМ поступает определенный частотный сигнал и загорается огонь, отражающий расстояние до впереди идущего поезда и значение допустимой скорости движения. Дальнейшим развитием таких систем на линиях со сверхскоростным движением является сочетание интервального, скоростного и диспетчерского регулирования движения. Важнейшим их элементом являются устройства автоматического ведения поезда (система автоматического управления тормозами САУТ), что достигается благодаря применению ЭВМ и микропроцессоров. Создана новая система автоматической локомотивной сигнализации на микроэлементной базе (АЛС-ЕН), которая входит в единый ряд систем автоматического управления движением поездов. Аппаратура АЛС-ЕН состоит из путевых и локомотивных устройств. Основная функция АЛС-ЕН — это выполнение режима ступенчатого контроля скорости движения поезда и контроля бдительности машиниста. Для этого локомотивные устройства по полученной от путевых устройств информации (до 256 сообщений) определяют значения контролируемой и допустимой скоростей и сравнивают их со значением фактической скорости движения поезда. Отображается также число свободных впереди поезда блок-участков (до шести). Все сообщения с пути на локомотив передаются по рельсовому индуктивному каналу связи, при этом используется одна частота — 175 Гц. Контроль бдительности машиниста выполняется однократно и периодически соответственно при смене сигнального показания на более запрещающее и превышении контролируемой скорости. Для грузовых, пассажирских и высокоскоростных поездов установлены максимальные скорости движения — соответственно 90, 160 и 200 км/ч. Максимальная контролируемая скорость принимается на одну градацию ниже наибольшей допустимой для данного поезда. Устройства АЛС-ЕН позволяют использовать эту систему как основное средство интервального регулирования движения поездов. Система выполнена таким образом, что в случае ее отказа обеспечивается переход на систему АЛСН. Предусмотрено автоматическое снижение скорости с помощью специального устройства при движении поезда на запрещающий сигнал.

2.3 Обслуживание устройств АЛСН

Наиболее прогрессивной формой организации эксплуа­тационной работы дистанций сигнализации и связи, нап­равленной на совершенствование технологического про­цесса обслуживания и ремонта устройств СЦБ и связи, является индустриальный метод. Основными характерис­тиками этого метода является высокая механизация производства, его концентрация и специализация, кото­рые проводятся одновременно с совершенствованием системы управления и социального развития дистанций сигнализации и связи. Главной целью внедрения ин­дустриального метода является повышение безопасности движения поездов и надежности устройств, обеспечение роста производительности труда и улучшение социальных условий, сокращение трудовых, материальных и энерге­тических затрат. Особенности организации технического обслуживания устройств СЦБ на перегонах в отличие от крупных станций обусловлены большой территориальной рассредоточенностью устройств вдоль трассы железной дороги. Этот факт наряду с неравномерностью распределения персо­нала по участку, различной степенью его укомплектован­ности и разнообразным характером дорог и средств передвижения определяет различия в формах организации труда. Для таких участков возможны четыре метода обслужи­вания — метод местных бригад, комплексный, централизо­ванный и вахтовый. Первые два метода применяют, если персонал проживает на территории, находящейся вблизи малых станций; вторые два — при отсутствии жилья персонала вблизи участков обслуживания или низкой укомплектованности участков. При этом под методом технического обслуживания понимается совокупность тех­нологических и организационных правил выполнения опе­раций технического обслуживания и ремонта. Для устройств СЦБ, как правило, применяют перио­дическое техническое обслуживание, которое предусматри­вает выполнение заданного объема работ через точные интервалы времени независимо от технического состояния устройств. Применяют также обслуживание или ремонт „по состоянию", при котором объем данного обслуживания или ремонта, а также срок следующего намечаются во время проведения специальных осмотров. Состав работ, периодичность выполнения и квалифи­кация исполнителей определяются Инструкцией по техни­ческому обслуживанию устройств сигнализации, центра­лизации и блокировки (СЦБ). Порядок выполнения работ определяется Инструкцией по обеспечению безопасности движения поездов при производстве работ по техни­ческому обслуживанию и ремонту устройств СЦБ. Нормы времени на выполнение отдельных работ по обслужи­ванию и ремонту устройств устанавливаются соответству­ющими технолого-нормировочными картами, а числен­ность инженерно-технических работников, рабочих и работников массовых профессий — собственными норма­тивами численности.