централизованной автоблокировки типа АБТЦ.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (МГУПС(МИИТ))

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Кафедра: «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»

КурсовОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПУТЕВЫХ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ НА ПЕРЕГОНАХ ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ ПРИ ТЕПЛОВОЗНОЙ ТЯГЕ»

по дисциплине:

«АВТОМАТИКА И ТЕЛЕМЕХАНИКА НА ПЕРЕГОНАХ»

ВЫПОЛНИЛ: ст. гр. ТСА–411

Барышникова В.В.

ПРОВЕРИЛ: доц.  Кузнецов В.С.

Москва 2015

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПУТЕВЫХ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ НА ПЕРЕГОНАХ ДВУХПУТНОГО УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ ПРИ ТЕПЛОВОЗНОЙ ТЯГЕ»

1)    номер варианта - №1;

2)    род тяги поездов – тепловозная тяга;

3)    характер путевого развития на перегонах – двухпутный;

4)    длины участка железной дороги – L = 100 км;

5)    средняя длина перегона на участке – lср = 12 км;

6)    количество промежуточных станций на участке – 7;

7)    существующие устройства АТП – трехзн. АБ;

8)    перспективные устройства АТП – АБТЦ;

9)    число грузовых поездов в одном направлении за сутки – Nгр=50;

10)                      число пассажирских поездов в одном направлении за сутки – Nпасс = 20;

11)                       интервал попутного следования поездов – I = 8 мин.;

12)                      станционный интервал попутного следования  -  = 5 мин.;

13)                      техническая скорость грузовых поездов – Vгр = 60 км/ч;

14)                       техническая скорость пассажирских поездов – Vпасс =  100 км/ч;

15)                      частота сигнального тока – f  = 0 Гц;

16)                      минимальное сопротивление изоляции рельсовой линии -  = 1,0 Ом ·км;

17)                      аргумент входного сопротивления приемо-передающей аппаратуры по концам рельсовой линии  - ϕвх о = 0 град;

18)                      коэффициент поверхностной проводимости по верхнему слою балласта и шпалам  - Р = 0;

19)                      тип путевого приемника рельсовой цепи – одноэлементный;

20)                      тип электрической централизации промежуточной станции – РЦЦМ;

21)                      количество железнодорожных переездов на участке - 15;

22)                      скорость приближения поезда к переезду – Vп = 55 км/ч;

23)                      среднее число стрелок на промежуточных станциях - 12;

Руководитель: доц. Кузнецов В.С

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………….
1.  Аналитический обзор систем автоматики и телемеханики на перегонах магистральных железных дорог и линий метрополитенов………………
1.1.                    Необходимость разработки, особенности построения и аналитический обзор систем АТП на традиционной релейной элементной базе………………………………………………………….
1.2.                    Необходимость разработки, особенности построения и аналитический обзор частотных систем АТП…………………………
1.3.                    Необходимость разработки, особенности построения и аналитический обзор электронных систем АТП……………………..
1.4.                    Необходимость разработки, особенности построения и аналитический обзор единого ряда микроэлектронных и микропроцессорных систем АТП………………………………………
2.  Технические требования к проектируемым путевым устройствам АТП при их децентрализованном размещении на заданном двухпутном участке железной дороги с использованием рельсовых цепей с изолирующими стыками…………………………………………………….
3.  Проектирование путевых устройств автоматики и телемеханики на перегонах двухпутного участка железной дороги при тепловозной тяге...
3.1.                    Характеристика участка железной дороги оборудуемого проектируемыми путевыми устройствами АТП……………………..
3.2.                    Функциональные схемы систем АТП с рельсовыми цепями для двухпутных участков железных дорог…………………………………
3.2.1. Функциональные схемы децентрализованных систем автоблокировки с рельсовыми цепями ограниченной и неограниченной длины………………………………………………
3.2.2. Функциональные схемы централизованных систем автоблокировки с рельсовыми цепями неограниченной длины….
3.2.3. Особенности организации двустороннего движения поездов по одному из путей заданного двухпутного участка железной дороги…………………………………………………………………
3.3.                    Эффективность проектируемой системы АТП с рельсовыми цепями ограниченной длины для заданного двухпутного участка железной дороги…………………………………………………………………….
3.3.1. Пропускная способность двухпутных перегонов………………...
3.3.2. Участковая скорость движения поездов на заданном двухпутном участке железной дороги……………………………..
3.4.                    Проектирование путевых устройств автоблокировки с рельсовыми цепями ограниченной длины……………………………………………
3.4.1. Задачи и этапы синтеза рельсовых цепей с изолирующими стыками……………………………………………………………….
3.4.2.  Алгоритм синтеза рельсовых цепей с изолирующими стыками и методика определения оптимальных значений входных сопротивлений по концам рельсовой линии……………………….
3.4.3. Разработка математической модели, организация вычислительного процесса на персональном компьютере и выводы по результатам синтеза рельсовых цепей ограниченной длины с заданными параметрами…………………………………..
3.5.                    Разработка и анализ принципиальных схем путевых устройств АТП при их децентрализованном размещении на заданном двухпутном участке железной дороги и использованием рельсовых цепей с изолирующими стыками………………………………………………..
3.5.1. Схема двухпутной автоблокировки постоянного тока для участков с двусторонним движением поездов……………………..
3.5.2. Схема управления автоматической переездной сигнализацией на двухпутном участке с децентрализованной автоблокировкой постоянного тока……………………………………………………..
3.5.3. Устройства заграждения железнодорожного переезда………..
Заключение……………………………………………………………………...
Список использованных источников………………………………………….
Приложение А. Организация вычислительного процесса на персональном компьютере для синтеза рельсовой цепи ограниченной длины с заданными параметрами……………………………

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт занимает ведущее место в объеме перевозок грузов и пассажиров. Главная задача, решаемая на железнодорожном транспорте всеми его службами, хозяйствами, техническими и организационными мероприятиями заключается в обеспечении нормального непрерывного (штатного) протекания основного технологического процесса движения поездов для удовлетворения потребностей государства для перевозки пассажиров и грузов.

Для нормального (штатного) протекания технологического процесса необходимо выполнение двух требований:

1.                Обеспечение безопасности движения поездов (БДП)

2.                Обеспечение необходимого уровня потребной пропускной способности ж.д. линий.

Основная задача систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) заключается в обеспечении непрерывного нормального (штатного) протекания частного ответственного технологического процесса регулирования движения поездов в направлении реализации необходимой пропускной способности ж.д. линий при выполнении требований БДП.

Для обеспечения технологического процесса регулирования движения поездов необходимо решить 2 частные задачи:

1.                На перегоне: обеспечение интервального регулирования движения поездов (ИРДП) при движении с препятствием;

2.                На станции: организация оперативного регулирования скорости следования (ОРДП), регулирования скорости следования и выбора правильного пути (маршрута) в пределах станции.

Решение этих задач приводит к появлению более частных технологических процессов ИРДП и ОРДП, которые входят в технологический процесс регулирования движения поездов.

Технические средства и системы, которые обеспечивают нормальное протекание частного технологического процесса ИРДП (СИР), называются системами ИРДП или системами обеспечения безопасности на перегоне (СОБ).

В данном курсовом проекте осуществляется аналитических обзор систем автоматики и телемеханики на перегонах (АТП), применяемых на магистральных железных дорогах и линиях метрополитена, рассматриваются функциональные схемы АТП при децентрализованном и централизованном размещении аппаратуры с рельсовыми цепями ограниченной и неограниченной длины. Также рассматривается эффективность проектируемой системы АТП для двухпутного участка железной дороги с изолирующими стыками. Кроме этого осуществляется проектирование путевых устройств (синтез рельсовой цепи ограниченной длины). Приводится анализ основных схемных решений для двухпутных участков железных дорого при двустороннем движении поездов по каждому пути.

1.     Аналитический обзор систем автоматики и телемеханики на перегонах магистральных железных дорог и линий метрополитенов

1.1.          Необходимость разработки, особенности построения и аналитический обзор систем АТП на традиционной релейной элементной базе.

Системы автоматики и телемеханики на перегонах (АТП) на традиционной релейной элементной базе – это технические средства, осуществляющие ИРДП на перегонах, выполненные на традиционной релейной контактной базе, морально устаревшие, имеющие следующие недостатки:

1.                Ограниченные функциональные возможности

2.                Большая инерционность в работе

3.                Большая металлоемкость (габарит и вес)

4.                Большое потребление электроэнергии

5.                Низкая эксплуатационная надежность в работе

6.                Низкая информативность (использование в канале связи только 3 активных кодовых сигнала «з», «ж», «кж»)

Использование до настоящего времени устаревшей релейной элементной базы в СОБ в какой-то степени можно объяснить следующими обстоятельствами:

1.                Реле 1-го класса надежности является безопасным элементом с несимметричными односторонними отказами в наибольшей степени отвечающими требованиям БДП

2.                СОБ на релейной контактной базе за счет допустимости визуального обзора аппаратуры удобно в эксплуатации

3.                Переключение схемы (на контактах реле) технически просто реализовать в СОБ сложные логические функции по управлению движением поездов

4.                В настоящее время СОБ на релейной элементной базе обеспечивает решение поставленных задач по реализации потребной пропускной способности перегона с учетом пропускной способности требований БДП.

Автоблокировка (АБ)- представляет собой систему ИРДП, при которой перегоны делятся на отдельные блок-участки, ограждаемые путевыми светофорами, постоянные сигналы которых являются простейшим средством регулирования, обеспечивающие разрешение или запрещение вступления поезда на очередной блок-участок, а также ограничение скорости движения поездов.

В АБ существует блочный способ (с помощью РЦ) определения места положения препятствия.

В существующих системах АБ используются различные схемные решения в зависимости от следующих эксплуатационно-технических условий: род тяги поездов, количество путей на перегоне, характер движения по одному ж.д. пути, способ увязки сигнальных показаний между попутными путевыми светофорами, значность сигнализации путевых светофоров, по роду питающего сигнального тока, протекающего по рельсовой линии и условий электроснабжения ж.д. участков.

В настоящее время на магистральных ж.д. применяются 2 типовые системы АБ, в которых используются разные схемные решения в зависимости от вышеуказанных эксплуатационно - технических условий:

1.                ИПАБ- импульсно-проводная АБ постоянного тока для одно- и двух-путных участков ж.д. при автономной (тепловозной) тяге с трех- или четырехзначной системой сигнализации на проходных светофорах

2.                ЧКАБ- числовая кодовая АБ переменного тока для одно- и двухпутных участков ж.д. при электротяге пост или переменного тока с трех- или четырехзначной системой сигнализации на проходных светофорах.

АЛСН – четырехзначная автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного типа числового кода.

АЛСН представляет собой совокупность путевых и локомотивных устройств с помощью которых осуществляется непрерывная передача сигналов путевых светофоров в кабину локомотива; выполняется периодическая проверка бдительности машиниста при желтом, желтом с красным, красном и белом огнях локомотивного светофора и однократная проверка бдительности при любой смене сигналов; контролируется скорость при желтом с красным и красном огнях ЛС с принудительной остановкой поезда устройствами при потере бдительности машиниста или превышении скорости. Путевая аппаратура АЛСН осуществляет формирование и передачу в РЛ амплитудно-модулированных числовых кодовых сигналов у каждого проходного светофора в зависимости от его сигнального показания.

АПС- устройство автоматической поездной сигнализации.

Для обеспечения БДП и регулирования движения транспортных средств через ж.д. переезд его оборудуют устройствами АПС, к которым относится светофорная поездная сигнализация (без шлагбаума, с автоматическим шлагбаумом), автоматический оповеститель поездной и устройство заграждения переезда (УЗП).

УЗП представляет собой подъемные металлические плиты, перегораживающие в поднятом положении 2 полосы движения для автотранспорта с обеих сторон.

Схемы управления АПС различаются:

1.                АПСТ - схема управления АПС при АБ постоянного тока для одно- и двухпутных участков ж.д. с тепловозной (автономной) тягой

2.                АПСЭ - схема управления АПС при АБ переменного тока для одно- и двухпутных участков ж.д. с электротягой постоянного или переменного тока.

ЧДК - частотная система диспетчерского контроля. Устройства диспетчерского контроля движения поездов, применяемые на участках, оборудованных АБ, предназначены для сбора, передачи и отображения информации поездному диспетчеру об установленном направлении движения, занятости блок-участка, главных и приемо-отправочных путей станций, показания входных и выходных светофоров.

Передача нормативной информации о движении поездов осуществляется в 2 этапа:

1.                Оперативная информация о движении поездов по перегонам поступает на промежуточную станцию

2.                Оперативная информация с промежуточной станции передается на центральный диспетчерский пост

Для реализации 1-го этапа работы используется принцип частотного уплотнения каналов (16 каналов). Реализация 2-го этапа ЧДК для передачи оперативной информации на центральный диспетчерский пост основан на использовании частотно- распределительного принципа.

1.2.          Необходимость разработки, особенности построения и аналитический обзор частотных систем АТП

Частотные системы АТП отличаются следующими основными техническими решениями:

1.                Частотный способ кодирования информации, передаваемой по каналам «путь-локомотив» и «путь-путь»

2.                Использование более совершенных бесстыковых РЦ тональной частоты (ТРЦ)

3.                Использование кроме традиционной релейной элементной базы более совершенной электронной (полупроводниковой), микроэлектронной (интегральные микросхемы), микропроцессорной.

4.                По каналу «путь-локомотив» передаются гладкие немодулированные частотные кодовые сигналы, несущие информацию о допустимой скорости движения поездов Vд.

При этом используется:

а) непосредственное частотное кодирование;

б) комбинационное частотное кодирование.

При непосредственном частотном кодировании каждая частота соответствует значению допустимой скорости.

В комбинационном частотном кодировании кодовые сигналы передаются в виде комбинации из двух частот, образуя сочетания из 5 по 2, т.е. всего 10 различных кодовых сигналов. Для увеличения числа сигнальных показаний до 15, применяют дополнительную сигнальную частоту f7=375 Гц. Комбинационные частотные сигналы по сравнению с одиночными обладают большей помехозащищенностью и требуют меньше частотных каналов.

АБТЦ (АБТЦ-2000) – система автоблокировки с ТРЦ без изолирующих стыков(ИС), проходными светофорами и централизованным размещением аппаратуры.

Система АБТЦ внедрялась с 2000 года и является в настоящее время основной системой при реконструкции действующих и строительстве новых ж.д. линий. Основу системы составляют ТРЦ третьего поколения (ТРЦ-3). Предельная длина РЦ составляет 800 м для нормального сопротивления изоляции, а предельная длина РЦ, расположенной за светофором не более 350 м. такая длина РЦ позволяет обеспечить зону дополнительного шунтирования не более 40 м. В зоне установки светофора используется РЦ с несущей частотой 720 и 780 Гц, что позволяет обеспечить меньшую зону дополнительного шунтирования.

Система применяется на одно- и двухпутных участках с нормальным сопротивлением балласта при любом виде тяги. Схемное решение выполнено на малогабаритных реле РЭЛ, АНШ, НМШ. Система АБТЦ выполнена на релейной элементной базе, но осуществлено расширение функциональных возможностей АБ и усиление контроля «потери шунта» при движении поезда.

Особенностью работы АБТЦ является наличие схем замыкания и размыкания перегонных устройств, которые исключают появление разрешающего показания на светофоре в случае ложной свободности РЦ.

Система АБТЦ построена на релейной элементной базе, в связи с расширением функциональных возможностей АБ и усилением контроля потери шунта при движении поезда получилась довольно громоздкой, энергоемкой и сложной в обслуживании. Для исключения этого недостатка, сокращение эксплуатационных расходов на техническое обслуживание и повышение эксплуатационной надежности необходимо использовать системы на современной микроэлектронной и микропроцессорной элементной базе, к которой относится система АБТЦ-М, созданная институтом ВНИИАС.

АБТЦ-М - микропроцессорная система АБ с ТРЦ, централизованным размещением аппаратуры и дублирующими каналами передачи информации, полностью выполненная на микропроцессорной элементной базе.

Это компьютерная СИР, которая обеспечивает управление движением поездов через центральный процессор. Начала внедряться с 2006 года. В системе исключены все релейные схемы, формирование и обработка сигналов ТРЦ переведены на цифровую основу, программная адаптация решает различные задачи интервального регулирования и обеспечения безопасности на перегоне. В системе используют ТРЦ третьего поколения(ТРЦ 3).

Систему применяют при АБ с путевыми светофорами и без них с любым сочетанием каналов АЛСЕ, АЛС-ЕН и цифрового радиоканала. Допускается вместо РЦ использовать счетчики осей. Система АБТЦ-М является иерархической системой ИРДП на перегоне, включает в себя 3 уровня аппаратуры, которые связаны между собой последовательными каналами передачи данных. Верхний уровень предназначен для взаимодействия с другими системами управления и организацией движения поездом, отображения информации о состоянии перегона, а также для получения управляющих команд от оператора дежурного по станции. На среднем уровне выполняются логические зависимости на основании информации о состоянии устройств перегона и других систем, получаемые от нижнего уровня и управляющих команд, получаемых от верхнего уровня системы. Нижний уровень системы предназначен для сбора, обработки информации от путевых датчиков и других систем, ее передачи на средний уровень и исполнение или трансляции управляющих команд, полученных от аппаратуры среднего уровня.

По сравнению с другими системами АБ система АБТЦ-М имеет высокую надежность и большой ресурс работы за счет применения иерархической структуры современной элементной базы и технологии производства, промышленного изготовления, кабельного межблочного монтажа и самодиагностики программных аппаратных средств. А также высокую помехозащищенность.

АПС с ТРЦН – устройства автоматической поездной сигнализации с тональными рельсовыми цепями наложения (ТРЦН).

ТРЦ на перегонах находят все большее распространение из-за своей универсальности. В частности, в случае с переездом для использования дополнительных РЦ, чтобы определить момент вступления поезда на участок приближения перед переездом для закрытия его и момент освобождения поездом переезда на открытие его. На существующие РЦ 25-50 Гц накладываются ТРЦН. Применение ТРЦН, которые накладываются на кодовые РЦ обеспечивает сокращение изолирующих стыков в зоне переезда и вопросы кодирования. На переезде устанавливают 4 ТРЦН.

1.3.          Необходимость разработки, особенности построения и аналитический обзор электронных систем АТП

К электронным системам АТП относятся СОБ на современной электронной элементной базе.

К современной элементной базе можно отнести:

1.                Дискретные полупроводниковые элементы (транзисторы, операционные усилители и т.д.)

2.                Микроэлектронные устройства в виде интегральных микросхем различной степени интеграции (микросхемы средней степени интеграции 1533)

3.                Микропроцессорная техника и микросборки (микропроцессорный комплекс 1821 ВМ85 и однокристальная микро ЭВМ 1867 ВМ1)

КУРС-Б – комплексная унифицированная система обеспечения безопасности и регулирования движения поездов.

Относится к наиболее перспективным и совершенным КСИР движения поездов. Координата местоположения и скорость движения поезда определяется спутниковой навигационной системой связи GPS/ГЛОНАСС, а передача этой информации осуществляется по цифровому радиоканалу.

В систему КУРС-Б входят подсистемы:

- КЛУБ-У;

- САУТ-ЦМ;

-ТС КБМ.

  КЛУБ-У - унифицированная комплексная локомотивная устройство безопасности. КЛУБ-У как основное устройство системы КУРС-Б предназначено для полной замены несовершенной АЛСН. Создание КЛУБ-У оказалось возможным после разработки микроэлектронной системы АЛС-ЕН. Основной задачей системы КЛУБ-У является не ступенчатый контроль скорости (как в АЛСН) или многоступенчатый (как в АЛС-ЕН) контроль скорости, а непрерывный абсолютный плавный контроль скорости. В КЛУБ-У все физические изменения в положении поездов по спутниковой системе связи записываются в электронную карту регистрации. При этом фактически записываются не координаты местоположения, а режим торможения. Система КЛУБ-У более совершенна, чем САУТ, так например, одним из сложных вопросов из типовых СОБ является защита от несанкционированного трогания локомотивов под запрещающий сигнал. Локомотивная система безопасности КЛУБ-У имеет жесткий алгоритм построения кривой допустимой скорости.

САУТ-ЦМ - модернизированная система автоматического управления торможением поезда с централизованным размещением путевых устройств, выполненная на микропроцессорной элементной базе. САУТ-ЦМ в системе КУРС-Б автоматически определяет эффективность в тормозной системе поезда и при необходимости производит управляемое служебное торможение.

ТС КБМ - телемеханическая система контроля бодрствования машиниста. Эта система производит непрерывный контроль уровня бодрствования по электрическому сопротивлению кожи. Сигналы от датчиков, размещенных в браслете на руке, с помощью микропередатчика поступают на станционный блок для обработки и индикации.

КЭБ - кодовая электронная автоблокировка. КЭБ числового кода построена на электронной технике, микропроцессорах с применением микросборок. Разработана с целью устранения недостатков в типовой системе ЧКАБ, связанных с низкой надежностью электромеханических устройств. Было разработано 2 варианта КЭБ: КЭБ-1 и КЭБ-2.

КЭБ-1- это первый вариант электронной ЧКАБ, который начал разрабатываться в 1992 году. Система КЭБ-1 полностью совместима с ЧКАБ и предполагает частичную замену наименее надежных ее устройств. В КЭБ-1 используются 2 основных блока: генератор кодовых сигналов ГК-КЭБ и приемник- дешифратор кодов ПД- КЭБ, построенных на микропроцессорной технике. ПД- КЭБ заменяет собой весь тракт приема системы ЧКАБ, т.е. импульсное путевое реле ИМВШ и блоки дешифратора автоблокировки типа ДА: блок счетчиков БС-ДА, блок исключения БИ-ДА, блок конденсаторов БК-ДА. Генератор кодовых сигналов ГК-КЭБ вырабатывает числовые кодовые сигналы АЛС и заменяет весь передающий тракт. Сюда входят: кодовый путевой трансмиттер, трансмиттерная ячейка и БКТ- бесконтактная коммутация.

КЭБ-2- второй вариант электронной кодовой КЭБ, разработан в 1997 году и поставлен на опытную эксплуатацию.

Особенности: полностью исключает применение релейно-контактной аппаратуры и является необслуживаемой, т.к. имеет встроенный диспетчерский и технологический контроль. Основные отличия от КЭБ-1 помимо конструктивных изменений является наличие двухпроводной линии связи между сигнальными установками на перегонах и станционными устройствами. Линия связи используется для диспетчерского и диагностического контроля. В общем случае с каждой сигнальной установки может быть получена следующая информация: исправность блока контрольных устройств сигнальной точки (БУСТ), контроль целостности всех нитей ламп светофоров, контроль наличия сигнала мигания, контроль установленного на сигнальной точке направления движения, контроль свободности блок- участка, контроль влияния фидера питания (основной, резервный ), уровень напряжения на питающем и релейном конце РЦ, уровень напряжения на питающем фидере.

АПК ДК - система аппаратно- программного комплекса диспетчерского контроля.

АПК ДК высокого интеллектуального уровня представляет собой вычислительную сеть для централизованного контроля состояния станционных и перегонных устройств автоматики. АПК ДК собирает и передает поездному диспетчеру контрольную информацию о поездном положении в пределах диспетчерского круга. При этом осуществляется также контроль оперативных действий эксплуатационных работников и регистрация внезапных отказов и сбоев основных устройств автоматики. Контрольная информация с перегонов и промежуточных станций передается и отображается на линейных постах, а от них на центральный диспетчерский пост. АПК ДК состоит из трех подсистем, использующих программируемые контроллеры, ПК и специальное обеспечение.

1-ая подсистема (нижний уровень) состоит из автоматов контроля сигнальных точек, обеспечивающих получение и первичную обработку контрольной информации состояния перегонных устройств.

2-ая подсистема (средний уровень) состоит из промышленных компьютеров по одному на каждую станцию, выполняющих роль концентраторов и обрабатывающих информацию от подсистемы нижнего уровня. В эту же подсистему входит компьютер- концентратор центрального поста (ЦП).

3-ая подсистема (верхний уровень) состоит из АРМ диспетчера дистанции сигнализации и связи и работников отделения дороги.

1.5 Единый ряд микроэлектронных и микропроцессорных систем обеспечения безопасности движения поездов на перегоне.

Для обеспечения экономической эффективности внедрения современной микроэлектронной и микропроцессорной элементной базы необходимо добиться ее унификации, т.е. применение не какой-то единичной СОБ, а в целом комплекс систем управления движением поездов, т.е. на ж.д. транспорте необходимо создать микроэлектронную среду. Поэтому была создана научно- техническая программа- единый ряд перспективных микроэлектронных систем и устройств управления движением поездов. К перегонным СОБ единого ряда на современной микроэлектронной базе относятся: АЛС-ЕН, АЛСЕ-САУТ, АБ-ЧКЕ, АБ-Е1, АБ-Е2, АБ-УЕ, ЦАБ-Е, АРС-Е «ДВИЖЕНИЕ».

АЛС-ЕН - микроэлектронная автоматическая локомотивная сигнализация усовершенствованного частотного типа повышенной помехозащищенности и значности единого ряда с непрерывным каналом связи (НКС).

Основной функцией является выполнение многоступенчатого контроля скорости движения поезда и контроля бдительности машиниста. Локомотивные устройства формируют контролируемую Vк и допустимую Vд скорости и сравнивают их с измеряемой фактической скоростью движения. Контролируемая скорость Vк- скорость проследования впереди стоящего светофора. Она формируется по информации, полученной из НКС. Допустимая скорость Vд- скорость, при превышении которой начинается экстренное торможение поезда. Она формируется из контролируемой путем ее сравнивания с предыдущим значением. Фактическая скорость Vф сравнивается с допустимой Vд, при Vф> Vд- формируется сигнал на включение экстренного торможения; Vф> Vк – включается режим периодической проверки бдительности машиниста.

В системе АЛС-ЕН для передачи информации с пути на локомотив используется непрерывный канал связи с несущей частотой 175 Гц, организованный с помощью рельсовой линии с индуктивным приемником. Сигнальная информация передается по НКС путем двукратной фазоразностной модуляции (ФРМ), обладающей лучшими параметрами по помехозащищенности, чем амплитудный и частотный способ модуляции.

Для кодирования передаваемой информации по каждому подканалу используются восьмиразрядные двоичные кодовые комбинации помехозащищенного самосинхронизируещегося модифицированного кода Бауэра с кодовым расстоянием d=4. Это позволяет в каждом фазовом подканале иметь 16 кодовых комбинаций. Кодовые комбинации, передаваемые по первому фазовому подканалу (информационный) содержат информацию о числе свободных впереди поезда блок-участках (до 6), значение скорости проследования светофора 0-200 км/ч, длине впереди лежащего блок-участка, движение по перегону или боковому пути станции.

По второму фазовому подканалу (синхроподканал) передаются кодовые комбинации, служащие для цикловой синхронизации (для адреса).

АБ-ЧКЕ – микропроцессорная система числовой кодовой автоблокировки единого ряда.

Целью разработки системы является повышение устойчивости функционирования РЦ в условиях изменяющегося в широких пределах сопротивления изоляции рельсовой линии, увеличение надежности аппаратуры, повышение помехозащищенности контроля состояния рельсовой линии (КРЛ), снижение энергоматериалоемкости и эксплуатационных затрат на содержание устройства. Система функционально электромагнитно совместима с релейной ЧКАБ. Основным элементом системы АБ- ЧКЕ является микропроцессорный путевой приемо-передатчик (МПП-ЧКЕ), осуществляющий контроль состояния рельсовой линии, демодуляцию, декодирование, управление реле и формирование сигналов на программном уровне. Полезный сигнал в МПП-ЧКЕ обнаруживается методом поиска разладки ( скачкообразного изменения свойств) случайного процесса. Разладка определяется метолом алгоритма комулятивных сумм. Комулятивная (сосредоточенная) сумма- это математическое ожидание случайного процесса (сигнал + помеха). Правило обнаруживания разладки строится на сравнении на n- ом шаге решающей статистики Sn с фиксирующим порогом Uпв. Если на n-ом шаге выполняется условие, что комулятивная сумма Sn≥Uпв, то принимается решение о свободном, исправном состоянии рельсовой линии. Иначе, принимается гипотеза о занятом или неисправном состоянии рельсовой линии и выполняется следующие n+1 наблюдение.

АБ-УЕ – микропроцессорная унифицированная системаавтоблокировки единого ряда с децентрализованным размещением аппаратуры РЦ без изолирующих стыков и путевыми светофорами.

АБ-УЕ –комплексная СОБ, в ней нет сигнальных реле, огнями выходного светофора управляют микроконтроллеры. Целью разработки АБ-УЕ явилось дальнейшее улучшение эксплуатационно-технических свойств автоблокировки, расширение функциональных возможностей устройств. Значительный экономический эффект может быть достигнут за счет унификации аппаратуры автоблокировки по методу технической реализации отдельных модулей на функциональном уровне, конструктивном решении, применяемой элементной базе. Унификация сокращает номенклатуру изделий и позволяет применять индустриальные методы СОБ.

Отличительными особенностями АБ-УЕ являются:

- отсутствие на сигнальных точках электромагнитных реле и других электромеханических приборов;

- наличие встроенной подсистемы диагностического контроля и диагностики аппаратуры;

- возможность реализации функций любой эксплуатируемой на сети ж.д. автоблокировки с децентрализованным размещением аппаратуры путем изменения программного обеспечения;

- возможность дистанционного изменения настроек и технических параметров сигнальной точки.

ЦАБ-Е - компьютерная микропроцессорная система автоблокировки единого ряда с централизованным расположением путевой аппаратуры, РЦ без изолирующих стыков и путевыми светофорами.

В системе ЦАБ-Е впервые реализован принцип многократного использования станционного оборудования для оценки состоянии рельсовой линии (КРЛ) перегона. ЭВМ на центральном посту станции осуществляет временной опрос состояния перегонных РЦ, т.е. последовательно проверяется состояние рельсовой линии всех блок-участков перегона.

Состояние КРЛ определяется частотно- манипулирующими сигналами в диапазоне рабочих частот 1650- 1850 Гц. информация кодируется с помощью восьми разрядного модифицированного кода Бауэра. Решение о состоянии рельсовой линии принимает ЭВМ, выполняющая функцию приемника, который поочередно подключается к перегонным РЦ. Одна ЭВМ используется на половину перегона, а другая контролируется ЭВМ на соседней станции. Если уровень сигнала в РЦ превышает пороговое значение и принятые кодовые комбинации принадлежат множеству разрешенных комбинаций кода Бауэра, принимается решение о свободности РЦ. В противном случае, считается, что РЦ занята. Решение комплектов, контролирующих состояние РЦ сравнивается друг с другом. Одним из существенных преимуществ систем автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры является возможность эффективной реализации адаптивных алгоритмов функционирования РЦ, существенно повышающих устойчивость их работы при изменении параметров в рельсовой линии и влияния различных помех (адаптивных, мультипликативных).

2.                Технические требования к проектируемым путевым устройствам АТП при их децентрализованном размещении на заданном двухпутном  участке железной дороги с использованием рельсовых цепей с изолирующими стыками.

Проектируемые путевые устройства АТП при их децентрализованном размещении на заданном двухпутном участке железной дороги и использованием рельсовых цепей  с изолирующими стыками должны отвечать следующим общим техническим требованиям.

Основные технические требования, предъявляемые к системе:

- Путевые устройства АТП при их децентрализованном размещении должны устойчиво работать в диапазоне температур
от -60 С до +60;

- В электрических схемах проектируемой системы АТП любое повреждение элементов схем, вероятность которых выше , не должно приводить к появлению более разрешающего показания на путевом светофоре;

- Отсутствие любых показаний на путевом светофоре (светофор с погашенными огнями) требует остановку поезда перед этим светофором и приравнивается к светофору с красным показанием;

- При перегорании нити лампы запрещающего (красного) огня на данном путевом светофоре автоматически должен включаться запрещающий огонь на предыдущем по ходу движения поездов светофоре (перенос красного огня).

- При повреждении изолирующих стыков (отказ в виде короткого замыкания изолирующих стыков) не должен приводить к появлению на путевом светофоре более разрешающего показания;

- При двухстороннем движении по одному и тому же  пути  на двухпутном участке железной дороги, проектируемые системы АТП должны обеспечивать исключение возможности одновременного отправления поездов на перегон во встречном направлении по тому же пути.

- Обеспечение ЭМС путевых устройств проектируемой системы АТП с устройствами АЛС.

3.                Проектирование путевых устройств автоматики и телемеханики на перегонах двухпутного участка железной дороги при тепловозной тяге

3.1.         Характеристика участка железной дороги оборудуемого проектируемыми путевыми устройствами АТП

Согласно заданию, участок железной дороги имеет следующую характеристику:

-род тяги поездов – тепловозная;

-характер путевого развития – двухпутный;

-длина участка железной дороги – L = 100 км;

-максимальная/средняя длина перегона на участке – lmax/lср- 15/12 км;

- количество промежуточных станций на участке – 7;

- интервал попутного следования – I = 8 мин;

- станционный интервал попутного следования – τ_п = 5 мин;

- техническая скорость грузовых поездов – Vгр = 60 км/ч;

- техническая скорость пассажирских поездов – Vпасс = 100 км/ч;

-число грузовых поездов в одном направлении за сутки –Nгр = 50;

- число пассажирских поездов в одном направлении за сутки – Nпасс = 20;

-частота сигнального тока – 0 Гц;

- минимальное сопротивление изоляции рельсовой линии – r_имин= 1,0 Ом*км.

3.2.             Функциональные схемы АТП с РЦ для двухпутных участков железной дороги

                 3.2.1. Функциональные схемы децентрализованной системы АБ  с РЦ ограниченной и неограниченной длины

При применении АБ перегоны между станциями делят на блок-уча­стки для достижения их большей пропускной способности. Увеличение пропускной способности происходит вследствие того, что при приме­нении АБ координаты поездов определяются с точностью до блок-уча­стка, а при ПАБ — только с точностью до перегона или межпостового участка, т.е. с существенно меньшей точностью. Это позволяет сокра­тить при применении АБ безопасные межпоездные интервалы.

Каждый из блок-участков ограждается напольным светофором, по­казания которого зависят от состояния как этого блок-участка, так и нескольких других, расположенных за ним по ходу поезда.

Аппаратуру систем ДАБ каждого блок-участка располагают в специ­альных шкафах около светофоров и называют сигнальной точкой.

На рис. 3.1. приведена функциональная схема ДАБ для двухпутных учас­тков. Аппаратура каждого блок-участка данной системы ДАБ включает рель­совую цепь (РЦ), линейную цепь (ЛЦ), сигнальную цепь (СЦ) и светофор.

Рис.3.1.Функциональная схема ДАБ с линейными цепями и рельсовыми линиями с изолирующими стыками

В состав рельсовой цепи входят аппаратура передающего конца (П), рельсовая линия (РЛ), аппаратура приемного конца (ПР). устройства зашиты и сопряжения (УЗС). В системе применены рельсовые линии ограниченной длины с изолирующими стыками (ИС).

Аппаратура передающего конца РЦ предназначена для формирова­ния сигналов контроля состояния рельсовой линии (КРЛ) и передачи их в рельсовую линию.

Подключения П и ПР рельсовых цепей к РЛ происходят через устройства защиты и сопряжения (УЗС). Они предназначены для защиты П и ПР от опасных влияний напряжений и токов, создаваемых в РЛ. например грозовыми разрядами, дли исключения взаимных влияний между каналами АБ и АЛС. а также для обеспечения определенных со­отношений входных сопротивлений П, ПР и РЛ.

Рельсовая линия состоит либо из рельсов без стыков (цельносвар­ных), либо из отдельных рельсов со стыковыми соединителями.

Аппаратура приемною конца PЦ предназначена для анализа формы сигналов КРЛ и принятия на основе его результатов решения о состоя­нии рельсовой линии.

Таким образом, рельсовая цепь представляет собой подсистему контроля состояния рельсовой линии и в конечном счете состояния блок- участка.

По результатам контроля состояния рельсовой линии должна быть включена соответствующая лампа светофора, ограждающего данный блок-участок. В системе ДАБ, схема которой показана на рис. 3.1., ре­зультаты контроля получаются на выходе ПР, а светофор, ограждающий блок-участок, установлен на другом (входном) конце блок-участка. По­этому результаты контроля должны быть переданы от аппаратуры при­емного конца ПP рельсовой цепи к аппаратуре передающего конца, а именно к сигнальной цепи СЦ управления огнями светофора, огражда­ющего блок-участок. Для этого и предназначена линейная цепь ЛЦ. Она представляет собой подсистему передачи информации, включающую передатчик ПЛ. приемник ПРЛ и проводную линию Л.

ЛЦ предназначена также для передачи информации о состоянии рельсовой линии данного блок-участка не только к СЦ данного блок участка, но и на предшествующие сигнальные точки для включения ламп определенных цветов их светофоров.

Сигнальная цепь СЦ предназначена для выбора и включения лампы светофора определенного цвета, ограждающего блок-участок, в соот­ветствии с информацией о состоянии как данного блок-участка, так и нескольких предыдущих Таким образом. СЦ представляет собой авто­мат. управляющий огнями светофора на основе информации, поступа­ющей на его вход от ЛЦ.

Алгоритм функционирования системы при расположении поезда на блок участке с РЦЗ поясняется с помощью рис. 3.1. РЦЗ на основе ана­лиза формы сигналов КРЛ обнаруживает занятие блок-участка поездом и передает информацию об этом по ЛЦЗ к СЦЗ, которая на ее основе включает лампу красного огня светофора 3. Информация о красном огне светофора 3 передается далее по ЛЦ5 совместно с информацией о сво­бодности и целостности PЛ5 к СЦ5, которая на основе этой информа­ции включает на светофоре 5 лампу желтого огни. Наконец, информация о сигнальном показании светофора 5 совместно с информацией о свободности и целостности PЛ7 поступают по ЛЦ7 к СЦ7, на основа­нии которой она включает лампу зеленого огня светофора 7. Таким образом происходит автоматическое управление огнями светофоров при трехзначной сигнализации, т.е. при трех сигнальных показаниях наполь­ных светофоров — зеленом, желтом, красном.

В случае, если РЛЗ свободна от поезда. но одна из ее рельсовых ни­тей оборвана, то управление огнями светофоров происходит аналогич­ным образом.

Таким образом, технические средства каждого блок-участка рассмот­ренной системы ДАБ решают следующие задачи:

-               контроль свободности блок-участка;

-               контроль целостности рельсовой линии и пределах блок-участка;

-               передача результатов контроля к входному концу контролируемого блок-участка и входным концам предшествующих блок-участков;

-        управление огнями напольных светофоров.

Такая структура системы, когда светофоры, ограждающие блок-уча­стки. установлены у входных концов блок-участков, а ПР — у выходных концов блок-участков, была выбрана для снижения степени влияния сигналов КРЛ на тракты передачи сигналов АЛС. При таком подключении при входе поезда на блок-участок передатчик П рельсовой цепи шунтируется колесными парами поезда. и поэтому влияния его сигна­лов на тракт передачи сигналов АЛС от выходного конца блок-участка навстречу поезду практически не происходит.

Позже были созданы системы ДАБ с рельсовыми линиями ограни­ченной длины ИС, но без линейных цепей.

В системе для передачи информации от одной сигнальной точки к другой использованы не специальные про­водные линии, а рельсовые линии. Таким образом, в данной системе они используются, во-первых, для определения свободности блок-уча­стка и целостности рельсов в его пределах и, во-вторых, для передачи информации от одной сигнальной точки к другой, т.е. как двухпровод­ные линии.

Вместе с тем важно, чтобы системы АБ могли функционировать совместно с рельсовыми линиями без изолирующих стыков, так как последние являются самым ненадежным элементом систем АБ. В этой свя­зи были созданы системы АБ с более высокими частотами несущих колебаний. К ним относятся системы АБТ и АБ-УЕ.

Вначале была создана ДАБ с рельсовыми линиями неограниченной длины и линейными цепями для передачи информации между сигналь­ными точками. Эго дает возможность использовать сигналы КРЛ доста­точно простой формы и тем самым упростить схемы кодеров, модуля­торов, демодуляторов и декодеров, что важно при реализации системы на электромагнитных реле и элементах дискретной электроники.

Данная схема отличается от аналогичной схемы ДАБ с ИС тем, что передатчики сигналов КРЛ (П5, П7) подключаются к РЛ через УЗС в середине блок-участков, а приемники этих сигналов подключа­ются к входным и выходным концам блок-участков. В результате в пре­делах блок-участка организуются две рельсовые цепи. Такая схема под­ключения передатчиков к РЛ обусловлена тем, что их сигналы распрос­траняются в двух направлениях, а именно в рельсовые линии, рас положенные слева и справа от места подключения передатчиков. Поэтому, чтобы использовать полностью мощность каждого передатчика, при­меняют пару приемников, подключаемых к разным концам рельсовой линии. Такая схема обусловлена также целесообразностью разнесения в пространстве мест подключения передатчиков и приемников сигна­лов КРЛ, чтобы уменьшить степень прямого влияния сигналов пере­датчиков на входы приемников и тем самым облегчить техническую реализацию УЗС. В схеме рис. 4 3 эта проблема решается проще, так как передатчики и приемники разделены изолирующими стыками.

Ввиду того что приемная аппаратура ПP смежных рельсовых цепей подключается в одной точке, возникает задача их разделения между со­бой. Она решается путем применения в передатчиках смежных блок-участков несущих колебаний различных частот, а в приемниках — вход­ных полосовых частотных фильтров, разделяющих сигналы КРЛ с не­сущими различных частот.

             3.2.2 Функциональные схемы централизованных систем АБ с РЦ неограниченной длины

Следующим шагом в развитии систем АБ было создание централи­зованных систем (ЦАБ), отличающихся тем, что значительная часть аппаратуры рельсовых и сигнальных цепей расположена на станциях, ограничивающих перегон.

Централизованное расположение аппаратуры позволяет повысить производительность труда персонала, осуществляющего техническое об­служивание и ремонт аппаратуры ПАБ, и, как следствие, снизить эксплуатационные расходы. При централизованном расположении аппаратуры сокращается время поиска отказавших элементов, а также их замены или восстановления, так как не требуется время на проследование персонала к напольным релейным шкафам, как это имеет место при использовании систем ДАБ. В то же время реализация ЦАБ требует значительного объе­ма кабельных линий для связи рельсовых линий со станционной аппара­турой. Их надежность влияет на надежность систем ЦАБ в целом.

Системы ЦАБ подразделяются на системы с проходными и без про­ходных светофоров. В системах с проходными светофорами информация

о состоянии блок-участков передается машинистам поездов как с помощью напольных светофоров, так и по каналам АЛС. В системах без проходных светофоров эта информация передается только по ка­налам АЛС. Поэтому надежность каналов АЛС должна быть в этой си­стеме выше, так как вместо двух параллельных каналов передачи ин­формации о состоянии блок-участков машинисту поезда использует­ся только один.

На рис 4.6 изображена функциональная схема системы ЦАБ с про­ходными светофорами и рельсовыми линиями неограниченной дли­ны. Аппаратура рельсовых цепей (П,ПР) и сигнальных цепей (СЦ) расположена на двух станциях, ограничивающих перегон. Поэтому для управления огнями, к примеру, светофоров 5,7 и для формирования кодовых комбинаций АЛС, передаваемых в РЛ7, РЛ5, необходима ин­формация о состоянии рельсовых линий PЛ1, РЛЗ. находящаяся в CЦ станции Б (СЦ-Б). Для передачи этой информации предусмотрена ли­нейная цепь ЛЦ между станциями А и Б с передатчиками ПЛ и при­емниками ПРЛ.

Рис.3.2. Функциональная схема ЦАБ для двухпутных участков с рельсовыми линиями неограниченной длины

Для исключения взаимных влияний между смежными рельсовыми цепями в схеме на рис. 3.2. использованы сигналы с несущими различ­ных частот.

Элементы зашиты и сопряжения распределены между УЗС, распо­ложенными на станциях, и устройствами УС, расположенными на пе­регонах. Их назначение аналогично назначению УЗС других систем АБ.

В соответствии с дайной функциональной схемой разработана сис­тема централизованной автоблокировки типа АБТЦ.

В АБТЦ используются несущие с частотами 420, 480,580,720 и 780 Гц. Рекомендуется, чтобы между двумя рельсовыми линиями с несущими колебаниями одинаковых частот было не менее двух пар рельсовых ли­ний с несущими других частот.

В качестве кодера К использованы генераторы синусоидальных ко­лебаний с частотами 8 и 12 Гц. Они применены исключительно как дополнительные  отличительные признаки сигналов KPJI для снижения степени взаимного влияния между рельсовыми цепями.

В соответствии с функциональной схемой рис 3.2. разработана так­же микропроцессорная система АБТЦ-М. В ней используются несущие с частотами тонального спектра в диапазоне от 400 до 950 Гц. Для повы­шения помехоустойчивости рельсовых цепей применена частотная ма­нипуляция несущих в соответствии с передаваемыми кодовыми комби­нациями кода с избыточностью.

Как и в случае децентрализованных систем, микропроцессорные централизованные системы имеют ряд преимуществ перед релейными, а также реализованными на элементах дискретной электроники: они обладают меньшими материало- и энергоемкостью, габаритами; боль­шей помехоустойчивостью вследствие реализации на программном уров­не более помехоустойчивых форм сигналов КРЛ и более совершенных методов их обработки в приемниках, характеризуются более полной диагностической информацией о состоянии отдельных компонентов системы и возможностью передавать ее на автоматизированные рабо­чие места дежурного но станции (АРМ ДСП), электромеханика СЦБ (АРМ ШН) и диспетчера дистанции.

Элементом всех централизованных систем АБ, оказывающим суще­ственное влияние на безопасность и эффективность перевозок, являет­ся кабельная линия, соединяющая рельсовые линии со станционными устройствами.

3.2.3    Особенности организации двустороннего движения поездов по одному из путей заданного двухпутного участка железной дороги.

Важным условием повышения эффективности, качества и четкости работы железнодорожного транспорта, устойчивого выполнения плана перевозок и дальнейшего развития всех отраслей железнодорожного хозяйства является повышение уровня всей эксплуатационной работы, улучшение организации движения и технологии перевозок. Двустороннее движение поездов по каждому пути двухпутного перегона позволяет наиболее гибко регулировать поездопоток при наличии неравномерного движения поездов по направлениям, а также позволяет осуществить безостановочный обгон.

В тех случаях, когда проводится капитальный ремонт одного пути на двухпутном участке, предусматривается временное двустороннее движение по другому пути. В схемах типовой двухпутной автоблокировки предусмотрены переключающие устройства для регулирования движения поездов в неправильном направлении средствами автоматической локомотивной сигнализации.

После переключения пути на двустороннее движение интервальное регулирование движения поездов в пра­вильном направлении осуществляется средствами автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации, а в неправильном направлении — только средствами автоматической локомотивной сигнализации. Так как в неправильном направле­нии светофоры не установлены, то границы блок-участков определяют светофоры, установленные в правильном направлении движения.

3.3Эффективность проектируемой системы АТП с рельсовыми цепями ограниченной длины для заданного двухпутного участка железной дороги

3.3.1    Пропускная способность двухпутных перегонов

Эффективность существующих и внедряемых перспективных систем железнодорожной автоматики и телемеханики оценивают по следующим основным показателям:

1)    пропускной способности;

2)    участковой скорости;

3)    капитальным затратам;

4)    эксплуатационным расходам,

5)    степени безопасности движения поездов;

6)    производительности и условиям труда.

В курсовом проекте сравнивается эффективность существующих устройств автоблокировки (АБ) с устройствами релейной полуавтоматической блокировки (ПАБ) Сравнение эффективности АБ и ПАБ осуществляется в условиях одинаковых размеров движения и идентичности подвижного состава. Из показателей эффективности используется пропускная способность перегонов и участковая скорость движения грузовых поездов

Рассматриваемая система автоматики и телемеханики на перегоне (АТП) может быть использована в случае, если обеспечиваемая ею наличная пропускная способность перегона Nнал не меньше потребной пропускной способности

N_HАЛ ≥ N_ПРОП                                             (3.1)

Наличной пропускной способностью железнодорожного участка называется число поездов (пар поездов), которое может быть пропущено по этому участку в единицу времени (сутки) при заданных технической оснащенности и способе организации движения поездов.

При расчете суточной наличной пропускной способности участка следует

учитывать время необходимое для организации технологических «окон» t_TЕХH и коэффициент надежности работы технических устройств α_н.

Под технологическим «окном» понимают свободный от пропуска поездов промежуток времени, заложенный в графике движения и необходимый для выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту устройств: пути, контактной сети СЦБ.

Коэффициент надежности αн учитывает потерю пропускной способности при отказах технических средств.

При доминировании на участке грузовых поездов наличную пропускную способность линий определяют в грузовых поездах установленного веса. На двухпутных перегонах она определяется при безостановочном следовании поездов через раздельные пункты по каждому пути.

Наличная пропускная способность двухпутного перегона при ПАБ определяется для каждого пути по формуле (3.2):

,                                                    (3.2)

расчетных грузовых поездов в сутки,

гд е               1440 - число минут в сутках;

t_техн =120 мин – суточные потери на организацию технологического окна на двухпутном перегоне;

t_гр - время хода для заданного пути грузового поезда по лимитирующему перегону, т.е. такому, для которого это время больше, чем время хода по остальным перегонам данного участка, мин;

τ_п - станционный интервал попутного следования, мин;

α_н - коэффициент надёжности работы технических устройств (будем использовать α_н = 0,96 - при ПАБ; α_н = 0,92 - при ДЦ).

Величина интервала τ_п определяется исходя из того, что при ПАБ на перегонах на прилегающих станциях, применяются маршрутно-контрольные устройства (МКУ).

Время хода поезда по перегону максимальной длины будем определять из выражения:

, мин,                                               (3.3)

где    l_мах - максимальная длина перегона на участке, км;

V_гр - техническая скорость грузовых поездов, км /ч.

Наличная пропускная способность двухпутного перегона при АБ определяется для каждого пути по формуле (3.4):

 ,                                          (3.4)

расчётных грузовых поездов в сутки,

где    I - заданный расчетный межпоездной интервал попутного следования в пакете, мин.

Для определения возможности применения устройств ПАБ и АБ необходимо в соответствии с формулой (3.1) величины  и  сравнить с потребной пропускной способностью Nпотр.

В соответствии с заданными параметрами и характером движения потребная пропускная способность для каждого из путей двухпутного перегона определяется по формуле (3.5):

Nпотр = β(Nгр+ξпасс * Nпасс)                                  (3.5)

, расчетных грузовых поездов в сутки,

где    β = 1.1 - коэффициент, учитывающий необходимый запас пропускной способности двухпутных перегонов, при реальном неравномерном движении;

Nгp, Nпacc - заданное число грузовых и пассажирских поездов для каждого направления;

ξ пасс - коэффициент, служащий для приведения пассажирских поездов к грузовым (для двух путных перегонов с ПАБ - ξ пасс = 1,6; а с АБ- ξ пасс = 1,8.

Выполним расчет по формулам (3.2, 3.3, 3.4, 3.5):

Согласно формуле 3.1 можно сделать вывод о том, что эффективнее является система АБ.

3.3.2    Участковая скорость движения поездов на заданном двухпутном участке железной дороги

Технические мероприятия, проводимые по повышению пропускной способности железных дорог, обычно приводят к увеличению участковой скорости движения поездов, являющейся одним из основных показателей работы дороги. Повышения участковой скорости имеет большое народнохозяйственное значение, т.к. это позволяет:

1) ускорить доставку грузов;

2) снизить издержки перевозок;

3) уменьшить потребность в подвижном составе;

4) повысить производительность труда.

Под участковой скоростью понимается средняя скорость движения поездов в пределах заданного участка (в км/ч) с уче­том времени остановок на промежуточных станциях и потерь времени на разгоны и замедления.

Для приближенных расчетов участковой скорости движения грузовых поездов на двухпутных линиях, можно воспользоваться формулой:

,                                               (3.6)

где    Nгp - число грузовых поездов в одном направлении за сутки;

L - длина участка железной дороги, км;

 - общее время хода грузовых поездов по двухпутному участку в обоих направлениях в течении суток, ч;

Тс = (RtОБГ+ tTH) - общее время стоянок грузовых поездов при обгонах их пассажирскими на участке за сутки, ч;

R - количество обгонов грузовых поездов пассажирскими в обоих направлениях в течении суток ;

tОБГ - среднее время продолжительности стоянки грузового поезда при обгоне его пассажирским поездом, ч;

tTH - среднее время стоянки грузовых поездов на промежуточных станциях по техническим надобностям (ориентировочно принимается: при ПАБ - tTH = 2ч; при АБ - tTH = 0.7), ч.

Если число пассажирских поездов, проходящих за сутки по двухпутному участку в каждом из направлений, равно N_пacc, то общее количество обгонов в обоих направлениях за сутки составит:

                                       (3.7)

где Vпасс - техническая скорость пассажирских поездов, км/ч.

Среднее время продолжительности стоянки грузового поезда под обгоном может быть принято:

при ПАБ

,ч;                                       (3.8)

При АБ

, ч,                          (3.9)

где    lср- средняя длина перегона на участке, км;

τп- станционный интервал попутного следования, мин;

I – интервал попутного следования, мин;

30, 60 – числовые коэффициенты, позволяющие использовать величины τп, I в минутах, а величину tобг получать в часах.

Общее время хода грузовых поездов по участку в течение суток:

, ч.                                           (3.10)

 ч.

Общее время стоянок грузовых поездов при обгонах их пассажирскими поездами на участке за сутки:

При ПАБ

, ч;                                            (3.11)

При АБ

, ч.                                      (3.12)

Участковая скорость движения грузовых поездов:

При ПАБ

, км/ч;                                          (3.13)

, км/ч;

При АБ

, км/ч;                                  (3.14)

, км/ч;

Различие участковой скорости поездов для сравниваемых вариантов влечет за собой различную затрату поездо-часов на участке и различную потребность в подвижном составе.

Если в одном из сравниваемых вариантов участковая скорость оказалась больше скорости другого варианта, то количество поездо-часов, сбереженных за сутки, составит

.                                    (3.15)

Выражению (3.15) соответствует количество сбереженных за сутки локомотиво-часов, откуда количество высвобождаемых локомотивов равно:

                                               (3.16)

Число высвобождаемых вагонов зависит от средней величины состава поезда в осях m и составляет в четырехосных единицах:

,                                    (3.17)

где m=200 – среднее число осей в составе.

Как показывают расчеты наибольшая участковая скорость движения поездов больше при АБ, следовательно применение АБ эффективнее, по сравнению с ПАБ.

3.4  Проектирование путевых устройств автоблокировки с рельсовыми цепями ограниченной длины.

3.4.1    Задачи и этапы синтеза рельсовых цепей с изолирующими стыками

При проектировании путевых устройств автоблокировки необходимо осуществить синтез рельсовых цепей.

Предметом синтеза рельсовых цепей является расчет структуры рельсовой цепи по заданным режимам ее работы. Под расчетом структуры понимается оп­ределение таких обобщенных ее параметров, которые определяют специфиче­ские особенности проектируемой рельсовой цепи, заданной структурной схемой.

Для типовых рельсовых цепей постоянного тока обобщенными параметрами является следующий набор переменных:

{ R^`_вхн, R_вхк, l, r_и}, где                                         (3.18)

R^`_вхн, R_вхк– значение входных сопротивлений приемо-передающей аппаратуры по концам рельсовой линии рельсовой цепи постоянного тока;

l - длина рельсовой линии;

r_и - сопротивление изоляции рельсовой линии.

При синтезе рельсовых цепей необходимо определить оптимальные значения обобщенных параметров структуры исследуемой рельсовой цепи, обеспечивающих выполнение нормального, шунтового и контрольного режимов работы, для необходимых условий эксплуатации.

Первая задача синтеза. Определение оптимальных значений параметров приемно-передающей аппаратуры проектируемой рельсовой цепи, которые обес­печивают выполнение нормального, шунтового и контрольного режимов при максимально допустимой (предельной) длине рельсовой линии (l = l_max).

Математически первая задача синтеза для типовых рельсовых цепей постоянного тока представляется соответственно в следующем виде:

max{l}=Ф₁(R^`_вхн ,R_вхк ,l, r_и);                                         (3.19)

Вторая задача синтеза. Определение оптимальных значений параметров приемо-передающей аппаратуры, которые обеспечивают выполнение нормально­го, шунтового и контрольного режимов работы проектируемой рельсовой цепи заданной длины при минимально допустимом сопротивлении изоляции рельсо­вой линии r_имин .

min{r_и}=Ф₂(R^`_вхн ,R_вхк ,l, r_и).                                       (3.20)

Для рельсовых цепей постоянного тока принимаем допущение, что:

R^`_вхн = R_вхк =R_вхо                                                                          (3.21)

Принятые допущения сводят решение задачи синтеза к определению двух переменных l_маx, R_вхо^opt (для рельсовых цепей постоянного тока). Определение двух переменных осуществляется на плоскости с использованием инженерных графоаналитических методов.

Таким образом, для определения искомых величин l_маx, R_вхо^opt необходимо решить следующую систему из двух уравнений:

,                                                       (3.22)

где   

Для рассматриваемых типовых рельсовых цепей постоянного тока эксплуатационные критерии безопасности определяются соответственно из следующих выражений:

                                             (3.23)

;                                               (3.24)

где  - модуль сопротивления передачи основной схемы замещения типовых рельсовых цепей переменного тока в шунтовом режиме работы при наложении нормативного поездного шунта Rшн=0,06 Ом, в месте наихудшей шунтовой чувствительности и при условиях, наиболее неблагоприятных для шунтового режима;

 - модуль сопротивления передач основной схемы замещения типовых рельсовых цепей переменного тока в нормальном режиме работы и при условиях, наиболее неблагоприятных для нормального режима;

- модуль сопротивления передачи основной схемы замещения типовых рельсовых цепей переменного тока в контрольном режиме работы и при условиях, наиболее неблагоприятных для контрольного режима;

N -аппаратурный коэффициент исследуемой рельсовой цепи (принимается N=1,7).

Тогда основная система уравнений для решения инженерной задачи синтеза типовых рельсовых цепей постоянного тока примет вид:

                                               (3.25)

На практике синтез рельсовых цепей осуществляется в три этапа: абстрактный синтез, структурный синтез, параметрический синтез. При абстрактном синтезе решают ранее сформулированную задачу, то есть выбирают оптимальные значения входных сопротивлений приемо-передающей аппаратуры по концам рельсовой линии. При этом используют основную схему замещения рельсовых цепей. Методика решения этой задачи не зависит от вида рельсовой цепи, схемы устройств согласования в начале и конце рельсовой линии, а всецело определяется только учитываемыми режимами работы.

В курсовом проекте решаются задачи абстрактного синтеза типовых рель­совых цепей.

3.4.2    Алгоритм синтеза рельсовых цепей с изолирующими стыками и методика определения оптимальных значений входных сопротивлений по концам рельсовой линии

Алгоритм синтеза рельсовой цепи предлагает определение оптимального модуля входных сопротивлений по концам рельсовой линии R_вхо^opt по условиям обеспечения максимальной длины рельсовой линии l_max при заданном значении минимального сопротивления изоляции рельсовой линии r_иmin и частоты сигнального тока f.

Структура одного из возможных алгоритмов абстрактного синтеза рельсовых цепей, реализующего инженерный графо-аналитический способ решения уравнений (3.25), изображена на рис. 3.1.

Рис. 3.3. Структура алгоритма абстрактного синтеза РЦ переменного и постоянного тока

Согласно алгоритму:                                    

1 этап. Задаются различными длинами РЛ.

Пусть длина l_n= 0,5+0,25*n км, где n = 0,1, …, 17.

2этап. Оперируют с первым уравнением системы (3.25), полученным при условии к_шн=1.

3 этап. Для каждого значения длины РЛ l_i определяются соответствующие этим длинам величины Riвхо. По результатам вычислений необходимо построить график функциональной зависимости Rвхо= f(l) из условий К_шн=1 (рис. 3.2).

4 этап. Оперируют со вторым уравнением системы (3.25), полученными при условии К_ор=1.

5 этап. Строятся графики функций f1=f(l) и f2=f(l). Условие К_ор=1 выполняется прнги равенстве вспомогательных функций f1= f2. Координаты точки пересечения функций находятся графически. Координаты этой точки пересечения по оси абсцисс соответствуют максимально допустимой длине РЛ l_max, при которой выполняются оба условия К_шн=1и К_ор=1 (рис. 3.3).

6 этап. После графического определения абсциссы l_max по рис. 3.3 она переносится на график рис. 3.2. по этому графику определяется ордината, соответствующая абсциссе l_max. Данная ордината и будет искомым значением модуля оптимальных входных сопротивлений по концам для РЦ переменного тока R_вхо^opt

Расчет будем производить в программе Mathcad. Графики представлены на рисунках 3.4. и 3.5.Программа представлена в Приложении А.

3.4.3    Разработка математической модели, организация вычислительного процесса на персональном компьютере и выводы по результатам синтеза рельсовых цепей ограниченной длины с заданными параметрами

В курсовом проекте осуществляется инженерный синтез рельсовых цепей ограниченной длины (с изолирующими стыками). При инженерном синтезе все расчеты выполняются  для различных длин  РЛ - от 0,5 до 3,75 км с шагом 0,25 км, т.е. длина РЛ l_n= 0,5+0,25*n км, где n = 0,1, …, 17.

Наиболее рациональный порядок инженерных расчетов включает в себя 4 этапа, определяющих математическую модель, состоящую из нижеприведенных аналитических выражений для рельсовых цепей постоянного тока.

Сперва производится расчет величин, не зависящих от длины рельсовой линии:

Затем рассчитываются величины, зависящие от длины рельсовой линии:

Все вычисления с использованием данных формул производятся в приложении Mathcad и приведены в приложении А. По полученным функциям  и  строится график зависимости от длины рельсовой линии (рис. 3.4). Точка пересечения графиков определяет максимальную длину  рельсовой линии.

 

Рис.3.4 График зависимости  и

Затем на графике зависимости  определяется оптимальное значение входного сопротивления

Рис.3.5 График зависимости

3.5 Проектирование принципиальных схем путевых устройств, рассматриваемые системой интервального регулирования движения поездов для заданного двухпутного участка железной дороги

3.5.1 Схема двухпутной трехзначной автоблокировки постоянного тока для участков с двусторонним движением поездов

Состояние цепей схемы автоблокировки (рис. 3.6) соответствует одностороннему движению поездов. Для организации двустороннего движения необходимо в каждом релейном шкафу установить перемычки в цепях реле направления Н и его повторителя реле ПН.

При установленном правильном направлении движения, т.е. по сигналам автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации АЛС и занятом блок-участке 3П работа схемы протекает следующим образом.

Импульсное путевое реле И, установленное в релейном шкафу светофора 1, прекращает работать в импульсном режиме. Прекращается работа релейного дешифратора ДИР, при этом путевое реле П и его повторители ПИ, ПИ1, П1 в релейном шкафу светофора 1 обесточиваются, размыкая цепь питания линейного реле Л, установленного в релейном шкафу сигнальной установки 3. Фронтовым контактом линейного реле Л выключается реле С. Отпустив якорь, реле С тыловыми контактами включает на светофоре 3 лампу красного огня.

Огневое реле красного огня КО находится в возбужденном состоянии, контролируя состояние лампы красного огня. Кроме того, его контактами замыкаются цепи передачи информации о состоянии лампы красного огня по системе ЧДК на станцию (в схеме не показано).

Рельсовая цепь блок-участка 5П свободна от подвижного состава, поэтому импульсы с входного конца рельсовой цепи поступают на выходной конец. Импульсное путевое реле, установленное на выходном конце рельсовой цепи 5П, работает в импульсном режиме. От контакта импульсного реле И работает дешифратор ДИР, на выходе которого возбуждаются реле П и его повторители. Линейное реле Л, установленное в релейном шкафу сигнальной установки 5, возбуждается током обратной полярности от линейной батареи ЛП, ЛМ, находящейся в релейном шкафу светофора 3.

Линейное реле фронтовым контактом создает цепь возбуждения сигнального реле С, а контактом поляризованного якоря на светофоре выбирает желтый или зеленый огонь. В данном случае на светофоре 5 будет гореть желтый огонь. Лампа красного огня контролируется в холодном состоянии посредством огневого реле КО. Горение лампы желтого огня контролируется огневым реле О. Рельсовая цепь блок-участка 7П свободна, поэтому импульсы постоянного тока с входного конца рельсовой цепи поступают на выходной конец для работы импульсного реле И, которое находится в релейном шкафу светофора 5. Релейный дешифратор ДИР работает от импульсов реле И и на выходе релейного дешифратора возбуждаются путевое реле П и его повторители.

Увязка показаний светофоров осуществляется по линейной цепи, питание которой осуществляется от впереди стоящей сигнальной установки. Поэтому реле Л, установленное в релейном шкафу сигнальной установки 7, будет получать питание током прямой полярности от источника ЛП, ЛМ, расположенного на впереди стоящей установке 5.

После возбуждения линейного реле Л током прямой полярности возбуждается сигнальное реле С. Нормальным контактом поляризованного якоря реле Л подключается лампа зеленого огня к источнику питания С, МС.

Реле О, установленное в цепи горения лампы зеленого огня, контролирует целостность нити этой лампы. Нить лампы красного огня контролируется в холодном состоянии от источника постоянного тока П, М.

При нахождении поезда на участке ЗП и перегорании лампы красного огня на светофоре 3 выключается огневое реле О и в линейной цепи замыкаются его тыловые контакты, размыкая цепь питания реле Л светофора 5. На сигнальной установке 5 реле Л не будет получать питания и выключит сигнальное реле С, через тыловые контакты которого на светофоре 5 загорится лампа красного огня, т.е. осуществится автоматический перенос красного огня на позади стоящий светофор. В связи с этим на светофоре 7 зеленый огонь переключается на желтый.

В случае перегорания лампы желтого огня на светофоре 5 выключится огневое реле О, контролирующее целость нити лампы. В линейной цепи размыкаются фронтовые контакты реле О, а замыкаются тыловые, при этом реле Л, установленное в релейном шкафу светофора 7 получит обратную полярность тока и переключит контакт поляризованного якоря в переведенное положение, создав цепь питания лампы желтого огня и отключив цепь питания лампы зеленого огня.

При перегорании лампы зеленого огня на светофоре 7 выключится огневое реле О, переключит контакты в линейной цепи на тыловые, и в линейную цепь реле Л, установленного в релейном шкафу светофора 9, пойдет ток обратной полярности, отчего на светофоре 9 загорится желтый огонь.

Кодирование рельсовых цепей для работы АЛС начинается в момент вступления поезда на рельсовую цепь. Устройства кодирования установлены на релейном конце рельсовой цепи, т.е. на выходном конце блок-участка. Коды переменного тока частотой 50 Гц передаются в рельсовую цепь контактом трансмиттерного реле Т. Источником кодового тока является кодовый трансформатор КТ. При вступлении поезда на рельсовую цепь 5П реле И, расположенное на выходном конце блок-участка у светофора 3, выключится и через дешифратор выключатся путевое реле П и его повторители. Тыловым контактом реле П подключится питание к обмотке трансформатора КТ и реле Т. Выбор кода для кодирования рельсовой пели 5П осуществляется контактами реле Л и С. Если рельсовая цепь ЗП свободна и на светофоре горит зеленый огонь.

Навстречу движению поезда в рельсовую цепь 5П будет посылаться код 3. Если на светофоре 3 будет гореть желтый огонь, тогда в цепи возбуждения трансмиттерного реле используется переведенный контакт линейного реле, и рельсовая цепь 5П будет кодироваться кодом Ж. Если на светофоре 3 будет гореть красный огонь, то цепь питания реле Т (отмечена пунктирной линией) будет проходить через тыловой контакт реле С. Контактом реле Т рельсовая цепь 5П будет кодироваться с релейного конца кодом КЖ.

Рис. 3.6. Схема двухпутной автоблокировки постоянного тока для участков с двусторонним движением

3.5.2. Схема управления автоматической переездной сигнализацией на двухпутном участке с децентрализованной автоблокировкой постоянного тока

На рис. 3.7 приведена схема управления светофорной сигнализацией для нечетного пути двухпутного перегона. В релейном шкафу на переезде установлены такие реле: НП — путевое; НДП, НДП1 —дополнительное путевое и его повторитель; НТ — трансмиттерное; НДТ — дополнительное трансмиттерное; НИ, НИ1, НИ2 — импульсное путевое и его повторители; НИТ — импульсное трансляционное; НДИ — дополнительное импульсное путевое; НДКВ — дополнительное кодовое включающее; ДМТ — дополнительный маятниковый трансмиттер; НИП, НИП1 — известитель приближения и его повторитель; НВ — включающее переездную сигнализацию; НКТ — контрольное термическое.

В пределах блок-участка между светофорами 3 и 5, на котором расположен переезд, устроены две рельсовые цепи 5П с релейным концом НР на переезде и 5Па с питающим концом НП на переезде.

Если переезд расположен относительно светофора 5 на расстоянии, равном расчетной длине участка приближения, то переезд закрывается за один участок приближения, при вступлении поезда на рельсовую цепь 5П. Если расстояние до светофора 5 меньше расчетной длины участка приближения, то переезд закрывается за два участка приближения с момента вступления поезда на рельсовую цепь 7П. Приближение поезда за один или два участка приближения контролирует известительное реле приближения НИП. При установленных перемычках П1 и П2 реле НИП контролирует приближение поезда за один участок приближения, а при снятых — за два.

Состояние цепей схемы соответствует заданному правильному направлению движения по нечетному пути перегона и отсутствию поезда на участке приближения. Устройства автоматической переездной сигнализации выключены, переезд открыт. С питающего конца рельсовой цепи 5П через контакт маятникового трансмиттера МТ подаются импульсы постоянного тока. На переезде от этих импульсов работает реле НИ. Через контакт реле НИ в импульсном режиме работают реле НИ1 и НИ2. Реле НИ2 транслирует импульсы постоянного тока в рельсовую цепь 5Па. От этих импульсов у светофора 3 работает реле И. Через релейный дешифратор срабатывают путевые реле П и П1, контролируя свободное состояние блок-участка между светофорами 3 и 5.

Переезд закрывается за один участок извещения с момента вступления поезда на рельсовую цепь 5П. С этого момента на переезде прекращается импульсная работа реле НИ и его повторителей, через релейный дешифратор РД обесточивается путевое реле НП и вслед за ним его повторители НДП, НДП1, а также известительные реле приближения НИП, НИШ, фронтовым контактом последнего выключается реле НВ. Отпуская якорь, реле НВ включает переездную сигнализацию и закрывает автошлагбаумы. Если переезд должен закрываться за два участка приближения, то снимают перемычки П1 и П2, Реле НИП включается в линейную цепь НИ, ОНИ и получает питание через контакты путевого реле П1 рельсовой цепи 7П. С момента вступления поезда на рельсовую цепь 7П обесточивается реле НИП. Затем в том же порядке, как и при извещении за один участок приближения, переезд закрывается.

Если фактическая длина участка приближения больше расчетной, то вводят задержку на закрытие переезда. Для этого в цепь реле НВ через его фронтовой контакт подключают блок конденсаторов для создания замедления на отпускание якоря. При определении необходимого времени замедления реле НВ принимают, что конденсатор емкостью 1000 мкФ обеспечивает замедление на отпускание якоря примерно 4 с. На все время движения поезда по участку приближения 5П от светофора 3 в рельсовую цепь 5Па подаются коды АЛС. На переезде от кодовых импульсов работает реле НИТ и его повторитель НТ, которое транслирует кодовые импульсы в рельсовую цепь 5П.

В схеме автоматической переездной сигнализации применена защита от ложного открытия переезда при кратковременной потере шунта под поездом, движущимся по участку приближения. Защита выполнена с помощью реле НИП1 и НКТ. Кроме основной обмотки реле НКТ имеет термоэлемент, который при включении тока нагрева замыкает фронтовой контакт через 8—10 с. Схема включения реле НИП1 построена так, что каждое возбуждение этого реле происходит с выдержкой времени 8—10 с по цепи, проходящей через фронтовые контакты реле НКТ и НКТВ. Основная обмотка реле НКТ включена через тыловой контакт термоэлемента, отчего возбуждение реле возможно только после полного остывания термоэлемента. В случае потери шунта начинает работать реле НИ и через дешифратор РД включается реле НП, а вслед за ним реле НИП. Реле НИП1 не возбуждается, так как цепь тока разомкнута контактами реле НКТ, НКТВ.

Сначала образуется цепь срабатывания реле НКТ, проходящая через тыловой контакт термоэлемента НКТВ. Фронтовым контактом реле НКТ и тыловыми контактами реле НИП1, НВ включается термоэлемент. Время его нагрева до замыкания фронтового контакта больше, чем время потери шунта, поэтому термоэлемент не срабатывает и цепь реле НИП1 остается разомкнутой, ложного открытия переезда не происходит. Переезд открывается после освобождения участка приближения 5П.

Из рельсовой цепи начинают поступать импульсы постоянного тока, работают реле НИ, НИ1 и НИ2. Через дешифратор РД возбуждается реле НП и затем реле НДП и НДП1. После срабатывания реле НП возбуждается реле НИП и включает реле НКТ. С этого момента начинается нагрев термоэлемента НКТВ. После его полного нагрева через фронтовые контакты реле НКТ и НКТВ включается и затем само блокируется реле НИП1. Тыловым контактом реле НИП 1 выключается НКТВ, а фронтовым включается реле НВ, переезд открывается. После освобождения участка удаления начинается трансляция импульсов постоянного тока в рельсовую цепь 5Па. У светофора 3 срабатывают реле П, П1 и отключается кодирование блок-участка между светофорами 3 и 5.

Рис. 3.7. Схема управления АПС при двухпутной автоблокировке

3.5.3.  Устройства заграждения железнодорожного переезда

Для повышения безопасности движения поездов и автотранспорта применяют устрой­ства заграждения УЗП. Такие устройства представляют собой подъемные металлические плиты, перегораживающие в поднятом положении две полосы движения для автотранс­порта с каждой стороны переезда, что приводит к обязательной остановке перед закры­тым переездом.

При вступлении поезда на участок приближения к переезду (рис. 3.8.) в релейном шкафу переездной сигнализации обесточивается реле ПВ, включаются красные мигающие огни пере­ездных светофоров. С выдержкой времени обесточивается реле ВМ и опускаются брусья шлагбаумов. В релейном шкафу УЗП включается реле ПВ через тыловые контакты реле повторителей ПВ1 и ПВ2, расположенных в релейном шкафу переездной сигнализации. После обесточивания реле ВМ срабатывает реле включения заграждающего устройства ВУЗ и фрик­ционное реле Ф (рис. 3.9.). Через 3 с срабатывает блок выдержки времени БВВ, на выходе которого включается реле управления подъемом крышек заграждающих устройств УП. Через контакты сработавшего реле УП и реле ВУЗ включается медленнодействующее реле ВУЗМ (см. рис. 3.8.).

Управление каждым из четырех электроприводов для подъема или опускания крышек заграждающих устройств выполняет схема пусковых реле ПС и ППС для каждого электро­привода (рис. 3.8.).

Рис.3.8. Схема включения реле в РШ устройств заграждения переезда

Включение реле НПС и ППС происходит после срабатывания pеле Ф. Но для включе­нии реле ППС необходимо также проверить отсутствие автотранспорта в зоне обнаружения автосредств. Для этих  целей применяют датчики обнаружения транспорта КЗК. Каждый из четырех датчиков служит для контроля заня­тия зоны одной крышки заграждающего  уст­ройства. Принцип действия ультразвукового датчика КЗК основан на локации ультразву­ковыми импульсами зоны контроля крышки с последующей временной обработкой отражен­ных сигналов. Датчик имеет два выхода, кото­рые связаны с электромагнитным реле в базо­вом блоке контроля ББК. Одно реле включается при появлении отраженного сигнала, другое обесточивается при возникновении неисправно­сти датчика. Питание датчика обеспечивается постоянным током напряжением 40 В. посту­пающим из ББК. Контроль отсутствия авто­машины осуществляется фронтовыми контак­тами реле 1P3K—4РЗК. Эти реле получают питание от блока контроля транспортного средства ББК. Реле 1PH—4РН срабатывают при наличии напряжения на контрольных вы­ходах ББК.

Рис.3.9.   Схема включения фрикционного реле Ф и реле 1РЗКМ -4РЗКМ

После срабатывания реле НПС и ППС всех заградительных зон через их контакты пода­ется низание на двигатели электроприводов (рис. 3.11.). На этом рисунке показаны схемы включения двигателей электроприводов для 3 и 4 УЗ. В течение 4 с крышки УЗ поднима­ются, занимают заграждающие положения, препятствующие вступлению автотранспорта на переезд. Выключение двигателей электро­приводов после подъема крышек УЗ осуще­ствляется рабочими контактами автопереключателя. Если крышки УЗ не могут быть подня­ты или опущены из-за наличия препятствия, двигатели электроприводов работают на фрикцию. Выключение реле НПС и двигателей осуществляется контактами реле Ф. имеюще­го замедление на отпускание якоря 6—8 с.

В случае появления автомашины в зоне УЗ. например на выезде с переезда У31 или УЗЗ в момент подъема крышки УЗ, происходит обесточивание реле 1РЗК (ЗРЗК) и медленнодей­ствующего повторителя 1РЗК.М или ЗРЗКМ (см. рис. 3.9.). Через соответствующие контак­ты этих реле на конденсатор подпитки реле Ф поступает кратковременный заряд, достаточ­ный для удержания якоря этого реле в притянутом положении на время работы двигателя электропривода для опускания крышки УЗ.

Рис.3.10.  Схема включения пусковых реле НПС и ППС

Реле 1ППС (ЗППС) получает питание прямой полярности и перебрасывает свой якорь: крышка УЗ опускается. После освобождения маши­ной зоны УЗ срабатывают реле  1РЗК (ЗРЗК), получают питание реле 1РЗКМ (ЗРЗКМ). Кон­денсатор подпитки реле Ф кратковременно получает заряд, необходимый  для поддержания реле Ф во включенном состоянии на время работы двигателя электропривода для подъема крышки УЗ. Через фронтовой контакт реле 1РЗК (ЗРЗК) реле 1ППС (ЗППС) получает питание обратной полярности и переключает свой поляризованный якорь в цепи двигателя в противоположное положение: крышка УЗ поднимается.

После проследования поезда через переезд в релейном шкафу АПС выключается реле ПВ, а в релейном шкафу УЗП выключается реле ВУЗ. Через тыловой контакт реле ВУЗ и фронтовой контакт медленнодействующего реле ВУЗМ получает питание реле Ф.

Рис.3.11. Схема управления электроприводами устройств заграждения

Реле 1ППС-4ППС получают питание прямой полярности. Срабатывают реле 1НПС-4НПС. Образуются рабочие цепи работы электродвигателей для опускания крышек УЗ. После опус­кания крышек включаются контрольные реле 1ПК-4ПК, через замкнувшиеся контакты которых образуется цепь включения реле У1,У2 в релейном шкафу АПС. Брусья шлагбау­мов поднимаются и выключаются красные огни переездных светофоров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте на тему «Проектирование путевых устройств системы интервального регулирования движения поездов на перегонах двухпутного участка железной дороги при тепловозной тяге» получены следующие основные результаты:

1.                Определены необходимость разработки, требования и основные задачи, решаемы системой ИРДП;

2.                Рассмотрены перегонные системы обеспечения безопасности движения поездов на традиционной релейной элементной базе;

3.                Рассмотрены частотные системы обеспечения безопасности движения поездов на перегоне;

4.                Рассмотрены электронные системы обеспечения безопасности движения поездов на перегоне;

5.                 Рассмотрен единый ряд микроэлектронных и микропроцессорных систем обеспечения безопасности движения поездов на перегоне;

6.                Определены эксплуатационно-технические основы проектируемой системы интервального регулирования движения поездов на релейной элементной базе для заданного двухпутного участка железной дороги

7.                Проведено обоснование необходимости применения системы двухпутной автоблокировки с двусторонним движением поездов по каждому из пути;

8.                Определена эффективность проектируемой системы интервального регулирования движения поездов на релейной элементной базе для заданного двухпутного участка железной дороги;

9.                Рассчитана участковая скорость движения поездов на двухпутном участке железной дороги;

10.           Определена пропускная способность двухпутных перегонов;

11.           Определены оптимальные значения входного сопротивления по концам рельсовой линии и максимально допустимая длина рельсовой линии;

12.            Спроектирована схема двухпутной трехзначной автоблокировки постоянного тока для участков с двусторонним движением поездов; схема увязки двухпутной трехзначной автоблокировки постоянного тока со станционными устройствами; схема управления автоматической переездной сигнализацией на двухпутных участках с автоблокировкой постоянного тока.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.      Кузнецов В.С., Линьков В.И. Проектирование путевых устройств систем интрвального регулирования движения поездов. Часть III: методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Микроэлектронные системы интервального регулирования движения поездов». – М.: МИИТ, 2012. – 40 с.

2.      Лисенков В.М., Шаманов В.И., Шелухин В.И. Работа над дипломным проектом по системам железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебное пособие для ВУЗов ж.-д. трансп. – М.: МИИТ, 2011. – 283 с.

3.      Системы управления движением поездов на перегонах: Учебник для ВУЗов ж.-д. транспорта: В 3ч. Ч.1 / В.М. Лисенков, П.Ф. Бестемьянов, В.Б. Леушин и др.; Под ред. В.М. Лисенкова. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009. – 161 с.

4.      Системы управления движением поездов на перегонах: Учебник для ВУЗов ж.-д. транспорта: В 3ч. Ч.2 / В.М. Лисенков, П.Ф. Бестемьянов, В.Б. Леушин, А.В. Лисенков, А.Е. Ваньшин; Под ред. В.М. Лисенкова. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте»,
2009. – 324 с.

5.      Перегонные системы автоматики и телемеханики: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта / В.Ю. Виноградова, В.А. Воронин, Е.А. Казаков, Д.В. Швалов, Е.Е. Шухина; Под ред. В.Ю. Виноградова. – М.: Маршрут, 2005. – 292 с.

6.      Казаков А.А., Бубнов В.Д., Казаков Е.А. Автоматизированные системы интервального регулирования движения поездов: Учеб. для техникумов ж.-д. трансп. – М.: Транспорт, 1995. – 320 с.

7.      Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте: учеб. пособие / В.В. Сапожников и др.; под ред. В.В. Сапожникова. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011. – 288 с.

8.      Системы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учебник в 2ч./А.В, Горелик, Д.В. Шалягин, Ю.Г. Боровиков, В.Е. Митрохин и др.; под ред. А.В. Горелика. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2012. – 477 с.

9.      Лисенков В.М. Методы анализа и синтеза рельсовых цепей (статистический подход). – М.: ВИНИТИ РАН, 2014. – 202 с.

10.    Федоров Н.Е. Современные системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями: Учебное пособие. – Самара: СамГАПС, 2004. – 132 с.

11.    Аркатов В.С., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание. – М.: Транспорт, 1990. – 295 с.

12.    Сороко В.И. Реле железнодорожной автоматики и телемеханики. – М.: НПФ «Планета», 2002. – 696 с.

Приложение А. Организация вычислительного процесса на персональном компьютере для синтеза рельсовой цепи ограниченной длины с заданными параметрами