Дипломная работа: Железнодорожные системы

Во второй половине 30-х годов по разработкам Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ЦНИИ МПС) была создана отечественная система автоматической локомотивной сигнализации (АЛС). Впервые эта система была внедрена на участке Москва-Серпухов. Одновременно с внедрением велись работы и по повышению надежности элементов автоблокировки.

На участках с тепловозной тягой нашла применение автоблокировка с импульсными рельсовыми цепями, которые позволяют делать блок-участки длиной до 2600 м. и исключают опасные отказы при влияний блуждающих токов. Для электрифицированных участков были разработаны кодовые рельсовые цепи, на основе которых построена числовая кодовая автоблокировка. Эта система позволила обеспечить связь между светофорами по рельсовым цепям без применения линейных проводов, а также осуществить автоматическую сигнализацию совместно с автоблокировкой.

С введением электрической тяги переменного тока появилась необходимость в кодовых рельсовых цепях с частотой питания, отличной от частоты тягового тока, обеспечивающих надежную защиту от опасных и мешающих влияний гармоник тока 50 Гц. В связи с этим были разработаны и нашли применение рельсовые цепи переменного тока частотой 75 Гц. С применением рельсовых цепей 75 Гц была построена числовая кодовая автоблокировка на ряде участков сети железных дорог.

Однако с введением рельсовых, цепей 75 Гц возникли трудности в преобразовании частоты 50 Гц в 75 Гц, а также в резервировании питания сигнальных установок. Эти трудности были устранены с введением рельсовых цепей переменного тока частотой 25 Гц. Для получения такой частоты используются статические преобразователи частоты 50/25 Гц, которые применяются на каждой сигнальной установке и получают основное питание от высоковольтной линии автоблокировки, а резервное от контактной сети переменного тока промышленной частоты. В настоящее время при новом строительстве на линиях с электротягой переменного тока применяются только рельсовые цепи 25 Гц.

С 1957 г. на железных дорогах нашей страны началось развитие высокоскоростного движения. В настоящее время поэтапно произошло повышение скоростей пассажирских поездов до 120, 140 и 160 км/ч. В связи с этим выявились недостатки типовой автоблокировки числового кода, заключающиеся в малой значности сигнализации автоблокировки и АЛС, недостаточном быстродействии аппаратуры, недостаточной надежности устройств в связи с использованием контактных элементов.

Дальнейшее развитие устройств автоблокировки осуществляется в двух направлениях: путем совершенствования существующих систем и создания новой системы на основе частотного кода. Частотная кодовая автоблокировка позволит увеличить значность, повысить быстродействие аппаратуры, обеспечить высокую надежность устройств в связи с использованием бесконтактной аппаратуры, а также применить рельсовые цепи с электрическими стыками или неограниченные рельсовые цепи.

Глава II . Техническая часть

2.1. Обоснование проектируемой системы автоблокировки.

Ограниченные функциональные возможности, низкие помехозащищенность и надежность чис­ловой кодовой автоблокировки не в полной мере удовлетворяют требованиям, предъявляемым к современным устройствам интервального регулирования. Дальнейшее совершенствование си­стем автоблокировки связано с переводом технических средств на современную элементную базу. Одной из систем, выполненных на новой элементной базе, является микропроцессорная система числовой кодовой автоблокировки АБ-ЧКЕ. Система АБ-ЧКЕ функционально и элек­тромагнитно совместима с числовой кодовой автоблокировкой. В отличие от числовой авто­блокировки микропроцессорный дешифратор различает кодовые комбинации желтого и зеленого огней и имеет на выходе сигнальные реле Ж, ЖЗ и З, что позволяет использовать четырёхзначную сигнализацию без применения дополнительных устройств.

Также нельзя забывать про важнейшую функцию систем интервального регулирования дви­жения поездов, которой является контроль состояний рельсовых линий (КРЛ). Аппаратура систем КРЛ предназначена для фиксации занятого или свободного, исправного или неисправного состояний участка пути. Основными требованиями, предъявляемыми к системам КРЛ, явля­ются: высокая степень надежности и безопасности функционирова­ния, а также обеспечение устойчивой работы в условиях действия различного рода дестабилизирующих факторов (помех от тягового тока, флуктуаций параметров рельсовой линии, нестабильности ха­рактеристик источников питания и ряда других).

Особенностью работы аппаратуры систем КРЛ является то, что им приходится функционировать в условиях воздействия интенсив­ных помех, создаваемых токами тяговой сети. Развитие сети элек­трифицированных железных дорог, наряду с увеличением мощности электроподвижного состава (ЭПС) и тяговых подстанций , характе­ризуется непрерывным ростом уровней токов , протекающих по рельсам , и усилением мешающего влияния на телемеханические ка­налы связи систем интервального регулирования движения поездов. В настоящее время на участках переменного тока величина тягового тока достигает нескольких сотен ампер , а на линиях , электрифици­рованных по системе постоянного тока - десятков тысяч ампер. В ре­зультате , ЭДС помех , наведенная на входе приемных устройств , может подавлять полезный или вызывать ложное срабатывание. Ха­рактерной особенностью мешающих сигналов, создаваемых токами тяговой сети в каналах КРЛ, являются априорная неопределенность, и непрерывная изменяемость во времени статистических свойств. Усложнение условий работы систем КРЛ требует наиболее полного учета различий в структурах полезных сигналов и помех. Успешное решение задачи обнаружения в условиях априорной неопределенно­сти о статистических характеристиках сигналов контроля и мешаю­щих воздействий становится возможным благодаря использованию методов адаптивной обработки полезных сигналов. Автоматическое изменение порога принятия решения, либо коэффициента возврата приемника позволяет существенно повысить устойчивость функцио­нирования систем КРЛ.

В настоящее время протяженность участков с пониженным со­противлением балласта на сети железных дорог России превышает 40 тыс. км. При этом прослеживается устойчивая тенденция расши­рения этого полигона. По сетевым данным от 11 до 20% всех неис­правностей в работе систем автоблокировки происходит из-за пони­женного сопротивления изоляции рельсовых линий. На отдельных участках количество отказов по этой причине достигает 65-68%. Расходы, вызванные отказами и неустойчивой работой систем КРЛ в условиях пониженного сопротивления балласта, в 5-8 раз превыша­ет суммарные затраты от повреждений остальных устройств желез­нодорожной автоматики. Например, при средних размерах движения в 100 пар поездов и весе поезда 4 тыс. тонн экономический ущерб (в ценах конца 1991 года) достигает 200,0 тыс. руб. в год на 1 км пути.

Успешному решению проблемы повышения устойчивости работы систем КРЛ служит разработка принципиально новых методов обна­ружения сигналов контроля состояний рельсовых линий, основанных на фиксировании относительного изменения информационных параметров. Применение методов обнаружения разладки случайных процессов, в комплексе с адаптивной обработкой сигналов контроля, позволяют, проектировать рельсовые цепи, устойчиво функциони­рующие при колебаниях сопротивления изоляции от десятков Ом*км до сотых долей Ом*км.

В настоящее время свыше 22,0 тыс. км железных дорог России оборудовано различными системами релейной полуавтоматической блокировки. На этих участках отсутствует контроль состояния рель­совых линий перегонов , система АЛСН начинает сигнализировать о положении входного светофора только на подходе к станции , на расстоянии менее длины тормозного пути , что за последние годы явилось одной из причин повышения аварийности работы железно­дорожного транспорта. Для устранения этих недостатков в приказе Министра путей сообщения № 19 Ц от 22.12.92 предусмотрено при­оритетное выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание систем, обеспе­чивающих контроль состояний и кодирование участков приближения и перегонов. Применение новых принципов обработки контрольных сигналов, в частности, методов обнаружения разладки, алгоритма кумулятивных сумм существенно увеличивает длину рельсовой це­пи, что дает возможность контролировать состояние межстанцион­ных перегонов, а также обеспечить работу системы АЛС. Использование микропроцессорной элементной базы позволяет реализовать в реальном масштабе времени помехоустойчивые мето­ды обработки сигналов, любые сложные алгоритмы функционирова­ния систем интервального регулирования и одновременно расширить их функциональные возможности. Например, в системах автоблоки­ровки появляется возможность контролировать сопротивление изо­ляции, прогнозировать состояние изолирующих стыков, получать информацию о техническом состоянии аппаратных средств и этим содействовать снижению эксплуатационных расходов. Внедрение микропроцессорной элементной базы в технику систем автоблоки­ровки позволяет устранить такие недостатки релейной аппаратуры, как низкая надежность, высокая инерционность и стоимость, боль­шие энерго и материалоемкость.

Отличительными чертами приемни­ков сигналов КРЛ на базе микропроцессорной техники являются, высокий уровень унификации элементов, возможность перепрограм­мирования на реализацию тех или иных функций без изменения со­става технических средств, возможность комплексирования и рас­ширения функций добавлением новых алгоритмов и программ в сис­тему математического обеспечения, сокращение расходов и упроще­ние этапов разработки и проектирования, автоматизация процессов диагностики и настройки аппаратуры при производстве, возмож­ность реализации алгоритмов выявления отказов, снижающих уро­вень безопасности движения поездов.

2.2. Требования ПТЭ к автоблокировке.

Устройства автоматической блокировки не должны допускать открытия выходного или проходного светофора до освобождения подвижным составом ограждаемого ими блок-участка (межстанционного или межпостового перегона), а также самопроизвольного закрытия светофора в результате перехода с основного на резервное электроснабжение или наоборот.

На однопутных перегонах, оборудованных автоматической блокировкой, после открытия на станции выходного светофора должна быть исключена возможность открытия соседней станцией выходных и проходных светофоров для отправления поездов на этот же перегон в противоположном направлении.

При автоматической блокировке все светофоры должны автоматически принимать запрещающее показание при входе поезда на ограждаемые ими блок-участки, а также в случае нарушения целости рельсовых цепей этих участков.

На станциях, расположенных на участках, оборудованных путевой блокировкой, эти устройства должны иметь ключи-жезлы для хозяйственных поездов, а на станциях участков с полуавтоматической блокировкой, где применяется подталкивание поездов с возвращением подталкивающего локомотива, - ключи-жезлы и для них.

На однопутных линиях, оборудованных автоматической блокировкой, а также на двухпутных перегонах с двусторонней автоблокировкой по каждому пути, на станциях, где производится маневровая работа с выходом маневрирующего состава за границу станции, устройства автоматической блокировки при необходимости дополняются связанными с ними маневровыми светофорами.

На станциях, расположенных на линиях, оборудованных автоматической и полуавтоматической блокировкой, должны быть устройства:

· не допускающие открытия входного светофора при маршруте, установленном на занятый путь;

· обеспечивающие на аппарате управления контроль занятости путей и стрелок.

При полуавтоматической блокировке на станциях могут быть устройства, позволяющие:

· выключение контроля свободности стрелочных изолированных участков в маршруте отправления из-за их неисправности;

· повторное открытие закрывшегося выходного светофора, если поезд фактически его не проследовал.

Автоматическая блокировка должна дополняться автоматической локомотивной сигнализацией и устройствами диспетчерского контроля, а полуавтоматическая блокировка - автоматической локомотивной сигнализацией на определенных участках путей.

Устройства диспетчерского контроля за движением поездов на участках, оборудованных автоблокировкой, должны обеспечивать контроль установленного направления движения (на однопутных перегонах), занятости блок-участков, главных и приемоотправочных путей на промежуточных станциях, показаний входных и выходных светофоров.