Автоматическая локомотивная сигнализация

Материал из Ответы на вопросы WikiPTE
Перейти к: навигация, поиск

Основной функцией первых систем автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) была передача от напольных устройств в кабину машиниста, а именно – на локомотивный светофор, показаний напольных светофоров. Главная цель – повысить надежность восприятия машинистом локомотива показаний напольных светофоров, определяющих допустимые скорости движения по блок-участкам. Канал передачи информации системы АЛС дублирует оптический канал связи системы АБ. В зависимости от характера передачи информации от напольных устройств к локомотивным устройствам системы АЛС подразделяются на непрерывные (АЛСН) и точечные (АЛСТ). В системе АЛСН сигнал от напольных устройств к локомотивным передается непрерывно при движении поезда по блок-участку, а в системе АЛСТ сигнал передается только в начале блок-участка, условно говоря в «точке».
Структурными составляющими системы АЛСН являются кодеры тракта АЛ С, передатчик сигналов АЛ С, устройство защиты от опасных влияний сигналов рельсовых линий и сопряжения выхода передатчика с входом рельсовой линии, рельсовая линия, локомотивная индукционная катушка (ЛИК), локомотивный приемник сигналов АЛ С, декодер тракта АЛС, формирователь команд управления тормозами поезда и устройства индикации и сигнализации машиниста. В системе АЛСТ вместо рельсовой линии для передачи информации на локомотив используется напольная индукционная катушка (НИК). Все остальные структурные составляющие систем АЛСТ и АЛСН аналогичны.

Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) представляет собой комплекс устройств, автоматически повторяющих в кабине машиниста показания путевых светофоров, к которым приближается поезд, независимо от профиля пути и погодных условий. По способу осуществления связи между движущимся локомотивом и неподвижными путевыми сигналами устройства АЛС подразделяются на непрерывного действия (АЛСН) и точечного действия (АЛСТ). При действии АЛСН показания путевых светофоров передаются на локомотив непрерывно, в течение всего времени следования по перегонам и станциям. АЛС точечного действия используется на участках с полуавтоблокировкой, при этом путевые сигналы передаются на локомотив только в определенных местах (точках) пути перед путевыми светофорами. В обеих системах АЛС для передачи сигналов с пути на локомотив используется рельсовая цепь, а сама передача сигналов осуществляется индуктивным способом.

На большинстве участков Российских железных дорог используется АЛС непрерывного действия, которая дополняется устройствами автостопа, устройствами проверки бдительности машиниста и контроля скорости. Автостопами называются устройства, контролирующие реакцию машиниста на показания путевых светофоров, к которым приближается поезд, и при необходимости (при непринятии мер машинистом) осуществляющие автоматическое приведение в действие тормозов. Таким образом, основная функция автостопов - предупреждение проезда светофора с запрещающим показанием и остановка поезда, если имело место превышение допускаемой скорости движения.

Структура АЛСН и общий принцип работы[править]

Tormoza 39 1.GIF

Все устройства, входящие в состав АЛСН, можно разделить на путевые (передающие) и локомотивные (принимающие). Путевые устройства находятся в релейном шкафу, расположенным около путевого светофора. В состав путевых устройств входят кодовый путевой трансмиттер (ТРМ) и трансформатор (Тр). Трансмиттер служит для преобразования сигнального показания путевого светофора в соответствующую комбинацию число-импульсного кода, то есть трансмиттер периодически посылает в рельсовую цепь электрический сигнал переменного тока (код) с определенным числом импульсов и продолжительностью паузы между импульсами и сериями импульсов. Зеленому огню путевого светофора соответствует кодовая серия, содержащая три импульса с длинным интервалом, который отделяет его от трех импульсов следующей комбинации; желтому огню соответствует серия из двух импульсов; красному огню (на локомотивном светофоре горит желтый с красным огонь) - один импульс.

Tormoza 39 2.GIF

Частота кодового тока на участках с автономной тягой или с электротягой постоянного тока составляет 50 Гц, а на участках с электротягой переменного тока - 25 Гц или 75 Гц.

В состав локомотивных устройств АЛС входят приемные катушки (ПК), фильтр (Ф), локомотивный усилитель (УС) с импульсным реле (ИР), дешифратор (Д), электропневматический клапан автостопа (ЭПК), локомотивный светофор (ЛС), локомотивный скоростемер (ЗСЛ), рукоятка (кнопка) бдительности (РБ), кнопка (ВК) для зажигания на локомотивном светофоре белого огня вместо красного, а также тумблер (переключатель) ДЗ для изменения интервала времени периодической проверки бдительности машиниста.

Путевыми устройствами АЛС кодовый ток по одной из рельсовых нитей посыпается навстречу локомотиву, замыкается через его первую колесную пару и по второй рельсовой нити возвращается к источнику питания. Протекание в рельсах импульсов переменного тока сопровождается образованием вокруг рельсов переменного магнитного поля, в котором перемещаются приемные катушки локомотива, подвешенные перед первой колесной парой с каждой стороны по две. Высота установки приемных катушек над уровнем головки рельса составляет 100 - 180 мм. Силовые линии магнитного поля, пересекая витки ПК, наводят в них переменную э.д.с., величина которой зависит от величины кодового тока в рельсах и высоты установки катушек.

Так, при высоте ПК над уровнем головки рельса 150 мм и кодовом токе в рельсах 10 А величина э.д.с. составляет приблизительно 0,65 – 0,75 В. Для суммирования э.д.с. обеих катушек они включаются последовательно. Минимальный кодовый ток, который может восприниматься приемными катушками, для разных видов тяги и рода тока составляет от 1,2 А до 2,0 А.

Наведенная в ПК э.д.с. через фильтр (Ф), поступает в локомотивный усилитель (УС). Фильтр настраивается на частоту кодового тока и не пропускает в усилитель токи других частот, а усилитель усиливает кодовый сигнал до величины напряжения, используемого в цепях управления локомотива. В усилителе происходит также преобразование кодовых импульсов переменного тока в импульсы постоянного тока.

Включенное на выходе усилителя импульсное реле (ИР) является повторителем кода, посылая его в дешифратор (Д) как зашифрованное показание сигнала. Дешифратор содержит ряд реле, которые объединены в несколько блоков.

Блок счета (БС) - включает в себя реле-счетчики, которые обеспечивают счет числа импульсов и интервалов между ними, поступающего с пути кода.

Блок фиксации кода (БФК) - включает в себя сигнальные реле «3», «Ж», «КЖ», которые создают соответствующие цепи питания сигнальных ламп локомотивного светофора.

Блок соответствия (БКС) - обеспечивает контроль (сравнение, соответствие) принимаемого с пути кода и состояние сигнальных реле БФК. Блок соответствия периодически через 5 - 6 с подключает сигнальные реле к реле-счетчикам с тем, чтобы на локомотивном светофоре загорелся нужный огонь. Таким образом, смена огней локомотивного светофора происходит с запаздыванием на 5 - 6 с. Это время соответствует приему трех серий кодовых импульсов.

Локомотивный светофор, дублирующий показания путевых светофоров, имеет следующие сигнальные показания:

  • зеленый огонь «3» (на путевом светофоре, к которому приближается поезд, горит зеленый огонь);
  • желтый огонь «Ж» (на путевом светофоре желтый огонь);
  • желтый огонь с красным «КЖ» (на путевом светофоре красный огонь);
  • красный огонь «К» - сигнал, запрещающий движение; появляется после проезда путевого светофора с красным огнем;
  • белый огонь «Б» - показания путевых светофоров на локомотив не передаются.

Красному и белому огням локомотивного светофора соответствует отсутствие в рельсовой цепи электрического сигнала, а также непрерывный ток или импульсы тока, подаваемые с небольшими интервалами.

Блок контроля скорости - содержит реле контроля скорости (РКС), взаимодействующее с локомотивным скоростемером. Таким образом, принудительное торможение поезда ставится в зависимость не только от показания сигнала, но и от скорости следования поезда.

Блок бдительности (ББ) - осуществляет контроль бдительности машиниста. При смене огня локомотивного светофора, например с зеленого на желтый, разрывается электрическая цепь питания катушки ЭПК и появляется звуковой сигнал, который звучит в течение 7 - 8 с. До истечения этого времени машинист должен нажать рукоятку (кнопку) бдительности (РБ) и тем самым восстановить цепь питание катушки ЭПК и прекратить звучание свистка. В случае отсутствия со стороны машиниста указанных выше действий ЭПК выполнит экстренное торможение. Таким образом, РБ служит для подтверждения машинистом своей бдительности и предупреждения принудительного экстренного торможения, вызываемого ЭПК.

При вступлении локомотива на некодированный участок пути в блоке БКС дешифратора обесточивается реле присутствия кодов, которое обеспечивает зажигание на локомотивном светофоре белого огня после зеленого пли желтого и зажигание красного огня после «КЖ». При этом имеется возможность с помощью кнопки ВК зажечь белый огонь вместо красного на локомотивном светофоре. Тумблер ДЗ имеет два положения - «АЛС» и «без АЛС». Переключением тумблера из одного положение в другое изменяется интервал времени периодической проверки бдительности машиниста.

Локомотивный скоростемер (ЗСЛ) в схеме АЛСН обеспечивает действие ЭПК в случае превышения контролируемых им скоростей движения, а также регистрирует на специальной ленте включенное положение ЭПК, нажатие РБ в пути следования и наличие огней на локомотивном светофоре.

Как правило, совместно с локомотивными устройствами АЛСН работает блок предварительной световой сигнализации (БПСС), который включает специальную световую сигнализацию, указывающую машинисту о необходимости нажатия РБ до подачи свистка ЭПК.

Схема АЛСН связана с цепями управления локомотива - при выключенном автостопе невозможно привести локомотив в движение, а при срабатывании ЭПК на экстренное торможение тяговый режим автоматически отключается. Таким образом, совместная работа путевых и локомотивных устройств АЛСН обеспечивает:

  • непрерывную передачу на локомотивный светофор показаний путевых светофоров, к которым приближается поезд;
  • однократную проверку бдительности машиниста при смене огней локомотивного светофора;
  • периодическую проверку бдительности машиниста при следовании с «К» огнем локомотивного светофора и скорости движения < 20 км/ч, «КЖ» или «Б» огнях; «Ж» огне и скорости движения более Vж, отрегулированной на скоростемере;
  • возможность изменения интервала времени периодической проверки длительности машиниста при следовании по участкам, не оборудованным путевыми устройствами АЛСН;
  • контроль скорости движения при «КЖ» и «К» огнях локомотивного светофора;
  • невозможность включения тяги при выключенных устройствах АЛСН с автостопом;
  • автоматическое выключение тягового режима при срабатывании ЭПК автостопа на экстренное торможение;
  • возможность включения на локомотивном светофоре белого огня вместо красного.

В настоящее время на ряде железных дорог России внедряется система автоматической локомотивной сигнализации с фазовой модуляцией кодового сигнала (АЛС-ЕН), позволяющая существенно увеличить объем передаваемой информации.

Система АЛСН числового кода[править]

Эта система является первой системой АЛС непрерывного типа, получившей широкое применение на сети ж. д. Информация на вход кодера этой системы поступает от накопителя информации системы АБ-ЧК, а именно от сигнальных реле АБ. Смысловое содержание этой информации определяется показаниями напольных светофоров АБ – красным, желтым или зеленым огнями, т. е. по каналам АЛС числового кода передается лишь три сообщения. В кодере тракта АЛС эти сообщения кодируются – каждому сообщению ставится в соответствие одна из возможных комбинаций числового кода. Так, сообщение о зеленом огне напольного светофора кодируется тремя токовыми импульсами в кодовом цикле, желтому огню соответствует комбинация из двух импульсов, красный огонь кодируется одним импульсом. Способ кодирования определил название системы – АЛСН числового кода. Первоначально кодер данной системы выполнялся в виде электромеханического устройства – кодового трансмиттера. В модифицированных системах кодер выполняется на микроэлектронной элементной базе, в т. ч. на микроконтроллерах.
В передатчике сигналов АЛСН числового кода происходит амплитудная модуляция несущих колебаний в соответствии с передаваемыми кодовыми комбинациями. Частоты несущих колебаний 25, 50 и 75 Гц. На участках с электротягой постоянного тока используются несущие колебания с частотой 50 Гц, на участках переменного тока – с частотой 25 Гц и на участках с тепловозной тягой – с частотой 75 Гц. В первых системах в качестве амплитудных модуляторов использовались электромагнитные трансмиттерные реле, в модернизированных системах модуляторы выполняются на тиристорах. В качестве устройства защиты используется разрядник, а устройством сопряжения служит дроссель-трансформатор.
В АЛС числового кода и АБ-ЧК в качестве напольных кодеров, передатчиков сигналов, устройств защиты и сопряжения применяются одни и те же устройства, поэтому эти системы называются совмещенными.
Для передачи сообщений от напольных устройств к локомотивным используется линия индуктивной связи, состоящая из двухпроводной рельсовой линии и связанной с ней локомотивной индукционной катушки.
Локомотивный приемник сигналов системы АЛСН числового кода содержит фильтр, усилитель сигналов, амплитудный детектор, с выхода которого кодовые комбинации в виде последовательностей импульсов постоянного тока поступают на вход декодера. Декодер по принятой кодовой комбинации воспроизводит сигнал на одном из выходов, что означает прием сообщения того или иного смыслового содержания. С помощью таких сигналов осуществляется управление тормозной системой поезда и устройством индикации и сигнализации машиниста, к которым относятся локомотивный светофор и устройство звуковой предупредительной сигнализации. Зеленый огонь локомотивного светофора соответствует зеленому огню напольного светофора трехзначной АБ, желтый огонь – желтому огню напольного светофора, красный огонь с желтым огнем – красному огню напольного светофора, красный огонь локомотивного светофора сигнализирует, что поезд движется по занятому другим поездом блок-участку, а лунно-белый огонь показывает, что поезд движется по свободному блок-участку и сигналы АЛС в его рельсовой цепи отсутствуют.

Система АЛС-ЕН[править]

В ней от напольных устройств на локомотивные передается информация о показаниях напольных светофоров АБ, о сво-бодности и целостности рельсов в пределах шести блок-участков, находящихся перед движущимся поездом, о 16 градациях допустимой скорости проследования очередного светофора, о длинах блок-участков, а также сигналы, предназначенные для исключения взаимных влияний между трактами передачи различных путей и блок-участков. Для кодирования информации используется восьмиразрядный модифицированный код Бауэра. Всего передается 256 сообщений. В передатчике системы АЛС-ЕН используется двухкратная фазоразностная модуляция (2ФРМ) несущей частотой ок. 175 Гц. Передатчик содержит генератор колебаний несущей частоты, модулятор, усилитель мощности.
Напольные устройства АЛС-ЕН выполняются автономно от устройств АБ-ЧК, поэтому дополнительной функцией устройства защиты и сопряжения является обеспечение электромагнитной совместимости этих систем. Функции локомотивного приемника, декодера и устройств индикации и сигнализации аналогичны функциям одноименных структурных составляющих системы АЛСН числового кода. В приемнике осуществляется демодуляция сигналов с фазоразностной модуляцией, а в декодере – декодирование кодовых комбинаций модифицированного кода Бауэра. Устройство индикации отображает не только показания напольных светофоров, но и допустимую и фактическую скорости движения поезда.
Аппаратные средства напольных и локомотивных устройств выполняются на микроэлектронной элементной базе с высокой степенью интеграции и с программируемой логикой. Надежность функционирования обеспечивается путем перевода системы в защищенное состояние при обнаружении отказов в результате сопоставления параметров сигналов двух комплектов. Система АЛС-ЕН удовлетворяет требованиям обеспечения безопасности движения и поэтому может применяться как основное средство, обеспечивающее безопасное движение поездов.
Модернизированные локомотивные устройства системы АЛСН числового кода и локомотивные устройства АЛС-ЕН конструктивно выполнены как одно устройство в системе КЛУБ (комплексное локомотивное устройство безопасности).

Линия индуктивной связи[править]

Линия индуктивной связи (ЛИС) – совокупность индуктивно связанных контуров, в которой один контур представляет собой линию длиной, превышающей длину волны тока в ней; широко используется для обмена информацией между путевыми и локомотивными устройствами в системах автоматической локомотивной сигнализации. Для этого вдоль рельсового пути (иногда в междупутьях) на шпалы или подошвы рельсов укладывают провода в изоляции, образующие напольный контур ЛИС; на локомотивах устанавливают локомотивные контуры (катушки индуктивности). К контурам ЛИС подключают передатчики и приемники сигналов. Различают простую и модулирующую ЛИС.

Простая ЛИС (рис. 9.1) имеет один контур, образованный двухпроводной корот-козамкнутой линией, а другой – конструктивно выполненный в виде многовитковой катушки индуктивности. Степень магнитной связи между контурами выражается коэффициентом взаимной индукции М, зависящим от конструктивных параметров контуров и их взаимного расположения. Уровень сигналов на входе приемника пропорционален силе и частоте тока в контуре, соединенном с передатчиком, а также значению М.

Модулирующая ЛИС (рис. 9.2) используется для точного определения местоположения единиц подвижного состава в системах регулирования движения поездов. В модулирующей ЛИС положение проводов линейного контура периодически изменяется.

Сигналы локомотивного (путевого) передатчика на входе путевого (локомотивного) приемника изменяются (модулируются) по фазе на 180° в моменты прохода локомотивной катушки ЛК над местами скрещивания линейных проводов. По изменениям фазы сигналов путевыми или локомотивными устройствами фиксируется прохождение локомотивом определенных точек пути.