4 Разработка схем АБТЦ
4.1 Разработка принципиальных схем рельсовых цепей
Аппаратура тональных рельсовых цепей ТРЦ3 (см. Приложение 2) включает в себя передающие и приемные устройства, а также согласующие элементы для подключения устройств кодирования и защиты от перенапряжений [7].
Для 3 блок-участка перегона Р-С было выбрано следующее оборудование:
Таблица 4.1 — Проектируемое оборудование для 3БУ
| Рельсовая цепь | Частота | Генератор | Фильтр | Приемник |
| Н7П | 780/12 | ГП3С-11,14,15 | ФПМ-11,14,15 | ПП3С-15/12 |
| Н9П | 420/8 | ГП3С-8,9,11 | ФПМ-8,9,11 | ПП3С-8/8 |
| Н11П | 420/8 | ГП3С-8,9,11 | ФПМ-8,9,11 | ПП3С-8/8 |
| Н13П | 580/12 | ГП3С-11,14,15 | ФПМ-11,14,15 | ПП3С-11/12 |
Проектируемое оборудование и выбор настроечных перемычек было выбрано на основании таблиц 3.1, 3.2, 3.3, 3.4.
В состав передающей аппаратуры входит генератор ГП3С, обеспечивающий формирование амплитудно-модулированных сигналов тональной частоты, и путевой фильтр ФПМ.
Путевой фильтр обеспечивает защиту выходных цепей генератора от влияния токов локомотивной сигнализации, тягового тока и перенапряжений; требуемое обратное входное сопротивление питающего конца, а также гальваническое разделение выходных цепей генератора от кабельной линии. Настройка генераторов и фильтров на свои частоты осуществляется внешними перемычками.
Последовательно с выходами путевого фильтра устанавливаются конденсаторы Си сопротивления Rк, являющиеся согласующими элементами передающих устройств АЛС. Амплитудно-модулированный сигнал с выхода путевого фильтра по кабельной линии поступает на первичную обмотку путевого трансформатора (ПТ), вторичная обмотка которого подключена к рельсовой линии.
Приборы релейных концов рельсовых цепей имеют общие согласующие трансформаторы ПТ типа ПОБС-2Г, ко вторичным обмоткам которых подключены последовательно путевые приемники ПП частотных сигналов смежных рельсовых цепей. Путевые приемники обеспечивают прием и дешифрацию амплитудно-модулированных сигналов и управление путевыми реле.
Для обеспечения требуемых входных сопротивлений питающего и приемного концов ТРЦ, а также для защиты от воздействий тягового тока, последовательно со вторичной обмоткой ПТ устанавливаются защитные резисторы Rз или дополнительные резисторы в кабельной линии.
С целью защиты аппаратуры ТРЦ от перенапряжений на питающем и приемном концах устанавливаются автоматические выключатели (АВМ) и разрядники (ВОЦН-380).
Для исключения опасной ситуации, возникающей при понижении сопротивления изоляции кабеля или непосредственном сообщении между его жилами, в системе АБТЦ предусмотрим схему контроля жил кабеля рельсовых цепей.
Данная схема строится для каждого пути перегона и состоит из двух идентичных цепей контроля для питающих и релейных концов рельсовых цепей.
Рисунок 4.1 — Схема индикации состояния жил кабеля РЦ
В случае перемыкания жил кабеля, понижения сопротивления изоляции между ними или сообщения жилы с землей одно или несколько индивидуальных контрольных реле шунтируются и обесточиваются. При этом обесточивается общий повторитель этих реле 1НКЛ и отключает питание генераторов всех ТРЦ, т.к. такой отказ угрожает безопасности движения. Кроме того, на табло дежурного по станции включается красная мигающая лампочка неисправности кабеля (см рис. 4.1).
В случае размыкания цепи контроля, например, при обрыве жилы или изъятии (хищении) одного из путевых трансформаторов, все контрольные реле обесточиваются. На табло включается белая лампочка в мигающем режиме. Питание рельсовых цепей сохраняется, так как этот отказ не является опасным.
4.2 Схема управления огнями проходного светофора
Управление огнями проходных светофоров происходит по сигнально-блокировочному кабелю четырьмя прямыми жилами (З, Ж, К, РК) и двумя обратными жилами (ОЖЗ, ОК).
Включение ламп перегонных светофоров осуществляется от питающего изолирующего трансформатора СТ. В цепь первичной обмотки трансформатора СТ включается предохранитель 3А и фронтовой контакт реле направления, замкнутый при установленном направлении движения.
Напряжение вторичной обмотки устанавливают в зависимости от удаленности светофора.
Для всех огней проходных светофоров устанавливают двухнитевые лампы, однако, с целью экономии кабеля переключение с основной нити при её перегорании на резервную, производят только для ламп красных огней проходных светофоров, и для красного и желтого огней предупредительного светофора.
Схема включения огней проходного светофора №3 перегона представлена в Приложении 3.
Выбор требуемого огня светофора осуществляется контактами сигнальных реле 3Ж и 3з.
Реле 3Ж возбуждено при свободности ограждаемого БУ (контакты общего повторителя путевых реле этого блок-участка Н7-13ПП), защитного участка за светофором 1 (1зУ) и разомкнутом состоянии ограждаемого БУ
(3Б1). Состояние сигнального реле 3з зависит от состояния реле 3Ж и 1Ж.
Горение разрешающих огней и основной нити красного огня контролирует огневое реле 3О. Перегорание ламп фиксируется схемой повторителя огневого реле 3О2, которое включает на табло мигающий режим горения контрольной лампочки данного светофора. Информация о перегорании нити, то есть обесточенное состояние реле 3О2, сохраняется до устранения неисправности и внешнего воздействия на схему. После замены лампы возбуждение реле 3О2 производится установкой в гнездо 3ГН перемычки, которая затем извлекается.
При перегорании основной нити красного огня питание подается на резервную нить через тыловой контакт 3О1.
В схеме предусмотрена проверка исправности огневого реле 3О, которая проводится при каждом включении более разрешающего огня. Для этого введены реле 3Ж1 и 3з1. При возбуждении реле 3Ж реле 3Ж1 остается обесточенным. Это приводит к разрыву цепи огневого реле 3О, которое отпускает свой якорь и обеспечивает возбуждение реле 3Ж1. После этого организуется цепь питания лампы желтого огня и реле 3О включается. Реле 3О2 в течение этого времени остается в возбужденном состоянии за счет тока разряда конденсатора. Если реле 3О не отпустит свой якорь, что свидетельствует о неисправности, то включение желтого огня не произойдет. Аналогично работает схема реле 3з1 при включении зеленого огня.
При коротком замыкании между прямыми и обратными жилами кабеля возникает опасная ситуация, в которой при погасшем светофоре огневое реле 3О остается возбужденным, т. е. не контролирует исправность лампы. Кроме того, может произойти накопление отказов, приводящих к включению более разрешающего сигнала. Для исключения такой ситуации предусмотрено реле контроля замыкания 3Кз типа. Нормально реле 3Кз выключено. При перемыкании жил ток в цепи увеличивается, реле 3Кз притягивает якорь и возбуждает реле 3КзК, которое отключает питание схемы.
В результате этого реле 3О обесточивается и фиксирует неисправность.
4.3 Разработка схем кодирования АЛСН
Для передачи на локомотив информации о показании впередилежащего светофора рельсовые цепи тональной частоты дополняются устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛС). В системе АБТЦ передача сигналов АЛС на локомотив осуществляется из каждой точки подключения приборов рельсовых цепей и начинается в момент вступления поезда на рельсовую цепь.
Состав принципиальных схем кодирования следующий:
- Схемы выбора кодовых сигналов, обеспечивающие выбор кодовых сигналов АЛС в соответствии с показанием впередилежащего светофора или количеством свободных блок – участков;
- Схемы групповых кодово-включающих реле, исключающие подачу разрешающего кода в рельсовые цепи блок – участка при нарушении последовательности их занятия;
- Схемы индивидуальных кодово-включающих реле, обеспечивающие подачу кодов в рельсовую цепь блок – участка, на которую непосредственно вступил поезд;
- Схемы подачи кодовых сигналов в рельсовую цепь, предназначенные для подключения приборов кодирования к схемам рельсовой цепи.
- Схема контроля последовательного занятия рельсовых цепей.
Режим работы трансмиттерных реле задается кодовым путевым трансмиттером КПТШ-515 или КПТШ-715, типы которых чередуются на соседних блок-участках. Выбор кодового сигнала выполняют контактами сигнальных реле. Кодирование начинается со вступлением поезда на блок- участок с проверкой свободности защитного участка данного направления движения.
Схема трансмиттерного реле для 3 блок-участка представлена в Приложении 4.
Выбор кодовых сигналов, тоесть подключение трансмиттерного реле 1/3Т к соответствующим контактам КПТ осуществляется контактами сигнальных реле 1Ж и 1з, так как вид сигнала АЛС должен зависеть от показания впереди стоящего светофора.
Подключение трансмиттерного реле к КПТ осуществляется при свободности защитного участка (фронтовой контакт 1зУ) и наличии поезда на данном БУ (тыловой контакт Н7-13ПП). Для разрешающих кодовых сигналов проверяется также включенное состояние группового кодововключающего реле Н7-13КВ.
Независимо от того, какое направление движения установлено, реле 1/3Т обеспечивает кодирование рельсовых цепей между 1-м и 3-м светофорами для обоих направлений.
В схеме реле 1/3Т, в отличие от схем других БУ, выбор кодового сигнала зависит и от ряда других условий, определяемых особенностями сигнализации предвходного светофора. Так, при обесточенном реле 1з трансмиттерное реле 1/3Т подключается к шине 5-Нз1 (кодовый сигнал «З») при условии — на входном светофоре фактически включены два желтых огня (фронтовой контакт НБРУ), схема мигания лампы предвходного светофора исправна (фронтовой контакт 1КМ), основная нить лампы желтого огня предвходного светофора исправна (фронтовой контакт 1ОЗ). При других условиях выбирается кодовый сигнал «Ж».
При установленном направлении движения по неправильному пути кодовые комбинации выбираются контактами сигнальных реле неправильного направления 3ЖН и 3зН, а подключение 1/3Т к КПТ осуществляют контакты группового кодововключающего реле неправильного направления Н7-13КВН при условии свободности зУ в неправильном направлении (фронтовой контакт 3зУН).
Схема подачи кодовых сигналов в рельсы представлена в Приложении 4.
Схема выбора точки подачи кодовых сигналов АЛСН в рельсы организуем для каждого блок-участка. В последнюю по ходу движения РЦ блок-участка сигнал АЛСН подаётся с контролем установленного направления, так как при другом направлении движения данная РЦ оказывается первой, и сигнал АЛСН должен передаваться с другого её конца и через контакты другого КВ.
Напряжение на вторичной обмотке кодового трансформатора 1/3КТ устанавливается в соответствии с нормалями РЦ. Первичная обмотка трансформатора 1/3КТ подключается при вступлении поезда на кодируемый блок-участок. На вторичную обмотку включается искрогасящий контур, состоящий из дросселя типа РОБС-ЗА, конденсатора ёмкостью 1 мкФ и включенного параллельно этому контакту резистора 39 Ом типа С5-35В.
Выбор точки подачи кодовых сигналов в рельсы осуществляется усиленными контактами кодововключающих реле (КВ). Схема реле КВ строим для каждой рельсовой цепи.
Каждое реле имеет две цепи, включенные через контакты реле правильного направления движения. Цепь включения реле замыкается тыловым контактом повторителя путевого реле рельсовой цепи Н7-13ПП и размыкается при вступлении поезда на следующую рельсовую цепь. Схему групповых кодовключающих реле с конденсаторным замедлением для правильного и неправильного направления движения строим на каждый блок-участок.
Выдержка времени 4 с предусматривается для предотвращения срыва кодирования при кратковременной потере шунта поездом, или при переключении разъединителей.
Стоить отметить, что кодирование осуществляется только при соблюдении последовательности занятия РЦ. Этим исключается передача на локомотив более разрешающего кодового сигнала из впередилежащего БУ при ложной занятости РЦ или при изломе рельса.
4.4 Контроль потери шунта в системе АБТЦ
4.4.1 Схема контроля потери шунта
Замыкание перегонных устройств заключается в блокировании цепей управления проходными светофорами и схем кодирования рельсовых цепей при нахождении поезда на ограждаемом БУ. Этим исключается появление разрешающего показания на светофоре, ограждающем данный БУ, включение разрешающих кодовых сигналов в рельсовые цепи перед этим светофором и кодирование рельсовых цепей ограждаемого БУ при потере шунта.
Практически это реализовано путем введения фронтовых контактов блокирующих реле Б в схемы сигнальных реле Ж и в схему групповых кодововключающих реле.
Замыкание производится раздельно по блок-участкам под действием проходящего поезда. Результатом замыкания является выключение блокирующего реле Б занятого БУ. Размыкание БУ и возбуждение реле Б проводится с проверкой выполнения последовательности занятия и освобождения рельсовых цепей данного БУ и защитного участка при условии замыкания следующего БУ. Если эти условия будут нарушены, то реле Б останется в обесточенном состоянии.
Схемы блокирующих реле Б предусмотрены на каждый БУ и состоят из двух цепей управления — для установленного правильного и неправильного направлений движения.
Схема блокирующего реле для 3 блок-участка представлена в Приложении 4.
Нормально реле 3Б блок-участка 3П включено. При вступлении поезда на предыдущий блок-участок 5П блокирующее реле 5Б этого БУ обесточивается и размыкает свои контакты в цепи питания реле 3Б. Наступает предварительное замыкание 3БУ.
После вступления поезда на 3БУ контакты реле Н7-13ПП разрывают цепь питания 3Б и оно выключается. Наступает режим окончательного замыкания БУ.
Возбуждение реле 3Б и размыкание БУ после освобождения блок участка и защитного участка произойдет через тыловой контакт реле 1Б (проверка замыкания 1БУ) и фронтовой контакт конечного реле последовательного освобождения рельсовых цепей Н3ПОК (контроль правильности освобождения рельсовых цепей БУ и зУ). При этом происходит размыкание БУ (разделка).
4.4.2 Схема контроля последовательного освобождения рельсовых цепей
Схема контроля последовательного освобождения рельсовых цепей предназначена для контроля последовательного освобождения поезда рельсовых цепей блок-участка и защитного участка за следующим по ходу движения светофором. Схема предназначена для контроля правильной очерёдности освобождения рельсовых цепей и исключения передачи разрешающего кодового сигнала АЛС в РЦ не занятую поездом.
Для контроля предусмотрены реле ПО для каждой рельсовой цепи данного БУ, а также дополнительное реле ПОД и конечное ПОК для РЦ защитного участка при установленном правильном (неправильном) направлении движения. Нормально все реле обесточены.
В данной схеме реле ПО имеет по две схемы управления — для правильного и неправильного направления движения. В каждой схеме — две цепи. По первой цепи происходит возбуждение реле ПО после освобождения своей РЦ (через фронтовой контакт путевого реле этой РЦ) при условиях вступления головы поезда на следующую РЦ (через тыловой контакт путевого реле этой РЦ) и возбужденного состояния реле ПО предыдущей РЦ (через его фронтовой контакт).
После этого реле ПО встает на самоблокировку через тыловые контакты реле ПО предыдущей и следующей РЦ. Переход реле ПО в исходное (обесточенное) состояние происходит при возбуждении реле ПО следующей РЦ. Таким образом по мере движения поезда по рельсовым цепям происходит последовательное возбуждение и обесточивание реле ПО этих рельсовых цепей. Если произойдет освобождение какой-либо РЦ без занятия следующей (что свидетельствует о потере шунта), то последующие реле ПО не возбудятся, блокирующее реле Б останется обесточенным, и размыкания БУ не произойдет.
4.4.3 Схема линейных цепей
Линейные цепи Л-ОЛ, обеспечивают передачу информации о состоянии различных объектов и устройств, находящихся на одной станции и необходимые для работы схем, размещенных на другой станции.
Для передачи информации используются контакты соответствующих реле. Сообщения формируются с использованием полярного признака сигнала. Это позволяет по одной линейной цепи передавать 3 сообщения.
Линейные цепи являются двусторонними. Направление передачи сообщений задается контактами повторителей реле смены направления в зависимости от установленного направления движения. Приемниками информации в каждой цепи являются 2 дублированных линейных реле комбинированного типа. В обозначении комбинированных реле указываем принадлежность к перегонному пути (1-й или 2-й), принадлежность к горловине станции (Н или Ч), номер линейной цепи (1, 2, …), номер самого реле (1 или 2).
По линейным цепям передается информация о состоянии сигнальных реле граничных блок-участков, замкнутом или разомкнутом состоянии этих БУ, состоянии защитных участков, состоянии граничных рельсовых цепей.
Передача на станцию отправления информации о состоянии сигнальных реле граничного светофора 5 обеспечивает увязку сигнальных показаний светофоров всего перегона и кодирование рельсовых цепей перед граничным светофором соответствующим кодом АЛС. Питание ламп и огневых реле светофора 5 осуществляется от трансформатора, расположенного на станции отправления, при этом сигнальные реле этого светофора установлены на станции приема. Фронтовыми контактами сигнальных реле 5Ж и 5З, расположенных на станции Р, по первой линейной цепи 1НЛ1-1ОНЛ1 замыкается цепь питания двух линейных реле 1Ч1Л1 и 1Ч1Л2, размещенных на станции С. В качестве линейных реле используются комбинированные реле типа КМШ-750.
Рисунок 4.2 — Схема первой линейной цепи
Через фронтовые контакты нейтральных якорей этих реле замыкается цепь питания линейного повторителя сигнального реле Л5Ж, а через контакты нейтральных и поляризованных якорей – цепь питания линейного повторителя сигнального реле Л53. При обесточенном состоянии реле 5Ж на станции Р, его линейный повторитель Л5Ж на станции С также будет обесточен из-за размыкания в его цепи контактов нейтральных якорей реле 1Ч1Л1 и 1Ч1Л2. При обесточенном состоянии основного реле 53 на станции С линейные реле 1Ч1Л1 и 1Ч1Л2 возбуждаются током обратной полярности и своими переведенными контактами выключают линейный повторитель Л53. Аналогичным образом на станцию Р передается информация о состоянии сигнальных реле 5ЖН и 5ЗН при установленном неправильном направлении движения.
Рисунок 4.3 — Схема второй и третьей линейной цепи
Вторая линейная цепь предназначена для передачи на станцию отправления (станция С) информации о состоянии повторителя блокирующего реле 5Б2 граничного блок-участка 5БУ. Эта информация необходима для работы схемы блокирующих реле блок-участка 7БУ, поскольку его размыкание осуществляется с контролем замыкания следующего блок-участка 5БУ. Вторая линейная цепь также используется для передачи на станцию отправления информации о состоянии общего повторителя блокирующих реле блок-участков (1НПБ или 1ЧПБ), относящихся к станции, установленной на прием. Эта информация используется для включения на пульте дежурного по станции отправления индикации о наличии на перегоне замкнутых блок-участков.
Третья линейная цепь позволяет передать на станцию отправления информацию о состоянии путевого реле Н21П, первой РЦ блок-участка 5БУ, ограждаемого граничным светофором 5. Эта информация на станции С необходима для работы схемы последовательного освобождения и кодирования рельсовых цепей блок-участка 7БУ. По линейной цепи 1НЛ3-1ОНЛ3 также передается информация о состоянии конечного реле последовательного освобождения Н19ПОК последней рельсовой цепи защитного участка за граничным светофором 5. Контакт линейного повторителя ЛН19ПОК на станции С используется в схеме блокирующего реле Б блок-участка 7БУ.
По четвертой линейной цепи на станцию приема передается информация о состоянии; размещенных на станции отправлениях; реле последовательного освобождения Ч13ПО блок-участка 7БУ, расположенного перед граничным светофором; реле защитного участка 7ЗУ предыдущего блок-участка.
Информация о состоянии реле Ч13ПО на станции Р необходима для работы схемы реле последовательного освобождения рельсовых цепей защитного участка за граничным светофором 5, а состояние реле 7ЗУ используется в схемах блокирующего реле 5Б и последовательного освобождения рельсовой цепи Ч13П, последней по ходу движения поезда блок-участка перед граничным светофором.
Рисунок 4.4 — Схема четвертой и пятой линейной цепи
Пятая линейная цепь предназначена для передачи на станцию приема информации о состоянии блокирующего реле Б блок-участка 7БУ, предыдущего по ходу движения поезда перед граничным светофором (используется контакт второго повторителя блокирующего реле данного блок-участка 7Б2), и исполнительного реле искусственной разделки нечетного пути перегона 1НРИ. Информация о состоянии реле 7Б используется в схеме блокирующего реле 5Б, расположенной на станции Б для предварительного замыкания блок-участка 5БУ.
Рисунок 4.5 — Схема шестой и седьмой линейной цепи
По шестой линейной цепи на станцию приема передается информация о состоянии реле последовательного занятия Ч13ПЗ для своевременного включения группового кодововключающего реле Н15-21КВ блок участка 5БУ.
Седьмая линейная цепь позволяет передать информацию о состоянии реле 5ЗУ и 5ЗУН защитного участка за граничным светофором 5 в зависимости от установленного направления движения. Информация о состоянии защитного участка используется в схемах реле последовательного занятия и освобождения рельсовых цепей блок-участка, ограждаемого граничным светофором 5, а также в схеме группового кодововключающего реле предыдущего блок-участка.
По восьмой линейной цепи (рис. 3.22) на станцию отправления передается информация о состоянии первой рельсовой цепи Н21П блок-участка 5БУ, ограждаемого граничным светофором 5, которая используется в схемах выбора кодовых сигналов на блок-участке 7БУ и в управлении огнями светофора 7.
Рисунок 4.6 — Схема восьмой линейной цепи
Заключение
В данной выпускной квалификационной работе была решена задача с оборудованием перегона «Р» – «С» системой с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением аппаратуры типа АБТЦ-03.
Во вступительной части работы дана сравнительная характеристика существующих на данный момент систем автоблокировки.
В основной части показаны преимущества системы АБТЦ-03, её описание и принцип работы. Далее приводятся технические решения для проектирования перегона «Р» – «С» устройствами АБТЦ-03.
В заключительной части работы составлен путевой план перегона с кабельной сетью, а также для 3 блок-участка спроектированы принципиальные схемы РЦ, схема включения светофора и схемы кодирования.
Список использованных источников
- Федоров Н.Е. Современные системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями: Учебное пособие. – Самара: СамГУПС, 2004.
- Системы интервального регулирования движения поездов на перегонах : учеб. пособие / Е.П. Епифанова, А.Г. Прохоренко, А.С. Яковлева. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2013.
- Казаков, А.А. Системы интервального регулирования движения поездов: учебник для техникумов железнодорожного транспорта / А.А. Казаков, В.Д. Бубнов, Е.А. Казаков.- М.: Транспорт, 1995.
- Виноградова В.Ю., Воронин В.А., Казаков Е.А., Швалов Д.В., Шухина Е.Е.. Перегонные системы автоматики. Под ред. В.Ю. Виноградовой. — М.: Маршрут, 2005.
- Генератор тональных рельсовых цепей с цифровой обработкой сигналов ГП3С / Руководство по эксплуатации ЕИУС.468361.001 РЭ, 2006г.
- Приемники тональных рельсовых цепей с цифровой обработкой сигналов ПП3С(ПП3СМ), ПП4С / Руководство по эксплуатации ЕИУС.468361.002 РЭ, 2005г.
- Типовые материалы для проектирования 410306-ТПМ. Автоблокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением оборудования АБТЦ-03 – СПБ.: Гипротранссигналсвязь, 2004.