Регулирование движения поездов

       2 Элементы систем регулирования движения поездов

Любая система регулирования движения поездов состоит из от­дельных элементов, связанных между собой. В этих системах ис­пользуют в основном электрические элементы,в которых одна из величин (входная или выходная) или обе являются электри­ческими (ток, напряжение). В дальнейшем будем рассматривать только электрические элементы.

В зависимости от выполняемых функций в системах регулиро­вания движения поездов используются следующие элементы: дат­чики, электрические фильтры, реле, трансмиттеры, стабилизаторы, усилители, дешифраторы, трансформаторы, двигатели, распреде­лители и др.

Электрический датчик предназначен для измерения или преобразования неэлектрических величин в электрические и осу­ществляет качественное преобразование воздействия. Примером та­ких датчиков могут служить магнитная педаль ПБМ-56, с помо­щью которой контролируется прибытие поезда на станцию при полуавтоматической блокировке, а также в других системах регулирования движения, и рельсовая цепь, с помощью которой конт­ролируется наличие или отсутствие подвижной единицы на изоли­рованном путевом участке.

Электрический фильтр пропускает электрические сиг­налы (напряжение, ток) одних частот и препятствует пропуску сиг­налов других частот; он осуществляет количественное преобразо­вание воздействия, полученного от предыдущего элемента, и передачу его на последующий элемент.

Реле преобразует электрическую величину (ток, напряжение) в механическую (перемещение якоря), которая снова преобразуется в электрическую величину посредством замыкания или размыка­ния электрического контакта.

Трансмиттер вырабатывает кодовые сигналы, используемые в работе систем регулирования движения поездов. Стабилиза­тор поддерживает постоянство выходной величины при измене­нии входной величины в известных пределах. Усилитель слу­жит для повышения амплитуды электрических сигналов и осуществляет количественное преобразование воздействия. Дешиф­ратор расшифровывает принятый код и передает воздействие на последующий элемент, осуществляя качественное его преобразова­ние.

Трансформатор осуществляет количественное преобра­зование напряжения. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическое движение с целью воздействия на объект автоматического управления или регулирования.

Распредели­тель обеспечивает распределение как во времени, так и по от­дельным электрическим цепям поданную на его вход серию им­пульсов.

Таким образом, элементы являются составной частью систем ре­гулирования движения, которые выполняют ответственные функ­ции по регулированию и обеспечению безопасности движения по­ездов. Поэтому к элементам систем регулирования движения предъявляется ряд требований. Элементы должны быть простыми по конструкции и принципу действия, обладать высокой надежно­стью действия и защищенностью от помех, иметь малые габарит­ные размеры и массу, легко заменяться в системе и быть доступны­ми для ремонта и профилактических осмотров. При отказе работы элемента должны полностью исключаться в системе положения, опасные для движения поездов.

    Исходя из конкретных условий эксплуатации, к элементам мо­жет предъявляться и ряд дополнительных требований. Например, к элементам, которые размешаются на локомотивах и в релейных шкафах на пути, предъявляются требования по виброустойчивос­ти, защите от атмосферных воздействий и пыли.

     3 Общие сведения о реле

В системах регулирования движения поездов применяются реле, с помощью которых производят различные переключения электри­ческих цепей для осуществления схемных зависимостей между со­стоянием пути, положением стрелок и показанием сигнала, необхо­димых для обеспечения безопасности движения поездов.

Реле представляет собой элемент, в котором при плавном изме­нении входной величины (тока, напряжения) происходит скачко­образное изменение выходной величины (перемещение якоря у кон­тактных реле, изменение внутреннего электрического или магнитного сопротивления у бесконтактных реле).

Большое распространение получили электрические контактные реле, в частности, электромагнитные, у которых скачкообразное из­менение тока во входной цепи достигается физическим ее разры­вом. Такие реле просты и надежны в работе и обеспечивают неза­висимое переключение большого числа выходных цепей. Реле имеет два устойчивых состояния: рабочее (под током), при котором реле возбуждено и якорь его притянут, т.е. замкнуты верхние (фронто­вые) контакты; нерабочее (без тока), при котором реле обесточено и якорь отпущен, т.е. замкнуты нижние (тыловые) контакты.

По принципу действия реле СЦБ подразделяются на электро­магнитные, у которых при протекании электрического тока по об­мотке возникает магнитное поле, которое действует на подвижный якорь, притягивая его к сердечнику и переключая связанные с яко­рем контакты, и индукционные, которые работают под действием переменного магнитного поля, создаваемого одним элементом реле, с током, индуцированным в подвижном секторе магнитным полем другого элемента.

В зависимости or рода питающего тока реле могут быть посто­янного, переменного и постоянно-переменного тока.

Электромагнитное реле постоянного тока (рис. 1.2, а) состоит из катушки 3, надетой на сердечник 4, ярма 5, подвижного якоря 2 и связанных с ним контактов 1. Катушка, или обмотка реле служит для создания магнитного потока, а сердечник — для его усиления. Ярмо предназначено для получения непрерывного магнитопрово- да, подвижной частью которого является якорь. При отсутствии тока в катушке реле якорь отпущен, замкнут нижний (тыловой) кон­такт О—Т. При пропускании тока в катушке создается магнитный поток, сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь, в результате чего размыкается контакт О—Т и замыкается верхний (фронтовой) контакт О—Ф. У такого реле якорь притягивается при прохождении тока по катушке в любом направлении, поэтому это реле называют нейтральным.

Реле, у которого якорь переключается в зависимости от направ­ления прохождения тока в катушке, называется поляризованным. По­ляризованное реле (рис. 1.2, 6) состоит из сердечника 1, на который надеты катушки 2 и 6, соединенные последовательно, из постоян­ного магнита 3, поляризованного якоря 5 и связанных с ним кон­тактов 4. Постоянный магнит обеспечивает переключение якоря при изменении направления тока в обмотке реле и удерживает якорь в заданном положении при отсутствии тока в обмотке. Для пояснения работы поляризованных реле применяют два тер­мина: прямая и обратная полярность постоянного тока. У каждого реле к определенному (основному) выводу катушки подключается плюсовой полюс, а к другому выводу — минусовой полюс источ­ника питания. При таком подключении полюсов источника пита­ния принято считать, что ток в катушке будет проходить всегда от плюсового вывода к минусовому. Такое направление тока в катуш­ке называется прямой полярностью тока, а направление тока в катушке реле при подключении к основному ее выводу ми­нусового, а к другому — плюсового полюса источника питания на­зывается обратной полярностью тока. Например, если на вывод А катушки (см. рис. 1.2, б) подается плюсовой полюс ис­точника питания (+), а на вывод Б — минусовой (-), то направле­ние тока в катушке от вывода А к выводу Б считается прямой по­лярностью тока. Если же к выводу Б катушки подключен плюсовой полюс источника питания (+), а к выводу А — минусовой (—), то направление тока, протекающего от вывода Б к выводу А, считает­ся обратной полярностью тока.

При отсутствии тока в катушках реле якорь под действием по­тока Фп постоянного магнита (показан штриховой линией) удер­живается в том положении, в котором он находился в момент вык­лючения тока. На рис 1.2, б поляризованный якорь занимает левое положение, которое соответствует прохождению в катушках тока прямой полярности, и замыкает нормальный контакт О—Н. При прохождении тока обратной полярности в катушках создается маг­нитный поток Фк (показан сплошной линией), который имеет на­правление от вывода Б к выводу А, и под полюсными наконечни­ками сердечника взаимодействует с магнитным потоком Фп постоянного магнита (показан штриховой линией). В левом зазоре сердечника магнитные потоки направлены навстречу друг другу, т.е. Фк—Фп, в правом — в одну сторону, т.е. Фь+Фп. Якорь под действием более сильного магнитного поля переключается вправо, замыкая переведенный контакт О—П.

При прохождении тока прямой полярности происходит измене­ние направления магнитного потока Фк, отчего в правом зазоре магнитный поток Фп вычитается из Фк, а в левом Фп и Фк склады­ваются, как показано на рис. 1.2, б. Вследствие увеличения магнит- ного поля у левого сердечника якорь переключается к левому сер­дечнику, замыкая нормальный контакт О—Н.

Включение реле характеризуется напряжением (током) срабаты­вания, при котором происходит притяжение якоря и замыкание фронтовых контактов. Выключение реле характеризуется напряже­нием (током) отпускания, при котором происходит отпускание яко­ря и замыкание тыловых контактов.

К конструкции реле предъявляют высокие требования надежно­сти, долговечности и четкости работы, так как от правильной ра­боты реле зависят безопасность движения поездов и бесперебойное действие систем регулирования движения.

     4 Назначение и классификация систем электрической централизации

   Электрическая централизация (ЭЦ) представляет со­бой систему централизованного управления стрелками и светофо­рами на станциях с помощью электрической энергии. Управление стрелками и светофорами в ЭЦ осуществляется с поста цен­трализации.

Устройства ЭЦ позволяют увеличить пропускную способность станций, повысить безопасность движения поездов, а также произ­водительность и культуру труда. Увеличение пропускной способ­ности при ЭЦ стрелок и светофоров достигается благодаря ускоре­нию установки маршрутов и их автоматическому размыканию. Если при управлении стрелками вручную на приготовление сложного маршрута затрачивается 10...15 мин, то при ЭЦ — 5...7 с. При вве­дении ЭЦ на станциях пропускная способность горловин увеличи­вается примерно в 2 раза. Повышение безопасности движения обес­печивается тем, что все передвижения на станции централизованы и маршрутизированы и осуществляются только по разрешающему показанию светофора, а пути и стрелочные секции станций обору­дуются электрическими РЦ.

Правилами технической эксплуатации железных дорог к устрой­ствам ЭЦ предъявляется ряд требований. Основным требованием к работе устройств ЭЦ является обеспечение взаимного замыкания стрелок и светофоров. Кроме того, устройства ЭЦ должны обеспе­чивать: контроль положения стрелок и занятости путей и стрелоч­ных секций на аппарате управления; контроль взреза стрелки с одно­временным закрытием светофора, ограждающего данный маршрут; передачу стрелок на местное управление; возможность маневровых передвижений по показаниям маневровых светофоров. При этом

устройства ЭЦ не должны допускать: открытие входного светофо­ра на занятый путь; перевод стрелки под подвижным составом; открытие светофора, соответствующего данному маршруту, если стрелки не поставлены в надлежащее положение, а светофоры враж­дебных маршрутов не закрыты; перевод входящей в маршрут стрел­ки или открытие светофора враждебного маршрута при открытом светофоре, ограждающем установленный маршрут.

Все необходимые зависимости и взаимозамыкания между стрел­ками, сигналами и состоянием станционных путей и стрелочных се­кций в ЭЦ осуществляются электрическим путем.

По способу связи центрального поста с объектами управления в зависимости от их удаленности системы ЭЦ делятся на две группы: с прямым управлением, когда каждая стрелка и светофор в пределах станции управляются с поста централизации по отдель­ным жилам кабеля; с кодовым управлением, когда стрел­ки и светофоры управляются по линейной цепи посылкой кодовых сигналов телеуправления.

В пределах одной станции, как правило, используются системы ЭЦ с прямым управлением. По способу управления стрелками и светофорами системы ЭЦ с прямым управлением делятся на два вида: с раздельным управлением,в которых каждой стрел­кой и светофором управляют отдельными рукоятками или кнопка­ми; смаршрутным управлением,у которых перевод стре­лок и открытие светофоров для целого маршрута осуществляется нажатием двух кнопок: начала и конца маршрута.

В зависимости от способа осуществления зависимостей и места размещения аппаратуры системы ЭЦ бывают: с местными за­висимостями (релейная аппаратура располагается и все необ­ходимые взаимозамыкания осуществляются в релейных шкафах, ко­торые размещают в горловинах станций или в районах сосредоточения стрелок и светофоров); с центральными за­висимостями (вся релейная аппаратура располагается на цен­тральном посту).

По способу электропитания системы ЭЦ могут быть: с мест­ным питанием (источники питания для управления стрелками и светофорами располагаются вблизи релейных шкафов по концам станции), с центральным питанием (источники питания для управления стрелками и сигналами располагаются на централь­ном посту).

В зависимости от способа монтажа или конструктивного вы­полнения системы ЭЦ бывают: с блочным монтажом (релейная аппаратура размещается в типовых блоках заводского изготовле­ния, устанавливаемых на специальных стативах), состативным монтажом (постовая релейная аппаратура смонтирована на ста­тивах в заводских условиях). Соединение стативов между собой и с напольными устройствами и установка на стативы штепсельных реле осуществляются на посту.

Все устройства ЭЦ в зависимости от места применения делятся на постовые и напольные. Постовые устройства распола­гаются на посту централизации. К ним относятся: блоки, стативы, реле, которые осуществляют необходимые зависимости по управ­лению стрелками и светофорами; аппарат управления с кнопками и схемой путевого развития станции с соответствующей контрольной индикацией; источники электропитания. Напольные устрой­ства размещаются на территории станции. К ним относятся: стре­лочные эчектроприводы, светофоры, релейные и батарейные шкафы, рельсовые цепи и кабельные сети.

Для централизованного управления стрелками и светофорами ма­лых станций с числом стрелок не более 30 в основном применяют: