АВТОМАТИКА, СЦБ И СВЯЗЬ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ
6.1 Автоблокировка, принцип ее работы
Для интервального регулирования движения поездов служат перегонные
устройства сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) и связи. Эти
системы автоматики и телемеханики обеспечивают безопасность движения и
необходимую пропускную способность.
Автоматизированная система управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ)
включает в себя ряд систем более низкого уровня -сортировочных станций (АСУСС),
оперативного управления перевозочным процессом (АСУОП), электроснабжения
(АСУЭ) и др. В настоящем разделе рассматриваются устройства автоматики и
телемеханики, при помощи которых осуществляется регулирование движения
поездов и обеспечивается безопасность их следования по перегонам и
станциям. К таким устройствам относятся: автоматическая блокировка;
автоматическая локомотивная сигнализация; устройства диспетчерского
контроля за движением поездов; автоматическая переездная сигнализация и
автошлагбаумы; релейная полуавтоматическая блокировка; электрическая
централизация стрелок и сигналов;
диспетчерская централизация; средства механизации и автоматизации
сортировочных горок.
Поскольку движение поездов и маневровая работа на станциях
осуществляются в условиях непрерывно изменяющейся обстановки, то для
быстрой передачи на расстояние различных приказов и извещений
локомотивным бригадам и другим работникам, связанным с движением
поездов, применяют железнодорожную сигнализацию.
В настоящее время основными средствами интервального
регулирования движения поездов являются: автоматическая блокировка,
автоматическая локомотивная сигнализация, устройства диспетчерского
контроля за движением поездов, автоматическая переездная
сигнализация и автошлагбаумы, а также полуавтоматическая блокировка,
хотя она и не обладает высокими качествами автоматических систем.
Применение путевой блокировки, особенно автоматической, дает возможность
обеспечить высокую пропускную способность перегонов за счет деления их
проходными сигналами на отдельные участки и движения по принципу
единственного поезда на каждом участке пути. Безопасность движения
обеспечивается тем, что устройства путевой блокировки не допускают
открытия сигнала для пропуска поезда до тех пор, пока участок пути,
огражденный этим сигналом, занят другим поездом.
На станциях, оборудованных путевой блокировкой, устанавливают выходные
светофоры, и поезд отправляется по открытому показанию сигнала без
затраты времени на вручение машинисту особого разрешения. Благодаря
этому сокращаются стоянки поездов, увеличивается безопасность движения и
возрастает пропускная способность участков.
Автоматическая блокировка является наиболее
совершенным современным средством регулирования движения поездов. При
автоматической блокировке светофоры автоматически закрываются при
входе поезда на ограждаемые ими блок-участки. Для повышения
безопасности движения автоблокировка дополняется устройствами
автоматической локомотивной сигнализации и автостопами.
Сигнализация служит для обеспечения безопасности движения, а также для
четкой организации движения поездов и маневровой работы.
Сигналом называется условный видимый или звуковой знак, с
помощью которого подается определенный приказ. Сам сигнал является
приказом. Под словом сигнал понимают и сигнальный прибор и его
сигнальное показание. Работники железнодорожного транспорта должны
использовать все возможные средства для выполнения требования сигнала.
Применяемые на транспорте сигналы по способу их восприятия
классифицируют на видимые и звуковые.
Видимые сигналы выражаются цветом огней, щитов, флагов, дисков; числом и
взаимным положением сигнальных показаний; режимом горения сигнальных
огней и формой переносных сигнальных щитов. Достоинство видимых сигналов
заключается в том, что они могут быть переданы на расстояния большие,
чем обычно слышны звуковые сигналы.
Звуковые сигналы выражаются числом и сочетанием звуков
различной продолжительности. Значение их днем и ночью одно и то же. Для
подачи звуковых сигналов служат свистки локомотивов,
моторвагонных поездов и дрезин, ручные свистки, духовые рожки, сирены,
гудки и петарды. Звуковые сигналы подают по возможности так, чтобы не
создавать шума, особенно в населенных пунктах. Поэтому они слышны обычно
на сравнительно небольшие расстояния. Подача многих звуковых сигналов
требует непременного участия человека.
По времени применения видимые сигналы подразделяют на дневные,
подаваемые в светлое время суток и сигнализирующие цветом окраски щита,
флага, диска или цветом, режимом горения и сочетанием огней сигнального
прибора; ночные, сигнализирующие огнями установленных цветов и
подаваемые в темное время суток;
круглосуточные, подаваемые одинаково как в светлое, так и в темное
время суток и сигнализирующие цветом, режимом горения и сочетанием
огней.
Видимые сигналы подаются светофорами, флагами, фонарями, щитами и
дисками. Назначение этих приборов, их сигнальные показания, места
установки и порядок пользования определены ПТЭ и Инструкцией по
сигнализации на железных дорогах РФ.
Видимые сигналы в зависимости от сигнальных приборов, которыми их
подают, классифицируют на: постоянные (светофоры,
устанавливаемые в определенных местах железнодорожного пути, и
локомотивные светофоры); переносные (щиты, флаги, фонари на шестах,
предназначенные для временного ограждения тех или иных участков пути
и подвижного состава); ручные (флаги, диски,
фонари, посредством которых подают на поезда различные команды и
указания); поездные (диски, флаги и фонари для обозначения головы и
хвоста поезда).
Кроме сигналов, для передачи локомотивным бригадам дополнительных
указаний и информации на железных дорогах широко применяют видимые
сигнальные указатели и сигнальные знаки. Имеется шесть типов сигнальных
указателей: маршрутные, стрелочные, путевого заграждения, гидроколонок,
перегрева букс и «Опустить токоприемник». Они извещают о положении
определённых устройств - стрелок, гидроколонок и др.
На железных дорогах применяют также разнообразные по назначению и виду
сигнальные знаки, которые устанавливают в местах прохода
электроподвижного состава с поднятым токоприемником и на участках, где
работают снегоочистители и др. Сигнальные знаки требуют от машиниста
локомотива определенного действия или сообщают ему определенную
информацию. Каждый сигнальный знак в отличие от светофоров и сигнальных
указателей, имеющих два и более показаний, имеет только одно сигнальное
значение. Сигнальные знаки отличаются и тем, что не имеют собственных
источников света, поэтому их размещают так, чтобы при приближении поезда
они освещались прожектором. Для лучшей видимости некоторые сигнальные
знаки оборудованы отражателями. В качестве постоянных сигналов на
железных дорогах применяются светофоры, которые используются во всех
системах железнодорожной автоматики и телемеханики. По назначению
постоянные сигналы делят на основные и предупредительные. Основные
сигналы ограждают станции и блок-участки на перегонах и подают сигналы,
которые разрешают или запрещают движение поездов по этим пунктам или
участкам. Предупредительные сигналы извещают о приближении к основным
сигналам и о их показании.
Основные сигналы, в свою очередь, в зависимости от назначения
подразделяются на: входные, ограждающие станции со стороны
прилегающих перегонов и служащие для разрешения или запрещения машинисту
поезда следовать на станцию; выходные, разрешающие или запрещающие
поезду отправиться со станции на перегон; проходные, расположенные на
перегонах разрешающие или запрещающие машинисту поезда проследовать на
ограждаемые ими участки; маршрутные - для разрешения или запрещения
машинисту поезда проследовать из одного района станции в другой;
прикрытия - для ограждения мест пересечений в одном уровне железных
дорог с другими железными дорогами, трамвайными путями, троллейбусными
линиями, а также разводных мостов. Светофоры, кроме того, применяют в
качестве маневровых, горочных, повторительных, заградительных и
локомотивных.
Основными сигнальными цветами на транспорте являются красный, желтый и
зеленый. Их выбор неслучаен. Установлено, что при одинаковой силе света
красный огонь лучше виден и искажается меньше, чем другие огни. Поэтому
он принят в качестве сигнала остановки. Желтый огонь
близок по частоте колебаний к красному, виднее
зеленого; он разрешает машинисту движение и требует снижения скорости. В
тумане желтый огонь приобретает красноватый оттенок и благодаря этому
его трудно ошибочно воспринимать как зеленый огонь, разрешающий движение
с установленной скоростью.
Кроме названных, применяют синий, лунно-белый, прозрачно-белый и
молочно-белый сигнальные огни. Синий огонь используют как запрещающий на
маневровых светофорах. На проходных светофорах, расположенных на
затяжных подъемах, допускается установка условно разрешающего сигнала -
щита с отражательным знаком в виде буквы Т. Он разрешает машинисту
грузового поезда проследовать светофор с красным огнем со скоростью не
более 20 км/ч с особой бдительностью и готовностью немедленно остановить
поезд, если встретится препятствие для дальнейшего движения. Лунно-белый
огонь применяют как разрешающий маневровый и как пригласительный на
входных, выходных и маршрутных светофорах, прозрачно-белый - в ручных
фонарях, поездных сигналах, указателях гидроколонок и светящихся
указателях перегрева букс. Молочно-белый огонь применяют в стрелочных
указателях и указателях путевого заграждения.
Основным сигнальным прибором на железнодорожном транспорте является
светофор - оптический прибор, сигнализирующий днем и ночью цветом одного
или нескольких огней.
Светофоры подразделяют на линзовые и прожекторные. Линзовые светофоры
бывают: мачтовые (рис. 6.1, а), состоящие из металлической или
железобетонной мачты и укрепленной на ней головки с линзовыми
комплектами; консольные или мостиковые (рис. 6.1,6), у которых головки
подвешены над путями на консолях (мостиках) с правой стороны по ходу
поезда или над осью пути; карликовые (рис. 6.1,в), у которых светофорная
головка без мачты укреплена непосредственно на
фундаменте с небольшим наклоном по вертикали, благодаря чему
обеспечивается видимость сигнала с локомотива на близком расстоянии.
Относительно оси пути светофоры устанавливают в соответствии с
требованиями габарита приближения строений. Консольные светофоры
применяют, если по условиям габарита нельзя установить мачтовый
светофор, а также на электрифицированных дорогах, где опоры контактной
сети мешают видимости сигналов.
Рис. 6.1. Типы линзовых светофоров: а - мачтовый; 6
- консольный; в - карликовый
Карликовые светофоры устанавливают в узких междупутьях и применяют в
качестве маневровых и выходных с боковых путей.
Линзовый светофор имеет для каждого огня отдельный линзовый комплект с
лампами 15, 25 и 35 Вт при напряжении 12 В. Линзовые комплекты размещены
в светофорных головках таким образом, что они отделены друг от друга
перегородками, благодаря чему исключено появление ложного сигнального
показания от горящей лампы соседнего комплекта.
Головки имеют фоновые щитки для улучшения видимости сигналов и козырьки,
защищающие фонари от попадания грязи, снега, солнечных лучей и света
локомотивных прожекторов (во избежание искажения сигнальных показаний).
В линзовых комплектах светофоров, установленных на кривых участках пути,
имеются рассеивающие стекла. Они отклоняют лучи, на 10 или 20° в
горизонтальной плоскости в сторону кривой, благодаря чему сигнальные
огни светофоров видны в любых точках кривых на расстоянии не менее
тормозного пути.
Прожекторный светофор представляет собой мачту, на которой укреплена
светофорная головка с круглым фоновым щитом. Для получения трех
различных сигнальных огней в головке светофора установлен светофильтр с
тремя цветными стеклами, который передвигается прожекторным реле при
пропускании через него тока прямой или обратной полярности. Прожекторные
светофоры по расходу электроэнергии более экономичны, чем линзовые, но
они менее надежны в эксплуатации.
Светофоры устанавливают у железнодорожных путей с правой стороны по
направлению движения поездов или над осью ограждаемого пути с учетом
габарита приближения строений С. Причем размещают светофоры так, чтобы
их показания нельзя было принять за сигналы, относящиеся к смежным
путям.
Входные светофоры устанавливают от первого входного стрелочного перевода
на расстоянии не ближе 50 м, считая от остряка противошерстного или
предельного столбика пошерстного стрелочного перевода. На
электрифицированных участках входные светофоры устанавливаются перед
воздушными промежутками (со стороны перегона), отделяющими контактную
сеть перегонов от контактной сети станций, т. е. так, что поезд,
остановившийся у закрытого входного светофора, получает питание от
контактного провода перегона и, следовательно, его трогание с места и
дальнейшее движение будут
обеспечены. Для обеспечения безопасности движения
поездов красные, желтые и зеленые огни светофоров входных, проходных,
заградительных и прикрытия на прямых участках пути днем и ночью должны
быть отчетливо различимы из кабины управления локомотива приближающегося
поезда на расстоянии не менее 1000 м.
Минимальные расстояния видимости сигнальных огней зависят от плана пути
и местных условий. При отсутствии габарита для установки светофоров с
правой стороны путей в отдельных случаях допускается располагать входные
светофоры с левой стороны (ПТЭ, п. 6.6).
Перед всеми входными и проходными светофорами устанавливают
предупредительные светофоры. На линиях, оборудованных автоблокировкой,
каждый проходной светофор является предупредительным по отношению к
следующему. Расстояние между смежными светофорами на линиях,
оборудованных автоблокировкой с трехзначной сигнализацией, должно быть
не менее тормозного пути, определенного для данного места при полном
служебном торможении и максимальной реализуемой скорости, но не более
120 км/ч для пассажирских поездов и 80 км/ч для грузовых и, кроме того,
должно быть не менее тормозного пути при экстренном торможении с учетом
времени, необходимого для воздействия устройств автоматической
локомотивной сигнализации и автостопа на тормозную систему поезда. При
этом на участках, где видимость сигналов менее 400 м, а также на линиях,
вновь оборудуемых автоблокировкой, указанное расстояние должно быть не
менее 1000 м.
Показания входных светофоров на прямых участках пути днем и ночью должны
быть отчетливо различимы из кабины управления локомотива приближающегося
поезда на расстоянии не менее 1000 м, на кривых участках - не менее 400
м, в сильно пересеченной местности - не менее 200 м.
Выходные светофоры устанавливают у каждого отправочного пути впереди
места, предназначенного для стоянки локомотива отправляющегося поезда.
Показания выходных и маршрутных светофоров главных путей должны быть
отчетливо различимы на расстоянии не менее 400 м, а боковых путей - не
менее 200 м.
На рис. 6.2 приведена схема расстановки входных,
предупредительных и выходных светофоров на разъезде при автоблокировке.
Входные светофоры, по которым на станцию принимают,
нечетные поезда, обозначают буквой Н,
предупредительные перед ними -НПС, а со стороны прибытия четных поездов
- соответственно Ч и ЧПС. Выходные светофоры нечетного и четного
направлений обозначают соответственно буквами Н и Ч с указанием номера
пути, к которому они относятся.
Управление станционными светофорами полуавтоматического действия:
открывает светофоры (включает разрешающие сигнальные огни) дежурный по
станции или поездной диспетчер, а закрываются они (загорается красный
огонь) автоматически от проходящих поездов.
Разрешающие показания входных и выходных светофоров предусмотрены
Инструкцией по сигнализации и различаются в зависимости от условий
приема, пропуска или отправления поездов.
При автоматической блокировке перегоны делятся на блок-участки,
автоматически действующими проходными светофорами. Длина блок-участков
равна расстоянию между смежными светофорами. При автоблокировке с
трехзначной сигнализацией она должна быть не менее тормозного пути при
полном служебном торможении и максимально реализуемой скорости, кроме
того, должна быть не менее тормозного пути при экстренном торможении с
учетом пути, проходимого за время срабатывания автостопа, и составлять
от 1000 до 2600 м.
Автоматическая смена сигнальных показаний проходных светофоров
достигается тем, что в пределах каждого блок-участка устраивают
электрические рельсовые цепи, через которые поезд воздействует на
аппаратуру управления огнями светофора. С помощью электрических
рельсовых цепей осуществляется не только контроль занятости блок-участка,
но и целости рельсового пути. Электрические схемы рельсовых цепей
современных систем автоблокировок довольно сложны.
Чтобы не затруднять понимание принципа изменения показаний светофоров в
зависимости от состояния рельсовых цепей (блок-участков) на рис. 6.3
показана упрощенная схема двузначной автоблокировки. Рельсовые цепи
отделены друг от друга изолирующими стыками (ИС).
Рис. 6.2. Схема расстановки входных,
предупредительных и выходных светофоров
Такие стыки имеют металлические накладки с фибровой
изоляцией. На главных путях применяется новый вид изолирующего стыка
-клееболтовой. В этом стыке применены стандартные двухголовые накладки,
которые с помощью клеевого шва из стеклоткани, пропитанной эпоксидным
компаундом с отвердителем, склеиваются с рельсовыми концами, благодаря
чему образуется монолитное соединение, способное работать в несколько
раз больше, чем стыки с фиброй или полиэтиленовой изоляцией.
Источником тока в рельсовой цепи является путевая батарея (ПБ), в состав
которой входят аккумулятор А и выпрямитель В, потребитель тока -путевое
реле ПР. Питание автоблокировки осуществляется от высоковольтной
сигнальной линии электропередачи.
Если блок-участок свободен, ток от источника питания протекает по
рельсам и поступает в путевое реле, которое замыкает цепь сигнальной
батареи СБ на зеленый огонь светофора. Если блок-участок занят хотя бы
одной колесной парой (или лопнул рельс), то ток не будет поступать в
путевое реле, якорь его отпадет и цепь сигнальной батареи замкнется на
лампу красного огня светофора.
При электрической тяге на постоянном или переменном токе устраивают
рельсовые цепи переменного тока в виде импульсов числового кода.
Автоблокировку с кодовыми рельсовыми цепями
называют кодовой числовой автоблокировкой. В ней сигнальные показания
впереди стоящего светофора по рельсовым цепям передаются на позади
стоящий светофор. Каждому сигнальному огню соответствует определенный
сигнальный код тока, поступающего в рельсовую цепь перед данным
светофором: если в рельсовой цепи три импульса в кодовом цикле (код 3),
то на впереди стоящем светофоре горит зеленый огонь; если два импульса в
кодовом цикле (код Ж), то на впереди стоящем светофоре горит желтый
огонь; если один импульс в кодовом цикле (код КЖ - красного с желтым
огня), то, следовательно, на впереди стоящем светофоре горит красный
огонь. Эти сигнальные коды управляют и огнями локомотивного светофора
автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН).
На электрифицированных участках по рельсам протекает тяговый ток
(постоянный или переменный) и ток рельсовых цепей автоматической
блокировки (переменный). Для пропуска тяговых токов в обход изолирующих
стыков автоблокировки в рельсовые цепи включают специальные приборы -
дроссель-трансформаторы и частотные фильтры.
Автоблокировка бывает одно- и двухпутной, причем первая всегда
двусторонняя и позволяет осуществлять движение поездов по одному пути в
оба направления. Нормально открыты только светофоры по направлению
движения. Светофоры встречного направления выключены. Для изменения
направления движения дежурный по станции, на которую должен прибыть
поезд, нажимает на аппарате кнопку смены направления, отчего загораются
светофоры для движения в направлении к данной станции, а светофоры ранее
установленного направления выключаются.
На двухпутных участках может применяться дву- и
односторонняя автоблокировка. Применяют автоблокировку с нормально
горящими сигнальными огнями.
Различают автоблокировку с двузначной (К, 3), трехзначной (К, Ж, 3) и
четырехзначной (К, Ж, ЖЗ, 3) сигнализацией.
На магистральных железных дорогах вследствие высоких скоростей движения
и значительной длины тормозных путей применяют трех- и четырехзначную
сигнализации. При трехзначной блокировке поезда следуют на зеленый огонь
и разграничены тремя блок-участками. Интервал времени между поездами
8-10 мин и менее. За это время поезд проходит расстояние, равное длине
поезда и трем блок-участкам, длина каждого из которых в зависимости от
их расположения (на спуске или на подъеме) разная.
Одна из таких систем называется числовой кодовой (рис. 6.4).
Блок-участок, занятый поездом 1, огражден красным
огнем светофора 7, кодовая аппаратура которого посылает в рельсовую цепь
5-7 кодовый сигнал желтого с красным огня (КЖ). Этот код поступает в
аппаратуру светофора 5 и на нем загорается желтый огонь. В свою очередь
кодовая ячейка светофора 5 посылает в рельсовую цепь 3 - 5 код желтого
сигнала Ж и на светофоре 3 загорается зеленый огонь. От светофора 3
поступает код зеленого огня 3 и на светофоре 1 загорается зеленый огонь.
Светофор 1 посылает код зеленого огня, который замыкается колесными
парами поезда 2. Код на предыдущий светофор не поступает и на нем горит
красный огонь.
Четырехзначная автоблокировка наиболее часто применяется на пригородных
участках, где скоростное пассажирское движение.
Рис. 6.4. Схема сигнальных показаний светофоров при
кодовой автоблокировке:
КА - кодовая аппаратура проходных светофоров 1, 3, 5, 7; Ж, КЖ - коды
тока светофоров соответственно с зеленым, желтым и красным огнями
