СИСТЕМЫ ИНТЕРВАЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Устройства автоблокировки и АЛС , применяемые на железных дорогах России основаны на использовании электрических рельсовых цепей . С их помощью контролируют занятое или свободное состояние блок-участков, а также целостность рельсовых нитей .

Многообразие систем автоблокировки объясняется применением различных электрических рельсовых цепей .

На железных дорогах России применяются системы автоблокировки , в которых использованы рельсовые цепи с изолирующими стыками . В них информация о состоянии впереди расположенных блок-участков и порядке ведения поезда с точки зрения сближения его с впереди идущим поездом передается машинисту путевыми светофорами , Для повышения и расширения эксплуатационных возможностей системы регулирования одновременно та же информация передается машинисту и локомотивным светофором с помощью средств АЛС /1/.

На участках с автономной тягой применяется автоблокировка постоянного тока . В них используются импульсные рельсовые цепи постоянного тока , длина которых может достигать 2600 м . Исключение опасных положений при коротком замыкании изолирующих стыков обеспечивается чередованием полярностей питающего напряжения в смежных рельсовых

цепях .

Увязка между показаниями попутных светофоров , передача извещения о приближении поездов к станции и переезду , а также работа устройств диспетчерского контроля и схемы смены направления движения осуществляется по линейным цепям .

К недостаткам импульсных рельсовых цепей можно отнести подверженность их влиянию аккумуляторного эффекта , особенно на участках с железобетонными шпалами , слабую защиту от воздействия помех постоянного и переменного токов . При питании от резерва (аккумуляторных батарей ) действие АЛС прекращается . Практически при отключении

высоковольтной , особенно при повторных отключеньях , не во всех случаях может быть обеспечена нормальная работа устройств автоблокировки . Использование аккумуляторных батарей усложняет содержание устройств .

Эти недостатки ухудшают эксплуатационно-технические характеристики системы в целом . Поэтому в 80-х годах наблюдалась тенденция к внедрению на линиях с автономной тягой кодовой автоблокировки переменного тока с двухцепной высоковольтной линией .

На участках с электротягой применяется кодовая автоблокировка переменного тока с кодовыми рельсовыми цепями . В качестве сигнального тока рельсовых цепей используются кодовые сигналы числовой АЛС . При электротяге постоянного тока частота несущих этих сигналов принята 50 Гц , а при электротяге переменного тока - 25 или 75 Гц . Если нормативные значения сопротивления балласта - 1 Ом*км , сопротивление поездного шунта - 0.06 Ом , а практически реализуемые коэффициенты возврата и запаса путевых приемников соответственно -0.75 и 1.1( с учетом колебания напряжения источников питания в пределах +5% и -10% номинального значения ), то расчетная предельная длина рельсовых цепей составляет при частоте 25, 50 и 75 Гц соответственно 3500 , 3000 , 2700 м .

Практически в эксплуатируемых на сети дорог системах автоблокировки максимальная длина рельсовых цепей ограничена при частоте сигнального тока 50 Гц до 2600 м , а при частоте 25 и 75 Гц - до 2500 м .

Уменьшение максимальных длин рельсовых цепей по сравнению с предельными позволяет обеспечить их работоспособность при случайном снижении сопротивления изоляции ниже нормы .

При автоблокировке с рельсовыми цепями 75 Гц ( такую же частоту имеет и напряжение питания в высоковольтной линии ) резервные источники питания отсутствуют.

Увязка между показаниями попутных светофоров в кодовой автоблокировке осуществляется по рельсовым цепям . Передача же извещений на станции и переезды , а также работа устройств диспетчерского контроля и смены направления движения осуществляется по линейным цепям . При электротяге постоянного тока используются воздушные или кабельные

линии , а при электротяге переменного тока - только кабельные .

Для формирования , передачи , приема и дешифрирования числовых кодовых сигналов применяются трансмиттеры , трансмиттерные , импульсные и другие реле , работающие в импульсном режиме .

Возможность ложного срабатывания сигнального реле от тока смежной рельсовой цепи при замыкании изолирующих стыков исключается схемной защитой .

Для устойчивой работы сигнальных реле в дешифраторах применяются электролитические конденсаторы большой емкости ( до 3000 мкФ ) , способные обеспечить удержание якорей сигнальных реле в притянутом состоянии в течении двух - трех кодовых циклов , это приводит к медленной смене сигнальных показаний .

К недостаткам кодовой автоблокировки можно отнести наличие большого количества электролитических конденсаторов и реле , работающих в импульсном режиме , что снижает надежность действия устройств и требует частого осмотра и ремонта аппаратуры .

В числовой системе для передачи сигналов АЛС применяются всего три кодовых сигнала ( КЖ , Ж , З ) ( рис. 1.1. ) . Увеличение значности сигнализации в рамках числовой системы АЛС представляет значительные технические и эксплуатационные трудности .

9 7 5 3

Рис . 1.1 Сигнализация в числовых-кодовых системах АБ

Тенденция к повышению скоростей движения и росту числа категорий поездов , следующих по линии с различными максимальными скоростями , обусловила необходимость повышения быстродействия устройств и увеличение объема информации , передаваемой на локомотив . В связи с увеличением скорости движения и мощности электровозов потребовалось повышение защищенности путевых и локомотивных устройств от воздействия тягового тока и его гармонических составляющих . Кроме того , появилась необходимость обеспечить надежную защиту путевых устройств от ложных срабатываний при объединении рельсовых нитей соседних путей .

Для решения этих задач с применением более совершенной элементной базы были разработаны новые системы автоблокировки и АЛС : частотная и унифицированная .

Основой частотной автоблокировки являются кодовые рельсовые цепи с изолирующими стыками . Для их работы , а также для работы устройств АЛС используются непрерывные частотные сигналы в диапазоне 100 - 400 Гц ( всего шесть диапазонов со средними частотами f2=125 , f3=175 , f4=225, f5=275 , f6=325 и f7=375 Гц ) /Н+1/. Каждый кодовый сигнал передается в виде комбинации из двух частот разных диапазонов , т. е. кодообразование осуществляется по закону сочетаний . Такое построение кода характеризуется большой избыточностью так как из общего числа возможных комбинаций на все сочетания ( 64 ) для передачи сигналов используются только 15 сочетаний из 6 по 2 . При этом кодовое расстояние между любыми кодовыми комбинациями составляет 2 . Такая относительно большая избыточность , принятая в кодообразовании , позволяет получить достаточно высокую помехозащищенность устройств частотной автоблокировки и АЛС , так как все одиночные повреждения в каналах передачи приводят к защитному отказу , которые контролируются как путевыми , так и локомотивными приемными устройствами .

Исключение опасных положений при коротком замыкании изолирующих стыков и объединении рельсовых нитей соседних путей обеспечивается в соседних и смежных рельсовых цепях каждого пути различных частот и применением гетеродинного способа приема сигналов путевыми приемниками .

Устройства частотной автоблокировки на каждой сигнальной точке контролируют состояние необходимого количества блок-участков без применения линейных цепей .

В частотной автоблокировке применяется четырехзначная сигнализация (рис.1.2.)

11 9 7 5 3

Рис. 1.2 4-х значная сигнализация в частотной АБ

Вся аппаратура для образования , передачи и приема частотных сигналов выполнена с применением магнитных и полупроводниковых материалов , что определяет ее достаточно высокую надежность .

Работоспособность устройств частотной автоблокировки обеспечивается при изменении температуры окружающей среды от -40 до +60 *С .

Передача извещений на станцию и переезд , работа устройств диспетчерского контроля и схемы смены направления движения осуществляется по линейным цепям .

Рельсовые цепи частотной автоблокировки с использованием сигнальных токов в диапазоне 100 - 400 Гц более критичны к снижению сопротивления изоляции рельсовой линии по сравнению с частотами 25 - 75 Гц , применяемыми в числовой кодовой автоблокировке . Поэтому при проектировании максимальная длина рельсовых цепей частотной автоблокировки не должна превышать 1500 м .Кроме того ,для нормального действия приемных устройств частотной автоблокировки с выделением низкой разностной частоты ( около 8 Гц ) электроснабжение сигнальных установок перегона должно осуществляться от единой энергетической системы с целью стабилизации разностной частоты .

Эти недостатки устранены в унифицированной системе автоблокировке и АЛС , при разработке которой использованы принципы и технические решения , принятые в частотной автоблокировке . К ним относится применение непрерывных рельсовых цепей с гетеродинными путевыми приемниками и частотных признаков при кодировании сигнальных показаний , выполнение аппаратуры на современной элементной базе . Частоты сигнального тока для работы рельсовых цепей размещаются в диапазоне 71 - 83 Гц . Для работы частотной АЛС выбраны те же диапазоны частот ( 100 - 400 Гц ) , что и в системе частотной автоблокировки , однако для их образования не используется промышленная частота сети питания . Поэтому электроснабжение устройств унифицированной системы автоблокировки и АЛС может осуществляться от источников переменного и постоянного токов . Увязка между сигнальными показаниями осуществляется по линейным цепям . Максимальная длина рельсовой цепи принята равной 2000 м .

Опыт эксплуатации рельсовых цепей на сети дорог показывает , что наименее надежным их элементом является изолирующий стык . Число отказов рельсовых цепей по причине выхода из строя изолирующих стыков составляет примерно 50 % общего числа отказов / 2 / . Особенно часто сгон изостыков встречается на участках пути имеющих уклоны .

Кроме того наличие изолирующих стыков отрицательно сказывается на проблеме канализации обратного тягового тока , особенно в условиях вождения тяжеловесных поездов . На ряде участков тяговый ток превышает допустимые значения токов через полуобмотки типовых дроссель трансформаторов .

Устранить ненадежный элемент изолирующий стык удалось в системе автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты ( АБТ ) . Основу системы АБТ без изолирующих стыков составляют рельсовые цепи тональной частоты . В системе АБТ для контроля состояния блок-участков используются два типа рельсовых цепей . Тип ТРЦ-3 ( тональные рельсовые цепи с применением аппаратуры третьего поколения ) , работающие в диапазоне частот 420 - 780 Гц и тип ТРЦ-4 ( тональные рельсовые цепи с применением аппаратуры четвертого поколения ) , работающие в диапазоне 5 кГц .

Максимальная длина рельсовой цепи ТРЦ-3 - 1000 м , рельсовой цепи ТРЦ-4 - 100 -300 м / 3 / .

Увязка между показаниями попутных светофоров , передача извещений на станции и переезды , а также работа устройств диспетчерского контроля и схемы смены направления движения осуществляется по линейным цепям . В системе АБТ применяются кабельные линии .

Сигнализация проходных светофоров в системе АБТ приведена на рис.1.3.

В настоящее время рельсовые цепи тональной частоты находят все более широкое распространение на железных дорогах и линиях метрополитенов . Они обладают рядом существенных эксплуатационных , технических и экономических преимуществ

Большое количество отличительных признаков сигнального тока до 10 , а с учетом диапазона 4,5 ...5,5 кГц до 16 и повышенное затухание в обходных цепях , включающих междупутные перемычки , позволяют значительно снизить взаимные влияния между рельсовыми цепями тональной частоты при возникновении в них асимметрии и образовании обходных контуров

Важное преимущество рельсовых цепей тональной частоты их более высокая чувствительность к обрыву рельсовой нити , позволяющая надежно обеспечить выполнение контрольного , а значит и шунтового режима работы даже в случае объединения средних точек ДТ . Повышение чувствительности к обрыву рельсовой нити обусловлено более низким , по сравнению с существующими рельсовыми цепями 25 и 50 Гц , критическим сопротивлением балласта и увеличением переходного сопротивления сигнальному току в местах его стекания в землю в обход неисправной рельсовой нити .

Использование сигнального тока тонального диапазона позволяет повысить защищенность рельсовых цепей тональной частоты от воздействия непрерывных и импульсных помех вследствие снижения помех в этом диапазоне на порядок , а также в результате применения амплитудно-модулированных сигналов .

Снижается на порядок потребляемая мощность ( за исключением режима АЛС в момент нахождения поезда на рельсовой цепи ) , что позволяет обеспечить питание рельсовых цепей от маломощных резервных источников , например , от аккумуляторных батарей с преобразователями / 4 / .

кж кж б/к б/к б/к

5 3

ж ж кж кж кж

5 3

з з ж ж ж

5 3

з з з з з

5 3

защитные участки

Рис. 1.3 Сигнализация в системе АБТ

. .

К достоинствам рельсовых цепей тональной частоты можно отнести также возможность сокращения в них малонадежных в эксплуатации изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов в плоть до их полного исключения .

Работоспособность обеспечивается и при пониженном сопротивлении балласта ( за счет увеличения числа рельсовых цепей без дополнительных изостыков ) , что имеет место на дорогах из-за несвоевременного ухода службы П за состоянием пути , а так-же из-за засорения пути удобрениями , солями и другими веществами с высокой электропроводностью .

В то же самое время из почти 300 тыс. рельсовых цепей на сети дорог более 22 % эксплуатируют при сопротивлении изоляции ниже нормативного и около 7 % - при сопротивлении изоляции в несколько раз ниже нормативного / 6 / . Число отказов по причине низкого сопротивления изоляции в среднем по сети дорог составляет 16 % общего числа отказов рельсовых цепей , а на отдельных направлениях доходит до 70-80 % . Причем эти отказы возникают при определенных погодных условиях и носят длительный характер, что приводит к значительным задержкам поездов . Примерная гистограмма распределения продолжительности отказов в рельсовых цепях по месяцам приведена на рис. 1.4.

Рис. 1.4 Гистограмма распределения продолжительности отказов в рельсовых цепях по месяцам

Сокращение применения цветных металлов , в частности меди , при сокращении количества ДТ и медных перемычек уменьшает эксплуатационные расходы связанные с их заменой , в том числе после их хищения .

Учитывая вышеперечисленные преимущества автоблокировки с тональными рельсовыми цепями , АБТ постепенно вытесняет устаревшие системы автоблокировки .