Железнодорожной автоматики и телемеханики

Классификация и назначение систем

Автоматикой и телемеханикой называется отрасль техники, обеспечивающая контроль и управление производственными процессами. Железнодорожная автоматика и телемеханика способст­вуют повышению производительности труда, увеличению пропускной способности, обеспечению безопасности движения поездов, улучше­нию условий и культуры труда железнодорожников, совершенствова­нию методов обслуживания. Эти устройства позволяют более эффективно использовать весь комплекс технических средств железнодорожного транспорта, обладая высокими показателями эксплуатационной, технической и экономической эффективности.

Средства автоматики и телемеханики заменяют труд человека при контроле и управлении производственными процессами. На­иболее общей и совершенной системой автоматики является систе­ма автоматического регулирования (САР). Различные виды САР отличаются принципом действия, конструкцией элементов, областью применения и т. п. Однако они имеют ряд общих функциональных узлов, позволяющих представить любую систему САР в виде общей функциональной схемы.

Рис. 1.1. Общие функциональные схемы САР

В системе автоматического регулирования (рис. 1.1, а) из­мерительный орган (датчик Д) измеряет регулируемую величину. В качестве измерительного органа используют датчик, преобразующий регулируемую величину в пропорциональную ей другую физическую величину, удобную для воздействия на орган сравнения ОС. Элементами, выполняющими функции измерительного органа, могут быть тахогенератор, преобразующий скорость вращения в ЭДС, или ток; термопара, преобразующая изменение температуры в ЭДС; мембрана, преобразующая изменение давления в перемеще­ние, и т. п. Измерительные органы, как правило, должны потреб­лять малую мощность, чтобы не нарушать регулируемый процесс.

Задающий орган ЗО служит для задания установленного значе­ния регулируемой величины. Функции этого органа могут выпол­нять простые элементы, например, реле, кнопка, рукоятка, если задание является постоянным, или сложные, если задание являет­ся переменным и должно вычисляться в зависимости от конкретных значений нескольких переменных.

Орган сравнения ОС предназначен для определения отклонения фактического значения регулируемой величины от заданного в результате их сравнения. Для обеспечения работы органа срав­нения необходимо, чтобы выходные параметры измерительного и задающего органов имели одинаковую физическую величину.

При отклонении фактического значения от заданного орган сравнения передает воздействие на исполнительный орган ИО, ко­торый восстанавливает заданное значение регулируемой величины объекта регулирования ОР.

Таким образом, САР представляет собой замкнутую цепь воз­действий: объект — на измерительный орган (датчик) — орган сравнения — исполнительный орган — объект регулирования. Поэ­тому рассмотренная структура САР называется также замкнутой системой автоматического управления. Замкнутая цепь воз­действий состоит из двух основных частей. Одна из них контро­лирует регулируемую величину, а другая — управляет ею.

Функциональная схема САР может содержать и другие элемен­ты. Во многих случаях, например, между органами сравнения и ис­полнительным имеется усилительный орган, так как мощность на выходе органа сравнения обычно невелика и недостаточна для уп­равления исполнительным органом.

На железнодорожном транспорте широко распространены разом­кнутые системы автоматического регулирования, в которых осуще­ствляется лишь одна из функций САР — автоматический контроль или автоматическое управление.

В системах автоматического контроля (рис. 1.1, б) измери­тельный орган (датчик Д) воздействует на указательный орган УО, который сигнализирует или записывает значение контролируе­мой величины или положение объекта (контроль положения стре­лок, сигналов, свободности путей и т. п.). Функция управления объектом здесь отсутствует и может выполняться другой системой.

В системе автоматического управления (рис. 1.1, в) функ­ция контроля отсутствует. Объект может контролироваться другой системой.

В системах автоматики расстояние между объектом управления или объектом контроля и пунктом управления или пунктом контро­ля невелико. Если требуется осуществлять управление или конт­роль удаленными объектами, то необходимы специальные техничес­кие средства для сокращения числа каналов связи между пункта­ми и объектами управления и контроля. В этом случае системы автоматики преобразуются в системы телемеханики. Системы теле­механики отличаются от систем автоматики тем, что они содержат каналы связи КС, шифраторы Ш, передатчики Пер, приемники ПРи дешифраторы ДШ.

К системам телемеханикиотносят телерегулирование (рис.1.2, а), телесигнализацию (рис. 1.2, б),телеуправление (рис. 1.2, в).

Рис. 1.2. Системы телемеханики

Применение систем телемеханики дает возможность управления и контроля большим числом удаленных объектов из одного цент­рального пункта с использованием небольшого числа (часто одно­го) каналов связи. Различия между системами автоматики и теле­механики условны. На практике не во всех случаях можно про­вести четкую границу между системами автоматики и телемеха­ники. Часто применяют комплекс устройств, содержащий несколь­ко систем автоматики и телемеханики.

На железнодорожном транспорте для повышения пропускной способности и обеспечения безопасности движения поездов ис­пользуют следующие основные системы автоматики и телемеханики, обеспечивающие нормальное функционирование устройств сигнали­зации, централизации и блокировки (СЦБ).

Автоматическая блокировка(автоблокировка) — система ин­тервального регулирования движения поездов на перегонах при помощи путевых светофоров, показания которых изменяются ав­томатически под действием движущихся поездов. При автоблоки­ровке межстанционные перегоны делят на блок-участки, каждый из которых ограждается проходным светофором. Блок-участок оборудуют рельсовой цепью, которая является датчиком информации о наличии или отсутствии на ней поезда. Светофоры сигнальными огнями передают информацию о состоянии впереди лежащих блок-участков. Воспринимая эту информацию, машинисты движущихся поездов регулируют скорость поездов в соответствии с показаниями светофоров.

Автоматическая локомотивная сигнализация и автостопы (АЛС)— устройства, предназначенные для повышения безопаснос­ти движения поездов и улучшения условий работы локомотивных бригад. Устройства АЛС обеспечивают автоматическую передачу с пути и прием на локомотиве сигналов, соответствующих показа­ниям путевого светофора, к которому приближается поезд.

В зависимости от совершенства и уровня решаемых эксплуа­тационных задач различают системы АЛС с контролем бди­тельности, контролем скорости и авторегу­лировкой скорости.

При контроле бдительности поезд останавливается автома­тически, если после предупреждения (например, звукового сиг­нала) о смене сигнала на более запрещающий или по истечении контрольного времени машинист нажатием рукоятки бдительности не подтвердит бдительность. Контроль бдительности может быть неоднократным или периодическим.

Система АЛС с контролем скорости по техническим призна­кам относится к разомкнутым системам автоматического регулиро­вания. Снижение скорости до значения, определяемого сигна­лом АЛС, производит машинист. Если машинист не выполнит за­данную программу снижения скорости, то произойдет автомати­ческое торможение.

Наиболее совершенной является система АЛС с авторегули­ровкой скорости, которая представляет собой замкнутую систе­му автоматического регулирования (см. рис. 1.1, а). Объектом регулирования является скорость поезда. Заданная скорость движения определяется сигналом АЛС (задающий орган), а фак­тическая скорость движения контролируется скоростемером (дат­чиком), связанным с колесом локомотива. Информация о за­данной и фактической скорости движения сравнивается в ор­гане сравнения. Если фактическая скорость превышает заданную, создается воздействие на исполнительный орган, связанный с тормозами поезда; начинается торможение и снижение скорости до заданной величины, после чего торможение прекращается. Фактическая скорость непрерывно фиксируется скоростемером (датчиком). Таким образом, система автоматического регулирования скорости обеспечивает автоматическое снижение скорости до заданной.

Полуавтоматическая блокировка — система регулирования движения поездов на линиях с неинтенсивным движением, при которой правом на занятие поездом перегона является разре­шающее показание выходного сигнала станции. Открытие сигна­ла производит дежурный по станции или блокпосту, а закрытие осуществляется автоматически от воздействия движущегося поезда. Прибытие поезда в полном составе и освобождение перего­на подтверждает дежурный по станции.

Автоматический диспетчерский контрольпредставляет собой систему телесигнализации (см. рис. 1.2, б) о местоположении поездов на участке, состоянии сигналов и свободности путей на промежуточных станциях и другую информацию.

Автоматическая переездная сигнализация и автоматические шлагбаумы — ограждающие устройства на переезде, обеспечиваю­щие автоматическое включение светофорной сигнализации для автотранспорта и автоматическое закрытие шлагбаумов (при их наличии) при приближении поезда. Эти устройства предназначены для обеспечения безопасности движения поездов при пересе­чении железных дорог в одном уровне с автомобильными. Переездная сигнализация выключается и шлагбаум открывается автоматически после освобождения поездом переезда.

Электрическая централизация стрелок и сигналов — комплекс станционных устройств автоматики и телемеханики, позволяющий управлять стрелками и сигналами целой станции (или отдельной ее части) из одного пункта (поста ЭЦ), обеспечивающий безопасность движения поездов и высокую пропускную способ­ность станции. При всех видах электрической централизации для перевода стрелок устанавливают электроприводы; приемо-отправочные пути и стрелочные участки оборудуют рельсовыми цепями; в качестве сигналов применяют светофоры. В зави­симости от типа электрической централизации управление стрел­ками может быть раздельным или маршрутным. При раздель­ном управлении маршрут устанавливают переводом каждой входя­щей в маршрут стрелки нажатием кнопки или поворотом стрелоч­ной рукоятки, после чего нажатием сигнальной кнопки открывают сигнал. При маршрутном управлении стрелки переводят, и сигнал открывают нажатием двух или нескольких кнопок на пульте управления.

Диспетчерская централизация — комплекс устройств, в сос­тав которого входят устройства электрической централизации на станциях, автоблокировка на перегонах и кодовые системы телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС) для передачи команд управления с центрального пункта и передачи извеще­ний с контролируемых объектов на центральный пункт.

Устройства диспетчерской централизации дают возможность уп­равлять из одного пункта стрелками и сигналами в пределах диспетчерского участка протяженностью до 300 км. Современные системы диспетчерской централизации дают возможность управлять объектами, удаленными от пункта управления практически на любое расстояние.

Автоматизация сортировочных горок— комплекс устройств, предназначенный для повышения перерабатывающей способности сортировочных горок и обеспечения безопасности движения, со­стоящий из горочной автоматической централизации (ГАЦ) для автоматического перевода стрелок по маршрутам следования от­цепов; системы автоматического регулирования скорости скаты­вания отцепов (АРС), обеспечивающей интервальное и прицельное торможение для поддержания необходимых интервалов между отце­пами; автоматического задания скорости роспуска (АЗСР), обес­печивающего возможность роспуска состава с переменной скоро­стью с целью повышения перерабатывающей способности горки; телеуправления горочным локомотивом (ТГЛ) для автоматичес­кого регулирования скорости надвига состава на горку без учас­тия машиниста; программно-задающих устройств (ГПЗУ), позво­ляющих получить наиболее эффективный режим роспуска отцепов на сортировочной горке.

Основные положения и порядок работы устройств СЦБ, как и других сооружений и устройств железнодорожного транспорта, устанавливаются Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ПТЭ), точное выполнение которых обеспечивает слаженность работы всех звеньев железнодорожного транспорта, четкую и бесперебойную работу железных дорог и безопасность движения.

В соответствии с требованиями ПТЭ для обеспечения безо­пасности движения, а также для четкой организации движения поездов и маневровой работы служат сигналы. Сигнал является приказом и подлежит беспрекословному выполнению. На железно­дорожном транспорте применяют только сигналы, утвержденные министром транспорта. В качестве постоянных сигналов применяют светофоры. При повреждении на светофоре должен ав­томатически загораться красный огонь, а на предупредительном светофоре — огонь, соответствующий запрещающему показанию связанного с ним основного светофора.

С устройствами, описанными в разделе 2.1, можно ознакомиться по [1, 2].

Контрольные вопросы и задание

Контрольные вопросы

1.Для чего предназначены средства железнодорожной автоматики и телемеханики?

2.Чем отличаются функциональные схемы САР?

3.Из каких элементов состоит функциональная схема управления?

4.Из каких элементов состоят схемы телеуправления и телесигнализации?

5.Для чего предназначена автоблокировка, полуавтоматическая блокировка и автоматическая локомотивная сигнализация?

6.Для чего предназначена электрическая и диспетчерская централизация?

7.Какие устройства входят в комплекс средств автоматизации сортировочных горок?

8.Для чего предназначены светофоры?

Задание

Запустить на персональном компьютере (ПК) программу 1 (см. приложение 7) и ознакомиться с ее действием.