Новые системы автоматической блокировки

Как уже отмечалось, работы по совершенствованию и созданию новых устройств СЖАТ ведутся постоянно. При этом не все разработки доходят до стадии опытной эксплуатации, внедрения или широкого применения. Однако даже не внедренные разработки играют положительную роль. В процессе создания таких систем, их лабораторных и эксплуатационных испытаний накапливается опыт разработчиков, отдельные наиболее перспективные идеи и технические решения используются в последующих разработках, отклоняются ошибочные и бесперспективные решения.

Поэтому в данном разделе рассматриваются не только системы АБ, широко внедренные по сети дорог страны, но и другие разработки, заслуживающие внимания.

Частотная автоблокировка.

Частотная АБ (ЧАБ) была разработана в конце 60-х годов в связи с планированной организацией высокоскоростного движения на участке Москва–Ленинград (до 200 км/ч) и через 10 лет внедрена на этом участке.

Рассмотрим особенности этой системы по основным отличительным признакам.

В ЧАБ использованы рельсовые цепи переменного тока с непрерывным питанием и гетеродинным приемником. Передача информации между светофорами осуществляется по рельсовой линии с использованием частотного кода. Применяются четырехзначные светофоры. В эксплуатируемой системе контролируется состояние четырех впередилежащих БУ; предусмотрена возможность увеличения этого числа до любого, практически необходимого количества. В качестве элементной базы применяется бесконтактная аппаратура (передающие и приемные устройства РЦ, кодообразующие устройства) и электромагнитные реле.

Для питания РЦ и увязки показаний светофоров предусмотрено 6 диапазонов частот со средними частотами f₂=125, f₃=175, f₄=225, f₅=275, f₆=325 и f₇=375 Гц. Кодовые сигналы образуются в виде комбинации двух частот из указанного диапазона. Это позволяет сформировать при необходимости 15 комбинаций с кодовым расстоянием d=2, что обеспечивает достаточно высокую помехоустойчивость и достоверность формирования и передачи сообщений.

Требуемое количество кодовых комбинаций зависит от конкретных условий применения системы. Так, например, при скорости до 200 км/ч для подавляющего большинства существующих линий необходимо контролировать состояние 4-х впередилежащих БУ, т. е. передавать на локомотив 5 сообщений. С учетом дополнительных сообщений об условиях приема поезда на станцию в системе ЧАБ использовано 5 частот (f₂…f₆).

Для исключения ложного срабатывания приемника от сигналов смежной РЦ при пробое изолирующих стыков или от сигналов рельсовых цепей параллельного пути используется частотная защита с гетеродинным приемником. С этой целью в каждом диапазоне частот предусмотрено 4 частотных сигнала. Например, для диапазона f₂: f₂₁=118,8 Гц; f₂₂=121,9 Гц; f₂₃=126,6 Гц; f₂₄=129,7 Гц. Каждый из этих сигналов несет одинаковое сообщение с точки зрения передачи информации. В рельсовых цепях одного пути чередуются две частоты, отличающиеся на 7,8 Гц. Две другие частоты применяют для рельсовых цепей параллельного пути двухпутного участка.

На сигнальных установках для каждого частотного диапазона предусмотрен свой гетеродинный приемник. На один вход приемников подается сигнал, принятый из РЛ ограждаемого БУ, на другой ‑ сигнал от генератора, питающего рельсовую цепь предыдущего БУ. Приемник сработает только в том случае, если разность частот этих сигналов равна 7,8 Гц. Если частоты совпадают, то напряжение на выходе приемника равно нулю.

Кодовые сигналы ЧАБ используются также для работы многозначной АЛС (АЛСМ). Локомотивные светофоры АЛСМ сигнализируют условным цветом огня и дополнительными знаками в виде букв (У ‑ уменьшенная, С ‑ средняя скорость) или цифр (200, 160, 120, 80). Эти сигналы указывают допустимую скорость проследования впередистоящего светофора.

К недостаткам системы ЧАБ следует отнести сложность регулировки рельсовых цепей для пяти частот сигнального тока; громоздкость оборудования, что особенно существенно для локомотивных устройств АЛСМ; необходимость достаточно высокой стабильности частоты напряжения в системе электроснабжения.

Унифицированная самопроверяемая система АБ.

Унифицированная система автоблокировки (УСАБ) была разработана в начале 80-х годов 20 века. Первая система внедрена в 1982 году на Южно-Уральской железной дороге. При создании системы разработчики преследовали следующие цели:

1. Повышение надежности системы.

2. Создание системы, не требующей профилактических работ и позволяющей перейти на аварийно-восстановительный метод обслуживания.

3. Существенное повышение уровня безопасности движения поездов.

4. Расширение функциональных возможностей системы.

Рассмотрим новые технические разработки, принятые в системе УСАБ для решения этих задач.

Рельсовые цепи имеют следующие особенности.

1. Применена фазочувствительная РЦ с непрерывным питанием переменным током частотой 25 Гц, что существенно повышает надежность и устойчивость работы РЦ при пониженном (до 0,5 Ом·км) сопротивлении изоляции РЛ. Предусмотрена возможность работы на участках с удельным сопротивлением изоляции до 0,1 Ом·км. Контроль пробоя изолирующих стыков ‑ фазовый. Предельная длина РЦ увеличена до 2000 м за счет настройки в резонанс, использования режима прямого подъема сектора путевого реле и терморегулировки в цепи местной обмотки реле ДСШ-13А.

2. Питание путевой и местной обмоток двух путевых реле смежных РЦ осуществляется от общей питающей установки, что позволяет реализовать простую схему контроля фаз и исключить вероятность их опасного искажения при неисправностях.

3. Предусмотрен контроль подпитки путевого реле от постороннего источника. Для этого фиксация освобождения рельсовой цепи осуществляется следующим образом. После возбуждения путевого реле производится уменьшение напряжения питания РЦ до расчетного значения. Если в течение 1,2 с сектор путевого реле не опустится, то фиксируется неисправность, питание рельсовой цепи отключается, включение разрешающего сигнала исключается.

Схема контроля потери шунта. Принцип работы схемы основан на контроле последовательности занятия рельсовых цепей при проследовании поезда. Схема исключает появление разрешающего сигнала на светофоре при освобождении ограждаемого БУ, если предварительно не было зафиксировано вступление подвижной единицы на следующий БУ и на впередистоящем светофоре не включен запрещающий сигнал. В схеме предусмотрена защита от ложного наложения шунта, что исключает сбои в работе схем УСАБ и повышает достоверность передачи извещения на станцию и переезд.

Схема тестовой проверки контролирует достоверность разрешающего показания проходного светофора. При приближении поезда за 2 блок-участка схема производит снижение напряжения питания контролируемой РЦ до расчетного значения. Если сектор путевого реле опустится, то питание рельсовой цепи восстанавливается, разрешающий сигнал светофора сохраняется. В противном случае сигнальное реле, выдержав замедление, отпускает свой якорь и включает на светофоре, ограждающем данный БУ, запрещающий сигнал.

Контроль правильности функционирования системы проводится на сигнальных установках при освобождении поездом ограждаемого БУ. Для этого схема УСАБ устроена таким образом, что при включении разрешающего сигнала происходит изменение состояния каждого из контролируемых реле. При нарушении предусмотренного алгоритма работы приборов включение разрешающего сигнала исключается. Этим согласуются противоположные требования по обеспечению надежности системы (статическая работа электромагнитных реле) и безопасности ее функционирования (динамическая работа элементов).

Кроме указанного выше, надежность системы УСАБ повышена за счет использования нового поколения реле типа РЭЛ, исключения электролитических конденсаторов и выпрямительных элементов, отказа от реверсирования РЦ при смене направления движения, применения бесконтактных коммутаторов тока в цепях кодирования АЛС. Для контроля исправности аппаратуры и локализации неисправностей предусмотрена индикация состояния основных элементов.

Связь между сигнальными установками осуществляется по линейным цепям. По ним реализуется увязка показаний светофоров, передача сигнального тока к питающим концам РЛ, передача извещения о приближении поезда для схемы тестовой проверки. Схемы УСАБ обеспечивают двухстороннее регулирование поездов по каждому пути двухпутного перегона.

Микроэлектронные и микропроцессорные системы АБ.

В настоящее время в технике СЦБ все большее внимание уделяется разработке и применению систем с использованием микроэлектронных элементов. Особенно большие преимущества дает микропроцессорная техника с программируемой логикой.

Реализация устройств на основе микропроцессоров позволяет существенно повысить надежность и быстродействие систем автоматики, расширить их функциональные возможности, выполнять алгоритм любой практически необходимой сложности, создавать универсальные блоки и легко адаптировать их к конкретным условиям применения и изменять алгоритм или исходные данные при изменении параметров объекта управления.

Широкие возможности программируемой логики позволяют решать задачи самопроверки и реконфигурации собственной структуры при отказах, осуществлять диагностику объектов управления, а также большое число сервисных функций.

Микропроцессорные СЖАТ обеспечивают взаимодействие и простое согласование с устройствами автоматизированных систем управления верхнего уровня и устройствами локальной автоматики, производят регистрацию и документирование информации о неисправностях, нештатных действиях эксплуатационных работников и других существенных событиях.

Заслуживают внимания два направления разработки бесконтактных систем – электронные системы АБ типа КЭБ и электронные системы единого ряда на новой элементной базе. Ниже рассмотрены принципы построения некоторых микроэлектронных и микропроцессорных систем этих классов.