Системы регулирования движения - Урок 2

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ

2.1 Общие сведения об элементах систем интервального регулирования
2.2 Реле
2.3 Трансмиттеры
2.4 Аппаратура электропитания устройств СЦБ
2.5 Системы электропитания устройств СЦБ
Контрольные вопрсы

Общие сведения об элементах систем интервального регулирования

Любая система регулирования движения поездов имеет сложную структуру, которая состоит из большого числа элементов, связанных между собой электрическими линиями.

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

Электрический датчик предназначен для преобразования неэлектрических величин в электрические и осуществляет качественное преобразование воздействия. Они позволяют регистрировать изменение состояния контролируемого объекта. Примером датчиков могут служить магнитная педаль, с помощью которой контролируется прибытие поезда на станцию при полуавтоматической блокировке, а также рельсовая цепь, с помощью которой контролируется наличие или отсутствие подвижной единицы на участке пути.

Электрический фильтр пропускает электрические сигналы одной частоты и препятствует пропуску сигналов других частот. Используются в частотных системах регулирования, в которых по ограниченному числу физических линий передается большое число сигналов управления и контроля.

Реле преобразует электрическую величину в механическую (движение якоря), которая обеспечивает размыкание, либо замыкание контактов вторичной электрической цепи. С помощью реле обеспечиваются различного рода зависимости в электрических цепях.

Трансмиттер вырабатывает кодовые сигналы (комбинации импульсов), используемые в работе систем регулирования движения поездов.

Стабилизатор поддерживает постоянство выходной величины при изменении входной величины в допустимых 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 преобразование сигнала.

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическое движение с целью воздействия на объект управления или регулирования.

К элементам систем регулирования движения предъявляется ряд общих требований. Все элементы должны быть простыми по конструкции и принципу действия, обладать высокой надежностью действия и защищенностью от воздействия помех, иметь малые габаритные размеры и массу, легко заменяться и быть доступными для ремонта и профилактического обслуживания. При отказе элемента должны исключаться состояния системы, опасные для движения поездов. К элементам, устанавливаемым на локомотивах и в релейных шкафах на путях предъявляются дополнительные требования по виброустойчивости, пыле- и влагозащищенности.


Реле

В системах регулирования движения поездов применяются реле - электромеханические или электронные устройства, с помощью которых производят различные переключения в электрических цепях для осуществления схемных зависимостей между состоянием пути, положением стрелок и показанием сигналов, что необходимо для обеспечения безопасности движения поездов.

Реле представляет собой элемент, в котором при плавном изменении входной величины (тока, напряжения) происходит скачкообразное изменение выходной величины вследствие размыкания или замыкания контактов у контактных реле, либо изменения внутреннего электрического или магнитного сопротивления у бесконтактных реле. В зависимости от рода тока в первичной (управляющей) цепи реле бывают постоянного и переменного тока.

Наибольшее распространение получили электромагнитные реле, у которых скачкообразное изменение тока в выходной цепи достигается ее физическим разрывом вследствие размыкания контактов. Такие реле просты и надежны в работе и обеспечивают независимую одновременную коммутацию большого числа выходных цепей.

При протекании электрического тока по обмотке катушки (3) возникает магнитное поле, которое действует на подвижный якорь (2), притягивая его к сердечнику (4) и переключая связанные с якорем контакты (1). Такое реле имеет два устойчивых состояния: рабочее (включенное), при котором реле возбуждено и якорь его притянут, при этом замкнуты верхние (фронтовые) контакты; нерабочее (выключенное), при котором реле обесточено и якорь отпущен, при этом замкнуты нижние (тыловые) контакты.

Реле, у которого якорь притягивается к катушке при прохождении тока в любом направлении, называется нейтральным. Реле, у которого якорь переключается в зависимости от направления тока, проходящего по катушке, называется поляризованным.

По степени надежности реле делят на классы. Класс надежности определяется наличием гарантии возврата якоря при выключении тока в обмотке реле, несвариваемостью контактов, защищенностью контактной системы (открытая, закрытая). В системах регулирования движения применяются реле не ниже второго класса.

По времени срабатывания реле подразделяются на быстродействующие (время срабатывания до 0,03 с), нормальнодействующие (время срабатывания до 0,2 с) и медленнодействующие (время срабатывания до 1,5 сек).


Трансмиттеры

Трансмиттеры используются в устройствах автоматики и телемеханики в качестве генераторов импульсов. Они служат для преобразования непрерывного постоянного или переменного тока в импульсный. Наибольшее распространение получили трансмиттеры маятниковые МТ и кодовые КПТ.

Маятниковые трансмиттеры вырабатывают равномерные импульсы постоянного тока и используются для импульсного питания рельсовых цепей (МТ-1) и для получения мигающего режима горения огней светофоров (МТ-2).

Кодовые путевые трансмиттеры (КПТ) применяются в системах кодовой автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации для формирования кодовых импульсов, посылаемых в рельсовую цепь. КПТ формируют циклические кодовые комбинации трех видов:

  • код «З» – три импульса в течение одного цикла – соответствует зеленому огню путевого светофора;
  • код «Ж» – два импульса в течение одного цикла – соответствует желтому огню путевого светофора;
  • код «КЖ» один импульс в течение одного цикла – соответствует красному огню путевого светофора.

Существенными недостатками контактных реле и электромеханических трансмиттеров являются зависимость срока службы от числа срабатываний и невысокое быстродействие из-за наличия механической части, обладающей инертностью.

В настоящее время в устройствах СЦБ получили широкое распространение электронные приборы на полупроводниковой, интегральной и микропроцессорной базе, которые отличаются высокой отказоустойчивостью, быстротой срабатывания, малогабаритностью. Элементами таких приборов служат диоды, транзисторы, интегральные схемы, микропроцессоры. Примерами таких приборов могут служить бесконтактные коммутаторы тока (БКТ), пришедшие на смену маятниковым трансмиттерам, и бесконтактные кодовые путевые трансмиттеры (БКПТ).


Аппаратура электропитания устройств СЦБ

Электропитание устройств железнодорожной автоматики и телемеханики осуществляется от высоковольтно-сигнальной линии напряжением 6 или 10 кВ, а также от электрических сетей напряжением 220 или 380 В. В системах питания устройств СЦБ используются трансформаторы, выпрямители, преобразователи и аккумуляторные батареи.

Трансформаторы служат для понижения или повышения напряжения переменного тока. На железной дороге трансформаторы используются для питания переменным током различных цепей автоблокировки и электрической централизации.

Трансформаторы подразделяются на:

  • линейные – служат для понижения высокого напряжения (6 – 10 кВ) до более низкого (220 или 110 В). Такие трансформаторы устанавливаются на опорах линий электроснабжения, либо на отдельных фундаментах и могут иметь масляное охлаждение;
  • путевые – служат для питания кодовых рельсовых цепей переменного тока. Первичная обмотка таких трансформаторов включается в сеть напряжением 220 или 110 В, а со вторичной секционированной обмотки можно снимать различные величины напряжений.
  • сигнальные – предназначены для питания светофорных ламп. Первичная обмотка рассчитана на напряжение 220 или 110 В, на вторичной обмотке можно получить напряжение 18, 20 или 38 В;
  • релейные – применяются в станционных рельсовых цепях переменного тока в качестве повышающих;
  • силовые – применяются для питания исполнительных устройств электрической централизации. Обеспечивают мощность в цепи потребителей до 25 кВт.

Выпрямители служат для преобразования однофазного переменного тока в постоянный. В устройствах СЦБ они предназначены для работы с аккумуляторными батареями по буферной системе и непосредственно для питания релейных цепей постоянным током.

Выпрямитель состоит из понижающего трансформатора и выпрямительного столбика, либо выпрямительного моста. Первичную обмотку трансформатора включают в цепь переменного тока 110 или 220 В частотой 50–75 Гц. Вторичную обмотку подключают к выпрямительному мосту. С выхода выпрямителя получают выпрямленный постоянный ток.

Для аварийного питания цепей постоянного тока используются кислотные аккумуляторы в стеклянных сосудах. Напряжение на одном полностью заряженном аккумуляторе 2,2 В; номинальная емкость 80 А-ч. Отдельные аккумуляторы объединяются в аккумуляторные батареи, что позволяет увеличить общее напряжение и (или) емкость.

Для зарядки аккумуляторных батарей используется зарядно-буферное устройство (ЗБУ). Оно может работать в буферном режиме или в режиме форсированного заряда батареи. Переход из одного режима в другой происходит автоматически. При снижении напряжения на аккумуляторе до 2,1 В устройство начинает работать в режиме форсированного заряда, в случае повышения напряжения до 2,5 В оно переключается на буферный режим.

Преобразователи частоты электромагнитные статические и полупроводниковые предназначены для преобразования переменного тока частотой 50 Гц в переменный ток частотой 25 или 75 Гц и используются для питания рельсовых цепей.


Системы электроснабжения устройств СЦБ

Устройства СЦБ относятся к электропотребителям I категории, нарушение работы которых может создать угрозу безопасности движения, привести к сбою в графиках движения, повреждению оборудования и т.д. В связи с этим электропитание устройств СЦБ всегда происходит от одного из двух независимых источников – основного или резервного.

В настоящее время применяют две системы питания: батарейную (смешанную) и безбатарейную.

Основное электропитание устройств СЦБ в обеих системах осуществляется от трехпроводной воздушной высоковольтно-сигнальной воздушной линии напряжением 6 или 10 кВ, сооружаемой вдоль железнодорожного пути на отдельных опорах.

Резервное питание в смешанной системе осуществляется от аккумуляторных батарей, размещаемых в специальных аккумуляторных шкафах, а в безбатарейной – от трехпроводной воздушной линии, подвешиваемой на опорах контактной сети на дополнительных боковых кронштейнах. В случае прекращения подачи переменного тока от основной высоковольтной линии происходит автоматическое переключение питания приборов сигнальной установки на аккумуляторную батарею (на участках с автономной тягой) или на резервную высоковольтную линию (на участках с электротягой). Переход с основного на резервное питание и обратно должен переходить за время не более 1,3 с (ПТЭ, Приложение 4, п.1). Питание потребителей от аккумуляторной батареи при смешанной системе должно обеспечиваться в течение не менее 8 часов при условии, что основное электропитание не отключалось в предыдущие 36 часов.

Устройства ЭЦ крупных станций относятся к потребителям особой группы, т.к. в современных релейных схемах нельзя допускать даже кратковременные (менее 1 с) перерывы в электропитании, приводящие, например, к размыканию цепей самоблокировки. Кроме того всегда должна оставаться возможность управления с пульта пригласительными сигналами светофоров и получения хотя бы минимальной информации на табло о занятости участков приближения и станционных путей.

Электроснабжение устройств ЭЦ крупных станций осуществляется по безбатарейной системе с местным резервированием. Устройства ЭЦ получают электропитание от двух независимых источников (фидеров) питания от внешних сетей, состояние которых контролируется на табло дежурного по станции. Для аварийного питания аппаратуры ЭЦ (в случае отсутствия напряжения в обоих фидерах) предусматривается местное резервное питание от автоматизированного дизель-генераторного агрегата (ДГА) и контрольной батареи. Назначение контрольной батареи состоит в поддержании питания реле, имеющих цепи самоблокировки, на время, необходимое для запуска дизель-генератора, и осуществлении резервного питания ламп красных и пригласительных огней входных светофоров. С момента восстановления питания на одном из фидеров электростанция ДГА выключается.


Контрольные вопросы:

  1. Назовите основные элементы систем интервального регулирования и их назначение.
  2. Каково назначение реле и какие их виды применяются в системах регулирования движения?
  3. Для чего служат трансмиттеры и какие они бывают?
  4. Какие устройства электропитания используются в системах регулирования движения?
  5. Назовите основные виды систем электропитания устройств СЦБ.