КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ

Любая система регулирования движения поездов представляет собой сложную структуру, состоящую из большого числа элементов, связанных между электрически.

Основными элементами систем регулирования движения являются: электрические датчики, электрические фильтры, реле, трансмиттеры, дешифраторы, стабилизаторы, усилители, электрические двигатели и другие.

Электрические датчики предназначены для преобразования неэлектрических физических величин в электрические. Они позволяют регистрировать изменение состояния контролируемых объектов. При изменении входной (неэлектрической) величины происходит изменение (плавное или скачкообразное) выходной (электрической) величины. Примером датчиков могут служить магнитные педали в системах счета осей подвижных единиц, электрические рельсовые цепи, инфракрасные датчики систем обнаружения нагрева букс (ДИСК, КТСМ), датчики контроля нарушения нижнего габарита (УКСПС).

Электрические фильтры пропускают электрические сигналы одной частоты и препятствуют прохождению сигналов других частот. Используются в частотных системах регулирования, в которых по ограниченному числу физических линий передается большое число сигналов управления и контроля.

Реле предназначены для замыкания и размыкания (коммутации) электрических цепей за счет изменения в заданных пределах входных электрических величин. Прежде всего, это необходимо для осуществления схемных зависимостей между компонентами систем регулирования движения.

Трансмиттеры вырабатывают импульсные электрические сигналы (последовательности импульсов электричского тока).

Дешифраторы обрабатывают принятые комбинации электрических импульсов и формируют электрические сигналы для управления последующими элементами систем регулирования движения.

Стабилизаторы поддерживают постоянство выходной электрической величины при изменении в допустимых пределах входной электрической величины.

Усилители служат для повышения амплитуды (силы) электрических сигналов.

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическоую с целью воздействия на объекты управления или регулирования.

К элементам систем регулирования движения предъявляется ряд общих требований. Все элементы должны обладать высокой надежностью и защищенностью от воздействия помех и прочих внешних факторов, иметь малые габаритные размеры и массу, легко заменяться и быть доступными для ремонта и профилактического обслуживания. При отказе любого элемента должны исключаться состояния системы, представляющие угрозу безопасности 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 широко применяются реле - электромеханические или электронные устройства, с помощью которых производят различные переключения в электрических цепях.

Реле представляет собой коммутационный прибор, в котором при плавном, либо скачкообразном изменении входной электрической величины (напряжения, силы тока в первичной цепи) происходит скачкообразное (резкое) изменение выходной электрической величины вследствие размыкания или замыкания контактов, либо изменения электрического сопротивления в выходной электрической цепи. В зависимости от рода тока, протекающего в первичной (управляющей) цепи реле бывают постоянного и переменного тока.

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

Электромагнитное реле имеет катушку (3), навитую медным проводом малого сечения и включаемую в первичную (управляющую) электрическую цепь. При пропускании по обмотке катушки электрического тока вокруг катушки возникает магнитное поле, которое усиливается сердечником (4) и воздействует на подвижный якорь (2), притягивая его к сердечнику. В результате этого происходит переключение связанных с якорем контактов (1), расположенных во вторичных (выходных) электрических цепях. Такое реле имеет два устойчивых состояния: включенное, при котором реле возбуждено и якорь его притянут к сердечнику, при этом замкнуты фронтовые (О-Ф) контакты и разомкнуты тыловые (О-Т) контакты и выключенное, при котором реле обесточено и якорь отходит от сердечника под действием возвратной пружины, при этом замкнуты тыловые и разомкнуты фронтовые контакты.

Реле, у которых при пропускании по обмотке катушки тока любой полярности происходит одновременное переключение всех групп контактов, называются нейтральными. Реле, у которых переключение групп контактов происходит в зависимости от направления тока, протекающего по обмотке катушки, называются поляризованными.

По степени надежности реле делят на классы. Класс надежности реле определяется наличием гарантии возврата якоря в исходное положение при выключении тока в обмотке катушки, несвариваемостью контактов, защищенностью контактной системы от внешнего воздействия (открытая, закрытая, герметичная). 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 и кодовые.

Маятниковые трансмиттеры вырабатывают равномерные импульсы постоянного тока и используются для импульсного питания рельсовых цепей (МТ-1) и для управления работой мигающих огней светофоров электрической централизации, автоблокировки и переездной сигнализации (МТ-2). Маятниковые трансмиттеры представляют собой электромагнитный механизм постоянного тока с качающимся маятником, укрепленном на одной оси с тремя кулачковыми шайбами, воздействующими на три контакта: замыкающий, размыкающий и управляющий. Непрерывное качание маятника и, соответственно, замыкание и размыкание контактов при подключении к трансмиттеру источника питания обеспечивается двумя катушками и управляющим (подгонным) контактом.

Кодовые путевые трансмиттеры применяются в системах кодовой числовой автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации для формирования кодовых импульсов электрического тока, посылаемых в рельсовые цепи. Кодовый путевой трансмиттер штепсельного типа КПТШ имеет электродвигатель (1) переменного тока напряжением 220 В, червячный редуктор (2) и вал (3), на котором установлены кодовые шайбы (4, 5, 6), имеющие различное число впадин. При вращении вала кодовые шайбы воздействуют на контакты (7), вызывая их замыкание и размыкание. Трансмиттеры имеют три группы контактов и формируют циклические кодовые комбинации трех видов:

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

Существенными недостатками электромагнитных реле и электромеханических трансмиттеров являются зависимость их 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 электромагнитным реле и 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 и управляющей аппаратуры сигнальных установок. Первичная обмотка рассчитана на напряжение 220 или 110 В, на вторичной обмотке можно получить напряжение 12, 20 или 38 В;
• релейные – служат для согласования приемных устройств рельсовой цепи с рельсовой линией;
• 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.

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.

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.