Автоматическая локомотивная сигнализация
с автоматическим регулированием скорости (АЛС – АРС)
11.1. Назначение и принцип работы АЛС – АРС.
АЛС – АРС относится к автоматическим системам интервального регулирования движения поездов и обеспечивает:
– непрерывный контроль длины свободного участка пути перед поездом и поддержание безопасного интервала между попутно следующими поездами
в зависимости от скорости движения поездов;
– передачу в кабину машиниста информации о допустимой (разрешенной) скорости движения в реальном масштабе времени;
– ограждение хвоста впереди идущего поезда сигнальной командой, запрещающей движение, подаваемой в последнюю свободную (перед занятой поездом) рельсовую цепь;
– постоянное сравнение фактической скорости с разрешенной;
– автоматическое включение тормозов с выдачей акустического сигнала, если фактическая скорость превышает разрешенную;
– автоматическое прекращение торможения, если фактическая скорость стала меньше или равна разрешенной;
– автоматическое торможение вплоть до полной остановки поезда, если машинист не подтвердит свою бдительность; такое подтверждение производится нажатием специальной кнопки или педали;
– обеспечивается контроль целостности рельсовых нитей железнодорожного пути.
Для передачи информации о допустимой скорости движения используются частотные кодовые сигналы. Каждой частоте кодового сигнала соответствует определенная скорость: 75 Гц – 80 (90) км/час; 125 Гц – 70 (75) км/час;
175 Гц – 60 км/час; 225 Гц – 40 км/час; 275 Гц – 0 (сигнал остановки).
Назначение частоты 325 Гц в системе «Днепр»:
– предупредительное сигнальное показание «Равенство скоростей», указывающее, что скорость на впередилежащей рельсовой цепи равна или больше допустимой скорости на проследуемой рельсовой цепи;
– комбинация сигнальных частот 225 Гц и 325 Гц используется для передачи кодового сигнала направления движения (КС – Н); при этом она несет информацию о допустимой скорости движения 40 км/час.
В ДАУ – АРС – несет информацию о направлении движения поезда и о допустимой скорости 40 км/час.
Указателем в кабине управления электропоездом подаются сигналы:
– цифровое показание – «Разрешается движение со скоростью, не превышающей указанную сигнальным показанием»;
– цифра «0» (ноль) – «Стой! Требуется остановка»;
– буквы «НЧ» (нет частоты) или «ОЧ» (отсутствие частоты) – «Стой! Требуется остановка. Впереди путь занят, неисправность путевых, поездных устройств АЛС – АРС, излом рельса, не задан маршрут, некодируемая рельсовая цепь»;
– чередующиеся показания «О» и «НЧ» («ОЧ») – сигнал абсолютной остановки
– «Стой! Требуется остановка».
Предупредительная сигнализация о допустимой скорости движения
на впереди лежащей рельсовой цепи подается в виде цифрового или буквенного сигнального показания («РС»).
Блок-участок АЛС – АРС – это участок пути от конца рельсовой цепи, занимаемой поездом, равный длине тормозного пути при торможении устройствами АЛС – АРС со скорости, разрешенной на проследуемой рельсовой цепи. Границами блок-участка АЛС – АРС являются изолирующие стыки или точки подключения к рельсам аппаратуры рельсовых цепей. Длина блок-участка АЛС – АРС переменная и зависит от допустимой скорости на проследуемой рельсовой цепи.
Свободное состояние блок-участка АЛС – АРС контролирует управляющее реле.
Система АЛС – АРС включает путевые и поездные устройства. Роль канала связи между ними выполняет рельсовая цепь.
Путевые устройства:
ГСЧ – генераторы сигнальных частот;
УФКС – устройства формирования кодовых сигналов;
УПКС – устройства передачи кодовых сигналов
БУ и С - блок управления и сигнализации;
АС - акустический сигнал;
М – машинист;
КБ(ПБ) - кнопка (педаль) бдительности;
Путевые устройства предназначены для контроля участков пути перед поездом, генерации и выдачи в рельсовые цепи соответствующих кодовых сигналов
в зависимости от состояния блок-участков АЛС – АРС.
Генераторы кодовых сигналов могут быть групповыми и индивидуальными для каждой рельсовой цепи.
Групповые устройства АЛС – АРС включают 7 генераторов кодовых сигналов: шесть основных и один резервный. На станции имеется два комплекта групповых устройств – для I и II путей. Каждый из шести основных генераторов генерирует одну частоту кодового сигнала. Резервный генератор нормально отключен от сигнальных шин; он автоматически перестраивается на отсутствующую частоту и подключается к соответствующей шине вместо вышедшего из строя основного генератора.
Нарушение нормальной работы групповых устройств контролируется
на пульт-табло горением красной лампочки.
Устройства формирования кодового сигнала (УФКС)осуществляют выбор необходимой частоты для передачи в рельсовую цепь. Для нормальной работы поездных устройств АЛС – АРС в рельсовую цепь должны выдаваться одна или две частоты кодовых сигналов из шести возможных.
Устройства передачи кодовых сигналов (УПКС)усиливают выбранные частоты до уровня, обеспечивающего ее устойчивый прием поездными устройствами.
Поездные устройства АЛС – АРС предназначены для приема, обработки, распознавания и запоминания кодовых сигналов о допустимой скорости движения, определения и запоминания фактической скорости движения поезда, постоянного сравнения в автоматическом режиме допустимой и фактической скоростей и воздействия на тормозную систему поезда, когда фактическая скорость начинает превышать допустимую.
При занятии поездом рельсовой цепи по ней навстречу движению передается кодовый сигнал (КС).
Приемные катушки (ПК) размещаются под кузовом вагона с кабиной управления перед первой колесной парой на высоте 120 -180 мм над УГР и предназначены для приема кодовых сигналов с рельсовой цепи.
Блок поездных приемников (БПП)распознает и усиливаетпринятые из рельсовой цепи кодовые сигналы. Дальше сигнал поступает в блок сигнализации (БС), который определяет допустимую скорость движения, запоминает ее и выдает информацию на пульт машиниста, где она высвечивается в цифровом виде.
Информация о фактической скорости (Vф) поезда формируется датчиком скорости (ДС) и блоком измерения скорости (БИС), далее она поступает в блок сигнализации (БС) и на пульт машиниста(ПМ).
В блоке сигнализации происходит сравнение фактической и допустимой скоростей движения. Если фактическая скорость не превышает допустимую, то устройства АРС не влияют на процесс управления поездом. В случае превышения допустимой скорости в блоке сигнализации формируется сигнал на включение тормозной системы поезда, который передается в блок управления (БУ).
Блок управления воздействует на устройства управления поездом, причем это воздействие зависит от режима ведения поезда. Сначала тяговые двигатели отключаются от питающего напряжения, затем приводится в действие система электродинамического (электрического) торможения. В случае его неэффективности приводится в действие система электропневматического торможения, а затем и экстренного торможения.
11.2. Дублирующее автономное устройство АРС (ДАУ – АРС).
На линиях, где система АЛС – АРС является основным средством сигнализации при движении поездов, она дополняется дублирующим автономным устройством АРС (ДАУ – АРС). В этом случае на пульте в кабине машиниста имеется информация о допустимой скорости движения как на проследуемой рельсовой цепи – основная сигнализация, так и об ожидаемой допустимой скорости движения на впередилежащей рельсовой цепи – предупредительная сигнализация.
Для функционирования ДАУ - АРС используется комплект поездных устройств АЛС – АРС хвостового вагона поезда; туда передается кодовый сигнал ДАУ – АРС.
АРС с ДАУ – АРС имеет два режима работы.
Режим ДАУ – ПС– реализуется при совместной работе поездных устройств головного и хвостового вагонов поезда. На поездные устройства поступает двухчастотный кодовый сигнал (один – в головной, другой – в хвостовой вагоны поезда), в котором более низкая частота несет основную информацию о текущем значении допустимой скорости на проследуемой рельсовой цепи, а более высокая частота – предупредительную информацию об ожидаемой допустимой скорости на последующей (впередилежащей) рельсовой цепи. Если на последующей рельсовой цепи допустимая скорость меньше, чем на проследуемой, в кабине машиниста воспроизводятся два цифровых сигнальных показания: большее – соответствует скорости на проследуемой рельсовой цепи, меньшее – на впередилежащей.
Когда на впередилежащей рельсовой цепи допустимая скорость равна скорости на проследуемой рельсовой цепи, на поездные устройства в головной и хвостовой вагоны передается двухчастотный кодовый сигнал одинаковой частоты, соответствующий допустимой скорости движения на проследуемой рельсовой цепи. В этом случае на пульте машиниста воспроизводится только одно цифровое сигнальное показание, соответствующее допустимой скорости движения на проследуемой и впередилежащей рельсовых цепях.
Режим ДАУ – АРС – реализуется при отключении неисправного комплекта поездных устройств головного вагона и работающем комплекте хвостового вагона.
В этом режиме система переводится в режим одночастотного кодового сигнала. Принимаемый поездными устройствами АЛС – АРС хвостового вагона кодовый сигнал несет предупредительную информацию об ожидаемой допустимой скорости движения на впередилежащей рельсовой цепи; цифровое значение этой скорости высвечивается на пульте машиниста в головном вагоне. Сигнальное показание о допустимой скорости на проследуемой рельсовой цепи отсутствует.
При изменении направления движения поезда переключение устройств АЛС – АРС головного и хвостового вагонов возможно только после приема устройствами АЛС – АРС хвостового вагона кодового сигнала «Направление движения» частотой 325 Гц. В случае неполучения этого сигнала прием кодовых сигналов поездными устройствами АЛС – АРС исключается.
11.3. Система «Днепр».
Резервированная система интервального регулирования и обеспечения безопасности движения на метрополитене – система «Днепр» представляет собой комплекс стационарных и поездных устройств.
Сохраняя все эксплуатационные возможности типовой системы АЛС – АРС, система «Днепр» обладает рядом преимуществ, значительно улучшающих ее эксплуатационные характеристики:
1. Полное резервирование аппаратуры поездных устройств и автономное функционирование основного и резервного комплектов, находящихся соответственно в головном и хвостовом вагонах поезда. Такой принцип функционирования исключает потерю информации на пульте машиниста при неисправности одного (любого) комплекта аппаратуры поездных устройств.
2. Резервирование наиболее ответственных узлов стационарных устройств (групповых устройств АЛС - АРС).
3. Предоставление машинисту полной информации о разрешенных скоростях движения (основной и предупредительной сигнализации) при работе как основного, так и резервного комплектов поездных устройств.
4. Применение двухчастотных кодовых сигналов, принимаемых поездными устройствами головного вагона, что обеспечивает функционирование системы с любым типом рельсовых цепей.
5. Сохранение работоспособности системы при возникновении отказов, не создающих прямой угрозы безопасности движения поездов (потеря одной частоты в двухчастотном кодовом сигнале).
6. Осуществление контроля движения поезда только в направлении, заданном стационарными устройствами; движение в противоположном направлении с использованием устройств системы «Днепр» исключено.
7. Невозможность, в общем случае, движения поезда при выключении поездных устройств системы.
8. Применение целого ряда технических решений, обеспечивающих высокие технико – экономические показатели системы.
14.5. Кодовый сигнал абсолютной остановки АРС – АО.
14.5.1. Кодовый сигнал АРС – АО применяется на линиях, где основным средством сигнализации является АЛС – АРС, и предназначен для исключения возможности движения поезда при нахождении его на последней рельсовой цепи перед светофором полуавтоматического действия, имеющем запрещающее показание, и на первой рельсовой цепи за этим светофором.
14.5.2. Сигнал АРС – АО представляет собой последовательность импульсов частотой 275 Гц, длительностью 1.5 – 1.8 сек, следующих с такими же по длительности интервалами и подается в рельсовые цепи при занятости их поездом.
На пульте машиниста при приеме сигнала АРС – АО попеременно высвечиваются показания «О» и «ОЧ» («НЧ»), при этом движение поезда исключается даже при нажатой педали (кнопке) бдительности.
Сигнал АРС – АО должен автоматически отключаться:
– при задании маршрута и открытии светофора на разрешающее показание;
– при включении пригласительного сигнала.
Если в указанных случаях отключения сигнала АРС – АО не произошло, а также для аварийного выключения сигнала АРС – АО используется пломбируемая кнопка «АВ», пользоваться которой можно только с разрешения поездного диспетчера.
Порядок выдачи частот в рельсовую цепь, расположенную перед светофором и оборудованную сигналом АРС – АО:
– на светофоре запрещающее показание – в рельсовую цепь выдается сигнал
АРС – АО;
– на светофоре разрешающее показание и впереди свободен участок пути больше длины тормозного пути со скорости 40 км/час – выдается разрешающая частота
225 Гц («40»);
– разрешающее показание на светофоре, но впереди свободен участок меньше длины тормозного пути со скорости 40 км/час – выдается частота, запрещающая движение, 275 Гц («О»);
– при включении пригласительного сигнала на светофоре - в рельсовую цепь частота не выдается – «ОЧ» («НЧ»);
– при нажатии кнопки «АВ» в рельсовую цепь частота не выдается – «ОЧ» («НЧ»).
11.5. Увязка устройств автоблокировки и АЛС – АРС.
На линиях, где основным средством сигнализации является автоблокировка с автостопами и защитными участками, система АЛС – АРС является дополнительным средством сигнализации. В этом случае она не дополняется ДАУ – АРС и работает в режиме одночастотного кодового сигнала.
Разрешающее показание на светофоре автоблокировки разрешает движение поезду со скоростью согласно сигнальному показанию АЛС – АРС, причем при желто – зеленом показании на светофоре подается кодовый сигнал, разрешающий движение со скоростью 60 км/час, а при желтом показании на светофоре – 40 км/час.
Запрещающее показание на светофоре требует остановки или запрещает начало движения независимо от сигнального показания АЛС – АРС:
– красное показание на светофоре указывает на занятость защитного участка, расположенного за светофором; на пульте машиниста высвечивается сигнальное показание «О»;
– красно – желтое показание на светофоре указывает на свободность защитного участка, расположенного за светофором; при этом, в зависимости от соотношения длин защитного участка и блок- участка АЛС – АРС, на пульте машиниста будет гореть сигнальное показание «О», – если длина блок- участка АЛС – АРС больше длины защитного участка, и разрешающее «40», – если равна длине защитного участка или меньше. В этом случае проследование светофора с запрещающим показанием допускается в порядке, установленном ПТЭ метрополитенов.
При запрещающем показании светофора полуавтоматического действия рельсовые цепи, расположенные перед светофором и входящие в состав предмаршрутного участка кодируются частотой, запрещающей движение; на пульте машиниста высвечивается сигнальное показание «О». При незаданном маршруте рельсовые цепи, расположенные перед маневровыми светофорами, перед входными светофорами, установленными у торца пассажирской платформы, не кодируются; на пульте машиниста высвечивается сигнальное показание «НЧ» («ОЧ»).
На станциях с оборотом составов и контролем прибытия при неустановленном маршруте подачи (отправления), при вступлении поезда на последнюю рельсовую цепь перед выходным светофором на этом светофоре горит красно-желтый огонь, а в рельсовую цепь подается частота 225 Гц, соответствующая скорости 40 км/час.
Через 5 секунд после вступления поезда на эту рельсовую цепь на упомянутом светофоре загорается красное показание и прекращается кодирование указанной рельсовой цепи – на пульте машиниста загорается сигнальное показание «ОЧ».
На линиях, где основным средством сигнализации является АЛС – АРС, при перегорании лампы разрешающего показания на светофоре полуавтоматического действия выдача кодовых сигналов в рельсовые цепи перед светофором осуществляется в обычном порядке. Создается предпосылка для проследования такого светофора без остановки по разрешающему сигнальному показанию АЛС – АРС.
В этом случае о перегорании лампы синего огня необходимо предупреждать машинистов поездов, так как такой светофор может быть проследован с разрешения поездного диспетчера в порядке, установленном ПТЭ метрополитенов.