Для чего применяется блоки нпс м в мпаб
Микропроцессорная полуавтоматическая блокировка – МПАБ
Лабораторная работа№40
Системы управления и контроля движения поездов на участках железных дорог на базе счета осей
Рельсовые цепи как инструмент контроля состояния участков пути имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих их возможности и снижающих эффективность использования. Во-первых, это динамический режим шунтирования рельсовой линии колесными парами поезда, противоречивые режимы работы РЦ и зависимость сопротивления балласта от погодных условий. Это, как известно, весьма затрудняет процессы регулировки параметров РЦ в пределах допустимых норм и возможности их использования при пониженном сопротивлении балласта. Во-вторых, физическое ограничение длины контролируемой рельсовой линии одной РЦ до 2600 м делает экономически нецелесообразным их многочисленное использование на малодеятельных перегонах без АБ. Во многих случаях хорошей альтернативой РЦ могут служить системы контроля свободности участков пути методом счета осей подвижного состава. Следует отметить, что многолетний опыт эксплуатации таких систем на зарубежных железных дорогах показывает надежность такого контроля, но значительно затрудняет возможности организации непрерывно действующих каналов передачи сигнальной информации на локомотивы.
Характеристика устройства контроля состояния рельсового участка с пересчетом осей подвижного состава – ЭССО
Система контроля состояния рельсового участка методом счета осей подвижного состава, называемая электронной системой счета осей (ЭССО) может использоваться на участках железнодорожного пути любой сложности и конфигурации, как на станциях, так и перегонах. Система обеспечивает надежный контроль состояния рельсового пути с любым родом тяги независимо от сопротивления балласта, в том числе на участках с металлическими шпалами и стяжками. Она может применяться для контроля состояния перегонов в целом, участков приближения к переездам, блок-участков при АБ, стрелочных секций и приемоотправочных путей на станциях, стрелочных и бесстрелочных участков в системах горочной автоматической централизации (ГАЦ). Система функционально и электромагнитно совместима со всеми действующими системами железнодорожной автоматики: ЭЦ, АБ, ПАБ, ДЦ, АПС, МКУ, ГАЦ.
В настоящее время разработаны модификации системы ЭССО для контроля прохождения осей в системах обнаружения перегрева букс (ПОНАБ, ДИСК), позиционирования осей вагонов на весоизмерительных пунктах, измерения параметров движения поездов.
Внедрение системы позволяет исключить дорогостоящую аппаратуру РЦ: дроссель-трансформаторы, тяговые перемычки, изолирующие стыки и дает возможность снизить энергопотребление, а также затраты на обслуживание.
Основные технические параметры системы ЭССО приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Переменный ток 220 В, 50 Гц
а) до 10 км – по кабельной или воздушной линии СЦБ
б) до 35 км – по магистральному кабелю связи
в) без ограничений – по уплотненному магистральному кабелю связи, радиорелейной линии, ВОЛС
Система ЭССО разработана с учетом требований безопасности движения поездов: отказ или сбой в работе любого узла приводит к выключению путевого реле данного контролируемого участка и появлению индикации о неисправности. Ее опыт эксплуатации свидетельствует об устойчивости к агрессивным химическим и биологическим воздействиям, тяжелым климатическим и механическим факторам, защищенности от опасных отказов при неисправностях узлов и модулей.
— реверсивных рельсовых датчиков (РД) индукционного типа;
— напольных электронных модулей (НЭМ), располагаемых в путевой коробке (ПК) (рис. 4.2), кабельном ящике (КЯ) или релейном шкафу (РШ).
Рис. 1. Внешний вид счетного пункта
С помощью РД осуществляется фиксация факта прохождения осей подвижных единиц, а с помощью НЭМ – подсчет и обработка информации о числе прошедших осей и помехозащищенная ее передача по двухпроводной линии связи на пост ЭЦ, к аппаратуре АПС, приборам обнаружения нагрева аварийных букс и т.д.
Как правило, счетный пункт (СП) состоит из двух РД и НЭП и подобно изолирующему стыку разграничивает смежные участки пути (рис. 4.3).
В состав постовых устройств входят:
1. Кассеты приемников, устанавливаемые на центральном пункте возле путевых реле постов ЭЦ, в РШ и т.д., обеспечивают взаимоувязку процессов функционирования всех устройств системы ЭССО.
При помощи переключателя типов контролируемых участков
Рис. 2. Путевая коробка с напольным электронным модулем
Рис. 3. Размещение аппаратуры ЭССО на неразветвленном участке пути
(ПТКУ) может осуществляться выбор алгоритмов работы в зависимости от типа контролируемых ими участков.
2. Платы постовых устройств (ППУ), называемые приемниками, предназначены для приема и обработки поступающей от СП информации максимально от четырех СП. Каждые два ППУ образуют ячейки постовых устройств (ЯПУ).
3. Источник электропитания представляет собой сложный элемент, состоящий из источника электропитания ППУ и коммуникационных устройств. Последние предназначены для сбора данных о количестве осей подвижного состава на участке пути и осуществляют диагностику этого устройства.
Постовыми устройствами осуществляется обработка информации о количестве проследовавших осей и принимается решение о состоянии участков пути.
В качестве исполнительного элемента контроля занятости используются нейтральные реле АНМШ, АНВШ, ПЛЗУ и т.п.
Схемы установки счетных пунктов для контроля неразветвленных и разветвленных путевых участков приведены на рис. 4.4.
Надежность функционирования системы ЭССО обеспечивается в результате:
— помехозащищенного кодирования информации;
— непрерывного автоматического контроля исправности всех узлов системы и линий связи между постовыми и напольными устройствами, в том числе положения РД относительно рельса и отсутствия ферромагнитных тел на его рабочей поверхности;
— индикации всех видов неисправностей ЭССО на посту централизации.
К числу достоинств системы можно отнести:
а) блочно-модульную конструкцию, обеспечивающую технологичность обслуживания и ремонтопригодность;
б) отсутствие сложных регулировок при установке и замене блоков;
в) автоматическую самонастройку системы при включении и поддержание ее при изменении температуры окружающей среды;
Рис. 4. Схемы контроля состояния путевых участков
г) непрерывный автоматический контроль исправности РД и НЭМ, состояния линий связи, положения РД относительно рельса;
д) индикации всех видов неисправности ЭССО, а также числа проследовавших осей;
е) программную, аппаратную и конструктивную защиту системы от случайных неверных действий персонала.
Экономическая эффективность эксплуатации ЭССО достигается за счет:
— снижения стоимости напольного оборудования участков пути;
— уменьшения затрат, связанных с содержанием верхнего строения пути;
— уменьшения времени восстановления действия устройств.
На базе системы ЭССО разработано несколько систем железнодорожной автоматики, таких как система интервального регулирования движения поездов СИР-ЭССО, система контроля горочных участков пути ЭССО-ГАЦ и другие.
В настоящее время система ЭССО эксплуатируется на магистральном железнодорожном транспорте и подъездных путях крупнейших промышленных предприятий стран СНГ.
Микропроцессорная полуавтоматическая блокировка – МПАБ
Микропроцессорная полуавтоматическая блокировка (МПАБ) является функциональным аналогом релейной ПАБ и рекомендована для проектирования на малодеятельных железнодорожных участках.
Достоинством системы является реализация всех функций релейных систем ПАБ на основе микропроцессорной техники с обеспечением установленной степени безопасности и безотказности.
МПАБ аналогично релейно-контакной системе состоит из двух одинаковых полукомплектов, размещаемых на прилегающих к перегону станциях с напольным электронным модулем (НЭМ) системы ЭССО. Каждый полукомплект включает в себя (рис. 4.5) базовый блок контроллера (ББК СЦБ) с программным обеспечением (ПО) и схемы согласования станционных устройств централизации с контроллером. В этой системе увязка станционных полукомплектов осуществляется с помощью современных устройств цифровых радиоканалов в разрешенных частотных диапазонах, но может выполняться и по физическим воздушным или кабельным линиям.
Все логические зависимости ПАБ реализуются в базовом блоке контроллера СЦБ, который состоит из узла управления, схемы ввода информации, схемы реле управления, узла ввода/вывода информации от линейных приемопередатчиков, устройств индикации и последовательного интерфейса.
Узел управления, реализованный на однокристальном микроконтроллере, управляет работой полукомплекта и осуществляет контроль за процессами функционирования его элементов.
При помощи схемы ввода информации осуществляется:
— ввод информации о состоянии перегона;
— приготовления и реализации маршрутов движения поездов по горловинам станции;
— нажатия кнопок управления «ДС» (дача согласия) и «ДП» (дача прибытия);
— наличия в аппарате ключа-жезла.
Схема реле управления предназначена для дискретных воздействий на объекты управления – выходные сигналы и индикацию: «ДС» (дача согласия), «ПС» (получение согласия), «ПП» (получение сигнала отправления) и «ФП» (фактическое прибытие).
Линейные приемопередатчики обеспечивают обмен информацией между контроллерами смежных станции по радиоканалу связи.
При помощи последовательного интерфейса осуществляется увязка этой системы с компьютерами систем железнодорожной автоматики более высокого уровня: ЭЦ, ДЦ, ДК и т.д.
Безопасность работы системы обеспечивается программными и аппаратными средствами на основе самодиагностики и кодирования информации
Экономическая эффективность системы МПАБ достигается за счет:
— сокращения затрат на оборудование, монтаж и обслуживание постовых устройств;
— отсутствия дорогостоящих физических кабельных или воздушных линий;
— повышения надежности функционирования, полной диагностики и уменьшения в связи с этим затрат на обслуживание.
Для чего применяется блоки нпс м в мпаб
В основном это малодеятельные участки или участки с сезонной зависимостью интенсивности движения поездов, где экономически целесообразнее организовать один или несколько блок-постов на период увеличения интенсивности, чем строить автоматическую блокировку.
Существующие системы ПАБ (РПБ ГТСС и РПБ КБ ЦШ), построенные с использованием релейной элементной базы, физически и морально устарели и имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих возможность их применения.
К таким недостаткам можно отнести отсутствие автоматического контроля свободности перегона. В результате необходимо визуально контролировать прибытие поезда на станцию в полном составе. При этом нельзя применять системы диспетчерского управления. Также исключена возможность работы по каналам связи тональной частоты, на участках с волоконно-оптическими линиями связи (ВОЛС) и на участках, где оперативная связь между станциями организована по радиоканалу.
Кроме того, в системах, построенных с использованием релейной элементной базы, велико количество аппаратуры и для их технического обслуживания требуются относительно большие эксплуатационные расходы.
Наш центр совместно с Уральским отделением ВНИИЖТ по поручению Департамента автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» занимается модернизацией систем полуавтоматической блокировки. Для устранения перечисленных недостатков разработаны различные модификации системы контроля свободности перегона методом счета осей, которыми дополняются релейные системы ПАБ. При этом количество аппаратуры только увеличивается, а физические цепи полуавтоматики остаются.
Дополнение систем ПАБ устройствами контроля на основе счета осей не решает полностью имеющихся проблем. В связи с этим было принято решение о создании принципиально новой микропроцессорной системы полуавтоматической блокировки (МПАБ).
Разработанная система МПАБ построена на базе аппаратуры системы контроля свободности участка пути методом счета осей подвижного состава СКП «Урал». Эта система применима на однопутных или многопутных перегонах с любым видом тяги поездов и может быть увязана с любым типом систем управления движением на станциях, ограничивающих перегон.
Микропроцессорная система полуавтоматической блокировки контролирует состояние свободности перегона. Она обеспечивает блокировку цепей включения разрешающих сигнальных показаний выходных станционных светофоров до освобождения поездом ограждаемого этими светофорами межстанционного перегона и получения согласия на отправление следующего поезда. Имеется возможность работы хозяйственных поездов и подталкивающих локомотивов с выдачей ключей-жезлов. С помощью контроля логики проследования перегона подвижным составом определяется в соответствие направления его движения установленному. Благодаря функции автоматической дачи прибытия поезда на станцию в полном составе (автоприбытие) и контроля, МПАБ можно включать в ДЦ.
В системе осуществляется контроль ее технического состояния и действий обслуживающего персонала с архивированием и протоколированием данных, включая удаленный мониторинг. Есть возможность работы по каналу связи тональной частоты при отсутствии физической пары проводов между станциями, например, на участках с ВОЛС или на участках, где межстанционная связь организуется по радиоканалу. При внедрении МПАБ существующие системы полуавтоматической блокировки модернизируются с минимальными затратами.
Эта система включает в себя напольное и постовое оборудование.
635 По пути эффективности и востребованности
С.А. ЩИГОЛЕВ, генеральный директор, канд. техн. наук
ВНТЦ «Уралжелдоравтоматизация» более 19 лет активно занимается разработкой и внедрением инновационных технологий и техники. За это время введено в эксплуатацию около трех десятков различных устройств и систем автоматики, которые эффективно функционируют на магистральном и промышленном железнодорожном транспорте России и ближнего зарубежья.
При организации работы железнодорожного транспорта устройства автоматики и телемеханики осуществляют интервальное регулирование движения поездов на станциях и перегонах, определяют его местоположение с требуемой точностью и обеспечивают безопасность движения поездов.
Основным средством определения местоположения поезда являются рельсовые цепи, однако, на некоторых участках железных дорог их использовать нельзя из-за низкой надежности работы. В качестве альтернативы рельсовым цепям можно применять устройства счета осей подвижного состава.
Ученые и специалисты ЗАО «ВНТЦ «Уралжелдоравтоматизация» разработали комплекс устройств автоматики, использующий метод счета осей подвижного состава. К ним относятся: микропроцессорные автоматические переездные сигнализации АПС-МП и АПС-МПР; система контроля состояния свободности станционных участков пути КССП «Урал»; микропроцессорные полуавтоматические блокировки МПАБ «Урал» и МПАБ-Р; автоматические блокпосты АБП МПАБ и АБП МПАБ-Р; устройства звуковой и световой сигнализации для оборудования пешеходных переходов.
Микропроцессорная автоматическая переездная сигнализация АПС-МП состоит из напольного и постового оборудования. Напольное оборудование в зависимости от проектных решений включает в себя: пункты счета осей, переездные светофоры, автошлагбаумы, устройства заграждения переездов УЗП.
Пункты счета осей располагаются на границах участков приближения. Длина этих участков рассчитывается исходя из установленной скорости движения поездов и длины проезжей части переезда.
К постовому оборудованию относятся счетно-решающие приборы СРП-У, устройства бесперебойного питания, необслуживаемая аккумуляторная батарея, исполнительные реле и др.
Алгоритмы работы системы АПС-МП и релейных систем переездной сигнализации аналогичны. Участки приближения к переезду и участок переезда контролируются методом счета осей. Приборы СРП-У выполняют алгоритмы переездной сигнализации и управляют работой включающего реле.
Система АПС-МП контролирует последовательное проследование поездом путевых участков переезда с учетом направления движения и время занятия участка удаления. Если установленная последовательность будет нарушена или поезд задержится на участке удаления больше расчетного времени повторного блокирования, переезд вновь будет закрыт для движения автотранспорта. Только после полного освобождения поездом всех контролируемых системой АПС-МП участков пути переезд откроется.
Система АПС-МП функционирует без использования рельсовых цепей и их элементов. При ее внедрении снижается количество применяемого оборудования (например, для однопутного перегона в 3,7 раза) и объем выполняемых работ по техническому обслуживанию переездной сигнализации (до 40 %), а также эксплуатационные расходы в хозяйствах пути и автоматики и телемеханики. Устройства системы имеют высокую вандало-защищенность из-за отсутствия медесодержащих элементов. Работоспособность АПС-МП сохраняется при отключении фидеров питания за счет применения устройств бесперебойного питания. Система позволяет осуществлять удаленный мониторинг. Переезды можно дооснастить устройствами оповещения оставшегося времени до их закрытия. Оборудование размещается как в релейном шкафу, так и в транспортабельном модуле.
Система контроля состояния свободности станционных участков пути на основе счетчиков осей подвижного состава (КССП «Урал») применяется на магистральном и промышленном железнодорожном транспорте. КССП «Урал» непрерывно контролирует состояние свободности путевых участков, комбинированно используя рельсовые цепи и счетчики осей либо последние в качестве резерва к РЦ.
Количество проследовавших над путевым датчиком осей определяется непосредственно на пункте счета. На станцию передается только полученный результат. Постовое решающее устройство (рис.1), находящееся в станционном шкафу со встроенным АРМ электромеханика, получает информацию о количестве проследовавших осей над каждым датчиком. Затем по заранее заложенному алгоритму определяет состояние путевых участков. Если путевой участок свободен, встает под ток соответствующее контрольно-путевое реле. Информация о состоянии этих реле передается в существующие системы электрической либо микропроцессорной централизации.
При функционировании системы КССП «Урал» не используются рельсовые цепи. С помощью системы их можно резервировать. Система обеспечивает непрерывный контроль свободности путевых участков. Организация кольцевой схемы кабельной сети и шинное подключение всех счетных пунктов позволяют экономить до 45 % кабеля и существенно повышают «живучесть» системы. Увязка с релейными и микропроцессорными централизациями осуществляется достаточно просто. Система позволяет расширять функциональные возможности, а также организовывать удаленный мониторинг с архивированием и протоколированием событий в реальном масштабе времени. При внедрении КССП «Урал» объем капитальных вложении и объем работ по техническому обслуживанию устройств значительно ниже, чем в традиционных системах.
Микропроцессорная полуавтоматическая блокировка МПАБ «Урал» применяется на однопутных или многопутных перегонах с любым видом тяги поездов и может быть увязана с любым типом систем управления движением поездов на станциях, ограничивающих перегон. Алгоритмы работы системы МПАБ «Урал» и релейных систем полуавтоматической блокировки аналогичны за исключением реализации функций автоматического контроля свободности перегона и фиксации прибытия поезда на станцию в полном составе. Последняя позволяет поездному диспетчеру удаленно управлять работой станции.
Система МПАБ «Урал» непрерывно контролирует свободность перегона, логику проследования поезда по перегону, а также реализует функции автоматического прохождения сигнала «Дача прибытия». После сбоев в работе можно организовать интеллектуальный алгоритм самопроверки пунктов счета, т.е. устройства системы приводятся в исходное состояние без участия дежурного по станции и электромеханика СЦБ.
Система позволяет расширять функциональные возможности, а также организовать удаленный мониторинг с архивированием и протоколированием данных в реальном масштабе времени. Ее работа осуществляется по каналу связи тональной частоты или воло-конно-оптическим линиям связи. Устройства МПАБ применяются на участках с диспетчерским управлением движением поездов.
Объем внедряемого оборудования микропроцессорной полуавтоматической блокировки, а также работ по техническому обслуживанию устройств существенно ниже, чем у действующих систем. Благодаря резервированию основных элементов в системе МПАБ-Р повышена надежность работы. В ней можно переключать станции в режим автодействия входных и выходных светофоров на главных путях, работой которых фактически руководят дежурные по смежным станциям, а сами станции функционируют в режиме автоматического блок-поста.
Пешеходные переходы. Для организации управления работой пешеходных переходов, оборудованных звуковой и световой сигнализацией использован принцип построения системы АПС-МП. В зависимости от конкретных эксплуатационных условий для участков приближения могут применяться только устройства счета осей либо устройства счета осей в сочетании с рельсовыми цепями. При этом выполняется требование о выключении сигнализации не позднее 15 с после полного освобождения поездом зоны пешеходного перехода. Один комплект аппаратуры обеспечивает работу пешеходного перехода, пересекающего до пяти путей. Такое техническое решение можно применять и на скоростных участках движения.
Особенностью рассмотренных устройств и систем ЖАТ является то, что они разработаны на унифицированных аппаратно-программной и элементно-конструкторской платформах. Такими элементами являются путевой датчик ДПЭП-М (рис. 2), напольный преобразователь сигналов датчика НПС-М, устройство бесперебойного питания УБП-14/12-10, напольное счетное устройство НСУ, счетно-решаю-щии прибор СРП-У, блок защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений типа БЗ-М и др.
Аппаратура систем, разработанных ЗАО «ВНТЦ «Уралжелдоравтоматизация», относится к классу малообслуживаемои. Все системы обеспечивают контроль технического состояния аппаратуры и действий обслуживающего персонала, увязку с существующими СТДМ и релейной. релейно-процессорной и микропроцессорной централизациями стрелок и светофоров. Системы имеют сертификаты соответствия PC ФЖТ и приняты в постоянную эксплуатацию, для них разработаны и утверждены типовые материалы по проектированию.
Микропроцессорная полуавтоматическая блокировка МПБ
В октябре этого года (2008) принята в постоянную эксплуатацию и рекомендована к тиражированию на сети дорог ОАО «РЖД» микропроцессорная полуавтоматическая блокировка МПБ, разработанная научно-производственным центром «Промэлектроника». До этого МПБ год эксплуатировалась в опытном режиме на Свердловской и Горьковской дорогах, а недавно была внедрена на одном из перегонов Латвийской железной дороги.
Порядок действий дежурного по станции, как и в существующих системах ПАБ, остается прежним и соответствует требованиям Инструкции по движению поездов.
Полукомплекты МПБ обмениваются блок-сигналами по безопасному протоколу с помощью сигналов тональной частоты. Для увязки с современными цифровыми системами СЦб предусмотрен интерфейс RS232/485 с использованием открытого протокола MODBUS.
Блок контроллера имеет следующие основные технические характеристики:
Напряжение питания постоянного или переменного тока, В. от 12 до 24
Потребляемая мощность, ВА. до 5
Габаритные размеры, мм. 290х160х275
В результате применения МПБ сокращаются расходы на капитальное строительство, монтаж и обслуживание постовых устройств, а также количество реле на перегон (с 60 до 3).
Использование систем передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи и радиоканалу позволяет снизить эксплуатационные расходы за счет исключения физической линии (кабельной и воздушной), а значит, и хищений медьсодержащих материалов.
Участки, оборудованные МПБ, можно передавать на диспетчерское управление.
Начальник станции Уткинский Завод Свердловской дороги Л.В. Рязанова следующим образом отозвалась о работе микропроцессорной полуавтоматической блокировки:
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫИ ЦЕНТР «ПРОМЭЛЕКТРОНИКА»: