Структура АЛСН и общий принцип работы. Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) представляет собой комплекс устройств, автоматически повторяющих в кабине машиниста показания путевых
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛОКОМОТИВНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ, АВТОСТОПЫ И СКОРОСТЕМЕРЫ.
Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) представляет собой комплекс устройств, автоматически повторяющих в кабине машиниста показания путевых светофоров, к которым приближается поезд, независимо от профиля пути и погодных условий.
По способу осуществления связи между движущимся локомотивом и неподвижными путевыми сигналами устройства АЛС подразделяются на непрерывного действия (АЛСН) и точечного действия (АЛСТ). При действии АЛСН показания путевых светофоров передаются на локомотив непрерывно, в течение всего времени следования по перегонам и станциям. АЛС точечного действия используется на участках с полуавтоблокировкой, при этом путевые сигналы передаются на локомотив только в определенных местах (точках) пути перед путевыми светофорами. В обеих системах АЛС для передачи сигналов с пути на локомотив используется рельсовая цепь, а сама передача сигналов осуществляется индуктивным способом.
На большинстве участков Российских железных дорог используется АЛС непрерывного действия, которая дополняется устройствами автостопа, устройствами проверки бдительности машиниста и контроля скорости.
Все устройства, входящие в состав АЛСН, можно разделить на путевые (передающие) и локомотивные (принимающие). Путевые устройства находятся в релейном шкафу, расположенным около путевого светофора. В состав путевых устройств (Рис. 9.1.) входят кодовый путевой трансмиттер (ТРМ) и трансформатор (Тр). Трансмиттер служит для преобразования сигнального показания путевого светофора в соответствующую комбинацию число-импульсного кода, то есть трансмиттер периодически посылает в рельсовую цепь
Рис. 9.1. Структурная схема АЛСН.
В состав локомотивных устройств АЛС (рис. 9.1.) входят приемные катушки (ПК), фильтр (Ф), локомотивный усилитель (УС) с импульсным реле (ИР), дешифратор (Д), электропневматический клапан автостопа (ЭПК), локомотивный светофор (ЛС), локомотивный скоростемер (ЗСЛ), рукоятка (кнопка) бдительности (РБ), кнопка (ВК) для зажигания на локомотивном светофоре белого огня вместо красного, а также тумблер (переключатель) ДЗ для изменения интервала времени периодической проверки бдительности машиниста.
Наведенная в ПК э.д.с. через фильтр (Ф), поступает в локомотивный усилитель (УС). Фильтр настраивается на частоту кодового тока и не пропускает в усилитель токи других частот, а усилитель усиливает кодовый сигнал до величины напряжения, используемого в цепях управления локомотива. В усилителе происходит также преобразование кодовых импульсов переменного тока в импульсы постоянного тока. Включенное на выходе усилителя импульсное реле (ИР) является повторителем кода, посылая его в дешифратор (Д) как зашифрованное показание сигнала.
Дешифратор содержит ряд реле, которые объединены в несколько блоков.
Локомотивный светофор, дублирующий показания путевых светофоров, имеет следующие сигнальные показания:
Ø зеленый огонь «3» (на путевом светофоре, к которому приближается поезд, горит зеленый огонь);
Ø желтый огонь «Ж» (на путевом светофоре желтый огонь);
Ø желтый огонь с красным «КЖ» (на путевом светофоре красный огонь);
Красному и белому огням локомотивного светофора соответствует отсутствие в рельсовой цепи электрического сигнала, а также непрерывный ток или импульсы тока, подаваемые с небольшими интервалами.
Локомотивный скоростемер (ЗСЛ) в схеме АЛСН обеспечивает действие ЭПК в случае превышения контролируемых им скоростей движения, а также регистрирует на специальной ленте включенное положение ЭПК, нажатие РБ в пути следования и наличие огней на локомотивном светофоре.
Как правило, совместно с локомотивными устройствами АЛСН работает блок предварительной световой сигнализации (БПСС), который включает специальную световую сигнализацию, указывающую машинисту о необходимости нажатия РБ до подачи свистка ЭПК.
Таким образом, совместная работа путевых и локомотивных устройств АЛСН обеспечивает:
Что такое автоматическая локомотивная сигнализация
Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) — система сигнализации на рельсовом транспорте, передающая сигнальные показания на пост управления подвижного состава (например, в кабину локомотива, моторвагонного поезда, дрезины и т. п.) [1]
В состав системы АЛС входят напольные передающие устройства, приёмные и дешифрующие устройства на подвижном составе, а также устройства, согласующие работу АЛС с другими компонентами сигнализации и блокировки, индикаторы, датчики и исполнительные устройства на подвижном составе.
Различают АЛС непрерывного действия (АЛСН), при которой информация о сигнале светофора поступает непрерывно, и точечную (АЛСТ), когда информация на локомотив передаётся в момент прохода мимо сигнальной точки. Существуют системы, где часть информации передаётся непрерывным способом, а часть — точечным. Приёмная аппаратура, как правило, объединённая с системой контроля бдительности машиниста и принудительной остановки поезда, и локомотивный светофор являются обязательными атрибутами практически любого локомотива, головного вагона или мотовоза, за исключением локомотивов промышленных предприятий, которым приём кода не требуется. Сигнальные точки автоблокировки могут как иметь светофоры, так и содержать только аппаратуру, в этом случае АЛСН именуется АЛСО – АЛС, используемая как самостоятельное средство сигнализации и связи. Проходных светофоров на перегонах при этом нет.
Содержание
Реализация АЛСН на железных дорогах России и стран СНГ
Для кодирования сигнала могут применяться практически любые известные способы кодирования. Однако, в России и странах СНГ применяются два способа кодирования сигналов АЛСН – импульсный числовой, основанный на передаче серий (посылок) импульсов переменного тока (информацию несут число и длина импульсов в посылке), и частотный, при котором непрерывно передаётся переменный ток определённой частоты (информацию несёт частота). На наземных железных дорогах применяется импульсное кодирование и для передачи дополнительной информации в некоторых системах частотное, в метрополитенах только частотное.
Передача сигнала идёт по рельсовой цепи. Ток подаётся от сигнальной точки к поезду по одному рельсу, протекает через замыкающую рельсы между собой колёсную пару и возвращается к сигнальной точке по другому рельсу. При этом рельсы и колёсная пара образуют рамку с током, магнитное поле которой улавливается подвешенными перед первой колёсной парой на высоте 110-240 мм над рельсами приёмными катушками. На сортировочных горках, где перед локомотивом находятся вагоны и поэтому нет возможности передать код спереди (рельсовая цепь замыкается колёсными парами вагонов и ток не доходит до локомотива), применяется кодирование вслед – сигналы подаются сзади. В метрополитене при системе ДАУ (двустороннего кодирования) сигналы для надёжности подаются как спереди, так и вслед.
В редких случаях (короткие рельсовые плети, низкое сопротивление балластного слоя, при котором значительная часть кодового тока течёт через балласт и не доходит до поезда) сигнал может передаваться не по рельсам, а по специальному шлейфу, уложенному вдоль них. В настоящее время ведутся работы по разработке систем передачи сигнала светофора на локомотив с использованием средств радиосвязи (например система АЛСР).
Передача и расшифровка кодовых посылок
Локомотивная аппаратура АЛСН (сейчас повсеместно заменяемая на электронное комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У, которое, однако, принципы приёма и индикации сигналов АЛСН имеет те же) содержит два главных элемента – фильтр-усилитель и дешифратор, а также локомотивный светофор. Фильтр, установленный на входе усилителя, пропускает только кодовый переменный ток, отсекая все прочие токи – наводки от радиосвязи, электрооборудования локомотива и т. п. Кодовый ток на неэлектрифицированных линиях и линиях постоянного тока 3 кВ имеет частоту 50 Гц. На линиях же, электрицифированных переменным током напряжением 25 кВ и частотой 50 Гц это недопустимо из-за влияния тягового тока на АЛСН, поэтому на таких линиях применяется кодовый ток частотой 25 Гц (ранее – 75 Гц), вырабатываемый установленным на сигнальной точке преобразователем. Локомотивы, которые могут выезжать на участки с разными частотами кодирования (тепловозы, электровозы двойного питания), оборудуются тумблерами для переключения частоты фильтра – 25/50 Гц, а на границах участков с разной частотой кодирования устанавливаются сигнальные знаки «АЛС-50» и «АЛС-25».
Дешифратор расшифровывает кодовые посылки и выполняет некоторые другие функции. Передаёт коды специальное устройство на сигнальной точке – трансмиттер. Обычный трансмиттер КПТШ состоит из асинхронного электродвигателя с редуктором, вращающего кулачковый вал, и контактов, замыкаемых этим валом. В зависимости от того, какой код должна передать сигнальная точка, переменный ток подаётся на те или иные контакты КПТШ, а с них поступает в рельсовую цепь. Контакты «З» замыкаются три раза примерно на 0,3 сек с интервалами между замыканиями 0,12 сек (малыми интервалами), после чего следует интервал 0,57-0,8 сек (большой интервал) и посылка передаётся снова. Так передаётся код зелёного огня. Код жёлтого огня создаётся контактами «Ж» и состоит из двух импульсов, код «КЖ», передаваемый при красном огне на светофоре – из одного. Длительность импульсов незначительно меняется в зависимости от типа КПТШ и передаваемого кода. Существуют также электронные трансмиттеры и другие устройства, передающие точно такие же коды. Точные данные для наиболее распространённых трансмиттеров указаны на рисунке «Кодирование сигналов АЛСН».
При приёме сигнала «КЖ» на локомотивном светофоре горит соответствующий красно-жёлтый огонь. Если коды АЛСН теряются (перестают приниматься) после приёма сигнала КЖ, то на локомотивном светофоре загорается красный огонь – считается, что локомотив проехал красный огонь светофора и въехал на рельсовую цепь, которая ещё зашунтирована идущим впереди поездом. При потере кодов при горении огня З или Ж загорается белый огонь, обычно это означает, что поезд вышел на некодируемый путь, либо сообщает о какой-либо неисправности (неисправность сигнальной точки, обрыв рельсовой цепи) или внезапном загорании красного огня на впереди стоящем светофоре. Если впереди находится заградительный светофор переезда или иного опасного места, то появление белого огня требует немедленной остановки.
Контроль бдительности машиниста и скорости движения
Классическая система контроля бдительности и экстренного торможения, входящая в состав локомотивного дешифратора АЛСН, действует следующим образом. В кабине установлен электропневматический клапан автостопа ЭПК-150. При нормальной работе АЛСН подаёт питание на его электромагнит. При необходимости проверить бдительность машиниста питание снимается, из так называемой камеры задержки ЭПК начинает через специальный свисток выходить воздух. Свисток служит сигналом проверки бдительности. Как только из камеры задержки выйдет воздух, на что требуется 7-8 сек, давление этого воздуха уже не может удержать срывной клапан ЭПК – срывной клапан открывается, выпуская воздух из тормозной магистрали, что вызывает экстренное торможение. Чтобы прекратить свисток, машинист должен нажать рукоятку бдительности РБ, при этом восстанавливается питание электромагнита ЭПК, камера задержки вновь наполняется воздухом.
При приёме кода З бдительность не проверяется, а скорость практически не ограничивается (или ограничивалась на уровне установленной скорости или несколько выше). При любой смене сигнала на менее разрешающий происходит однократная проверка бдительности. При движении при приёме кода Ж происходит частая периодическая (через 15-20 с) проверка бдительности в случае, если скорость движения превышает порог, обычно 60 км/ч. При приёме кода КЖ происходит частая периодическая проверка бдительности при любой скорости движения, а при скорости выше порога (60 км/ч) происходит безусловное экстренное торможение. Таким образом, фактически запрещено проезжать жёлтый сигнал со скоростью более 60 км/ч. При переключении локомотивного светофора на красный огонь (например, при проезде закрытого сигнала) также происходила частая периодическая проверка бдительности, а при превышении скорости около 20 км/ч — безусловное экстренное торможение. Для контроля скоростей 20 и 60 км/ч используются сигналы, поступающие от контактного устройства скоростемера 3СЛ-2М или иного прибора измерения скорости.
Однако, данная система АЛСН, принятая на железных дорогах, в принципе не может обеспечивать приемлемый уровень безопасности движения без помощи человека (в случае, например, если машинист в бессознательном, сонном состоянии «механически» нажимает на кнопку бдительности, он может подвести поезд к закрытому сигналу на скорости 60 км/ч). Более современные системы контроля бдительности используют более сложные алгоритмы работы, отличающиеся использованием разных световых и звуковых сигналов для проверки бдительности, числом и расположением кнопок и рукояток подтверждения бдительности, но в целом выполняют ту же задачу и контролируют те же самые скорости.
Наиболее известная и распространённая из дополняющих АЛСН систем – УКБМ, устройство контроля бдительности машиниста. На пульте устанавливаются лампы ПСС (предварительной световой сигнализации). При необходимости проверки бдительности УКБМ зажигает лампы ПСС, которые можно погасить нажатием рукоятки бдительности. Звуковых сигналов при этом нет. Если ПСС не погашена в течение 5-8 секунд, то снимается питание с ЭПК, которое восстановить штатной рукояткой бдительности невозможно. Для прекращения свистка ЭПК нужно нажать верхнюю рукоятку бдительности, которую можно нажать, только встав с кресла.
АЛС метрополитенов России и стран СНГ
Более защищёнными и совершенными являются различные системы АЛС-АРС, применяемые на метрополитенах бывшего СССР. В этих системах используется, как правило, частотный код и сравнительно большое число показаний, указывающих допустимую скорость на данном участке, а в некоторых вариантах — также и на следующем.
На сигнальной точке установлены датчик пути, вырабатывающий информацию о состоянии лежащего за ним пути, шифратор, в соответствии с этой информацией выбирающий частоту, и путевой генератор, вырабатывающий переменный ток нужной частоты. Этот переменный ток непрерывно подаётся в рельсовую цепь, принимается приёмными катушками и расшифровывается локомотивными приёмниками. Локомотивные приёмники передают информацию в сигнальный блок, который зажигает соответствующее табло с показанием максимальной скорости, сравнивает максимальную скорость с текущей и при необходимости отключает тяговые двигатели и производит торможение. Сигнал текущей скорости приходит из блока измерения скорости и также отображается на табло.
| Скорость, км/ч | 80* | 70 | 60 | 40 | 0 | Резерв |
| Частота, Гц | 75 | 125 | 175 | 225 | 275 | 325 |
| Условный номер частоты | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Перспективы
В настоящее время на сети железных дорог России постепенно внедряются более новые и совершенные системы АЛС, передающие большое число показаний. Существуют также системы, передающие локомотивной автоматике информацию о расстоянии до следующего сигнала, для обеспечения прицельного торможения перед закрытым сигналом. Самая распространённая из таких систем – система автоматического управления торможением САУТ.
Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) — система сигнализации на рельсовом транспорте, передающая сигнальные показания на пост управления подвижного состава (например, в кабину локомотива, моторвагонного поезда, дрезины и т. п.)
В состав системы АЛС входят напольные передающие устройства, приёмные и дешифрующие устройства на подвижном составе, а также устройства, согласующие работу АЛС с другими компонентами сигнализации и блокировки, индикаторы, датчики и исполнительные устройства на подвижном составе.
Различают АЛС непрерывного действия (АЛСН), при которой информация о сигнале светофора поступает непрерывно, и точечную (АЛСТ), когда информация на локомотив передаётся в момент прохода мимо сигнальной точки. Существуют системы, где часть информации передаётся непрерывным способом, а часть — точечным. Приёмная аппаратура, как правило, объединённая с системой контроля бдительности машиниста и принудительной остановки поезда, и локомотивный светофор являются обязательными атрибутами практически любого локомотива, головного вагона или мотовоза, за исключением локомотивов промышленных предприятий, которым приём кода не требуется. Сигнальные точки автоблокировки могут как иметь светофоры, так и содержать только аппаратуру, в этом случае АЛСН именуется АЛСО – АЛС, используемая как самостоятельное средство сигнализации и связи. Проходных светофоров на перегонах при этом нет.
Устройства автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) передают информацию с пути на локомотив. В зависимости от способа передачи информации все системы АЛС делят на системы точечного действия АЛСТ и непрерывного действия АЛСН.
Точечные системы АЛС по принципу действия в свою очередь подразделяют на механические, оптические, контактные, индукционные. Индукционные системы могут быть с источником на пути и источником на локомотиве, которые в свою очередь делятся на системы с источником постоянного тока и переменного тока. Системы АЛС непрерывного действия бывают электроконтактные, индуктивные, радиорелейные и радарные. Кроме того, различают низкочастотные и высокочастотные индуктивные системы АЛСН.
Помимо перечисленных, возможно использование и того и другого способа передачи информации-смешанные системы АЛС.
Одной из первых систем АЛСТ была механическая система (1906 г.). На пути у сигнала устанавливают поворачивающийся рычаг, положение которого связано с показанием сигнала. При запрещающем показании рычаг поворачивается и занимает вертикальное положение, при котором рукоятка крана тормозного устройства локомотива входит в зацепление и при проезде с повышенной скоростью открывает тормозной кран. Такое устройство находит применение на линиях метрополитена.
В системе АЛСТ с электроконтактным устройством информацию с пути на локомотив передает источник питания постоянного тока, расположенный на пути. Это питание через устройство, переключающее полярность, подается на контактную шину, смонтированную на шпалах. На локомотиве закреплены специальные гибкие токосъемники, которые, скользя по шине, замыкают цепь обмотки поляризованного реле, установленного на локомотиве. В зависимости от показания сигнала изменится полярность и, следовательно, показание локомотивного сигнала.
Имеется возможность создания системы АЛСТ с использованием оптической передачи информации с пути на локомотив. В этой системе, которая была испытана в Чехословакии, источник света и фотоприемник располагают на локомотиве. На пути у сигнала устанавливают поворачивающуюся стеклянную призму, поворот которой ставится в зависимость от показаний семафора.
В индуктивных системах АЛСТ информация передается с пути на локомотив за счет изменения магнитного поля. Существует большое разнообразие систем как на постоянном токе, так и на переменном, в которых используется электромагнитный способ связи между локомотивом и напольными устройствами.
Недостатками высокочастотных систем АЛСН являются легкая повреждаемость кабельного шлейфа при ремонте железнодорожного пути, смене шпал и рельсов, сварке рельсов и др. Шлейф излучает электромагнитную энергию и поэтому создает помехи для линий связи. Затухание шлейфа зависит от толщины изоляции и качества диэлектрика. Повреждение изоляции приводит к увеличению затухания, а снег, покрывающий шлейф в зимнее время, увеличивает его в значительных пределах.
Наиболее широкое применение в настоящее время получили системы АЛСН с использованием в качестве канала связи рельсовых нитей, питаемых кодовым сигнальным током низкочастотного диапазона.
Безопасность движения поездов требует безусловного выполнения машинистами приказов, которые передаются сигналами путевых светофоров. Для того, чтобы машинист мог легко и безошибочно в любых условиях (на кривых участках пути, при тумане, сильном дожде, снегопаде и др.) воспринимать сигналы, подаваемые путевыми светофорами, применяют устройства для непрерывной передачи сигналов с пути на локомотивный светофор, находящийся в кабине машиниста. Эти устройства называют автоматической локомотивной сигнализацией (AJ1C), и они всегда дополняют автоблокировку. Устройствами AJ1C на станциях, как правило, оборудуют главные и частично боковые пути, если по ним предусматривается безостановочный пропуск поездов.
Сигналы, подаваемые локомотивными светофорами при приближении к путевому светофору (проходному, входному и др.), имеют следующие значения: зеленый огонь — разрешается движение (на путевом светофоре, к которому приближается поезд, горит зеленый огонь); желтый огонь — разрешается движение (на путевом светофоре, к которому приближается поезд, горит один или два желтых огня); желтый огонь с красным — разрешается движение с готовностью остановиться (на путевом светофоре, к которому приближается поезд, горит красный огонь); белый огонь указывает на то, что локомотивные устройства включены, сигналы с пути на локомотив не передаются.
Для передачи на локомотивный светофор движущегося поезда сигналов, подаваемых путевыми светофорами, в устройствах автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа используются рельсовые цепи автоблокировки. Навстречу поезду по рельсовым цепам посылаются импульсы тока, образующие кодовые комбинации числового кода, такие же, какие применяются в кодовой автоблокировке. Комбинации принимаются локомотивными устройствами и преобразуются в соответствующие им сигналы локомотивного светофора.
Автоматическая локомотивная сигнализация должна дополняться автостопом с устройствами проверки бдительности машиниста и контроля скорости движения поезда. Проверка бдительности машиниста производится при приближении поезда к закрытому светофору, начиная с момента смены на локомотивном светофоре зеленого огня на желтый, когда от машиниста требуется однократное подтверждение бдительности нажатием рукоятки бдительности. Далее при следовании с желтым огнем (при превышении определенной скорости), а также при желтом огне с красным и красном огне на локомотивном светофоре вступает в действие периодическая проверка бдительности машиниста с нажатием рукоятки бдительности через 30—40 с. Во всех случаях, если не будет своевременно нажата рукоятка бдительности, поезд автоматически останавливается автостопом перед закрытым светофором.
Скорость контролируется устройствами дважды: в момент проследования путевого светофора с желтым огнем, когда на локомотивном светофоре появляется желтый огонь с красным, а также в случае проезда закрытого путевого светофора, сопровождаемого включением на локомотивном светофоре красного огня. При красном огне скорость не должна превышать 20 км/ч, а при желтом огне с красным — 60 км/ч.
Комплекс средств автоматической локомотивной сигнализации может использоваться как самостоятельное средство интервального регулирования движения поездов. Характерной особенностью такой системы является то, что движение поездов осуществляется только по сигналам локомотивных светофоров, т. е. сигналы АЛС являются основным средством регулирования движения на перегонах. Пере! он, как и при автоблокировке, разделен на блок-участки (физические или электрические) и локомотивные светофоры сигнализируют машинисту о свободности или занятости впереди лежащих блок-участков.
Предусматривается использование двух систем АЛС: основной (часто гной), которой является многозначная система АЛС, передающая на локомотив необходимый объем информации, и резервной — АЛС числового кода. Прием поездов на станцию и отправление со станции производится по сигналам соответственно входных и выходных светофоров. При этом сигналы путевых светофоров передаются в кабину локомотива устройствами локомотивной сигнализации подобно тому, как и при автоблокировке. Сигналы с пути на локомотив тоже передаются по рельсам Для повышения безопасности движения также действует периодическая проверка бдительности и контроль скорости при желтом огне с красным и красном огне локомотивного светофора.
В настоящее время применяется система комплексных локомотивных устройств безопасности (КЛУБ), выполненная на электронных блоках. Система КЛУБ-УП, рассчитанная для применения на подвижном составе I категории кроме основных функций АЛСН, позволяет:
— вести отсчет текущего времени с корректировкой по астрономическому времени спутниковой навигационной системы;
— определять параметры движения поезда (координаты, скорости) по информации от приемника спутниковой навигации, датчиков пути и скорости электронной карты участка;
— контролировать максимально допустимую скорость движения 20 км/ч и вырабатывать сигнал автостопного торможения при ее превышении;
— исключать самопроизвольный несанкционированный уход состава (скатывание);
— принимать и производить запись во внутреннюю энергозависимую память данных электронной карты пути.
