Канд. техн. наук В. С. ДМИТРИЕВ, инженеры А. П. ЕВПЯТЬЕВА, В. А. ШИШЛЯКОВ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ
Тр. ВНИИЖТ, 1983, вып. 670, с. 33-37.
Изложены основные решения по модернизации поездных и путевых устройств системы АРС в связи, использование ее в качестве самостоятельного средства сигнализации. Рассмотрены варианты увеличения объема передаваемой информации за счет кодовых комбинаций при сочетании сигналов двух частот. Отмечены преимущества использования рельсовых цепей без изолирующих стыков и централизованного размещения аппаратуры.
На метрополитенах страны широко внедряется система АРС. Повышение скорости и интенсивности движения поездов, введение нового подвижного состава вызывают необходимость дальнейшего ее совершенствования. Более высокие требования к отдельным комплектам системы предъявляются при использовании АРС в качестве самостоятельного средства регулирования движения поездов.
ВНИИЖТом, Главным управлением метрополитенов, конструкторским бюро Главного управления сигнализации и связи МПС и метрополитенами страны выполняются исследования и разработки в части повышения надежности действия устройств АРС, централизованного размещения аппаратуры, резервирования отдельных комплектов и блоков. Предусматривается применение более совершенной элементной базы, увеличение объема передаваемой информации, в том числе предупредительной сигнализации о предстоящем снижении скорости движения на следующем блок-участке.
Движение поездов по сигналам АРС в качестве самостоятельного средства сигнализации впервые осуществлено на Харьковском метрополитене.
ВНИИЖТом совместно со службами подвижного состава и сигнализации, и связи этого метрополитена применительно к условиям действующей линии был проведен комплекс исследовательских работ, разработаны и внедрены рекомендации по модернизации поездных и путевых устройств эксплуатируемой системы АРС.
Так, в системе дешифрирования сигналов поездных устройств применена дополнительная числовая защита, построенная по принципу сочетаний из пяти по одному. Это позволило получить более надежную защиту от воздействия помех тягового тока, а также при различного рода неисправностях путевых и поездных устройств благодаря непрерывному динамическому контролю всех каналов передачи в случае приема любого кодового сигнала. Сохранена также и ранее применявшаяся защита, основанная на приеме сигнала установленного уровня и заданной длительности его восприятия приемными устройствами.
В поездных устройствах типовая аппаратура сохраняется, изменены лишь функциональные связи между отдельными блоками. В путевых устройствах установлен заграждающий фильтр на частоте 225 Гц, что обеспечило нормальное действие поездных устройств при передаче кодового сигнала прямоугольной формы частотой 75 Гц, содержащего третью гармонику высокого уровня.
Все эксплуатируемые рельсовые цепи дополнены заграждающими фильтрами. Фильтры выполнены на основе типовых реакторов РОБС-3А.
Затухание в фильтре на частоте 225 Гц составляет около 26 Дб, что обеспечивает достаточное подавление третьей гармоники сигнала частотой 75 Гц.
В процессе дальнейшего совершенствования системы разработана схема резонансной рельсовой цепи частотой 50 Гц с наложением частот АРС, рассчитанная на централизованное размещение аппаратуры. Схема допускает удаление аппаратуры от рельсовой линии до 2 км без дублирования жил соединительного кабеля, т. е. аппаратура для перегона длиной 4 км может размещаться на станциях. Рельсовая цепь включает в себя фильтр, настраиваемый на сигнальные частоты 75; 125; 175; 225 и 275 Гц, и заграждающий фильтр на частоту 75 Гц на релейном конце для защиты сектора путевого реле от вибрации, обусловленной воздействием сигнального тока частотой 75 Гц.
Применение путевого фильтра кодовых сигналов АРС повышает помехозащищенность и надежность функционирования приемных поездных устройств; форма сигналов при этом близка к синусоидальной.
Передаваемый кодовый сигнал настраивается изменением емкости контура с помощью контактов управляющих реле, аналогичных контактам, включенным в схему настройки задающего контура путевого генератора АЛС. Этим обеспечивается контроль соответствия между частотой сигнала задающего генератора и частотой настройки путевого фильтра. Эксплуатационные испытания схемы резонансной рельсовой цепи дали положительные результаты.
Для расширения функциональных возможностей системы АРС как самостоятельного средства сигнализации рассмотрены возможные варианты увеличения объема передаваемой на поезд информации с использованием существующей поездной и путевой аппаратуры. Увеличение числа кодовых сигналов, передаваемых с пути на локомотив, может быть достигнуто посредством использования кодовых комбинаций, образованных путем сочетания сигналов двух частот. Для передачи сигналов АРС целесообразно использовать частоты 125; 175; 225; 275 и 325 Гц. Применение сигнальной частоты 75 Гц нецелесообразно, так как ухудшаются условия работы путевых реле типа ДСП1 и повышается мощность генератора АРС при передаче сигналов.
Построение сигналов по принципу сочетаний из пяти по два, кроме расширения значности АРС, повышает достоверность передачи сигналов. Условием приема сигналов является не только наличие достаточного уровня сигнала в рельсах и его длительности на каждой из сигнальных частот, но и отсутствие помех во всех остальных каналах передачи. Это позволит осуществлять непрерывный контроль правильности функционирования передающих и приемных устройств АРС.
В путевых устройствах осуществляется дополнительная проверка соответствия между сигнальными частотами генератора и частотами настройки путевых фильтров. Резонансная рельсовая цепь 50 Гц с использованием кодовых сигналов АРС в виде сочетаний из двух частот (рис. 1) разработана с учетом централизованного размещения аппаратуры. В тоннеле вдоль пути установлены лишь согласующие элементы рельсовой цепи - дроссель- трансформаторы ДТ. Схема приведена для случая передачи сигналов АРС с питающего конца.
На питающем конце рельсовой цепи включены два путевых генератора Г1 и Г2 типа ГАЛСМ-66 последовательно с питающим трансформатором (ПТ) фильтров АРС Ф1 и Ф2, предназначенные для подавления помех. Сигналы АРС передаются от генераторов Г1 и Г2 на фильтры Ф1 и Ф2 через выходные трансформаторы ВТ1 и ВТ2 типа СОБС-3Б.
Рис. 1. Схема резонансной рельсовой цепи 50 Гц с двухчастотным кодированием сигналами АРС:
80УР*, 70УР*, 60 УР* — управляющие реле соответственно следующей по ходу движения поезда рельсовой цепи; L1, L2 — индуктивность соответственно фильтров Ф1, Ф2; С1-С3, С4-С6 — емкость соответственно фильтров Ф1, Ф2; 125, 175, 225 — передаваемые сигнальные частоты от генератора Г1; 225, 275, 325 — передаваемые сигнальные частоты от генератора Г2
Фильтры Ф1 и Ф2 состоят из реакторов РОБС-3А (в фильтре Ф1 - один реактор, а в фильтре Ф2 - два реактора соединены параллельно) и набора конденсаторов МБГ4. Два реактора установлены в фильтре Ф2 для уменьшения сопротивления параллельного контура, который создается этим фильтром для сигнала первого канала. В случае одинаковых индуктивностей фильтров (по одному реактору) потери сигнала первого канала на контуре фильтра Ф2 оказываются значительными при передаче сигнала в комбинации из близлежащих частот.
Особенность резонансных рельсовых цепей состоит в том, что с целью получения необходимых фазовых соотношений для нормальной работы путевых реле ПР1 и ПР2 типа ДСШ-2 их путевые обмотки соединены праллельно, на питающем конце установлен емкостный ограничитель С8, а на релейном конце включен конденсатор Ср параллельно обмоткам путевых реле.
Наиболее перспективной системой АРС с точки зрения качественного улучшения эксплуатационно-технических показателей является централизованная система интервального регулирования скорости с размещением аппаратуры на станционных постах и использованием рельсовых цепей без изолирующих стыков (БРЦ).
Преимущества централизованного размещения аппаратуры и устранения изолирующих стыков наиболее полно проявляются при регулировании движения поездов по сигналам АРС. Разработка и внедрение системы интервального регулирования с сосредоточенным размещением аппаратуры, бесстыковыми рельсовыми цепями — одно из основных направлений развития и совершенствования устройств, предназначенных для обеспечения безопасности движения поездов на метрополитенах.
ВНИИЖТом совместно с Конструкторским бюро Главного управления сигнализации и связи МПС выполнен комплекс работ, связанных с созданием централизованной системы регулирования с применением БРЦ. БРЦ (рис. 2) содержит путевой генератор сигнала рельсовой цепи ПГМ, путевой усилитель сигнала ПУра, фильтр Фрц, путевой трансформатор ПТЦ, путевой приемник ПП, согласующие трансформаторы СТ для связи аппаратуры с рельсовой линией.
Рис. 2. Схема БРЦ и путевых устройств АРС
К выходу приемника подключено путевое реле ПР. Генератор питает две смежные рельсовые цепи 1РЦ и 2РЦ, расположенные по обе стороны от точки его подключения к рельсовой линии.
Для питания БРЦ используются амплитудно-модулированные сигналы с несущей частотой 725 или 775 Гц и частотой модуляции 8 или 12 Гц. Таким образом, БРЦ имеет четыре отличительных признака сигнала.
Генераторы с различными несущими частотами чередуются в пределах всего перегона, причем для исключения опасного влияния источников одних рельсовых цепей на приемники других цепей, работающих на той же несущей частоте, чередуются также и частоты модуляции. Приемник и влияющий источник с одинаковой несущей частотой и частотой модуляции разнесены на семь рельсовых цепей, что обеспечивает надежное затухание сигналов БРЦ, работающих на тех же несущих и модулирующих частотах. В середине расстояния между генераторами включаются два селективных приемника, воспринимающих частотные сигналы разных отличительных признаков.
Применение модулированного сигнала повышает защищенность от помех тягового тока, сигналов смежной рельсовой цепи и сигнальных токов АРС. Сигнальные частоты АРС 75; 125; 175; 225; 275 и 325 Гц формируются в групповых устройствах с помощью низкочастотных генераторов (на рис. 2 они не показаны). С выхода групповых устройств двухчастотные сигналы АРС поступают на схему выбора сигналов и подачи их на входы соответствующих индивидуальных устройств. К индивидуальным устройствам относятся путевые усилители ПУ АРС, выходные трансформаторы ВТ и фильтры Фдрс через которые производится передача сигналов в рельсовую линию. Рельсовые цепи кодируются сигналами АРС с момента вступления поезда на рельсовую цепь. Выход группового генератора АРС соединяется со входом индивидуального путевого усилителя через комбинацию замкнутых фронтовых и тыловых контактов управляющих реле, осуществляющих переключения по передаче и выбору сигналов АРС.
Аппаратура БРЦ с путевыми устройствами АРС размещается на центральных постах, на пути располагаются лишь согласующие элементы — путевые трансформаторы или дроссель-трансформаторы. Аппаратура соединяется с рельсовой линией сигнальным кабелем длиной до 2000 м; таким образом, без дублирования жил кабеля на прилегающих станциях может размещаться аппаратура перегона длиной до 4 км. Устройства центрального пункта разделяются на групповые (задающие) и индивидуальные, осуществляющие передачу сигналов необходимого уровня в кабельную линию.
Все формирующие, усилительные и питающие устройства централизованной системы АРС с бесстыковыми рельсовыми цепями выполнены на типовых платах НШ и ДСШ для установки их на типовых стативах. Так как сигналы АРС в данной системе являются основным и единственным средством интервального регулирования движения поездов, то групповые устройства резервируются.
Испытания устройств БРЦ на Кольцевой линии Московского метрополитена показали их надежное функционирование и достаточную защиту от воздействия помех тягового тока и сигналов АРС.
Размещение на станциях всей аппаратуры, упразднение путевых светофоров, изолирующих стыков и механико-электрических автостопов, присущих автоблокировке, позволит значительно повысить надежность системы регулирования, сократить время на поиск и устранение неисправностей, обеспечить снижение и более рациональный расход сигнального кабеля. Централизованное размещение дает возможность применить современные средства телесигнализации, практически использовать автоматическое резервирование устройств, позволяет наиболее просто устанавливать функциональные связи между системой интервального регулирования и другими техническими средствами, используемыми для организации движения поездов. Все это способствует успешному решению перспективной задачи — созданию автоматизированной системы управления движением поездов метрополитена.
Выполнение всего объема технологического обслуживания на посту позволит сократить затраты времени и средств на эксплуатацию устройств.