1.2. Системи залізничної автоматики і телемеханіки (атм).

Автоматикою і телемеханікою називають галузь техніки, що забезпечує контроль і управління технологічним процесом. Залізнична АТМ сприяє підвищенню продуктивності, збільшенню пропускної спроможності, забезпеченню безперервного руху поїздів, покращенню умов та культури праці залізничників, вдосконаленню методів обслуговування пасажирів. Ці пристрої дозволяють більш ефективно використовувати весь комплекс технічних засобів залізничного транспорту маючи високі показники експлуатаційної, технічної та економічної ефективності.

Засоби автоматики і телемеханіки заміняють працю людини при контролюванні і керуванні технологічними процесами. Найбільш загальною і досконалою системою (автоматики і телемеханіки) є система автоматичного регулювання (САР). Різні види САР відрізняються принципом дії, конструкцією елементів, сферою використання і т.п. Проте вони мають ряд загальних функціональних вузлів, які дозволяють представляти будь-яку САР у вигляді загальної функціональної схеми.

В системі автоматичного регулювання (мал.. 1.4.а) вимірювальний орган (датчик Д) вимірює величину, яка регулюється. Як вимірювальний орган в икористовують датчик, який перетворює регульовану величину в пропорційну їй іншу Мал. 1.4 Загальні функціональні схеми САР. фізичну величину, зручну для дії на . орган порівняння ОП. Елементами, що виконують функцію вимірювального органа, може бути тахогенератор, який перетворює швидкість обертання в ЕРС, або струм; термопара, що перетворює зміну температури в ЕРС; мембрана, яка перетворює зміну тиску у переміщення, і т.п. Вимірювальні органи, як правило, повинні споживати малу потужність, щоб не порушувати процесс, що регулюється.

З

Мал.1.5.

адаючий орган ЗО служить для задання встановленого значення регульованої величини. Функції цього органа можуть виконувати прості елементи, наприклад, реле, кнопка, рукоятка, якщо завдання прості або складні, якщо завдання змінне і повинне вираховуватися в залежності від конкретних значень декількох змінних.

Орган порівняння ОП призначений для визначення відхилень фактичного значення регульованої величини від заданого в результаті їх порівнянь. Для забезпечення роботи органу порівняння необхідно, щоб вихідні параметри вимірюваного і задаючого органів мали однакову фізичну величину.

При відхиленні фактичного значення від заданого органу порівняння, передає дії на виконуючий орган ВО, який відновлює задане значення регульованої величини об’єкта регулювання ОР.

Таким чином САР це замкнуте коло дій: об’єкт – на вимірювальний орган (датчик) – орган порівняння – виконуючий орган - об’єкт регулювання. Тому розглянута структура САР називається також замкнутою системою автоматичного управління. Замкнуте коло дій складається із двох основних частин. Одна з них контролює регульовану величину, а інша – керує нею.

Функціональна схема САР може мати й інші елементи в багатьох випадках, наприклад, між органами порівняння і виконуючим є підсилювальний орган, так як потужність на виході органа порівняння зазвичай невелика і недостатня для керування виконуючим органом.

На залізничному транспорті широко розповсюджені розімкнуті системи автоматичного регулювання, в яких виконується тільки одна із функцій САР – автоматичний контроль або автоматичне керування.

В системах автоматичного контролю (мал.. 1.4.б) вимірювальний орган (датчик Д) діє на вказівний орган ВО, який сигналізує або записує значення контрольованої величини чи положення об’єкту (контроль положення стрілок, сигналів, вільності колії і т.п.). Функція керування об’єкту тут відсутня і може виконуватися іншою системою.

В системі автоматичного керування (мал. 1.4.в) функція контролю відсутня. Об’єкт може контролюватися іншою системою.

В системах автоматики відстань між об’єктом керування або об’єктом контролю і пунктом керування, або пунктом контролю невелика. Якщо потрібно здійснювати керування чи контроль віддаленими об’єктами, використовують спеціальні технічні засоби для зменшення кількості каналів зв’язку між пунктами і об’єктами керування і контролю. В цьому випадку система автоматики перетворюється в систему телемеханіки. Системи телемеханіки відрізняються від систем автоматики тим, що вони мають канали зв’язку КЗ, шифратори Ш, передавачі Пер, приймачі Пр і дешифратори ДШ.

До систем телемеханіки відносять телерегулювання (мал. 1.5.а), телесигналізацію(мал. 1.5.б), телеуправління (мал. 1.5.в).

Використання систем телемеханіки дає можливість керування і контролю великої кількості віддалених об’єктів з одного центрального пункту з використанням невеликої кількості (часто одного) каналів зв’язку. Відмінності між системами автоматики і телемеханіки умовні. На практиці не у всіх випадках можна провести чітку межу між системами автоматики і телемеханіки. Часто використовують комплекс пристроїв, який складається з декількох систем АТМ.

Н а залізничному транспорті для підвищення пропускноюї здатності і забезпечення безпечного руху поїздів використовують такі основні системи АТМ, що забезпечують нормальне функціонування пристроїв сигналізації, централізації і блокуваня (СЦБ).

Автоматичне блокування (автоблокування) – система інтервального регулювання руху поїздів на Мал. 1.5 Системи телемеханіки перегонах за допомогою світлофорів, покази яких змінюються автоматично під дією рухомого складу. При автоблокуванні міжстанційні перегони діляться на блок-дільниці, кожна з них обмежується прохідним світлофором. Блок-дільниця обладнується рейковим колом, яке є датчиком інформації про наявність чи відсутність на ній поїзда. Світлофори сигнальними вогнями передають інформацію про стан наступних блок-дільниць. Сприймаючи цю інформацію машиністи поїздів, що рухаються регулюють швидкість поїздів у відповідності до показів світлофорів.

Автоматична локомотивна сигналізація і автостопи (АЛС) – пристрої, призначені для підвищення безпеки руху поїздів і покращення умов роботи локомотивних бригад. Пристрої АЛС забезпечують автоматичну передачу з колії і прийом на локомотиві сигналів,що відповідають показам світлофора, до якого наближається поїзд.

Залежно від досконалості і рівня експлуатаційних завдань, які потрібно вирішити розрізняють системи АЛС з контролем пильності, контролем швидкості і з авторегулюванням швидкості.

При контролюванні пильності поїзд автоматично зупиняється, якщо після попередження (напр. звукового сигналу) про зміну сигналу на більш забороняючий або після проходження контрольного часу машиніст натисканням рукоятки пильності не підтвердить пильність. Контроль пильності може бути багато разовим, чи періодичним.

Система АЛС з контролем швидкості за технічними ознаками належить до розімкнутих систем автоматичного регулювання. Зниження швидкості до значення, яке визначається за сигналом АЛС, проводить машиніст. Якщо машиніст не виконає заданої програми – зниження швидкості, то відбудеться автоматичне гальмування.

Найбільш досконалою є система АЛС з авторегульованням швидкості, яка є замкнену систему автоматичного регулювання (див. мал.. 1.4.а). Об’єктом регулювання є швидкість поїзда. Задана швидкість руху визначається сигналом АЛС (задаючий орган), а фактична швидкість руху контролюється швидкостиміром (датчиком), зв’язаним з колесом локомотива. Інформація про задану фактичну швидкість руху порівнюється в органі порівняння. Якщо фактична швидкість перевищує задану, відбувається дія на виконавчий орган, який зв’язаний з гальмами поїзда - відбувається гальмування і зниження швидкості до заданої величини після чого гальмування припиняється. Фактична швидкість безперервно фіксується швидкостеміром. Таким чином, система автоматичного регулювання швидкості забезпечує автоматичне зниження швидкості до заданої.

Напівавтоматичне блокування – система регулювання руху поїздів на лініях з ненасиченим рухом, при якій правом на зайняття поїздом перегону є дозволяючий показ вихідного сигналу світлофора. Відкриття сигналу виконує черговий по станції чи блок-поста, а закриття здійснюється автоматично від дії руху поїзда. Прибуття поїзда в повному складі і звільнення перегону підтверджує черговий по станції.

Автоматичний диспетчерський контроль це система телесигналізацій (див мал.. 1.5.б) про місцезнаходження поїздів на дільниці, стан сигналів і вільність колій на проміжкових станціях.

Автоматична переїзна сигналізація і автоматичні шлагбауми – загороджуючі пристрої на переїзді, які забезпечують автоматичне ввімкнення світлофорної сигналізації для автотранспорту і автоматичне закриття шлагбаумів (при їх наявності) при наближенні поїзда. Ці пристрої призначенні для забезпечення безпечного руху поїздів при перетині залізничних колій на одному рівні з автомобільними. Переїздна сигналізація виключається і шлагбаум відкривається автоматично після звільнення поїздом переїзду.

Електрична централізація стрілок і сигналів – комплекс станційних пристроїв АТМ, що дозволяє керувати стрілками і сигналами цілої станції (чи окремої її частини) з одного пункту (пост ЕЦ), що забезпечує безпеку руху поїздів і високу пропускну здатність станції. При всіх видах електричної централізації для переводу стрілок встановлюються електроприлади; прийомо-відправчі колії і стрілочні ділянки обладнуються рейковими колами; в якості сигналів використовують світлофори. В залежності від типу електричної централізації керування стрілками може бути роздільним або маршрутним. При роздільному керуванні маршрут встановлюють переводом кожної стрілки, що входить в цей маршрут, натисканням кнопки чи поворотом стрілочної рукоятки після чого натисканням сигнальної кнопки відкривається сигнал. При маршрутному керуванні стрілки переводять і сигнал відкривається натисканням двох або декількох кнопок на пульті керування.

Диспетчерська централізація - комплекс пристроїв, до складу якого входять пристрої електричної централізації на станціях, автоблокування на перегонах і кодові системи телекерування (ТУ) і телесигналізації (ТС) для передачі команд управління з центрального пункту і передачі повідомлення з контрольованих об'єктів на центральний пункт.

Пристрої диспетчерської централізації дають можливість управляти з одного пункту стрілками і сигналами в межах диспетчерської ділянки протяжністю до 300 км. Новітні системи диспетчерської централізації дають можливість управляти об'єктами, віддаленими від пункту управління практично на будь-яку відстань.

Автоматизація сортувальних гірок - комплекс пристроїв, призначений для підвищення продуктивністі сортувальних гірок і забезпечення безпеки руху, складається з гірочної автоматичної централізації (ГАЦ) для автоматичного переводу стрілок на маршрутах проходження відчепів; системи автоматичного регулювання швидкості спускання відчепів (АРШ), що забезпечує інтервальне і прицільне гальмування для підтримки необхідних інтервалів між відчепами; автоматичного завдання швидкості розпуску (АЗШР), що забезпечує можливість розпуску складу із змінною швидкістю з метою підвищення продуктивності гірки; телекерування гірочним локомотивом (ТГЛ) для автоматичного регулювання швидкості переміщення складу на гору без участі машиніста; програмно-задаючих пристроїв (ГПЗУ), що дозволяють отримати найефективніший режим розпуску відчепів на сортувальній гірці..

Окрім розглянутих вище сучасних систем автоматики і телемеханіки, на залізничному транспорті є в експлуатації прості і менш досконалі системи - електрожезлова для безпеки руху потягів на малодіючих ділянках (в основному на одноколійних перегонах); механічна централізація стрілок і сигналів для централізованого управління стрілками і сигналами на станціях за допомогою гнучкої тяги; ключова залежність, що забезпечує в найпростішому вигляді взаємозалежність між стрілками і сигналами станції або поста. Ці системи застосовують обмежено і поступово замінюють більш досконалими.

Основні положення і порядок роботи пристроїв СЦБ, як і інших споруд та пристроїв залізничного транспорту, встановлюються Правилами технічної експлуатації залізниць (ПТЕ), точне виконання яких забезпечує злагодженість роботи всіх ланок залізничного транспорту, чітку і безперебійну роботу залізниць та безпеку руху.

Відповідно до вимог ПТЕ для забезпечення безпеки руху, а також для чіткої організації руху потягів і маневрової роботи служать сигнали. Сигнал є наказом і підлягає беззаперечному виконанню. На залізниці застосовують тільки сигнали, затверджені генеральним директом Укрзалізниці. Як постійні сигнали застосовують світлофори. При пошкодженні на світлофорі повинно автоматично загорітись червоне світло, а на попереджувальному світлофорі - світло, яке відповідає забороняючому показу зв'язаного з ним основного світлофора.