1. Эксплуатационные основы САУТ

Система автоматического управления тормозами САУТ.
1. Эксплуатационные основы САУТ
В
настоящее
время
наиболее
распространенным
средством
обеспечивающим условия безопасности движения поездов являются устройства
АЛСН. Однако они не исключают проезд запрещающего сигнала, так как
приводят
в
действие
экстренное
торможение
поезда
только
после
проследования этого светофора. Использование экстренного торможения
влечет за собой ряд негативных последствий из-за значительных ударных
механических нагрузок на подвижной состав, возможных травм пассажиров
пассажирского поезда и т.д.
Другим
существенным
недостатком
АЛСН
является
отсутствие
контроля за снижением скорости поезда в местах её ограничения (например,
при движении поезда на боковой путь станции). В таких условиях выбор
скоростного
режима
движения
поезда
обеспечивающего
безопасность
движения возлагается на машиниста. Несмотря на то, что он располагает
определёнными знаниями и практическими навыками работы, в процессе
управления
поездом
не
исключены
ошибки
определяемые
психофизиологическими возможностями человека. При таких ошибках условия
безопасности движения поездов не будут выполняться, т.к. устройства АЛСН
не могут предотвратить последствий ошибок машиниста, связанных с поздним
включением
тормозов,
потерей
бдительности,
неправильной
оценкой
расстояние до впереди стоящего светофора или вследствие неверного
прогнозирования траектории движения поезда.
Изложенное
свидетельствует
о
необходимости
автоматического
управления движения поездов и в первую очередь – автоматического
управления процессами торможения. При этом требуется обеспечивать
исключение проезда запрещающих сигналов путём прицельного торможения с
плавным регулированием скорости во всем диапазоне – от максимальной до
нулевой.
Рассмотрим как при этом происходит прицельное торможение перед
закрытым сигналом. Траектория движения представлена на рисунке 1.
В
Vпр
В
А
Vф
А
S
S
Lбу
Рис. 1
На основании информации о длине блок-участка Lбу , профиле пути и
тормозных
характеристик
поезда
локомотивная
аппаратура
САУТ
рассчитывает максимально допустимую программную скорость движения Vпр.
В процессе движения поезда осуществляется измерение фактической
скорости Vф, сравнение ее с программной и воздействие в
случае
необходимости на тяговые и тормозные средства поезда.
Рассмотрим в несколько упрощенном, для наглядности изложения, виде
процессы функционального воздействия устройств САУТ на тяговые и
тормозные средства движущегося поезда.
На рис. 1 приведены траектории, отображающие движение поезда по
блок-участку.
Пунктирной
линией
показана
программная
траектория,
формируемая локомотивными устройствами САУТ, а сплошной линией –
фактическая траектория движения поезда.
Как видно из графика рис. 1, если фактическая скорость Vф на блокучастке меньше программной Vпр, то САУТ никакого воздействия на процесс
ведения поезда не оказывает. Предположим, что в силу сложившейся поездной
ситуации машинист начинает увеличивать скорость Vф и её величина начнёт
приближаться к значению Vпр. Когда фактическая скорость достигнет значения
(Vпр-2) км/ч, что соответствует точке “А” графика рис. 1, исполнительными
устройствами САУТ отключаются тяга локомотива. Если далее, например, на
выбеге, скорость поезда продолжает увеличиваться и начинает превышать
программную, то при Vф= (Vпр+2) км/ч, что показано точкой “В” графика,
исполнительными устройствами САУТ включается служебное торможение.
Практически могут иметь место случаи, когда после включения служебного
торможения фактическая скорость поезда не приводится к программной. Тогда
по достижении скорости Vф= (Vпр+6) км/ч включается экстренное торможение.
В соответствии с программной траекторией движения, поезд должен
остановиться в точке прицельного торможения Sпт. Любая измерительноуправляющая система, в том числе и САУТ, имеет определенные погрешности
вычислений и соответствующих исполнительных воздействий. Поэтому
невозможно произвести остановку поезда в какой-либо одной заранее заданной
точке перед светофором с абсолютной точностью. Диапазон расстояний,
обозначенный на графике рис. 1, как S, определяет погрешность системы или
область допустимого изменения положения точки прицельной остановки
поезда S. Для исключения проезда запрещающего сигнала правая граница
области S не должна пересекать ординату изолирующих стыков светофора
“Ч1”.
Таким образом, основное функциональное назначение устройств САУТ
заключается в формировании программной траектории движения поезда,
слежении за фактической скоростью и воздействии на тяговые и тормозные
средства поезда, если Vф

Vпр. В случае, когда фактическая скорость
движения поезда ниже программной, устройства САУТ не влияют на процесс
ведения поезда. Если остановка поезда или реализация ограничений скорости
выполняются не машинистом, а автоматически – устройствами САУТ, то это не
фиксируется ни в каких регистрирующих приборах. Это исключает негативное
психологическое влияние работы устройств САУТ на машиниста.
На сети дорог Российской Федерации внедрено три модификации САУТ:
1. САУТ-У, в которой информация о путевых параметрах блок
участков передаётся на локомотив в начале каждого участка пути
ограждаемого светофором, для этого используется точечный путевой
канал содержащий путевой генератор подключенный к путевому шлейфу.
Длинна путевого шлейфа пропорциональна длине блок-участка.
2. САУТ-Ц, в которой информация о путевых параметрах всех
блок-участков перегона записывается в блок памяти локомотивных
устройств, и на перегоне путевых генераторов нет. На выходе станции
устанавливается один генератор, который передает на локомотив номер
перегона, а затем из блока памяти данные о путевых параметров
последовательно извлекаются для построения кривых скорости для
каждого
блок-участка.
На
входе
станции
применяются
путевые
генераторы различной частоты и путевые шлейфы различной длинны, за
счёт изменения которых и передаётся информация о путевых параметрах
маршрутов приема.
3. САУТ-ЦМ, в которой информация на выходе станции
передаётся также как и в САУТ-Ц, а на входе станции на локомотив
информация о номере маршрута приёма передаётся кодом, получив
который локомотивные устройства извлекают из блока памяти данные о
путевых параметрах установленного маршрута приёма. Особенностью
САУТ-ЦМ является применение микропроцессоров как для
локомотивных, так и для путевых устройств.
2. Функциональная схема САУТ-Ц.
Представим функциональную схему САУТ – Ц изображенном на рис. 2.
Антенна А
принимает информацию от путевых генераторов ГП, которые
подключены к путевым шлейфам ПШ и передает ее на две бортовые ЭВМ,
также на эти ЭВМ поступает информация от двух датчиков пути и скорости
ДПС, от пульта управления и сигналы АЛСН . Принятая информация о
допустимой скорости при входе на станцию обрабатывается, и рассчитывается
программная скорость следования поезда. Работу двух бортовых ЭВМ
контролирует блок диагностики, в случае несовпадения информации от двух
ЭВМ он выдает сигнал ЭПК и осуществляет экстренное торможение поезда.
Пульт индикации необходим для информирования машиниста о допустимой
скорости движения, о расстоянии до конца блок-участка, а также для передачи
другой информации, необходимой машинисту (описано выше). Путевые
параметры перегонов записаны в блоке памяти путевых параметров.
Синтезатор речи выдает машинисту речевые сообщения о показаниях
светофоров или препятствиях. Бортовые ЭВМ выдают сигналы включения или
отключения тяги или служебного торможения .
На входе станции устанавливается путевой генератор, который
подключается к путевому шлейфу, длина которого может изменяться в
зависимости от длины приемоотправочных путей . Длина путевого шлейфа
изменяется нажатием кнопки на пульте ДСП.
На
выходе
станции
устанавливается
программируемой
путевой
генератор ГПП, ПЗУ которого можно перепрограммировать для передачи
различной
информации
на
локомотив.
Структурная схема САУТ - Ц
Рис. 2
3. Функциональная схема САУТ-ЦМ
Функциональная схема САУТ-ЦМ содержит локомотивные и путевые
устройства представленные на рис. 3.
ПМ
АЛСН
ТМ
БППП
БЭ
БК
Торможение
Тяга
СР
ДПС
ЛК
ПУ
ПШ
ПШ
ГПУ
ПШ
ГПУ
Табло ДСП
ГПП
Пост ЭЦ
Рис. 3
Локомотивные
устройства
содержат блок электроники (БЭ), блок
коммутации (БК), блок памяти путевых параметров (БППП), синтезатор
речи (СР), пульт управления (ПУ), пульт машиниста (ПМ), локомотивные
катушки (ЛК) и датчики пути и скорости (ДПС).
Напольные элементы содержат путевые шлейфы (ПШ), располагаемые
на входе и выходе станции, и путевые генераторы (программируемые (ГПП)
и непрограммируемые (ГПН)). Генераторы подключаются к путевым
шлейфам, и с их
помощью передается информация на локомотив.
Информация об исправности путевых устройств САУТ передается от путевых
генераторов по кабелю на пост ЭЦ и отражается на табло ДСП.
При перемещении локомотивной катушки над путевым шлейфом у
входного светофора за счет индуктивной связи передается информация о
путевых параметрах маршрута приема (длина маршрута, профиль участка и
ограничение скорости при приеме на боковой путь). В соответствии с этими
параметрами и показателями АЛСН
БЭ строит кривую скорости. При
движении локомотива по маршруту приема БЭ измеряет пройденный путь на
основании информации, поступающей на БЭ от ДСП. Одновременно для
каждой точки рассчитывается фактическая скорость
происходит
непрерывное
сравнение
локомотива (Vф) и
фактической
скорости
и
рассчитанной(программной) (Vпр).Если Vф > Vпр, то БЭ через БК дает
команду на отключение тяги и ведет торможение до тех пор, пока Vф не
станет равной или меньше Vпр. При выходе со станции и прохождении ЛК
над ПШ от ГПП на локомотив передается номер данного перегона. Эта
информация дешифрируется БЭ и затем БЭ извлекает из БППП данные о
путевых параметрах первого блок-участка, строится кривая скорости в
соответствии с показателями АЛСН и происходит движение по блок-участку
согласно этой кривой.
При переходе на второй блок-участок, аналогично, извлекается
информация о его путевых параметрах и т.д. Переход с одного блок-участка
на другой определяет БЭ, определяя тип КПТ рельсовой цепи. Для этого
измеряются параметры кодов АЛСН, которые различны для КПТ-5 и КПТ-7.
На пульт машиниста подаются значения фактической скорости Vф,
программной скорости Vпр и расстояние до светофора. Рассмотрим более
подробно функции выполняемые САУТ-ЦМ.
1.
При движении поезда по зеленому показанию АЛС САУТ-ЦМ
осуществляет
контроль
максимально-допустимой
скорости
Vmax.
При
достижении поездом Vmax САУТ-ЦМ отключает тягу, а при превышении Vmax
на 2 км/час осуществляет автоматическое служебное торможение для
снижения скорости до установленной величины. Локомотивные устройства
позволяют изменять максимально допустимую скорость до 160 км/ч при
изготовлении системы на заводе или настройке в депо.
2. При
движении
поезда
по
красно-желтому
показанию
автоматической локомотивной сигнализации к путевому светофору с
запрещающим показанием САУТ-ЦМ в начале блок-участка контролирует
превышение допустимой скорости движения на красный сигнал Vкж, а на
расстоянии необходимого тормозного пути до сигнала отключает тягу и
обеспечивает автоматическое служебное торможение поезда до полной
остановки перед путевым светофором на расстоянии 10-150 м.
3. При движении поезда по желтому показанию автоматической
локомотивной сигнализации к проходному светофору с желтым огнем или к
входному светофору станции с одним желтым огнем САУТ-ЦМ обеспечивает
в
начале
блок-участка
контроль
максимально-допустимой
скорости
движения, а на расстоянии необходимого тормозного пути до путевого
светофора
с
желтым
показанием
отключает
тягу
и
обеспечивает
автоматическое служебное торможение до скорости Vкж проследования
путевого светофора с желтым показанием.
4. При движении поезда по желтому показанию автоматической
локомотивной сигнализации к входному светофору станции с двумя желтыми
огнями
САУТ-ЦМ
обеспечивает
в
начале
блок-участка
контроль
максимально допустимой скорости движения, а на расстоянии необходимого
тормозного пути до входного светофора отключает тягу и производит
автоматическое служебное торможение до скорости проследования входного
светофора. Величина этой скорости определяет автоматически в зависимости
от величины ограничения скорости движения по стрелочному переводу и
расстояния от стрелочного перевода до входного светофора, но не более
скорости Vкж.
5.
При движении поезда по станционному пути САУТ-ЦМ отключает
тягу на расстоянии необходимого тормозного пути до начала ограничения
скорости и осуществляет автоматическое служебное торможение до величины
ограничения скорости по станционному пути. При движении поезда по
станционному
пути
к
закрытому
предупреждает превышение
выходному
светофору
САУТ-ЦМ
установленного ограничения скорости, а на
расстоянии необходимого тормозного пути – обеспечивает автоматическое
служебное торможение до полной остановки поезда перед закрытым выходным
светофором на расстоянии 10-150 м.
6.
В
случае
станционному
безостановочного
пути
и
белому
огню
пропуска
поезда
по
автоматической
боковому
локомотивной
сигнализации САУТ-ЦМ позволяет проследовать выходной светофор с
установленной
по
стрелочному
переводу
скоростью
после
нажатия
машинистом кнопки ОТПР на пульте управления САУТ-ЦМ.
7.
Для обеспечения более высокой точности остановки поезда перед
светофором, САУТ-ЦМ позволяет поезду двигаться со скоростью не более 30
км/ч на расстоянии 275 м. от точки прицельной остановки. В этом случае
машинист должен нажать кнопку ПОДТЯГ., расположенную на пульте
управления САУТ-ЦМ, и обеспечить остановку поезда перед сигналом, а
после остановки поезда САУТ-ЦМ исключает повторное действие кнопку
ПОДТЯГ.
8.
САУТ-ЦМ
позволяет
проследовать
путевой
светофор
с
запрещающим показанием со скоростью не более 20 км/ч после нажатия
машинистом кнопки К20 на пульте управления САУТ. При дальнейшем
движении
поезда
по
красно-желтому
огням
АЛС
система
должна
обеспечивать контроль допустимой скорости 20 км/ч. При достижении
поездом контролируемой скорости 20 км/ч САУТ-ЦМ отключает тягу, и при
необходимости осуществляет служебное торможение до контролируемой
скорости.
В
конце
блок-участка
САУТ-ЦМ
производит
служебное
торможение и остановку поезда перед сигналом АЛС система обеспечивает
контроль допустимой скорости 40 км/ч до конца блок-участка. При этом
ограничение скорости отменяет только после повторного нажатия кнопки К20
на пульте управления САУТ.
9.
Во всех случаях, при изменении запрещающего показания АЛС
на более разрешающее САУТ-ЦМ автоматически снимает ограничение
скорости и переходит к программе, соответствующей более разрешающему
показанию АЛС.
10. При отсутствии информации о длине блок-участка (отказ
напольного генератора) в САУТ-ЦМ предусмотрено автоматическое задание
длины
блок-участка,
минимального
на
данном
участке
обращения
локомотива. Такое задание расстояния производится в начале блок-участка
при смене показаний локомотивного светофора с желтого на красно-желтое, с
красно-желтого на красное, с желтого на белый (въезд на боковой
некодированный путь станции).
11. САУТ-ЦМ обеспечивает контроль самопроизвольного движения
поезда.
При
любом
показании
локомотивного
светофора
и
несанкционированном движения поезда, на расстоянии более 3 м без
подтверждения
бдительности
машинистом,
автоматическое служебное торможение. Для
система
обеспечивает
отмены торможения после
остановки поезда необходимо нажать кнопку К20.
12. САУТ-ЦМ осуществляет контроль и регулирование скорости
поезда при движении по участкам пути с постоянными ограничениями
скорости. Отмену действия ограничения скорости необходимо производить
нажатием кнопки ОС на пульте управления САУТ.
13. САУТ-ЦМ обеспечивает регистрацию на ленте локомотивного
скоростемера включенного состояния локомотивной аппаратуры САУТ-ЦМ и
регистрацию исправной работы путевых устройств на каждом перегоне и
станции.
14. САУТ-ЦМ обеспечивает непрерывный контроль исправной
работы и в случае появления отказа осуществляет экстренное торможение
поезда
через клапан ЭПК. Система позволяет машинисту отменить
экстренное торможение поезда отключением отказавшей системы.
15. САУТ-ЦМ обеспечивает измерение фактической эффективности
тормозных средств в грузовых и пассажирских поездах и формирует
программную скорость в зависимости от действительного
значения
тормозного коэффициента, профиля пути, расстояния до сигнала и показания
автоматической локомотивной сигнализации.
16. САУТ-ЦМ передает информацию машинисту:
- о резерве скорости в каждой точке пути (разность допустимой и
фактической скоростей);
- о длине блок-участка или маршрута приема поезда на станцию в
момент проследования путевого светофора, а при дальнейшем движении – о
текущем расстоянии до путевого светофора;
- о фактической эффективности тормозных средств поезда.
17. САУТ-ЦМ обеспечивает выдачу машинисту речевых сообщений
и дополнительный контроль бдительности,
осуществляемый
нажатием
рукоятки РБ в ответ на отдельные речевые сообщения, начинающиеся словом
“ВНИМАНИЕ”.
Воспроизведение
речевых
сообщений,
связанных
с
сигнальными показаниями АЛСН осуществляется при смене кодов АЛСН
взамен свистка ЭПК.