Электромагнитная совместимость устройств автоматической локомотивной сигнализации с тяговой сетью

Электромагнитная совместимость устройств автоматической локомотивной сигнализации с тяговой сетью

1. Анализ отказов и их причин в системе кодов автоблокировки

В настоящее время на железных дорогах Украины системами кодовой автоблокировки (АБ) и автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) оборудовано около 60% существующих перегонов.

Наибольший процент отказов в такой системе приходится на элементы бесконтактной и релейной аппаратуры. Второе место в данной структуре занимают рельсовые цепи и воздушные и кабельные сигнальные линии. Третье– место занимают сигналы и релейные шкафы и штативы. На рис. 1. приведена гистограмма отказов составных элементов системы АБ для железных дорог Украины для 1997, 1998 и 1999 годов.

Рис. 1. Отказы в системе кодовой автоблокировки по элементам: А- релейные шкафы и стативы, Б – электропитающие устройства, В – бесконтактная и релейная аппаратура, Г – трансформаторы и преобразователи, Д – элементы защиты, Е – аккумуляторы, Ж – сигналы, З – воздушные и кабельные сигнальные линии, И – рельсовые линии, К – другие элементы.
Основными причинами повреждений являются некачественное выполнение работ, связанных с обслуживанием устройств, а также несоблюдение сроков осмотра и проверки элементов (рис. 2) [11].

Рис. 2. Причины отказов в системе кодовой автоблокировки: А – схемно-конструкторские, Б – заводские, В – воздействие посторонних лиц и организаций, Г – воздействие грозовых и коммутационных перенапряжений, Д– И – эксплуатационные (Д– нарушение правил производства работ, Е – невыполнение сроков проверки и осмотра, Ж – ошибки, допущенные при производстве работ и некачественное выполнение, З – некачественная проверка и ремонт в РТУ), И – другие факторы.

Таким образом, для обеспечения надежной работы системы АЛС необходимо совершенствовать техническое обслуживание ее устройств и, в частности, повышать эффективность контроля работоспособности.

 2. Эксплуатационно-технические требования к кодам АЛС

В соответствии с Инструкцией по техническому обслуживанию устройств сигнализации, централизации и блокировки проверка работы устройств АЛС проводится периодически вагонами-лабораториями с рассмотрением результатов совместно службами сигнализации и связи и локомотивного хозяйства 2 раза в год. Проверка вагоном-лабораторией позволяет выявить в первую очередь отступления в регулировке рельсовых цепей и аппаратуры кодирования, а также устанавливать причины нарушений, наблюдавшихся во время поездки. Кроме того, устойчивость работы локомотивной сигнализации проверяется с локомотива один раз в квартал руководством дистанции сигнализации и связи и локомотивного депо, которые оценивают уровень содержания устройств. Требуемый уровень заключается в том, что нарушения в передаче и приеме сигналов на локомотиве имеют случайный характер и проявляются в виде сравнительно редких сбоев. А также ежемесячно старшим электромехаником контролируется видимость сигналов путевых светофоров с локомотива. Действие путевых и локомотивных устройств АЛС находится под контролем путем записи сигналов локомотивных светофоров на ленте скоростимеров, которые дают наиболее объективную и систематическую информацию о нарушении работы локомотивной сигнализации, поскольку позволяют получить статистические данные, оценить, выявить и разделить случайные и систематические сбои и их причины.

В локомотивной сигнализации с числовым кодом каждый сигнал путевых светофоров для передачи на локомотив преобразуется в соответствующую ему кодовую комбинацию в виде определенного сочетания импульсов тока, которая образует электрический сигнал, посылаемый в рельсы, навстречу движущемуся локомотиву.

На рис. показаны значения кодов АЛС зеленому (З), желтому (Ж) и красно-желтому (КЖ) огню на перегонном светофоре. Красный огонь на путевом светофоре загорается при отсутствии кодов в рельсовой цепи [12].

К основным параметрам, определяющим устойчивую передачу сигналов с пути на локомотив, относятся номинальный ток локомотивной сигнализации в рельсах в начале РЦ и продолжительность импульсов и интервалов электрических сигналов, продолжительность которых изменяется при передаче их в рельсы и отличается от вырабатываемой кодовыми трансмиттерами.

Рис. Значения кодов АЛС

Требования локомотивных устройств к временным параметрам сигналов. Продолжительность импульсов и длинных интервалов ограничивается только со стороны их допустимого укорочения. Длительность же коротких импульсов и интервалов лимитируется как по удлинению, так и по укорочению.

Так, чтобы дешифратор локомотивной сигнализации зафиксировал импульсы и интервалы кодовых комбинаций, воспроизводимых контактами импульсного реле локомотивного усилителя, продолжительность их должна быть достаточна для срабатывания реле счета импульсов и интервалов. При напряжении питания импульсного реле 50 В время срабатывания равно 50 – 60мс. С понижением напряжения до 40 В время увеличивается до 75 – 90 мс, а с увеличением напряжения до 60 В – уменьшается до 30 – 45 мс.

Длительность первого импульса должна быть не менее 250 мс, чтобы реле 1, которое получает питание во время импульса, а во время интервала оставляет якорь притянутым за счет замедления на отпускание, выдержало полное замедление. При более коротком первом импульсе замедление на отпускание равно длительности импульса (при 50В).

Продолжительность второго и третьего импульсов наименьшая у кодов зеленого и желтого огня. Их величина определяется временем срабатывания реле 2 и 3 дешифратора и может быть принято 70 мс. Наименьшую продолжительность имеет импульс кодовой комбинации желтого огня с красным длительностью 0,8 с. Требование к импульсу состоит в следующем, реле 1 в наступившем после импульса интервале должно сохранять замкнутой цепь реле 1А в течение времени его срабатывания и возбуждения достаточного магнитного потока в сердечнике реле для фиксирования приема сигнала в цепи реле соответствия СР дешифратора (после отпускания якоря реле 1). Таким образом для удовлетворения этих условий требуется не менее 120 мс при напряжении на контактах реле ИР усилителя 45В.

Укорочение длительности коротких интервалов кодовых комбинаций на входе дешифратора на локомотиве ограничивается временем срабатывания реле 1А и 2А. Эти реле фиксируют интервалы длительностью не более 70 мс. Для исключения отпускания якоря реле 1 в коротких интервалах, удлиненных сверх допустимого, наибольшая длительность коротких интервалов не должна превышать 190 мс (величина принята с запасом).

Наименьшая длительность большого интервала кодовой комбинации должна составлять 500 мс. В течении этого времени и длительности первого импульса следующей кодовой комбинации реле 1 и 1А (2А) дешифратора должно успеть отпустить свои якоря и вновь сработать реле 1 от остатка первого импульса (250 мс).

Таким образом, на контактах импульсного реле усилителя продолжительность первого импульса кодовых комбинаций зеленого и желтого огня должна быть не менее 250 мс, последующих – 70 мс, желтого огня с красным – 120 мс, а длительность коротких интервалов не менее 70 мс и не более 190мс, длинных – не менее 500 мс.

Приняты следующие допустимые отклонения в продолжительности коротких интервалов на контактах импульсных реле усилителей на локомотиве– 70 – 90 мс [13].

Требования путевых устройств к временным параметрам сигналов АЛС.

Как упоминалось выше, самый короткий импульс в числовом коде имеет место у кодовой комбинации КЖ. Его длительность 0,8 с. В дешифраторе от первого импульса с замедлением срабатывает реле 1. Таким образом, продолжительность первого импульса должна быть достаточна для срабатывания реле и приобретения необходимого замедления на передачу заряда конденсатора С2, а при сигналах Ж и З также необходимо выдержать и на удержание якоря реле в коротком интервале. В первом случае достаточными являются 160 мс. Длительность короткого интервала составляет 70 мс.

В рельсовых цепях (РЦ) временные изменения в сигналы вносят защитные фильтры и путевые дроссель-трансформаторы, особенно если имеются элементы настроенные в резонанс на частоте сигнального тока. Они препятствуют возрастанию и спаданию тока в реле. Эти изменения зависят от повышенной силы тока в конце РЦ. И поскольку сила тока в РЦ зависит от сопротивления балласта, время срабатывания и отпускания путевого реле является величиной переменной.

Так, при высоком сопротивлении балласта, ток в РЦ увеличивается и может превышать ток срабатывания реле на 0,2 –0,3 раза. Ток в реле быстрее достигает значения тока срабатывания. В результате имеем укорочение начала импульса. После прекращения посылки импульса ток в реле уменьшается до тока отпускания значительно медленнее. Это приводит к удлинению конца импульса за счет сокращения следующего за ним интервала.

Следовательно, в кодовой автоблокировке на контактах трансмиттерного реле длительность короткого интервала должна находится в пределах 112 – 210мс. По требованиям автоматической локомотивной сигнализации эта величина должна быть равна 120 – 180 мс. Удовлетворив оба условия, получим длительность короткого интервала – 110 – 170 мс. Этим отклонения должны отвечать сигналы в рельсах единственной или первой по ходу поезда РЦ. В следующей по ходу поезда РЦ продолжительность импульсов должна находится в пределах, требуемых локомотивной сигнализацией, если сигналы в месте трансляции не фиксируются дешифраторами кодовой АБ [13].

Допустимые продолжительности импульсов и интервалов приведены в табл. 1.

Требования к численным параметрам кодовых комбинаций.

Ритмичность – поступление одного и того же числа импульсов с большим интервалом между ними. Нарушение ритмичности заключается в уменьшении или увеличении числа импульсов против числа содержащихся в кодовой комбинации или отсутствии большого интервала. Вызывает нарушение ритмичности либо помехи, действующие на сигналы, либо перерыв в приеме сигналов, например при переходе с одной РЦ на другую.

Таблица 1.

Символ кодовых комбинаций	Допустимая продолжительность импульсов и интервалов, с
	Кодовый трансмиттер	На контактах трансмиттерного реле входной РЦ	На контактах импульсного реле усилителя	В рельсах под приемными катушками	На контактах путевого реле	В рельсах на релейном конце
Короткий интервал	0,12	0,11-0,17	0,07-0,19	0,05-0,17	0,07	0,11
Первый импульс	0,35	0,3-0,36	0,25	0,27	0,2	0,2
Первый импульс КЖ	0,23	0,18-0,24	0,12	0,14	0,16	0,16
2ой и 3ий импульсы	0,22	0,17 –0,23	0,07	0,09	0,07	0,7
Длинный интервал	0,57	0,56-0,62	0,5	0,48	0,52	0,56

Все это вызывает проблески огней на локомотивном светофоре.

Перерыв в поступлении сигналов вызывается:

-  отсутствие сигнального тока в рельсах между точками присоединения к ним дроссельных перемычек или перемычек к кабельным стойкам и изостыками в тот момент, когда над ними проходят приемные катушки (около 1м);

-  недостаточным током локомотивной сигнализации в рельсовой цепи до шунтирования ее первой колесной парой;

-  сменой фазы тока локомотивной сигнализации в смежных рельсовых цепях;

-  задержкой приема сигналов на время автоматического восстановления чувствительности усилителя до номинальной после приема в конце предыдущей РЦ сигналов при большом токе;

-  задержкой посылки электрических сигналов после вступления локомотива в рельсовых цепях, работающих без предварительного включения кодирования.

Основные меры предупреждения появления кратковременых проблесков огней из-за численных искажений сигналов:

-  ускоренная и предварительная посылка сигналов в рельсовые цепи, декодирование дешифратором только второго сигнала желтого с красным, совмещение шайб в трансмиттере;

-  фиксация дешифратором сигналов зеленого огня с лишним импульсом в течение времени замедления реле ПКР, применение на станциях кодовых трансмиттеров с меньшей продолжительностью кодовых комбинаций – 1,6 с, расположение изостыков на переходных кривых стрелочных переводов, а не по главному пути [3].

Минимальный кодовый ток на входном конце РЦ – 1,2 А при автономной тяге, 2А при электрической тяге постоянного тока и 1,4А – переменного тока. Максимальный кодовый ток на выходном конце РЦ не более 25А [4].