Проблемы средств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ)

Для безопасности движения поездов при полуавтоматической блокировке, при которой следование поездов друг за другом разграничивается определенными интервалами пути (пространством), необходимо обязательно выполнять условие, чтобы следующий поезд мог быть выпущен на тот или другой блок-участок (перегон) лишь после того, как предыдущий поезд вышел из его пределов, причем вышел бы в полном составе. Широко применяемыми для регистрации прохода поезда через определенные точки пути являются разного рода точечные датчики первичной информации о проследовании колесной пары через контрольную точку (МФД, ДПЭП, ДПВ-02). При определенном расположении этих датчиков воздействие поезда на них автоматически отметит вход или выход головы поезда из пределов контролируемого блок-участка (перегона) и послужит разрешением для осуществления блокировочных действий устройствами автоматики с целью отправления поезда на освободившийся блок-участок. Несмотря на это, воздействие на датчик, отмечающий выход поезда из пределов блок-участка, не свидетельствует о выходе поезда в полном составе. Для фиксации выхода всего состава поезда из пределов блок-участка, необходимо:

* либо возложить на дежурных по станциям (сигналистов) контроль за наличием хвостовых сигналов на прибывающих поездах, не подавая при этом блокировочных сигналов (при их отсутствии) на соседние станции;

* либо автоматизировать данный процесс, установив на хвостовые вагоны поездов устройства для воздействия ими на особые путевые датчики (светоэлектрические или индуктивные, фиксирующие проследование последнего вагона);

* либо применить счетчики осей, разрешающие последующие блокировочные действия лишь тогда, когда число вошедших на данный блок-участок осей будет равно числу вышедших с него осей, что свидетельствует о полном освобождении блок-участка.

3.2 Способы контроля состояния участков пути методом счета осей

Рассмотрим различные варианты построения устройств контроля состояния участков пути (перегонов) методом счета осей (УКП СО), разработанные Уральским отделением ВНИИЖТ и научно-производственным предприятием “Уралжелдоравтоматизация” [13].

Использование системы УКП СО на участках с ПАБ (при соответствующей увязке со станционными устройствами автоматики) позволяет одновременно решать задачи контроля свободности перегона и автоматизации процесса контроля прибытия поезда на станцию в полном составе. Последнее дает возможность исключать участие оперативного персонала в процессе обеспечения безопасности движения поездов. Аппаратуру системы УПК СО также можно использовать для контроля путевых участков как на перегонах, так и на станциях, в том числе на участках с пониженным сопротивлением изоляции (балласта), в системах горочной автоматики, переездной сигнализации и непосредственно для счета осей или физических единиц подвижного состава. Система пригодна для участков с любым видом тяги и рельсами любого типа.

Система УКП СО включает в себя (рис. 3.1) два счетных пункта (СП1, СП2) и решающий прибор (РП). Счетные пункты располагаются на границах контролируемого перегона (путевого участка), и каждый из них связан с РП линейной цепью (ЛЦ1, ЛЦ2). На выходе РП включено контрольно-путевое реле (КП - реле свободности перегона).



Рисунок 3.1 Структурная схема контроля состояния перегона методом счета осей с централизованным размещением решающего прибора

Принцип действия системы основан на счете осей подвижного состава в каждом счетном пункте и последующем автоматическом сравнении результатов счета посредством РП. При одинаковых результатах счета на каждом СП, после прохода поезда по перегону и исправности аппаратуры системы, вырабатывается сигнал об освобождении подвижным составом контролируемого перегона (путевого участка). При этом включается реле КП.

Аппаратура каждого СП состоит из путевого датчика ПД, счетного устройства СУ, приемопередатчика дискретной информации (ППДИ) и датчика занятости пути ДЗП (рельсовая цепь в зоне установки ПД).

Датчик занятости пути определяет наличие подвижного состава в зоне контроля СП и задает режим работы аппаратуры счетного пункта (считывание или тестовая проверка). Путевой датчик реагирует на перемещение колесных пар в контролируемых зонах. Счетное устройство на основе обработки электрических сигналов ПД считает оси подвижного состава и выдает информацию на ППДИ. Приемопередатчик с требуемой достоверностью передает ее в решающий прибор, где непрерывно производится сравнение информации, поступающей со счетных пунктов. Кроме того, посредством РП контролируется исправность аппаратуры ППДИ и линейных цепей ЛЦ1 и ЛЦ2.

Аппаратура счетных пунктов работает в двух режимах: тестовом (при отсутствии подвижного состава в зоне контроля СП) и поездном (при вступлении поезда в зону контроля). Режим работы СП определяется состоянием ДЗП.

При свободном состоянии контролируемого перегона (путевого участка) датчики ДЗП на счетных пунктах включены. Из счетных устройств на путевые датчики подаются тестовые сигналы. Если путевой датчик и счетное устройство исправны и правильно функционируют, реле К находится под током. Это реле обеспечивает контроль работоспособности путевого датчика и счетного устройства при отсутствии поезда. Приемопередатчики непрерывно передают ранее записанную в память информацию о содержимом счетных устройств в решающий прибор. В данном случае из каждого СП передается в закодированном виде трехзначное десятичное число “000”. Решающий прибор, сравнивая в каждом цикле поразрядно поступающую информацию по линиям ЛЦ1 и ЛЦ2, удерживает реле КП во включенном состоянии. Это реле находится под током при условии, что поступающая информация из СП1 и СП2 одинакова, а сам РП находится в технически исправном состоянии.

При вступлении поезда на перегон, например со стороны СП1, датчик занятости пути этого счетного пункта ДЗП выключается, прекращая тем самым тестирование путевого датчика и счетного устройства, которое при этом устанавливается в исходное нулевое состояние. При проходе колеса подвижного состава над путевым датчиком ПД сигналы с его выходов поступают в счетное устройство. Текущая информация о количестве осей, проследовавших над ПД, передается ППДИ в РП. Решающий прибор фиксирует различие информации, поступающей на его входы с СП1 и СП2, и выключает реле КП. Реле КП остается в выключенном состоянии до тех пор, пока данный поезд не проследует в полном составе через СП2, т.е. не освободит контролируемый перегон (путевой участок). Реле КП может возбудиться и в том случае, если поезд, или его часть, проследовавшая путевой датчик СП1, вернется назад на станцию А в полном составе, поскольку счетное устройство работает с учетом направления движения подвижного состава. При прохождении колес подвижного состава по зонам контроля путевых датчиков реле К также находится во включенном состоянии. Таким образом осуществляется контроль работоспособности путевого датчика и счетного устройства в поездном режиме. Повреждение или отказ ПД или СУ приводит к выключению реле К, которое своими контактами отключит линейную цепь (на рисунке не показано), что, в конечном счёте, приведет к выключению реле КП.

В момент освобождения поездом зоны контроля датчика занятости пути СП1 включается ДЗП, и аппаратура счетного пункта начинает работать в тестовом режиме. ППДИ при этом продолжает непрерывно передавать информацию о числе осей в проследовавшем поезде от СП1 на станцию Б через линию связи ЛЦ2.

Аппаратура счетного пункта СП2 при проходе поезда работает аналогично аппаратуре СП1. Когда поезд освобождает перегон (проследует зону контроля СП2), решающий прибор РП фиксирует идентичность информации, поступившей на его входы по линиям ЛЦ1 и ЛЦ2 (о числе осей в проследовавшем поезде), и включает реле КП. После замыкания фронтовых контактов реле КП по линейным цепям посредством ППДИ (по обратному каналу) передается команда на приведение счетных устройств на каждом СП в нулевое состояние. При получении с обоих СП сигнала квитирования (информация о приведении СУ в нулевое состояние и запоминании этой информации - с каждого СП передается в закодированном виде число “000”) решающий прибор удерживает под током реле КП. В противном случае оно обесточивается. На этом цикл работы системы заканчивается. Если поезд движется в другом направлении (от СП2 к СП1), система работает аналогично. Различие лишь в том, что текущая информация поступит в РП сначала с СП2, а затем с СП1. Путевой датчик и счетное устройство работают с учетом направления движения. Например, при движении поезда в 60 осей в одном направлении со счетных пунктов передается код числа “060”, при движении этого же поезда в обратном направлении - код числа “940”, так как емкость счетчика равна 1000.

Если по каким-либо причинам произойдет сбой в работе системы и при фактической свободности перегона счетные устройства не перейдут в исходное состояние, то система предусматривает искусственное восстановление ее нормальной работы. Оно реализуется нажатием на станции приема поезда специальной кнопки, расположенной на пульте-табло.

Принципы построения системы разработаны с учетом требований по обеспечению безопасности движения: отказ любого функционального элемента или какой-либо связи приводит к выключению реле КП. В системе заложены функции диагностики технического состояния устройств. Аппаратура содержит элементы индикации, контролирующие работоспособность отдельных узлов системы.

Аппаратура СП размещается в релейных шкафах. Путевой датчик крепится к подошве либо к шейке рельса. Решающий прибор может, в зависимости от эксплуатационных условий, устанавливаться на станции или на одном из счетных пунктов. Алгоритм работы системы при этом принципиальных отличий не имеет.

В зависимости от места размещения решающего прибора система проектируется в двух вариантах:

- с размещением РП на станции (централизованный) - УКП СО-Ц (рисунок 3.1);

- с размещением РП на счетном пункте (децентрализованный) - УКП СО-Д (рисунок 3.2).

В первом варианте оба счетных пункта по аппаратной реализации идентичны (тип СП - СП-Ц). На станции при этом устанавливаются два идентичных приемопередатчика дискретной информации ППДИ и решающий прибор РП. На выходе решающего прибора включено реле КП, через контакты которого производится увязка со станционными устройствами автоматики.

Рисунок 3.2 Структурная схема контроля состояния перегона с децентрализованным расположением решающего прибора

Во втором варианте (рисунок 3.2) решающий прибор устанавливается на одном из счетных пунктов (тип СП - СП-Д), а на станции - повторитель реле КП. Включение повторителя реле КП на станции осуществляется контактами реле КП по специальным проводам. В обоих случаях решающий прибор выполняет одну и ту же задачу - непрерывно сравнивает коды числа осей, проследовавших через каждый счетный пункт (коды чисел на его входах).

Система УКП СО-Ц имеет преимущества эксплуатационного характера не только перед системой УКП СО-Д, но и в случае использования ее в качестве устройства контроля состояния свободности перегона. Использование системы УКП СО-Д наиболее эффективно для контроля состояния свободности путевых участков, удаленных от станции (рисунок 3.3). Например, для контроля в середине перегона блок-участка с искусственным сооружением (при АБ), где по каким-либо причинам нельзя применить рельсовые цепи.

При оборудовании системой УКП СО-Ц двух смежных перегонов целесообразно использовать вариант системы с решающим прибором типа РП-ЦЕ (рисунок 3.4), конструктивно объединяющим в себе два одинаковых решающих прибора типа РП-Ц, располагаемых на станции Б. В этом случае посредством реле КП1 контролируется свободность перегона между станциями А и Б, а посредством реле КП2 - перегон между станциями Б и В.

Рисунок 3.3. Структурная схема контроля состояния перегона с децентрализованным расположением решающего прибора для контроля удаленных от станции участков пути

Рисунок 3.4 Структурная схема контроля двух смежных перегонов с расположением аппаратуры решающих приборов на станции

Аппаратура счетных пунктов (счетный прибор) может устанавливаться как в отдельных релейных шкафах, так и в существующих шкафах входных светофоров (на участках с полуавтоматической блокировкой).

Для установки аппаратуры решающего прибора (варианты УКП СО-Ц и УКП СО-ЦЕ) не требуется дополнительная площадь служебных помещений.

3.3 Функциональная схема системы счета осей УКП СО

Рассмотрим функциональную схему [9] системы УКП СО в упрощенном варианте (рисунок 3.5). Основные отличительные особенности системы:

1. Трехканальный принцип построения счетного устройства СУ, входящего в блок СП-Ц, с мажоритарной логикой преобразования результатов счета, что требует наличия в системе трех независимых каналов информационных потоков, вырабатываемых тремя комплектами путевых датчиков и функциональных узлов счетного устройства.

2. Счет осей подвижного состава производится в счетных устройствах СП-Ц, расположенных в релейных шкафах входных светофоров, рядом с которыми располагаются путевые датчики ПД1… ПД3, а в СРП-Ц (станционный решающий прибор, расположенный на ст. Б) передаются результирующие и преобразованные данные. Это позволяет передавать с заданной достоверностью информацию в СРП-Ц и использовать в канале приема и передачи линейные цепи (ЛЦ) практически любых линий связи, включая линии СЦБ, ВЧ каналы.

3. Двухканальный принцип построения основных узлов и элементов системы.

4. Синхронизация дублированных каналов.

5. Периодическое тестирование и постоянный контроль синхронной работы дублированных каналов в каждом такте.

6. Использование путевых датчиков разного принципа действия, имеющих независимые источники питания (без изменения остальной аппаратуры).

7. Использование внешнего интерфейса с несимметричными отказами.

8. Информация от счетных пунктов к СРП-Ц передается циклически, с использованием помехозащищенного кода.

9. Наличие контроля работоспособности путевых датчиков и их установки на рельсах.

На функциональной схеме (рисунок 3.5) показаны три путевых датчика ПД1…ПД3 с которых первичная информация о проследовании колеса поступает на три счетчика осей СО1…СО3 (на схеме не показаны), находящихся в блоке СП-Ц. При отказе одного из этих устройств остаются работоспособными два других и система в целом. Формирование достоверной информации о количестве зафиксированных осей, получаемой от трех датчиков ПД и преобразуемой тремя счетчиками, выполняется мажоритарным элементом, который работает следующим образом. Если сигналы, поступающие от счетчиков СО1…СО3 на три входа мажоритарного элемента идентичны (совпадают), то на его выходе появляется число, соответствующее входным сигналам. Если на входы мажоритарного элемента поступают три сигнала, два из которых идентичны, а третий отличается, то на его выходе появляется сигнал, соответствующий двум идентичным входным сигналам. Несовпадение всех трех входных сигналов приводит систему в состояние защитного отказа. Она перестает функционировать, обеспечивая при этом выполнение требований безопасности движения, что проявляется в исключении возможности появления сигнала ложной свободности контролируемого перегона. Таким образом, мажоритарный элемент выполняет логическую функцию выбора информационных сигналов “два из трех”.



Рисунок 3.5 Функциональная схема системы УКП СО-Ц

Рассмотрим работу системы УКП СО при движении поезда от ст. А на ст. Б по схеме (рисунок 3.5). Если перегон свободен, а аппаратура УКП СО исправна и функционирует нормально, то реле КПЧ ст. Б находится под током. Через фронтовые контакты его медленнодействующего повторителя КПЧМ постоянное напряжение от источника питания БПШ ст. Б поступает в линейную цепь ЛЦ на ст. А и далее через нормально замкнутые контакты кнопки ИВКН ст. А подается на обмотку реле КПН. Таким образом, информация о свободности перегона и исправности системы (нахождение реле КПЧ и КПН под током) имеется на обеих станциях. Через контакты КПЧ и КПН подается питание на зеленые лампочки ЛКП пульта-табло ДСП каждой станции. Контакты реле КПН ст. А и КПЧ ст. Б включаются в блокировочные цепи ПАБ. Параллельно этим контактам включена цепь из двух нормально разомкнутых контактов кнопки ВСОК на ст. А и Б. При наличии на участке ПАБ системы ГТСС эти контакты последовательно включаются в цепь кнопки “Дача прибытия” (ЧДПК или НДПК). При ПАБ системы КБ ЦШ эти контакты включаются последовательно в цепь кнопки “искусственного прибытия” (ЧПК или НПК) и, кроме этого, дополнительными контактными группами (на схеме не показаны) - в цепь обмотки вспомогательного реле по прибытии (ЧВПР или НВПР).

Реле П, расположенные в счетных пунктах СП1 и СП2, предназначены для контроля свободного состояния участков пути НАП, НИП на ст. А и ЧАП, ЧИП - на ст. Б. (контролирующих свободное или занятое состояние зоны считывания). При свободном состоянии этих участков аппаратура СП1 и СП2 работает в режиме тестирования, проверяя техническое состояние всех функциональных узлов счетных пунктов, включая путевые датчики ПД1…ПД3 (показано двунаправленными стрелками на связях путевых датчиков и СП-Ц). При положительных результатах тестирования, указывающих на работоспособность всех узлов счетных пунктов, аппаратура СП1 и СП2 циклически передает по линейной цепи (на рисунке обозначена ЛЦ) и линии связи (на рисунке обозначена ЛС) в СРП-Ц кодовые сигналы, соответствующие числу “000”. Одновременно положительные результаты тестирования отображаются на цифровых индикаторах СП1 и СП2 в виде чисел “000” (на рисунке индикаторы не показаны). После приема кодовых сигналов и их дешифрации решающим прибором СРП-Ц на его индикаторах также высвечиваются числа “000”. В блоке СРП-Ц индикаторы устанавливаются на каждый приемный канал связи с СП1 и СП2. Свободное состояние перегона и положительные результаты тестирования создают условия для включения реле КПЧ и его медленнодействующего повторителя КПЧМ.

После отправления поезда со ст. А по открытому выходному светофору и занятия участка НАП в горловине ст. А реле П в СП1 выключается. Аппаратура счетного пункта СП1 переключается в режим счета осей. Показание его индикатора изменяется: вместо числа “000” появляется комбинация букв “ННН”. На СП2 (ст. Б) изменений в работе устройств не происходит. От СП1 и СП2 по линиям ЛЦ и ЛС в СРП-Ц (ст. Б) по-прежнему продолжают циклически передаваться кодовые комбинации числа “000”. Реле КПЧ остается под током, так как перегон свободен (поезд находится в пределах ст. А).

При вступлении поезда на участок НИП изменений в работе устройств не происходит до момента проследования колесной пары над датчиками ПД1…ПД3. После этого аппаратура СП1 ст. А начинает счет осей движущегося состава. Цифровой индикатор на СП1 начинает последовательно показывать (увеличивающиеся по мере движения поезда) числа. На этом временном интервале СП1 передает по ЛЦ на СРП-Ц ст. Б сигнал занятости рельсовой цепи в зоне считывания, соответствующий комбинации букв “ННН”. После приема и дешифрации этого сигнала на индикаторе СРП-Ц (контролирующем прием информации с СП1) показание “000” изменяется на “ННН”. Реле КПЧ обесточивается, фиксируя занятость перегона. Изменений в работе СП2 ст. Б и в передаче информации от него на СРП-Ц не происходит. После полного проследования состава над датчиками ПД1…ПД3 счетного пункта СП1 на его индикаторе высвечивается число зафиксированных осей.

После освобождения поездом участка НИП путевое реле П в СП1 становится под ток, так как оба участка НАП и НИП освободились. Аппаратура СП1 ст. А, зафиксировав результаты счета проследовавших осей, начинает работать в режиме тестирования. Индикатор счетного пункта СП1 высвечивает число осей, проследовавших над датчиками ПД1…ПД3. Одновременно с этим от СП1 (ст. А) в СРП-Ц (ст. Б) по цепи ЛЦ циклически передается кодовая комбинация, соответствующая числу зафиксированных колесных пар. После дешифрации в СРП-Ц этого сигнала на его индикаторе (контролирующем прием информации с СП1) также высвечивается число проследовавших со ст. А на межстанционный перегон (МП) колесных пар. Реле КПЧ продолжает находиться в обесточенном состоянии (осуществляя контроль занятого состояния перегона). По мере продвижения поезда по перегону изменений в состоянии аппаратуры УКП СО не происходит.

Далее, проследовав перегон, поезд вступает на участок ЧИП (ст. Б). В этот момент происходит выключение реле П в СП2, что, в свою очередь, вызывает переключение аппаратуры СП2 ст. Б в режим счета осей и изменение его индикатора с числа “000” на буквенную комбинацию “ННН”.

При проследовании поездом датчиков ПД1…ПД3 (установленных перед ст. Б) реле П остается в обесточенном состоянии, а аппаратура СП2 начинает счет проходящих осей, высвечивая на своем индикаторе увеличивающееся число, которое после полного проследования состава устанавливается равным числу осей, проследовавших с перегона на ст. Б.

На интервале времени с момента выключения реле П до прохода последней оси над датчиками ПД1…ПД3 по линии ЛС от СП2 на СРП-Ц передается код буквенной комбинации “ННН”. Это приводит к изменению показаний индикатора на СРП-Ц (контролирующего прием информации с СП2): число “000” сменяется на комбинацию “РРР”. Реле КПЧ продолжает оставаться без тока, так как перегон считается занятым до освобождения участка пути ЧИП.

Вступление поезда на участок ЧАП ст. Б при занятом участке ЧИП не изменяет состояния приборов всей системы. Реле КПЧ продолжает оставаться без тока.

После полного освобождения составом участка ЧИП перед ст. Б и при дальнейшем следовании его по участку ЧАП реле П в СП2 остается выключенным. Аппаратура СП2 (ст. Б) продолжает работать в режиме счета осей, а ее индикатор высвечивает число осей, проследовавших на ст. Б. В дальнейшем изменений в работе устройств не происходит: СП1 работает в режиме тестирования и одновременно циклически передает в СРП-Ц код, соответствующий числу осей, проследовавших на перегон; СП2 передает сигнал “ННН”. На индикаторе СРП-Ц, контролирующем прием информации с СП1, высвечивается число осей, вышедших со ст. А. На индикаторе СРП-Ц, контролирующем прием информации с СП2, высвечивается комбинация букв “РРР”. Реле КПЧ остается обесточенным, так как в СРП-Ц с СП2 еще не поступила информация о числе проследовавших на ст. Б колесных пар поезда.

После освобождения составом участка ЧАП ст. Б реле П в СП2 становится под ток, так как освободились оба участка ЧИП и ЧАП. Аппаратура СП2, зафиксировав результат счета вошедших на ст. Б колесных пар, после некоторой временной задержки начинает работать в режиме тестирования как и аппаратура СП1 ст. А. Одновременно оба счетных пункта СП1 ст. А и СП2 ст. Б передают в СРП-Ц ст. Б результаты количества зафиксированных осей, вышедших на перегон со станции отправления и вошедших на станцию приема. СРП-Ц сравнивает полученные результаты, и на его индикаторах высвечиваются числа осей, проследовавших СП1 и СП2. При совпадении этих результатов становится под ток реле КПЧ на ст. Б и соответственно реле КПН на ст. А.

По обратному каналу через линии ЛЦ и ЛС с СРП-Ц на СП1 и СП2 передается сигнал “обратный канал” (комбинация букв ОК), который несет информацию о положительном результате сравнения данных, полученных от обоих счетных пунктов. Получение сигналов ОК счетными пунктами СП1 и СП2 приводит их аппаратуру в исходное состояние и изменяет показания индикаторов на комбинацию “000”. На обоих индикаторах СРП-Ц по-прежнему высвечиваются цифры, соответствующие количеству осей в составе, проследовавших через СП1 и СП2.

Приведенные в исходное положение и находящиеся в технически исправном состоянии приборы СП1 ст. А и СП2 ст. Б начинают передавать в СРП-Ц ст. Б числа “000”, которые являются сигналами квитирования, подтверждающими получение счетными пунктами сигнала ОК, а также техническую исправность аппаратуры обоих СП.

После приема поезда на приемный путь СРП-Ц ст. Б получает сигнал квитирования “000” от каждого счетного пункта, показания индикаторов СРП-Ц изменяются на “000”. Система УКП СО приходит в исходное состояние, СП1 и СП2 работают в режиме тестирования, а СРП-Ц продолжает сравнивать сигналы “000”, циклически поступающие от СП1 и СП2.

Если после прохода поезда по перегону (или проведения планово-профилактических работ) реле КПН ст. А и КПЧ ст. Б остались обесточенными, что соответствует ложной занятости перегона, например за счет неверного подсчета числа осей или ошибки в передаче информации, то систему можно привести в исходное состояние. Для этого на обеих станциях имеются кнопки: ИВКН - “искусственного” восстановления исходного состояния системы УКП СО и ВСОК - выключения устройств счета осей из действия, располагаемых на пульте-табло ДСП. Кнопка ИВКН - не пломбируема, без фиксации, со счетчиком числа нажатий. Кнопка ВСОК - пломбируема, с фиксацией.

Для восстановления системы в исходное состояние ДСП станции приема, убедившись, что поезд прибыл в полном составе, нажимает кнопку ИВКН. При этом показание ее счетчика увеличивается на единицу. Через замкнутые контакты этой кнопки встает под ток реле ИВЧ по нижней обмотке и замыкает фронтовые контакты в цепи СРП-Ц. Аппаратура СРП-Ц производит соответствующие переключения в схеме и формирует передачу на ст. А и Б сигнала ОК. Далее, при исправном состоянии аппаратуры, повторяются все процессы работы, описанные выше. После временной задержки (примерно 3…5 с) реле КПЧ, а затем КПН встают под ток, и на пульте-табло обеих станций вместо красной загорается зеленая лампочка. Система восстанавливается и может нормально функционировать.

3.4 Электропитание аппаратуры счетных пунктов

Важнейшую роль в обеспечении надежной работы устройств счета осей играют источники электропитания. Они существенно влияют на выбор места расположения счетных пунктов и на саму структуру системы.

Электропитание аппаратуры счетных пунктов СП1 и СП2 в системе УКП СО осуществляется от двух напряжений. Первое - переменное 220 В (ПХ, ОХ) поступает из существующего релейного шкафа входных светофоров (например, для СП1 - из РШ Вх “Н”). Второе - постоянное напряжение 12 В (ПБ, МБ) берется от аккумуляторной батареи, установленной в батарейном шкафу (БШ). Практически, если позволяет место, аппаратура СП может устанавливаться и в существующем релейном шкафу входного светофора. Аналогично, если на входном светофоре имеется аккумуляторная батарея, то она используется для питания аппаратуры СП. Экономически более эффективен отказ от батареи на входном светофоре и переход на централизованное питание счетных пунктов с поста ЭЦ. Однако для этого необходимо наличие соответствующего кабеля от поста ЭЦ ко входному светофору (аппаратуре СП).

Специфической особенностью электропитания аппаратуры УКП СО, в отличие от релейных устройств систем СЦБ, является необходимость наличия бесперебойного питающего напряжения при различных аварийных ситуациях в электросистемах или переключениях фидеров. Не допускается использование постоянных напряжений, подаваемых в аппаратуру УКП СО через контакты аварийных реле. Это связано с тем, что возникающие при этом перерывы постоянных напряжений питания логических интегральных микросхем в устройствах СП и СРП-Ц могут вызывать случайные (и практически сложно выявляемые) сбои в работе аппаратуры. Поэтому питание приборов СП и СРП-Ц осуществляется от аккумуляторных батарей, работающих в буферном режиме с выпрямителем.

В качестве источников питания, напряжение которых используется для передачи линейных сигналов, применяются типовые блоки питания БПШ. Включенные в их выходные цепи трансформаторы СТ-1, обмотки которых включены относительно протекающих через них токов встречно, работают в режиме дросселей и предназначены для защиты от импульсных перенапряжений, возникающих вследствие влияния контактной сети тягового тока, ЛЭП, грозы и других источников помех. Резисторы (300 Ом) служат для приведения волнового сопротивления линии связи к стандартному, что требуется для выполнения условий оптимизации приема и передачи сигналов.

Соединение отдельных блоков и приборов УКП СО выполняется специальными кабелями, поставляемыми в комплекте с аппаратурой заводами-изготовителями. Условные шифры соединительных кабелей приведены на схеме (рис. 3.5). Например, комплект путевых датчиков ПД1, ПД2 и ПД3 соединяется с аппаратурой СП1 (или СП2) кабелем 102. Кабель 103 предназначен для соединения корпусов приборов СП и СРП-Ц с заземлением.

Остальные кабели, имеющие соответствующие условные номера и соединяющие те или иные приборы, блоки, реле, цепи питания и т.д.

4. Расчет экономической эффективности внедрения системы счета осей на однопутном перегоне

4.1 Расчет капитальных вложений

Важным стоимостным показателем эффективности являются капитальные вложения для создания и приобретения основных фондов (подвижного состава, зданий, сооружений, силовых установок и т.д.). В капитальные вложения при сравнениях включаются все денежные затраты в строительство новых, расширение, реконструкцию, модернизацию действующих основных фондов. Расчеты капитальных вложений производятся по нормативам, ценникам и прейскурантам, а в строительстве распределяются по главам смет и сметно-финансовых расчетов. Основными частями капитальных вложений являются затраты производственного назначения на строительные работы, приобретение оборудования, подвижного состава, механизмов и машин, включая и монтаж, а также стоимость проектных и изыскательных работ.

Некоторые плановые мероприятия при расчете их эффективности требуют учета не только прямых капитальных затрат, но и затрат сопряженных, т.е. затрат в другие отрасли народного хозяйства, вызванных внедрением данного варианта.

Анализируются в расчетах и затраты в сопутствующие работы, т.е. в работы, без которых внедряемое мероприятие не достигает эффекта. Эти работы в своем большинстве имеют самостоятельное технико-экономическое значение, и эффективность их, как правило, определяется отдельно.

Эффект от сопутствующих работ суммируется с эффектом мероприятия, вызвавшего эти работы, в случае, когда они осуществляются по сметам основного мероприятия.

Общей суммой капитальных затрат обычно пользуются при сравнениях вариантов с одинаковым объемом перевозок или продукции.

Суммарная экономия общих капитальных вложений по вариантам складывается из экономии прямых затрат, связанных только с выбором данного варианта, и при необходимости полных затрат, т.е. затрат с учетом сопутствующих и сопряженных.

На основании укрупненных норм капитальные затраты на один километр пути в устройства СЦБ составляют:

для полуавтоматической блокировки - 2520000 тг;

для системы счета осей - 1720000 тг.

Для проектируемого однопутного перегона длиной 20 км капитальные вложения составят:

При полуавтоматической блокировке:

КПАБ = 2520000 · 20 = 50400 тыс. тг;

При системе счета осей:

КССО = 1720000 · 20 = 34400 тыс. тг.

4.2 Расчет эксплуатационных расходов

Важным стоимостным показателем эффективности являются текущие (эксплуатационные) расходы. Они обычно рассчитываются на исходный или конечный расчетный год или на тот и другой, а иногда суммарные за весь расчетный срок. В данном проекте к ним относятся эксплуатационные расходы, которые зависят от данных устройств СЦБ. Тип устройств СЦБ определяет затраты на ремонт и амортизацию, содержание штата занятого управлением стрелками и сигналами (сигналистов, дежурных по станции).

Таким образом, эксплуатационные расходы С по каждому варианту

Сi = Сзп + Сшч + Сн + Смэ + Сам, (4.1)

где Сзп - фонд заработной платы рабоникам хозяйств: движения и пути;

Сшч - фонд заработной платы работникам хозяйства сигнализации и связи;

Сн - отчисления на социальное страхование работникам хозяйств: движения, пути, сигнализации и связи;

Смэ - расходы на материалы, запасные части, электроэнергию и прочие затраты;

Сам - амортизационные отчисления от стоимости устройств автоматики и связи.

Расчет фондов заработной платы.

Основные задачи планирования труда и заработной платы заключаются в обеспечении роста производительности труда; обеспечении рационального соотношения в численности персонала, занятого непосредственно на производстве, обслуживании и в управлении; стимулирования работы каждого работающего и коллектива в целом; обеспечении потребности предприятия в кадрах необходимой квалификации.

Вновь вводимые устройства автоматики вносят значительные изменения в расходы на содержание эксплуатационного штата. Так, при более совершенных устройствах СЦБ штат работников хозяйств локомотивного и движения уменьшается, но при этом несколько увеличивается штат технических работников хозяйства сигнализации и связи.

Расчет годового фонда заработной платы работникам хозяйств движения и пути Сзп, а также работникам хозяйства сигнализации и связи Сшч может быть произведен по формуле

Сзп или Сшч = 12(Чi · Зi · (1 + К1i) · (1 + К2i)), (4.2)

где Чi - численность работников каждой должности;

Зi - месячный тарифный оклад работника каждой должности;

К1i - доля премий о доплат за работу в ночное время, праздничные дни и др.;

К2i - доля дополнительной заработной платы (в основном оплата отпуска), от всей начисленной заработной платы.

Значения К1i принимаются:

для работников станций и монтеров пути - 0,35;

для работников дистанций СЦБ и связи - 0,42.

Значения К2i принимаются:

для работников станций и монтеров пути - 0,06;

для работников дистанций СЦБ и связи - 0,07.

Расчет штата по службе движения производится с учетом наличия двух станций IV-го класса. По нормам обслуживания на станциях принимается:

один начальник станции - месячный оклад 40000 тг;

четыре дежурных по станции - месячный оклад каждого 30000 тг;

один монтер пути по очистке стрелок - месячный оклад 18000 тг.

Сзп = 12 · 2 · 40000 · (1 + 0,35) · (1 + 0,06) + 8 · 30000 · (1 + 0,35) · (1 + +0,06) + 2 · 18000 · (1 + 0,35) · (1 + 0,06) = 6113232 тг.

В любой электронной или электрической системе процесс отыскания ее неисправностей и выявления причин отказов является наиболее сложным и трудоемким. При этом, зачастую, определяющим фактором является опыт и квалификация обслуживающего персонала. В полной мере это относится и к электронной аппаратуре системы счета осей, которую обслуживает эксплуатационный штат работников, обслуживающий участки, оборудованные устройствами полуавтоматической блокировки.

Поэтому, эксплуатационный штат работников, обслуживающий полуавтоматическую блокировку и систему счета осей при электрической централизации стрелок на промежуточных станциях, составит:

а). один электромеханик I-ой группы - месячный оклад 28000 тг;

б). один электромонтер 6-го разряда - месячный оклад 15000 тг.

СШЧ = 12 · 1 · 28000 · (1 + 0,42) · (1 + 0,07) + 1 · 15000 · (1 + 0,42) · (1 + +0,07) = 784010 тг.

Расчет отчислений на социальное страхование

Суммы отчислений на социальное страхование расчитываются в размере 37,5% от годового фонда заработной платы (основной и дополнительной) по формуле

Сн = 0,375 · Сзп или 0,375 · Сшч. (4.3)

Отчисления на социальное страхование для работников хозяйства движения, пути, сигнализации и связи при полуавтоматической блокировке и устройстве системы счета осей составят:

Cн = 0,375 · 6113232 +0,375 · 784010 = 2586465 тг.

Расчет амортизационных отчислений.

Основные средства промышленного железнодорожного транспорта в процессе их использования постепенно изнашиваются. Физический износ наступает как в результате эксплуатации основных средств, так и в период нахождения их в запасе и на консервации.

Физический износ действующих основных фондов (средств) зависит от ряда факторов:

качества технических средств;

степени их загрузки;

особенности технологических процессов;

степени защиты от внешних условий и агрессивных сред;

качество ухода;

уровень квалификации рабочих и их отношение к техническим средствам.

Бездействующие фонды изнашиваются под действием атмосферных явлений и внутренних процессов, происходящих в материалах, из которых они изготовлены.

Основные средства, подвергаясь в процессе эксплуатации физическому износу, теряют ежегодно часть своей стоимости, равной той ее величине, которая перенесена на стоимость продукции, произведенной в течении года.

Технические средства предприятия подвергаются не только физическому, но и моральному износу. Моральный износ наступает вследствие появления более производительной и экономичной техники.

В период эксплуатации основных средств наступает момент, когда их необходимо ремонтировать, модернизировать или заменять новыми. Для ремонта старой или приобретения новой техники необходимы денежные средства. Они накапливаются в процессе эксплуатации основных фондов, так как часть их стоимости переносится на производимую продукцию. Накапливаемая часть стоимости основных фондов включается в эксплуатационные расходы на производство этой продукции в виде амортизации.

Величина стоимости, включаемая посредством амортизации в годовые эксплуатационные расходы предприятия промышленного железнодорожного транспорта, представляет собой амортизационные отчисления.

Расходы на амортизационные отчисления рассчитываются как произведение стоимости вводимых устройств СЦБ на установленную норму амортизации.

Сам = Кi · а. (4.4)

Нормы амортизации устанавливаются по каждому виду основных фондов. Величины этих норм утверждаются в таких размерах, чтобы полученные по ним отчисления от первоначальной стоимости основных фондов соответствовали их физическому и моральному износу. Излишние отчисления завышают себестоимость перевозок, а недостаточные ведут к ухудшению состояния основных фондов, к работе на повышенный износ и нарушению их воспроизводства.

Норма амортизационных отчислений от стоимости устройств для полуавтоматической блокировки равна 4,6%.

Норма амортизационных отчислений для системы счета равна 5,3%.

При полуавтоматической блокировке амортизационные отчисления составят:

Сам = 50400 · 0,046 = 2318,4 тыс. тг.

При системе счета осей амортизационные отчисления составят:

Сам = 34400 · 0,053 = 1823,2 тыс.тг.

Расчет расходов на материалы, запасные части, электроэнергию и прочие затраты.

Расходы на материалы и запасные части определяются в размере 1,5% от стоимости вводимых устройств СЦБ.

Расходы на электроэнергию принимают в размере 0,2% от стоимости вводимых устройств СЦБ.

Прочие расходы (по обновлению технической документации, командировочные, оплату различных услуг и др.) принимают в размере 3% от расходов на заработную плату работникам хозяйства сигнализации и связи.

Отсюда:

Смэ = 0,015 · Кi + 0,002 · Кi + 0,03 · Сшч. (4.5)

Для полуавтоматической блокировки расходы на материалы, запасные части, электроэнергию и прочие затраты составят:

Смэ = 0,015 · 50400 + 0,002 · 50400 + 0,03 · 784,01 = 880,32 тыс. тг.

Для системы счета осей расходы на материалы, запасные части, электроэнергию и прочие затраты составят:

Смэ = 0,015 · 34400 + 0,002 · 34400 +0,03 · 784,01 = 608,32 тыс. тг.

Вывод: Затраты на эксплуатационные расходы при полуавтоматической блокировке составят:

СПАБ = 6113,232 + 784,01 + 2586,465 + 2318,4 + 880,32 = 12682,4 тыс. тг.

Затраты на эксплуатационные расходы при устройстве счета осей составят:

СССО = 6113,232 + 784,01 + 2586,465 + 608,32 + 1823,2 = 11915,2 тыс. тг.

4.3 Расчет приведенных строительно-эксплуатационных затрат и годового экономического эффекта

Определив капитальные вложения и эксплуатационные расходы, рассчитываются приведенные затраты Эп.

Приведенные затраты для полуавтоматической блокировки:

Эп = 50400 · 0,1 + 12682,4 = 17722,4 тыс. тг.

Приведенные затраты для устройства системы счета осей:

Эп = 34400 · 0,1 + 11915,2 = 15355,2 тыс. тг.

Годовой экономический эффект Эг, обеспечиваемый экономически эффективным вариантом, определяется по формуле:

Эг = (Кi · Ен + Сi) - (Кэ · Ен + Сэ) (4.6)

где Кэ - капитальные вложения по экономически эффективному варианту;

Сэ - годовые эксплуатационные расходы по экономически эффективному варианту.

Эг = (50400 · 0,15 + 12682,4) - (34400 · 0,15 + 11915,2) = 3167,2 тыс. тг.

Вывод:

В данном разделе, для проектируемого однопутного перегона, произведен расчет экономической эффективности устройств СЦБ. Рассмотрены следующие варианты:

полуавтоматическая блокировка и электрическая централизация стрелок на станциях;

системы счета осей и электрическая централизация стрелок на станциях.

Эти расчеты позволили определить, что внедрение на перегонах устройства счета осей экономически целесообразнее, и годовой экономический эффект составляет 3167200 тенге.

5. Охрана труда

5.1 Состояние проблемы обеспечения безопасности движения на железнодорожных переездах

Пересечения железнодорожных путей и автомобильных дорог на одном уровне являются наиболее сложными и опасными элементами улично-дорожной сети и оказывают существенное влияние на эффективность эксплуатации автомобильного и железнодорожного транспорта в целом.

В настоящее время в стране эксплуатируется более 20 тыс. железнодорожных переездов, в том числе около 13,6 тыс. в системе АО «НК «КТЖ», из них 2,8 тыс. переездов обслуживаются дежурными работниками железных дорог.

Высокие темпы автомобилизации создают дополнительные предпосылки для ухудшения обстановки в сфере обеспечения безопасности движения через железнодорожные переезды. В последнее время ежегодный прирост автопарка страны составляет около 1,3 млн. ед. К этому следует добавить, еще и то, что улично-дорожная сеть страны не соответствует фактической интенсивности транспортных потоков. Основные магистрали перегружены в 2-3 раза.

Проблема железнодорожных переездов является актуальной не только для Казахстана, но и для большинства промышленно развитых стран. Эти пересечения характеризуются непроизводительными простоями автотранспорта и как следствие дорожно-транспортными происшествиями на переездах, в том числе с особо тяжкими последствиями. Подобные происшествия наряду со значительными материальными потерями обычно вызывают и большой общественный резонанс.

Анализ таких аварий показывает, что в 98% случаев они допускаются по вине водителей. Так, в письме МТиК №С-3530 от 5.04.01 «О предупреждении ДТП на железнодорожных переездах» в частности отмечается «Основными причинами ДТП, совершаемыми физическими лицами, по-прежнему являются невнимательность, беспечность, торопливость, элементы лихачества, риска, а порой и преступная халатность».

В создавшихся условиях особую значимость приобретают вопросы обеспечения безопасности движения через железнодорожные переезды.

Традиционный способ обеспечения безопасности движения на железнодорожных переездах заключается в ограждении его с помощью шлагбаума, мигающих красных светофоров и звуковой сигнализации.

Шлагбаум служит для предупреждения въезда транспортных средств на железнодорожные пути в системе устройств ограждения железнодорожных переездов на станциях, перегонах, подъездных путях железных дорог общего пользования и промышленного железнодорожного транспорта.

Шлагбаумы выпускаются в двух вариантах исполнения, различаемых по роду питания электродвигателей: вариант N -- переменного тока напряжением 220В частотой 50Гц; вариант S -- постоянного тока напряжением 24В. Вариант исполнения переменного тока может работать как от однофазной, так и от 3-х фазной сети электроснабжения.

При отсутствии питания шлагбаум работает только на опускание заградительного бруса (ЗБ).

Технические характеристики шлагбаумов

Длина ЗБ, м.............................................................................. 4, 6, 8

Угол подъема ЗБ, град. ........................................................ 80 85

Время опускания ЗБ, с .................................................... не более 12

Время подъема ЗБ, с........................................................ не более 12

Напряжение питания электродвигателя, В

Вариант N, трехфазное .....................................................220 ± 5%

Вариант N, однофазное .................................................... 220 ± 5%

Вариант S........................................................................... 24 ±1,2

Номинальный ток электродвигателя, А, не более:

Вариант N, 3-х фазное, ............................................................3,0

Вариант N, однофазное ...........................................................5,2

Вариант S ................................................................................12,5

Усилие поворота на конце ЗБ в горизонтальной плоскости, кг, не менее:

для ЗБ 4 м..................................................................................14

для ЗБ 6 м .................................................................................24

для ЗБ 8 м .................................................................................28

Масса противовеса, кг, не более

для ЗБ 4 м..................................................................................70

для ЗБ 6 м ..................................................................................98

для ЗБ 8 м ...............................................................................126

Масса заградительного бруса, кг, не более ...............................37

Напряжение цепей управления, контроля и сигнализации, В ..................12

Номинальная частота срабатывания, цикл/мин............................................ 1

Количество циклов срабатывания (подъем-опускание ЗБ), не менее .1106

Срок службы, лет........................................................................20

Масса электропривода, кг, не более .........................................100

Высота установки ША по оси вращения ЗБ над поверхностью

проезжей части дороги, м ................................................. 1 -- 1,25

Конструкция шлагбаума представлена на рисунке 5.1. В его состав входят электропривод 1, установленный на фундаменте 3 с использованием тумбы-подставки 2, заградительный брус 4, закрепленный в раме 5 с устройством поворота 6, позволяющего повернуть ЗБ в горизонтальной плоскости на угол 90° в обе стороны при наезде транспортного средства и противовес 7.

Рисунок 5.1 Конструкция шлагбаума

Шлагбаум может быть оборудован светофором 8 со звуковым сигналом 9. Конструкция шлагбаума позволяет устанавливать светофоры и звуковые сигналы вместе со шлагбаумом или отдельно от него.

Контрольная система шлагбаума построена на базе микропереключателей общепромышленного назначения. Микропереключатели фиксируют крайние положения заградительного бруса.

Схема управления электродвигателем шлагбаума работает по принципу косвенного использования аппаратуры управления, установленной в релейном шкафу ШРУ-М и аппаратуры управления автоматической переездной сигнализации (АПС), а также щитка управления дежурного по переезду.

При опускании заградительного бруса его потенциальная энергия переходит в кинетическую, которую необходимо погасить в конце перевода, чтобы не допускать ударов об асфальтовое покрытие переезда и, как следствие, поломок заградительного бруса. Эту функцию выполняет гидрогаситель. Опускание заградительного бруса происходит равномерно и останавливается в конце перевода без покачивания.

Гидрогаситель (рисунок 5.2) представляет собой поршневой телескопический демпфер двухстороннего неравнозначного действия.

Гидрогаситель состоит из цилиндра 1, в котором перемещается поршень 2 с клапаном 4 и с калиброванными отверстиями 3. Цилиндр в нижней и верхней части закрыт соответственно нижней 5 и верхней 8 крышками с помощью болтов 12, 13 и уплотнен резиновыми кольцами 6. В нижней крышке имеется ушко для шарнирного крепления гидрогасителя к корпусу электропривода, в верхней -- отверстие для выхода штока поршня и его уплотнения 7, 10, а также отверстие с пробкой 9 для заполнения рабочей жидкостью цилиндра. В качестве рабочей жидкости используется тосол марки А-60 В шток поршня вворачивается вилка 11. В ней имеется проточка для крепления к рычагу главного вала.

Рисунок 5.2 Гидрогаситель

Принцип работы гидрогасителя заключается в перемещении жидкости из одной полости цилиндра в другую при движении поршня. Жидкость перетекает через специальные щели 3. При прохождении через них происходит вязкое трение и превращение механической (кинетической) энергии заградительного бруса в тепловую и передача ее в окружающую среду. Благодаря клапану 4, в разном направлении движения поршня диаметр щелей различен, различно и сопротивление движению заградительного бруса. Причем, сопротивление движению поршня зависит и от скорости движения бруса.

Заградительный брус в сборе с рамой и противовесом является единой подвижной конструкцией и, перемещаясь в вертикальной плоскости при помощи главного вала, осуществляют перекрытие и открытие проезжей части железнодорожного переезда.

Конструкция заградительного бруса в сборе с механизмом поворота при наезде автотранспорта и узлом фиксации в вертикальном положении при проведении профилактических работ с электроприводом на переезде хорошо видна из рисунка 5.1.

Заградительный брус представляет собой металлическую конструкцию круглого или коробчатого сечения, выполненную из листовой стали .

Противовесами служат стальные диски, закрепленные на раме с помощью винта.

Заградительный брус, рама с противовесом представляет конструкцию, центр масс которой вынесен относительно оси вращения, что создает в вертикальном положении бруса момент для его опускания.

Принцип заграждения переезда с помощью шлагбаума заключается в следующем. При вступлении поезда на участок приближения к переезду включается автоматическая переездная сигнализация. По истечении времени, необходимого для освобождения переезда от транспорта, схемой управления шлагбаумами отключается питание электромагнитной муфты, главный вал оттормаживается и, под действием несбалансированности ЗБ, главный вал поворачивается, а ЗБ опускается в горизонтальное положение. Амортизационное устройство обеспечивает плавную остановку ЗБ в конце перевода.

Как отмечалось, для гашения кинетической энергии и демпфирования крайних положений ЗБ в шлагбауме предусмотрен гидрогаситель, механическая характеристика которого позволяет автоматически поддерживать равномерную скорость опускания заградительного бруса.

После проследования поезда за пределы переезда, на электродвигатель подается электропитание и, вращаясь, электродвигатель поднимает ЗБ в вертикальное положение.

Отключение электропитания электродвигателя происходит, когда ЗБ принимает вертикальное положение, при этом электромагнитная муфта находится под током (напряжением) и удерживает ЗБ в этом положении.

В момент возвращения ЗБ в вертикальное положение при отключении электродвигателя, отключаются световые и звуковые сигналы.

Как можно заметить, безопасность такого способа заграждения железнодорожного переезда находится на весьма низком уровне, поскольку некоторые водители «проскакивают» огражденный переезд, объезжая по левой полосе движения опущенный шлагбаум.