/
Текст
АВТОМАТИКА
ТЕЛЕМЕХАНИКА
И
СВЯЗЬ
НА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ
ТРАНСПОРТЕ
Утверждено
Главным управлением
учебными заведениями МПС
в качестве учебника для вузов
железнодорожного транспорта
МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1985
УДК 656.25(075 8)
Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте: Учебник
для вузов ж.-д. трансп. А. А. Устинский, Б. М. Степенский, Н. А. Цыбуля и "др.
М.: Транспорт, 1985.— 439 с.
Изложены принципы построения устройств автоматики, телемеханики.и связи:
автоматической блокировки, автоматической локомотивной сигнализации, электри-
ческой централизации, систем кодовой централизации, автоматической телефонной
связи, многоканальной, технологической связи, передачи дискретной информации,
радиосвязи, радиорелейной связи, телевидения и т. д Большое внимание уделено
вопросам эксплуатационного обслуживания этих устройств, безопасности движения
поездов и экономической эффективности указанных средств.
Предназначена для студентов вузов железнодорожного транспорта по специ-
альностям «Управление процессами перевозок на железнодорожном транспорте» и
«Экономика и организация железнодорожного транспорта», а также может быть
полезной инженерно-техническим работникам, связанным с разработкой, строитель-
ством и эксплуатацией устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.
.Ил. 265, табл 18, библиогр. 29 назв.
Книгу написали: Устинский А. А.,— введение, главы 19—26, п. 1.7—НО,
2.1, 11.6, 13.5, 13.6, 17.7, 18.6; Степенский Б.М.— введение, п. 2.4, главы 1 —11,
кроме п. 1.7—1.10, 2.1, 11.6; Цыбуля Н. А.— главы 1 —11, кроме п. 1.7—1.10,
2.1, 2.4, 11.6; Шалягин Д. В.— главы 1 — И, кроме п 1.7 —1.10, 2.1, 2.4, 11.6,’
Баранова В. В.— главы 13, кроме п. 13.5 и 13.6, 14—16; Косенко С С — п. 2.4;
главы 17, кроме п. 17.7 и 18, кроме п. 18.6; Макаров В. И.— главу 12
Рецензенты: А. В. Паршин; В. Л. Нестеров; В. Н Гуревич
Заведующий редакцией В. П Репнева
Редакторы Г. Г Баюшкина, Н. Л. Немцова
А
3602040000-382
049(0i)-85
68-85
(g) Издательство «Транспорт», 1985
ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с решениями партии и правительства по вопросам
ускорения научно-технического прогресса в народном хозяйстве
на железнодорожном транспорте поставлена задача перевода от-
расли на интенсивный путь развития. Одним из ее направлений
является совершенствование устройств автоматики, телемеханики
и связи.
Назначением этих устройств является дальнейшее увеличение
пропускной и провозной способности железных дорог и безопас-
ности движения поездов, повышение перерабатывающей способности
сортировочных и грузовых станций, сокращение времени оборота
вагона, увеличение скоростей грузовых и пассажирских поездов,
повышение производительности труда, улучшение экономических
показателей работы железных дорог.
Устройства автоматики, телемеханики и связи появились на
железных дорогах одновременно с началом движения поездов в пер-
вой половине XIX в. Для передачи информации на движущийся
поезд предназначались семафоры, а начиная с конца XIX в.— свето-
форы, которые являются основным «сигналом» на железных дорогах
нашей страны и мира. Примерно с середины XIX в. начали применять
устройства механической централизации, которые позволили управ-
лять стрелками и станционными семафорами из одного централизо-
ванного поста.
Устройства автоматики и телемеханики, используемые в настоя-
щее время на железнодорожном транспорте, по решаемым задачам
и области применения делят на перегонные и станционные.
Перегонные системы регулируют движение поездов на перегонах,
к ним относятся:
Полуавтоматическая блокировка (ПА) регулирует дви-
жение поездов на участках с неинтенсивным движением. При ПА
правом на занятие поездом перегона является разрешающее пока-
зание выходного светофора станции. Сигнал открывает дежурный
по станции, а закрывается он автоматически — под воздействием
поезда. При отсутствии блокпостов на перегоне может находиться
только один поезд, что и ограничивает пропускную способность
линий. Системы ПА начали применять в России еще с 70-х годов
прошлого столетия.
Автоматическая блокировка (АБ) регулирует движение
поездов при помощи путевых светофоров, установленных на пере-
1* з
гоне, которые делят перегон на блок-участки. Показания проходных
светофоров изменяются автоматически под действием движущихся
поездов. Основным элементом АБ являются рельсовые цепи, главное
назначение которых — определение местонахождения поездов. По
сигнальным показаниям путевых светофоров машинист определяет
число свободных блок-участков перед движущимся поездом. При
АБ на перегоне может быть несколько поездов, чем обеспечивается
повышение пропускной способности по сравнению с ПА. Так, внед-
рение АБ на двухпутных линиях повышает их пропускную способ-
ность в 2—3 раза по сравнению с линиями, оборудованными ПА.
Автоблокировку начали применять в СССР еще в 30-х годах.
Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС)
повышает безопасность движения поездов и улучшает условия
труда локомотивных бригад. При помощи устройств АЛС показания
путевых светофоров передаются непосредственно в кабину маши-
ниста. Все локомотивы и моторвагонные секции оборудованы поезд-
ными устройствами АЛС, а все линии с автоблокировкой — путевыми
устройствами АЛС. Устройства АЛС дополняют устройствами кон-
троля бдительности, контроля скорости и авторегулирования ско-
рости. Устройства АЛС начали применять в СССР в 30-х годах.
Автоматический диспетчерский контроль (ДК) дает
возможность сосредоточить информацию о поездной ситуации и по-
казаниях входных и выходных станционных светофоров в пределах
диспетчерского круга (около 100—300 км) на табло поездного дис-
петчера Эта информация позволяет оперативно руководить движе-
нием поездов, принимая своевременные меры по выполнению графика
движения. Системы диспетчерского контроля начали использовать
в СССР с начала 50-х годов
Автоматическая переездная сигнализация и авто-
матические шлагбаумы обеспечивают безопасность движения
поездов при пересечении железных дорог в одном уровне с авто-
мобильными дорогами. Эти устройства автоматически включают
устройства светофорной сигнализации для автотранспорта и закры-
вают шлагбаум при приближении поезда и открывают его после
проследования поезда.
Станционные системы регулируют движение поездов на станциях
и больших участках, к ним относятся:
электрическая централизация стрелок и сигналов
(ЭЦ) — комплекс устройств автоматики и телемеханики, обеспечи-
вающих управление стрелками и сигналами всей станции с одного
пункта дежурным по станции. Главным элементом ЭЦ, так же как и
АБ, являются рельсовые цепи, а основные функции выполняют реле.
Электрическую централизацию Начали внедрять в СССР с 30-х годов.
За последние годы ежегодно электрической централизацией обору-
дуют более 8000 стрелок. Электрическая централизация повышает
пропускную способность станций на 50—70% по сравнению с ручным
управлением стрелками. При этом штат эксплуатационных работ-
ников сокращается на 30—50 чел. на каждые 100 централизованных
стрелок;
4 1-4
диспетчерская централизация (ДЦ) является наиболее
совершенным и эффективным средством регулирования движения
поездов на железных дорогах. Система ДЦ совмещает в себе
устройства АБ, ЭЦ и кодовые системы телеуправления и телесигна-
лизации. Она позволяет управлять стрелками и сигналами из одного
пункта и дает возможность сосредоточить все распорядительные
и исполнительные функции по регулированию движения поездов
на участке протяженностью до 300 км у поездного диспетчера.
Наиболее эффективно применение ДЦ на однопутных участках.
В СССР устройства ДЦ начали внедрять с 1936 г., а широко исполь-
зовать — с 50-х годов. В настоящее время устройствами ДЦ обо-
рудовано более 50% железнодорожных линий и ежегодно оснаща-
ется более 300 км железнодорожных линий. Внедрение ДЦ повы-
шает участковую скорость на 15—20% и сокращает эксплуатацион-
ный штат на 60—70 чел. на каждые 100 км линии;
автоматизация сортировочных горок — комплекс
устройств, повышающий перерабатывающую способность сортиро-
вочных горок, который включает в себя: систему автоматического
регулирования скорости скатывания отцепов (АРС), обеспечиваю-
щую необходимые интервалы межды скатывающими отцепами в раз-
личных пунктах спускной части горки и нужную дальность пробега
отцепов; горочную автоматическую централизацию (ГАЦ), которая
служит для перевода стрелок по маршрутам следования отцепов;
систему автоматического задания скорости роспуска (АЗСР), обес-
печивающую реализацию переменной скорости роспуска для повы-
шения перерабатывающей способности горок; систему телеуправ-
ления горочным локомотивом (ТГЛ), осуществляющую автоматиче-
ское регулирование скорости надвига локомотива на горку по коман-
дам с поста управления.
В настоящее время разрабатывают и внедряют систему авто-
машинист, устройства обнаружения перегретых букс в поездах,
устройства телеуправления тяговыми подстанциями и т. д. В то же
время на малодеятельных участках до настоящего времени в экс-
плуатации сохраняется ряд устаревших систем, а именно:
электрожезловая система, регулирующая движение поездов по
перегонам;
механическая централизация стрелок и сигналов, обеспечиваю-
щая централизованное управление стрелками и сигналами на стан-
циях при помощи гибких тяг;
ключевая зависимость, осуществляющая взаимное замыкание
между стрелками и сигналами.
Внедрение новых и совершенствование существующих средств
автоматики и телемеханики являются основой для решения перспек-
тивной задачи — комплексной автоматизации и механизации пере-
возочного процесса на железнодорожном транспорте. Эта задача
решается с максимальным использованием современной элементной
базы и средств вычислительной техники.
Связь. Большую роль в выполнении перевозочного процесса на
железнодорожном транспорте играют устройства проводной и радио-
5
связи, которые позволяют вести оперативное управление и коор-
динирование работы подразделений.
Устройства телефонной и телеграфной связи, имеющиеся на раз-
дельных пунктах, в отделениях, управлениях дорог и в Министер-
стве путей сообщения, образуют единую систему транспортной
связи. Они обеспечивают возможность оперативного руководства
и контроля за работой всей сети железных дорог СССР. Особое
значение связь имеет для работников службы движения. Для руко-
водства движением поездов и работой станций, оперативного кон-
троля за выполнением графика движения поездов и плана перевозок
работники службы движения должны иметь необходимые и доста-
точные средства связи. Хорошо налаженная и исправно действую-
щая связь способствует повышению безопасности движения поездов,
увеличению пропускной способности железных дорог и выполнению
показателей эксплуатационной работы.
Министерство путей сообщения имеет автоматическую и полу-
автоматическую связь с управлениями дорог. Многие дорожные
телефонные сети автоматизированы. Автоматизация многоканаль-
ной телефонной связи требует увеличения каналов связи. Эту задачу
решают благодаря внедрению на дорогах высокочастотной аппара-
туры и строительству кабельных и радиорелейных линий.
В связи с развитием автоматизации управления перевозочным
процессом и использованием на дорогах вычислительных центров
(ВЦ) организована связь для передачи информации с линейных
подразделений в ВЦ и обратно в исходные пункты. На железных
дорогах СССР широко используют радио. На сортировочных и круп-
ных участковых станциях применяют парковую громкоговорящую
связь. Радиофицированы крупные вокзалы, все поезда дальнего
следования и большинство пригородных поездов. На крупных стан-
циях, сортировочных горках и т. д. внедрено телевидение.
Проводная связь. Телефонная связь может быть общеслу-
жебной (для обслуживания работников всех служб) и специальной
(для оперативного руководства движением поездов и организации
перевозок). К видам общеслужебной связи относят: магистраль-
ную, дорожную, постанционную и местную телефонные связи. По
общеслужебной связи возможно установить прямые телефонные
соединения между любыми пунктами сети железных дорог СССР.
Специальными видами связи являются: поездная диспетчерская
(ПДС), энергодиспетчерская (ЭДС), вагонная диспетчерская
(ВГС), линейно-путевая (ДПС), служебная связь электромехаников
(СЭМ), перегонная (ПГС), дорожная распорядительная (ДРС),
связь совещаний (СС), информационная (ИС), поездная межстан-
ционная (МЖС), билетная диспетчерская (БДС), станционная рас-
порядительная и громкоговорящая, стрелочная, деповская.
Телеграфная связь на железнодорожном транспорте служит для
передачи срочных приказов, распоряжений, донесений и оператив-
ной отчетности, требующих документального подтверждения, а также
буквенной и цифровой информаций для решения оперативных задач
с помощью ЭВМ.
6
Ра ди ос вязь. Одним из преимуществ радиосвязи по сравнению
с проводной является возможность организации связи с подвижными
объектами. На железнодорожном транспорте применяют следующие
виды радиосвязи: станционную, поездную, коротковолновую и радио-
релейную.
Станционная радиосвязь обеспечивает связь между машинистами
маневровых и горочных локомотивов с маневровым диспетчером
или соответствующим дежурным по парку или горке, а также
списчиков или осмотрщиков вагонов с технической конторой или
составителей вагонов с машинистами маневровых локомотивов.
Массовое внедрение станционной радиосвязи началось с 1948 г.
и в настоящее время ею оборудованы все маневровые локомотивы.
Поездную радиосвязь стали широко внедрять с 1949 г. Оиа
обеспечивает (как и станционная) двустороннюю телефонную связь
между машинистами локомотивов, движущихся по перегонам, с де-
журными по станциям или диспетчером и содействует выполнению
графика движения поездов, а также повышает безопасность дви-
жения. Поездной радиосвязью оборудованы все грузонапряженные
направления дорог.
Коротковолновую радиосвязь используют для резервирования
магистральной и дорожной проводных связей. Радиорелейные ли-
нии на железнодорожном транспорте применяют для организации
магистральной, дорожной и отделенческой связей.
Громкоговорящую связь на железнодорожном транспорте
применяют для улучшения сортировочной работы и формирования
поездов на крупных железнодорожных станциях и сортировочных
горках, а также для информации пассажиров о прибытии и от-
правлении поездов и передачи различных объявлений на пассажир-
ских станциях или трансляции радиовещания, звукозаписи в пасса-
жирских поездах.
Индуктивная связь предназначена для связи машиниста
поезда, составителя поездов и других работников, находящихся
на территории железнодорожного парка, с руководителями станции.
Промышленное телевидение. Его используют для наблю-
дения и контроля за отдельными технологическими процессами
железнодорожного транспорта.
Передача данных. В последние годы в связи с внедрением
вычислительной техники на железнодорожном транспорте появился
новый вид дискретной связи —- передача данных (оргасвязь). Систе-
ма оргасвязи в ВЦ дорог предназначена для автоматизированной
передачи данных: с низовых подразделений железной дороги в ВЦ
управления с последующей передачей части обработанной инфор-
мации в хозяйственные единицы (отделение, депо, сортировочные,
крупные узловые и участковые станции); с низовых подразделений
железнодорожной станции в свои отделения (для автоматизации
оформления грузовых перевозочных документов); из отделений же-
лезных дорог в хозяйственные единицы о грузовых и коммерческих
операциях; в ВЦ управления со станций соседних дорог о вагонах
и поездах, следующих на данную дорогу.
7
ГЛАВА
1
ЭЛЕМЕНТЫ АППАРАТУРЫ АВТОМАТИКИ,
ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
1.1. Структура систем
Автоматическая система любой сложности состоит из объекта
управления и автоматического управляющего устройства.
Объект управления — совокупность технических средств, которые
нуждаются в специально организованных воздействиях для дости-
жения поставленной цели управления. К ним относятся генераторы,
двигатели, локомотивы, стрелочные приводы и т. д. С точки зрения
управления объект характеризуют некоторыми величинами, совокуп-
ность которых определяет его состояние. Эти величины, их обычно
называют регулируемыми, могут поддерживаться неизменными или
меняться в соответствии с целями и задачами управления. Регули-
руемыми величинами могут являться скорость движения поезда,
напряжение на выходе генератора, скорость отцепа при выходе
с тормозной позиции, температура или давление в котле и т. п.
Под влиянием возмущающих воздействий (изменения нагрузки,
отклонения температуры, питающих напряжений или других пара-
метров от номинальных значений) регулируемые величины отклоня-
ются от заданных значений. Для уменьшения или ликвидации этого
явления вырабатываются управляющие воздействия, которые посту-
пают на объект управления от автоматического управляющего
устройства.
На схеме (рис. 1.1) показана автоматическая система с одной
регулируемой величиной y(t). Требуемое значение регулируемой
величины x(t), задаваемое на входе, называется задающим воздей-
ствием. Значение регулируемой величины y(t) может отличаться
от x(t) из-за возмущающих воздействий f(t). Для ликвидации
этих отклонений автоматическое управляющее устройство АУУ
вырабатывает управляющее воздействие u(t), которое подается на
объект управления ОУ.
В зависимости от того, как и на основе какой информации выра-
батывается управляющее воздействие, автоматические системы
делят на: замкнутые, или системы с обратной связью; разомкнутые,
или системы без обратной связи.
В замкнутых системах- (системы автоматического регулирова-
ния) управляющее воздействие u(t) вырабатывается на основе
информации об отклонении регулируемой величины y(t) от требуе-
мого значения x(t),r. е. u(t) является функцией рассогласо-
вания Ах(/):
u(t) = F [Дх(О], где Дх(0 = x(t) — {/(/)•
8
В этих системах сравнивается
действительное значение управля-
емой величины у (0 с требуемым
значением x(t) (рис. 1.2, а) и
управление объекта осуществля-
ется в зависимости от результатов
сравнения. Операцию сравнения Рис 1 Структурная схема автомати-
» ческой системы
фактического и заданного значении
выходной величины выполняет элемент сравнения ЭС, в котором
вырабатывается сигнал разности Дх(/). Связь между рассогласо-
ванием и управляющим воздействием u(t) устанавливается управля-
ющим устройством УУ. Фактическое значение регулируемой вели-
чины поступает на элемент сравнения по цепи обратной связи.
Принцип обратной связи является универсальным: объектом управ-
ляют без необходимости получения информации о величине и харак-
тере возмущающего воздействия, вызвавшего отклонение регулируе-
мой величины. Это очень важное свойство, так как в большинстве
случаев имеются лишь ограниченные сведения о характеристиках
этих возмущений и заранее предвидеть значения возмущений не-
возможно.
Примером системы с обратной связью является система авто-
матического регулирования скорости отцепов на тормозных позициях
сортировочных горок. За объект управления принимают отцепы,
регулируемой величиной является скорость их движения, а инфор-
мация, на основе которой вырабатывается управляющее воздействие
на замедлители тормозных позиций, формируется сравнением
заданной скорости выхода отцепа с тормозной позиции с факти-
ческой.
В разомкнутых системах управляющее устройство связано
с объектом управления одним каналом связи (обратная связь от-
сутствует). Системы с разомкнутой цепью воздействий разделяют
на две группы: системы компенсации и системы программного
управления.
xft)
I ‘ луГ~|
! РЖ
Л xft) Г-1-] I aft)
------ уг -I——•
Обратная сВязь
ОУ
Рис. 1.2. Структурная схема систем с обратной связью (а); компенсации (б);
программной (в); комбинированной (г)
9
В системах компенсации (рис. 1.2, б) реализуется прин-
цип управления по возмущению, состоящий в том, что управляющее
воздействие u(t) вырабатывается в зависимости от результатов
измерения возмущения f(t), действующего на объект управле-
ния ОУ. Это возмущение измеряется специальным устройством У1
и далее оно преобразуется в другой части автоматического управ-
ляющего устройства АУУ У2. Таким образом, в системах компен-
сации управляющее устройство вырабатывается в функции задаю-
щего и возмущающего воздействий
u(t)= f(f)]
Основной недостаток подобных систем — их избирательность
к возмущениям, измерить и учесть все возмущения не представ-
ляется возможным. Обычно учитывается действие лишь наиболее су-
щественных возмущений.
В системах программного управления (рис, 1.2, в)
управляющее воздействие вырабатывается в функции задающего
воздействия (программы). Примерами подобных систем могут слу-
жить различные торговые автоматы, отпускающие продукцию после
получения монеты, турникеты на метрополитене, устройства вклю-
чения и выключения сложных объектов (программное автомати-
ческое устройство, осуществляющее выведение по заданной програм-
ме пусковых реостатов в цепи тяговых двигателей электроподвиж-
ного состава).
Современные автоматические системы высокой точности обычно
основаны на принципе комбинированного управления, сочетающего
в себе принципы управления по отклонению и возмущению. При этом
в автоматических системах комбинированного управле-
ния (рис. 1.2, г) наряду с замкнутыми контурами, образуемыми
отрицательными обратными связями, имеются цепи компенсации
основного возмущающего воздействия. Точность работы комбини-
рованных систем выше точности систем, использующих только один
из принципов управления.
В зависимости от требуемого характера изменения во времени
регулируемого параметра можно выделить несколько разновидно-
стей процесса автоматического управления. Одной из таких разно-
видностей является процесс автоматической стабилизации регулиру-
емого параметра, заключающийся в автоматическом поддержании
постоянства этого параметра при изменении условий протекания
регулируемого процесса. Пример — система стабилизации напряже-
ния на выходе генератора при изменении нагрузки. Другая разно-
видность — процесс автоматического программного регулирования^
заключающийся в автоматическом изменении регулируемого пара-
метра по некоторому заданному закону. Пример — система про-
граммного управления станками. Третьей разновидностью процесса
автоматического управления является автоматическое изменение
регулируемого параметра в соответствии с изменением управляю-
щего воздействия, закон изменения которого заранее неизвестен,
ю
Такой процесс называют автоматическим слежением. К следящим
системам относятся системы автоматической подстройки частоты
генераторов. Четвертая разновидность — автоматическое обеспе-
чение оптимального значения регулируемого параметра при изме-
нении внешних условий протекания регулируемого процесса. Такое
регулирование называют оптимальным регулированием. В качестве
регулируемого параметра при этом могут выступать коэффициент
полезного действия, расход электроэнергии и т. д.
Рассматривая структуры систем автоматического управления,
предполагаем, что расстояние между объектом управления и управ-
ляющим устройством невелико. Если же это расстояние становится
таким большим, что для его преодоления необходимо применение
специальных технических средств, то система автоматики преобра-
зуется в систему телемеханики. В системах телемеханики по срав-
нению с системами автоматики включаются дополнительно шифра-
тор, дешифратор, приемник, передатчик, линия связи. Системы
телемеханики, так же как и системы автоматики, делятся на замкну-
тые — системы телерегулирования и разомкнутые — системы теле-
управления, сигнализации и телеизмерения.
1.2. Классификация и характеристики элементов
Системы автоматики, телемеханики и связи состоят из отдель-
ных, связанных между собой элементов. Элементом называют кон-
структивно законченное устройство, выполняющее определенные
преобразования сигналов. В общем виде всякий элемент можно
представить как преобразователь, на вход которого подается сиг-
нал х, а с выхода снимается сигнал у. Элементы могут быть пассив-
ными и активными. В пассивных элементах (рис. 1.3, а) сигнал у
получается за счет сигнала х, а в активных — имеется источник
энергии И (рис. 1.3, б) и входная величина управляет передачей
энергии от И к выходной величине. Величины х и у могут быть элек-
трическими (напряжение, ток, сопротивление) и неэлектрическими
(скорость, перемещение, давление и т. д.).
Элементы отличаются друг от друга следующими признаками:
физическими процессами, заложенными в основу их действия; вы-
полняемыми функциями; конструктивным исполнением и т. д. По
выполняемым функциям элементы можно разделить на датчики,
реле, трансмиттеры, усилители, двигатели, распределители и т. д.
Элементы могут работать в установившемся (статическом) и динами-
ческом режимах. В первом случае входные и выходные величины
не меняются во времени, динамический режим предполагает работу
элемента при меняющейся входной или выходной величине. Наиболее
полно действие элемента в установившемся режиме описывают зави-
симостью у от х, которую называют статической характеристикой.
Статические характеристики и соответствующие им элементы могут
быть линейными и нелинейными.
11
Рис 1 3 Условное обозна-
чение пассивного (а) и ак
тивного (б) элементов
автоматики
Рис 1 4 Статическая ха-
рактеристика линейного (/)
и нелинейного (2) эле-
ментов
Линейными называют элементы, статическая характеристика
(рис. 1.4) которых описывается уравнением
у = ах + Ь,
где а и Ь — постоянные величины
В частном случае Ь= 0, а у= ах.
Для линейных элементов выполняется принцип суперпозиции,
заключающийся в том, что выходной сигнал элемента при любой
комбинации внешних воздействий равен сумме выходных сигналов
при каждом из воздействий, поданных на вход элемента отдельно.
Для нелинейных элементов статическая характеристика
нелинейна (см. рис. 1.4) и принцип суперпозиции не выполняется.
Свойства элементов можно описывать с помощью других харак-
теристик, к которым относятся: коэффициент преобразования,
погрешность, порог чувствительности и др.
Различают статический Кст и дифференциальный Кдиф коэффи-
циенты преобразования:
к _ У к АУ _ ЛУ
А ст — » Адиф — ИГЛ . — ' лг-
X Дх-*о Ах dx
Для линейных элементов дифференциальный коэффициент пре-
образования — величина постоянная, а для нелинейных — перемен-
ная, зависящая от х и характеризуемая тангенсом угла наклона
касательной, проведенной к нелинейной характеристике в точке хо.
Коэффициент преобразования датчика называют чувствитель-
ностью, а усилителя — коэффициентом усиления.
Важной характеристикой элемента является погрешность — из-
менение выходной величины, вызванное изменением внутренних
свойств элементов (износом, старением и т. п.) или условий работы
(температуры, влажности и т. п.). Различают абсолютную погреш-
ность — разность между фактическим уф и расчетным ур значениями
выходной величины Ду= уф—ур и относительную погрешность
V= (Ay/Ур) Ю0%.
Во многих элементах из-за наличия зазоров, трения, люфта,
гистерезиса и других причин изменение входной величины в неко-
торых пределах не вызывает изменение выходной. Элемент в этом
случае имеет порог чувствительности — минимальное значение
12
входного сигнала, которое вызывает изменение выходного. На
рис. 1.5 представлена статическая характеристика элемента с поро-
гами чувствительности хп1 и хп2 и зоной нечувствительности Дх.
Наличие зоны нечувствительности Дх во многих случаях полезно
и необходимо для нормальной работы устройств. В частности, она
защищает устройства от помех.
Сигналы передаются от одного элемента к другому по суще-
ствующим связям между ними. Различают прямые и обратные свя-
зи. По прямым связям сигнал передается с выхода предыду-
щего элемента на вход последующего. При обратных связях
сигнал с выхода элемента подается на его вход. Обратная связь
реализуется элементом обратной связи (рис. 1.6), сигнал на выходе
которого
Хос = Ру,
где р — коэффициент преобразования элемента обратной связи
При положительной обратной связи сигнал хос складывается
с входным сигналом, а при отрицательной — вычитается из него.
Введение обратной связи меняет коэффициент преобразования
элемента без обратной связи. Обозначим коэффициент преобразова-
ния элемента без обратной связи через К, тогда
у= К(х± Рх),
«+» при положительной обратной связи и «—» при отрицательной.
Отсюда
у= х[К/(1 ± КР)],
коэффициент преобразования элемента с обратной связью
Кос = 4//Х = К/(1 ± КР),
«—» при положительной обратной связи и «+» — при отрицатель-
ной. Отсюда следует, что при положительной обратной связи коэф-
фициент преобразования элемента увеличивается, а при отрицатель-
ной — уменьшается. Положительную обратную связь используют
в автогенераторах для получения незатухающих колебаний, а также
в других элементах для увеличения коэффициента преобразования.
Отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент преобразо-
вания, но увеличивает стабильность работы. В частности, отрица-
тельную обратную связь используют в усилителях для стабилизации
коэффициента усиления в условиях изменения нагрузки, напряже-
ния источников питания, коэффициента усиления транзисторов и т. п.
Ранее рассматривались характеристики элементов автоматики
и телемеханики в статическом режиме, т. е. при постоянных значе-
ниях х и у и во времени. Основным режимом работы системы в целом
и отдельных ее элементов является такой режим, при котором вход-
ные и выходные величины изменяются во времени. Такой режим
называют динамическим, а показатели, характеризующие поведение
элементов системы в динамическом режиме,— показателями дина-
мики элемента или его динамическими показателями. Процесс,
протекающий в элементе при изменении входной величины, назы-
13
Рис. 1.5. Статическая
характеристика элемента
Рис. 1.6. Структура
элемента с обратной
связью
Рис. 1.7. Переходная ха-
рактеристика элемента
вают переходным процессом. Одним из важнейших динамических
показателей элемента является его динамическая характеристика,
т. е. зависимость выходной величины от времени у= f (х).
Характер изменения выходной величины зависит от свойств
самого элемента и характера изменения его входной величины.
В теории автоматического регулирования принято оценивать динами-
ческие свойства элементов по их реакции на скачкообразное изме-
нение входного сигнала х (рис. 1.7). Функцию подобного вида
называют ступенчатой. Реакция многих элементов на ступенчатый
входной сигнал, т. е. их переходная характеристика y(t), представ-
ляет собой нарастающую экспоненту. Время от начала экспонен-
циального изменения выходной величины до момента, когда она
достигает 63% установившегося значения выходной величины t/ycT,
называют постоянной времени Т. Чем меньше Т, тем круче пере-
ходная характеристика, меньше длительность переходного процесса
и меньше инерционность, элемента. Таким образом, переходная
характеристика позволяет оценить инерционность элемента, т. е.
запаздывание в изменении выходного сигнала по сравнению с изме-
нением сигнала на входе элемента.
Элементы автоматики и телемеханики должны иметь высокую
надежность, так как отказ элемента в пределах системы может
привести к отказу всей системы. Поэтому при создании и эксплуата-
ции элементов необходимо уделять внимание вопросам обеспечения
их высокой надежности. Надежностью называют свойства элемента
сохранять параметры в определенных условиях эксплуатации. На
надежность элемента влияют: число и качество деталей, из которых
состоит элемент; режимы работы элемента; условия эксплуатации,
качество технического обслуживания и многие другие факторы,
большинство из которых являются случайными. Ненадежность эле-
ментов автоматики проявляется в отказах.
Под отказом понимается событие, заключающееся в нарушении
работоспособности. При отказе элемент переходит в состояние,
когда он не соответствует требованиям, установленным в отношении
его основных параметров. Отказы элементов могут быть постепен-
ными и внезапными.
Постепенные отказы возникают в результате процессов
износа и старения. Когда определенный параметр достигает неко-
14
торого критического значения, оговоренного техническими усло-
виями, наступает отказ.
Внезапные отказы проявляются в виде скачкообразного
изменения параметров. В возникновении внезапных отказов также
играют роль процессы износа и старения, но они протекают неза-
метно и проявляются внезапно. Внезапные отказы часто обуслов-
ливаются скрытыми дефектами деталей и материалов, а также
превышением нагрузок допустимых значений.
Из-за недостаточности информации о причинах и обстоятель-
ствах отказов расчетное определение надежности базируется
на вероятностном подходе. Для оценки надежности объектов (эле-
ментов и систем) наиболее часто используют следующие количе-
ственные характеристики (критерии надежности).
Вероятность безотказной работы P(t)— вероятность
того, что в пределах заданной наработки t отказ объекта не возни-
кает. На основании статистических данных значение P(f) можно
определить из соотношения
P(t) « [Л' — n(t) ] //V,
где n(t) — число объектов, отказавших за время i\
N — число испытуемых объектов.
Вероятность отказа Q (t) связана с величиной Р (/) сле-
дующим соотношением: P(0 + Q(0=l-
Среднее время работы до отказа (наработка до отказа)
tCf> — математическое ожидание случайной величины времени ис-
правной работы. Из статистических данных может быть определено
время n
/ср « J
х= I
где — время безотказной работы /-го элемента.
Интенсивность отказа МО —условная плотность вероят-
ности времени до отказа при условии, что объект не отказал до мо-
мента времени t.
На основании статистических данных интенсивность отказа
X (/) = [Ал (/)] / [М — л (0) А/,
где Ал (/) — число объектов, отказавших за интервал времени А/.
Интенсивность отказов элементов — исходная справочная вели-
чина для определения других показателей надежности. Зная М0>
/
можно определить P(t) — ехр |—-$%(0 dtl.
Если А.(0—const, то Р(0 = ехр [—%/].
Последнее соотношение называют экспоненциальным законом
надежности. Его часто используют для расчета вероятности без-
отказной работы при внезапных отказах. В этом случае соотношение
tcp= l/к также действительно.
15
Таблица 11
Г руппа элементов Интенсивность отказов X 10 ь 1/ч Вероятность безотказной работы за год Р (8760)
мини мальная средняя макси мальная МИНН мальная средняя макси мальная
Диоды о,1 1,0 5 0,957 0,991 0,99913
Транзисторы 0,3 2,0 10 0,913 0,983 0,99740
Резисторы 0,02 0.7 2 0,983 0 994 0,99983
Трансформаторы 0,05 0,5 2 0,983 0,996 0,99956
Дроссели 0,05 0,3 1 0,991 0,997 0,99956
Конденсаторы 0,01 0,6 4 0,965 0,995 0,99991
Реле 0,5 3,0 20 0,830 0,974 0,99560
Электродвигатели 0,2 2,0 20 0,830 0,982 0,99820
Для объектов, восстанавливаемых после отказа, помимо ука-
занных критериев, применяют следующие: средняя наработка между
отказами tH — математическое ожидание наработки между отказами,
среднее время восстановления tB — математическое ожидание вре-
мени восстановления работоспособности, коэффициент готовности
/(, — вероятность того, что объект окажется работоспособным в про-
извольно выбранный момент времени во время эксплуатации.
Между этими показателями надежности существует следующая
взаимосвязь: Кг= tK/ tB)
В табл. 1.1 приведены интенсивности отказов к для наиболее
распространенных групп элементов автоматики, телемеханики и
связи Здесь же приведены вероятности безотказной работы ука-
занных элементов в течение одного года (^=8760 ч), рассчитанные
по формуле экспоненциального закона надежности Большой разброс
параметров надежности определяется многообразием типов элемен-
тов в пределах каждой группы, различными условиями эксплуатации,
а также электрическими и тепловыми нагрузками и другими при-
чинами
Методы повышения надежности элементов делят на три группы:
производственные, схемно-конструктивные и эксплуатационные
Производственные методы включают в себя совершенствование тех-
нологии изготовления, улучшение контроля. Схемно-конструктивные
методы предполагают разработку схем с широкими допусками на
отклонение параметров, резервирование и т. д. Эксплуатационные
методы позволяют повысить надежность элементов за счет системы
профилактических мероприятий.
Элементы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
часто размещают в релейных шкафах, путевых коробках, на локо-
мотивах, где они работают в условиях широкого изменения темпе-
ратуры и влажности окружающей среды при тяжелых вибронагруз-
ках, Системы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
Обеспечивают безопасность движения поездов при высокой про-
пускной способности. Поэтому к элементам предъявляется ряд
дополнительных требований, которыми руководствуются во время
разработки и проектирования систем Элементы должны обладать
16
высокими показателями надежности в тяжелых условиях эксплуата-
ции, защитой от воздействия помех тягового тока и других источ-
ников помех, иметь небольшие габаритные размеры и массу, быть,
по возможности, простыми по устройству и принципу действия.
1.3. Датчики
В автоматических устройствах широко используют электриче-
скую энергию, обладающую рядом преимуществ по сравнению с дру-
гими видами энергии: простота передачи на большие расстояния,
возможность аккумулирования и т. д В то же время величины,
характеризующие большинство процессов на транспорте, неэлектри-
ческие — скорость, перемещение, температура, давление и т. д.
В связи с этим часто возникает задача преобразования разнооб-
разных неэлектрических величин в электрические сигналы, изменяю-
щиеся в соответствии с изменением неэлектрических величин. Эле-
менты, осуществляющие указанную задачу, называют датчиками.
Электрические датчики, преобразующие неэлектрические входные
величины в электродвижущую силу или напряжение, называют
генераторными (активными) датчиками. Эти датчики не требуют
постороннего источника питания. Датчики, в которых изменение
неэлектрической величины сопровождается соответствующим изме-
нением того или иного электрического параметра (индуктивности,
емкости, сопротивления), называют параметрическими (пассив-
ными). Параметрические датчики получают энергию от вспомога-
тельного источника
К датчикам предъявляют следующие требования: непрерыв-
ность и линейность статической характеристики, высокая чувстви-
тельность, низкая инерционность, высокая надежность, минималь-
ная стоимость, габаритные размеры и масса.
На отечественных и зарубежных железных дорогах датчики
применяют в системах: полуавтоматической и автоматической
блокировки для контроля занятости перегона и блок-участков;
автоматической локомотивной сигнализации, автоматического
регулирования скорости и автоматического управления тормо-
зами для получения информации о фактической скорости и место-
нахождении поездов;
переездной сигнализации и ограждающих устройствах для сиг-
нализации о приближении поезда, контроля скорости приближения
и движения подвижного состава;
горочной автоматизации для определения скоростей и уско-
рений отцепов для управления тормозными средствами, а также
для контроля свободности стрелочных участков и измерения веса
отцепов;
обнаружения перегревшихся букс, наличия ползунов на колесах
в проходящих поездах для определения нарушения нормальных
условий эксплуатации и регистрации числа осей, проходящих через
контрольную точку;
17
автомашиниста для контроля проследования определенных
точек пути, открытия дверей и т. д.;
пассажирской автоматики, например в турникетах, и т. д.
Рассмотрим наиболее распространенные типы датчиков.
Контактные датчики. В этих датчиках измеряемому механи-
ческому перемещению соответствует замкнутое или разомкнутое
состояние контактов, управляющих электрической цепью. Их при-
меняют в системах автоматического контроля, сортировки деталей
по размерам и автоматической сигнализации.
В системах железнодорожной автоматики распространение по-
лучили контактные датчики, выполняющие функции контроля про-
следования подвижного состава и называемые рельсовыми педалями,
а также путевые датчики весомера. Педали выдают электрический
сигнал при срабатывании контактов их выходных элементов в резуль-
тате воздействия колеса на воспринимающий пружинно-рычажный
механизм датчика.
Педаль рельсовая саморегулирующая просадочная типа ПСП-2
состоит из корпуса, который крепят на бетонном основании, оси
с фрикционом, контактной системы с выводами, предохранитель-
ного кожуха и прихвата на рельсе, соединенном посредством рычага
с осью. Когда колесо въезжает в зону действия педали и рельс
просаживается на глубину 0,8 мм и более, рычаг поворачивает ось
с коромыслом, переключая контакты педали и возвращая их в ис-
ходное положение при выходе колеса из этой зоны.
Действие мембранной педали основано на передаче давления
от прогиба рельса под подвижным составом через нажимное при-
способление на сжимаемую воздушную камеру, расположенную под
рельсом, и воздействия вытесняемого из этой камеры воздуха на
мембрану, с которой связана контактная система.
Рассмотренные контактные датчики применяют для счета осей
подвижного состава только в ограниченном диапазоне нагрузок
на ось и скоростей подвижного состава. Вне этих пределов педали
не фиксируют группу проходящих осей или не выделяют отдель-
ные оси.
Потенциометрические датчики. Для преобразования угловых или
линейных механических перемещений в соответствующие изменения
сопротивления, напряжения или тока служит потенциометрический
датчик, который представляет собой резистор, включенный по схеме
потенциометра.
На каркасе 6 из изоляционного материала размещена обмотка
4 (рис. 1.8, а). По кромке провода обмотки перемещается контакт
щетки 5, приводимой во вращение осью 2. Движок 3 соединяет
контакт щетки 5 с щеткой 1 токосъемного кольца 7. Ось вращения
и движок 3 электрически изолированы друг от друга. Напряжение
питания U подается на зажимы потенциометра, выходное напря-
жение £/вых снимается между одним из зажимов, на которые подается
питание, и контактом, соединенным с токосъемным кольцом 7.
Элемент, угловое перемещение которого а нужно преобразовать
(рис. 1.8, б), механически связывается с осью 2, положение которой
18
Рис. 1.8. Конструкция кольцевого потенциометра (а),
схема потенциометрического датчика (б) и его стати-
ческая характеристика (в)
определяет сопротивление г, а следовательно, выходное напряжение
t/вых и ток в нагрузке В качестве нагрузки /?„ может быть
использован электроизмерительный прибор, например вольтметр,
отградуированный в значениях угловых перемещений а. Статическая
характеристика потенциометрического датчика показывает зависи-
мость выходного напряжения ивых от контролируемого угла пово-
рота а подвижного контакта щетки 5 t/BUx = f(a) в режиме холостого
хода, т. е. когда /?„ = оо (рис. 1.8, в, прямая /) и при наличии
нагрузки /?„=/= оо ^кривая 2). Обычно стремятся к реализации ли-
нейной статической характеристики. Для этого необходимо выпол-
нить соотношение где R— сопротивление потенциометра.
Потенциометрические датчики используют на тепловозах в каче-
стве датчиков давления масла. Под давлением масла мембрана,
воздействующая на шток, рычажную передачу и далее подвижной-
контакт потенциометра, прогибается.
Тензодатчики. Для измерения статических или динамических уси-
лий и деформаций деталей служат тензодатчики. В основе работы
тензодатчиков лежит свойство материалов изменять их электриче-
ское сопротивление при их механической деформации -— тензо-
эффект. В настоящее время широко используют проволочные,
фольговые и полупроводниковые тензодатчики.
Материал тензодатчика характеризуется коэффициентом тензо-
чувствительности
где
АЛ
Л
А/
/
относительное изменение сопротивления тензодатчика;
относительное изменение длины материала тензодатчика.
Наибольшей тензочувствительностью (Ктч=100) обладают полу-
проводниковые материалы (германий, кремний). Тензодатчик
приклеивают к детали таким образом, чтобы его продольная ось
совпадала с направлением измеряемых усилий или деформаций.
При растяжении или сжатии детали деформируется материал дат-
чика, что приводит к изменению длины поперечного сечения и
сопротивления датчика 7?.- Датчик подключается к электрической
19
схеме, часто выполненной в виде моста, и изменение сопротивления
датчика преобразуется в электрический сигнал.
Терморезисторные датчики. Терморезистором называют провод-
ник или полупроводник, электрическое сопротивление которого
значительно меняется с изменением температуры окружающей
среды. Качество терморезистора характеризуется его чувствитель-
ностью к изменению температуры и определяется температурным
коэффициентом сопротивления
а =
где — относительное изменение сопротивления при изменении температуры на
Чувствительность полупроводниковых терморезисторов на один-
два порядка больше, чем металлических. Терморезисторные датчики
используют на тепловозах для измерения температуры масла. Термо-
резистор подключают к мостовой схеме измерения, выходной элек-
трический прибор которой проградуирован в градусах.
Емкостные датчики. Емкостными называют такие датчики, в ко-
торых измеряемая величина преобразуется в значение емкости
непосредственно или при механических перемещениях. Известно,
что емкость плоского конденсатора С пропорциональна диэлектри-
ческой проницаемости среды е и рабочей площади пластин S и обрат-
но пропорциональна расстоянию между ними б:
С = 1 /4ле5/6.
Принцип действия емкостных датчиков основан на изменении
одной из величин е, S, б. Как правило, емкостные датчики включают
в мостовые схемы переменного тока или колебательные контуры
высокочастотных генераторов. Характерные области применения ем-
костных датчиков — прецизионные измерения механических переме-
щений (емкостные микрометры), измерение уровней, давлений и т,д.
Индуктивные датчики. Принцип их действия основан на измене-
нии индуктивности или взаимоиндуктивности обмоток с сердечником
при воздействии контролируемой величины. Их используют для из-
мерения угловых и линейных перемещений, контроля размеров
деталей и т. д. Такие датчики нашли наибольшее применение в
устройствах железнодорожной автоматики.
Трансформаторно-компенсационная педаль типа ТКП —датчик
счета осей для устройств автоматизации сортировочных станций.
Чувствительным элементом педали (рис. 1.9) является дифферен-
циальный измерительный трансформатор с S-образным магнитопро-
водом 3, на котором расположена питающая обмотка 5, подключае-
мая к источнику переменного тока, и вторичные — сигнальная 6
и компенсационная 4 — обмотки, включенные встречно. Сигнальная
обмотка находится на крайнем стержне магнитопровода, располо-
женном свободным концом к рельсу 1, а компенсационная — на
крайнем стержне, обращенном свободным концом внутрь колеи.
Когда в зоне педали колеса 2 нет, магнитный поток, создаваемый
20
питающей обмоткой, распределяется на два
одинаковых потока, индуцируемые в сиг-
нальной и компенсационной обмотках равные
э.д.с. Благодаря встречному включению
этих обмоток результирующая э.д.с. на вы-
ходных зажимах педали равна 0. При входе
реборды колеса 2 в зону педали индуци-
руемая э.д.с. в сигнальной обмотке воз-
растает из-за увеличения магнитного потока
Фс, а э.д.с. в компенсационной обмотке
уменьшается вследствие уменьшения пото- Рис , 9 трансформатор.
ка Фк. Сигнал переменного тока с выхода но-компенсационная пе-
педали передается на вход исполнительного даль ткп
элемента, который предстайляет собой чув-
ствительное поляризованное реле при скоростях движения 0—50 км/ч
или электронный приемник при скоростях движения 0—250 км/ч.
Дифференциально-трансформаторный датчик типа ДТ, исполь-
зуемый на метрополитене в системе автомашинист для передачи
целого ряда команд с пути на поезд, по принципу действия близок
к датчику типа ТКП.
Датчик пути и скорости системы автоматического управления
тормозами (САУТ) в качестве основного элемента содержит тран-
зисторный автогенератор с задающим LC-контуром и ротор, выпол-
ненный из стальной шестерни, которая имеет 16 зубцов, равномерно
расположенных по окружности. При введении в зазор между базовой
и коллекторными обмотками автогенератора металлической пласти-
ны уменьшается коэффициент обратной связи, вызывающий срыв
генерации.
Датчик устанавливают в корпус нерегистрирующего скоростемера
на буксе колесной пары. Ротор датчика приводится во вращение
от шейки оси колесной пары. Каждый зубец при вращении ротора
выполняет функцию металлической пластинки. За каждый оборот
колесной пары датчик выдает 16 импульсов. Таким образом число
импульсов, выработанных датчиком, пропорционально пройденному
пути, а их частота — скорости движения. Коэффициент пропор-
циональности определяется диаметром колеса.
Магнитоэлектронный датчик типа МЭД применяют в устрой-
ствах реверсивного счета осей на пути. Датчик работает в диапазоне
скоростей 0—200 км/ч. По принципу действия он близок к рассмот-
ренному выше датчику пути и скорости.
Бесконтактная магнитная педаль типа ПБМ-56 (рис. 1.10, а)
состоит из магнита 2 с насаженной на него катушкой 1. Его уста-
навливают на подошве рельса 3 внутри колеи. При приближении
ферромагнитной массы колеса к педали уменьшается воздушный
зазор магнитной цепи, вследствие чего увеличивается магнитный
поток в сердечнике. В катушке индуцируется э.д.с., амплитуда ко-
торой пропорциональна скорости движения колеса, а полярность
меняется: от прямой во время приближения колеса к центру магнита
до обратной при его удалении (рис. 1.10, б). Импульсы на выходе
21
датчика воздействуют на приемник: при низких скоростях 1 —
30 км/ч — это поляризованное реле П, а при скоростях до 200 км/ч —
электронная приставка с реле типа НМШ на выходе. Педаль
ПБМ-56 применяют в устройствах горочной автоматики и в системах
обнаружения перегретых букс ПОНАБ для счета осей.
Датчик скорости типа ДС используют в системе автоматиче-
ского регулирования скорости на метрополитене и высокоскоростном
наземном транспорте. Основными частями датчика (рис. 1.11) явля-
ются два постоянных магнита 4 и /, сердечник 2 и обмотка 3.
Зубчатый ротор 5 вращается вместе с колесной парой. Датчик
устанавливают на специальной крышке буксы подвижного состава.
Магнитный поток постоянных магнитов замыкается через зубья
ротора и при вращении колеса за счет изменения магнитного потока
в сердечнике в обмотке наводится э.д.с., частота которой пропор-
циональна скорости вращения колеса, т. е. скорости движения
поезда. Таким образом, датчик ДС преобразует скорость движения
поезда в частоту электрических сигналов. Педаль ПБМ-56 и датчик
ДС относятся к генераторным датчикам.
Оптические датчики. В качестве приемных элементов в оптиче-
ских датчиках используют фоторезисторы, фотодиоды и фототран-
зисторы. Действие фоторезисторов (рис. 1.12, а) основано на явле-
нии внутреннего фотоэффекта, состоящего в том, что в результате
поглощения света в полупроводнике фоторезистора появляются сво-
бодные электроны. Под действием приложенного напряжения пер-
вичные электроны приходят в движение и сталкиваются с атомами
кристаллической решетки, вызывая дополнительный вторичный поток
электронов. Таким образом, при освещении фоторезистора его про-
водимость резко увеличивается, что приводит к увеличению тока /н
в цепи нагрузки.
Фотодиоды работают так же, как и фоторезисторы (рис. 1.12, б).
Изменение интенсивности излучения влияет на их сопротивление
в непроводящем направлении. В фототранзисторах светом излуча-
ется базовая область. При этом действие светового потока (подобно
действию напряжения, прикладываемого между базой и эмиттером
в обычном транзисторе) приводит к увеличению тока эмиттера
и соответственно выходного тока коллектора.
Оптические датчики используют в системах железнодорожной
автоматики на метрополитене для контроля скорости движения
поездов в районе остановочных платформ для повышения пропуск-
ной способности линий; в устройствах пассажирской автоматики
Рис 1 10 Бесконтактная магнитная педаль типа ПБМ-56
22
Рис 1 11 Датчик ско-
рости типа ДС
Рис 1 12 Схемы включения фоторезистора (а) и фотодиода (б)
(турникеты); в устройствах контроля прохода в тоннель. На сорти-
ровочных горках оптические датчики контролируют свободность стре-
лочных участков при проследовании длиннобазных вагонов.
В системах, предназначенных для автоматического обнаружения
перегретых букс подвижного состава ПОНАБ, применяют датчики,
реагирующие на инфракрасное излучение от корпусов греющихся
букс,— болометры. Эти датчики преобразуют инфракрасное излуче-
ние от нагретых букс в электрические сигналы. Приемные устройства
срабатывают при достижении температуры шеек осей колесных пар
определенного значения, зависящего от настройки прибора. В соче-
тании с рельсовыми педалями система ПОНАБ контролирует на-
личие нагретых букс и определяет их порядковый номер.
1.4. Электрические реле и трансмиттеры
Реле и приборы релейного действия, осуществляющие функции
автоматического контроля, управления, коммутации, взаимозаклю-
чения, являются наиболее распространенными элементами систем
железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.
Статическая характеристика реле, выражающая связь между
выходными и входными параметрами, скачкообразная (рис. 1.13).
От увеличения параметра х от 0 до хср параметр у не изменяется
и остается равным утт. Когда х достигает значения хср, выходной
параметр изменяется скачком от утп до утах. Дальнейшее увеличение
х не вызывает изменений параметра у.
При уменьшении х до значения хотп<хср у не изменяется,
и только если х=х0ТП) то у уменьшается скачком до значения ут1Л.
Отношение Кв = хотп/хср называется коэффициентом возврата реле,
а отношение рабочего параметра к параметру срабатывания
Кз = хр/хср — коэффициентом запаса. Обычно у реле Кв = 0,3 — 0,9,
а /С = 1,14-2.
Входному параметру хср соответствует мощность срабатывания
Рср, или управляющая мощность. Мощность Ру, многократно комму-
тируемая на выходе реле, называется управляемой мощностью.
В зависимости от физической величины, на которую реагирует реле,
их подразделяют на электрические, тепловые, магнитные, оптиче-
23
У таг'
У min
О
1—
*отп *ср *р х
ские и т. д. Наибольшее распространение
нашли электрические реле, которые де-
лятся на электромагнитные нейтральные,
электромагнитные поляризованные, ин-
дукционные, магнитоэлектрические, тер-
мические, электронные и др. В зависимости
от управляющего тока различают реле
Рис 1 13 Статическая ха-
рактеристика реле
постоянного и переменного тока.
Реле должны иметь небольшие габа-
ритные размеры и массу, достаточно боль-
шое число исполнительных контактов, малую мощность срабаты-
вания (высокую чувствительность), высокое быстродействие.
Примерные параметры наиболее распространенных типов реле
приведены в табл. 1.2.
Электромагнитные реле постоянного тока. Их подразделяют
н ; нейтральные и поляризованные. Нейтральные реле одинаково
реагируют на постоянный ток любой полярности в его обмотке.
Существует несколько конструкций электромагнитных реле Чаще
всего используют реле с поворотным якорем (рис 1.14).
Сердечник 8, ярмо 10 и якорь 6 образуют магнитную цепь реле —
магнитопровод. На сердечнике находится каркас 5 с одной или
несколькими обмотками 9, имеющими выводы 1. При протекании
электрического тока по обмотке якорь притягивается к сердечнику.
Движение якоря через непроводящую колодку 3 передается на
контактные пружины 2, в результате чего замыкаются одни и раз-
мыкаются другие контакты. Когда ток выключается, якорь воз-
вращается в исходное состояние под действием контактных пружин
и возвратной пружины 4.
В якорь против оси сердечника запрессован выступающий не-
магнитный штифт 7, который не позволяет якорю вплотную при-
легать к сердечнику и тем самым предохраняет от «залипания»
при выключении тока. Такую конструкцию имеют наиболее распро-
страненные реле типов РКН, РЭМ, КДР, РЭС, НМШ и др.
Рис. 1 14. Конструкция ней-
трального реле с поворотным
якорем
Наиболее ответственными элементами
реле, работающими в тяжелых условиях и
определяющими надежность и срок служ-
бы реле, являются контакты, переключаю-
щие управляемые цепи. Контакты делят на
замыкающие, или фронтовые (рис. 1.15, а)
(при отсутствии сигнала в обмотке они
разомкнуты, а при наличии тока в обмотке
возбуждения они замыкаются); размыка-
ющие, или тыловые (рис. 1.15, б) (при от-
сутствии сигнала они замкнуты и разомк-
нуты при наличии сигнала в обмотке реле)
и переключающие (рис. 1.15, в) (с общим
подвижным контактом).
Главной причиной разрушения кон-
тактов является газовый разряд, со-
24
Таблица 12
Реле Мощность Время срабатывания icp- с
срабатывания управляемая
Лр Вт Ру, Вт
Электромагнитные: нейтральные поляризованные Магнитоэлектрические Индукционные Электронные Г Г Г Г Г о о о о о 1 1 1 ООО о ( ! 1 1 Г Г ГТ г - Сл СО — о о о о О О О О 1 1 1 1 _ шП ° ° °
провождаемый появлением искры и возникающий при размыка
ний контактов Особенно сильный и затяжной разряд появляется
при разрыве цепи, содержащей индуктивность, вследствие пере-
напряжения на контактах. Для уменьшения искры и увеличения
срока службы контактов применяют искрогасящие контуры, особые
конструкции контактов и др. Наиболее часто используют искро
гасящие контуры, включаемые параллельно контакту или нагрузоч-
ной цепи (/?£), коммутируемой контактами. Назначение искрога-
сящих контуров — уменьшение напряжения на контактах при их
размыкании Существуют два варианта реализации искрогасящих
контуров: первый при помощи диода Д (рис. 1.16, а), подключенного
параллельно нагрузке, и второй — последовательного контура гС
(рис. 1.16, б), подключенного параллельно контакту Д. Для искро-
гашения часто параллельно нагрузке или контакту включают нели-
нейные резисторы (варисторы) При рабочем напряжении сопро-
тивление варистора велико и не оказывает влияния на работу схемы.
В момент размыкания контакта в цепи индуктивной нагрузки
и резкого увеличения напряжения сопротивление варистора резко
падает, ограничивая перенапряжение на контактах.
Быстродействие реле характеризуется двумя параметрами:
временем срабатывания ?ср и временем отпускания ^отп. Временем
срабатывания называется время, отсчитанное от момента подачи
сигнала на обмотку до замыкания фронтовых контактов; временем
отпускания — время от момента выключения сигнала с обмотки
до замыкания тыловых контактов.
Рис. 1.15. Условное обозначение контак-
тов реле фронтовых (а), тыловых (б)
и переключающих (в)
Рис. 1.16. Схемы искрогашения с ис-
пользованием диода (а) и гС-цепоч-
ки (б)
25
Рис 1 17 Схемы изменения вре
менных параметров реле с дио-
дом (а) и конденсатором (б)
Рис 1 18 Конструкция магнито-
управляемого контакта с герко-
ном, работающим на замыкание
В устройствах автоматики, телемеханики и связи часто необхо-
димо изменять временные параметры реле. Время срабатывания
и время отпускания могут изменяться конструктивными и схемными
способами. Наиболее эффективный конструктивный метод увели-
чения времени срабатывания и отпускания заключается в установке
на сердечнике короткозамкнутого витка, втулки или кольца. При
изменении тока в обмотке реле в этом витке наводится э.д.с. и проте-
кает ток, создающий магнитный поток, противодействующий
изменению основного магнитного потока. В этом случае процесс
притягивания и отпускания якоря замедляется.
Схемные методы уменьшения и увеличения временных парамет-
ров заключаются в подключении последовательно иди параллельно
обмотке различных комбинаций элементов — активных и реактив-
ных, линейных и нелинейных. В схеме с шунтирующим диодом
(рис. 1.17, а) при размыкании контакта К ток, вызванный э.д.с.
самоиндукции, замыкается по обмотке реле Р и диоду Д и реле Р
некоторое время остается под током. Время ZOTn увеличивается,
a tcp практически не изменяется. В схеме с шунтирующим кон-
денсатором (рис 1.17, б) при замыкании контакта К ток в начальный
момент протекает по резистору г и конденсатору С. По мере заряда
конденсатора напряжение на обмотке реле Р растет и оно срабаты-
вает; время ^.увеличивается. Когда контакт К размыкается, кон-
денсатор разряжается на обмотку Р, что повышает ^отп. При значи-
тельных емкостях (С= 100-4-2000 мкФ) и использовании реле с боль-
шим сопротивлением обмотки (1 —10 кОм) последняя схема
способна обеспечить время Л1ТП от десятых долей до десятков секунд.
Магнитоуправляемый контакт (контакттрон)
(рис 1.18) состоит из двух основных частей: геркона — герметизи-
рованного управляемого контакта с ферромагнитными пружинами
и источника управляющего магнитного поля (катушка возбуждения
или постоянный магнит).
Простейший геркон — два отрезка ферромагнитной проволоки
(язычка) 1 и 2, впаянных в герметичную капсулу 3. Язычки пере-
крываются, образуя контактирующие поверхности. Капсула запол-
нена инертным газом или в ней создается разряжение. Такая ереда,
в которой работают контакты, существенно повышает их надеж-
26
ность. Капсула находится внутри катушки 5 с обмоткой возбуж-
дения 4.
Действие магнитоуправляемого контакта основано на использо-
вании сил взаимодействия, возникающих в магнитном поле между
ферромагнитными телами. Эти силы вызывают деформации и пере-
мещения ферромагнитных электродов, проводящих ток, что можно
предусмотреть для коммутации электрических цепей. Если по об-
мотке возбуждения проходит ток, то создается магнитный поток,
силовые линии которого замыкаются через ферромагнитные пружины
(язычки) и зазор. Вследствие этого возникает электромагнитное
усилие, притягивающее пружины друг к другу; контакт замыкается.
При уменьшении магнитного поля ниже определенного значения
пружины под действием упругих сил возвращаются в исходное
состояние, и контакт размыкается.
Для увеличения числа контактных групп внутри обмотки можно
разместить несколько герконов. Имеются герконы, работающие на
размыкание и переключение. Наиболее распространенные типы реле
с магнитоуправляемыми контактами — РЭС42, РЭС43 и РЭС44
соответственно с одним, двумя и тремя герконами, работающими
на замыкание.
По сравнению с электромагнитными — реле на основе магнито-
управляемых контактов обладают большим быстродействием (доли
миллисекунд), более высокой стабильностью электрических и меха-
нических параметров, малой себестоимостью, высокой надеж-
ностью (предельное число переключений 107—109, тогда как у элек-
тромагнитных реле 105—107).
Поляризованные реле (рис. 1.19) реагируют не только на зна-
чение входного сигнала (как нейтральные), но и на его полярность.
Основные достоинства поляризованных реле — высокие чувствитель-
ность и быстродействие (см. табл. 1.1). Намагничивающие обмотки 1
и 4 создают в ярме 5 рабочий магнитный поток Фр, постоянный
магнит 6 — поляризующий магнитный поток Фо.
Тяговое усилие, действующее на якорь 3, определяется совокуп-
ностью независимых потоков Фо и Фр. Изменение направления тя-
гового усилия при изменении полярности тока в обмотках реализуется
вследствие того, что при этом меняется направление рабочего по-
тока Фр относительно поляризующего Фо. Поляризующий поток Фо,
выходя из якоря, разветвляется на два потока Ф1 и Фг, значения
которых определяются проводимостями воздушных зазоров справа
61 и слева 62 от якоря. В зависимости от полярности напряжения,
поданного на обмотки, рабочий поток Фр вычитается из потока Фг
в зазоре слева от якоря и складывается с потоком Ф1 в зазоре
справа или наоборот. Результирующее тяговое усилие, действующее
на якорь, будет направлено в сторону того зазора, где потоки
складываются. В указанном положении якорь притянут к правому
контакту 2. При снятии сигнала с обмотки якорь будет находиться
в том положении, которое он занимал до выключения сигнала.
Наибольшее распространение в устройствах связи нашли мало-
габаритные поляризованные реле типов РП-4, РП-5 и РП-7,
27
а в устройствах железнодорожной автоматики — реле типов ИМШ,
ПМПШ, ПМШ, ПМП.
Комбинированные реле типов КШ и КМШ представляют собой
сочетание нейтрального и поляризованного реле с общей магнитной
системой. Они имеют нейтральный и поляризованный якоря. При
прохождении через обмотки реле тока любой полярности нейтраль-
ный якорь притягивается, в результате чего замыкаются управляе-
мые им фронтовые контакты. Перебрасывание поляризованного
якоря и замыкание управляемых им контактов происходят в зави-
симости от полярности тока в обмотках реле. Комбинированное
реле может находиться в трех различных состояниях: без тока,
возбуждено током прямой и обратной полярности.
Реле переменного тока. Из реле переменного тока в устройствах
железнодорожной автоматики применяют фазочувствительные двух-
элементные секторные штепсельные реле типа ДСШ (ДСШ-2,
ДСШ-12, ДСШ-13, ДСШ-13А). Их используют в качестве путевых
реле, а их фазовую чувствительность — для контроля короткого
замыкания изолирующих стыков.
Реле состоит из двух магнитных систем (рис. 1.20), называемых
элементами. Местный элемент имеет сердечник 3 с катушкой 4, под-
ключенной к источнику опорного напряжения. Путевой элемент
содержит сердечник 10 с катушкой 1, которая подключается к рель-
совой цепи. Между полюсами сердечников местного и путевого
элементов расположен алюминиевый сектор 8, который вращается
на оси и при помощи коромысла 5 и тяги 6 управляет контактами 7.
Вращающий момент, действующий на сектор, при пропускании по
местной и путевой обмоткам соответственно токов /м и /п:
мэ = К/м/п sin <j>,
где К — коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции реле;
<р— угол сдвига фаз между токами /м и /п.
При соответствующем токе /п (значение тока /м не меняется),
а также определенных фазовых соотношениях создается вращаю-
щий момент, перемещающий сектор в верхнее положение. Коромысло
5 поворачивается, тяга 6 поднимается и общий контакт О замы-
кается с фронтовым Ф. При выключении тока /п момент Мэ стано-
вится равным нулю и сектор под действием собственного веса пере-
мещается вниз, переключая контакты обратно. Движение сектора
ограничивается роликами 9 и 2. Изменение фазы тока /п на 180°
приводит к созданию вращающего момента М3, прижимающего
сектор к ролику 9, а тыловой контакт остается замкнутым.
Условные обозначения реле. Специальная маркировка реле со-
стоит из букв и цифр, которые занимают определенное место в обо-
значении. Первая буква или сочетание двух первых букв указывает
на физический принцип действия реле: Н — нейтральное, П — поля-
ризованное К — комбинированное, И — импульсное, ДС — двухэле-
ментное секторное. Буква М стоящая на втором месте в условном
обозначении штепсельных реле, указывает на малогабаритное испол-
нение. Буква М отсутствует у малогабаритных автоблокировочных
реле, у которых первая буква в обозначении А. Пусковые реле
28
*гпах
Местная
обнотка
Путебая
обнотка
Рис. I 19. Конструкция поляризо- Рис 1 20 Конструкция реле типа
ванного реле ДСШ
с усиленными контактами в условном обозначении имеют буквы П,
а реле с выпрямителем — букву В. При штепсельном соединении
реле с другими приборами в обозначении реле имеется буква Ш,
а при разборном болтовом — буква Р. У медленнодействующих реле
в обозначении имеется буква М, а у реле с термоэлементом —
буква Т. После указанных букв ставится цифра, характеризующая
контактную систему реле. У штепсельных реле цифра 1 указывает
на наличие восьми контактных групп на переключение; 2 — четыре
переключающих контакта; 3 — два переключающих и два замы-
кающих; 4 — четыре переключающих и четыре замыкающих; 5 — два
переключающих и два размыкающих. Следующие цифры после тире
указывают общее суммарное сопротивление обмоток постоянному
току при последовательном их включении. Если обмотки включаются
раздельно или имеют различное сопротивление, то их сопротивление
указывается дробным числом. Для ряда типов реле указанная
номенклатура не выдерживается. Расшифровка полной номенкла-
туры некоторых типов реле:
НМШ2-1000—нейтральное, малогабаритное, штепсельное с четырьмя кон-
тактными группами на переключении и общим сопротивлением
обмоток 1000 Ом;
НМШМ4-100/1300 — нейтральное, малогабаритное, штепсельное, медленнодей-
ствующее с четырьмя переключающими и четырьмя замыкаю-
щими контактными группами и сопротивлением обмоток 100
и 1300 Ом;
КМШ-750 — комбинированное, малогабаритное, штепсельное с общим
сопротивлением обмоток 750 Ом;
АНШ5-1600—автоблокировочное, малогабаритное, штепсельное с двумя
переключающими и двумя размыкающими контактными груп-
пами и сопротивлением обмоток 1600 Ом;
ИМВШ-110 — импульсное, малогабаритное, с выпрямителем, штепсельное,
сопротивление обмотки НО Ом.
В устройствах связи широкое распространение получили реле:
РПН — плоское нейтральное; РКН — круглое нейтральное; РЭС —
реле электросвязи; РП — реле поляризованное.
29
К реле железнодорожной автоматики и телемеханики предъявля-
ются требования по обеспечению безопасности движения поездов.
По надежности действия реле подразделяют на первый и второй
классы. Основные требования, предъявляемые к реле первого класса:
отпускание якоря после обесточивания обмотки должно происходить
под действием собственного веса; несвариваемость контактов, что
обеспечивается изготовлением общих контактов из иного материала,
чем фронтовые и тыловые. К реле первого класса относятся все реле
типов НШ, НМШ, ДСШ, КШ, КМШ, АНШ, HP и ряд других.
Обмотки реле первого класса изображаются на схемах в виде окруж-
ностей, а обмотки реле низших классов, как правило,— в виде
прямоугольников.
Трансмиттеры. Наибольшее применение нашли маятниковые и ко-
довые путевые трансмиттеры.
Маятниковые трансмиттеры типа МТ-1 используют для импульс-
ного питания рельсовых цепей в устройствах автоблокировки
(см. п. 6.3), а типа МТ-2 служат для управления работой мигающих
огней светофоров в устройствах электрической централизации,
автоблокировки и переездной сигнализации. Маятниковый трансмит-
тер типа МТ-1 замыканием и размыканием контактов вырабатывает
импульсную последовательность с временными параметрами
(рис. 1.21, а), а МТ-2 — две последовательности с периодом Т= 1,5 с
(рис., 1.21, б). Маятниковые трансмиттеры МТ-1 и МТ-2 получают
питание от источника постоянного тока 12 или 24 В.
Кодовые путевые трансмиттеры КПТ (рис. 1.22, а и б) формируют
кодовые комбинации числового кода, которые используют в системах
числовой кодовой автоблокировки и автоматической локомотивной
сигнализации. Эти трансмиттеры имеют следующие основные части:
асинхронный однофазовый электродвигатель 8; червячный редуктор
9 и 7, снижающий угловую скорость вращения двигателя; кулачковые
шайбы 6, 5, 4 с контактами 1, 2 и 3. Кулачковые шайбы имеют
по окружности разное число выступов и при вращении замыкают
и размыкают контакты. За один оборот кулачковая шайба 6 3 раза
замыкает контакт, формируя код зеленого огня; кулачковая шайба 5
2 раза замыкает контакт — код желтого огня, шайба 4 делает одно
замыкание в цикле (цикл в данном случае формируется за половину
оборота) — код красно-желтого огня. Временные параметры импуль-
сов, вырабатываемые кодовыми путевыми трансмиттерами типов
Рис 1 21 Временные параметры импульсов маятниковых трансмиттеров
типа МТ-1 (а) и МТ-2 (б)
30
Кодовый трансмиттер
типа К ПТ-5
КЖ
Q
1 оборот = 1.6 с
Кодовый Кодовый
цикл цикл
Кодовый цикл
Кодовый трансмиттер
типа КПТ-7
1 оборот = 1.86 с
Кодовый Кодовый
цикл , цикл
Г-------------------
063 0.68 |
6)
Рис. 1 22. Кодовый путевой трансмиттер типа КПТ:
Кодовый цикл
O.7Q
0.12 0,12
035 0.24 0.24
обшии ВИД (fl)
принцип действия (б), временные параметры (в)
КПТ-5 и КПТ-7, показаны на рис. 1.22, в. Двигатели КПТ-5 и КПТ-7
получают питание от источника переменного тока напряжением
ПО или 220 В. В последнее время применяют бесконтактные типы
трансмиттеров.
1.5. Логические операции и элементы
Входные сигналы от датчиков контроля и управления обраба-
тываются в соответствии с указанным алгоритмом. На основе этой
обработки формируется выходной сигнал, воздействующий на объект
управления, в качестве которых могут быть стрелки и сигналы.
Обычно входные и выходные сигналы имеют двоичный характер,
т. е. могут принимать два возможных значения. Так, например,
контакт реле, подающий питание на лампу зеленого огня светофора,
замкнут или разомкнут, стрелка находится в положении « + » или
«—». Устройства, преобразовывающие двоичные сигналы на входе
в двоичные сигналы на выходе, называют цифровыми автоматами
(ЦА). Для построения ЦА используют простейшие автоматы, назы-
ваемые двоичными логическими элементами (ЛЭ), которые могут
находиться в двух состояниях, одно из которых условно принимают
31
за 1, другое за 0. К ЛЭ относится реле,
Таблица 13
N X. X, У
0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1
у которого контакты замкнуты или разо-
мкнуты, триггер, имеющий два устойчивых
состояния, и т. д. Математический аппарат,
позволяющий решать задачи проектирования
ЦА, называют алгеброй логики, или булевой
алгеброй. В соответствии с булевой алгеброй
работа ЛЭ и ЦА описывается переключа-
тельной функцией. Рассмотрим пример
задания ЦА при помощи переключательной
функции.
Техническое устройство имеет три агрегата Xt, Х2, Х3 и лампочку
сигнализации Y о нарушении технологического режима. О работе
каждого агрегата можно получить сигнал. Согласно принятой тех-
нологии не разрешается, чтобы одновременно работало более одного
агрегата, также не разрешается простой всех трех агрегатов. При на-
рушении технологического режима должна загораться сигнальная
лампочка.
Обозначим включенное состояние Xlt Х2, Хз и У через 1, а вы-
ключенное— через 0. Тогда строки табл. 1.3, называемой таблицей
истинности, отражают все возможные состояния агрегатов и соот-
ветствующие им состояния лампочки. Состояние лампочки опре-
деляется комбинацией состояний агрегатов, т. е. состояние лампочки
является функцией трех двоичных аргументов, например, для треть-
его набора аргументов лампочка горит (единица), если агрегат Х{
выключен (нуль), а агрегаты Х2 и Х3 включены (единица). Таким
образом, для табличного задания переключательной функции не-
обходимо перечислить все возможные комбинации двоичных аргу-
ментов (наборы аргументов) и каждой комбинации на основе опи-
сания ЦА поставить в соответствие значение функции. В данном
примере три аргумента и восемь наборов (от 0 до 7). В общем
случае, если функция зависит от п двоичных аргументов, то число
наборов аргументов 2" и таблица истинности содержит 2" строк.
В табл. 1.4 приведены таблицы истинности основных переключа-
тельных функций двух аргументов, названия логических элементов,
выполняющих указанные переключательные функции, их условные
обозначения, а также их реализация на контактах реле. Как сле-
дует из нее, для операции инверсии характерным является тот факт,
что значение функции противоположно значению аргумента; функция
ИЛИ равна 1 при условии, если хотя бы один из аргументов
равен 1; И равна 1, если оба аргумента равны 1. Значения функций
ИЛИ — НЕ И — НЕ противоположны соответственно значениям
функций ИЛИ и И на одинаковых наборах аргументов. При реа-
лизации указанных функций в релейно-контактном исполнении
необходимо иметь в виду, что каждое реле имеет два состояния:
включено 1 и выключено 0. Примем, что наличие напряжения Е
на выходе А соответствует значению функции 1, а отсутствие его —
значению функции 0.
Логические функции выполняются не только на контактах реле,
но и на полупроводниковых, магнитных, пневматических, оптических
32
1*
и других дискретных элементах, а также в интегральном исполнении.
При рассмотрении работы ЛЭ использована следующая кодировка
входных и выходных переменных: 1 — высокий, а 0 — низкий потен-
циалы. Потенциал 1 появляется на выходе (т. А) (рис. 1.23, а), если
хотя бы на одном из входов Xi, х2, ..., хп имеется потенциал 1, и на
выходе будет потенциал 0, если на всех вводах потенциал 0. Таким
образом данная схема реализует функцию ИЛИ у = Х\ V*2 V V*n.
Потенциал 1 на Выходе (т. Л) (рис. 1 23, б) появляется при
условии закрытия всех диодов Д(, Д2, Дз, ..., Дп, т. е. если на всех
входах Xi, х2, . ., хп имеется положительный потенциал 1; при наличии
же на входе хотя бы одного диода низкого потенциала потенциал
на выходе будет также низкий Таким образом схема реализует
функцию И £/=Xi> х2 • ...• хп. Операция НЕ реализуется ключевым
элементом (рис. 1.23, в). Если на входе потенциал 0, то транзистор
закрыт и на выходе (т. А) потенциал 1. При высоком уровне вход-
2—735
зз
6) Д1
X Д2
*2°—«J-
1
л : Ап !
-о —14-1
X
Рис 123 Логические элементы, реализующие операции ИЛИ (а), И (б), НЕ (в)
ного сигнала транзистор насыщен и на выходе потенциал 0. Рас-
смотренные выше ЛЭ не обладают способностью хранения двоичных
переменных. В каждый момент времени значение двоичного сигнала
на выходе ЛЭ определяется комбинацией двоичных сигналов на его
входе в тот же момент времени. Такие ЛЭ и схемы, построенные
на их основе, называются комбинационными.
Системы автоматики, телемеханики и связи, помимо комбинаци-
онных АЭ, содержат элементарные цифровые автоматы с памятью —
триггеры, т. е. схемы с двумя устойчивыми состояниями. Имеются
два основных класса триггеров — асинхронные и синхронные.
Асинхронные триггеры переходят в новое состояние при воз-
действии той или иной комбинации сигналов, подаваемых на инфор-
мационные входы. Синхронные триггеры, кроме информа-
ционных, имеют дополнительный вход синхронизации С. Такой триг-
гер может перейти в новое состояние только при условии, что вместе
с определенной комбинацией сигналов на информационных входах
на вход синхронизации С поступает синхронизирующий сигнал.
В зависимости от назначения наибольшее распространение нашли
RS\ JК', Т и D — триггеры, реализуемые в интегральном исполнении.
Триггер типа (рис. 1.24, а) имеет два информационных входа
S и R и два выхода: прямой Q и инверсный Q. При S= 1 триггер
устанавливается в единичное состояние Q=_l; Q= 0. При /?= 1
триггер переходит в нулевое состояние Q=0; Q— 1. Если /?= S= 0,
то он не меняет своего состояния. Комбинация /?= S= 1 является
запрещенной. В случае подачи этой комбинации состояние триггера
является неопределенным.
Триггер типа 7 К (рис. 1.24, б) действует аналогично /?5-триг-
геру, имея в виду, что вход J аналогичен входу S, а вход К — входу R.
Отличие заключается в том, что комбинация J= К= Г является
Рис 1 24 Условное обозначение синхронных триггеров
34
2—2
разрешенной и при ее поступлении триггер меняет свое состояние
на противоположное.
Триггер типа Т (рис. 1.24, в) имеет один информационный вход Т,
каждый единичный сигнал на котором меняет состояние триггера
на противоположное.
Триггер типа D (рис. 1.24, г) обеспечивает задержку входного
сигнала на один рабочий такт. Сигнал на его выходе (1 или 0) по-
вторяет сигнал на его входе в предыдущем рабочем такте.
Указанные типы триггеров могут иметь асинхронные входы,
например, синхронный ZJ-триггер с асинхронными входами R и S
(рис. 1.24, д). Единичный сигнал, поступающий на вход S триггера,
в любой момент времени устанавливает его в единичное состояние,
а на вход R — в нулевое состояние.
1.6. Цифровые устройства
Регистры. Функциональное устройство, принимающее и запоми-
нающее кодовое слово, а также выполняющее над словом некоторые
логические операции, называют регистром. Под кодовым словом по-
нимают последовательность двоичных цифр определенной длины.
Регистр представляет собой совокупность триггеров, число которых
соответствует числу разрядов в слове. Так, например, кодовое слово
01100 имеет пять разрядов и для его хранения необходим регистр
из пяти триггеров. Прием информации в триггеры регистра
(рис. 1.25, а) осуществляется подачей на входы Х\, х2, хз сигналов,
соответствующих логическим переменным при поступлении синхро-
сигнала С. Предварительно перед занесением в регистр кода числа
необходимо его «очистить» с помощью операции Установка в нуль.
Информация, записанная в регистр, хранится до следующей
установки регистра в нуль. В устройствах связи и вычислительной
техники часто используют сдвигающие регистры. Ниже показан
пример сдвига числа на один разряд влево при использовании пяти-
разрядного регистра.
Номер разряда...................
Число регистра до сдвига........
Число в регистре после сдвига . . .
5 4 3 2 1
Суть сдвига состоит в том, что цифра, имевшаяся в z-м разряде
регистра до сдвига, передается в соседний слева (г-|-1)-й разряд,
а цифра (г’4-1)-го разряда — в (г’4~2)-й разряд и т. д. Крайний
правый разряд заполняется нулем, а цифра крайнего левого разряда,
выдвигаясь из регистра, теряется.
Выход триггера предыдущего разряда (рис. 1.25,6) подключен
к входу D триггера последующего разряда, поэтому с приходом
каждого синхроимпульса С состояние триггера z-ro разряда повто-
ряет состояние триггера (z—1)-го разряда в предыдущем такте.
2* 35
Рис 1 25 Функциональная схема трехразрядного регистра на мши на PS триггерах
(а) и //-разрядного регистра сдвига на D триггерах (б)
Информация в параллельном коде записывается по входам S тригге-
ров, а в последовательном коде — по входу D триггера Q(.
Счетчики импульсов и делители частоты. Устройство, подсчиты-
вающее число импульсов, поступающих на его вход, и фиксирующее
это число в виде кода, хранящегося в триггерах, называют счет-
чиком. В счетчиках имеется один вход, на который поступают счет-
ные импульсы хсч, и п выходов, соответствующие числу триггеров.
Максимальное число, до которого может вестись счет Af= 2"—1.
Так, при п= 5 М— 31. Схема трехразрядного (н=3) счетчика
выполнена на //(-триггерах (рис. 1.26). Допустим, что в начальный
момент времени t= 0 все триггеры находятся в состоянии 0. На вхо-
ды J и /< всех триггеров поданы постоянно сигналы, соответствующие
коду 1, поэтому каждый из триггеров изменяет состояние под
воздействием каждого импульса, поступающего на его вход С.
Таким образом, триггер Q, будет перебрасываться от каждого им-
пульса, поступающего на счетный вход хсч, триггер Q_> меняет
состояние при каждом импульсе, поступившем с выхода Q,, т. е.
в 2 раза реже, чем Qi, а триггер Qa перебрасывается при каждом
импульсе, поступившем с выхода Qi, т. е. в 2 раза реже, чем Qi.
Временная диаграмма построена исходя из того, что триггеры пере-
ключаются по заднему фронту импульсов на их входах. После
восьми импульсов, поступивших на вход хсц, триггеры переходят
в исходное нулевое состояние. Как следует из таолицы состояний
триггеров счетчика (табл. 1.5), каждому числу приходящих на вход
хсч импульсов соответствует определенная комбинация состояний
триггеров Q1Q2Q3.
Делитель частоты — устройство, которое при подаче на его вход
периодической импульсной последовательности формирует на выходе
Рис 1 26 Функциональная схема счет-
чика (а) и временная диаграмма его
работы (б)
36
2—4
такую же последовательность, но
имеющую частоту повторения им-
пульсов, в определенное число раз
меньшую, чем частота повторения им-
пульсов входной последовательности.
Схема (см. рис. 1.26, а) решает
задачу деления частоты на N— 8 при
использовании в качестве выхода
делителя частоты — выхода тригге-
ра Qe- Из временной диаграммы
(см. рис. 1.26,6) следует, что пе-
риод переключения триггера Q3 в
8 раз больше периода импульсов,
поступающих на вход схемы дели-
Рис 1 27 Структурная схема де-
шифратора на два входа (а) и его
условное обозначение (б)
теля хсч.
Дешифраторы и шифраторы. Цифровой автомат, имеющий п
входов, т выходов и преобразующий комбинацию двоичных сигналов
(код числа) в выходной единичный сигнал только на одном из его
выходов, называют дешифратором (декодером). Соотношение между
т и п определяется выражением т= Чп. При двух входах Х\ и х2
(рис. 1.27) дешифратор имеет четыре выхода уо, у\, у?, у3. Значе-
ния четырех выходных переменных определяются логическими
выражениями:
уи = X>Xi, 4/1 = Х>Х|, (/> = ул = X>Xi
Для функционирования этого дешифратора необходимо присут-
ствие на входах прямых хг, х2 и инверсных хг, х2 значений пере-
менных. Обычно входные сигналы дешифратора поступают от триг-
геров регистра или счетчика, имеющих прямые и инверсные выходы.
Аналогичным образом с использованием элементов И могут быть
построены дешифраторы и на большее число входов.
Шифратором (кодером) называют комбинационное логическое
устройство, преобразующее сигналы сообщений (буквы, цифры,
символы), поступающие на один из входов, в совокупность сигналов
(кодовую комбинацию). На схеме (рис. 1.28) изображены ряд кон-
Таблица 15
Число импульсов, поступивших на вход \сч Состояние триггера
Q. Q, <?>
Исходное состояние 0 0 0
1 1 0 0
2 0 1 0
3 1 1 0
4 0 0 1
5 1 0 1
6 0 1 1
7 1 1 I
8 0 0 0
Таблица 16
Нажатая кнопка Выходы
у< ч> У* У*
до 0 0 0 0
К1 1 0 0 0
К2 0 1 0 0
КЗ 1 1 0 0
К4 0 0 1 0
К5 1 0 1 0
Кб 0 1 1 0
К7 1 1 1 0
К8 0 0 0 1
К9 1 0 0 1
37
Рис 1 28 Функциональная схема шифратора на десять входов (а) и его условное
обозначение (б)
тактов, соответствующих клавишам от КО до К9, и четыре выходные
шины t/е, t/4, 1/2, У\- Данный шифратор преобразовывает десятичные
числа от 0 до 9 в четырехразрядный двоичный код в соответствии
с табл. 1.6.
При нажатии, например, кнопки Кб диоды Д18 и Д19 открываются
и на горизонтальных шинах у\ и г/8 потенциал снижается, на шинах
же у2 и 2/4 потенциал остается высоким, т. е. десятичное число
преобразуется в четырехзначное двоичное число
у» — о, yt= 1, 1/2=1, (/1=0
Мультиплексоры и демультиплексоры. Мультиплексор имеет пи
информационных входов £>0; /Л; Dn„-1 и па адресных входов До,
Д|, .... АПа-1, вход для подачи импульса синхронизации С и один
выход Q. Соотношение между числом информационных и адресных
входов определяется выражением п„=2л“. На рис. 1.29, а показано
символическое изображение мультиплексора с двумя адресными вхо-
дами До и Ai. Каждому информационному входу мультиплексора
присваивают номер, называемый адресом. При подаче сигнала син-
хронизации С= 1 мультиплексор выбирает один из входов, адрес
которого задается двоичным кодом на адресных входах, и подключает
его к выходу. Функционирование мультиплексора определяется
табл. 1.7.
38
Из таблицы следует, что если сигнал синхро-
низации С= 0, то в независимости от сигналов
на адресных входах Q= 0. При С= 1 на выход
передается логический сигнал того из информа-
ционных входов Dt, номер которого в двоичной
форме задан на адресных входах.
Демультиплексор — устройство, имеющее один
информационный вход D, па адресных входов
До, At, ..., A„a-i и т выходов р0; У\, Ут-i,
а также вход синхронизации С.
Рис 1 30 Условное
обозначение сум-
матора
Соотношение между числом адресных входов па и числом выхо-
дов т определяется соотношением т= 2Л". На рис. 1.29,6 пока-
зано условное обозначение демультиплексора с двумя адресными
входами, а его функционирование определяется табл. 1.8.
Из таблицы следует, что сигнал с входа D передается на выход yt,
номер которого в двоичной форме задан на адресных входах. Если
на вход D демультиплексора подавать константу D== 1, то на выбран-
ном в соответствии с заданным адресом выходе будет логическая 1,
а на остальных —'логический 0, т. е. демультиплексор выполняет
функцию дешифратора.
Объединяя мультиплексор с демультиплексором (рис. 1.29, в),
можно реализовать устройство, в котором по заданным адресам
один из входов Do; Di; D2; D3 подключается к одному из выходов
у0; у\', У2, уз. Данное устройство обеспечивает любую комбинацию
соединений входов с выходами. Так, например, при комбинации
адресных входов xi = 0; *2= 1; х3= 1; х4= 1 и с= 1 вход D\ окажется
подключенным к выходу уз, т. е. уз=О\.
Сумматоры. Узел, выполняющий операцию суммирования двух
чисел, называют сумматором. Сумматор для сложения многораз-
рядных чисел представляет соединение одноразрядных сумматоров,
каждый из которых имеет три входа для подачи цифр, разрядов
слагаемых at, bt, переноса pt из предыдущего разряда i— 1 и два
выхода — суммы S, и переноса pt+1 для передачи в следующий
разряд (рис. 1.30). Функционирование сумматора определяется
табл. 1.9.
Используют два основных типа сумматоров: комбинационные
и накапливающие. В комбинационных сумматорах резуль-
тат на выходных шинах существует только во время выполнения
1 а б л и ц а 17
1 а б л и ц а 18
Адресные входы Сигнал синхронизации, С Выход Q Адресные входы Вход СИН хронизации Выходы
Aq Ai Ао Л, С У" У* У2
X X 0 0 X X 0 0 0 0 0
0 0 1 £>о 0 0 1 D 0 0 0
0 1 1 Di 0 1 1 0 D 0 0
1 0 1 D2 1 0 1 0 0 D 0
1 1 1 D3 1 1 1 0 0 0 D
39
Таблица 19
Входы Выходы Входы Выходы
Слагаемые Перенос Сумма Перенос Слагаемые Перенос Сумма Перенос
а, ь Р S, р + < а ь Р 5 Л+,
0 0 0 0 0 1 0 0 1 0
0 0 1 1 0 1 0 1 0 1
-о 1 0 1 0 1 1 0 0 1
0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
операции. В накапливающих сумматорах результат определяет
собой сумму действующего на входе слагаемого и внутреннего
содержимого сумматора, предварительно в него занесенного.
Накапливающие сумматоры, построенные с использованием
запоминающих элементов, позволяют сохранить сумму и после вы-
полнения операции.
1.7. Колебательные контуры и фильтры
Основным элементом высокочастотной аппаратуры является ко-
лебательный контур. Процессы, происходящие в контуре, можно со-
поставить с процессом колебаний идеального маятника. Рассмотрим
простейший колебательный контур (рис. 1.31, а). В положении 1
переключателя П конденсатор заряжается до напряжения Um, рав-
ного э.д.с. батареи Е. Электрическое поле в этом случае между
пластинами конденсатора (рис. 1.31, б) будет иметь запас энергии
в джоулях
We = (Ж/2,
где С — емкость конденсатора, Ф,
Um — напряжение на конденсаторе, В
Если переключатель перевести в положение 2, то конденсатор
замыкается на катушку и образуется контур LC. Конденсатор начи-
нает разряжаться на катушку. Ток, проходя через нее, создает
Рис 1 31 Возникновение колебаний в контуре
40
вокруг витков магнитное поле и энергия электрического поля по-
степенно начинает превращаться в энергию магнитного поля
(рис. 1.31, в). Через некоторое время конденсатор разряжается
полностью и энергия электрического поля конденсатора полностью
переходит в энергию магнитного поля катушки WL = Li2/2-
Ток в контуре достигает в этот момент максимального значения
(«= 1т), а напряжение на конденсаторе становится равным нулю
(£7= 0). В этот момент энергия, полученная катушкой, равна энер-
гии, израсходованной конденсатором,
U2m/2= CU2m/2 (11)
Отсюда
1т = Um/^L/C = (7„/р, U„, = р/,„
Величину р называют характеристическим (волновым) со-
противлением контура, она является коэффициентом пропорцио-
нальности между максимальными значениями напряжения и тока,
достигаемыми, в разные моменты времени. После полного разряда
конденсатора источником энергии становится катушка, а приемником
энергии — конденсатор. Ток уменьшается, а напряжение его остается
прежним в течение некоторого времени после разряда конденса-
тора за счет э.д.с. самоиндукции. Конденсатор перезаряжается
(рис. 1.31, г). В момент прекращения тока и исчезновения маг-
нитного поля энергия магнитного поля вновь полностью превра-
щается в энергию электрического поля. После этого конденсатор
снова разряжается через катушку (рис. 1.31, д) и ток в контуре
получает обратное направление и т. д.; процесс повторяется
(рис. 1.31, е), в контуре возникает колебательный процесс. Тацие
колебания называют свободными, или собственными. Из графи-
ка (рис. 1.31, ж, д) видно, что ток запаздывает во времени по отно-
шению к напряжению на четверть периода.
Мощность, расходуемая в контуре,
Р = (UmIm/2) cos <р= о,
так как <р= 90°. Это означает, что мощность на необратимые (теп-
ловые или другие) потери не расходуется и колебательный процесс
мог бы продолжаться бесконечно долгое время, если бы в контуре
отсутствовали потери и его активное сопротивление было бы равно
нулю.
Чем больше емкость С, тем больший заряд получает конденсатор
при данном напряжении и на его разряд требуется больше времени.
С увеличением индуктивности ток в контуре возрастает и убывает
медленнее, поэтому увеличивается период колебаний. Известно, что
Um=Im (\/<йС).
Подставив это выражение в формулу (1.1), получим Ы2т!2=
— 12т/(2оз2С).
Из этого выражения круговая частота собственных_колебаний
идеализированного (без потерь) контура оз— 2nf— l/^/LC, а период
колебаний T—2n^LC.
41
Рис. 1.32. Последовательный коле-
бательный контур (а) и его харак-
теристика (б)
Рис. 1.33. Параллельный колеба-
тельный контур (а) и его характери-
стика (б)
Собственные колебания в действительности являются затухаю-
щими из-за потерь энергии на сопротивлении контура. Для поддер-
жания амплитуды колебаний постоянной необходимо непрерывно
пополнять потери в колебательной системе от внешнего источника
энергии. В этом случае получим незатухающие (вынужден-
ные) колебания. В зависимости от способа соединения элементов
колебательного контура с источником, пополняющим необратимые
потери в контуре, различают последовательные (рис. 1.32) и парал-
лельные (рис. 1.33) контуры.
Свойства контуров характеризуют величиной, называемой
добротностью. Добротность Q равна отношению индуктивного
или емкостного сопротивления контура к его активному сопротив-
лению. Добротность характеризует качество контура. Чем больше
эта величина, тем меньше потери и, следовательно, меньше зату-
хание в контуре. Добротность определяет полосу пропускания кон-
туров 2Д/, она находится на уровне сигнала, равного 0,7 его макси-
мального значения.
Из резонансных кривых контуров видно, что их относительное
сопротивление |Z|/ZP резко изменяется в зависимости от частоты.
Здесь Zp — сопротивление контура на резонансной частоте; Z —
иа частоте расстройки, что дает возможность использовать их для
Рис. 1.34 Схемы и частотные характеристики фильтров нижних частот (а), верхних
частот (б) и полосовых (е)
42
получения избирательности (селективности) в приемно-передающей
аппаратуре, а также в электрических фильтрах (рис. 1.34). Из гра-
фика зависимости затухания фильтра нижний частот ФНЧ от частоты
прн прохождении через него сигнала видно, что ФНЧ пропускает
все частоты ниже частоты среза fi (которым оказывает малое за-
тухание) и не пропускает все частоты выше fi (затухание которых
резко возрастает). Из частотной характеристики фильтра верхних
частот ФВЧ видно, что он пропускает все частоты выше fi и не про-
пускает все частоты ниже fi. Полосовой фильтр ПФ срезает все
частоты ниже fi и выше /д и пропускает все частоты от fi до fi.
1.8. Усилители и генераторы
Устройства, предназначенные для усиления электрических коле-
баний различной частоты и видов с сохранением их формы, назы-
вают усилителями.
Усилители классифицируют по различным признакам: назна-
чению — телефонные (симплексные и дуплексные, микрофонные,
телевизионные, радиолокационные, измерительные, трансляцион-
ные, усилители импульсных сигналов, сигналов автоматики и теле-
механики и т. д.); характеру усиливаемых сигналов —
усилители гармонических и усилители импульсных сигналов; шири-
не полосы —усилители постоянного тока; высокой, промежу-
точной и низкой частот; широкополосные и избирательные (селек-
тивные); в зависимости от используемых усилительных
элементов — транзисторные, ламповые, магнитные и т. д.
К эксплуатационным показателям относятся: коэффициенты
усиления, чувствительность, мощность на входе и коэффициент
полезного действия. Коэффициент усиления определяется отноше-
нием установившегося значения напряжения, тока или мощности
на выходе усилителя к его одноименному значению на входе:
Кц = бвых/бвх; Кт = /вых//вх; Км “ Рвых/Рвх-
Качественными показателями работы усилителя являются: диа-
пазон усиливаемых частот, вносимые усилителем искажения, уровень
помех и т. д.
Большинство современных усилителей многокаскадные (рис. 1.35).
Входное устройство ВхУ служит для согласования сопротивлений
источника сигнала ИС и каскадов предварительного усиления УсП
и уровней сигнала, симметрирования цепей, разделения постоянной
составляющей источника сигнала и входной цепи усилительного
элемента (рис. 1.36). Каскады УсП (см. рис. 1.35) усиливают
напряжение, ток или мощность до необходимого значения для
нормальной работы выходного каскада усилителя УсВых, сигнал
с выхода которого через выходное устройство ВыхУ поступает
в нагрузку Н. Выходные каскады усилителей бывают с непосред-
ственным подключением нагрузки, резисторные, трансформаторные
и дроссельные. Их подразделяют на одно- и двухтактные. Каскады
43
Рис 1 35 Структурная схема усилителя
Тр ,i |, ТР
вс зс зс зе
Рис I 36 Входные цепи усилителей
Рис 1 37 Диаграммы работы усилительных элементов в различных режимах
Рис 1 38 Схемы включения транзисторов
44
предварительного усиления могут быть резисторными или транс-
форматорными.
В усилителях различают положительную и отрицательную обрат-
ные связи. При положительной обратной связи (ПОС) сигнал
с выхода поступает на вход в фазе с колебаниями входного сигнала.
ПОС используют в автогенераторах. При отрицательной обратной
связи (ООС) колебания с выхода на вход поступают в противофазе
с входным сигналом. ООС способствует улучшению качественных
показателей усилителя.
Различают несколько режимов работы усилительных элементов:
режимы классов А, В, С, и D.
При работе усилительного элемента в режиме класса А
ток в выходной цепи существует в течение всего периода сигнала
(рис. 1.37, а), в режиме класса В — в течение примерно поло-
вины периода сигнала (рис. 1.37, б), а в режиме класса С —
в течение времени, меньшем половины периода выходного сигнала.
В режиме класса D, или ключевом режиме, усилительный
элемент находится в двух состояниях: закрытом или открытом.
Широкое распространение получили усилители на полевых (уни-
полярных) транзисторах, в которых проводимость между двумя
электродами (истоком и и стоком с) изменяется управляющим
электрическим полем. Это поле создается напряжением, приложен-
ным между управляющим электродом (затвором з) и истоком и
(рис. 1.38). Полевые транзисторы подразделяются на два класса:
транзисторы с затвором в виде р-п-перехода (ПТ) и транзисторы
со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП-транзисто-
ры), иногда их называют МОП-транзисторы (металл-окисел-полу-
проводник). По аналогии с биполярными транзисторами полевые
транзисторы в усилительных каскадах включают тремя способами:
с общим истоком ОИ (рис. 1.38, а) аналогично схеме на биполярных
транзисторах с общим эмиттером, с общим стоком ОС (рис. 1.38, б)
и эмиттерный повторитель, с общим затвором ОЗ (рис. 1.38, в),
как с общей базой.
Устройства, создающие периодические электрические колебания
без внешнего воздействия, называют генераторами с самовозбуж-
дением, или автогенераторами. Они преобразуют энергию источника
питания в энергию незатухающих колебаний.
Электронный автогенератор (рис. 1.39) содержит: колебательную
систему LKCK (в которой возбуждаются незатухающие колебания),
элемент обратной связи £с (с помощью которого возбуждающее
переменное напряжение с выходной цепи автогенератора подается
во входную), источника электроэнергии Е и транзистора Т (который
преобразует энергию источника постоянного тока в электрические
колебания).
При включении источников питания в коллекторной цепи тран-
зистора Т появляется ток. который заряжает конденсатор Ск. После
заряда конденсатор начинает разряжаться на катушку LK. В контуре
возникают свободные затухающие колебания. В катушке обратной
связи L< наводится э.д.с. В результате этого между эмиттером и ба-
45
зой будет переменное напряжение (напряжение обратной связи),
вызывающее при определенных условиях пульсацию коллекторного
тока с частотой колебаний в контуре. Этот ток восполняет потери
энергии в контуре, создавая на нем усиленное транзистором пере-
менное напряжение. При этом увеличивается напряжение на катушке
связи Лс, что вызывает дальнейший рост амплитуды переменной
составляющей коллекторного тока и т. д. В схеме устанавливается
режим равновесия, в котором потери энергии в контуре компенси-
руются за счет энергии, поступающей из коллекторной цепи.
Для получения в контуре незатухающих колебаний необходимо,
чтобы напряжение на базе изменялось в противофазе с напряжением
на коллекторе. В этом случае колебания из коллекторной цепи
будут поступать в контур в фазе и усиливать их (баланс фаз). Кроме
того, должен быть выполнен баланс амплитуд правильным выбором
значения коэффициента обратной связи 0. Этот коэффициент пока-
зывает, какая часть переменного напряжения контура (Ук подается
на базу в установившемся режиме автогенератора:
JJ = Uq!Ur = (/к<оЛ4) / (/kojLk) — М/LK,
где /к — амплитуда тока в контуре,
о — частота генерируемых колебаний,
М — коэффициент взаимоиндукции между катушками Lc и LK
За счет этого напряжения поддерживаются незатухающие коле-
бания в контуре.
1.9. Модуляторы, демодуляторы и преобразователи частоты
Использование тока высокой частоты для передачи информации
возможно только при управлении им. Управление синусоидальным
током i= /mcos(w/+ ср) сводится к изменению в соответствии с пере-
даваемым сигналом одного из трех параметров: амплитуды 1т,
частоты со или фазы ф. При воздействии управляющим сигналом
46
на амплитуду получим амплитудную модуляцию (AM), частоту —
частотную (ЧМ) и фазу — фазовую (ФМ).
Рассмотрим принцип действия амплитудного модулятора. На
базу транзистора (рис. 1.40, а) подаются напряжения высокой
частоты (Дсоз со/ от автогенератора или усилителя высокой частоты
УВЧ, звуковой частоты (7qCOs bit от микрофона и постоянное напря-
жение смещения Е. За счет этого напряжения смещения транзистор
работает в режиме с отсечкой коллекторного тока, в котором за отри-
цательный полупериод U6 коллекторный ток равен нулю и в кол-
лекторной цепи проходят импульсы тока. Под влиянием звукового
напряжения амплитуды коллекторных импульсов изменяются во вре-
мени (рис. 1.40, б). Эти импульсы, проходя по коллекторному
контуру возбуждают в нем колебания с амплитудой тока /к, пропор-
циональной амплитуде импульсов. Возникает амплитудная модуляция.
Предположим, что амплитуда тока изменяется по закону
/i = /|Н (1 + Mcos Q0,
где Q = 2nF — круговая частота звуковых колебаний
Для й/= 0 /1 н (1 + М); ДЛЯ Й1— Л 1тп= /)„ (1 — М).
ОтСЮДа А4 = (/max Ан) /Iн— (^ 1 н Ап) /Е н — (^max /ппп)/(2/1н) •
Здесь М — отношение наибольшего приращения амплитуды тока
к среднему ее значению и называется коэффициентом мо-
дуляции (0^44^1 Или в процентах О^С 44^С 100).
Если мгновенное значение тока
1 — /| cos
где ч>= 2л/ — круговая частота высокочастотных колебаний,
то i= Ей (l-J-McosQZ) cos col.
Рис 1 40 Схема амплитудною модулятора (а) и диаграммы его ра-
боты (б)
47
После тригонометрических пре-
образований получаем
i = /1Hcos <s>t -|- 0,5/|HA1cos (со + Q) t 4-
+ 0,5/|HMcos (co — J2) t
Таким образом, модулирован-
ные колебания можно рассматри-
вать как колебания высокой часто-
ты ь>, у которых амплитуда изме-
няется с низкой частотой й. Последнее уравнение позволяет рас-
сматривать модулированные колебания как сумму трех колебаний
с неизменными амплитудами (при М= const) и частотами <о, <о+й,
ю—й (рис. 1.41). Первое слагаемое называют током несущей,
второе — током верхней боковой, а третье — током .нижней
боковой частот. Принцип действия частотной и фазовой мани-
пуляции поясняется графиками рис. 18.3. Детектирование (демоду-
ляцию) можно осуществить с помощью элемента с нелинейной
вольт-амперной характеристикой или параметрами, периодически
меняющимися во времени. В качестве такого элемента используют
электронную лампу, транзистор или полупроводниковый диод. Отно-
шение амплитуды напряжения низкой частоты на выходе детектора
к амплитуде напряжения высокой частоты называют коэффи-
циентом передачи детекторного каскада. Если с выхода
УВЧ на выход детекторного каскада (рис. 1.42, а) поступают
немодулироваиные колебания, то ток диода имеет периодическую,
но несинусоидальную форму i, содержащую постоянную состав-
ляющую /о (рис. 1.42, б) и бесконечный ряд переменных с частотами
®, 2®, 3® и т. д. (гармоники). Переменные составляющие замы-
каются через емкость С, а постоянная составляющая проходит через
сопротивление и создает на нем падение напряжения Е— I0R,
которое и будет полезным результатом детектирования. Если на вход
детектора подать амплитудно-манипулированные импульсы (теле-
графные посылки), то на выходе получим посылки постоянного тока.
48
Рис 1 43 Схемы преобразователя частоты
При подаче на вход детектора модулированною по амплитуде
сигнала значение постоянной составляющей на его выходе будет
меняться в такт изменениям амплитуды (рис. 1.42, а). Эту составля-
ющую (постоянную по направлению тока и переменную по значению)
можно представить как сумму двух токов: постоянного и перемен-
иогд со звуковой частотой, который отделяется конденсатором
(рис. 1.42, г) и подается на вход усилителя низкой частоты УНЧ.
В аппаратуре многоканальных систем с частотным разделением
каналов токи исходных сигналов на передающей стороне преобра-
зуются по частоте в различные высокочастотные токи, а на прием-
ной — обратно в исходные с помощью модуляторов и демодуляторов.
Так как схемы и принцип действия этих устройств подобны, то
обычно их называют преобразователями частоты (рис. 1.43, а).
Преобразователь состоит из нелинейного элемента (полупроводни-
ковый диод или транзистор), называемого смесителем, и гете-
родина—генератора радиочастоты.
Рассмотрим схему простейшего модулятора с одним нелинейным
элементом — диодОм Д (рис. 1.43, б). Необходимым условием его
работы является неравенство U Ua- Предположим, что при поло-
жительных полуволнах напряжения несущей частоты к зажиму 7
диода подается положительный потенциал, а к зажиму 8 — отрица-
тельный. В этом случае диод Д открывается, его сопротивление
становится малым (примерно 50—200 Ом) и через сопротивление
нагрузки RH проходит ток. При отрицательных полуволнах напря-
жения несущей частоты Uw диод закрывается, его сопротивление
становится очень большим (сотни килоом) и ток на выходе схемы
близок к нулю. Таким образом амплитуда импульсов тока в нагрузке
/?н зависит от амплитуды напряжения сигнала Ua, а их длитель-
ность соответствует длительности положительных полупериодов
напряжения несущей частоты, приложенного к диоду Д. Ток в на-
грузке имеет частоты ю, й, 2w, 2Й и комбинации частот <о~Т й и
<о— й
После преобразователя включают полосовой фильтр (см.
рис. 1.43, а), который выделяет верхнюю ю-f- й или нижнюю со—й
боковую полосу частот полезного сигнала.
Затухание преобразователей уменьшают использованием в них
в качестве нелинейных элементов вместо диодов активных элементов
49
транзисторов. За счет применения энергии источников питания
преобразователи вносят в тракт передачи сигнала некоторое уси-
ление, что является их преимуществом.
1.10. Ограничители уровня и устройства
автоматической регулировки усиления
Во время телефонного разговора напряжение на выходе микро-
фона непрерывно изменяется и часто достигает большого значения.
Поступая в схему модулятора, фильтра или усилителя, эти пиковые
напряжения создают режим перегрузки, вызывая нелинейные иска-
жения. Перегрузки особенно опасны в групповой части аппаратуры,
где появление нелинейности вызывает возникновение комбинацион-
ных колебаний, совпадающих с полосой частот того или иного канала.
Этот эффект устраняют ограничителем уровня, который включают
на входе модулятора. Его действие проявляется при превышении
уровнем передачи определенного значения, называемого порогом
ограничения. Если он не превышается, то ограничитель амплиту-
ды никакого влияния на качество передачи не оказывает.
Параметры воздушных и кабельных линий не являются посто-
янными. В зависимости от метеорологических условий (инея, голо-
леда, большой температуры, влажности) изменяется сопротивление
проводов воздушных линий и проводимость изоляции и, как след-
ствие, затухание цепей. На кабельных цепях необходимо учитывать
сезонные температуры грунта. Затухания кабельных цепей изме-
няются более медленно, чем воздушных.
На цепях связи большой протяженности изменения затухания,
суммируясь от различных усилительных участков, могут достигать
весьма больших значений. Возрастание затухания цепи приводит
к увеличению затухания в канале. Для снижения затухания повы-
шают уровни передачи и возможна перегрузка усилителей. То же
самое наблюдается в случае колебаний напряжения питания усили-
телей (изменяется усиление промежуточных и оконечных пунктов).
Для устранения этих влияний применяют ряд мер. Прежде
всего стабилизируют напряжения электропитания аппаратуры, под-
держивают усиления усилителей постоянными, применяя отрица-
тельную обратную связь, компенсируют изменения затухания и ам-
плитудно-частотной характеристики воздушной или кабельной цепи,
для этой цели усилители аппаратуры промежуточных и оконечных
станций снабжают устройствами автоматической регулировки
усиления (АРУ).
Устройства АРУ прямого действия контролируют изменение
затухания цепи с помощью специальных контрольных токов, по-
стоянно передаваемых по тракту передачи. Устройства АРУ кос-
венного действия контролируют колебания температуры грунта,
отражающиеся на затухании (грунтовая АРУ), или следят за током
дистанционного питания, который изменяется в зависимости от ак-
тивного сопротивления цепи.
50
Оконечная станция Промежуточная станция
Оконечная станция
Рис 1 44 схема автоматического регулятора усиления
Использовать для контроля затухания передаваемые по каналам
токи сигналов (например, телефонного разговора) невозможно, так
как они непрерывно изменяются и появляются только во время
передачи. Поэтому в аппаратуре многоканальной связи организуют
специальные контрольные каналы, расположенные по краям рабочей
полосы частот или в промежутках между рабочими каналами.
Рассмотрим схему устройств АРУ (рис. 1.44). По контрольным
каналам с каждого направления передачи от специальных генера-.
торов контрольной частоты ГКЧ посылаются токи контрольных
частот /кч, уровень которых должен быть строго постоянным. Ток
контрольной частоты, пройдя по воздушной или кабельной цепи,
изменяет свое значение и на промежуточной станции выделяется
приемником контрольного канала ПКК- Далее с помощью этого
тока управляющее устройство УУ изменяет значение затухания
регулятора АРУ в ту или другую сторону. Аналогично восстанав-
ливается затухание цепи на приемной станции Прм.
ГЛАВА
2
ОСНОВЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
2.1. Информационные основы связи
Каждое сообщение переносит некоторую информацию, однако
одни сообщения переносят больше информации, чем другие Веро-
ятность появления события тесно связана с количеством инфор-
мации. В сообщении о событии большой вероятности содержится
меньше информации, чем в сообщении с маловероятным событием.
Фактор неожиданности или неопределенности события пропорцио-
нален количеству информации. В самом деле, если сообщение несет
достоверное событие, т. е. его вероятность равна 1, то оно не несет
никакой информации и нет смысла передавать его по каналу связи.
Неожиданность событий является результатом неопределенности
и чем она больше, тем больше информации содержит сообщение.
Вероятность события является мерой его неожиданности и опреде-
ляет информационную содержательность события.
Предположим, что требуется передать любое из двух равноверо-
ятных сообщений (а или б) с применением двоичных импульсов,
причем отсутствие импульса (0) соответствует сообщению а, а нали-
чие (1) — сообщению б. Для передачи любого из двух равновероят-
ных сообщений требуется как минимум один двоичный импульс.
Информация в любом из них определяется как одна двоичная еди-
ница, принятая за единицу измерений. Для передачи четырех равно-
вероятных сообщений двоичными импульсами требуется группа из
двух двоичных импульсов (0,0, 0,1; 1,0 и 1,1). Следовательно,
сообщение из двух импульсов содержит в 2 раза больше инфор-
мации, т. е. две двоичные единицы информации Аналогично комби-
нацией из трех импульсов можно передать любое из восьми равно-
вероятных сообщений, и каждое из них будет содержать три двоич-
ные единицы информации. В общем случае любое из п равно-
вероятных сообщений содержит log2rt двоичных единиц информации.
Вероятность появления любого из этих событий Р— \/п, поэтому
количество информации в двоичных единицах (бит)
I = logi/г = log,y= — log./3 (2 1)
Выражение (2.1) может быть обобщено и на случай, когда име-
ется конечное множество возможных сообщений с различными веро-
ятностями Рассмотрим ансамбль возможных сообщений, который
описывается конечной схемой вида А:
( ai, а2, , а„ ]
А
I P(ai), Р(а2), , Р(а„), I
52
т. е. вероятность появления сообщения а\ равна Р(аА, а сообщения
а-г — P(ai) и т. д. Предполагаем, что все сообщения независимы
и несовместимы.
Тогда информация в сообщении а, (бит)
= log2 ~pU (22)
Из выражения (2 2) видно, что в конечном ансамбле А разные
сообщения несут различное количество информации. Среднее коли-
чество информации, приходящееся на одно сообщение, равно мате-
матическому ожиданию величины I (at), т. е. Н (at) = М |/ (а,) | или
с учетом выражения (14.3) в бит на элемент
Н(а,)= — 2 Р(а,) log,Р(а,)
।
Величину Я(а) называют энтропией источника сообще-
ния, она характеризует меру неопределенности совокупности сооб-
щений, составляющих конечную схему А. До сих пор мы количе-
ственно оценивали информацию применительно к дискретным сиг-
налам. Однако любая подлежащая передаче информация может быть
всегда представлена в двоичной форме.
Согласно теореме Котельникова содержащуюся в непрерывном
сигнале с ограниченным спектром информацию можно представить
дискретным отсчетом в секунду, а эти отсчеты — кодом, в котором
используются двоичные импульсы.
Если для передачи информации применяют не двоичные, а на-
пример, четверичные импульсы, высота которых может принимать
четыре значения (например 0, 1, 2 и Зв), то любое из четырех сообще-
ний можно передать одним импульсом. Таким образом, один четве-
ричный импульс может передать информацию, содержащуюся в двух
двоичных импульсах, следовательно, он содержит две двоичные
единицы информации. Аналогично для передачи любого из восьми
возможных сообщений требуется группа из трех двоичных импульсов
на каждый символ или один восьмеричный импульс, который может
принимать восемь значений. Он будет переносить три двоичные
единицы информации. Импульс, который может принимать М раз-
личных уровней, переносит logs-M двоичных единиц информации.
Следовательно, любое количество информации возможно переда-
вать единственным импульсом, который может принимать бесконеч-
ное число различных уровней. Однако при бесконечном числе состоя-
ний различие по уровню между ними становится бесконечно малым.
Так как в любом реальном канале присутствует шум, невозможно
различать уровни, отличающиеся менее чем на амплитуду шума,
поэтому уровни сигнала должны отличаться, по крайней мере,
на значения амплитуды шума.
Если сигнал смешан с шумом, то амплитуду сигнала можно из-
мерить лишь с точностью до эффективного значения напряжения
шума. Обозначим средние мощности сигнала и шума соответственно
Рс и N. Если сопротивление нагрузки принять равным 1 Ом, то
53
напряжение сигнала с шумом будет определяться выражением
s/Pc+N, а напряжение_шума—-у/N. Так как изменение входного
сигнала меньше, чем -д/N, приемник не различает, то число уровней,
которое может быть различимо без ошибок, М— -y/Pc+N/^N =
= ^l + Pc/N .
Следовательно, наибольшее количество информации, бит, пере-
носимое каждым импульсом, имеющим -y/l-\-Pc/N различных уров-
ней, составит 1— log2y 1 + Pc/N= 0,51og2 (1 + PJN)
Емкостью канала называют максимальное количество инфор-
мации, которое может быть передано по каналу в секунду. Если
канал пропускает максимум импульсов в секунду, то его емкость
бит в секунду, C=0,5/<log2 Pc/N).
Известно, что по системе с полосой пропускания частот ДЕК
можно передавать импульсы с максимальной скоростью 2ДЕК, им-
пульсов в секунду, поэтому C=AFKlog2 (1 + Рк/N).
2.2. Общая классификация систем телемеханики,
понятия и определения
Отличительной особенностью систем телемеханики по сравнению
с системами автоматики является наличие в них устройств для
передачи-информации на значительные расстояния. Для правильного
функционирования автоматических систем необходимо, чтобы ин-
формация в процессе передачи претерпевала наименьшие искажения.
В условиях же территориальной разобщенности частей системы
и действия помех это затруднительно. Для решения задачи передачи
информации сформировалась особая область науки и техники —
телемеханика, которая охватывает теорию и технические средства
преобразования и передачи на расстояние информации для управ-
ления техническими системами.
Телемеханические системы получили большое распространение
при централизованном управлении территориально развитыми
системами в энергетике, на железнодорожном транспорте, газо- и
нефтепроводах и т. д. Только с использованием средств телемеха-
ники возможно исследование космоса, а также создание автомати-
зированных систем управления производственными процессами на
транспорте и в промышленности.
По выполняемым функциям и характеру передаваемой информа-
ции телемеханические системы подразделяют на системы:
телеуправления, управляющие оборудованием или целыми
производственными комплексами;
телесигнализации, контролирующие на расстоянии состоя-
ние и положение объектов;
телеизмерения, контролирующие на расстоянии параметры
различных величин (ток, напряжение, давление, скорость);
передачи данных, передающие на расстояние цифровую
и другую информацию о работе производственных объектов для
использования ее в вычислительных или управляющих машинах;
54
Рис. 2.1 Структурная схема одноканальной (а) и многоканальной (б) систем передачи
информации
комбинированное, объединяющие некоторые из перечис-
ленных выше систем.
Все системы телемеханики являются системами передачи ин-
формации СПИ. Эти системы содержат совокупность технических
средств передающих информацию от источника к исполнительному
устройству. В наиболее общем виде система для передачи инфор-
мации (рис. 2.1, а) состоит из источника сообщения ИС\ кодиру-
ющего устройства ^У, которое формирует из сообщения А сигнал;
передатчика-модулятора ПМ, преобразующего сигнал в вид, удоб-
ный для передачи по линии связи Л С (физической среды, по которой
передаются сигналы); приемника-демодулятора ПД, преобразую-
щего сигнал в первоначальный вид; декодирующего устройства ДУ,
формирующего из сигнала сообщение. По принятому сообщению
должны быть сформированы сигналы реализации. Эту задачу решает
отдельное устройство — формирователь сигнала реализации ФСР,
воздействующий на исполнительное устройство ИУ. Цель системы —
передача сообщения от источника к получателю, т. е. исполнитель-
ному устройству. Она считается выполненной, если сообщение Б,
принятое получателем, полностью соответствует переданному сооб-
щению А.
При передаче от источника к получателю сообщение подверга-
ется искажениям вследствие воздействия помех.
Помехой называют постороннее возмущение в СПИ, действие
которого приводит к несоответствию переданной и принятой инфор-
мации. В составе СПИ имеется один источник информации и одно
устройство ее реализации. Так как источник создает сообщения
последовательно во времени, то и информация в обычных условиях
передается последовательно. Однако в реальных условиях в СПИ
входит несколько самостоятельных источников сообщений. В этом
случае передача сигналов каждого источника возможна по незави-
симой линии связи. Такое решение не является целесообразным,
так как сооружение большого числа физических линий требует
55
больших капитальных затрат, а при использовании радиолиний это
решение принципиально неосуществимо. Если же передавать сигналы
разных источников по одной линии связи, то они могут слиться
в единый сложный процесс, разделить который на отдельные со-
ставляющие на приемной стороне невозможно. Таким образом,
возникает необходимость в решении следующей проблемы: обеспе-
чить прохождение сигналов по своему независимому каналу, создан-
ному в единой линии связи
Системы передачи информации, в которых сигналы разных
источников сообщений передаются по отдельным каналам, называют
многоканальными системами, а совокупность технических устройств,
обеспечивающих передачу информации от одного источника сооб-
щений по линии связи,— каналом связи. В многоканальных системах
(рис. 2 1, б), кроме указанных ранее звеньев, на передающей
стороне необходимо иметь звено, формирующее канальный при-
знак — формирователь канальных сигналов ФКС, а на приемной
стороне — разделитель канальных сигналов РКС
2.3. Качественные признаки импульсов тока
Носителями информации являются сигналы Передача информа-
ции от источника к исполнительному устройству обусловлена рядом
последовательных этапов формирования сигналов, обладающих
определенными характеристиками. В телемеханике используют дис-
кретные и непрерывные сигналы. В последнем случае в функции
времени меняется тот или иной параметр сигнала — ток, напря-
жение и т. д. Непрерывные сигналы наиболее часто применяют
при телеизмерении. Дискретный сигнал состоит из некоторого числа
п посылок, называемых импульсными посылками.
Передающее телемеханическое устройство формирует дискретные
сигналы из импульсных посылок таким образом, чтобы в эти сигналы
была «записана» телемеханическая информация. Для этого импульс-
ным посылкам придаются определенные качественные признаки.
Качественные признаки импульсов тока оцениваются с точки зрения
простоты их образования и расшифровки, возможности передачи
импульса с заданным качественным признаком по различным линиям
связи (проводным и беспроводным), а также их устойчивости к по-
мехам.
В устройствах телемеханики используются следующие виды им-
пульсных признаков.
Амплитудный признак (рис. 2 2, а) — импульсные посылки
отличаются только по амплитуде. Импульсы разной амплитуды
могут быть получены изменением напряжения источника питания,
подключаемого к линии связи. Амплитудные признаки расшифро-
вываются релейными элементами различной чувствительности, вклю-
ченными в канал связи на приемной стороне. Амплитудный признак
импульсов тока можно применять для любых линий связи. Однако
этот признак обладает низкой помехоустойчивостью, так как ампли-
56
a)
б)
Рис 2 2 Качественные признаки импульсов тока
туда импульсов на приемной стороне может быть сильно искажена
из-за изменений параметров линии связи и воздействия помех.
Реально амплитудные качества используются только при кабельных
линиях связи небольшой протяженности, параметры которых наи-
более стабильны
Этот вид импульсного признака получил распространение при
двух значениях амплитуды (импульс большой А\ и малой Л2 ампли-
туды).
Полярный признак (рис. 2.2, б) имеет два значения — по-
ложительный и отрицательный импульсы (т=2). Применяют им-
пульсы постоянного тока или полуволны выпрямленного переменного
тока. Этот признак может быть использован только для проводных
линий связи. Полярные качества характеризуются высокой помехо-
устойчивостью — полярный признак, Как правило, не изменяет ка-
чества из-за колебания напряжения или изменения параметров линии
связи. Полярность тока может быть зафиксирована на приемной
стороне поляризованным реле.
Временной (широтно-импульсный) признак (рис.2.2,в) —
импульсные посылки отличаются друг от друга длительностью.
При таких признаках на передающей стороне должно быть устрой-
ство, изменяющее длительность посылок, а на приемной стороне —
элементы, различающие посылки разной длительности. В качестве
посылки может быть использована и пауза между двумя импуль-
сами. В этом случае изменение признака посылки будет заклю-
чаться в изменении длительности паузы. Временной признак приме-
няют при любых линиях связи, однако он имеет сравнительно невысо-
кую помехозащищенность. Обычно применяют только два временных
признака (т=2) — большую и малую длительности, отличающиеся
одна от другой не менее чем в 3—4 раза.
Частотный признак (рис. 2.2, г)—импульсные посылки
отличаются друг от друга по частоте. Для образования частотных
посылок применяют частотные генераторы по числу используемых
частот или один перестраиваемый генератор. Частотные качества
расшифровываются электрическими фильтрами. Достоинством час-
тотных признаков является незначительная подверженность их иска-
жениям в процессе передачи. Частотные признаки позволяют ис-
57
пользовать большое число посылок различной частоты В отличие
от всех рассмотренных выше импульсных признаков частотный при-
знак допускает одновременную передачу по каналу связи ряда им-
пульсов различных частот ft. Частотный признак можно применять
на проводной и беспроводной линиях связи.
Фазовый признак (рис. 2.2, Э) — импульсные посылки отли-
чаются друг от друга по фазе относительно опорного сигнала Uo„,
имеющегося в месте приема. Часто в качестве опорного сигнала
используют сеть переменного тока частотой 50 Гц. Наиболее простая
техническая реализация фазового признака достигается при двух
крайних значениях фаз сигналов 0 и 180°. Фазовые качества универ-
сальны относительно линии связи.
2.4. Коды в системах телемеханики и связи
Необходимость в кодировании сигналов возникает в тех случаях,
когда число сообщений N превосходит число качественных признаков
Сигналов Если m—N, то, приписав каждому сообщению
один из т признаков сигнала и посылая один элементарный импульс
с данным признаком, можно передать все сообщения. Если же
m<zNt то для передачи всех сообщений N приходится составлять
комбинации из п элементарных импульсов с т качествами. Теперь
сообщение выражается не одним импульсом, а комбинацией из п
элементарных импульсов При этом число передаваемых сообщений
N, равное числу комбинаций из п элементов, имеющих т различных
признаков каждый, резко возрастает. Таким образом одна из задач
кодирования состоит в обеспечении образования необходимого числа
сообщений при ограниченном числе импульсных признаков т. На ко-
дирование возлагается еще одна важная задача. Кодированный
сигнал может приобрести свойства обнаружения, а иногда и исправ-
ления ошибок, которые возможны в процессе передачи информации,
т е. кодирование повышает достоверность передачи сообщений.
Процесс преобразования сообщений в комбинации дискретных
сигналов (кодовые комбинации) называют кодированием, а правило,
по которому осуществляется это преобразование,— кодом. При
математической записи кодовых комбинаций обычно пользуются
цифрами или буквами. Каждой цифре или букве соответствует
элементарный сигнал (импульс), наделенный определенными при-
знаками (см. п. 2.2).
Коды в зависимости от числа различных качеств элементов кода
подразделяют на двоичные (бинарные) т= 2 и многозначные 3.
Ио принципам построения кодовых комбинаций различают равно-
мерные и неравномерные коды. Равномерными называют такие коды,
у которых все кодовые комбинации состоят из одинакового числа
элементов (п= const). Их применяют в телемеханике. Наиболее
общим критерием деления кодов является закон кодообразования,
в соответствии с которым коды подразделяют на числовые, комби-
наторные и корректирующие (помехоустойчивые).
58
Числовые коды отличаются тем, что их математической основой
являются системы счисления. Число комбинаций в коде N — mH,
т. е. чем выше значность кода т, тем больше число комбинаций
в коде при одном и том же п. Однако наибольшее распространение
нашли двоичные коды т—2. Это объясняется тем, что технически
наиболее просто реализуются устройства, имеющие два устойчивых
состояния. Кодовые комбинации двоичного кода записываются в виде
п-разрядного двоичного числа Для записи в двоичном коде данного
числа сообщений N требуется иметь п разрядов п = flog2jV], где
[log2 N\ означает ближайшее большее целое число. Ниже приведена
запись кодовых комбинаций простого двоичного кода при #= 16
(п= 4).
Десятичное число (или номер ком-
бинаций)
Числовой двоичный код
Десятичное число (или номер ком
бинаций)
Числовой двоичный код
0 12 3 4 5 6 7
0000 0001 0010 ООН 0100 0101 ОНО 0111
8 9 10 II 12 13 14 15
1000 1001 1010 101) 1100 1101 1110 1111
За 0 и 1 следует принимать два качества какого-либо импульс-
ного признака, например, при амплитудном признаке 0-
а при частотном l->f2.
Простой двоичный код не обладает свойствами самозащищен-
ности при искажениях типа 1->-0 и 0->1. В самом деле, искажение
любого символа в кодовой комбинации под воздействием помех в про-
цессе передачи приводит к тому, что одна разрешенная кодовая
комбинация переходит в другую разрешенную. Так, например, при
передаче кодовой комбинации 1010 и искажении типа 1->0 в первом
разряде приводит к тому, что будет принята другая кодовая ком-
бинация 0010.
Комбинаторные коды основаны на применении математической
теории соединений: перестановок Р„, размещений А™» и сочетаний
Сто. К группе комбинаторных кодов относят также коды, исполь-
зующие различные разновидности законов соединении.
В коде по закону перестановок Рп комбинации образу-
ются из т символов и отличаются одна от другой только порядком
следования символов. Число элементов во всех комбинациях
n = m = const, а общее число комбинаций N=m\
При трех символах a, b, с (п = т = 3) возможны следующие
перестановки: abc, acb, bac, bca, cab, cba.
Полное число комбинаций для различных т показано ниже.
т 3 4 5 6 7
Р„ 6 24 120 720 5040
В коде по закону размещений А„а каждая комбинация
состоит из п= т различных символов при полном их числе т.
Соединения типа Ато различаются символами, входящими в них, или
59
порядком их следования в комбинациях. Число возможных ком-
бинаций:
N = А'!,',, = тА/чП" - /п)!
Так, при т0 = 3 (например, а, Ь, с) и т = п = 2 возможны сле-
дующие размещения, ab, Ьа, ас, be, cb, са.
Код по закону сочетаний СХ отличается тем, что кодовые
комбинации в нем образуются сочетанием из то по т элементов.
Таким образом, в каждой комбинации число элементов п = т и раз-
личаются они только символами, их образующими. Общее число
комбинаций
м = С'",„ = тА/\т\(тп — т)!|.
Так, при «?о = 4(а, b, с, d) и ц = т = 2 имеют место следующие
комбинации: ab, ас, ad, be, bd, cd.
С м e н но - ка ч ест ве н н ы й код отличается наложением одного
ограничения. Символы кода, которые расположены рядом, не могут
быть одинаковыми, повторение же одинаковых символов допуска-
ется. Отсюда исключаются, например, такие комбинации, как abbe,
ccab и т. д., а также структуры, как acb, abca и т. д., будут разре-
шенными. Сменно-качественные коды характеризуются числом
символов т и полным числом элементов п. Полное число комбинаций
при этом коде N = — 1)'*“ '.
Пусть т — 3 (символы а, Ь, с) и п = 3. Тогда получим следующие
комбинации (М=12): abc, acb, bac, bca, cab, cba, aba, аса, beb,
bab, сас, cbc.
Корректирующие коды имеют ту особенность, что они позволяют
обнаружить, а при необходимости и исправить определенное число
искажений, возникающих при передаче кодовой комбинации. Это
достигается наложением определенных ограничений на закон со-
ставления или на число используемых кодовых комбинаций.
В таких кодах благодаря определенной избыточности сначала
появляется возможность обнаружить,, т. е. определить факт наличия
искажений в принятой комбинации. Вводя дальнейшие ограничения
и усложняя структуру кода, можно получить возможность устано-
вить точное место ошибки и исправить ее, т. е. восстановить истинное
сообщение.
Общий принцип обнаружения и исправления ошибок можно по-
яснить таким образом. Все множество комбинаций кода N разбива-
ется на две группы: разрешенные комбинации (их число Мр) и запре-
щенные комбинации (их число N — Nv) или не используемые для
передачи сообщений. Это разделение выполняется таким образом,
чтобы искажение одного, двух или более элементов разрешенной
кодовой комбинации превращало ее в запрещенную. При приеме
это искажение будет обнаружено. Далее в результате сравнения
принятой комбинации с разрешенными определяется та разрешен-
ная комбинация, которая меньше всего отличается от принятой.
Эту разрешенную комбинацию и считают истинной. Так исправ-
ляются ошибки. Принципы обнаружения и исправления ошибок
наглядно иллюстрируются геометрическими моделями. Любой
60
a) / J
Ai(00l)
X,
As(101)
Рис 2.3 Геометрическое представ-
ление двоичного кода при п= 3 (а);
однократные искажения кодовых
комбинаций ООО и 111 (б)
AM
Аг(010)у
**2
Ayl/OOj
*1
А6(110)
h}(011)
«-элементный двоичный код (т=2) можно представить в виде
«-мерного куба, в котором каждая вершина отображает кодовую
комбинацию, а длина ребра куба соответствует одной единице
(рис. 2.3). Каждой вершине куба приписывают кодовую комбинацию
по следующему правилу: на i-м месте кодовой комбинации ставится О,
если проекция этой вершины на г-ю ось координат равна 0, и 1, если
проекция равна 1. Например, запишем кодовую комбинацию, соот-
ветствующую вершине Д4. Проектируя эту вершину на ось %i, мы
получим единицу, на втором и третьем местах комбинации запишутся
нули, так как проекции на оси х2 и х3 равны нулю. Таким образом,
вся комбинация в точке Д4 запишется, как 100. В таком кубе рас-
стояние между вершинами (кодовыми комбинациями) измеряется
минимальным числом ребер, находящихся между ними. Это расстоя-
ние обозначается буквой d и называется кодовым расстоянием.
Кодовое расстояние d между двумя кодовыми комбинациями
может быть определено как число одноименных разрядов с отлича-
ющимися символами. Например, d между комбинациями 0101001
и 1100111 равно четырем. Кодовое расстояние характеризует свой-
ство помехозащищенности кодов, оно показывает, насколько одйа
разрешенная комбинация удалена от другой. Чем больше d, тем
труднее помехам исказить посланную комбинацию так, чтобы она
превратилась в другую разрешенную комбинацию, т. е. чтобы было
принято ложное сообщение.
Для характеристики помехозащищенности свойств кода в целом
существует понятие минимального кодового расстояния
</,П1П — это минимальное расстояние между двумя парами кодовых
комбинаций, входящих в данный код. Проанализируем связь между
величинами ДП||1 и помехозащитными свойствами на примере двоич-
ного (щ=2) трехразрядного (« = 3) кода. Если в этом коде
использовать все восемь комбинаций в качестве разрешенных, то
для этого кода ДП|П=1 и такой код не обладает помехозащитными
свойствами. При уменьшении числа разрешенных комбинаций
с восьми до четырех появляется возможность обнаружения оди-
ночных ошибок. Для того чтобы реализовать эту возможность,
выберем в качестве разрешенных такие кодовые комбинации, чтобы
dmin = 2, например 111, 100, 001, 010.
Если в процессе передачи произошла одиночная ошибка, т. е.
исказился один знак, то это будет обнаружено на приемной стороне.
В самом деле, пусть передается кодовая комбинация 100 и во время
передачи 1 исказилась в 0 в первом разряде. Тогда будет принята
61
запрещенная кодовая комбинация ООО, что говорит о наличии ошиб-
ки. Таким образом видно, что построение помехоустойчивого кода
связано с недоиспользованием кодовых комбинаций, т. е. избыточ-
ностью. Уменьшение числа комбинаций приводит к повышению
помехоустойчивого кода. Если еще больше ограничить число разре-
шенных комбинаций, то можно не только обнаруживать, но и исправ-
лять ошибки. Выберем в трехмерном кубе (рис. 2.3, а) вершины,
которые находятся друг от друга на расстоянии трех ребер (dmin = 3),
например До (ООО) и А7 (111). Если в качестве разрешенных при-
менять только эти две комбинации ООО и 111, то появляется возмож-
ность исправить одну ошибку или обнаружить две ошибки без воз-
можности их исправления.
На рис 2 3, б показаны возможные искажения разрешенных
кодовых комбинаций (рассматривается искажение только одного
символа). Искаженные комбинации отличаются от исходных только
одним символом, а от другой разрешенной комбинации — двумя
символами. Поэтому на приемной стороне искаженную кодовую
комбинацию отождествляют с исходной разрешенной. Разумеется,
все эти рассуждения по исправлению искажений действительны
только в том случае, когда вероятность двойных ошибок, а также
ошибок большей кратности значительно меньше вероятности одно-
кратных ошибок.
Основными параметрами корректирующих кодов являются коэф-
фициенты обнаружения ошибок Коби коэффициент избыточности
Киз6 и корректирующая способность кода.
Коэффициент обнаружения ошибок показывает, какая
часть от всех возможных ошибок обнаруживается данным кодом,
^об|| = Р оо/Р к.
। де Рт, - вероятность обнаружения ошибок в кодовой комбинации,
Рк вероятность искажения комбинации
Иногда в качестве параметра используют вероятность необна-
руженной ошибки Рно. Зная, что
4“ Р»О 4“ Ра» = 1'
где Рпп — вероятность правильного приема комбинации, и I—Рпа= Рк,
КпЛ» = (1 - Рпп - Рно)/Рк = 1 - Рно/Рк
Коэффициент избыточности характеризует степень ис-
пользования кода для кодирования сообщений
Лизб = 1 — log, Wp/log, IV,
где Л'р — число разрешенных комбинаций,
JV — общее число комбинаций в коде с данной разрядностью
Корректирующая способность кода связана с минималь-
ным кодовым расстоянием dmin следующими соотношениями:
dmin = г + 1, dm,n = г + S + 1,
-г i п — 2 S -f~ 1 .
где г - число обнаруживаемых ошибок (г^З),
S - число исправляемых ошибок
Ь2
Таблица 2.1
Деся тичное число Простой двоимный разрядный код Контроль ный разряд Код с контролем по четности Деся тичное число Простой двоичный разрядный код Контроль ный разряд Код с контролем во четности
0 ООО 0 0000 4 100 1 1001
1 001 1 ООН 5 101 0 1010
2 010 1 0101 6 110 0 1100
3 он 0 оно 7 111 1 1111
Использование геометрических моделей для построения коррек-
тирующих кодов при п>3 затруднительно. Поэтому для построения
многоразрядных помехоустойчивых кодов предусматриваются опре-
деленные правила. Рассмотрим ряд кодов, обеспечивающих обнару-
жение ошибок, которые применяют в телемеханике.
Код с контролем по четности — формируется дополнением про-
стого двоичного «о-разрядного кода контрольным разрядом, в кото-
ром записывается 0 и 1 с тем, чтобы число единиц в кодовой комби-
нации было четным. Таким образом, общее число разрядов в пере-
даваемой комбинации п = По+1- Кодовые комбинации для кода
с контролем по четности при «о = 3 приведены в табл. 2.1.
Этот код содержит Л'р— 2"° комбинаций, имеет минимальное ко-
довое расстояние dmi„ = 2. Коэффициент избыточности кода
Ккзб = 1 — log? 2""/log-2 2""+1 = 1 — Па/(ПО + I).
На приемной стороне осуществляется проверка на четность.
В принятых комбинациях подсчитывается число единиц. Если оно
четное, то считается, что искажений не было. Этот код обнаруживает
нечетное число искажений, его применяют в устройствах сопря-
жения каналов передачи данных с ЭВМ.
Коэффициент обнаружения для этого кода
Кобн = (Р1 + P.i + Р5 + ...)/Рк.
где Pi, Рз, Ps — соответственно вероятности одиночной, тройной, пятикратной ошибок
° кодовой комбинации.
Вероятность /-кратной ошибки в «-элементной кодовой комбинации
Р, = С‘Р1(1 - Р3)п~‘,
С'„ = п'./[Р(п - /)! j;
где Р, — вероятность неверного приема одного элемента;
(1—Р3} —вероятность правильного приема элемента.
Вероятность искажения кодовой комбинации Рк= 1 — (1 — Р3)п.
Так как в каналах передачи данных P3<Z 10 3, то
к .. |С‘РЭ (1 - Рзу~'\ _ [*Рэ(1 - РэГ1]
Лови- |i _ (1 _ рэ)»| ~ прз ^э)
Например, для пятиэлементного кода при добавлении одного
проверочного элемента (п= 6) при Рэ= 10-3:
Л'изб = 1/6; Л'обн «(I - 10-у « 1 - 5- 10-* = 0,995,
63
т. е. из тысячи искаженных комбинаций только в пяти ошибки
не будут обнаружены.
Код с постоянным весом (равновесный код) выбирается из двоич-
ного кода на все сочетания комбинаций с одинаковым числом
единиц (/). Обще число разрешенных комбинаций такого кода
NP= С‘„ = «'/[/'(л- Z)t]
Например, код Cl(n — 5, число единиц — 3): 00111, 01011, 01101,
01110, 10011, 10101, ЮНО, 11001, НОЮ, 11100.
Коэффициент избыточности данного кода
^изб = 1 — log2C^/log22" = 1 — log2C'„/n
Правильность принятых комбинаций в кодах определяется под-
счетом числа единиц и если, например, в коде Cg принято не три
единицы, то при передаче произошла ошибка. Код обнаруживает
любые одиночные искажения, а также многие двойные, тройные
и другие искажения.
В инверсном коде исходная n-разрядная двоичная комбинация
дополняется другой также n-разрядной, составленной по определен-
ному правилу. В линию посылается удвоенное число импульсов (2п).
Правило образования кода следующее: если в исходной комбинации
четное число единиц, то добавляемая комбинация повторяет исход-
ную, а если нечетное, то в добавляемых п разрядах все нули превра-
щаются в единицы, а единицы в нули. Таким образом комбинация
0101 в инверсном коде будет передана, как 01010101, а комбинация
1000 — как 10000111. Коэффициент избыточности этого кода Киз6 = 0,5.
При приеме кодовой комбинации выполняются две операции.
Сначала суммируются единицы, содержащиеся в первых п элемен-
тах Если их число оказывается четным, то вторая группа из п эле-
ментов принимается без изменения, если нечетной, то вторая группа
символов инвертируется (0-И и 1—-0). После этого обе зафиксиро-
ванные комбинации сравниваются поэлементно и при выявлении хотя
бы одного несовпадения делается вывод о наличии искажения.
Ошибка в данном коде будет обнаружена только в том случае, если
одновременно исказятся два элемента в исходной комбинации и соот-
ветствующие им два элемента в повторяемой комбинации.
В корреляционном коде каждый элемент исходного кода преобра-
зуется в два, при этом 1 преобразуется в 10, а 0 в 01. Так, например,
комбинация ОНО исходного кода в корреляционном коде запишется,
как 01101001 У корреляционного кода так же, как и у инверсного,
Кчзб= 0,5. На приеме ошибка обнаруживается в том случае, если
в парных элементах будут содержаться одинаковые символы, т. е.
00 или 11. Этот код обладает высокой помехоустойчивостью, ошибка
не будет обнаружена только в том случае, если искажениям под-
вергнутся два рядом стоящих символа, соответствующие одному
элементу исходного кода.
Циклические коды используют в аппаратуре передачи данных
на железнодорожном транспорте. Они относятся к систематическим
кодам, у которых при сложении по модулю 2 любого числа разре-
64 2*
шенных комбинаций также получаются разрешенные, а проверочные
элементы являются линейными комбинациями информационных
(суммированием по модулю 2).
В циклических кодах при циклической перестановке элементов
разрешенной комбинации также получается разрешенная комби-
нация. Циклический код задается производящим (образующим)
полиномом, который определяет число проверочных элементов в ком-
бинациях и закон их образования, т. е., в конечном счете, опреде-
ляет свойства кода по обнаружению ошибок.
Двоичные комбинации формально можно записать полиномом
фиктивной переменной х Например, комбинации 1110001 соответ-
ствует полином х6+ х5+ х4-|- 1. Над этими многочленами можно вы-
полнять все операции согласно законам алгебры, за исключением
вычитания и сложения, которое осуществляется по модулю 2. Отли-
чительной способностью разрешенных комбинаций данного цикли-
ческого кода является то, что все они делятся без остатка на про-
изводящий полином.
Рассмотрим образование разрешенных комбинаций заданного
циклического кода (и, k) с производящим полиномом q(x). Например
задан код (7,4) с <?(х)= х3+ х2-\- 1, тогда комбинация, которую не-
обходимо закодировать в данном коде,
1011 -*х3 + х + 1 = G(x)
Кодирование заключается в циклическом сдвиге G(x) на г раз-
рядов, что соответствует умножению этого полинома на хг. В данном
случае г== 3, поэтому
G(x)x' = (х! 4- х 4- 1)х3 = х6 + х4 4- х3
Полученный полином делим на производящий полином
(Xе + X4 + х’)/(х3 + X2 + 1) =
= х’ + х2 + R (x)/q (х),
где R (х) = х2 + 1 — остаток от деления
Этот остаток прибавляем к полиному G (х) хг и окончательно
получаем нужную нам разрешенную комбинацию
,г _|_ х4 + х3 + X2 4- 1 — 1011 101,
1де х6 4- х4 4- -v’ — G (х)хг, 1011 = k, 101 = г
В полученной комбинации четыре информационных и три про-
верочных элемента. Она без остатка делится на <?(х)= х3-|-х2-4-1.
Искажение комбинации можно представить как результат сло-
жения неискаженной комбинации' и комбинации ошибки, которая
также может быть записана полиномом. Ошибка не будет обнару-
жена, если полином ошибки без остатка делится на <?(х). Это воз-
можно только в том случае, если степень полинома ошибки выше
степени <?(х). Следовательно, циклический код надежно обнаруживает
пакеты (группы) ошибок длиной, равной или меньшей степени q(x),
т. е. числа проверочных разрядов г.
3—735
65
2.5. Способы разделения сигналов и их элементов
При подаче сигналов от нескольких источников сообщения воз-
никает необходимость разделения этих сигналов с тем, чтобы на
приемной стороне можно было определить, к какому источнику
сообщений относится каждый из сигналов, и направить его к своему
приемнику сигнала. Аналогичная задача имеет место, когда пере-
даются элементы кодового сигнала. При передаче необходимо отде-
лить элементы кода друг от друга, восстановив на приемной стороне
первоначально заданные их позиции в коде.
В телемеханике применяют три основных способа разделения
сигналов и их элементов: кондуктивное (схемное), временное
и частотное.
При кондуктивном разделении для каждого сообщения (или
элемента кодового сигнала) отводится независимая электрическая
цепь связи. По каждой электрической цепи могут осуществляться
независимая и параллельная передача сообщений (рис. 2.4).
Посылка сигналов каждого источника сообщений определяется
двухпозиционными ключами KI, К2, KL, в зависимости от поло-
жения которых в линейных проводах устанавливается то или иное
направление постоянного тока Приемниками являются электро-
магнитные реле. От каждого источника сообщений информация
передается по своему проводу, обратный провод общий для всех
каналов Общее число сообщений, которое можно передать в рас-
сматриваемой системе,
N = mL,
где т — число признаков, придаваемых посылками,
L — число прямых проводов линии связи
Неэкономичное использование линий связи практически исклю-
чает применение этого способа разделения в телемеханической
системе при длинах линий связи свыше 3—5 км.
При временном разделении сигналов соответствующие передаю-
щие и приемные узлы устройств телемеханики поочередно под-
ключаются к линии связи с помощью синхронно и синфазно рабо-
тающих коммутирующих устройств (распределителей). Принципи-
альная схема, иллюстрирующая временной метод разделения, пока-
зана на рис. 2.5. В качестве коммутирующих устройств использо-
ваны шаговые распределители 1ШР и 2ШР. Информация пере-
дается полярными качествами тока.
Сообщения от каждого источника определяются положением
ключей управления К.1, К2, KS. В качестве декодирующих
устройств на приемной стороне предназначены поляризованные реле
Pl, Р2, PS. В соответствии со схемой за один цикл работы
распределителей последовательно во времени передаются сообщения
от каждого источника информации. Общее число сообщений, которое
можно передать,
W = mS,
где S — число контактов распределителей
66 3—2
Рис 2 4 Схема системы с кондуктивным раз-
делением сигналов
Рис 2 5 Схема системы с временным
разделением сигналов
К исполнительным цепям
Функцию шаговых распределителей могут выполнять любые
переключающие устройства, в том числе и бесконтактные. Основным
условием надежного и точного разделения каналов является строгая
синхронность работы распределителей. Для выполнения этого усло-
вия существуют три основных метода синхронизации: общей сетью,
циклический и пошаговый.
При синхронизации общей сетью (рис. 2.6) питание приводов
распределителей осуществляется от проводов общей электрической
сети частотой 50 Гц, называемой источником синхронного питания
UCT. В качестве такого источника используют сеть одной энергети-
ческой системы. Однако этот метод синхронизации может быть ис-
пользован при относительно коротких (до 20 км) линиях связи ЛС.
В длинных линиях из-за непостоянства нагрузок потребителей,
подключаемых к энергетической системе, возможно нарушение син-
фазности питания и, следовательно, синфазной работы распре-
делителей.
При циклической синхронизации приводы распредели-
телей, расположенные на передающей и приемной сторонах, питаются
от специальных генераторов импульсов управления, настроенных
на одинаковую частоту. Однако даже при самой точной взаимной
настройке генераторов рассогласование положения распределителей
будет накапливаться со временем. Для устранения рассогласован-
ности один раз за цикл осуществляется принудительное синфази-
рование распределителей установкой их в начальное положение.
При шаговой синхронизации
на передающей стороне имеется генера-
тор импульсов. Этот генератор переклю-
чает оба распределителя. При пошаго-
вой синхронизации по линии связи на
каждом шаге распределителей необхо-
димо передавать специальные синхро-
низирующие импульсы.
При частотном разделении (рис. 2.7)
для передачи каждого сообщения
Рис 2 6 Схема, поясняющая ме-
тод синхронизации общей сетью
выделяется определенная полоса
з*
67
Л7 В!
Рис 2 7 Схема системы с частотным разделением сигналов
частот Afi. Сигналы от всех источников сообщения передаются по
линии связи одновременно. Сообщение от каждого источника пере-
дается по линии колебаниями определенной частоты ft (1= 1,2, ..., t).
На передающей стороне установлены генераторы Г1—Ft, вырабаты-
вающие колебания с частотами fi, fz, .., ft. Отсутствие посылки
колебаний соответствующей частоты означает 0, посылка колеба-
ний — 1. Колебания суммируются в линии связи. Разделение посылок
от источников сообщений осуществляется на приемной стороне
полосовыми фильтрами ПФ'1, ПФ'2, ..., ПФ'1, на выходе которых
через выпрямители Bl, В2, Вп включены исполнительные реле
Pl, Р2, ..., Pt. Частоты /i, fi, ..., ft должны быть выбраны таким обра-
зом, чтобы на этих частотах сигналы можно было разделить полосо-
выми фильтрами на приемной стороне.
2.6. Общие принципы телеуправления и телесигнализации
Управление удаленными объектами осуществляется из диспет-
черского пункта ДП оператором. На диспетчерском пункте нахо-
дится диспетчерский полукомплект приемно-передающей аппаратуры
и непосредственно около управляемых или контролируемых объектов
размещаются полукомплекты контролируемых пунктов КП. Управ-
ляемые или контролируемые объекты территориально размещают
в одном месте — сосредоточенные объекты (рис. 2.8, а) или разбро-
саны небольшими группами на значительные расстояния друг от
друга — рассредоточенные объекты (рис. 2.8, б). При сосредоточен-
ных объектах на все объекты устанавливают общий полукомплект
КП, а при рассредоточенных около каждого из них (или для группы)
устанавливается свой полукомплект аппаратуры.
Системы телемеханики могут быть замкнутыми, когда имеются
устройства телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС) или теле-
измерения (ТИ), или разомкнутыми, когда используют только
устройства ТУ, или ТС, или ТИ. Системы ТУ самостоятельно при-
меняют очень редко, чаще всего их дополняют устройствами ТС.
Такие системы носят название ТУ — ТС. Для них характерна пере-
дача ограниченного числа дискретных команд или извещений. При
68
3—4
их передаче используют следующие методы избирания: прямое,
кодовое и групповое.
Прямое избирание характеризуется тем, что содержание каждого
сообщения (команды) определяется только одним импульсом опре-
деленного качества. Принцип прямого избирания может быть пояснен
при помощи схемы (см. рис. 2.7) Для случая использования частот-
ного импульсного признака. Пусть требуется управлять N= 1/2.
объектами и при этом каждый объект может быть включен либо
отключен. Для этого необходимо передать t различных команд:
«Включить 1-й объект»; «Отключить 1-й объект»; «Включить 2-й объ-
ект»; «Отключить 2-й объект» и т. д. Тогда t команд можно передать,
посылая в необходимые моменты времени один из частотных им-
пульсов, отличающихся друг от друга частотой, т. е. необходимо
иметь т= t различных качеств частотного импульсного признака
fi, fz, , ft. Импульсу с частотой fi можно придать значение команды
«Включить 1-й объект», импульсу с частотой Д— «Отключить
1-й объект» и т. д. Принцип прямого избирания можно осуществить
и в системах с временным или кондуктивным разделением элементов
сигнала. Важное свойство систем с прямым избиранием — возмож-
ность одновременной передачи в них одной, двух или всех возмож-
ных команд, так как каждая команда посылается независимо —
по своему каналу. Это свойство систем называют циркулярно^
стью. Для систем с временным разделением циркулярность соблю-
дается только в пределах цикла.
Кодовое избирание характеризуется тем, что каждая команда
передается определенной кодовой комбинацией. Для передачи
команд может быть использован любой код. На передающем конце
системы с кодовым избиранием устанавливают шифратор, а на при-
емном — дешифратор. При нажатии одной из кнопок управления
(рис. 2.9, а, б) сигнал поступает на шифратор Ш, который преобра-
зует этот сигнал в определенную комбинацию кода. Через линию
связи ЛС эта комбинация поступает на фильтры приемного полу-
комплекта ПФ, которые выделяют частотные импульсы. Сигналы
на их выходах выпрямляются выпрямителями (Bl, В2, ВЗ) и в виде
кода комбинаций импульсов постоянного тока поступают на дешиф-
ратор Д, который обеспечивает при каждой фиксированной комби-
нации входных импульсов возбуждение только одного исполнитель-
ного реле (Pl, Р2, .... Р7) на выходе.
Кодовый метод избирания используют в системах с временным
и кондуктивным разделениями.
69
a)
иода
иода
! Кодовая комбина- ция Сигналы на выходах шифратора Сигналы на выходах генераторов Состояние исполнительных реле
1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7
К1 001 ж f3 1/IIM
KZ 010 гг |/|Л щлл
КЗ 011 (/V 7/> л шо
ы
кч 100 W п 1AJ циии Wa
KS 101 1/lfl/l
Ж w
Кб 110 A/L
ж
К7 111 W
ШШЛ LZL w
Рис 2 9 Функциональная схема частотной системы ТУ с кодовым избиранием
(а) и структура сигналов в линии (б)
В кодовых системах в каждый момент времени можно пере-
давать только одну команду, т. е. эти системы не обладают свой-
ством циркулярности. При этом сообщения передаются последова-
тельно во времени.
Групповой метод избирания применяют в основном для рассредо-
точенных систем телемеханики и при значительном числе объектов
управления. При таком методе избирания каждую кодовую комби-
нацию разбивают на группы. Первая группа элементов сообщения
выбирает КП, вторая — несет информацию о характере операции
(«включить» или «отключить»), а третья — выбирает объект ТУ
на уже выбранном КП. Каждая из этих составляющих сообщения
может передаваться прямым либо кодовым методом. Групповой
метод избирания позволяет существенно упростить техническую реа-
лизацию шифратора и дешифратора.
70
2.7. Устройства телеизмерения
Системы телеизмерения предназначены для передачи значений
контролируемых параметров на значительные расстояния. Необхо-
димость в таких системах вызвана тем, что при больших расстояниях
передачи и использовании обычных электрических способов изме-
рений значительно возрастают погрешности измерения за счет непо-
стоянства параметров линии связи. При большом числе контролируе-
мых параметров обычные способы измерений не подходят, потому
что их применение потребовало бы строительство многопроводных
линий. Обычные методы измерений принципиально непригодны в слу-
чае контроля параметров подвижных объектов. Таким образом
основная задача, которая решается устройствами телеизмерения,
заключается в том, чтобы обеспечить возможность измерения элек-
трических и неэлектрических параметров на больших расстояниях
с допустимой точностью.
Датчик телеизмерения ДТ (рис. 2.10) преобразует контролируе-
мую величину А) в соответствующий первичный сигнал. Передающее
устройство ПУ преобразует этот сигнал во вспомогательную величину
У1=<р(Л1), удобную для передачи по линии связи ЛС. Приемное
устройство ПрУ преобразует принятую величину в форму, удобную
для отсчета, и приемный прибор ПП воспроизводит измеряемую
величину. Из-за помех в линии связи сигнал на входе приемного
устройства уз может отличаться от сигнала у\ на выходе передающего
устройства. По этой же причине, а также вследствие искажений
при преобразованиях показание приемного прибора Аз отличается
от контролируемой величины Ль При создании систем телеизмерения
основная задача состоит в том, чтобы выбрать такой вспомогатель-
ный параметр у, который искажался бы в линии связи минимально.
По характеру зависимости между измеряемым параметром Ai
и параметром выходного сигнала передающего устройства yi систе-
мы ТИ подразделяют на аналоговые и дискретные (кодовые).
Аналоговые системы характеризуются непрерывной зависимостью
между измеряемым параметром Ai и параметром выходного сигнала
yt (рис. 2.11, а). Характерной особенностью дискретных систем
является осуществление в передающем устройстве операции кван-
тования по уровню. Зависимость у\ — <р(Л1) для дискретных систем
носит ступенчатый характер (рис. 2.11, б). При этом вместо передачи
непрерывного ряда значений измеряемой величины передается ко-
нечное число ее уровней, каждому из которых соответствует опре-
деленная кодовая комбинация. Системы ТИ по характеру исполь-
зования канала связи подразделяются на одноканальные и много-
Рис 2 10 Структурная схема системы телеизмерения
71
Рис 2 11 Характеристики вход — выход для аналоговой (а) и ди-
скретной (б) систем
канальные. В первом случае по одному частотно-выделенному каналу
связи передают только один параметр ТИ, а во втором — по одному
каналу методом временного разделения передается несколько пара-
метров ТИ. Аналоговые системы, как правило, выполняются в виде
одноканальных, а дискретные — как многоканальные.
В зависимости от вида сигнала и способа его модуляции под
воздействием измеряемого параметра аналоговые системы подразде-
ляют на: системы интенсивности, в которых измеряемый параметр
преобразуется в сигнал методом амплитудной модуляции (AM);
частотные системы, использующие для преобразования методы
частотной (ЧМ) и частотно-импульсной (ЧИМ) модуляций; системы
с временной импульсной модуляцией, использующие преобразование
по методу широтно-импульсной (ШИМ) и фазо-импульсной (ФИМ)
модуляций.
Системы интенсивности применяют при сравнительно
небольших расстояниях передачи, так как если расстояния значи-
тельны, то возрастают погрешности от изменения параметров линии
связи. Реально же эти расстояния при воздушных линиях связи
не превышают 10 км, а при кабельных — 25 км. В устройствах
интенсивности измеряемая величина преобразуется в ток или напря-
жение. Системы интенсивности подразделяют на небалансные, ба-
лансные и логометрические.
Первичный измеритель ПИ (рис. 2.12) соединен с реостатным
преобразователем РП, который выполнен в виде делителя напря-
жения. В зависимости от угла поворота аи подвижной части ПИ
меняется соотношение плеч делителя, а следовательно, и напряжение
U„, подводимое к линии. Для
уменьшения влияния на точность
телеизмерения изменений сопро-
тивления линейных проводов, вызы-
ваемых изменениями температуры,
в линейную цепь включают бал-
ластное сопротивление R6 из мате-
риала с малым температурным
коэффициентом сопротивления.
Обычно /?б>10/?л, где Рл — сопро-
тивление линейных проводов.
Рис 2 12 Небалансная система ТИ с
реостатным датчиком
72
В качестве приемного прибора ПП служит магнитоэлектрический
гальванометр обычной конструкции. Принимая во внимание, что
/?д< /?П0Лн= #б+ /?л+ Rnn, где R„n — сопротивление ПП, можно запи-
сать выражение для определения тока в цепи ПП
I = -g—/Кпогн. а так как — = ла»,
Ад Ад
, KU
то / = ----аи — /СюСи,
АПОЛН
к и
где f( и X] = —-- - коэффициенты пропорциональности
АПОЛН
Таким образом отклонение приемного прибора пропорционально
углу поворота подвижной части первичного измерителя.
Основными источниками погрешностей в системе являются изме-
нение напряжения источника питания U и изменение сопротивления
изоляции между линейными проводами. Балансные и логометриче-
ские системы позволяют значительно повысить точность ТИ.
Группу частотных систем ТИ составляют системы с частот-
ной и частотно-импульсной модуляциями, у которых измеряемая
величина пропорциональна или функционально связана с частотой
синусоидального или импульсного сигнала в канале связи. Частотные
системы получили наибольшее распространение благодаря сравни-
тельной простоте и высокой помехоустойчивости. В связи с тем,
что частота не искажается, такие системы могут работать на любые
расстояния. Для характеристики частотных систем вводится несколь-
ко параметров. Основными из них являются минимальная fmin и мак-
симальная частоты fmax, передаваемые в канал связи; коэффициент
изменения частоты А= f max/fmm. Эти параметры определяют точность
систем ТИ, а также полосу частот, занимаемую системой в линии
связи. Малые значения А приводят к возрастанию погрешности ТИ
и уменьшению полосы частот, а с возрастанием А погрешность па-
дает, однако увеличивается требуемая полоса частот, необходимая
для передачи телеизмерительной информации
В простейшем частотно-импульсном устройстве телеизмерения
мощности электрического (рис. 2 13, а) тока на оси электрического
счетчика С закреплен диск с прорезями Д, с одной стороны которого
установлен источник света ИС с оптической системой ОС, а с дру-
гой — фотоэлемент Ф. В этом фотоэлектрическом преобразователе
Рис 2 13 Схемы частотно импульсного устройства телеизмерения (а) и релейно-
конденсаторного частотомера (б)
73
скорость вращения диска (п) и частота импульсов ([) на выходе
фотоэлемента Ф, а следовательно, и усилителя У пропорциональны
телеизмеряемой мощности Р, т. е.
f = тп — КтР,
где т — число прорезей диска,
К—коэффициент пропорциональности
В качестве приемника П применяют частотомеры, которые пре-
образуют частотно-модулированные сигналы в напряжение или ток.
Значение тока или напряжения определяется частотой. На выходе
подключен измерительный прибор ПП.
В простейшем релейно-конденсаторном частотомере (рис. 2.13, б)
быстродействующее реле Р принимает импульсы тока 1Я (рис. 2.14, а),
поступающие по ЛС от передающего устройства. При возбужде-
нии реле Р приходящим из ЛС импульсом постоянный ток I источ-
ника питания U проходит через конденсатор С1, резистор R2 и прибор
ПП (зарядный импульс тока на рис. 2.14, б). После прекращения
импульса и обесточивания реле Р его контакт переключается и ток I
проходит через резистор R1, конденсатор С2 и прибор ПП, а конден-
сатор С2 разряжается на резистор R1. Средний ток, протекающий
через прибор, 2CU/T= 2CUf, где Cl— С2= С, f—\/T
Средний ток, протекающий по прибору, пропорционален частоте
импульсов, поступающих из линии. Цепочка /?ФСФ исключает коле-
бание стрелки прибора при низких частотах сигналов в линии.
Основным элементом современных передающих устройств систем
с частотной модуляцией является электронный генератор синусои-
дальных колебаний Г, частота которого меняется в зависимости
от значений измеряемой величины. Часто применяют управление
частотой конденсатором переменной емкости (рис 2 15, а). Этот
конденсатор является элементом задающего контура и он механи-
чески связан с осью первичного измерительного прибора.
Электрический способ управления частотой основан на приме-
нении в качестве индуктивности колебательного контура ЛС-гене-
ратора дросселя с насыщенным стальным сердечником ДН
(рис. 2 15, б).
Рис 2 15 Передающие устройства час-
тотных систем ТИ
Рис 2 14 Токи, проходящие через линию
связи (а) и прибор ПП (б)
74
fl?
Рис 2 16 Элементарные сигналы широтно импульсной (а) и фазо-импульсной
(б) модуляции
Индуктивность дросселя меняется при подмагничивании сердеч-
ника постоянным током. Пропуская по обмотке управления Wy по-
стоянный ток I, зависящий от измеряемой величины А, изменяют
индуктивность обмоток Wp, а тем самым и частоту колебаний
LC-генератора. Приемное устройство систем с частотной модуляцией
обычно выполняют в виде конденсаторных частотомеров, которые
ничем не отличаются от таких же для частотно-импульсных систем.
В телеизмерительных устройствах системы с временной им-
пульсной модуляцией параметром сигнала, несущим инфор-
мацию при передаче по каналу связи, является длительность импуль-
са т, или интервал между фронтами импульсов, т. е. используются
два вида первичной модуляции: ШИМ (рис. 2.16, а) и ФИМ
(рис. 2.16, б) При ФИМ передают обычно не только последователь-
ность импульсов, смещенных по времени (по фазе) в соответствии
со значениями измеряемой величины, но и последовательность опор-
ных импульсов. Каждый элементарный сигнал состоит из двух им-
пульсов: опорного ОИ и отсчетного ОтИ, а информацию несет интер-
вал т между их фронтами Как правило, т линейно зависит от
измеряемой величины А
Т = Trnin 4" (Tmax — Ttnin) (4 — 4min)/(4max — 4mln),
где Ттах и гтт — максимальная и минимальная длительности элементарного сигна-
ла соответствующие максимальной Лтах и минимальной Дт1п
измеряемым величинам
При широтно-импульсной системе ТИ (рис. 2.17) входное посто-
янное напряжение (7А, зависящее от измеряемой величины А, и
напряжение пилообразной формы [/к, вырабатываемое генерато-
ром пилообразного напряжения, сравниваются нуль-органом НО.
Нуль-орган, фиксируя момент равенства напряжений (/А и £7К,
Рис 2 17 Широтно-импульсная система ТИ
структурная схема передатчика (а) временные диаграммы работы передатчика (б) принципи
альная схема приемника (в)
управляет триггером Т. Триггер посылает в линию связи импульсы
ил. В начале каждого периода преобразования триггер устанавли-
вается в исходное состояние. Длительности импульсов, посылаемых
в линию Ti, т2 и т. д., пропорциональны измеряемому напря-
жению (/А.
Приемник системы с временной импульсной модуляцией пред-
ставляет собой измеритель среднего тока (рис. 2.17, в). Среднее
значение тока, протекающего через прибор ПП, включенного в кол-
лекторную цепь транзистора Т и работающего в ключевом режиме
от импульсов, поступающих с линии связи Л С:
/ср = /ог/т; /о = U/ (R + гПр),
где гпр — сопротивление прибора
Кодовые системы телеизмерения получают все большее распро-
странение. В кодовых системах ТИ на передающей стороне анало-
говые измеряемые величины преобразовываются в кодированные
сигналы. Передающее устройство через равные промежутки вре-
мени замеряет значения параметра с точностью до ближайшего
уровня дискретности и в соответствующем коде передает номер
этого уровня. В приемнике принятый код дешифруется, т. е. опре-
деляется посланный уровень, по которому на измерительном приборе
воспроизводится телеизмерительная величина.
ГЛАВА
3
РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ
3.1. Назначение и принцип действия
Рельсовой цепью называют совокупность рельсовой линии и аппа-
ратуры, подключаемой к ней вначале и конце. Они являются основ-
ным элементом многих устройств железнодорожной автоматики
и телемеханики. С помощью рельсовых цепей определяется свобод-
ность блок-участков на перегонах и станционных участков; контро-
лируется целостность рельсовых нитей; передается информация о по-
казаниях путевых светофоров на локомотив для работы автомати-
ческой локомотивной сигнализации; обеспечивается увязка между
светофорами в кодовых системах автоблокировки; исключается пере-
вод стрелок в устройствах электрической централизации при дви-
жении по ним подвижных единиц; осуществляется сигнализация
о приближении поездов к переездам и управление автошлагбаумами;
контролируется на диспетчерском посту и на посту дежурного
по станции состояние блок-участков на перегонах и приемо-отпра-
вочных путях и т. д.
Впервые рельсовые цепи были применены в 1872 г. в США.
В настоящее время на сети отечественных железных дорог исполь-
зуют более 30 типов и 800 разновидностей рельсовых цепей. Рель-
совая цепь (рис. 3.1) состоит из рельсовой линии, которая имеет
рельсовые нити 11 и стыковые соединители 10, изолирующих стыков
9, обеспечивающих электрическое разделение смежных рельсовых
цепей; аппаратуры питающего конца, состоящей из регулируемого
резистора 5, находящегося в релейном шкафу 4\ устройств пита-
ния — аккумулятора 3 и выпрямителя 1, размещенных в батарейном
шкафу 2; аппаратуры релейного конца, содержащей приемник —
путевое реле 16, расположенное в релейном шкафу 15. Аппаратура
питающего и релейного концов в релейных шкафах соединяется
с кабельными стойками 7, 13, жилами кабеля 6, 14 и далее сталь-
ными тросами 8, 12 с рельсовыми нитями.
При свободном состоянии рельсовой цепи (рис. 3.2, а) ток аккуму-
ляторной батареи протекает по рельсовой линии /р и замыкается
через обмотку путевого реле П. Реле возбуждено и его общие
и фронтовые контакты замкнуты, что говорит о свободности и ис-
правности участка рельсовой цепи, ограниченного изолирующими
стыками. Когда подвижной состав вступает на рельсовую цепь
(рис. 3.2, б), рельсовые нити закорачиваются через малое сопро-
тивление скатов подвижного состава, что снижает ток в обмотках
путевого реле до значения Гр, последнее отпускает якорь и замыкают-
ся его общий и тыловой контакты. Снижение тока в обмотках реле
77
Рис 3 1 Схема рельсовой цепи постоянного тока с непрерывным
питанием
под действием колесных пар подвижного состава называют шунто-
вым эффектом, а колесные пары — поездным шунтом.
Сопротивление поездного шунта складывается из сопротивления
собственно колесных пар поезда RK„ и переходного сопротивления
между бандажом и поверхностью головки рельсов. Обычно R„^> RK„,
оно изменяется в широких пределах и зависит от состояния головок
рельсов, числа осей на рельсовой цепи, давления на ось и т. д. Осо-
бенно сильно это сопротивление возрастает при появлении ржавчины
на головцах рельсов; обледенении и загрязнении головок рельсов
песком, шлаком, пленкой от нефтепродуктов и т. д. Для железных
дорог СССР нормативный поездной шунт равен 0,06 Ом. Такое
максимальное сопротивление может иметь одна колесная пара легкой
подвижной единицы вместе с переходными сопротивлениями между
бандажами и чистыми головками рельсов.
Рис. 3 2 Схемы, поясняющие работу рельсовой цепи в нормальном (а), шунтовом (б)
и контрольном (в) режимах
78
Путевое реле фиксирует не только занятость рельсовой цепи
подвижным составом, но и электрическую целостность рельсовых
нитей пути. В случае излома или изъятия рельса (рис. 3.2, в) нару-
шается цепь протекания тока путевого реле, последнее отпускает
якорь, фиксируя неисправность рельсовой линии. Свойство рельсовой
цепи контролировать исправность рельсовых нитей называют чув-
ствительностью к излому рельса.
Нарушение целостности рельсовой линии снижает ток в путевом
реле до конечного значения а не до нуля. Это объясняется тем,
что рельсовая нить до и после места обрыва имеет конечное сопро-
тивление по отношению к земле (сопротивления ги1 и ги2), которые
создают цепь для протекания тока в обход места повреждения.
3.2. Классификация рельсовых цепей
Многообразие видов рельсовых цепей вызвано стремлением
обеспечить безопасность движения в конкретных условиях эксплуа-
тации при наиболее надежных технических решениях, требующих
минимальных средств на оборудование и обслуживание устройств.
По принципу действия рельсовые цепи подразделяют на нор-
мально замкнутые и нормально разомкнутые. В нормально зам-
кнутой рельсовой цепи (см. рис. 3.1) при свободном и исправном
ее состоянии путевое реле находится под током. При всех возможных
повреждениях элементов, аппаратуры и рельсовой линии (обрывы,
короткие замыкания, пропадание питания) и вступлении поезда
на рельсовую цепь путевое реле отпускает якорь. Таким образом, нор-
мально замкнутые рельсовые цепи при повреждениях элементов
не могут дать ложную информацию о ее свободности, поэтому они
находят самое широкое применение.
В нормально разомкнутой рельсовой цепи (рис. 3.3) ис-
точник питания и приемник расположены на одном конце. При сво-
бодности рельсовой цепи путевое реле обесточено, так как напря-
жение питания 230 В полностью
обмотке 1—2 трансформатора Тр,
того хода. Когда поезд вступает
обмотка трансформатора 3—4 за-
мыкается скатами, сопротивление
обмотки 1—2 резко падает и зна-
чительная часть напряжения пита-
ния прикладывается к резистору
R1 и путевому реле П, последнее
возбуждается. Пропадание пита-
ния, повреждение ряда элементов
аппаратуры, разрыв рельсовой ли-
нии приводят к тому, что путевое
реле может остаться в обесточен-
будет приложено к первичной
работающего в режиме холос-
на рельсовую цепь, вторичная
ном состоянии при наличии поезда
на рельсовой цепи. Данная рель-
Рис 3 3 Схема нормально разомкнутой
рельсовой цепи
79
совая цепь имеет опасные отказы, так как при ее фактической
занятости и наличии повреждений может выдаваться ложная ин-
формация о ее свободности. Нормально разомкнутые рельсовые
цепи используют только на путях сортировочных горок с низкими
скоростями движения. Положительным свойством этих рельсовых
цепей является высокое быстродействие.
По роду сигнального тока рельсовые цепи делят на рельсовые
цепи постоянного и переменного тока.
Рельсовые цепи постоянного тока (см. рис. 3.1) при-
меняют на участках с автономной тягой при отсутствии в рельсах
токов от источников помех (с электрического транспорта, блуждаю-
щих токов) и при нестабильном энергоснабжении. Основное их до-
стоинство — возможность резервирования питания при применении
аккумуляторов.
Рельсовые цепи переменного тока применяют на элек-
трифицированных линиях постоянного и переменного тока и при
автономной тяге. Наиболее широко используют рельсовые цепи с час-
тотой сигнального тока 25 и 50 Гц. Сигнальная частота 25 Гц пред-
назначена для всех видов тяги, а 50 Гц — для автономной тяги
и электротяги постоянного тока (сигнальная частота и частота
тягового тока должны быть различными). Источником питания
50 Гц является трансформатор, подключенный к электрической
сети, а 25 Гц — параметрический преобразователь, который делит
частоту сети на два. В настоящее время разрабатывают и внед-
ряют рельсовые цепи с повышенной частотой сигнального тока
в диапазоне 50—500 Гц. Наиболее перспективным направлением
следует считать использование в рельсовых цепях сигнального тока
частотой 25 Гц.
По режиму питания различают рельсовые цепи с непрерывным,
импульсным и кодовым питанием. При непрерывном питании
источник питания непрерывно подключается к рельсовой линии
(см. рис. 3.1), а при импульсном и кодовом питании источник пита-
ния подключается к рельсовой линии периодически через контакты
маятникового или кодового путевого трансмиттера (см рис. 1.21,
1.22). В непрерывных рельсовых цепях при шунтировании или изломе
рельса ток в приемнике должен снижаться до тока отпадания путе-
вого реле. В импульсных и кодовых рельсовых цепях им-
пульсное путевое реле периодически возбуждается и обесточивается
и его возбуждение является необходимым условйем формирования
информации о свободности рельсовой цепи. При шунтировании
или повреждении рельсовой линии ток в импульсном путевом реле
должен снижаться до тока, меньшего тока его срабатывания. Им-
пульсная работа реле прекращается. Так как ток срабатывания
больше тока отпадания, то при использовании в качестве путевого
приемника электромагнитного реле чувствительность импульсных
и кодовых рельсовых цепей к шунту и излому рельса выше, чем
рельсовых цепей с непрерывным питанием. Кроме того, импульсный
и кодовый режимы — эффективный способ защиты от опасных ситу-
аций при непрерывных помехах тягового тока и других посто-
80
ронних источников. Поскольку в
непрерывных рельсовых цепях от-
сутствуют приборы, работающие
в неблагоприятном с точки зрения
надежности импульсном режиме,
то при разработке новых систем
наметилась тенденция к переходу
на непрерывные рельсовые цепи
с частотой 25 Гц.
По типу путевого приемника
различают рельсовые цепи с одно-
Рис 3 4 Схема энергоснабжения
элементным и двухэлементным (фазочувствительным) приемниками.
Одноэлементный приемник имеет релейную статическую харак-
теристику (см. рис. 1.13) и реагирует только на амплитуду входного
сигнала Двухэлементный приемник, например реле типа
ДСШ (см. рис. 1.20), имеет два воспринимающих элемента; на один
из них (путевой) поступает рабочий сигнал из рельсовой линии.
Амплитуда и фаза этого сигнала определяются состоянием рельсовой
линии. На другой воспринимающий элемент (местный) поступает
сигнал, неизменный по амплитуде и фазе. Между сигналами, подава-
емыми на путевой и местный элементы, должны быть определенные
фазовые соотношения. Такой приемник реагирует на амплитуду и
фазу сигнала, принимаемого из рельсовой цепи. При уменьшении
амплитуды ниже напряжения отпускания или при отклонении фазы
от идеальной на некоторый угол путевой приемник фиксирует заня-
тость или неисправность рельсовой цепи.
По способу пропускания обратного тягового тока в обход
изолирующих стыков различают двухниточные и однониточные
рельсовые цепи. Тяговый ток /т от тяговой подстанции ТП пода-
ется к электровозам Э по контактному проводу КП через токо-
приемники П, а возвращается к подстанции по рельсовым нитям Р
и земле 3 (рис. 3.4). Поэтому необходимо создать путь для про-
текания обратного тягового тока по рельсам в обход изолирующих
стыков. В двухниточных рельсовых цепях (рис. 3.5, а) непрерыв-
ность цепи для протекания тягового тока создается за счет дрос-
сель-трансформаторов ДТ (два у каждой пары изолирующих сты-
6 6 об
К аппаратуре РЦ К аппаратуре РЦ
К аппарату ре РЦ К аппаратуре РЦ
Рис 3 5 Схема протекания тягового тока в двухниточных (а) и однониточных (б)
рельсовых цепях
81
Рис 3 6 Схема, поясняющая короткое
замыкание изолирующих стыков
ков), у которых в смежных рельсо-
вых цепях средние точки основных
обмоток /' и 1", подключаемых к
рельсам, соединяются между со-
бой. Тяговые токи первого /Г1 и
второго /т2 рельсов протекают
через полуобмотки ДТ в противо-
положных направлениях и создают
в сердечнике ДТ магнитные по-
токи, направленные встречно.
Поэтому подмагничивание сердеч-
ника ДТ происходит только при
асимметрии токов (/,, =^= /т2). Сигнальный ток /с протекает через
основную обмотку ДТ в одном направлении, вследствие чего на ней
создается падение напряжения, используемое для работы рельсовой
цепи. Дополнительные обмотки ДТ — 2' и 2" — подключают к аппа-
ратуре питающего и релейного концов рельсовой цепи
В однониточных рельсовых цепях (рис. 3.5, б) тяговый ток
пропускается по одной рельсовой нити каждой рельсовой цепи.
Однониточные рельсовые цепи более просты по устройству, чем
двухниточные, но более подвержены влиянию тягового тока, поэтому
их применяют только на боковых некодируемых станционных путях
при длинах рельсовых цепей не более 650 м и на некодируемых
стрелочных секциях. В остальных случаях на станциях и всегда на
перегонах применяют двухниточные рельсовые цепи.
В зависимости от конфигурации рельсовой линии различают
неразветвленные и разветвленные рельсовые цепи. Разветвленные
рельсовые цепи применяют на участках пути, содержащих стрелки.
Они могут иметь несколько путевых приемников, каждый из которых
контролирует свободность и исправность своего ответвления. В схему
контроля разветвленной рельсовой цепи последовательно включают
фронтовые контакты всех путевых реле.
Имеется еще целый ряд признаков, по которым можно клас-
сифицировать рельсовые цепи, в частности, по способу контроля
короткого замыкания изолирующих стыков (рис. 3.6). На схеме
показаны 1рц и Прц с аппаратурой питающего АП и релейного
АР концов при наличии достаточно частого в практике поврежде-
ния — короткого замыкания изолирующих стыков между ними. В
этом случае имеется опасность возбуждения путевого реле Прц
при ее фактической занятости (при наличии на этой рельсовой цепи
поездного шунта) от источника питания Прц.
3.3. Основные элементы рельсовых линий
К основным элементам рельсовых линий можно отнести сты-
ковые и стрелочные соединители, изолирующие стыки и дроссель-
трансформаторы.
Стыковые соединители устанавливают в местах соединения
рельсовых звеньев для уменьшения и стабилизации электрического
82
сопротивления стыков. Применяют следующие типы стыковых со-
единителей.
Стальной штепсельный (рис. 3.7, а) состоит из двух стальных
проволок 1 диаметром 5 мм и длиной 940 мм. Надежный контакт
соединителя с рельсом достигаемся за счет плотного прилегания
поверхностей корпусного штепселя и отверстия в шейке рельса.
Сопротивление соединителя (3—4) 10- 3 Ом.
Стальной приварной (рис. 3.7, б) состоит из стального тро-
са 3 диаметром 6 мм, заваренного в наконечники 2. Надежный
контакт соединителя с рельсом обеспечивается приваркой наконеч-
ника к головке рельса. Сопротивление соединителя не более
0,7-10“3 Ом. Указанные два типа соединителей используют на
неэлектрифицированных участках.
Медный приварной (рис. 3.7, в) состоит из троса 5 длиной
200 мм, сечением 70 мм2 для участков с электротягой постоянного
тока, 50 мм2 — для участков с электротягой переменного тока;
95 мм2 — для метрополитена. Концы соединителей заваривают в на-
конечники 4 различных типов. Сопротивление соединителя
(30—45) 10-6 Ом.
Следует отметить, что сопротивление цепи между концами
рельсов без стыковых соединителей через накладки непостоянно
и колеблется в широких пределах (от долей ома до бесконечности).
Поэтому при обрыве соединителей может нарушиться работа рель-
совой цепи. Около 30% отказов рельсовых цепей связано с обрывами
соединителей, поэтому на грузонапряженных линиях на каждом
стыке практикуется дублирование соединителей.
Стрелочные соединители (джемпера) применяют в развет-
вленных рельсовых цепях для соединения между рельсами. При
автономной тяге используют гибкие соединители из оцинкованного
троса, а при электротяге — из медного провода. В зависимости
от длины стрелочные соединители подразделяют на четыре
типа: I — 600, И — 1200, III — 3300 и IV — 6700 мм.
Изолирующие стыки обеспечивают электрическую изоляцию
(не менее 50 Ом) между концами рельсов смежных рельсовых цепей.
На отечественных железных дорогах предусматривают два типа
изолирующих стыков: с металлическими и лигнофолевыми наклад-
ками. Изолирующий стык первого типа (рис. 3.8) состоит из двух
металлических накладок 2 и 5 фасонной формы, охватывающих
подошву рельса и стянутых болтами 6. Болты изолированы от рельса
фибровыми втулками 7. Между накладками и рельсами установлены
боковые 3 и 4 и нижняя 8 фибровые прокладки. Между торцами
смежных рельсов находится фибровая прокладка 1.
Рис 3 7 Типы стыковых соединений
83
Рис 3 8 Конструкция изолирующего стыка
Изолирующие стыки работают в тяжелых условиях эксплуата-
ции и на их долю приходится до 30% отказов рельсовых цепей.
На ряде участков в настоящее время проходят испытания клееные
изолирующие стыки, изготовленные в заводских условиях и облада-
ющие высокой надежностью.
Путевые дроссель-трансформаторы служат для пропуска обрат-
ного тягового тока в обход изолирующих стыков и согласуют
низкоомное сопротивление рельсовой линии с высокоомным сопротив-
лением аппаратуры на питающем и релейном концах. На участках
с электротягой постоянного тока применяют дроссель-трансформа-
торы типов ДТ-0,2-500; ДТ-0,2-1000; ДТ-0,6-500; ДТ-0,6-1000. Пер-
вая цифра указывает полное сопротивление его основной обмотки
переменному току частотой 50 Гц (0,2 и 0,6 Ом), вторая — значение
тягового тока, которое он в состоянии длительно пропускать по
каждой полуобмотке (500 и 1000 А на каждый рельс). Основными
деталями дроссель-трансформатора (рис. 3.9, а) являются кожух 6,
сердечник 3, ярмо 4, основная обмотка с выводами 5, дополни-
тельная обмотка с выводами 2. Зазор между сердечником и ярмом
1—2 мм. Аппаратуру рельсовой цепи подключают к выводам допол-
нительной обмотки кабелем, который заводится в муфту 1. Перед
установкой дроссель-трансформатора для улучшения изоляции
Основная
(рель
ДТ-ДБ
9 7/7 9 Ср 9?р
7витков
7 витков П
обмотка
совая)
Дополнительная
обмотка
L.
21 0 витков
в) <?1р
5 витков
дт-дг
<fCp Zp<'
5 витков "1
Основная
обмотка
Дополнител
ьная
*
обмот-
ка
1
о0 1о Zo Jo
♦ о
Рис 3 9 Конструкция дроссель-трансформатора (а), схемы обмоток дроссель-транс-
форматоров типа ДТ-0,6 (б) и ДТ-0,2 (в)
84
и охлаждения обмоток в кожух заливают трансформаторное масло
до определенного уровня. Схемы обмоток дроссель-трансформаторов
ДТ-0,2 и ДТ-0,6 показаны на рис. 3.9, б, в.
На участках с электротягой переменного тока применяют дрос-
сель-трансформаторы ДТ-1-150 и 2ДТ-1-250. Дроссель-трансформа-
тор 2ДТ-1-150 представляет собой сдвоенный дроссель-трансфор-
матор ДТ-1-150, т. е. два магнитопровода с основными и дополни-
тельными обмотками размещены в одном корпусе. Эти дроссель-
трансформаторы не имеют воздушного зазора. Конструкция их ана-
логична дроссель-трансформаторам ДТ-0,2, ДТ-0,6, но габаритные
размеры меньше.
3.4. Параметры рельсовой цепи
Надежность работы рельсовой цепи в большей степени зависит
от удельного сопротивления рельсов и удельного сопротивления
изоляции между ними, называемого также сопротивлением бал-
ласта. Под удельным сопротивлением рельсов Z (Ом/км)
понимается сопротивление рельсовой петли длиной 1 км, образуемой
двумя рельсовыми нитями, состоящими из сопротивления собственно
рельсов и стыковых соединителей. Сопротивление рельсов зависит
от типа рельсов и стыковых соединителей, а также частоты сиг-
нального тока. Удельное сопротивление рельсов постоянному току
0,3—0,6 Ом/км при штепсельных и 0,1—0,2 Ом/км при приварных
стальных стыковых соединителях. Нормативные значения удельного
сопротивления рельсов при различных частотах сигнального тока
приведены в табл. 3.1.
Под удельным сопротивлением изоляции ги (Ом-км)
рельсовой линии подразумевается сопротивление, оказываемое току
утечки от одной рельсовой нити к другой через шпалы и балласт
на 1 км пути. Значение сопротивления изоляции нестабильно и зави-
сит от вида и состояния балласта, типа и качества шпал, способа
и технологии пропитки деревянных шпал, погодных условий и т. п.
На дорогах сети в качестве балластных материалов применяют
I а б 1 и ц а 3 1
Частота скгна тьно! о тока Гц Гип стыковых соединитечей Мод} ть потного хдетьного сопротивления рельсов 17 Ом км Фазовый X ГО 1 ц/ гра 1
25 Медные приварные 0.5 52
50 Медные приварные 0,8 65
Статьные приварные 0.85 60
75 Стальные штепсель ные 1 56
Медные приварные 1,07 68
85
щебень, гравий, песок и асбестовый балласт. Наилучшим мате-
риалом, обеспечивающим наибольшее значение гн, является щебень.
На дорогах СССР для рельсовых цепей всех типов (кроме однониточ-
ных и горочных) при всех видах балласта установлена единая норма
минимального удельного сопротивления изоляции балласта, равная
1 Ом - км. Однако в реальных условиях особенно летом при загряз-
ненном балласте эта норма выполняется далеко не всегда, что
часто приводит к нарушению нормальной работы рельсовой цепи.
Сопротивление изоляции снижается по времени практически по экс-
поненциальному закону и достигает нормативного через 3—5 лет
после укладки балласта. Величины z и ги являются первичными
параметрами рельсовой линии. Процесс распространения элек-
трических сигналов в рельсовой линии характеризуется ее вто-
ричными параметрами: коэффициентом распространения у
и волновым сопротивлением ZB, определяемыми по выражениям:
(3 1)
ZB = V2-Ги (3 2)
Вторичные параметры используют для расчета режимов работы
рельсовых цепей.
3.5. Режимы работы и основы расчета рельсовых цепей
К рельсовым цепям с путевым приемником, обладающим релейной
статической характеристикой (см. рис. 1 13), предъявляют следую-
щие основные требования. Необходимо, чтобы при:
отсутствии подвижного состава на рельсовой цепи сигнал на
входе путевого приемника был выше порога срабатывания;
шунтировании рельсовой линии в любой точке нормативным
шунтом (сопротивлением 0,06 Ом) сигнал на входе путевого при-
емника был ниже порога срабатывания;
нарушении электрической целостности рельсовой линии в любой
точке сигнал на входе путевого приемника был ниже порога сра-
батывания;
вступлении поезда на входной конец рельсовой цепи кодовый
ток в рельсовых нитях был не ниже нормативного, необходимого
для действия автоматической локомотивной сигнализации АЛС.
В соответствии с указанными требованиями различают следующие
основные режимы работы рельсовых цепей: нормальный, шунтовой,
контрольный и режим АЛС. Во всех указанных режимах рельсовые
цепи должны надежно функционировать при возможных изменениях
сопротивления изоляции и сопротивления рельсов, колебаниях на-
пряжения источника питания, воздействиях тягового тока. Путевой
приемник должен быть надежно защищен от ложного возбуждения
от источника питания смежной рельсовой цепи при коротком замы-
кании изолирующих стыков.
Критерием, определяющим работоспособность рельсовой цепи
в нормальном режиме, является коэффициент запаса по
86
путевому приемнику К3„, определяемый как отношение тока на входе
приемника при свободной рельсовой цепи и наиболее неблагопри-
ятных условиях для нормального режима /прн к току надежного
срабатывания /ср путевого приемника (/ср — паспортное значение
используемого приемника): Лзп=/При//сР.
Условие выполнения нормального режима: К3„> 1. В этом слу-
чае /пр„> /Ср и путевое реле возбуждено.
Неблагоприятными условиями для нормального режима являются
такие, при которых уменьшается сигнал на входе приемника рель-
совой цепи: минимальное напряжение источника питания, мини-
мальное сопротивление изоляции, максимальное сопротивление
рельсовых нитей.
Критерием, определяющим работоспособность рельсовой цепи
в шунтовом режиме, является коэффициент чувствитель-
ности к нормативному шунту определяемый как отно-
шение тока надежного отпадания 1 отп для рельсовых цепей с непре-
рывным питанием (или тока надежного несрабатывания /нср для
рельсовых цепей с импульсным и кодовым питанием) к фактиче-
скому току на входе путевого приемника Iпрш при наложении норма-
тивного шунта 0,06 Ом и условиях, неблагоприятных для шунто-
вого режима,
Кш — 1 отп / пРш
Отметим, что ток /отп (/Htp) является паспортной величиной
используемого приемника Условие выполнения шунтового режима:
/(,„> 1 при наложении нормативного шунта в любой точке рельсовой
линии. В этом случае /прш</отп и путевое реле обесточено. Небла-
гоприятными условиями шунтового режима рельсовой цепи явля-
ются такие, при которых увеличивается сигнал на входе приемника
рельсовой цепи: максимальное напряжение источника питания, мак-
симальное сопротивление изоляции, минимальное сопротивление
рельсовой линии.
Критерием, определяющим работоспособность рельсовой цепи
в контрольном режиме, является коэффициент чувствитель-
ности к излому рельса /<к, определяемый как отношение тока
надежного отпадания /отп для рельсовых цепей с непрерывным
питанием (или тока надежного несрабатывания /нср для рельсовых
цепей с импульсным и кодовым питанием) к фактическому току
на входе путевого приемника /прк при обрыве рельсовой нити и усло-
виях, неблагоприятных для контрольного режима,
Кк “ /отп//прк
Условие выполнения контрольного режима: Кк> 1- В этом случае
/прк< /отп и путевое реле обесточено. Неблагоприятными условиями
контрольного режима рельсовой цепи являются такие, при которых
увеличивается сигнал на входе приемника рельсовой цепи: мак-
симальное напряжение источника питания, минимальное сопротив-
ление рельсовой линии и так называемое критическое со-
противление изоляции рельсовой линии и критическое место
обрыва. При указанных критических значениях ток на входе путе-
87
Рис 3 10 Схемы замещения для расчета рельсовой цепи по путевому (а) и локомо
тивному (б) приемникам
вого приемника в случае обрыва максимальный. Для широко
используемых рельсовых цепей критическое место обрыва находится
в середине рельсовой линии, а критическое удельное сопротив-
ление изоляции зависит от длины рельсовой цепи г„= 14-2 Ом - км.
Критерием, определяющим работоспособность рельсовой цепи
в режиме АЛС, является коэффициент запаса по локо-
мотивному приемнику А3„ определяемому как отношение фак-
тического тока в рельсах под локомотивными катушками при вступ-
лении поезда на входной конец рельсовой цепи /лк при условиях,
самых неблагоприятных для режима АЛС, к нормативному току
АЛС I нале»
Кзл — А к /Аале
Условие выполнения режима АЛС: /Сл> 1- При этом /лк>/нале
и приемник АЛС надежно принимает кодовые сигналы из рельсовой
линии. Неблагоприятные условия режима АЛС полностью совпа-
дают с неблагоприятными условиями нормального режима. Норма-
тивный ток АЛС при: автономной тяге 1,2 А; электротяге посто-
янного тока и сигнальной частоте 50 Гц — 2 А; электротяге пере-
менного тока и сигнальной частоте 25 или 75 Гц— 1,4 А. Таким
образом, расчет режимов сводится к определению соответствую-
щих критериев, для расчета которых необходимо определить ток на
входе приемника в соответствующем режиме. По схеме (рис. 3.10, а)
можно рассчитать критерии Ки, Кш и Ак. Она состоит из источника
питания И, путевого приемника П, между которыми включены три
цепочно-соединенных четырехполюсника: / — аппаратуры питаю-
щего конца; II — рельсовой линии; III — релейного конца.
Для расчета указанных критериев необходимо знать параметры
срабатывания /ср и отпускания /отп приемника, его входное сопро-
тивление Znp, коэффициенты четырехполюсника питающего Л,„ Вп,
Сп, Dn и релейного Лр, Вр, Ср, D,, концов, первичные параметры
z, ги и длину рельсовой линии I напряжение источника питания U.
Ток на входе приемника во всех режимах
Ар = U/(A,Znp 4- В,).
где Аэ, Вэ — коэффициенты четырехполюсника эквивалентного, четырехполюсникам
/, II, III Коэффициенты Аэ и В3 определяются по выражениям
А3 = 4п4рл4р 4- ,4пВрЛСр 4- ВпС‘рЛАр 4- ВпОрлСр,
Вэ — 4п-4рлВр 4* 4пВрлОр 4- ВпСрлВр 4" ВпОрлРр,
88
где Дп. Вп, Сп, Оп и Лр,Вр, Ср,£>р —коэффициенты, не зависящие от режима ра-
боты рельсовой цепи Они определяются
конфигурацией и параметрами элементов ап
паратуры питающего и релейного концов и
находятся известными методами [3],
Лрл, ВрЛ, СрЛ и ОрЛ — коэффициенты четырехполюсника рельсовой
' линии, которые зависят от режима работы
рельсовой цепи
В нормальном режиме
^рл = Врл = chy/, (3 3)
Врл = ZBshy/, (3 4)
СрЛ = shy//Za, р 5)
где у и ZB— рассчитывают по выражениям (3 1) и (32), а за ги принимают
минимальное расчетное сопротивление изоляции
В шунтовом режиме
Лрл = 1 -р [а(/ — х)]//?шн, Врл = zl {[z(Z х)]гх}//?Шн,
Врл — 1/Вшн, ОрЛ =14- zx/Яшн,
где х — расстояние от релейного конца до точки наложения нормативного шунта
/?ши = 0,06 Ом
В контрольном режиме:
4рЛ = chy/ 4- Е [ch (1 — п) yl shny/ ] (Si 4- S2),
ВрЛ = ZB (shy/ 4- [Bchny/ch (1 — n) y/] (Si 4- S?)),
С^л = -i-(shy/ 4- [Bshny/ sh (1 — n) y/] (S, 4- S2)[,
Орл = chy/ 4- £sh (1 — n) у/ chny/ (Si 4- S2)
При наличии дроссель-трансформаторов Si=S2=l, а если они
отсутствуют, то
Si = Bcthny/, S2 = Beth (1 — n) у/,
a n == хо6/1,
где хОб — расстояние от релейного конца до места обрыва,
Е — коэффициент, зависящий от частоты сигнального тока При частотах
сигнального тока 25, 50 и 75 Гц коэффициент Е соответственно равен
1,61е'9°54', 1,73е'6°10' и'1,76е' 5°4'
По схеме замещения рельсовой цепи (рис. 3.10, б) можно рас-
считать /лк, а следовательно, и коэффициент запаса по локомотив-
ному приемнику Кзл- Она состоит из источника питания И напря-
жением U, четырехполюсников аппаратуры кодирования / и рельсо-
вой линии //, замкнутой скатами поезда на входном конце. Значение
/лк определяют:
/лк = /7/ИкВрл 4“ ВкОрл).
где ВрЛ и ОЛр — находят по выражениям (3 3) и (3 4),
Ак и Вк — определяют конфигурацией и параметрами элементов аппаратуры
кодирования
Расчетные формулы, приведенные в данном параграфе, позволяют
определить напряжение источника питания рельсовой цепи при усло-
вии выполнения режимов работы.
89
3.6. Рельсовые цепи на участках с автономной тягой
Станционные рельсовые цепи постоянного тока (рис. 3.11). Ис-
точником питания служит аккумулятор АБН-72, работающий в ре-
жиме непрерывного подзаряда с выпрямителем ВАК-14. Выпря-
митель и аккумуляторная батарея находятся в батарейном колодце
БК, а вся остальная аппаратура в релейных шкафах РШ. В зави-
симости от длины рельсовую цепь регулируют реостатом Ro, мак-
симальная длина рельсовой цепи не более 1200 м. Рельсовая цепь
кодируется с питающего и релейного концов при вступлении на нее
поезда после обесточивания путевого реле контактами реле Т и Т1,
обмотки которых включены в цепи контактов кодового путевого
трансмиттера (см. рис. 1.22). Кодирование осуществляется на сиг-
нальной частоте 50 Гц, поступающей на зажимы ПХ—ОХ, и через
кодирующий трансформатор КТр в рельсовую цепь. Контур RKC„
обеспечивает искрогашение на контактах реле Т. Для контроля
замыкания изолирующих стыков полярность тока в смежных рель-
совых цепях чередуется. При замыкании изолирующих стыков в сво-
бодных рельсовых цепях происходит компенсация токов смежных
рельсовых цепей и путевые реле отпускают якоря, что позволяет
своевременно обнаружить неисправные изолирующие стыки. По обе-
им сторонам изолирующих стыков размещают питающие или релей-
ные концы, что улучшает условия компенсации. Этот способ конт-
роля изолирующих стыков недостаточно надежный. Если одна
рельсовая цепь занята, а другая свободна и при этом замыкаются
изолирующие стыки, то компенсации не происходит и путевое реле
занятой рельсовой цепи может ложно возбудиться. На стрелочных
секциях применяют аналогичные рельсовые цепи с путевыми реле
на каждом ответвлении. Кодирование может осуществляться с любо-
го ответвления. Резистор RK ограничивает ток кодирования.
Рис 3 11 Схема рельсовой цепи постоян- Рис 3 12 Схема импульсной рельсовой
ного тока с реле типа АНШ2 2 цепи постоянного тока
90
Перегонные импульсные рельсовые цепи постоянного тока
(рис. 3.12). В рельсовую линию через контакты маятникового транс-
миттера типа МТ-1 подаются импульсы с временными параметрами
(см. рис. 1.21, а). В качестве путевого реле используют импульсное
поляризованное реле И, отрегулированное на работу с преоблада-
нием и работающее при свободной рельсовой цепи в импульсном
режиме. Рельсовая цепь кодируется только с релейного конца при
помощи трансмиттерного реле Т. Ложная работа реле И от тока
источника питания смежной рельсовой цепи при замыкании изоли-
рующих стыков невозможна, так как они питаются токами разной
полярности, а реле И срабатывает только от тока своего источника.
Таким образом, в этой рельсовой цепи реализуется полярный способ
контроля замыкания изолирующих стыков. Контакты реле И вслед-
ствие их непрерывного переключения не могут быть использованы
в исполнительных цепях, поэтому на релейном конце дополнительно
устанавливают повторитель импульсного реле — реле П, включен-
ное на выходе дешифратора импульсной работы ДШ и удерживаю-
щее якорь притянутым только при импульсной работе реле И.
На отечественных дорогах используют две схемы дешифратора:
релейную (при новом проектировании) и конденсаторную (при мо-
дернизации). Импульсные рельсовые цепи по сравнению с непрерыв-
ными имеют более высокую шунтовую чувствительность и чувстви-
тельность к обрыву рельсовой нити. Ее предельная длина 2600 м.
Рельсовую цепь регулируют изменением сопротивления резистора /?0.
Кроме рассмотренных рельсовых цепей постоянного тока, на
станциях и перегонах участков с автономной тягой при надежном
энергоснабжении применяют рельсовые цепи переменного тока.
3.7. Рельсовые цепи на участках с электротягой постоянного тока
На электрифицированных участках рельсовые нити одновременно
используют для пропуска обратного тягового тока от движущихся
электровозов к тяговой подстанции и сигнального тока рельсовых
цепей. Для защиты рельсовой цепи от воздействия тягового тока,
уровень которого на два-три порядка больше уровня сигнального
тока, их питание осуществляется переменным током частотой, отлич-
ной от частоты тягового тока и его гармонических составляющих.
Постоянный тяговый ток получается на тяговых подстанциях вы-
прямлением переменного тока 50 Гц с помощью мощных выпря-
мителей, имеющих шестифазную схему выпрямления. Напряжение
в контактной сети относительно рельсов и земли 3 кВ. Кривая вы-
прямленного тока, кроме постоянной составляющей, содержит также
гармоники, кратные частоте 300 Гц /300; 600; 900 Гц и более вы-
сокие). Эти гармоники оказывают мешающее влияние на работу
рельсовых цепей. Для снижения уровня гармоник на тяговых под-
станциях устанавливают сглаживающие фильтры. Кроме того, из-за
неисправностей выпрямительных установок в тяговом токе могут по-
явиться гармоники, кратные 50 Гц (50; 100; 150; 200 Гц и более
высокие). Во всех случаях рельсовые цепи должны быть защищены
91
от опасных влияний тягового тока, т. е. воздействие тягового тока
не должно вызывать ложного возбуждения путевого реле при
фактической занятости рельсовой цепи. При электротяге постоян-
ного тока на перегонах в качестве сигнальной частоты используют
частоту 50 Гц, а на станциях — 25 и 50 Гц. Кодирование осуще-
ствляется на частоте 50 Гц.
Перегонные кодовые рельсовые цепи частотой 50 Гц (рис. 3.13).
На питающем и релейном концах рельсовой цепи устанавливают
дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,6 и ДТ-0,2, обеспечивающие
пропуск обратного тягового тока. Аппаратуру питающего и ре-
лейного концов подключают к дополнительным обмоткам дроссель-
трансформаторов. Для защиты обслуживающего персонала и аппа-
ратуры от перенапряжений к дополнительным обмоткам дроссель-
трансформаторов подключают защитные элементы ЭЗ (разрядники,
выравниватели). Рельсовая цепь получает питание от путевого
трансформатора ПТр типа ПОБС-ЗА, напряжение на вторичной
обмотке которого выставляют в зависимости от длины рельсовой
цепи. Конденсаторы Cl, С2, СЗ, включенные на питающем конце,
суммарной емкостью 24 мкФ обеспечивают резонанс токов, необхо-
димый для снижения мощности, потребляемой рельсовой цепью.
Одновременно конденсаторы уменьшают искрообразование на кон-
тактах трансмиттерного реле Т. Реактор Zo типа РОБС-ЗА ограни-
чивает ток в цепи дополнительной обмотки дроссель-трансформатора
при нахождении поезда на питающем конце и обеспечивает необхо-
димую шунтовую чувствительность. В зависимости от показания
путевого светофора 1 в рельсовую цепь навстречу поезду контактом
трансмиттерного реле Т, обмотка
Рис 3.13 Схема кодовой рельсовой цепи
частотой 50 Гц
которого включена в цепь контак-
тов кодового трансмиттера, посы-
лаются кодовые сигналы КЖ, Ж и
3 (см. рис. 1.22). При свободности
и исправности рельсовой цепи
на релейном конце коды восприни-
мает импульсное путевое реле И,
подключенное к дополнительной
обмотке дроссель-трансформатора
через защитный блок-фильтр ЗБФ.
Реле И, переключая контакт на
входе дешифраторной ячейки ДШ,
в зависимости от принимаемого
кода возбуждает сигнальные реле
Ж и 3, которые управляют огнями
путевого светофора 3 и использу-
ются в других цепях контроля
и управления.
Кодовая рельсовая цепь защи-
щена от опасного и мешающего
действий гармоник тягового тока.
Гармоники, кратные 300 Гц, устра-
92
няются последовательным контуром ЬфСф защитного блок-фильтра,
который представляет собой полосовой фильтр, настроенный на сиг-
нальную частоту 50 Гц. При этом этот контур, включенный после-
довательно с реле И, на повышенных частотах имеет высокое со-
противление. Так, если на частоте 50 Гц его сопротивление равно
60 Ом, то на частоте 300 Гц — около 5000 Ом. Опасное воздействие,
которое может иметь место при -повреждении устройств выпрямления
и появления в тяговом токе значительного уровня частотой 50 Гц,
исключается за счет прекращения импульсной работы реле И, притя-
гивающего якорь. Затем обесточиваются сигнальные реле Ж н 3
и на светофоре загорается красный огонь. Гармоники тягового тока
могут оказывать влияние на работу реле И только в случае асиммет-
рии (неравенства) тяговых токов в рельсовых нитях. При равенстве
этих токов гармоники, протекая через полуобмотки дроссель-транс-
форматоров, создают встречные потоки, которые взаимно компенси-
руются. Практически коэффициент асимметрии тягового тока
Ка, определяемый как отношение полуразности тяговых токов в рель-
сах (см. рис. 3.5, а) к суммарному тяговому току Аа= {(/т1 — /т2) / [2Х
X (/т1 + /т2) ]} Ю0%, может достигать 10%, что при реальных тяговых
токах /т) + /т2= 2000 А означает, что абсолютный уровень асимметрии
(/Т1—/т2) = 400 А. Асимметрия имеет место в рельсовой цепи за счет
различных сопротивлений рельсовых нитей из-за неисправных сты-
ковых соединителей, разных сопротивлений рельсовых нитей по
отношению к земле и т. д. Повышенная асимметрия тягового тока
оказывает вредное воздействие на работу рельсовой цепи и авто-
матической локомотивной сигнализации. Поэтому вопросам поддер-
жания симметрии рельсовых нитей следует уделять особое внимание.
В защитном блок-фильтре находится дроссель ДрЗ, защищающий
реле И от перенапряжений при замыкании изолирующих стыков,
когда обмотка реле И получает питание от источника питания смеж-
ной рельсовой цепи, в результате чего возможно повреждение
выпрямителя реле И. Этот дроссель обладает нелинейной характери-
стикой и при нормальном уровне напряжения на нем (до 5 В) сопро-
тивление дросселя велико (около 5000 Ом), поэтому он не оказывает
влияние на работу рельсовой цепи. С повышением напряжения до
12 В резко падает его сопротивление (до 20 Ом), обмотка реле
И шунтируется и избыточное напряжение распределяется между
защитным резистором R3 и обмоткой реле И. При замыкании изо-
лирующих стыков реле И срабатывает от источника смежной рель-
совой цепи. Для исключения ложного срабатывания сигнальных реле
Ж и 3 в этом случае применена схемно-временная защита (см. п. 6.4).
Предельная длина кодовой рельсовой цепи 2600 м.
Станционные фазочувствительные двухниточные рельсовые
цепи 50 Гц (рис. 3.14). Эти рельсовые цепи применяются на всех
путях и стрелочных путевых участках станций. Они кодируются
с питающего и релейного концов. Вся аппаратура расположена
на посту электрической централизации. Дополнительные обмотки
дроссель-трансформаторов, размещаемых на пути, подключают
к аппаратуре кабелем. Дублирование жил кабеля не требуется при
93
Рис 3 14 Схема фазочувствительной рель-
совой цепи частотой 50 Гц
Рис 3 15 Схема фазочувствительной
однониточной рельсовой цепи частотой
50 Гц
расстоянии рельсовой линии от поста не более 2 км. Рельсовую
цепь регулируют подбором напряжения на вторичной обмотке путе-
вого трансформатора ПТр типа ПОБС-ЗА. Особенностью этих рель-
совых цепей является использование путевых фазочувствительных
реле П типа ДСШ-12, срабатывание которых зависит от значения
и фазы сигнала. Эту особенность используют для защиты путевого
реле от ложного срабатывания от источника питания смежной
рельсовой цепи при замыкании изолирующих стыков. Для решения
этой задачи в смежных рельсовых цепях предусматривают чере-
дование фаз напряжений, что достигается изменением концов про-
водов на питающих трансформаторах. При замыкании изолирующих
стыков на путевую обмотку реле поступает сигнал противоположной
фазы от источника Питания смежной рельсовой цепи и сектор реле
прижимается к нижнему ролику, замыкая тыловой контакт (см.
рис. 1.20). В этих рельсовых цепях используют фазовый способ
контроля замыкания изолирующих стыков.
Кодовые сигналы АЛС посылаются с питающего конца с момен-
та размыкания фронтового контакта путевого реле П контактом
трансмиттерного реле Т. Кодирование с релейного конца осуще-
ствляется от кодирующего трансформатора КТр с момента замы-
кания тылового контакта путевого реле контактом трансмиттерного
реле Т1. Предельная длина этой рельсовой цепи 1500 м.
Станционные фазочувствительные однониточные рельсовые цепи
50 Гц (рис. 3.15). Такие рельсовые цепи применяют на некодируемых
путях и стрелочных секциях. Они просты по устройству и дешевле
двухниточных рельсовых цепей, но имеют некоторые недостатки.
Одним из них является практически полная асимметрия тягового
тока, обусловливающая появление сильных помех от гармоник тяго-
вого тока на работу рельсовых цепей и на локомотивные устрой-
ства АЛС, в связи с чем однониточные рельсовые цепи не коди-
94
руются. Тяговые нити, по которым проходит тяговый ток всех одно-
ниточных рельсовых цепей, на станции объединяют перемычками Н
в нескольких точках не реже чем через 400 м, для уменьшения
сопротивления рельсового тракта тяговому току и снижения влияния
тягового тока на работу рельсовой цепи. Эти перемычки ухудшают
шунтовой режим и полностью исключают возможность выпол-
нения контрольного режима при обрыве тяговой нити. Поэтому
однониточные рельсовые цепи при новом строительстве не применяют.
Их предельная длина 1100 м.
Рельсовую цепь регулируют подбором напряжения на питающем
трансформаторе ПТр, расположенном в трансформаторном ящике
ТЯ на питающем конце рельсовой цепи. Резисторы Ro и а также
автоматические выключатели АВМ предохраняют аппаратуру от воз-
действия тягового тока.
В настоящее время на станциях при электротяге постоянного
тока проектируют фазочувствительные двухниточные рельсовые цепи
частотой 25 Гц, кодируемые током 50 Гц.
3.8. Рельсовые цепи на участках
с электротягой переменного тока
Приборы рельсовой цепи на участках с электротягой переменного
тока 50 Гц должны быть защищены от воздействия тягового тока
и его гармонических составляющих, кратных 50 Гц. Номинальное
напряжение в контактной сети относительно рельсов и земли 25 кВ,
а максимальный тяговый ток в рельсах достигает 300 А. На этих
участках раньше применяли рельсовые цепи переменного тока чао.-
тотой 75 Гц, а в настоящее время проектируют и строят рельсовые
цепи переменного тока частотой 25 Гц, обладающие более высокими
эксплуатационными характеристиками. Рельсовые цепи при электро-
тяге переменного тока кодируются на частоте 25 Гц.
Перегонные кодовые рельсовые цепи частотой 25 Гц (рис. 3.16),
Питание рельсовой цепи осуществляется от преобразователя частоты
типа ПЧ 50/25-100 с выходной мощностью 100 Вт, преобразующего
частоту промышленной сети 50 Гц в сигнал частотой 25 Гц. Рель-
совую цепь регулируют подбором напряжения на выходе преобра-
зователя, а кодирование осуществляется только с питающего конца
контактом реле Т. Полосовой фильтр типа ФП-25 защищает им-
пульсное путевое реле И от тягового тока. Он настроен на сигналь-
ную частоту 25 Гц и имеет большое затухание на частоте тягового
тока и его гармоник. На питающем и релейном концах рельсовой
цепи расположены дроссель-трансформаторы типа ДТ-150 с малым
коэффициентом трансформации п= 3. Для согласования аппаратуры
с рельсовой линией устанавливают изолирующие трансформаторы
ИТр типа ПРТ-А. Трансформаторы ИТр вместе с предохранителями
многократного действия АВМ и разрядниками Р типа РВН-250
защищают аппаратуру и обслуживающий персонал от перенапря-
жений, которые могут возникать при значительной асимметрии тяго-
вого тока, например при обрыве рельсовой нити.
95
Рис. 3 16 Схема кодовой рельсовой цепи
частотой 25 Гц
Рис. 3.17. Схема фазочувствительной
рельсовой цепи частотой 25 Гц
Исключение ложного возбуждения сигнальных реле Ж и 3, вклю-
ченных на выходе дешифраторной ячейки ДШ, при работе импульс-
ного реле от источника питания смежной рельсовой цепи в случае
замыкания изолирующих стыков осуществляется так же, как и в ко-
довых рельсовых цепях 50 Гц, схемно-временным способом. Предель-
ная длина рельсовой цеРи 2600 м.
Станционные фазочувствительные двухниточные рельсовые цепи
25 Гц (рис. 3.17). Эта схема является основной для неразветвленных
и разветвленных рельсовых цепей. Данная схема некодируемая.
Однако наложение кодирования возможно с питающего и релейного
концов. Схема подключения устройств кодирования аналогична
схеме (см. рис. 3.14) при условии, что кодирование осуществляется
на рабочей частоте рельсовой цепи 25 Гц. Рельсовую цепь регу-
лируют изменением напряжения на вторичной обмотке путевого
трансформатора. Контроль замыкания изолирующих стыков фазо-
вый. Защитный фильтр типа ЗБ-ДСШ, подключенный параллельно
путевой обмотке реле, представляет собой последовательный контур
£фСф. Контур настроен на частоту основной помехи 50 Гц (частота
тягового тока) и щунтирует на этой частоте путевое реле. Этот
фильтр защищает путевое реле от тягового тока. Предельная длина
этой рельсовой цепи 1200 м.
Фазочувствительные рельсовые цепи на участках с электротягой
переменного тока имеют ряд особенностей, связанных с их питанием
частотой 25 Гц, которые определяются необходимостью защиты
путевого реле от срабатывания при попадании тягового тока на
путевые и местные элементы путевого реле. Если бы путевые и мест-
ные элементы реле получали питание от одного преобразователя,
то помехи тягового тока могли поступать в путевую обмотку, соеди-
ненную с рельсами и одновременно обратной трансформацией из
рельсов через путевой трансформатор и общий выход преобразо-
вателя в цепь местного элемента, создавая тяговый момент сектора
96
3*
путевого реле. Такие обходные цепи устраняют разделением источ-
ников питания рельсовых цепей и местных элементов. Для питания
этих рельсовых цепей используют два преобразователя частоты —
путевой ПП и местный ПМ, мощность которых по 300 В- А. Путевой
преобразователь питает рельсовые цепи, а местный преобразова-
тель — местные элементы путевых реле. При этом полностью исклю-
чается возможность попадания тягового тока в цепь местных эле-
ментов. Для обеспечения нормальной работы соотношение фаз
в путевом и местном преобразователях устанавливается специальной
схемой. Схему питания, использующую электрическое разделение
источников питания рельсовых цепей и местных элементов путевых
реле, называют двухфазной.
3.9. Особые виды рельсовых цепей
Особенности разветвленных рельсовых цепей. На разветвленных
стрелочных участках применяют рельсовые цепи таких же типов, что
и на неразветвленных участках пути. По главному пути действует
АЛС. Предусматривается также кодирование ответвлений, по кото-
рым осуществляется безостановочный пропуск поездов со скоростью
более 50 км/ч. В разветвленной рельсовой цепи на каждом от-
ветвлении должно быть свое путевое реле, но их общее число не
должно быть больше трех. Допускается не устанавливать путевые
реле на ответвлениях стрелок съезда, а также на ответвлениях
рельсовых цепей, не участвующих в поездных маршрутах, если их
длина менее 60 м. На схеме (рис. 3.18) имеются ответвления
А и Б и два путевых фазочувствительных реле 1СП и 2СП, исполь-
зуемые при электротяге постоянного тока. Рельсовая цепь кодируется
только по главному пути (см. рис. 3.14). Ответвление А не обтекается
сигнальным током, поэтому в случае обрыва джемпера или стыкового
Рис 3 18 Схема разветвленной рельсовой цепи частотой 50 Гц
4—735
97
соединителя, а также излома рельса на этом ответвлении и одно-
временном нахождении на нем подвижного состава за местом по-
вреждения возможен ложный контроль свободности рельсовой цепи,
так как реле 1СП и 2СП будут в этом случае возбуждены. Для исклю-
чения этого джемпера на ответвлениях без путевых реле дублируют.
Регулируемыми резисторами R3 и /?л выравнивают напряжения
на путевых реле. Путевое реле 11 возбуждается только при одно-
временном срабатывании реле 1СП и 2СП.
Рельсовые цепи контроля свободности подгорочного пути на сор-
тировочных станциях (рис. 3.19). Задача этих рельсовых цепей за-
ключается в определении длины участка подгорочного пути со
стороны горба горки, свободного от подвижного состава. Эта ин-
формация используется для управления замедлителями системы
автоматического регулирования скорости. Рельсовая цепь контроли-
руемой части подгорочного пути получает питание в начале пути
от генератора сигнального тока Г частотой около 1000 Гц и закора-
чивается на конце участка перемычкой. С равных участков при-
мерно по 30 м, на которые разбита одна рельсовая нить, снимается
напряжение, создаваемое за счет протекания сигнального тока. На-
пряжение, получаемое с k-ro участка, трансформируется с коэффи-
циентом гиг и является отпирающим для k-ro электронного путевого
приемника ЭПР и запирающим для (k-\- 1) -го ЭПР. Электронный пу-
тевой приемник сравнивает напряжения двух рядом расположенных
участков. В случае выполнения неравенства nkU03nk> пь- i Uiaak-~ i
k-й участок считается свободным и путевое реле kll, включенное
на выходе k-ro ЭПР, возбуждено, в случае же выполнения неравен-
ства rikUotnk^ nk~ i U3ank- i k-й участок считается занятым и путевое
реле kPI обесточено. Контакты путевых реле контролируемых участ-
ков коммутируют цепи вторичных обмоток измерительных трансфор-
маторов 1ИТр—12ИТр. При занятии отцепом какого-либо участка
пути соответствующее путевое реле отключает от измерительной
цепи источники напряжения своего и следующих по ходу движения
отцепов участков.
Рис 3 19 Схема бесстыкового контроля заполнения подгорочных путей
98
4—2
Рис 3 20 Схема рещсовой цепи контроля свободное™ перегона без изолирующих
стыков
Таким образом, в измерительную цепь оказываются включен-
ными источники всех ближних к началу подгорочного пути и сво-
бодных от вагонов участков, а на выходе цепи установится напря-
жение U, пропорциональное их числу. Это напряжение поступает
на аналого-цифровой преобразователь, преобразовывающий анало-
говое значение напряжения в эквивалентное дискретное.
Рельсовые цепи контроля свободности перегона при полуавто-
матической блокировке (рис 3.20). В пределах перегона на рас-
стоянии 1500 м друг от друга устанавливают трансляционные уста-
новки. Импульсы транслируются от конденсаторов, предварительно
заряженных от двухпроводной воздушной цепи постоянного тока
напряжением 220 В, через резисторы R1 и R2. Передача импульсов
начинается со станции. Кодирующими устройствами являются гене-
раторы, установленные на станциях и посылающие в каждом цикле
(2—3 с) импульсы через фронтовые контакты Г в первую бесстыко-
вую рельсовую цепь за счет разряда конденсатора С2, предваритель-
но заряженного от станционной батареи в тот период, когда реле Г
было обесточено. На первой трансляционной точке каждый импульс,
продолжительность которого в рельсовой линии 20—40 мс, восприни-
мается импульсным путевым реле И типа ИР-5, которое возбужда-
ется по цепи, проходящей через диоды Д1 и ДЗ. При возбуждении
реле И энергия, накопленная конденсатором С2 (30—50 мкФ), пере-
дается в виде импульса через ограничивающий резистор Rn и транс-
форматор ПТр в следующую рельсовую цепь, осуществляя тем
самым трансляцию. Аналогичным образом работает и следующая
трансляционная точка (на схеме не показана). На время передачи
импульса трансляционной установкой реле И возбуждено по цепи,
проходящей через диоды Д2 и Д4 и резистор R3. Этим исключа-
ется возможность повторного возбуждения реле И при трансляции
импульсов последующей установкой, когда передаваемый импульс
4*
99
Рис 3 21 Схема рельсовой цепи контроля свободности перегона с изолирующими
стыками
из-за отсутствия изолирующих стыков распространяется в обе сто-
роны. Возбуждение реле И на ст Б определяет свободность всего
перегона. После окончания передачи импульса от ст. А к ст. Б начи-
нается трансляция импульса в обратном направлении от ст. Б к ст. А,
чем достигается наличие информации о состоянии перегона на обеих
станциях.
Схема (рис. 3.21), построенная на базе рельсовой цепи с изоли-
рующими стыками, решает аналогичную задачу Двухпроводная
линейная цепь питания между станциями питается переменным
током частотой 25 Гц напряжением 36 В. Использование низкого
напряжения питания 36 В вместо 220 В (в предыдущей схеме)
создает лучшие условия для эксплуатации цепи питания и линий
связи, подвешенных на тех же опорах, что и линия питания. Им-
пульсы передаются со ст. А, контакт целе генератора Г подключает
линейную цепь питания к РЦ1. При свободности этой рельсовой
цепи на первой транслирующей точке срабатывает импульсное пу-
тевое реле И, через фронтовой контакт которого от линии через
выпрямитель заряжается конденсатор С. После окончания импульса
(около 0,3 с) на время разряда конденсатора срабатывает транс-
лирующее реле Т, подключая линию питания к РЦ2, и т. д. Свобод-
ность перегона фиксирует путевое реле П, включенное на выходе
дешифратора импульсной работы ДИР, возбуждающее реле П при
импульсной работе импульсного реле И, расположенного у входного
сигнала ст. Б. На ст. А информация о свободности перегона пере-
дается по линии питания путем ее уплотнения одним из каналов
типовой аппаратуры частотного диспетчерского контроля ЧДК Для
этого на ст. Б имеется генератор ГК, сигнал на выходе которого
манипулируется контактом реле И, а на ст. А — приемник ПК,
дешифратор импульсной работы ДИР1, на выходе которого вклю-
чено путевое реле П1.
юо
4- 4
3.10. Техническое обслуживание рельсовых цепей
На железных дорогах СССР для обеспечения нормальной работы
рельсовых цепей во всех заданных режимах принята их постоянная
регулировка
Но регулировочным таблицам, имеющимся для каждого типа
рельсовых цепей, в зависимости от ее длины и фактического состоя-
ния балласта (мокрый, сухой, промерзший) на путевом реле устанав-
ливают требуемый ток или напряжение. Рельсовую цепь постоянного
тока регулируют изменением сопротивления ограничителя, а рельсо-
вую цепь переменного тока — изменением напряжения вторичной
обмотки питающего трансформатора или путевого преобразователя.
Порядок технического обслуживания рельсовой цепи регламен-
тируется Инструкцией по техническому обслуживанию устройств
сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) № ЦШ/3820.
Особое внимание уделяется рельсовой линии и состоянию изоли-
рующих стыков. Состояние рельсовых цепей на станциях проверяют
один раз в две недели При этом контролируется исправность сты-
ковых соединителей, дроссельных перемычек, наличие зазора между
подошвой рельса и балластом и т. д. Исправность стыковых соедини-
телей определяют внешним осмотром или измерительными прибо-
рами, а изолирующих стыков проверяют один раз в четыре недели.
Один раз в четыре недели на станциях и один раз в шесть
недель на перегонах следует измерять напряжения на путевых реле
и питающих концах рельсовых цепей. Если напряжение на путевом
реле не соответствует регулировочной таблице, то необходимо до-
вести его до нормального с учетом реального состояния балласта.
На станциях рельсовые цепи проверяют на шунтовую чувстви-
тельность один раз в четыре недели наложением нормативного шунта
сопротивлением 0,06 Ом на питающем и релейном концах (в развет-
вленных рельсовых цепях шунт накладывают на каждое ответвле-
ние) . Однониточные рельсовые цепи проверяют на шунтовую чув-
ствительность таким образом. В наличии шунтового эффекта убеж-
даются по отпусканию якоря или сектора путевого реле, или по ин-
дикации занятости путевых участков на табло. На шунтовую чув-
ствительность влияет чистота рабочих поверхностей рельсов, по-
этому, проверяя рельсовую цепь, необходимо обращать внимание
на ржавчину, песок, напрессовку снега на поверхности головок
рельсов, и при наличии указанных недостатков следует принять
меры для их устранения. Два раза в год, а также при работах, свя-
занных с переключением питающих проводов, заменой путевых
трансформаторов или ремонтом кабеля, проверяется чередование
полярности напряжений в рельсовых цепях и схем контроля замыка-
ния изолирующих стыков. Обязательное чередование тока в смежных
рельсовых цепях является непременным условием исключения
опасных ситуаций в станционных фазочувствительных рельсовых
цепях с реле типа ДСШ при замыкании изолирующих стыков.
В рельсовой цепи кодовой автоблокировки с импульсным приемником
чередование фаз не требуется, так как контроль замыкания изо-
лирующих стыков в них осуществляется схемно-временным способом.
101
ГЛАВА
4
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ
4.1. Сигнализация на железнодорожном транспорте
Сигналы обеспечивают безопасность движения и четкую органи-
зацию движения поездов и маневровой работы. Сигналы подраз-
деляют на звуковые и видимые.
Звуковые сигналы подаются свистками локомотивов, мотор-
вагонных поездов и дрезин, ручными свистками, духовыми рожками,
сиренами, гудками и петардами.
Видимые сигналы подаются сигнальными приборами—свето-
форами, дисками, щитами, фонарями, флагами, сигнальными указа-
телями и знаками. Видимые сигналы по времени их применения
подразделяют на: дневные, подаваемые дисками, щитами, флагами
и сигнальными указателями; ночные, подаваемые огнями ручных
и поездных фонарей, а также фонарей на шестах и сигнальных
указателях (стрелочных, путевого заграждения и гидравлических
колонок); круглосуточные, подаваемые сигнальными огнями свето-
форов, огнями маршрутных и других световых указателей, посто-
янными дисками уменьшения скорости, красными дисками со свето-
отражателями для обозначения хвоста грузового поезда, сигналь-
ными указателями и знаками.
Светофоры, применяемые в железнодорожной автоматике, по сво-
ему назначению подразделяют на; входные, разрешающие или
запрещающие поезду следовать с перегона на станцию; выходные,
разрешающие или запрещающие поезду отправиться со станции на
перегон; маршрутные, разрешающие или запрещающие поезду
проследовать из одного района станции в другой; проходные, разре-
шающие или запрещающие поезду проследовать с одного блок-
участка (межпостового перегона) на другой; прикрытия, которые
ограждают места пересечений железных дорог в одном уровне с дру-
гими железными дорогами, трамвайными путями и троллейбусными
линиями, разводных мостов и участков, проходимых с проводником;
заградительные, красные огни которых требуют остановки поезда.
Их зажигают при опасности для движения, возникшей на переездах,
крупных искусственных сооружениях и обвальных местах, а также
при ограждении составов для осмотра и ремонта вагонов на стан-
циях; предупредительные, заблаговременно предупреждающие
о показании основного светофора (входного, проходного, загради-
тельного и прикрытия); повторительные, имеющие только огни,
разрешающие движение, и оповещающие об открытии выходного,
маршрутного и горочного светофоров (применяют, когда по местным
условиям видимость основного светофора не обеспечивается); локо-
102
мотивные, разрешающие или запрещающие поезду следовать по
перегону с одного блок-участка на другой, а также предупреждаю-
щие о показании путевого светофора, с которым сближается поезд;
маневровые, разрешающие или запрещающие маневры; горочные,
разрешающие или запрещающие роспуск вагонов с горки.
Кроме перечисленных светофоров, сигналами которых пользу-
ются машинисты, применяют переездные светофоры с мигающими
красными огнями для ограждения переездов со стороны автогуже-
вого транспорта.
На железных дорогах используют линзовые и прожекторные све-
тофоры. Линзовый светофор для каждого сигнального огня имеет
отдельный линзовый комплект, а прожекторный светофор одним лин-
зовым комплектом дает три различных по цвету сигнальных огня.
Линзовый светофор. В линзовых светофорах каждый линзовый
комплект состоит из оптической системы и лампы в фокусе системы.
Оптическая система линзового комплекта состоит из корпуса 4
(рис. 4.1, а), внутренней вогнуто-выпуклой цветной линзы 3 и наруж-
ной двояковыпуклой бесцветной линзы 5. Обе линзы имеют одну
ступенчатую сторону, чтобы уменьшить толщину стекла. Ламподер-
жатель 1 и лампа 2 размещены так, что центр нити лампы совпадает
с фокусом оптической системы. После прохождения лучей света через
обе линзы световой пучок расходится под углом 3—4°. Показание
линзового комплекта определяется внутренней цветной линзой 3.
Применяют красные, желтые, зеленые, синие и лунно-белые цвет-
ные линзы.
Линзовые комплекты устанавливают и закрепляют в светофор-
ных головках, которые бывают однозначные, двузначные и трехзнач-
Рис 4 1 Устройство линзового комплекта (а), оптической системы прожек-
торного светофора (б) и реле прожекторного светофора (в)
103
ные. При необходимости иметь на светофоре более трех сигнальных
огней на мачтах размещают несколько головок в том или ином
сочетании. Каждый линзовый комплект имеет солнцезащитный
козырек 6. На кривых участках пути при световом пучке лучей, рас-
ходящемся под углом 3—4°, не обеспечивается видимость сигналь-
ного огня со всех точек кривой. Поэтому в кривых снаружи лин-
зового комплекта устанавливают рассеивающие стекла 7. В зависи-
мости от кривизны пути применяют рассеиватели Pl-10, Р1-20 или
Р1-30, односторонне отклоняющие лучи в горизонтальной плоскости
на 10, 20 или 30°. При необходимости двустороннего отклонения
лучей используют рассеиватель Р2. Для переездной сигнализации
применяют рассеиватель типа РУД.
В зависимости от назначения светофора и требований по надеж-
ности и обеспечению дальности распознавания сигнала в линзовом
комплекте устанавливают лампу на номинальное напряжение 12 В со-
ответствующей мощности. Лампы с одной нитью накаливания изго-
тавливают мощностью 15, 25 и 35 Вт, с двумя нитями накаливания —
15+15 и 25+25 Вт. При перегорании основной нити видимость
сигнала несколько снижается, поскольку резервная нить находится
не в фокусе. Линзовые светофоры просты по конструкции, их сигналь-
ные огни воспринимаются машинистом не только по цвету, но и по
месту расположения линзового комплекта в светофорной головке.
Оптическая система прожекторного светофора (рис. 4.1, б)
состоит из эллипсоидального отражателя 1 с внутренней посереб-
ренной отражающей поверхностью и двух плоско-выпуклых линз
3 и 4. В одном фокусе эллипсоидального отражателя расположена
нить лампы, а в другом фокусе — подвижная рамка со свето-
фильтрами 2. Световые лучи, падающие на поверхность эллипсоида,
отражаются и проходят через второй фокус на светофильтр 2.
Далее окрашенные лучи проходят две плоско-выпуклые линзы, в
результате чего получается плотный световой поток большой силы
с телесным углом рассеяния около 3—4°.
В механизме светофора на подвижной рамке 2 (рис. 4.1, в) рас-
положены три светофильтра. Рамка вращается на оси 1, которая
является якорем электромагнитной поляризованной системы, со-
стоящей из постоянных магнитов 11 и полюсных наконечников 8
и 10. При прохождении через обмотку 4 постоянного тока одного
или другого направления ось, а с ней и рамка 2 со светофильтрами
поворачиваются вправо или влево. Для этого против светового
пучка устанавливается желтый или зеленый светофильтр.
Если ток в катушке 4 отсутствует, то в магнитопроводе сигналь-
ного механизма действует магнитный поток 12 только от постоянных
магнитов 11. Значение разветвляющего потока одинаково во всех
воздушных зазорах справа и слева от сегментов 3 и 9. Противовесы
6 и 7 надежно удерживают сегмент 9 и жестко связанную с ним
ось / в среднем положении, что вызывает появление на светофоре
красного огня.
При появлении тока в катушке магнитный поток 5, создаваемый
этим током, действует в указанных зазорах совместно с потоком
104
постоянных магнитов, поворачивая ось 1 по часовой стрелке или
против (в зависимости от направления тока в катушке). Вместе
с осью I поворачивается и рамка 2, вызывая появление на светофоре
желтого или зеленого огня. Ось 1 совместно с сегментами 3 и 9 пред-
ставляет собой своеобразный якорь поляризованного реле. Слож-
ность конструкции и технического обслуживания, отсутствие про-
странственной селекции огней, возможность заклинивания рамки со
светофильтрами от грозовых разрядов и от индевения не способ-
ствовали широкому внедрению прожекторных светофоров на сети
дорог. Их используют в основном на железных дорогах, примыкаю-
щих к магистральным линиям, в качестве предвходных светофоров
и на некоторых участках автоблокировки, построенных до 1963 г.
Светофорные головки изготавливают из чугуна или силумина
литьем под давлением. Масса силуминовой головки примерно в 4 ра-
за меньше чугунной. Светофорную головку линзового светофора
крепят на металлической или железобетонной мачте (мачтовый
светофор) либо на железобетонном фундаменте (карликовый све-
тофор), реже на консоли или мостике. На мачтах светофоров
укрепляют литерные знаки, указывающие номер или литер светофора.
На карликовых светофорах (в основном маневровых, входных для
приема поезда с перегона по неправильному пути двухпутного
перегона, выходных с путей, по которым не организуется безоста-
новочный пропуск поездов) литерные знаки устанавливают на фун-
даменте. Перегонные светофоры нечетного направления имеют нечет-
ный номер (1, 3, 5 и т д.), а четного направления — четный (2, 4,
бит. д.), начиная от предвходного светофора.
Входные светофоры для приема нечетных поездов по правиль-
ному пути имеют литер Н, по неправильному пути — НД, а для чет-
ных поездов соответственно Ч и ЧД. Выходные светофоры по от-
правлению нечетных поездов имеют литеры Hl, Н2 и т д. (цифра
указывает номер станционного пути отправления), а по отправлению
четных — соответственно 41, 42 и т. д.
При большом числе направлений на светофорах устанавливают
маршрутный цифровой указатель, который содержит 42 лампы и по-
зволяет набрать цифру от 1 до 19. В некоторых случаях вместо
цифрового применяют буквенный маршрутный указатель, а также
указатель положения. Если требуется набрать две буквы или цифру
свыше 20, то предусматривают два указателя. Для указания пути
приема или направления следования поезда или маневрового соста-
ва в световых ячейках указателя используют бесцветные линзы,
которые загораются белым цветом, а при размещении указателя
на групповом выходном светофоре для указания номера пути, с кото-
рого направляется поезд,— зеленые. В указателях применяют лампы
на напряжение 220 В мощностью 40 Вт, обеспечивающие дальность
видимости указателя не менее 100 м.
На входных или маршрутных светофорах, если поезд принимают
на боковой путь по пологим стрелкам с крестовинами марки 1/18,
располагают сигнальный указатель скорости (зеленую светящуюся
полосу). В металлическом корпусе указателя (рис. 4.2) горизон-
10-
Рис 4 3 Световой указатель с верти-
кально светящейся стрелкой
тально расположены три линзовых комплекта с зелеными линзами.
При использовании стрелок с крестовинами марки 1/22 устанавли-
вают два таких указателя. Зеленую полосу устанавливают также
на выходных светофорах, если поезд отправляют на перегон с авто-
блокировкой при отклонении по стрелке с крестовиной марки 1/18.
На мачте проходного, входного, маршрутного светофоров, кото-
рыми ограждается по главному пути блок-участок, не обеспечива-
ющий требуемого тормозного пути, размещают два световых указа-
теля белого цвета в виде двух стрел, а на предупредительном
к нему светофоре — такой же указатель в виде одной стрелы.
Указатель (рис. 4.3) имеет литой чугунный корпус, внутри ко-
торого находится светофорная лампа. Размеры светящейся стрелки
165X40 мм.
На мачте предвходного светофора (рис. 4.4, а) устанавливают
оповестительную табличку ОТ с отражателями. Из рис. 4.4, б видно,
что по функциональному назначению на входном светофоре можно
выделить следующие элементы: / — огни (верхний желтый, зеленый
и красный), сигнализирующие о расстоянии до препятствия (до
границы закрытого участка пути); II — огни (нижний желтый и зе-
леная полоса), сигнализирующие о характере отклонения маршрута
приема на боковой путь и требующие в связи с этим снижения ско-
рости входа поезда ивх на станцию до определенного значения
106
а)
Рис. 4 4 Размещение на предвходном светофоре оповестительной таблички с отра-
жателями (а); сигнализация входным светофором при наличии стрелки с пологой
крестовиной марки 1/18 (б)
(не более 80 или 50 км/ч); III — пригласительный огонь (мигающий
лунно-белый), сигнализирующий о том, что маршрут не замкнут и
скорость входа поезда на станцию не должна превышать 20 км/ч.
На выходном светофоре Н2 после замены выходной стрелки с кресто-
виной марки 1/9 на марку 1/18 устанавливают зеленую полосу,
а с линзового комплекта зеленого огня снимают заглушку. При
отсутствии на станции стрелок с пологими марками крестовин
(рис. 4.5) зеленые полосы на входных, маршрутных и выходных
светофорах не применяют. Светофоры на станциях располагают так,
чтобы их нельзя было принять за светофоры, относящиеся к сосед-
ним путям. Входные светофоры должны находиться на расстоянии
не ближе 50 м от первого входного стрелочного перевода, считая
от остряка противошерстной или от предельного столбика пошерст-
7/7/ 7/7/ In ////
In
/ЛвариантпК
" Основной
’/,1 J (-•О®
По варианту на 1л '----'
По варианту на In
По основному на In
_1п
Зп
Г" По_йариангпу
| По варианту
__па^осноТному _
По основному g
По основному
Рис 4 5 Сигнализация входным светофором при отсутствии на станции стрелок
с пологими крестовинами
107
ной стрелки. Место установки входного светофора определяется
с учетом обеспечения следующих условий: наилучшей видимости
с приближающегося поезда; легкости трогания поезда с места, оста-
новленного по неприему; удобства выполнения маневровых операций
с выездами на главный путь до входного светофора; наличия тор-
мозного пути на блок-участке между входным и выходным (или
маршрутным) светофорами по главному пути. На электрифициро-
ванных линиях входные светофоры на правильном и неправильном
путях размещают перед воздушными промежутками контактной сети
для ограждения их со стороны перегона и предотвращения подачи
напряжения через токоприемник с контактного провода перегона
в контактную сеть станции при ее ремонте.
Для получения максимальной полезной длины приемо-отправоч-
ных путей выходные светофоры располагают как можно ближе
к предельному столбику выходной стрелки, ограничивающей отпра-
вочный путь, с соблюдением требований габарита приближения стро-
ений С. Полезная длина специализированного пути /„ (рис. 4.6, а)
ограничивается изолирующими стыками с хвоста поезда и выходным
светофором с головы; полезная длина обезличенного пути ЗП
(рис. 4.6, б) в противоположных направлениях различна из-за требо-
ваний габарита С при установке светофора 43 в междупутье. По-
этому в качестве таких светофоров целесообразно использовать
карликовые, которые и дешевле и имеют в 4—5 раз меньшую массу,
обеспечивая такую же значность.
Расцветка огней линзовых карликовых светофоров может быть
разной Чаще всего их используют в качестве маневровых и выход-
ных (рис. 4.7, а) или выходных, совмещенных с маневровым
(рис. 4.7, б). При размещении светофора в междупутье на прямых
участках станционных путей ширина между осями путей для мачто-
вого светофора (рис. 4.7, в) должна быть (2X2450) 4-Д, где Д —
диаметр мачты светофора. Для мачтового светофора при Д=300 мм
требуется иметь ширину между осями путей около 5,2 м, а для кар-
ликового светофора (рис. 4.8) — порядка 4460 мм. Основными
частями карликового светофора являются светофорные головки /,
универсальная кабельная муфта 2 и фундамент 3.
Место установки выходного светофора определяется типами
светофора и стрелочного перевода; радиусом кривой и шириной меж-
дупутья, где располагается данный светофор. Его размещение
в створе с изолирующим стыком, находящимся на расстоянии
в 3,5 м от предельного столбика, практически возможно только
для выходных светофоров с крайних боковых путей, не связанных
Рис 46 К расчету полезной длины приемо отправочных путей
108
Рис 4 7 Примеры pat цветки карлико
вых (а), (б) и мачтовых (в) светофоров
Рис 4 8 Устройство карликового свето-
фора
с габаритом С При марке крестовины 1/9 (радиус кривой 200 м)
(см. рис. 4.6, б) и ширине междупутья 5,2 м по условиям габарита
С карликовый трехзначный светофор 43 может быть установлен
на расстоянии 58 м от начала остряка,'тогда как мачтовый светофор
Н2 в тех же условиях располагают на расстоянии 72 м от начала
остряка стрелки, перед которой его устанавливают.
По условиям габарита С предельные столбики в обоих случаях
могут находиться на одинаковом от начала остряка расстоянии,
равном 54 м, но при мачтовом светофоре Н2 изолирующие стыки
приходится сдвигать в сторону пути 2П, так как их желательно
размещать на одной ординате с выходным светофором. Чтобы не
делать лишних разрезов рельсов, допускается сдвигать стыки на
величину А, но на расстояние не более 10,5 м по направлению
движения и до 2 м против движения У входных светофоров изоли-
рующие стыки можно сдвигать в обе стороны на расстояние не
более 2 м. На- перегонах для проходных светофоров требования
к стыкам те же, что и для выходных светофоров. На магистральных
участках проходные светофоры автоблокировки при трехзначной
системе сигнализации размещают исходя из необходимого интервала
попутного следования грузовых поездов весом, соответствующим
заданию. Заданием учитываются перспективы увеличения пропуск-
ной способности в ближайшие 5—10 лет.
При расстановке светофоров автоблокировки необходимо, чтобы:
расстояние между смежными светофорами было не менее тормоз-
ного пути, определяемого для данного места при полном служебном
торможении и максимальной реализуемой скорости, и не менее тор-
мозного пути при экстренном торможении с учетом инерционности
работы приемо-дешифрирующих устройств АЛС (6 с) и электропнев-
матического клапана (7 с); минимальная длина блок-участка во всех
случаях была не менее 1000 м, а максимальная — не более принятой
максимальной длины рельсовой цепи (2600 м); места установки
перегонных светофоров четного и нечетного направлений движения
поездов должны допускать размещение спаренных сигнальных точек,
109
где такие светофоры располагают в одном створе с общей высоко-
вольтной аппаратурой энергоснабжения. Расстановку светофоров
требуется согласовывать со станционными интервалами следования
поездов по станциям и с условиями трогания с места тяжеловесных
грузовых поездов после остановки их на подъеме перед светофором,
проверять на соответствие расстояний между смежными светофо-
рами длинам тормозных путей всех обращающихся категорий
поездов. Расстояние между входным светофором станции и его пред-
входным светофором должно быть 1200—1500 м.
Движение поездов на участке, оборудованном автоблокировкой
с трехзначной сигнализацией, организуют так, чтобы поезда, следую-
щие по графику, двигались на зеленый огонь светофора. Для этого
принято расстановку светофоров осуществлять с разграничением
поездов, следующих в пакете, тремя блок-участками (рис. 4.9).
При двухпутных и однопутных участках в качестве расчетного
интервала для грузовых поездов принимают интервал 8—10 мин,
т. е. при трехблочном разграничении за 8—10 мин грузовой поезд
должен проследовать три блок-участка плюс расстояние, равное
длине поезда.
Минимальный интервал следования попутных поездов определяют
в соответствии с заданными характеристиками профиля пути участка,
поезда и локомотива. При трехблочном разграничении попутно сле-
дующих поездов наименьшее расстояние между ними
где /вл=/6л|=/бл2=/блз= 1200 м —длина блок-участка, мм;
/п — длина поезда, м.
Если длину поезда принять равной 1000 м, то может быть
4,6 км. На основании этого можно считать, что заданный интервал
8 мин на данном участке можно реализовать, если скорость движения
нигде не будет ниже 35,4 км/ч, при которой за время, равное 8 мин,
поезд проследует расстояние 4,6 км. Если в отдельных местах ско-
рость окажется ниже 35,4 км/ч, то в этом случае необходимо
наложением на кривую скорости отрезка, равного 4,6 км (по масш-
табу), по средней скорости определить время проезда поездом этого
отрезка. Такой анализ необходимо делать на участках удаления
отправляемых со станции поездов, имеющих остановку на станции.
При заданном интервале 10 мин для попутно следующих поездов
скорость их движения на трудных участках пути не должна быть
ниже 29 км/ч; тогда время проследования поездом расстояния
4,6 км равно примерно 9,6 мин.
Если нельзя обеспечить заданный интервал попутного следования
поездов при трехблочном разграничении, разрешается двухблочное
разграничение, т. е. движение под зеленый огонь на желтый.
Расстановку светофоров автоблокировки выполняют графически.
Применяют два способа расстановки: первый — по кривой скорости
хода расчетного поезда с нанесенными на ней минутными засечками
и второй — по кривым времени хода двух попутно следующих по-
ездов. Первый способ используют преимущественно для участков
НО
_______ । ________________ । _______________ i ,Лп/2
.. гоaL___________ *1. ,TTZ „X ...._ ... a
I—07 I—Q>5 *-@3 •—•'
Рис 4.9 К расчету интервала между поездами
с грузовым движением поездов, когда за расчетный поезд прини-
мают грузовой и интервал попутного следования устанавливают
8—10 мин. Второй способ применяют при расстановке светофоров
преимущественно на участках с пригородным движением поездов,
когда за расчетный принимают пригородный поезд и интервал по-
путного следования устанавливают 3—4 мин для четырехзначной
автоблокировки.
Сигнализация путевыми светофорами не гарантирует полной без-
опасности движения при скоростях, превышающих 40 км/ч. Поэтому
все поездные локомотивы оборудованы автостопом, автоматической
локомотивной сигнализацией (АЛС), устройствами проверки бди-
тельности машиниста и контроля скорости движения поезда. Локо-
мотивный светофор, который входит в устройство АЛС, находится
в кабине и служит для подачи сигналов одновременно машинисту
и его помощнику.
4.2. Изоляция путей и расстановка светофоров на станциях
Основными документами, в которых отражаются эксплуатацион-
ные характеристики системы электрической централизации (ЭЦ)
и показывается ее напольное оборудование, являются схематиче-
ские однониточные и двухниточные планы станции. Проектирование
ЭЦ начинают с вычерчивания однониточного схематического плана
станции, на котором изображают принятую сигнализацию для орга-
низации поездной и маневровой работы, наличие стрелок, передавае-
мых на местное управление с путевых ящиков или с маневровых
колонок (вышек и т. п.), места размещения поста ЭЦ, релейных
(РШ) и батарейных(БШ) шкафов, изолирующих стыков и специа-
лизацию приемо-отправочных путей. На станции двухпутной линии
(рис. 4.10, а) главные пути всегда специализированы: 1П— для
следования нечетных поездов; ПП — для четных поездов; боковые
пути 4П и 6П — для приема и отправления поездов обоих направ-
лений; путь ЗП — только для поездов нечетного направления. На
станции двухпутных линий при наличии маневрового локомотива
или при движении свыше 70 пар поездов маневровые передвижения
маршрутизируются, т. е. выполняются по лунно-белым огням свето-
форов с замыканием стрелок. При этом для всех выходных свето-
форов предусматриваются лунно-белые огни, а при отсутствии выход-
ных светофоров для маневровых маршрутов со станционных путей
устанавливают двузначные карликовые светофоры (М5, Мб, М7);
для обратных маршрутов в сторону станционных путей предназна-
111
0ОТСН НЗ
ЗП-
БШ РШ Ч
т W НА П Ц РШ БШ
Ш7г-ь\5 9я!1 ЕЗ
---i f—«
М5 ЧБП t *
0ТС1/7Д
о)
ЧД овоНбП 2
ГЛ I 1КМЭТСО М ®® Р
©я w * 1П
~*—ЙЙГ75----
ПостЭЦст А ГгПУ^ нзео©
Рис 4 К) Схематические планы станции
чены также карликовые маневровые светофоры (Ml, М3 и М2, М4).
После заезда за светофоры Ml—М4 стрелки освобождаются для
их перевода, для чего изолированные бесстрелочные участки НАП,
ЧБП, ЧАП, НБП должны быть достаточной длины.
Выходные светофоры на станциях двухпутных линий могут иметь
пригласительные сигналы. Последние, как правило, предусматривают
только на выходных светофорах с главных путей и могут использо-
ваться в случае неисправности устройств централизации, но исклю-
чительно для отправления на перегон с односторонним движением
от данной станции. Один и тот же лунно-белый огонь на выходном
светофоре используют в качестве маневрового (немигающий огонь)
и пригласительного (мигающий огонь) сигналов.
Кроме приемо-отправочных маршрутов по путям перегона в пра-
вильном направлении, на станциях двухпутных линий выделяют
маршруты для временного перехода на двустороннее движение по
любому пути перегона на случай ремонта другого пути. В проектах
необходимо предусматривать не менее двух маршрутов приема
и отправления для каждого неправильного пути. Задать маршрут
по неправильному пути можно только после подготовительных работ
и специальных переключений перегонного пути на двустороннее
движение с участием дежурных по двум станциям, ограничивающим
данный перегон. При отправлении по неправильному пути выходные
сигналы имеют те же показания, что и в маршрутах по правильному
пути. Для приема поездов с неправильных путей устанавливают
дополнительные входные светофоры НД и ЧД, которые могут иметь
только одно разрешающее движению показание (два желтых огня)
во всех маршрутах, включая сквозные. Зеленый и пригласительный
огни на них отсутствуют. Обычно в качестве дополнительного вход-
ного светофора используют карликовый светофор, который при недо-
статочной ширине междупутья можно размещать с левой стороны
пути. Взаимно-враждебными маршрутами считаются маршруты, в
которых одни и те же стрелки замыкаются в различных положениях;
маршруты приема на станционный путь по отношению к встречным
маршрутам приема на тот же путь; маневровые маршруты по одним
и тем же стрелкам, положение которых совпадает.
112
Кроме очевидно невраждебных маршрутов, взаимного исключе-
ния не требуют: встречные маневровые маршруты на один и тот же
станционный путь; маршруты приема и попутные маневровые марш-
руты с того же пути (для большей гибкости в маневровой работе);
маршруты отправления с одного и того же пути в противоположные
стороны (чтобы устранить ненужные зависимости в схемах).
На станциях двухпутных линий запрещается прием пассажир-
ских поездов при одновременном приеме поезда встречного на-
правления, если продолжение маршрута одного поезда пересекает
маршрут другого поезда. Грузовые поезда и в этом случае можно
принимать одновременно. Поскольку устройства СЦБ не в состоянии
отличить грузовые поезда от пассажирских, такие маршруты, как
правило, считаются невраждебными и в устройствах централизации
взаимно не исключаются. Порядок приема встречных поездов уста-
навливается местной инструкцией и технико-распределительным
актом (ТРА) станции.
На рис. 4.10, б приведен схематический план станции однопутной
линии, а на рис 4.11 — таблица зависимостей. На ст. К все стрелки,
кроме 12/14, имеют двойное управление: центральное с пульта
ДСП и местное ключом из трансформаторных ящиков, размещаемых
около стрелочных приводов. Ключ четной горловины хранят в щите,
размещенном на мачте крайнего выходного светофора Н5, а ключ
нечетной горловины — в щите светофора 41. Стрелки 12/14 обору-
дованы электрозамками, так как их переводят только при маневрах.
Нормально эти стрелки заперты в плюсовом положении.
Все пять путей станции используют для движения поездов в обоих
направлениях. Входные светофоры имеют следующие сигнальные
огни: верхний желтый, зеленый, красный; нижний желтый и лунно-
белый (пригласительный). Подходы к станции оборудованы авто-
блокировкой. Выходные светофоры сигнализируют сигнальными ог-
нями: желтым, зеленым и красным. Лунно-белые огни на выходных
светофорах данной станции отсутствуют, так как маневровые пере-
движения предусмотрено выполнять под красные огни выходных
светофоров с передачей стрелок на местное управление. В таблице
зависимостей перечислены все поездные маршруты в соответствии
со специализацией путей станции. В строчке каждого маршрута
отмечены враждебные маршруты, замыкаемые стрелки и сигнальные
показания светофоров.
Безостановочный пропуск поездов в четном и нечетном направ-
лениях осуществляется по главному пути 4П. Кроме того, преду-
смотрена возможность задания маршрутов безостановочного про-
пуска поездов по боковым путям: в четном и нечетном направлениях
по пути 5/7. В этих маршрутах входные светофоры сигнализируют
двумя желтыми огнями, из которых верхний горит мигающим светом.
Кроме поездных маршрутов, в таблицу зависимостей внесены
маневровые маршруты с местным управлением стрелками, чтобы
зафиксировать их враждебность с поездными маршрутами. Передача
стрелок на местное управление предусматривается по отдельным
группам, с тем чтобы при маневрах в отдельном районе станции
113
Направ- ление № маршрута Наименование маршрута По света - фору Ноназание I с&етофора Разделка по- сле стрелки маршруты Стрелки
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 19 15 16 п 18 19 20 21 22 23 29 25 26 1 6 8 10 % 7 5 3 1
Ст Л | <§* 1 На путь 1п Ч © © 10 9 X X X X X X X X X X X X X X — +
г • « 20 Ч © © 10 X • X X X X X X X X X X X X X — + — —
3 '• « Зп Ч © © В X X 9 X X X X X X X X X X X X — + +
4 ' " 40 Ч © 6 X X X • X X X X X X X X X X + +
5 " " 5п Ч © © 6 X X X X • X X X X X X X X X X + — +
Отправление i в С пути 1п Н1 о 2 X X X X X • X X X X X X X — + — +
7 » „ 2П Н2 о 2 X X X X X X • X X X X X X — + — —
8 ч » Зп НЗ о 2 X X X X X X X • X X X X X — + +
9 и и 4л Н9 о 2 X X X X X X X X • X X X + + “V
10 " ". 5п Н5 о 2 X X X X X X X X X • X X X + — +
Ст 6 11 С аута. 1п 41 о 1 • X X X X X X X X X X + — + —
12 " 2п чг о 1 X • X X X X X X X X X — — + —
13 " ч Зп 43 о 1 X X • X X X X X X X X + + + —
19 " « 4/7 49 о 1 X X X • X X X X X X X + + — +
15 ' " 5л 45 о 1 X X X X • X X X X X X X + + + + +
Прием 10 На путь 1п н © © 7 X X X X X X • X X X X X X X + — + —
П " " 2п н © © 7 X X X X X X X • X X X X X X — — + —
18 " " Зп н © © 5 X X X X X X X X • X X X X X + + + —
19 ч " 4/7 н © 3 X X X X X X X X X • X X X X + + — +
20 » " 5п н © © 3 X X X X X X X X X X • X X X X + + + + +
Местное управление стрелками 21 2/9,6,8,10 X X X X X X X X X X X X X X X • X X
22 8 X X X X X X X X X X X X X • ж
23 6,10 X X X X X X X X X X • (+)
24 12/19 X X X X •
?5
28 1,3,5,7 X X X X X X X X X X X X X X X •
Рис 4 11 Таблица зависимостей на станции
в остальных районах сохранить возможность движения поездов
На станции с интенсивным движением поездов и большой манев-
ровой работой разбивка станционных путей на изолированные
участки и объединение в один участок нескольких стрелок необхо-
димо выполнять с учетом обеспечения скорейшего освобождения
участков, по которым может быть установлен другой маршрут;
возможностей одновременного выполнения параллельных передви-
жений (рис 4 12, а и б) и эффективного использования бесстре-
лочных секций — участки 14/20П (рис 4 12, в) и 1-19П (рис 4,12, г);
рационального уменьшения пробегов подвижного состава при ма-
неврах — светофоры Ml3, М17, М9 Если расстояние между изоли-
рующими стыком и предельным столбиком меньше 3,5 м, то такой
негабаритный стык обводят кружком. Сбрасывающую стрелку или
стрелку, ведущую в улавливающий (предохранительный) тупик,
выделяют в отдельный изолированный участок. В маневровых
районах, где нет поездной работы, строят пост МЭЦ или маневровую
вышку (иногда маневровую колонку) и осуществляют немаршрути-
зированные передвижения Выход состава из района МЭЦ в район
ЭЦ разрешает мачтовый маневровый светофор М23, а вход —
светофор М17. В районе МЭЦ каждую стрелку оборудуют отдельной
рельсовой цепью В районе ЭЦ в стрелочный изолированный участок
включают не более трех одиночных или двух перекрестных стре-
лочных переводов
Главные пути станции (рис 4 13) кодируются для обеспечения
работы АЛС. Изолирующие стыки на стрелочном переводе между
остряками и крестовиной устанавливают на ответвлении от кодируе-
115
Cm A
2АП
5,43
4АП
Вытяжка вез рельсовой
цепи
M2Vg@
®О --*
6Ш РШ
2
|4-/g J
Кодируемая секция
М5 Ks©-----N—i-
1 1 ги
.. £* ....
5,85 M6F4g©
(349)
N
п
349
Примечание: Ординаты негабаритных изолированных стыков и стыков,
расположенных не в створе со светофорами, указаны в скобках
у изолирующего стыка
Рис 4.13 Двухниточный план станции
22
Ю
Тупик без рельсовой
цепи
ПостЗц
777
(259)
ЧП
19
Pl
257
П5
256
V • J
Тупик дез рельсовой,
цепи
8^ 12
H'm№©
{ 050).
«Ида
(225)
2U-
Рис. 4.14. Схема изоляции стрелок при кодировании маршрутов приема
Рис. 4.15. Разметка полярности однониточных рельсовых цепей
117
мого направления. Если кодируются два направления, то вместо
обычных джемперов на такой стрелке для обеспечения непрерывного
восприятия кодов АЛС применяют схему установки стрелочных со-
единителей (рис. 4.14). Обтекание током ответвлений контролиру
ется путевыми реле, расположенными на каждом из них. Путевое
реле по плюсовому положению стрелок обозначается так же, как
рельсовая цепь, с добавлением буквы А, а остальное реле ответ-
влений — с добавлением букв Б и В.
На ответвлениях, не обтекаемых током, по которым осуществляют
поездные передвижения, и на негабаритных ответвлениях и ответ-
влениях спаренных стрелок съездов для надежности устанавливают
по два стыковых соединителя, что показано на схеме (см. рис. 4.13)
штриховыми линиями. Ответвления стрелочных участков, не обте-
каемые током, допускаются: на путях парков отправления грузовых
поездов, сортировочно-отправочных путях и на путях, по которым
осуществляются только маневровые передвижения; на стрелках
съездов и предохранительных тупиков при длине ответвления не
более 60 м; на негабаритных ответвлениях одиночных стрелок.
На двухниточном плане нить рельсовой цепи одной полярности
показывают утолщенной линией, а другой полярности — нормальной.
В однониточных рельсовых цепях при электротяге утолщенной линией
обозначают рельсовую нить, по которой пропускают тяговый ток,
причем на стрелочных переводах используют тяговые джемпера
(рис. 4.15, а) или его пропускают через крестовину (рис. 4.15, бив).
Расстановку изолирующих стыков на двухниточном плане вы-
полняют с учетом получения на стыках соседних рельсовых цепей
разноименных мгновенных полярностей питания, что исключает кон-
троль «ложной свободности» участка при коротком замыкании в этих
стыках. Для получения чередования полярности рельсовых цепей
число изолирующих стыков в каждом замкнутом контуре по внут-
ренней нити двухниточного плана должно быть четным. В одном и том
же замкнутом контуре А для принятой разбивки станционных путей
на изолированные участки (см. рис. 4.12) может быть получено от
четырех до девяти стыков, расположенных по внутренней нитке
данного контура. Например, если на стрелке 19 (см. рис. 4.15, а)
стыки с направления по пути 111 перенести в направление по съезду
17/19, то в контуре А будет не восемь, а девять стыков, но у стыков 7
при этом не будут чередоваться полярности питания рельсовых
цепей секций 37 и 19-27. Подобного изменения числа стыков в кон-
туре А нельзя достигнуть аналогичной перестановкой стыков на
стрелках 17 и 37, рамные рельсы которых образуют в данном зам-
кнутом контуре острые углы.
ГЛАВА
5
СИСТЕМЫ ПУТЕВОЙ АВТОБЛОКИРОВКИ
5.1. Принципы построения систем автоблокировки
По техническим признакам и выполняемым функциям автобло-
кировка относится к автоматическим системам телеуправления.
Объектом управления системы является путевой светофор.
При автоблокировке перегон разбивают на блок-участки. Каждый
блок-участок оборудуют рельсовой цепью (в ряде случаев двумя
и более рельсовыми цепями), контролирующей его состояние. В на\
чале блок-участков устанавливают проходные светофоры, которые
открываются и закрываются автоматически в результате воздействия
подвижных единиц на рельсовые цепи. При отсутствии поезда на
проходных светофорах перегона горят зеленые огни, кроме предупре-
дительных светофоров, на которых горят желтые огни, указывающие
на закрытое состояние входных светофоров. Основные требования,
предъявляемые к устройствам автоблокировки, предусматриваются
правилами технической эксплуатации (ПТЭ). Устройства автобло-
кировки не должны допускать открытие светофора до освобож-
дения ограждаемого им блок-участка Необходимо, чтобы на одно-
путных перегонах после открытия выходного светофора была исклю-
чена возможность открытия выходных и проходных светофоров
противоположного направления. При перегорании красной лампочки
на светофоре и занятии блок-участка за светофором предусматри-
вается автоматическое включение красного огня на предыдущем
по ходу поезда светофоре. Схемы автоблокировки должны обеспечи-
вать защиту от появления более разрешающих сигнальных показа-
ний при замыкании изолирующих стыков, а также возможных по-
вреждениях элементов аппаратуры. В схемах предусмотрена возмож-
ность двойного снижения напряжения на лампах светофоров. На
пульте у дежурного по станции при автоблокировке предусматри-
вается индикация состояния двух ближайших к станции блок-
участков удаления и приближения. Автоблокировка позволяет обес-
печить пропускную способность двухпутных линий до 200—300 пар
поездов в сутки.
Устройство простейшей двузначной системы АБ с использованием
рельсовой цепи постоянного тока показано на рис. 5.1, а. При сво-
бодном блок-участке путевое реле П находится под током и на про-
ходном светофоре, ограждающем блок-участок, через фронтовой
контакт путевого реле П включается лампа зеленого огня. В случае
занятия данного блок-участка поездом путевое реле П обесточива-
ется и через его тыловой конта-кт включается лампа красного огня,
119
Рис 5.1. Принципы построения автоблокировки
а - двузначной, б — с линейной цепью в котовой
которая будет гореть до полного освобождения поездом блок-
участка. Лампа красного огня загорается и при нарушении целост-
ности рельсовой линии.
Для реализации трехзначной системы автоблокировки на каждой
сигнальной точке необходимо знать информацию о состоянии двух
впереди лежащих блок-участков. Информацию о состоянии дальнего
блок-участка необходимо передать на данную сигнальную точку
для управления трехзначным светофором. Для передачи этой
информации можно использовать дополнительные линейные цепи
(кабель, воздушную линию связи) или рельсовую линию. Если для
передачи информации применяют дополнительную линейную цепь,
то в основном используются полярные качества тока, а если при-
меняют рельсовую линию, то информация передается числовым или
частотным кодом. В случае свободности блок-участка 3 (рис. 5.1, б)
в линейную цепь JIJ, Л2 через контакты линейного реле Л на сигналь-
ной точке 3 подается прямая полярность тока, а в случае его
занятости — обратная полярность. Приемником, различающим
полярные качества тока на сигнальной точке 5, является линейное
реле Л комбинированного типа, имеющее нейтральный и поляризо-
120
ванный якоря. Контакты линейного реле управляют огнями свето-
фора 5.
Кодирование информации о состоянии блок-участка 3 (рис. 5.1, в)
осуществляется числовым кодом при помощи кодового путевого
трансмиттера (см. рис. 1.22). При свободности блок-участка 3
в рельсовую цепь блок-участка 5 от сигнальной точки 3 пода-
ется код Ж или 3, а при его занятости — код КЖ. На сигналь-
ной точке 5 эти коды в случае свободности блок-участка 5 восприни-
маются импульсным реле И, включенным в рельсовую цепь через
защитный блок-фильтр ЗБФ(см. рис. 3.13), и через контакты реле И
дешифраторной ячейкой ДЯ. При занятости блок-участка 5 реле И
не работает в импульсном режиме, реле Ж и 3 обесточены, на све-
тофоре 5 горит красный огонь. Если блок-участок 5 свободен,
а блок-участок 3 занят, то в рельсовую цепь 5 подается код КЖ
и на сигнальной точке 5 возбуждается реле Ж — на светофоре горит
желтый огонь. При свободности блок-участка 3 в рельсовую цепь
блок-участка 5 посылается код Ж или 3 (в зависимости от поездной
ситуации). На сигнальной точке 5 возбуждаются реле Ж и 3 и на све-
тофоре загорается зеленый огонь.
На отечественных дорогах в основном применяют трехзначную
автоблокировку, а на пригородных линиях с интенсивным движением
используют четырехзначную автоблокировку.
Автоблокировку называют односторонней, если движение
поездов по сигналам автоблокировки происходит по каждому пути
только в одном направлении. На однопутных линиях применяют
двустороннюю автоблокировку, при этом поезда движутся в обо-
их направлениях по сигналам автоблокировки. Различают системы
автоблокировки с линзовыми и прожекторными светофорами, а по
режиму работы светофорных ламп — с нормально горящими и нор-
мально негорящими огнями. В последнем случае лампа светофора
загорается только при вступлении поезда на блок-участок перед
светофором. При новом строительстве применяют только линзовые
светофоры с нормально горящими огнями. В настоящее время
устройства автоблокировки обязательно дополняют устройствами
автоматической локомотивной сигнализации и диспетчерского кон-
троля.
5.2. Электропитание устройств автоматической блокировки
Система электропитания автоблокировки в большой степени
определяет бесперебойность ее работы. При проектировании авто-
блокировки в зависимости от надежности внешнего энергоснабже-
ния применяют две системы электропитания: на участках без элек-
тротяги — преимущественно смешанная с частичным или полным
резервированием от аккумуляторных батарей; на участках с электро-
тягой — безбатарейная переменного тока. Наиболее современной
и перспективной является безбатарейная система, которая в основ-
ном питается от высоковольтной линии автоблокировки, а резервное
питание осуществляется от линии электропередачи ЛЭП. Линии
121
Рис 5 2 Схемы электропитания устройств автоблокировки
электропередачи обычно подвешивают на опорах контактной сети
и используют еще для подключения линейных потребителей (освети-
тельной нагрузки, электроинструмента и т. д.). На участках без элек-
тротяги обычно проектируют двухцепную высоковольтную линию:
одну цепь предусматривают для питания устройств автоблокировки,
а другую — для линейных потребителей. Аккумуляторные батареи
рассчитывают на питание сигнальных устройств в течение 24 ч при
пропадании питания в высоковольтной линии
Электропитание сигнальной установки по смешанной системе
питания осуществляется по схеме, приведенной на рис. 5.2, а. На
силовой опоре имеется линейный трансформатор ЛТр типа
ОМ-0,63/10 (ОМ-0,63/6) или ОМ-1,25/10 (ОМ-1,25/6) в зависи-
мости от типа одиночной или спаренной сигнальной установки.
Этими трансформаторами напряжение снижается с 10 кВ (6 кВ)
в высоковольтной линии до 230 В. Выходная мощность трансфор-
маторов равна 0,63 и 1,25 кВ- А соответственно. Далее напряжение
поступает по проводам в кабельный ящик КЯ и затем в релейный
шкаф РШ на сигнальный трансформатор СТр, двигатель кодового
путевого трансмиттера КПТ\ в батарейный шкаф БШ на выпрями-
тель ВАК-14Б, работающий в буфере с путевой батареей ПБ, и
выпрямитель ВАК-1 ЗБ, действующий в буфере с сигнальной бата-
реей СБ Аккумуляторные батареи ПБ и СБ состоят соответственно
из одного и шести соединенных последовательно аккумуляторов
типа АБН-72 с напряжением 2,2 В каждый. В случае пропадания
питания переменного тока аварийное реле А обесточивается и под-
122
ключает питание от СБ к лампам светофора (зажимы СХ, МСХ),
рельсовая цепь при этом питается от батареи /75.
Линейный трансформатор ЛТр в схеме электропитания сигналь-
ной точки при электротяге постоянного тока (рис. 5.2, б) выполняет
такую же функцию, что и в предыдущей схеме. Напряжение 230 В
подается на обмотку аварийного реле А. При наличии напряжения
питания от высоковольтной линии реле А возбужено и через его
фронтовые контакты напряжение питания подается на путевой
трансформатор ПТр, питающий рельсовую цепь, сигнальный транс-
форматор СТр, через низковольтную обмотку (12 В) которого
питаются сигнальные лампы светофора, двигатель кодового путевого
трансмиттера KJ1T и выпрямитель ВАК-Н, питающий линейные
цепи. Если основное питание 230 В пропадает, то аварийное реле А
обесточивается и через его тыловые контакты приборы сигнальной
точки подключаются к источнику резервного питания. Аварийное
реле А1 контролирует наличие резервного питания. При электротяге
переменного тока схема электропитания автоблокировки с рельсовой
цепью 25 Гц отличается только включением на питающем конце
статического преобразователя типа ПЧ 50/25 и использованием
в цепи резерва трансформатора, так как в качестве резерва приме-
няют линию электроснабжения линейных потребителей ДПР напря-
жением 27,5 кВ на опорах контактной сети.
5.3. Автоблокировка постоянного тока
Автоблокировку постоянного тока предусматривают на линиях
с автономной тягой. Основным элементом автоблокировки являются
импульсные рельсовые цепи постоянного тока (см. п. 3.6). Показания
попутных сигналов увязываются по линейным цепям, как правило,
подвешенным на опорах высоковольтно-сигнальной линии. На схеме
(рис. 5.3) состояние цепей автоблокировки и показания путевых
светофоров соответствуют указанному расположению поездов А и 5.
Каждый блок-участок перегона оборудуют импульсной рельсовой
цепью постоянного тока. Датчиком импульсов в рельсовой цепи яв-
ляется маятниковый трансмиттер МТ типа МТ-1. На приемном конце
импульсы постоянного тока воспринимает импульсное путевое реле И
типа ИМШ 1-0,3, воздействующее на дешифратор импульсной работы
ДИР, на выходе которого включено путевое реле П типа АНШ2-700,
Для передачи сигнальной информации между сигнальными точками
используют линейное реле Л комбинированного типа КШ1-280.
Контакты сигнального реле С типа АНШМ2-380, являющегося
медленнодействующим повторителем нейтрального якоря линейного
реле Л, используют в цепях управления светофора и трансмиттерного
реле Т для исключения проблеска красного огня при смене показаний
светофора с желтого на зеленый огонь. Трансмиттерное реле Т типа
ТШ-65В кодирует рельсовую цепь числовым кодом, передавая сиг-
нальную информацию локомотивным устройствам автоматической
локомотивной сигнализации при нахождении поезда на данной рель-
совой цепи. Огневое реле О типа АОШ2-180/0,45 контролирует
123
Рис 5 3 Схема двухпутной односторонней автоблокировки постоянного тока для
нечетного пути
исправность нити горящей лампы и в случае необходимости обес-
печивает перенос огней. Огневое реле красного огня КО типа
НМШ2-900 непрерывно контролирует исправность нити лампы крас-
ного огня для передачи информации о ее повреждении по системе
диспетчерского контроля (см. п. 7.1).
124
Схема автоблокировки работает таким образом. Рельсовая цепь
ЗРЦ шунтируется поездом, импульсное И и путевое П реле на сиг-
нальной точке 1 обесточены. Контактами путевого реле П размы-
кается линейная цепь Л — ОЛ и выключаются линейное Л и сигналь-
ное реле С на сигнальной точке 3. Тыловым контактом реле С замы-
кается цепь горения лампы красного огня. Низкоомное огневое
реле О, включенное последовательно с лампой, контролирует дей-
ствительное горение лампы красного огня на светофоре. Огневое
реле КО, получив питание через фронтовой контакт реле О, оста-
ется возбужденным и также контролирует горение красного огня
на светофоре 3.
Таким образом, на сигнальной точке светофора 3: реле И рабо-
тает в импульсном режиме (рельсовая цепь 5РЦ свободна); реле П
возбуждено, фиксируя свободность блок-участка, реле О и КО
возбуждены, реле Л и С обесточены, фиксируя занятость ЗРЦ.
При этом создается цепь тока обратной полярности для возбуж-
дения реле Л светофора 5. Его нейтральный якорь притягивается,
а поляризованный занимает правое положение. Контактом нейтраль-
ного якоря реле Л включается реле С, при этом через контакты
реле С и Л выбирается цепь лампы желтого огня светофора. Реле О
контролирует исправность нити лампы желтого огня, а реле КО —
целостность нити красного огня в холодном состоянии. Реле КО
высокоомное, поэтому ток, протекая по его обмотке и нити лампы,
не вызывает свечение последней. Так как рельсовая цепь 7РЦ сво-
бодна, то реле И на сигнальной точке 5 работает в импульсном
режиме, а реле П возбуждено. Через фронтовые контакты реле П, С
и О замыкается цепь прямой полярности для возбуждения реле Л
светофора 7. Нейтральный якорь реле Л притягивается, а поляризо-
ванный занимает левое положение. Контакт нейтрального якоря
замыкает цепь возбуждения реле С. Через контакты реле С и Л
создается цепь зажигания лампы зеленого огня. Реле О контро-
лирует исправность нити лампы зеленого огня, а обмотка реле КО,
включенная последовательно с лампой красного огня,— целостность
этой лампы в холодном состоянии.
Рельсовая цепь 9РЦ занята, поэтому реле И и П на сигнальной
точке светофора 7 обесточены. Через тыловой контакт реле П, а также
контакты реле С и Л обмотка трансмиттерного реле Т подклю-
чается к контактам зеленого огня кодового путевого трансмиттера
КПТ. Через фронтовой контакт трансмиттерного реле от кодового
путевого трансформатора КТр (см. рис. 3.12) навстречу поезду по-
дается код зеленого огня. При продвижении поездов по блок-участ-
кам сигнализация светофоров автоматически изменяется.
В схеме автоблокировки используют решения, улучшающие усло-
вия нормальной работы и повышающие безопасность движения
поездов.
В цепь ламп светофоров, линейную цепь и цепь управления
трансмиттерным реле включены контакты сигнального реле С, имею-
щего замедление на отпускание, превышающее время размыкания
фронтовых контактов линейного реле Л при изменении полярности
125
тока в его обмотках. Реле Л при смене желтого огня на зеленый,
когда меняется полярность тока в обмотках реле Л, кратковременно
отпускает нейтральный якорь. Если бы- в указанные цепи были
включены контакты реле Л вместо контактов реле С, то при смене
огней с желтого на зеленый происходил бы проблеск красного огня,
а также происходила бы кратковременная смена сигнальных пока-
заний предыдущих светофоров.
Огневое реле О позволяет избежать опасные положения при
перегорании нитей ламп светофоров. Опасное положение могло воз-
никнуть при нахождении поезда на блок-участке 3PU, и перегорании
лампы красного огня на светофоре 3. В случае отсутствия реле О
на светофоре 5 продолжал бы гореть желтый, а на светофоре 7 —
зеленый огонь. В случае движения второго поезда и приближении
его к светофору 5 машинист видит желтый огонь, а при приближении
к светофору 3 не увидит на нем никакого огня и при неблагоприят-
ных условиях может проехать этот светофор, что связано с возмож-
ными тяжелыми последствиями. Для исключения такой ситуации
используют реле О, контактами которого красный огонь переносится
на позади стоящий светофор при перегорании лампы красного огня
на данном светофоре, ограждающем занятый блок-участок.
В указанной ситуации реле О на сигнальной точке 3 обесточи-
вается, так как нить накала лампы красного огня, включенной
последовательно с реле О, оборвана. Контактами реле О обрывается
линейная цепь Л — ОЛ, в которую включено реле Л на сигнальной
точке 5, реле Л обесточивается и на светофоре 5 загорается красный
огонь. Одновременно на сигнальной точке 3 контактом реле О обры-
вается цепьтрансмиттерного реле Т и навстречу поезду, вступившему
на 5РЦ, перестают посылаться импульсы числового кода, что при-
водит к появлению на локомотивном светофоре красного огня. Как
следует из схемы, при перегорании на светофоре желтого или зеле-
ного огня на предыдущий светофор переносится желтый огонь;
одновременно перед светофором с погасшим желтым или зеленым
огнем навстречу поезду подается код желтого огня.
Исключение опасных положений при замыкании изолирующих
стыков осуществляется полярным способом. При отключении пере-
менного тока в высоковольтной линии поезда движутся только по
путевым сигналам, которые питаются от сигнальной батареи. Устрой-
ства АЛС при отсутствии переменного тока не работают. В схеме
автоблокировки предусмотрено переключение светофоров на режим
пониженного напряжения питания ламп, осуществляемого с по-
мощью реле ДСН типа АНШ5-1600, включенных параллельно
в линейную цепь ДСН-ОДСН; нормально реле ДСН на всех точках
возбуждены. Последовательно с лампой светофора включен регули-
руемый резистор 1,2 Ом. При необходимости снижения напряжения
дежурный по станции специальной кнопкой ДСН выключает питание
цепи ДСН, реле ДСН на всех сигнальных точках отпускают якоря,
в цепь ламп включают резисторы сопротивлением 14 Ом и ток нити
накала снижается примерно в 2 раза.
В системе однопутной (двусторонней) автоблокировки светофоры
12b
заданного направления действуют так же, как и в системе двух-
путной автоблокировки. Светофоры встречного направления движе-
ния погашены. Для работы в обоих направлениях используют одни
и те же приборы рельсовых, линейных и сигнальных цепей, а также
цепей кодирования. Переключение системы автоблокировки на пере-
гоне для работы в том или другом направлении осуществляет
дежурный по станции, ограничивающей перегон, или поездной дис-
петчер (при наличии диспетчерской централизации). При заданном
направлении движения горят светофоры данного направления, а све-
тофоры противоположного направления должны быть выключены
и погашены; питание рельсовых цепей включается на входных кон-
цах блок-участков и путевые реле — на выходных; линейное реле
каждой сигнальной точки должны получать информацию по линей-
ной цепи от сигнальной точки, расположенной впереди. На схеме
рис. 5.4 не показаны схемы включения обмоток трансмиттерных
реле 1Т и 2Т. Контакты реле ГС, АО и ВО в линейных цепях опреде-
ляют показания входных светофоров.
Все указанные переключения осуществляются четырехпроводной
схемой смены направления, которая имеет две линейные цепи
Н— ОН и К— ок между станциями. В цепь Н— ОН на каждой
сигнальной точке включают комбинированные реле направления Н.
Контактами реле Н и его повторителей 1Н и 2Н осуществляются
все указанные переключения на сигнальных точках при изменении
направления движения. По контрольной цепи К — ОК, в которую по-
следовательно включены контакты путевых реле П всех рельсовых
цепей, контролируется свободность перегона. При заданном направ-
лении движения все реле Н возбуждены током прямой полярности;
реле 1Н находятся под током, а 2Н обесточены. Фронтовыми
контактами реле 1Н и тыловыми реле 2Н подготавливается цепь
автоблокировки для работы при движении поездов в четном на-
правлении. На аппарате ст. А горит красная лампочка, фиксируя,
что ст. А находится на приеме, а на аппарате ст. Б горит зеленая
лампочка, фиксируя, что ст. Б установлена на отправление.
Для отправления поездов в четном направлении необходимо
поменять направление. Дежурный станции приема по лампочкам
табло должен убедиться, что перегон свободен. Если перегон сво-
боден, то горит белая лампочка, а если занят,— то красная. Затем
дежурный нажимает кнопку смены направления ОЧ. При свобод-
ности перегона направление поменяется и полярность тока в линии
Н — ОН изменится, реле Н на сигнальных точках переключают
поляризованные якоря, реле 1Н обесточиваются, а 2Н возбужда-
ются. Фронтовыми контактами реле 2Н и тыловыми реле 1Н пере-
страиваются цепи автоблокировки для работы при движении в чет-
ном направлении. После перестройки цепей действие автоблокировки
при движении поездов в четном направлении происходит так же,
как и при двухпутной автоблокировке.
В случае отказов на перегоне одной или нескольких рельсовых
цепей на аппаратах обеих станций при фактическом свободном
перегоне горя^ красные лампочки и дают ложную информацию о за-
127
Рис 5 4 Схема однопутной автоблокировки постоянною тока
нятости перегона. Смена направления нормальным режимом исклю-
чается и возможна только с использованием вспомогательного
режима. При смене направления во вспомогательном режиме долж-
ны участвовать дежурные обеих станций. Дежурный станции приема
ст. А срывает пломбу и нажимает на аппарате вспомогательную
кнопку ЧВОК, а дежурный станции отправления ст. Б нажимает
кнопку ЧВПК- После этого происходит смена направления. Все кноп-
ки вспомогательного режима запломбированы и пользование ими
должно сопровождаться соответствующими записями в журналах.
На двухпутных участках предусмотрена возможность органи-
зации двустороннего движения по одному из путей перегона при ка-
питальном ремонте другого пути: в правильном направлении поезда
следуют обычным порядком — по сигналам автоблокировки и АЛС,
а в неправильном — только по сигналам АЛС. Границы блок-участ-
ков в неправильном направлении определяют путевые светофоры
автоблокировки, на мачтах которых для улучшения видимости уста-
навливают указательные таблички с отражателями белого цвета.
Прием на станцию при движении в неправильном направлении осу-
ществляется по дополнительному входному светофору с левой сто-
роны, который может быть карликовым или мачтовым. Отправлять
поезда по неправильному пути с неисправными устройствами авто-
матической локомотивной сигнализации запрещается. В этом случае
переходят на телефонные средства связи и поезд отправляют на
свободный перегон. Следование поездов в неправильном направлении
по сигналам АЛС разрешается при горящем зеленом огне на локо-
мотивном светофоре с установленной скоростью: при желтом огне —
не более 50 км/ч; при желтом огне с красным — со скоростью
до 20 км/ч и готовностью остановиться перед путевым светофором
встречного направления.
Для организации двустороннего движения на двухпутном пере-
гоне при строительстве автоблокировки выполняют все необходимые
монтажные работы, а при капитальном ремонте предусматривают
дополнительные приборы и необходимые перемычки. Устройства
автоблокировки переключаются с одного направления на другое
двухпроводной схемой смены направления движения. Для работы
схемы смены направления движения могут быть использованы про-
вода схемы двойного снижения напряжения.
Кодирование рельсовых цепей кодами АЛС для движения
в неправильном направлении выполняется с питающего конца,
т. е. без разворота рельсовых цепей в отличие от кодирования при
однопутной автоблокировке.
5.4. Числовая кодовая автоблокировка переменного тока
Числовую кодовую автоблокировку применяют на участках, элек-
трифицированных на постоянном и переменном токе. При электротяге
постоянного тока используют кодовые рельсовые цепи, работающие
5—735
129
на сигнальной частоте 50 Гц (см. рис. 3.13), а при электротяге
переменного тока — на сигнальной частоте 25 Гц (см. рис. 3.16).
В остальном схемы автоблокировки идентичны.
Числовая кодовая автоблокировка — беспроводная, информация
между сигнальными точками передается по рельсовым цепям кодо-
выми сигналами КЖ, Ж, 3 (см. рис. 1.22) с числовыми призна-
ками. Этими же кодовыми сигналами транслируется информация
о показании впереди стоящего светофора на локомотив. При сво-
бодном состоянии блок-участка кодовые сигналы воспринимают
Импульсные путевые реле, а при вступлении на блок-участок по-
езда — локомотивные катушки автоматической локомотивной сиг-
нализации. Кодовые сигналы посылаются всегда навстречу поезду.
Состояние цепей и показание путевых светофоров на схеме
(рис. 5.5) соответствуют расположению поезда на рельсовой цепи
5РЦ. На каждой сигнальной точке непрерывно работают кодовые
путевые трансмиттеры КПТ, вырабатывая числовые коды, необхо-
димые для работы автоблокировки и АЛС. При нахождении поезда
на рельсовой цепи 5РЦ импульсное путевое реле на сигнальной
установке 5 зашунтировано скатами поезда и оно не работает в ко-
довом режиме. Сигнальные реле Ж и 3 на выходе дешифраторной
ячейки типа ДА, выполненной конструктивно в виде трех блоков
БС, БК и БИ, обесточены, и на светофоре 5 по цепи, проходящей
через тыловой контакт реле Ж и низкоомную обмотку огневого
реле О типа АОШ2-180/0,45, получает питание красная лампа.
Реле О контролирует целостность нити красного огня. Если она
исправна, то через тыловой контакт реле Ж и фронтовой контакт
реле О к контактам КЖ кодового путевого трансмиттера КПТ
подключается обмотка трансмиттерного реле Т, коммутирующего
контактом питающий конец 7РЦ. При этом в 7РЦ подается код
красно-желтого огня. Если бы при указанной поездной ситуации
красная лампа на светофоре 5 была бы неисправна, то, как следует
из схемы, цепь реле Т была бы оборвана и в рельсовую цепь 7РЦ
коды не подавались бы. В этом случае красный огонь переносится
на предыдущий по ходу поезда светофор 7. При приеме импульсным
путевым реле И на сигнальной точке 7 кода КЖ на выходе дешифра-
торной ячейки ДА сигнальной точки 7 возбуждается сигнальное
реле Ж- На светофоре 7 загорается желтый огонь, а трансмиттерное
реле Т, подключенное к контактам Ж трансмиттера КПТ, обеспечи-
вает подачу в 9РЦ кода желтого огня. Реле О сигнальной точки 7
подключается высокоомной обмоткой через фронтовой контакт
реле Ж последовательно с нитью лампы красного огня, контролируя
ее исправность в холодном состоянии. В случае ее обрыва инфор-
мация об этом передается на ближайшую станцию посредством
системы диспетчерского контроля (см. п. 7.1). Импульсные посылки
кода Ж воспринимает импульсное путевое реле И на сигнальной
точке 9. На выходе дешифраторной ячейки возбуждаются сигналь-
ные реле Ж и 3 и в рельсовую цепь ПРЦ контактами трасмит-
терного реле Т подается код зеленого огня. Огневое реле О на сиг-
нальной точке 9 контролирует в холодном состоянии целостность
130 5—2
Рис 5 5 Функциональная схема числовой кодовой автоблокировки
нити лампы красного огня. На следующей сигнальной точке 11
(на схеме не показана) импульсы кода 3 принимаются так же, как
и импульсы кода Ж, т. е. на светофоре загорается зеленый огонь.
При нахождении поезда на любой из рассмотренных рельсовых
цепей коды принимают локомотивные катушки АЛС. Коды зеленого
и желтого огней различаются локомотивным приемником, зажигая
на локомотивном светофоре соответственно желтый и зеленый огни.
Для исключения появления более разрешающих сигнальных
показаний при замыкании изолирующих стыков, когда импульсное
путевое реле начинает работать от кодовых импульсов питающего
конца смежной рельсовой цепи, применяют схемно-временную за-
щиту, реализуемую дешифраторной ячейкой ДА. Защита основана
на применении в смежной рельсовой цепи кодовых путевых транс-
миттеров, имеющих различные временные параметры и длитель-
ности циклов КПТ-5 и КПТ-7 (см. рис. 1.22, в) и подключении
приемных цепей данной рельсовой цепи только в моменты отсутствия
кодовых импульсов в смежной рельсовой цепи. Таким образом, когда
в смежную рельсовую цепь подаются кодовые импульсы тока, а сле-
довательно, есть опасность, что они будут восприняты сигнальными
приборами на выходе дешифратора в случае замыкания изолирую-
щих стыков, то в моменты подачи импульсов в смежную рельсовую
цепь приемные приборы данной рельсовой цепи отключаются. Эту
задачу выполняют контакты трансмиттерного реле Т и его медленно-
действующего повторителя ПТ в схеме дешифраторной ячейки ДА.
Благодаря асинхронной работе КПТ смежных рельсовых цепей, име-
ющих различные временные параметры, создаются предпосылки для
приема кодовых импульсов от питающего конца своей рельсовой
цепи только в моменты интервалов между кодовыми импульсами
5* 131
смежной рельсовой цепи. Реле
ДСН осуществляет двойное сни-
жение напряжения на светофор-
ных лампах.
В системе однопутной кодовой
автоблокировки светофоры вклю-
чаются и действуют так же, как
и при однопутной автоблокировке
постоянного тока. На тех же прин-
ципах построены и работают
устройства, предназначенные для
переключения сигнальных и рель-
совых цепей, а также цепей коди-
рования при смене направления
движения.
Для организации двусторонне-
го движения на двухпутном пере-
гоне предусматривают: примене-
ние двухпроводной схемы смены
направления (как правило, прово-
да ДСН—ОДСН)\ кодирование
Рис 5 6 Схема четырехзначной авто-
блокировки
рельсовых цепей при движении в неправильном направлении с релей-
ного конца при занятии рельсовой цепи; использование цепей изве-
щения о приближении поезда при движении в неправильном направ-
лении (свободная пара, используемая на период двустороннего дви-
жения); при установленном неправильном направлении движения
перевод рельсовых цепей на работу в импульсном режиме вместо
кодового с применением для импульсного питания кода КЖ-
Участки с интенсивным пригородным движением оборудуют че-
тырехзначной кодовой автоблокировкой, повышающей пропускную
способность линий. Для передачи дополнительного сигнального по-
казания между сигнальными точками используют отдельную линей-
ную цепь. Реле ЗС, включенное в линейную цепь (рис. 5.6), контро-
лирует свободность третьего от данного светофора блок-участка,
являясь повторителем реле 3 следующей сигнальной установки.
Сигнальный огонь на светофоре выбирается контактами реле Ж, 3
и ЗС. Зеленый огонь загорается при возбуждении всех трех реле,
а его горение контролируется огневым реле 30. Желтый и зеленый
огни одновременно включаются, если возбуждены сигнальные реле
Ж и 3, а в цепи зеленого огня контактом реле ЖО контролируется
горение желтого огня. При перегорании нити лампы: желтого огня
зеленый огонь выключается, так как в противном случае на свето-
форе будет гореть более разрешающий огонь; зеленого огня — жел-
тый огонь на светофоре сохраняется. Если возбуждено только реле Ж,
то на светофоре горит желтый огонь. Двухобмоточное реле КО не-
прерывно контролирует исправность нити лампы красного огня.
Рассмотренные системы являются типовыми системами авто-
блокировки, которыми оборудованы более 60% линий железных
дорог в СССР.
132
5—4
5.5. Перспективные системы автоблокировки
Увеличение скорости и интенсивности движения поездов предъ-
являет более высокие требования к устройствам автоблокировки
в части повышения надежности их работы, быстродействия, помехо-
защищенности. Для выполнения этих требований разработаны новые
системы автоблокировки.
Унифицированная система. Систему используют при любом виде
тяги на однопутных линиях железных дорог. Информация переда-
ется на локомотив числовым кодом по рельсовой линии. Для передачи
информации между сигнальными точками служат линейные цепи,
т. е. эта система автоблокировки относится к проводным. Для работы
рельсовой цепи автоблокировки используют частоты в диапазоне
50—100 Гц, причем для двухпутного участка по одному пути смеж-
ные рельсовые цепи работают на частотах 71 и 79 Гц, а по другому
пути — 75 и 83 Гц. Применение разных частот в смежных рельсовых
цепях одного пути позволяет исключить опасные ситуации при замы-
кании изолирующих стыков. Использование же двух других частот
для рельсовых цепей соседнего пути позволяет исключить опасные
ситуации при возможном электрическом объединении нитей соседних
путей. Частоты 71—83 Гц служат не только для контроля свобод-
ности и исправности участков пути, но и в качестве несущих частот
сигналов автоматической локомотивной сигнализации числового
кода.
Упрощенная структурная схема автоблокировки для одного пути
двухпутной системы представлена на рис. 5.7. Путевой генератор
ПГ 5РЦ вырабатывает сигнальную частоту 71 Гц (генерируемые
Рис 5.7 Структурная схема унифицированной системы автоблокировки
133
частоты 71; 75; 79 или 83 Гц выбирают настроечными перемычками
ПГ). Непрерывный сигнал этой частоты, усиленный путевым усили-
телем ПУ, поступает в рельсовую лйнию и далее при отсутствии поез-
да на рельсовой цепи на путевой вход гетеродинного приемника
ГП, на выходе которого включено путевое реле П. На местный вход
гетеродинного приемника поступает сигнал от путевого генератора
смежной рельсовой цепи. Для срабатывания путевого реле П 5РЦ не-
обходимо, чтобы: сигнал на путевом входе ГП был не ниже опреде-
ленного уровня, т. е. рельсовая цепь свободна и исправна; разность
частот сигналов, поступающих на путевой и местный входы ГП, была
равна 8 Гц, т. е. отсутствует замыкание изолирующих стыков.
При замыкании изолирующих стыков на путевой и местный входы
ГП будут поступать сигналы одной и той же частоты, вырабатывае-
мой генератором ПГ 7РЦ и реле П отпустит якорь.
Огонь, который загорается на светофоре 5, определяется со-
стоянием рельсовых цепей 5РЦ и ЗРЦ. Состояние рельсовой цепи
5РЦ определяется путевым реле этой рельсовой цепи, расположен-
ным на сигнальной точке 5. Информация о состоянии рельсовой
цепи ЗРЦ передается на сигнальную точку 5 по линейной цепи
Л — ОЛ и воспринимается линейным реле Л. При вступлении поезда
на 5РЦ с выходного конца, т. е. от сигнальной установки 3 на-
встречу поезду, необходимо подать сигналы автоматической локо-
мотивной сигнализации числовым и частотным кодами. Так как путе-
вое реле П находится на входном конце рельсовой цепи, то прежде
всего на выходной (кодирующий) конец следует передать информа-
цию о включении устройств кодирования. Эту задачу решают при
помощи линии КВ — ОКВ и кодовключающего реле КВ, контакты
которого подключают формирователь кодов ФК к путевому усили-
телю ПУ и подают питание к устройствам частотной автоматиче-
ской локомотивной сигнализации. Формирователь кодов ФК пред-
ставляет собой бесконтактный аналог кодового путевого трансмитте-
ра, осуществляющий амплитудную манипуляцию сигналов на выходе
ПГ в соответствии с кодом КЖ, Ж или 3, подаваемым в рельсовую
цепь. Выбор этого кода определяется состоянием рельсовых цепей
ЗРЦ и 1РЦ и осуществляется контактами реле П и Л. Навстречу
поезду устройствами частотной АЛС подаются сигналы в виде ком-
бинации из двух непрерывных одновременно передаваемых частот,
выбранных из частот: 125; 175; 225; 275; 325 Гц. Контактами реле
П и Л осуществляются переключения в задающих контурах гене-
ратора частотной АЛС (ЧАЛС) для их настройки на генерацию
соответствующих частот.
Системы интервального регулирования с централизованным раз-
мещением аппаратуры (ЦАБ). Одним из перспективных направлений
в области совершенствования устройств интервального регулирова-
ния движения поездов ярляется создание системы автоблокировки
с централизованным расположением аппаратуры. В наибольшей
степени преимущества централизованной системы проявляются при
полном отказе от проходных светофоров и организации движения
по сигналам автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).
134
Рис 5 8 Структурная схема системы ЦАБФЧ
Сосредоточение аппаратуры интервального регулирования на постах
существенно повысит эксплуатационно-технические и экономические
показатели системы.
При централизованном размещении аппаратуры удешевляется
и ускоряется строительство системы, повышается производитель-
ность труда обслуживающего персонала, сокращается его числен-
ность, снижаются эксплуатационные расходы, улучшаются условия
труда, повышаются показатели безотказности и восстанавлива-
емости. Объединение всей аппаратуры на станциях позволяет при
необходимости управлять кодовыми сигналами АЛС на перегонах
с пульта дежурного по станции или диспетчера. При временном
ремонте пути или внезапно возникающих препятствиях на пути
или обнаруживаемых неисправностях подвижного состава, угрожаю-
щих безопасности движения, ДСП или ДНЦ может выключить ко-
довые сигналы в любой рельсовой цепи перегона или сменить
кодовый сигнал на запрещающий. Это повысит эффективность
действия системы и безопасность движения поездов. Применение
централизованной системы способствует внедрению комплексной
автоматизированной системы управления железнодорожным транс-
портом.
На сети железных дорог имеются участки, на которых реали-
зована ЦАБ в двух вариантах: централизованная автоблокировка
с фазочувствительными рельсовыми цепями ЦАБФЧ и централизо-
ванная автоблокировка с бесстыковыми рельсовыми цепями.
Аппаратура централизованной автоблокировки с фазочувстви-
тельными рельсовыми цепями (ЦАБФЧ) (рис. 5.8) находится на
станциях, ограничивающих перегон, и связана с расположенными
135
на перегоне согласующими элементами СЭ (путевыми трансфор-
маторами при автономной тяге или дроссель-трансформаторами
при электротяге) кабельными линиями связи КЛ. Для экономии
кабеля и учитывая принципиальные затруднения, связанные с рабо-
той рельсовой цепи при значительной удаленности аппаратуры
от рельсовой линии, на каждой станции расположена аппаратура
половины рельсовых цепей, прилегающих к данной станции.
Фазочувствительные рельсовые цепи частотой 25 Гц с реле типа
ДСШ питаются по двухфазной системе питания: рельсовые линии —
от источника питания рельсовой цепи ИПРЦ, а местные элементы
путевых приемников — от источника питания местных элементов
ИПМЭ. Фазирование сигналов, подаваемых в рельсовую цепь и к
местным элементам путевых приемников, осуществляется фазирую-
щим ФУ и коммутационным устройствами Д’У.
Питающее устройство ПУ, содержащее ИПРЦ, ИПМЭ, ФУ
и КУ, выполнено по типовой схеме так же, как и питающее устройство
станционных рельсовых цепей 25 Гц. Сдвиг фаз между напряжениями
на выходе КУ и ИПМЭ равен 90°.
Короткое замыкание изолирующих стыков смежных рельсовых
цепей контролируется фазовым способом, поэтому взаимное распо-
ложение питающих и релейных концов смежных рельсовых цепей,
питающихся от одного источника питания, не имеет значения Рель-
совые цепи ЗП и 4П, которые питаются от несфазированных источ-
ников, расположенных на разных станциях, стыкуются по питающим
концам.
Каждая рельсовая цепь может кодироваться с питающего и ре-
лейного концов в зависимости от заданного направления движения.
Система может передавать сигнальную информацию на локомотив
числовым и частотным кодами путевыми устройствами автоматиче-
ской локомотивной сигнализации ПУАЛС. Сигнальная информация
АЛС формируется схемой выбора кодового сигнала СВКС в зави-
симости от поездной ситуации, заданного направления движения,
а также показаний входного светофора при подходе к станции
Поездная ситуация определяется путевыми приемниками 1П—ЗП на
ст. А и 4П—6П на ст. Б. При движении поезда по рельсовым цепям
2П и ЗП в сторону ст. Б и для кодирования их необходимо на ст. А
иметь информацию о состоянии рельсовых цепей 4П и 5/7, путевые
реле которых находятся на ст Б. Точно так же при движении в сто-
рону ст. А по рельсовым цепям 5/7 и 4П для кодирования этих
рельсовых цепей следует иметь информацию о состоянии рельсовых
цепей ЗП и 2/7, путевые реле которых находятся на ст. А. Для пере-
дачи информации о состоянии двух рельсовых цепей, ближайших
к данной станции, аппаратура которых расположена на соседних
станциях, служит линия обмена информацией ЛОИ и устройства
обмена информацией УОИ. При заданном направлении движения
информация о состоянии этил рельсовых цепей передается со стан-
ции приема на станцию отправления.
Смена направления и контроль состояния перегонов осуще-
ствляются двухпроводной линией смены направления ЛСН и схемы
136
Рис 5 9 Структурная схема централизованной автоблокировки с бесстыковыми
рельсовыми цепями
смены направления ССН Работа устройств обмена информацией
УОИ, схемы смены направления ССН и схемы выбора кодовых
сигналов СВКС осуществляется во взаимодействии с устройствами
электрической централизации ЭЦ. В каждой рельсовой цепи коди-
рование начинается с момента занятия ее поездом и выключается
при вступлении первых скатов поезда на следующую по ходу
движения рельсовую цепь. Эту задачу решает блок включения ко-
дирования БВК.
Наличие изолирующих стыков в системе позволяет при необхо-
димости устанавливать отдельные светофоры, в частности, предупре-
дительные. В зависимости от рода тяги меняется только схема
рельсовой цепи, все остальные узлы универсальные. При автономной
тяге и электротяге переменного тока система допускает максималь-
ное удаление аппаратуры от рельсовой линии без дублирования жил
кабеля до 15 км (30 км между пунктами размещения аппаратуры)
для рельсовой цепи максимальной длины 2 км. При электротяге
постоянного тока это расстояние равно 12,5 км (25 км между
пунктами размещения аппаратуры) при максимальной длине рель-
совой цепи 1,75 км. Минимальное рабочее сопротивление изоляции
рельсовой цепи 0,7 Ом - км.
Основу централизованной автоблокировки с бесстыковыми рель-
совыми цепями (рис. 5.9) составляют рельсовые цепи без изолирую-
щих стыков. Рельсовая цепь питается от генераторов Г1 и Г2 с сиг-
нальными частотами ft=425 Гц и /г= 475 Гц соответственно. Через
137
кабельную линию КЛ каждый генератор питает две смежные рель-
совые цепи, расположенные по обе стороны от точки его подключения
к рельсовой линии. Между генераторами к рельсовой линии через
кабельную линию КЛ подключены два селективных приемника П1
и П2, настроенных соответственно на прием частот f\ и fi- Остальные
цепи решают те же задачи, что и в системе централизованной
автоблокировки с фазочувствительными рельсовыми цепями. Макси-
мальное расстояние между пунктами размещения аппаратуры без
дублирования жил кабеля равно удвоенной длине кабельной линии
и составляет для системы ЦАБ без изолирующих стыков на участках
с электротягой 20 км, при автономной тяге — 30 км. Максимальная
длина рельсовой цени 1000 м, а минимальное рабочее сопротивление
изоляции 0,7 Ом - км.
5.6. Надежность устройств автоблокировки
Показатели надежности устройств автоблокировки определяют на
основе статистических данных. В соответствии с этими данными
наработка на отказ сигнальной установки числовой кодовой авто-
блокировки 2,46 года, а сигнальной установки импульсно-проводной
автоблокировки — 3,78 года. Более половины отказов автоблокиров-
ки приходится на рельсовые цепи. Их низкая надежность определя-
ется условиями их работы. Наибольшее число отказов на перегонах
происходит из-за повреждения стыковых соединителей, нарушения
изоляции в изолирующих стыках и повышения затухания в рельсовой
линии вследствие снижения сопротивления изоляции.
Автоблокировка является восстанавливаемой системой. Процесс
восстановления, заключающийся в обнаружении и устранении отка-
зов, как и процесс возникновения отказов, является случайным.
Случайная величина — время восстановления
+ ^сп 'Мп 4"
где t0 — время оповещения электромеханика об отказе, мин,
/сп — время следования к объекту отказа, мин,
tn — время поиска места отказа, мин,
ty — время устранения отказа, мин
Время восстановления в большой степени зависит от оператив-
ности работников службы движения. По статистическим данным
среднее значение времени восстановления для устройств автобло-
кировки около 80 мин. Отказ автоблокировки во время эксплуатации
приводит к ущербу. Суммарный ущерб может быть определен
Су — св + Сз + ссн + сб,
где Св — затраты на восстановительные работы,
С3 — затраты, связанные с задержками поездов,
Ссн — затраты, связанные со снижением эффективности процесса регулирования
поездов,
Се — затраты, связанные с браком особого учета
При неисправности устройств автоблокировки дежурному необхо-
димо принять меры к устранению неисправности, сделать запись
в Журнале осмотра, поставить в известность электромеханика
138
и дежурного поездного диспетчера и выполнять действия в соответ-
ствии с Инструкцией по движению поездов и маневровой работы
на железных дорогах Союза ССР.
В соответствии с этой Инструкцией действие автоблокировки
прекращается при: погасании сигнальных огней на двух и более
расположенных подряд светофорах на перегонах; наличии разреша-
ющего огня на проходном светофоре при занятом блок-участке;
невозможности смены направления, в том числе и с помощью руко-
яток вспомогательного режима на однопутном перегоне или отправ-
лении поезда по неправильному пути на двухпутном перегоне с дву-
сторонней автоблокировкой.
В этих случаях автоблокировка отключается и движение поездов
устанавливается по телефонным средствам связи. О прекращении
действия автоблокировки и переходе на телефонную связь уведом-
ляют машинистов локомотивов. На время прекращения действия
автоблокировки на кнопки и сигнальные рукоятки выходных свето-
форов надевают красные колпачки.
5.7. Полуавтоматическая блокировка
Полуавтоматической блокировкой обеспечиваются следующие
зависимости: после открытия одного из выходных сигналов замы-
каются все выходные сигналы на тот же перегон до тех пор, пока
на станцию отправления не будет подан блокировочный сигнал
о прибытии на соседнюю станцию отправленного поезда; блоки-
ровочный сигнал о прибытии поезда может быть подан на станцию
отправления, если датчиками информации и станционной аппарату-
рой отмечено фактическое прибытие поезда на станцию.
Устройства полуавтоматической блокировки, автоматически кон-
тролируя прибытие поезда на станцию, не имеют приборов, которые
бы отмечали прибытие поезда в полном составе. Поэтому работники,
обслуживающие полуавтоматическую блокировку, должны убедиться
в том, что поезд прибыл в полном составе с хвостовыми сигналами,
а затем уже подать блокировочный сигнал о прибытии поезда.
Основными узлами путевой полуавтоматической блокировки
(рис. 5.10) являются: блокирующие устройства БУ, воздействующие
на путевые светофоры, линия связи ЛС, датчики информации ДЯ
и пульт управления ПУ.
ДСП
ПУ
6У
Межстанционный блок-участок
Станция
отправления
------НН-4---------
-®о/ дн\------------
/I Направление
[ । движения
ЛС
!•>]
Станция
ДИ приема
*
Дсп
Дл"
пу -О
ТТ
1
6У
J
Рис 5 10 Структурная схема полуавтоматической блокировки
139
Информацию об освобождении поездом перегона передает по про-
водным линиям связи ЛС дежурный по пункту прибытия {проследо-
вания) поезда нажатием кнопки ДП на пульте управления ПУ после
воздействия поезда через ДИ на БУ. Предварительно датчик ДИ
при освобождении поездом определенного места пути передает
в устройства БУ информацию о фактическом прибытии поезда на
данную станцию. Наибольшее распространение получила релейная
полуавтоматическая блокировка (РПБ) системы ГТСС. При исполь-
зовании полуавтоматической блокировки отдельные перегоны имеют
разную пропускную способность, так как время прохода поездов
по ним неодинаково и зависит от длины межстанционного блок-
участка, характеристик пути (профиля, кривизны и т. п.) и под-
вижного состава. Пропускную способность всего участка определяет
перегон с наименьшей пропускной способностью, который называют
ограничивающим. Если время хода поезда по перегону равно 18 мин,
то пропускная способность однопутного участка при ручных стрелках
на станциях и РПБ на перегонах 32 пары поездов, а двухпутного
участка — 68 пар поездов. Для увеличения пропускной способно-
сти на перегонах устраивают раздельные пункты — блок-посты, деля-
щие перегон на блок-участки.
По сравнению с автоматической полуавтоматическая блокировка
требует меньших затрат на внедрение, обеспечивает меньшую про-
пускную способность, не контролирует разрыв рельсов (излом
или изъятие рельсового звена), не проверяет прибытие поезда в пол-
ном составе. Известны следующие способы контроля прибытия по-
езда в полном составе на тех участках, где нет автоблокировки
и действует релейная полуавтоматическая блокировка: счет колесных
пар при отправлении поезда на перегон и при входе поезда на
станцию приема; фиксация прибытия поезда на станцию приема
в полном составе путевым станционным индуктором, работающим
совместно с вагонным индуктором, установленным на хвостовом
вагоне; проверка полного освобождения перегона при помощи
рельсовых цепей, специализированных для релейной полуав-
томатической блокировки (см. рис. 3.20 и 3.21). Последний
способ контролирует не только саморасцеп поезда, но и разрыв
рельса.
На станции в качестве входных и выходных светофоров ис-
пользуют только линзовые светофоры. Для экономии электроэнергии
и увеличения срока службы аккумуляторов в качестве предупреди-
тельных светофоров применяют прожекторные. Систему РПБ ГТСС
можно увязывать С любыми станционными устройствами СЦБ, в том
числе и с электрической централизацией. В последнем случае исполь-
зуют пульт ЭЦ с необходимыми для РПБ кнопками и индикацией.
На станциях без ЭЦ в помещении дежурного устанавливают пульт-
статив ПСРБ-2, а на стрелочных постах — стрелочные централиза-
торы. Лампочки индикации и органы управления размещены на па-
нели индикации 1 пульт-статива (рис. 5.11, а), а ключ-жезл 2 — на
релейном стативе 3. Со стороны двухпутного примыкания нормально
горит зеленая лампочка ПС, указывающая, что перегон свободен
140
&
a)
| Неисправность |
CtK\
ГзТГ
Искусственное
прибытие
| СУМО |
. ч
ТТЛ «jH-©\@0S@>Wi0^
1,1 *'©* » —®t
__, H2t—@ / •
7л1 / V
Искусственное
прибытие
| счмо |
| Неисправность |
® fcFfi
iw л ran
I /@—IW
2П
H 1——1*7
HL
и
Дача
прибытия
[cymTI
Пригласи-
тельный
H
нп—© ЦГ|
I cwa I
Пригласи-
тельный
® @ @
|CW0|
Выключение
изолированного
участка
Дача и отмена
согласия
И [гё]®
(cwo |
Выключение
изолированного
участка
Дача
прибытия
О
Рис 5 1 I Пульт статив типа ПСРБ 2
(можно отправить поезд). Со стороны однопутного примыкания
(рис. 5.11, б) дополнительно применяют белую лампочку дачи согла-
сия ДС, причем лампочка ПС нормально погашена, выходные свето-
форы замкнуты, для их открытия перед отправлением поезда необ-
ходимо получить согласие дежурного соседней станции.
Системой РПБ определяется четкая последовательность действий
ДСП и дежурных стрелочных постов при подготовке и выпол-
нении ими основных операций, связанных с дачей (получением)
сигналов согласия (ДС), путевого отправления (ПО), путевого при-
бытия (ПП). Для каждой операции характерно свое состояние реле
и электрических цепей включения на аппарате ДСП контрольных
лампочек и звонков.
На рис. 5.12, а и б показана последовательность действия
на примере только одного (нечетного) направления, где приняты
следующие условные обозначения. Если какая-либо операция, вы-
полняемая на данной станции, вызывает изменение в схемах на со-
седней станции, то номер такой операции отмечают арабской цифрой
без скобки, а результат восприятия этой операции на соседней
станции — той же цифрой в скобках. Если операция, осуществляе-
мая на данной станции, не вызывает изменения в схемах на соседней
станции, то номер такой локальной операции отмечают римской
цифрой без скобок. При однопутной РПБ нормально возбуждены
два реле нечетного направления — вспомогательное НОВ и противо-
повторное НОП. Остальные реле этого направления не возбуждены.
Перед отправлением со ст. А нечетного поезда дежурный этой стан-
ции ожидает от ДСП ст. Б согласия на операцию путевого отправ-
ления. До получения такого согласия все выходные сигналы нечет-
ного направления на ст. А закрыты и заблокированы (замкнуты).
141
a)
——-* зп
-». лп
-----1П
НЗ
нд >—ва/
Н1 Н-во
/5\ чл
----- 1 , *' 1,11........
ДИ
Ст Д
Номер позиции Наименование операции Последовательность и характер действии дежурных Состояние реле Сигнализация на аппарате
-<& НД нов НОЛ НОМ ННУ
по станции стрелоч- ного поста по о ПС о 36 &
Исходное состояние Отпр 1 f 1 ! 1
(1) Получение согласия Распоряже ние нашс- танобки маршрута Приготов ление мар шрута от правления Отпр V нп | 1 t f f ПС ®
2 Путевое отправление Открытие выходного сигнапа ной^ f t ПО ®
I Выход поезда на перегон Распоря- жение на разделку маршрута Разделка маршрута Отпр Р 1 1 1 HOf^ ®
П Ожидание сиг- нала путевого прибытия 1 1 1 ®
(3) Получение сиг- нала путебого прибытия НЛРЧ 1 1 Зво нок
Номер позиции Вид' операции Последовательность и характер деистоии дежионых Состояние реле Сигнализация на аппарате ДСП
НД нов ноп ном НРУ
ПО -ф- ПС Л.
по станции стрелоч- ного поста
Исходное состояние распоряже- ние наус- танобку маршрута Приготоб ление мар шрута от- правления Отпр / f 1 1 1 ПС ®
1 Путевое отправление Открытие быходного сигнала да | нов\ нон\ нру\ по ®
I Выход поезда на перегон Распоря- жение на разделку маршрута Разделка маршрута Отпр |z 1 f 1 ном^ нру\ ®
П Ожидание виг нала путевого прибытия 1 t 1 1 ®
(г) Восприятие путеоого прибытия Приготовление очередного маршрута отправления да» "да! ноб\ ноп\ 1 1 Зво- нок
Исходное состояние Нл\ f f 1 1
Рис 5 12 Последовательность основных операций
142
о»—I 43
зп
пп
in
Cm 6
Номер позиции Наименование операции Последовательность и характер действий дежурных Состояние реле Сигнализация на аппарате ДСП
НПО НДС /КП НП ндп
по станции стрелоч- ного поста О ПП П -ft.
Исходное состояние к Прием нечетных Приготов- ление мар трута приема 1 1
1 Дача согласия Нажатие кнопки НСО ндс\ 1 1 ДС ©
(г) Лолучение сиг- нала путевого отправления Распоояже ние на ус- тановку маршрута Ш1о\ ндс\ 1 ПО ® Зво- нок
I Ожидание нечетного поезда Открытие входного сигнала ! 1 1 ПО ©
а Вход поезда на станцию Проверка хвостовых сигнапоб поезда 1 1 нп\ j ПО © п © dk
3 Дача путевого прибытия Нажатие кнопки НП Разделка марш I / рута Jr нпо\ 1 1 НП | пЩ
Ст б
Номер позиции вид операции Последовательность и характер действии оежурных Состояние реле Сигнализация на аппарате ДСП
НПО /КП НП
по станции стрелоч- ного поста ПП п ft.
Исходное состояние 1 1
(!) Получение сиг- нала путевого отправления Риспоряже ние ноне танобку маршрута Приготов- ление мар- шрута приема Прием '/ НПО^ 1 j ндп\ пп © -Зво- нок
I Ожидание нечетного поезда Открытие входного Сигнала 1 1 v f ©
я Вход поезда на станцию Проверка хвостовых сигналов поезда 1 1КП^ нп\ ндп\ © А
2 Дача путево- го прибытия Нажатие кнопки НП нпо^ /кп^ нп^ w|f Зво нок
Ш Ожидание сиг- нала путевого отправления 1 1 1 1
при организации движения по перегону
143
Операцию дачи согласия ДС (позиция /) в нечетном направ-
лении осуществляет дежурный по ст. Б нажатием кнопки Дача
и отмена согласия-, на ст. Б возбуждается реле НДС и загорается
белая лампа ДС, а на ст. А включаются линейные реле НЛ и зеленая
лампа получения согласия ПС. На основании полученного согласия
дежурный по ст. А дает распоряжение дежурному стрелочного
поста на задание маршрута отправления. После установки стрелок
по заданному маршруту дежурный стрелочного поста поворачивает
маршрутную рукоятку отправления.
Операцию путевого отправления ПО (позиция 2) выполняет
дежурный по ст. А. На пульте ст. А включается красная лампа нечет-
ного путевого отправления ПО и выключаются реле НОВ, НОП и
НЛ. Указательное реле разрешающего огня НРУ возбуждается
и на выходном светофоре загорается зеленый огонь. Получение
на ст. Б сигнала путевого отправления вызывает срабатывание
реле НПО, включение звонка, и загорается красная лампа путевого
прибытия ПП. С этого момента ст. Б переходит в режим ожидания
нечетного поезда. Дежурный по ст. Б дает распоряжение на задание
маршрута приема (позиция I на ст. Б). На ст. А в это время выходит
на перегон поезд (позиция /), после чего использованный маршрут
отправления разделывается (позиция //).
Прибывая на ст. Б, поезд воздействует на датчики информации
ДИ. Реле НП возбуждается и передается сообщение о проследовании
контрольного участка пути (позиция II на ст. Б). Реле нечетного
прибытия НП включает белую лампу П. После проверки прибытия
поезда в полном составе ДСП ст. Б посылает сигнал путевого при-
бытия ПП (позиция 3) и схема РПБ на ст. А и Б принимает исходное
состояние.
В отличие от однопутной в двухпутной РПБ отсутствует операция
дачи (получения) согласия, в связи с чем в последней нечетное реле
дачи согласия НДС не применяют. После выполнения операции
дачи (получения) согласия все реле однопутной РПБ принимают
такое же состояние, какое имеют аналогичные реле в двухпутной
РПБ при исходном (нормальном) состоянии схемы. В обеих системах
операция путевого отправления характеризуется одинаковым состоя-
нием реле НЛ, НОВ, НОП, НОМ, НРУ и НПО. Реле НДП в одно-
путной РПБ срабатывает только после операции путевого прибытия,
а в двухпутной РПБ оно срабатывает дважды: после операции ПП
и после операции ПО. Основная функция реле НДП заключается
в том, чтобы после операции ПП привести схему РПБ в исходное
состояние. В двухпутной РПБ это реле выполняет еще и дополни-
тельную функцию квитирования, т. е. ответа о полном восприятии
сигнала ПО с готовностью принимать нечетный поезд на ст. Б. По-
этому в двухпутной РПБ реле НДП при организации отправления
и приеме одного поезда срабатывает в этом цикле 2 раза, обесточи-
ваясь при входе поезда на станцию приема. На основании приведен-
ной последовательности действий можно легко прочитать электри-
ческие схемы РПБ.
ГЛАВА
6
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛОКОМОТИВНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
И АВТОВЕДЕНИЕ ПОЕЗДОВ
6.1. Автоматическая локомотивная сигнализация
числового кода
В условиях плохой видимости маршрутов следования поезда,
особенно при наличии кривизны пути и частых переломов профиля,
машинист не всегда способен своевременно определить показание
путевого светофора и может проехать запрещающий сигнал. Чтобы
исключить подобные случаи и облегчить машинисту ведение поезда,
применяют автоматическую локомотивную сигнализацию числового
кода (АЛСН), состоящую из путевых и локомотивных устройств
автоматики. В локомотивной части системы по функциональным
признакам можно выделить следующие устройства: автоматическую
локомотивную сигнализацию, автостоп, устройство проверки бди-
тельности машиниста и устройство контроля скорости движения
поезда. Путевыми устройствами контролируется свободность блок-
участков на перегонах, а также маршрутов безостановочного про-
хода поездов по станциям и передаются кодовые сигналы по рель-
совым линиям.
Кодовые сигналы несут информацию о допустимой скорости сбли-
жения поезда с путевыми сигналами автоблокировки (рис. 6.1, а)
и электрической централизации (ЭЦ) (рис. 6.1, б и в). В маршрутах
движения по боковым путям станционные рельсовые цепи кодируются
для обеспечения работы АЛСН (см. рис. 6.1, б) только при исполь-
зовании в этих маршрутах стрелочных переводов с пологими мар-
ками крестовин, в остальных случаях станционные рельсовые цепи
в маршрутах движения по боковым путям, как правило, не коди-
руются. Маршруты движения, организуемые по разрешающим путе-
вым сигналам, по главным путям всегда кодируются вне зависи-
мости от типа крестовин в стрелочных переводах (см. рис. 6.1, в).
При проследовании поездом красного или пригласительного стан-
ционного сигнала секции не кодируются и на локомотивном свето-
форе загорается красный огонь. После прохода локомотивом стрелоч-
ных секций в рельсы пути приема (при приеме поезда на станцию)
или в участки удаления (при отправлении поезда на перегон) пода-
ются коды, которые меняют на локомотивном светофоре красный
огонь на огонь, соответствующий показанию путевого сигнала,
с которым сближается поезд. В маневровых передвижениях станци-
онные рельсовые цепи не кодируются.
В зависимости от показаний путевого светофора (рис. 6.2), к ко-
торому движется поезд Б, контролируются определенные скорости
его движения. На зеленый огонь установленная скорость цу устрой-
ствами АЛСН не ограничивается и бдительность машиниста не про-
145
веряется; скорость проследования желтого огня ограничивается
скоростью v ж, а движение на красный огонь путевого светофора —
скоростью икж. Скорости иж и икж определяются приказом начальника
дороги. Обычно иж= икж (для ряда дорог у пассажирских поездов
Уж=Ькж= 120 км/ч, а у грузовых иж=икж=80 км/ч). После фик-
сации остановки поезда скорость проследования красного огня не
должна превышать ик=20 км/ч.
В соответствии с программой действия устройств АЛСН движение
на желтый огонь светофора 5 (под зеленый огонь светофора 7)
а)
W777777/////A
АВчислового
АВ постоян-
ного О№№ и
'АВ числово-
го кода
А о постоянно-
го тона
—Iва
1-0
—1 W77777777//A
1-0 \~®
l_^x U-62S ЛОМОй
перегорела
------1 V77777777777A
i_/•> i х> ланпа.
перегорела
------1 ww/p/p/p/a
i_za Лампа
перегорела
6)
* f—t-—I— дано нкюо\ ГЛ 1 на-о/ 1 WHO
ПН® HQ@@ 1 W/АЛ pa НЗ 1-0 НЗ® /90
ПН® HD©0 НЗ® 13®
ПН® но®® ИЗО /90
1 V777A 1 11 II II
пн® hG@® \У77771Щ>Ш1 и.у~ Пригпаси- но 1а тельный /9 0
s> I Л I 1П I ,/э
ЛНКООННэ5\СН зп ///i-о /9НЭ
пн® н • И5НО Н1® /9 0
авининш I I
ЛЮ н® —1 177771 Г777777П F7/’/’ Н1® /90 I 1
ЛИО но Н1® I. 1 13®
. 1 V/77/7 A Y///////////А
оно но Н1О 19®
11 711 Ll_ 1 ИА/А///ААА1
Желтый с
красным
НИ красный
Рис. 6.1. Графики увязки показаний локомотивных и путевых светофоров
146
Рис. 6.2. Программа контроля бдительности машиниста и скорости движения поезда
в системе ЛЛСН
в момент смены на локомотивном светофоре зеленого огня на желтый
(линия MN) всегда сопровождается свистком электропневматиче-
ского клапана ЭПК и требует кратковременного нажатия маши-
нистом рукоятки бдительности. Неподтверждение машинистом бди-
тельности вызывает экстренное торможение поезда до его полной
остановки. Экстренное торможение не может быть отменено машини-
стом. Далее при движении по желтому огню локомотивного свето-
фора в случае, если фактическая скорость иф> иж, машинист для
отмены экстренного торможения должен периодически нажимать
рукоятку бдительности, если же пф< ож, то периодической проверки
бдительности не требуется. Желтый огонь путевого светофора поезд
должен проследовать со скоростью оф^ икж, иначе произойдет экс-
тренное торможение. При смене на локомотивном светофоре желтого
огня на красно-желтый машинист должен подтвердить бдитель-
ность нажатием рукоятки бдительности и далее следовать по красно-
желтому огню локомотивного светофора со скоростью оф< икж с пе-
риодическим (один раз в 20 с) нажатием рукоятки бдительности.
Нарушение указанных требований приводит к экстренному тор-
можению.
По условиям помехозащищенности после смены кода огни на
локомотивном светофоре меняются с замедлением 6 с; по условиям
надежного восприятия машинистом свистка ЭПК и спокойного
нажатия рукоятки бдительности экстренное торможение должно
срабатывать с момента начала свистка ЭПК не раньше, чем через
7 с. Суммарное время от момента проезда желтого огня светофора 5
с завышенной скоростью оф> иж до начала срабатывания экстрен-
ного торможения 13 с, что необходимо учитывать при усилении
пропускной способности линий повышением иу. Чем выше иу, тем
147
больший путь проследует поезд Б за 13 с после проезда желтого
огня светофора 5 (линия РЭ). При оу= 120 км/ч этот путь может до-
стигать 480 м, что равно половине длины короткого блок-участка.
После того как поезд проследует путевой светофор 5 с желтым огнем,
он подходит к светофору 3 с красным огнем (штриховая линия
v= Д/пр) и после фиксации скоростемером скорости стоянки
(ист^ 10 км/ч) поезд может продолжить дальнейшее движение.
Смена показания на ЛС красно-желтого огня на красный, сопро-
вождаемая свистком ЭПК, требует однократного нажатия рукоятки
бдительности. Далее поезду разрешается ехать осторожно со ско-
ростью не более 20 км/ч и периодически нажимать рукоятку бди-
тельности при скорости выше 10 км/ч. При скорости выше 20 км/ч
срабатывает экстренное торможение.
Штриховой линией показана безопасная реализация поездом
Б скоростей и на пути его сближения с препятствием /пр, а пунктир-
ными — случаи нарушения требований безопасности и включения
устройств экстренного торможения. Движение поезда со скоростью
менее под зеленый и менее 10 км/ч под желтый или красный
огонь путевого светофора требует от машиниста только однократ-
ного нажатия рукоятки бдительности.
На линиях, не оборудованных кодированными рельсовыми цепя-
ми, на локомотивах используют автостоп и устройства проверки
бдительности машиниста На локомотивном светофоре непрерывно
горит белый огонь; машинист переключает специальный ключ в по-
ложение «Без АЛС», удлиняя тем самым промежутки времени между
появляющимися свистками ЭПК с 20 до 90 с. Для смягчения воз-
Рис 6 3 Структурная схема АЛСН
действия на машиниста свистков
ЭПК локомотив, обращающийся на
участках РПБ, снабжают блоком
предварительной световой сигна-
лизации БПСС (рис. 6.3), инфор-
мирующим машиниста о возмож-
ности подтверждения бдительности
нажатием рукоятки бдительности
РБ до начала свистка ЭПК. Зву-
чание свистка ЭПК тревожит ма-
шиниста МШ на 5—6 с позже
зажигания лампы светового инди-
катора лишь в том случае, когда
в течение этого времени не нажи-
мают РБ. Если же машинист не
реагирует на световой и звуковой
сигналы и нажатием РБ не под-
тверждает своей трудоспособно-
сти, то через 7 с с момента вклю-
чения свистка электропневматиче-
ского клапана ЭПК срабатывает
экстренное торможение.
Кодовые сигналы о допустимой
148
скорости проследования путевых сигналов формируются и переда-
ются с пути на локомотив кодовыми или кодированными рельсовы-
ми цепями автоблокировки и электрической централизации, рассре-
доточенными по всему участку обращения локомотива. Так, например,
на сигнальной точке 1 применяют трансмиттер КПТ и трансмиттер-
ное реле Т, которое своим контактом периодически замыкает первич-
ную обмотку кодового трансформатора КТр, посылая в рельсовую
цепь ЗРЦ кодовый сигнал, соответствующий показанию светофора 1.
Ток, протекая по рельсам, создает магнитное поле, в котором пере-
мещаются локомотивные катушки ПК- В катушках наводится э. д. с.,
усиливаемая усилителем УС, и преобразуется в импульсы постоян-
ного тока. Импульсное реле И, включенное на выходе УС, подклю-
чено контактами к блоку ДКСВ.
Блок ДКСВ состоит из дешифратора ДШ и контрольных органов
КО. Кроме конденсаторного блока сигналов бдительности, получаю-
щего подпитку при нажатии РБ, узел КО содержит реле контроля
скорости и управляющие его работой элементы согласования факти-
ческой и допустимой ул скоростей, не позволяющие превышения
скорости Уф над и t в соответствии с программой сближения поезда
с препятствием (см. рис. 6.2) (значения допускаемых скоростей
(у,): уж, у„ж, ук) В зависимости от кодов, принимаемых с пути,
значения ил запоминают сигнальные реле дешифратора ДШ.
Превышения определенных скоростей дискретно фиксируются
контрольно-регистрирующими устройствами КРУ (см. рис. 6.3) ско-
ростемера СК. Для этого в КРУ имеются контакты 0-10; 0-20;
(7-укж; (7-иж, которые замкнуты во время стоянки поезда, а во время
его движения начинают поочередно размыкаться при превышении
соответственно скоростей 10, 20 км/ч, икж и иж.
Наряду с объективным (автоматизированным) контролем ско-
рости машинисту предоставляется возможность вести поезд при
субъективном контроле как фактической скорости иф (по шкале Ш
скоростемера), так и допустимой скорости уд (по показаниям огней
локомотивного светофора ЛС). Сопоставляя значения скоростей
уф и уд, машинист через органы управления ОУ (кран машиниста
и др.) воздействует на тормозные устройства ТУ и силовые меха-
низмы М поезда.
Скоростемер СК имеет барабан, на котором закреплена скоросте-
мерная лента; все узлы КРУ опломбированы. Контрольно-регистри-
рующие устройства КРУ регистрируют на ленте: электромагнитом
ЭЭ с закрепленным на его якоре писцом моменты выключения
автостопа; электромагнитами ЭЖ, ЭКЖ, ЭК — периоды горения на
светофоре ЛС желтого, красно-желтого, красного огней; фактиче-
скую скорость движения уф в каждой точке пути с записью значения
Уф в масштабе пути и скорости. При прохождении локомотивом 1 км
пути лента протягивается на 5 мм. Данные, зафиксированные на
ленте, являются основой для анализа выполнения машинистом тре-
бований безопасности движения.
Основным эксплуатационным недостатком числовой системы АЛС
является низкая информативность, что вынуждает передавать одина-
149
ковый кодовый сигнал 3 перед путевым светофором с зеленым огнем
и перед светофором с зеленым мигающим огнем. Небольшая знач-
ность числого кода особенно проявляется при приближении поезда
к входным светофорам станций, имеющих стрелочные переводы
с крестовинами разной крутизны (1/11, 1/18 и 1/22). В этих случаях
(см. рис. 6.1), показания входного светофора более точные, чем
локомотивного, поскольку различные показания входного свето-
фора — один желтый; два желтых; два желтых с зеленой полосой
и другие огни — передаются на локомотив одним и тем же кодовым
сигналом Ж, что недопустимо при организации движения поездов
разных категорий, в том числе высокоскоростных, на пути которых
повышенное число препятствий.
Частичными препятствиями, перед которыми необходимо ограни-
чивать скорости по сравнению с максимальной, являются подвиж-
ной состав, движущийся впереди с меньшей скоростью; кривизна пути
в стрелочных переводах маршрутов противошерстного направления
движения; кривизна с радиусом менее определенного значения
и резкие переломы профиля на перегонах; пониженная прочность
пути в искусственных сооружениях; вновь уложенный и необкатан-
ный путь; места стыковки разнотипных рельсов и шпал и т. п.
Препятствиями, перед которыми необходима полная остановка,
являются: подвижной состав, стоящий на пути, разорванная рель-
совая нить или разобранный путь; граница станции или ее парка,
ограждаемая красным огнем входного или маршрутного светофора;
граница начала незамкнутого маршрута отправления, ограждаемая
красным огнем выходного светофора; посторонние предметы, изме-
нение ширины колеи или другая неисправность пути, которые могут
привести к сходу поезда с рельсов или к порче подвижного состава.
Перечисленные препятствия, а следовательно, и информацию об этих
препятствиях, передаваемую на локомотив, можно разделить на пере-
менные, постоянные и временные. Время возникновения переменных
для данного места пути препятствий в виде движущихся впереди
поездов обусловлено графиком и режимом движения этих поездов.
К временным препятствиям относят кривизну пути в стрелочных
переводах для маршрутов приема на боковые пути станции (при
задании маршрута на главный путь кривизна исчезает). Информа-
ция о переменных и временных препятствиях передается по кодиро-
ванным рельсовым цепям непрерывно на всем пути сближения поезда
с данным препятствием. Сообщения о постоянных ограничениях
скорости можно получать на локомотиве с помощью рельсовых
цепей; постоянных носителей информации; путевых датчиков точеч-
ного действия. Для унификации аппаратуры для этого в системе
АЛС используют рельсовые цепи. В отечественных системах АЛС,
которые работают совместно с электрической централизацией и путе-
вой блокировкой, местом препятствия рассматривают не хвост перед-
него поезда, или кривизну пути в стрелочном переводе, а границу
блок-участка, занятого передним поездом, или границу станции,
отмечаемую путевыми светофорами. Такое регулирование движения
поезда с ориентацией на остановку его у красного огня путевого
150
светофора, а не у хвоста переднего поезда или перед кривизной
стрелочного перевода, ведущего поезд на боковой путь, дает более
высокую гарантию по безопасности движения. Препятствие на пути
представляет опасность для движения тогда, когда поезд приближа-
ется к нему на расстояние, сравнимое с тормозным путем. С этого
момента появляется необходимость снижать скорость до заданного
значения.
Типовая система АЛС обладает ограниченной надежностью.
Отказы в работе устройств АЛС обусловлены двумя причинами.
Одной из них являются неисправности локомотивных приборов АЛС,
другой — искажения кодовых сигналов За счет помех тягового тока
или несовершенства схем кодирования рельсовых цепей. На основе
многолетнего опыта эксплуатации установлено, что наработка на
отказ одного комплекта аппаратуры АЛС 3,2 года. Искажения
кодовых сигналов зависят от уровней тягового тока, скорости
движения, метеорологических условий и многих других причин. Эти
отказы проявляются в том, что на локомотивном светофоре заго-
рается огонь, не соответствующий принимаемому кодовому сигналу.
Наиболее часто при искажениях вместо разрешающего огня заго-
рается белый.
Наиболее эффективными методами борьбы с искажениями кодо-
вых сигналов является увеличение уровней сигнального тока
в рельсах, совершенствование схем кодирования для обеспечения
требуемых временных параметров импульсов числового кода в рель-
совой линии, симметрирование рельсовых линий. Асимметрия рель-
совой линии чаще всего возникает из-за неисправности рельсовых
стыковых соединений.
6.2. Совершенствование локомотивной сигнализации
и автоуправление тормозами поезда
По совершенствованию отечественных систем АЛС существует
ряд технических решений: совместное использование числового
и частотного кодирований в системе непрерывной АЛС; комплекс-
ное применение непрерывной и точечной АЛС повышенной знач-
ности; полная замена числовой АЛСН частотной системой повы-
шенной значности, которая получила название АЛСУ (унифициро-
ванная). Систему АЛСУ используют на перегонах и станциях участ-
ков, оборудованных трех- и четырехзначной автоблокировкой при
любом виде тяги; ее применяют на локомотивах грузовых поездов,
обращающихся со скоростью до 100 км/ч; на локомотивах пасса-
жирских поездов — до 160 км/ч; на локомотивах высокоскоростных
поездов — до 200 км/ч.
Система является единой для линий с путевыми светофорами
и для участков без путевых светофоров. Время смены сигнальных
показаний на локомотивном светофоре не превышает 2 с, т. е. инер-
ционность системы уменьшена втрое по сравнению с АЛС число-
вого кода.
151
В системе АЛСУ сигнализация о допустимой скорости движения
обеспечивается огнями локомотивного светофора ЛС с индикацией
контролируемой скорости ИКС в цифровом отображении. Применяют
также дополнительное устройство сигнализации и индикации: инди-
катор превышения контролируемой скорости ИПКС, индикатор кон-
троля бдительности машиниста ИКБМ, индикатор фактической ско-
рости движения ИФС, звуковую сигнализацию свистком ЭПК- На
рис. 6.4 приведены показания локомотивного светофора ЛС и индика-
тора контролируемой скорости ИКС в зависимости от показаний
путевых светофоров и установленных скоростей движения по марш-
рутам приема поезда с отклонением на боковые пути станций по
стрелочным переводам с крестовинами различных марок. Сигналы
системы АЛСУ обозначены условными числами, причем сигналу,
несущему информацию о более высокой скорости движения, соответ-
ствует более высокий порядковый номер числа. Поскольку пасса-
жирские и грузовые поезда имеют различные тормозные характе-
ристики, взятые под контроль скорости системы АЛСУ для этих ка-
тегорий поездов будут неодинаковые. Локомотивные приемо-де-
шифрирующие устройства грузовых и пассажирских поездов
реагируют по-разному на одни и те же электрические сигналы, посы-
лаемые в рельсы для передачи поезду информации о состоянии-
пути. Рядом с условными обозначениями показаний ЛС даны пока-
зания ИКС в виде чисел, отображающих допустимую скорость
проследования поездом очередного путевого светофора.
При трехзначной автоблокировке (рис. 6.4, а) в пределах
перегона применяют три кодовых сигнала АЛСУ: 1, 6 и 9, а при
четырехзначной автоблокировке (рис. 6.4, б) — четыре: 1, 4, 6 и 9.
Три сигнала общие, а четвертый — 4 — используют только при четы-
рехзначной автоблокировке и разрешается проследование путевого
светофора с желтым огнем для грузовых поездов со скоростью не
более 50 км/ч, а для пассажирских — не более 80 км/ч. Такие отно-
сительно низкие скорости обусловлены укороченными длинами блок-
участков при четырехзначной автоблокировке.
Для передачи информации об установленной скорости движения
в зоне первого участка приближения к станции при заданном
маршруте приема на боковой путь с отклонением по стрелочным
переводам с крестовинами различных марок применяют три кодовых
сигнала: 3, 5 и 7 (см. рис. 6.4, в, гид). Для грузовых и пассажир-
ских поездов эти сигналы передают информацию о допустимых ско-
ростях входа на станцию одинаково: 50 км/ч разрешается при
крестовине марки 1/11 кодовым сигналом <3; 80 км/ч при крестовине
марки 1/18 — кодовым сигналом 5; 120 км/ч — при крестовине марки
1/22— кодовым сигналом 7. Информация о допустимой скорости
проследования предвходного светофора кодируется посылкой в рель-
совую цепь второго участка приближения сигналов 6 или 7.
Во всех случаях зеленый огонь локомотивного светофора ЛС
указывает на возможность движения поезда данной категории
с установленной для него скоростью на зеленый и под зеленый огни
путевых светофоров автоблокировки, а если таких нет, то до момента
152
Рис 6 4 Распределение сигналов АЛСУ в зависимости от поездного положения (а, б)
и маршрута приема на станцию (в—д)
смены кода в рельсах; впереди свободны не менее двух блок-участ-
ков при трехзначной и не менее трех — при четырехзначной авто-
блокировке. Желтый огонь на ЛС указывает на возможность про-
следования очередного путевого светофора или границы блок-участка
со сниженной скоростью до контролируемого АЛСУ значения, пока-
зываемого индикатором контролируемой скорости ИКС; впереди сво-
бодно не менее одного блок-участка или поезд приближается к от-
крытому путевому светофору (например, к входному), указываю-
щему на необходимость снижения скорости входа поезда под этот
светофор в связи с наличием кривизны пути на стрелочных пере-
водах данного машрута. Желтый огонь с красным появляется на
ЛС при приближении к путевому светофору с красным огнем
и требует остановки поезда у границы закрытого блок-участка
автоблокировки или перед закрытым входным (маршрутным, выход-
ным) станционным светофором. Красный огонь на ЛС появляется
в случае проезда путевого светофора с красным огнем, т. е. после
входа поезда на занятый участок пути перегона или на незамкнутый
маршрут приема (отправления).
Белый огонь ЛС в системе АЛСУ, как и в обычной АЛС чис-
лового кода, сигнального приказа о допустимой скорости движения
не несет, информируя машиниста о том, что кодовые сигналы АЛСУ
с пути на локомотив не поступают и необходимо руководствоваться
лишь показаниями путевых сигналов. Отличительной особенностью
153
является то, что для обеспечения движения по некодируемым путям
предусматривается возможность для машиниста при стоянке локомо-
тива и красном огне на ЛС нажатием вспомогательной кнопки
сменить сигнальное показание ЛС с красного огня на белый. В отли-
чие от АЛС числового кода в системе АЛСУ при зеленом огне
на ЛС превышение установленной скорости можно контролировать
автоматически, а при необходимости — только машинистом.
При желтом огне на ЛС обязательно ведется объективный кон-
троль непревышения скоростей; в зависимости от параметров верх-
него строения пути и обращающегося на данном участке подвиж-
ного состава система АЛСУ может быть настроена по-разному и
способна контролировать нужные из имеющихся в системе ступени
скоростей: для грузовых поездов — 0; 40; 50; 60; 70; 80; 90 и
100 км/ч; для пассажирских — 0; 40; 50; 60; 70; 80; 100; 120; 140
и 160 км/ч; для высокоскоростных — те же, что и для пассажирских
поездов, и еще 180 и 200 км/ч (на пути при этом применяют допол-
нительно к кодовым сигналам 1, 2, . ., 9 еще четыре сигнала— 10,
11, 12 и 13—для получения требуемой значности сигнализации
АЛСУ). Все контролируемые ступени скорости отмечаются на ЛС
и на индикаторе ИКС, а также могут быть использованы системой
для объективного регулирования скорости или для проверки бди-
тельности машиниста в зонах сближения поезда с препятствием. При
этом в местах постоянных ограничений скорости (в зонах расположе-
ния некоторых переездов, мостов, крутых поворотов на перегонах
и т. п.) торможение осуществляется с меньшей интенсивностью, чем
в зонах сближения поезда с закрытым путевым светофором.
Для постоянных ограничений скорости сигналами являются коды
10 и 11, используемые в местах постоянных ограничений скоростей
до 140 и 160 км/ч. Коды 12 и 13 служат для автоматического
контроля скоростей 180 и 200 км/ч. Прекращение приема кода 13
и замена его на код 12 расцениваются локомотивными устрой-
ствами АЛСУ как приказ на снижение скорости до 180 км/ч; даль-
нейшая смена кода 12 на код 11 (либо код 10) как приказ на тормо-
жение с малой интенсивностью для снижения скорости до 160 (или
140 км/ч) в связи с состоянием верхнего строения пути в местах
постоянного ограничения скорости. Смена кода 12 на код 9 (затем
кода 9 на код 7 и т. д.) воспринимается как приказы на торможение
с большей интенсивностью для снижения скорости до 160 км/ч
(а затем до 140 км/ч и 'т. д.) в связи с сближением с закрытым
путевым светофором, обусловленным неприемом станцией или наго-
ном переднего поезда (см. рис. 6.4) или с приемом поезда на боковой
путь станции. Коды 9 и 8 несут информацию об одинаковом ограни-
чении скорости 160 км/ч для пассажирских и до 100 км/ч для гру-
зовых поездов (см. рис. 6.4 и рис. 6.5), причем код 8 применяют
только на тех участках железных дорог, где внедрена система вож-
дения поездов по локомотивным сигналам АЛСУ и сигналам путе-
вых станционных светофоров без применения проходных светофоров
автоблокировки (при централизованной автоблокировке — систе-
ма ЦАБ).
154
Показания Пас cam иронии поезд 318D 6H1BD Ж120 Ж80 ИЖ К
ЛСи икс Грузовой поезд 3100 Ж100 Ж 80 Ж50 КЖ К
Сигнал АЛСУ 9 8 в 4 1
а б в г д
Рис 6 5 Распределение сигналов АЛСУ на линиях с ЦАБ
При ЦАБ для случая входа поезда в зону сближения с препят-
ствием предусмотрен электрический кодовый сигнал 8, подаваемый
в рельсах на участке а — б, и вместо зеленого на светофоре ЛС
загорается желтый огонь, который предупреждает машиниста, что
через определенное время (начиная с точки б) начнется зона регу-
лирования скорости (в обычной автоблокировке в точке а на путевом
светофоре горел бы зеленый, в точке в — желтый, в точке д — крас-
ный огонь) В системе АЛСУ предусмотрено перспективное исполь-
зование кодового сигнала 2 на случай применения в горловинах
некоторых станций таких стрелочных переводов, которые потребуют
ограничений скоростей входа поезда на станцию до значения, отли-
чающегося от показанных на рис. 6.4. С учетом резервного сигнала
2 в системе АЛСУ предусмотрено получение 14 различных приказов
на локомотивах, предназначенных для условно объективного (с на-
жатием РБ) и абсолютно объективного (сопровождаемого включе-
нием экстренного тормоза при помощи автостопа) контролирования
скоростей в соответствии с программой функционирования системы
(рис. 6.6).
Дальнейшее повышение безопасности движения и культуры труда
машиниста обеспечивается системой автоматического управления
торможением (САУТ), при которой достигается автоматическое
служебное торможение поезда до заданной скорости и его
точная остановка перед закрытым путевым светофором, САУТ элек-
тропоезда работает совместно с ранее введенными в эксплуатацию
устройствами АЛС, ЭЦ и автоблокировки.
Система САУТ позволяет дополнительно реализовать следующие
управляющие функции: автоматическое служебное торможение при
многоступенчатом плавном снижении скоростей до значений, контро-
лируемых системой САУТ; остановку поезда на расстоянии 50 м до
закрытого светофора с заданной точностью +20 м; многоступенча-
тый (плавный) контроль максимально допустимой скорости при сбли-
Абсолютныи контроль гттттг] Периодический контроль гх—\ Однократный контроль
снооости III1IIIII бдительности L3-—I бдительности
Рис 6 6 Программа контроля бдительности машиниста и скорости движения поезда
в системе АЛСУ при трехзначч^ч (а) и четырехзначной (б) автоблокировке
155
Рис. 6.7. Структурная схема САУТ — АЛСУ
в нужной точке пути при открытом
Совместное использование АЛС
жении поезда с входным свето-
фором, сигнализирующим о при-
еме на боковой путь, и автома-
тическое снижение скорости до
заданного значения входа поез-
да на станцию (120; 80 или
50 км/ч в зависимости от марки
крестовин стрелочных перево-
дов, входящих в маршрут);
плавный контроль допустимых
скоростей движения по боковым
путям при следовании поезда по
некодированному станционному
маршруту приема; отключение
тяги с последующим служебным
торможением для остановки по-
езда перед закрытым выходным
светофором или для снижения
скорости до заданного значения
выходном светофоре.
и САУТ повышает надежность
средств регулирования скорости, полностью предупреждает проезды
запрещающих сигналов без предварительной остановки перед ними
поезда, улучшает использование пропускной способности линий и по-
вышает безопасность движения поездов.
Основу системы САУТ составляют устройства получения на локо-
мотиве информации о длине и профиле пути в зонах сближения
поезда с препятствием, благодаря которым комплексная система
по сравнению с системой АЛС дополнительно выдает машинисту
и устройствам объективного выбора ступеней служебного торможе-
ния следующую информацию: о непрерывно уменьшающемся при
движении поезда расстоянии до границы станции или очередного
блок-участка, а также до места установки маршрутного или вы-
ходного светофора; о более точном значении рассогласования меж-
ду фактической и допустимой скоростями движения в зонах сбли-
жения поезда с препятствием; точной длине маршрута приема.
Система САУТ содержит поездную аппаратуру, постовые устрой-
ства и напольное оборудование (рис. 6.7). В напольное оборудование
входят частотные генераторы Г2, Г4 соответствующих участков
пути, ограждаемых перегонными и станционными светофорами 2, 4.
Генераторы устанавливают в релейных шкафах или путевых ящиках
около путевых светофоров и присоединяют кабелем к участку рель-
совой нити длиной /а, пропорциональной длине участка пути, ограж-
даемого данным светофором. Станционные постовые устройства
СПУ, размещаемые на посту ЭЦ, управляют частотой генераторов
у предупредительных и входных светофоров и выбирают требуемую
длину Zai, /а2 активного участка рельсового пути, пропорционального
длине заданного маршрута приема. Существующие перегонные
156
устройства автоматики ПУА (путевой блокировки и АЛС) обычным
образом управляют проходными светофорами и передают на локо-
мотив сигналы АЛС.
Напольные и постовые устройства САУТ передают на локомотив
информацию о длине: блок-участка, ограждаемого проходным свето-
фором-при автоблокировке; всего перегона при полуавтоматической
блокировке; маршрута приема (отправления) на станции и о приеме
поезда по главному или боковому пути станции при проследовании
предвходного и входного светофоров.
Генераторы проходных светофоров работают на частоте fi; выход-
ных светофоров при полуавтоматической блокировке — на частоте /2;
предвходных и входных светофоров — на одной из фиксированных
частот, отличающихся от частот ft и f2 и зависящих- от характера
маршрута приема на главный или боковой путь станции. Длину
маршрута приема определяют длиной секционированного активного
участка рельсовой нити /а1, /а2. Полная длина каждой секции про-
порциональна соответствующей длине маршрута приема поезда на
станцию.
В поездной аппаратуре осевой датчик пути и скорости ДПС
на буксе колесной пары А/7 вырабатывает прямоугольные импульсы
напряжения с частотой, пропорциональной фактической скорости
движения поезда. Эти импульсы поступают в измеритель скорости
ИС. С выхода ИС значение объективно измеренной фактической
скорости цф подается в блок программной скорости БПС.
В течение времени магнитной связи антенны А с активным
участком рельсовой нити /а приемник длины ПД, получая сигналы
от генератора Г2, заносит в измеритель пути ИП электрические
импульсы, поступающие от ДПС. Число принятых импульсов будет
пропорционально длине блок-участка (перегона или станционного
маршрута). После выхода антенны А из зоны активного участка
рельсовой нити /а сигнал от ПД на вход 2 измерителя пути ИП не
подается, а на вход 1 продолжают поступать импульсы от ДПС
движущегося электропоезда, в результате чего в ИП, снабженном
реверсным счетчиком, вычисляется оставшееся расстояние S до оче-
редного путевого светофора. Эта информация поступает с выхода
ИП на вход блока программной скорости БПС, который в зависи-
мости от расстояния до очередного путевого светофора и показаний
АЛС вырабатывает напряжения, пропорциональные допускаемым
скоростям движения для служебного упс и экстренного ипэ торможе-
ний. Органы сравнения ОС1 и ОС2 сравнивают фактическую ско-
рость движения электропоезда с программной и выдают приказы
на служебное или экстренное торможение.
Если нет ограничений скорости по расстоянию до препятствия,
кривизне пути на стрелках и т. п., то при движении на разрешающие
огни путевых светофоров локомотивные устройства АЛС принимают
соответствующие коды и воздействуют на блок БПС таким образом,
что с его выхода поступает напряжение, пропорциональное мак-
симально допустимой скорости движения, по достижении которой
срабатывает орган сравнения ОС1. Последний отключает тягу, а при
157
дальнейшем увеличении скорости (движение поезда на спуске боль-
шой крутизны) ОС2 подает питание на тормозные и отпускные
вентили электропоезда, реализуя расчетную ступень служебного
торможения. После снижения скорости до программной и„с тормоза
отключаются.
Принудительное экстренное торможение наступает при превы-
шении скорости экстренного торможения v„„ которая больше про-
граммной на 5 км/ч и задается БПС. Этим исключается аварийная
ситуация при отказах электропневматических тормозов или недо-
статочной их эффективности.
При движении поезда на запрещающий сигнал БПС рассчи-
тывает две траектории равнозамедленного движения к месту при-
цельной остановки за 40 м перед путевым светофором. В случае
превышения программного значения скорости ц„с над фактическим
срабатывает ОС1, его исполнительные реле отключают тягу, а затем
реализуется такая команда на ступень торможения, при которой
замедление поезда достигает расчетного значения 0,3 м/с2.
Режим работы САУТ выбирается таким, что поезд, движущийся
с максимальной установленной для него скоростью, останавливается
автоматически перед запрещающим сигналом одной ступенью тормо-
жения с последующим отпуском Во время движения поезда на за-
прещающий сигнал система отключает периодическую проверку
бдительности машиниста, но работа САУТ регистрируется дополни-
тельным писцом, а скорость цкж при этом не контролируется
Высокая надежность системы достигается дублированием и вза-
имным контролированием всей аппаратуры. В случае возникновения
неисправностей блок контроля автоматики выключает систему, вос-
станавливает контроль скорости и бдительности по типовой схеме
АЛС, извещая об этом машиниста соответствующим сигналом.
ГЛАВА
7
ДИСПЕТЧЕРСКИЙ КОНТРОЛЬ
И ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
7.1. Система диспетчерского контроля
Устройства диспетчерского контроля ДК, применяемые на желез-
нодорожных участках, оборудованных автоблокировкой и автома-
тической локомотивной сигнализацией, передают информацию о со-
стоянии перегонных блок-участков, главных и приемо-отправочных
путей, а также о положении входных и выходных светофоров
поездному диспетчеру в пределах диспетчерского участка. Эта
информация отображается на табло поездного диспетчера белыми
лампочками при занятии соответствующих блок-участков, главных
и приемо-отправочных путей и зелеными лампочками при открытии
соответствующего входного и выходного светофора. При этом обычно
устанавливается один групповой повторитель на все выходные
светофоры горловины станции. По времени и последовательности
зажигания лампочек на табло диспетчер может судить о скорости
и направлении движения поездов на участке.
Система ДК является системой телесигнализации движения по-
ездов на участке. Устройства ДК облегчают работу поездного
диспетчера по регулированию движения поездов иа участке. По
информации на табло диспетчер контролирует график движения.
В настоящее время в качестве типовой системы ДК используют
систему частотного диспетчерского контроля ЧДК. В этой системе
в пределах диспетчерского участка за цикл контроля продолжи-
тельностью 13,6 с может быть передана информация на диспетчер-
ский пункт от 480 объектов, сосредоточенных на 15 станциях (не
более 32 объектов на станции). Дальность действия ЧДК по кабель-
ной сети 180 км, по воздушной линии 300 км, по высокочастотным
каналам не ограничена. В системе ЧДК информация с контролируе-
мых объектов вначале поступает на станции, ограничивающие пере-
гон, а затем с этих станций на центральный диспетчерский пункт.
Такое двухступенчатое построение системы позволило иметь на про-
межуточных станциях информацию о поездном положении на приле-
гающих перегонах. Система ЧДК предусматривает получение на про-
межуточных станциях информации об исправности работы устройств
автоблокировки и переездной сигнализации на прилегающих пере-
гонах.
Систему ЧДК можно дополнять аппаратурой телеуправления
для оперативных переключений устройств энергоснабжения и связи.
Дополнительная аппаратура дает возможность переключать разъ-
единители высоковольтной линии автоблокировки, контакторы фиде-
159
ров питания, приборы необслуживаемых пунктов связи. Число
управляемых объектов, включаемых в систему, равно 30 — по два на
каждой станции. При необходимости число объектов телеуправления
можно увеличить до 32 на каждой станции; при этом все объекты
контроля будут переведены на телеуправление.
Передача информации с перегона на промежуточные станции.
Информация с сигнальных точек на станцию передается по двух-
проводной линии двойного снижения напряжения ДСН частотным
разделением каналов в диапазоне 319—1524 Гц (рис. 7.1). На каждой
сигнальной установке к линии ДСН, помимо реле двойного сниже-
ния напряжения (см. п. 5.3, 5.4), подключен генератор ГК, настро-
енный на одну из 16 фиксированных частот (ГК6-1 — ГК6-16).
Все генераторы ГК, так же как и реле ДСН, включаются в линию
параллельно. Сигналы, принятые иа станции, усиливаются предва-
рительным усилителем УПДК и расшифровываются камертонными
приемниками ПК (ПК5-1 — ПК5-8), каждый из которых имеет по
два частотных приемника, настроенных на частоты генераторов ГК,
включенных на сигнальных установках. Контакты приемных реле,
включенные на выходе частотных приемников, используют для
управления лампочками на табло контроля перегона, а также для
передачи информации на центральный диспетчерский пост. По усло-
виям допустимого затухания длины линии ДСН не должна превы-
шать 25 км для стальной воздушной линии и 20 км для кабельной.
На сигнальной точке при числовой кодовой автоблокировке
переменного тока (см. п. 5.4) применяют генератор типа ГК6
(рис. 7.2). Генератор выдает частотный сигнал при замкнутых вы-
водах 3-4. Если блок-участки свободны и исправны все устройства
сигнальной установки, то выводы 3-4 замкнуты через фронтовые
контакты реле желтого огня Ж, контролирующего свободность блок-
Ст я
ОН 5 СН« \ ООН// он/ О-Р он5
--------£--------5------4------A- U.—I------1----г-----5-
-i---i---£--
is I—О^Но /^ 1~О
К устройствам передачи информации на ЦП
Рис 7 1 Схема, поясняющая принцип накопления информации на промежуточной
станции
160
5*
Рис 7 2 Принципиальная схема включения генератора ГК6
участка, реле О, возбужденного при целостности нити красного
огня; реле А и А1, контролирующих наличие основного и резервного
питания. В этом случае генератор ГК вырабатывает непрерывный
сигнал частотой, соответствующей контролируемой сигнальной уста-
новке.
На станции, воспринимающей этот сигнал, возбуждается соот-
ветствующее приемное реле. Лампочка на табло не горит, что говорит
о свободности Данного блок-участка. При занятии блок-участка
выводы 3-4 размыкаются контактами реле Ж, в линию частотный
сигнал не подается, приемное реле обесточено и на табло дежурного
по станции включается соответствующая лампочка. При наличии
ряда повреждений, указанных в табл. 7.1, выводы 3-4 замыкаются
в зависимости от вида повреждений через контакты КЖ, Ж, 3 кодо-
вого путевого трансмиттера КПТ (см. п. 1.4) или через контакт
повторителя реле счетчика 1 дешифраторной ячейки и в линию ДСН
посылаются соответствующие сигналы, модулированные по ампли-
туде, временные параметры которых приведены в табл. 7 1. Лампа
на выносном табло дежурного по станции, соответствующая дан-
ному блок-участку, мигает в такт поступающему сигналу, что
позволяет визуально определить характер повреждения.
В автоблокировке постоянного тока (см. п. 5.3) трансмиттер
включается только при занятии блок-участка. Кроме того, во время
выключения переменного тока кодовый путевой трансмиттер не ра-
ботает. Поэтому использовать его контакты для манипуляции час-
тотных сигналов генератора типа ГК6 не представляется возможным
и на участках с автоблокировкой постоянного тока используется
генератор типа ГК5 (ГК5-1 — ГК5-16), отличающийся от генератора
ГК6 наличием в его схеме мультивибратора манипуляции. При этом
временные параметры импульсов манипуляции могут изменяться.
С переездной установки на ближайшую станцию при помощи
генератора типа ГК6 и маятникового трансмиттера типа МТ2, осу-
ществляющего манипуляцию частотного сигнала генератора, пере-
дается следующая информация: переезд открыт, перегорела одна
из четырех мигающих ламп, отсутствует основное или резервное
питание.
Передача информации с промежуточных станций на диспетчер-
ский пост. Эта информация передается по отдельной двухпроводной
цепи ДК с использованием частотного разделения каналов и рас-
6—735 161
пределительной селекции (рис. 7.3). На каждой станции устанавли-
вают линейный генератор ГЛЗ, настроенный на одну из 15 частот
ГЛЗ-1 — ГЛЗ-15 (генераторы ГЛЗ работают на тех же частотах, что
и генераторы ГК), распределитель РДК1 и частотный приемник ЧП,
настроенный на прием сигнала тактовой частоты fie= 1523,6 Гц.
Генератор ГЛЗ на каждой станции связан с контролируемыми
объектами (контактами приемных реле ПК и контактами реле элек-
трической централизации ЭЦ) при помощи распределителя РДК1.
Эти распределители на всех станциях работают от тактовых им-
пульсов, формируемых на центральном посту генератором ГТ2-16
и посылаемых в цепь диспетчерского контроля ДК через усилитель
УПДК и дифференциальную систему ДС.
Генератор ГТ2-16 вырабатывает радиоимпульсы длительностью
0,4 с и интервалом 0,4 с с заполнением частотой fie= 1523,6 Гц.
Так как распределители всех станций и на центральном посту пере-
ключаются от единого источника — генератора тактовых импульсов
ГТ2-16, то все они работают синхронно. Цикл работы распредели-
Таблица 7.1
Состояние контролируемого объекта контрольный код генератора ГК6 Контрольный код генератора ГК5
Блок-учосток Непрерывный код Непрерывный код
свободен VZZZZZZZZZZZZZZZZ TZZZZZZZZZZZZZZZZZZ.
блок-учосток мнят Код отсутствует Код отсутствует
Линзовый Протекторный кол КЖ
светофор светофор 0,23 0,23 1,4 0,4 1,4
Перегорела лампа Перегорела ТТЛ 0,51 1ТТЛ 0Д1 2
красного лампа 1,6С 1 /,8<? »1
огня
КОД ж
Отсутствует 0,38 0,12 0,38 0,4 1,4
основное питание УТЛ 0,12 %
Ц 1,6с ММ
КОД 3
Отсутствует 0,35 0,12 0,22 012 0,22
резервное питание Т7Л Ч&0.51 i —
1 _ 1,6 С
Неисправно дешифраторной ячейка— Счетчик 1
при свободном блок-учостне 0,33 0,39
(реле Ж без тока) Ч77Х о,Ч1 о,41 £
При удалении поезда от сигнальной 1,04 —
установки генератор выдает соот- 1.19
ветствующие контрольные коды
162
6—2
ff-f15
пн
I рдк11
-Где
г—Г-
\упдк\
ZE2
|/7Z-7g|
РДК1 I-
От ПК
| ff-fg Cm 15
•.Ч’азичеЦI_______,
_!— кая I .—I—. .—I—..
ЧП iMlW ГЛ37 ЧП
|_От пк
ЭЦ
ТД
Рис 7 3 Схема, поясняющая принцип на
копления информации у диспетчера
гелей РДК1 состоит из 32 шагов (16 тактовых импульсов и 16 интер-
валов) , что позволяет контролировать на каждой станции 32 объекта.
Длительность каждого тактового импульса с интервалом 0,8 с. В кон-
це цикла подается удлиненная пауза длительностью 1,2 с, после чего
распределители устанавливаются в исходное состояние. На централь-
ном посту ЦП частотные сигналы, поступающие со всех станций
одновременно на частотах Ц— f\$, усиливаются усилителем УПДК
и выделяются частотными приемниками ПК. Контакты этих прием-
ников и распределитель центрального поста РДК1 связаны с табло
диспетчера ТД. Если блок-участок занят, то на соответствующем
шаге распределителя с одной из станций не поступит контрольная
частота и на табло диспетчера включится соответствующая лам-
почка, сигнализирующая диспетчеру о занятости блок-участка.
Лампочка будет гореть до тех пор, пока в один из циклов не поступит
сигнал о свободности блок-участка Информация о неисправности
с промежуточных станций на диспетчерский пост не передается.
7.2. Устройства технической диагностики и автоконтроля
Важнейшим условием повышения эффективности и качества ра-
боты железнодорожного транспорта является обеспечение высокой
эксплуатационной надежности подвижного состава, основных эле-
ментов пути и устройств автоматики. Автоматизация контроля
технического состояния (диагностики) ответственных узлов ходовых
частей вагонов и локомотивов в пути следования — одно из решений
задачи повышения безопасности движения поездов. Применение
автоматизированных систем контроля позволяет своевременно вы-
явить и устранить неисправности ходовых частей подвижного со-
става, возникающие в процессе эксплуатации, предупредить воз-
никновение необратимых отказов, которые могут привести к авариям
и крушениям, сократить затраты времени на техническое обслу-
живание составов, увеличить расстояния безостановочно гаран-
тийного пробега поездов без технического обслуживания вагонов,
облегчить условия и повысить производительность труда работников
вагонного хозяйства. К таким системам контроля относится аппа-
ратура обнаружения перегретых букс в проходящих поездах типа
6* 163
ПОНАБ и аппаратура обнаружения дефектов колес по кругу ката-
ния типа КРАП.
При движении поезда аппаратура КРАП выявляет дефекты
колес в виде ползунов, наволакивания металла (наваров), выщер-
бин и неравномерного (местного) износа поверхностей катания.
Поскольку аппаратуры ПОНАБ и КРАП, размещаемые на одних
и тех же пунктах участка следования поездов по структуре, кон-
струкции и принципу работы имеют много общего, автономное
использование этих устройств становится нерентабельным. Для по-
вышения эффективности и качества контроля создаются автоматизи-
рованные системы комплексного контроля технического состояния
подвижного состава с централизованным сбором и обработкой диаг-
ностической информации на диспетчерском пункте. Это позволяет,
помимо сокращения затрат на оснащение пунктов контроля, получить
экономию на обслуживании аппаратуры и организовать обмен ин-
формацией с системой АСУЖТ.
Наиболее целесообразно строить систему по варианту, в котором
аппаратура линейного пункта контроля ЛПК (рис. 7.4) может
работать в автономном и централизованном режимах во взаимодей-
ствии с аппаратурой других линейных пунктов и диспетчерского
пункта. При этом за счет некоторой избыточности оборудования
на станции появляется возможность повысить надежность работы
системы, упростить перегонное оборудование ее линейных пунктов,
обеспечить наиболее хорошие эксплуатационные характеристики
в результате рациональной увязки с принятым технологическим
процессом текущего ремонта подвижного состава. Каждый линейный
пункт контроля ЛПК системы, расположенный на станциях А — Д
участка безостановочного следования поездов, включает перегонную
ПЧ на станционную СЧ части для каждого из направлений дви-
жения.
На базе этих частей системы организуют подсистемы дистан-
ционного контроля различных элементов подвижного состава (бук-
совых узлов, колесных пар, волочащихся деталей и др.). Каждая
подсистема содержит в составе перегонной части путевые изме-
рительные преобразователи (по числу контролируемых параметров),
устройства нормирования и передачи сигналов на станцию, а в со-
ставе станционной части — устройства приема и преобразования
сигналов. Групповая часть станционного оборудования имеет устрой-
ства регистрации и обмена данными между линейными и централь-
ным пунктами. Информация передается на центральный пункт по
каналам дальней связи, а обрабатывается устройствами централь-
ного диспетчерского пункта ЦДЧ. Данные контроля могут реги-
стрироваться на каждом линейном пункте непосредственно от пере-
гонных устройств ПЧ и при необходимости запрашиваться с диспет-
черского пункта ЦДЧ, что делает систему гибкой.
При автономном режиме работы аппаратуры линейного пункта
обработка информации по упрощенным алгоритмам и принятие
решения о необходимости остановки поезда выполняют устройства
стационарного оборудования и результаты контроля поступают на
164 6—4
Каналы многоканальной связи
ЛПК1
I* СЧ
Рис 7 4. Схема, поясняющая принципы организации системы комплексного контроля
технического состояния подвижного состава
местное регистрирующее устройство во время проследования поезда
через перегонный пункт контроля 1. Уровень регистрируемой ин-
формации выбирается с таким расчетом, чтобы она использовалась
для указания обслуживающему персоналу мест расположения неис-
правностей в поезде. При централизованном режиме работы есть
возможность передавать и обрабатывать информацию на централь-
ном посту с одновременной ее регистрацией на станции. В этом
случае с центрального поста по мере обработки текущей информации
может поступать только команда на остановку поезда, а указания
о расположении неисправностей в поезде выдаются местным реги-
стрирующим устройством. Такой системе- присвоено условное обо-
значение ДИСК-БКВ-Ц: дистанционный контроль букс, колес, во-
лочащихся деталей с централизацией обработки телеметрической
информации.
В зоне контроля подвижного состава размещены три путевых
измерительных преобразователя ПИП, отдельных подсистем и преоб-
разователи команд управления ППКУ работой всей системы
(рис. 7.5). Сигналы от преобразователей ПИП подсистем обнару-
жения перегретых букс, дефектов колес и волочащихся деталей
поступают по кабелю к устройствам постового оборудования УНС,
где они нормируются по длительности и амплитуде и далее пере-
даются в линию связи с помощью многоканальной (до восьми кана-
лов) аппаратуры передачи сообщений (АПС) на расстояние до 10 км,
что соответствует максимально возможному удалению перегонного
оборудования от станции.
В состав путевых преобразователей команд ППКУ входят счет-
чики осей и рельсовая цепь наложения (РЦН). С помощью этих
преобразователей и блока управления и автоконтроля БУА осуще-
ствляется управление работой аппаратуры во время контроля поезда,
определение времени проследования его по участку контроля и по-
следующая автоматическая проверка работоспособности перегонных
устройств. Команды управления и сигналы поступают от блока БУА
к устройствам постовых перегонных передатчиков П для передачи
с помощью АПС к станционным устройствам. В составе АПС име-
ются обратные каналы передачи сигналов со станции на перегон
для возможности запуска проверочной программы сигналов блока
БУА по команде со станции.
165
Станционные устройства подготавливают и регистрируют данные
контроля поезда при работе системы в автономном или централизо-
ванном режиме. Данные контроля каждого поезда представляются
в виде документов (цифровой печати), что удобно для восприятия
обслуживающим персоналом. При этом указывается порядковый
номер вагона в поезде и оси в вагоне, стороны поезда, значение
контролируемого параметра и др.
Преобразование в цифровой код и подготовка информации для
выдачи на регистратор Р осуществляются устройствами обработки
сигналов УОС для каждой из подсистем в отдельности. Блок управ-
ления БУ анализирует текущее значение контролируемых парамет-
ров и в случае отклонения их от нормы вырабатывает команду
на регистрацию данных контроля. При автономном режиме работы
системы данные контроля подаются с устройств У ОС в накопитель
Н и далее на регистратор Р. С помощью накопителя Н согласуется
скорость поступления телеметрических сигналов от перегонных
устройств со скоростью вывода данных на регистратор (цифропеча-
тающее устройство). При централизованном режиме работы системы
данные контроля с накопителя поступают на передающий комплект
подсистемы централизации ПКП и далее по каналам дальней связи
к аппаратуре диспетчерского пункта. После обработки полученной
информации на диспетчерском пункте устройством Р линейного пунк-
та осуществляется передача и регистрация контроля данных о нали-
чии и расположении в поезде тех или иных неисправностей.
Помимо данных, характеризующих состояние контролируемых
объектов, система должна информировать обслуживающий персо-
нал и о номере поезда и времени его проследования через пункт конт-
роля, типе буксового узла контролируемых вагонов (на подшипниках
трения, качения или скольжения), общее число вагонов в поезде. Эти
Рис. 7.5 Структурная схема аппаратуры линейного пункта контроля
166
Рис 7 6. Структурная схема подсистемы централизации и обработки информации
данные формируются блоком формирования общих данных БФ,
а регистрируются регистратором Р. Устройством Р регистрируются
также данные о результатах автоматической проверки работоспо-
собности аппаратуры системы после прохода по участку контроля
каждого поезда. Устройства сигнализации УС и сигнальный световой
указатель ССУ по команде от станционных устройств или от устройств
центрального диспетчерского пункта во время обнаружения той или
иной неисправности в поезде выдают дежурному персоналу станции
и локомотивной бригаде информацию о наличии в поезде неисправ-
ностей, для устранения которых необходима остановка поезда на
станции или изменение режима движения поезда.
При работе аппаратуры линейного пункта в автономном режиме
сигналы для управления устройствами УС и ССУ могут вырабаты-
ваться вручную или автоматически. В первом случае после расшиф-
ровки регистрируемых данных устройства УС и ССУ включаются
при необходимости нажатием кнопки на пульте управления блока
управления БУ. Во втором случае устройства УС и ССУ включаются
автоматически от устройств УОС, но для этого последние должны
содержать схемы, позволяющие анализировать значения контролиру-
емых параметров и вырабатывать сигнал «тревоги».
Подсистема централизации и обработки информации (рис. 7.6)
включает оборудование линейного и центрального пунктов контроля.
Информация с линейных пунктов передается на центральный кодиру-
ющими устройствами К с участием аппаратуры Модем-1200.
На первом этапе создания системы, когда не предусматривается
автоматическая обработка информации на центральном посту,
осуществляются прием и выдача данных контроля на регистратор Р
центрального поста ЦП. В этом случае после дешифрации данных
контроля с центрального пункта на линейный передаются блоком
команд управления БКУ только команды управления на остановку
поезда, а информация о расположении неисправностей в поезде
167
выдается обслуживающему персоналу регистратором Р линейного
пункта ЛП.
При автоматической обработке информации на центральном
пункте данные контроля с линейного пункта поступают в устройство
автоматической обработки информации УАОИ, а результаты обра-
ботки данных выдаются на линейный пункт блоком БКУ, работаю-
щим в автоматическом режиме. В этом случае регистратор Р рабо-
тает в контрольном режиме, регистрируя принимаемые и передавае-
мые данные. При автоматической обработке информации возможна
увязка аппаратуры центрального поста с подсистемами АСУЖТ
для обмена данными о состоянии поездной обстановки на участке
движения и оперативного планирования работ по техническому
обслуживанию вагонов. При отказе в работе подсистемы централи-
зации система автоматически переходит в режим автономной работы
аппаратуры линейного пункта. Для телефонной связи между ли-
нейным и центральным пунктами применяют переговорно-вызывные
устройства ПВУ. При этом предусматривают автоматическое пере-
ключение телефонного канала с режима ведения служебного раз-
говора в режим передачи данных при заходе поезда в зону контроля
перегонных устройств системы.
Подсистема централизации и обработки информации содержит:
измерительные преобразователи подсистемы обнаружения неисправ-
ностей ИП; устройство подготовки сообщений У ПС; передатчик Пер
и приемник П АПС; устройство подготовки информации УПИ;
устройство сигнализации УС; согласующее устройство; дешифратор
команд управления ДКУ; приемник команд ПК; оконечные устрой-
ства канала связи ОУКС; декодер Д; передатчик команд ПК; согла-
сующее устройство СУ; устройство сигнализации УС.
Элементы технической диагностики и телеметрического контроля
устройств железнодорожной автоматики были заложены в системе
ЧДК разработки КБ ЦШ МПС и нашли применение на дистанциях
сигнализации и связи. Система технической диагностики, которой
пользуется диспетчер дистанции, контролирует техническое состояние
эксплуатируемых устройств и их элементов, оперативно обнаружи-
вает в них повреждения и определяет отклонения номинальных
значений параметров наиболее ненадежных элементов железно-
дорожной автоматики. При отклонении этих параметров до предель-
но допустимых значений выдается сигнал тревоги. Для предупрежде-
ния отказа диспетчер в таких случаях извещает работников дистан-
ции о необходимости срочной регулировки параметров или замены
отдельных узлов й элементов в данном устройстве (рельсовой цепи,
светофоре, электроприводе, источнике электропитания, схемном
блоке и т. п.). Структура системы позволяет передавать информацию
не только диспетчеру, но и на линейные пункты (станции) электро-
механикам, а также на вычислительный центр для объективного
анализа технического состояния эксплуатируемых устройств авто-
матики и выдачи рекомендаций по оптимальному их обслуживанию.
В настоящее время разработана и на сети дорог внедряется диагно-
стическая система «Прогноз».
168
7.3. Прибор типа ПОНАБ
Устройство для автоматического бесконтактного выявления пере-
гретых букс в проходящих поездах типа ПОНАБ размещают на
подходе к станции, имеющей пункт технического осмотра (ПТО)
вагонов. В движущемся поезде оно обнаруживает перегретые буксы
и передает дежурному по станции и работникам ПТО информацию
об этом с точным указанием мест их расположения в поезде.
Аппаратура ПОНАБ (рис. 7.7) состоит из напольного, основного,
станционного оборудования и в основе его лежит метод измерения
инфракрасного (ИК) излучения корпусов букс. Импульсы ИК-энер-
гии корпусов букс подвижного состава улавливаются приемниками
ИК-излучения (болометрами БП1-2), которые расположены в метал-
лических приемных капсулах ПК напольных камер НК и снабжены
узконаправленными оптическими системами, ориентированными
на задние (по ходу поезда) стенки корпусов букс колесной пары К-
Помимо болометра, капсула ПК содержит источник питания боло-
метрического моста и предварительный усилитель. Каждая наполь-
ная камера снабжена имитатором нагретого тела И и заслонкой
входного окна 3 Заслонки 3 открывают только на время прохода
поезда по контрольному участку.
Проход поезда, начиная с расстояния 10—15 м от места под-
ключения к рельсам электронной педали ЭП-1, контролирует подклю-
ченное к педали реле типа ИР 1-3000. Последнее через устройство
контроля прохода поезда КПП воздействует на программно-зада-
ющее устройство ПЗУ. С выходов КПП сигналы поступают на входы
Рис 7 7 Структурная схема ПОНАБ 3
169
блоков начальной установки аппаратуры НУА и управления У на-
польными камерами и блоком формирователя сигналов ФС. При этом
подаются команды начала контроля, открываются заслонки 3, вклю-
чаются на все схемы блоков логической обработки сигналов ЛОС и
отметчика физических единиц ОФЕ сигналы «разрешения на выпол-
нение операций», включается аппаратура передачи данных АПД.
Датчики прохода колесных пар Д1-Д4 (электромагнитные педа-
ли типа ПБМ-56) обеспечивают устойчивый счет осей и подвижных
единиц при скоростях движения поезда от 5 до 160 км/ч. Расстояние
между датчиками Д1 и Д2 для стробирования сигналов букс и углы
ориентации оптической системы напольных камер НК выбирают та-
кими, чтобы исключить влияние посторонних источников ИК-излуче-
ния в процессе контроля букс. Расстояние А между датчиками Д1
и ДЗ должно быть меньше минимального расстояния ав между
крайними внутренними осями подвижных единиц, но больше макси-
мального расстояния ат между смежными осями тележек. Датчики
Д1—Д4, работая совместно с устройством ОФЕ, выявляют отличи-
тельный признак (ат<Л<ая) подвижного состава
Логическое устройство ОФЕ запоминает отдельно число осей
передней и задней тележек, прошедших над датчиками Д1 и ДЗ, фик-
сирует момент, когда зона между Д1 и ДЗ освобождается от базы
подвижной единицы, сравнивает для достоверности информации чис-
ло осей задней тележки, зарегистрированных каждым из датчиков,
с числом осей передней тележки. Моменты совпадения числа осей
задней и передней тележек, зарегистрированные каждым из датчиков
Д1 и ДЗ, определяют моменты завершения проходов над ними по-
следних колесных пар физических единиц подвижного состава.
Устройство ОФЕ вырабатывает импульсы счета подвижных единиц,
поступающие на устройство логической обработки сигналов ЛОС
для считывания с его ячеек памяти информации, принятой от на-
польных камер НК, и на формирователь сигналов ФС для передачи
через аппаратуру передачи данных АПД сведений о состоянии
буксовых узлов поезда на приборы сигнализации С и электро-
управляемую печатающую машинку ЭУМ-23Д с дешифратором дво-
ичного кода. После дешифрации принятого от АПД кода на бланке
печатается знак, соответствующий коду. При выдаче информации
о вагоне с перегретой буксой сначала печатается порядковый номер
вагона и знак стороны поезда, а затем данные об общем числе ваго-
нов в поезде (два десятичных знака), общем числе перегретых
букс (один десятичный знак) и знаки исправности аппаратуры
(«Р» — работоспособна и «Н»— неработоспособна). Устройства
ПОНАБ находятся в рабочем состоянии с момента шунтирования
реле типа ИР 1-3000 до удаления поезда от места подключения
педали ЭП-1 к рельсам на расстояние 40—50 м, передавая в это
время на пост ДСП или в помещение ПТО сигналы «тревоги» и от-
метки подвижных единиц. При проходе поезда сравниваются ампли-
туды сигналов от каждой пары букс данной стороны поезда. Если
отношение сигналов превысит заданное пороговое значение, то букса
считается аварийно-греющейся и ЛОС выдает сигнал «тревоги».
170
ГЛАВА
8
ОГРАЖДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
8.1. Виды ограждающих устройств и требования к ним
К ограждающим устройствам относятся устройства переездной
сигнализации, тоннельной и обвальной сигнализации, сигнализации
на железнодорожных мостах, устройства въездной и выездной
сигнализации на промышленном транспорте.
Переездом называют пересечение в одном уровне железной дороги
с автомобильной или линиями городского транспорта. Переезды
являются зоной повышенной опасности для движения железнодо-
рожного, автомобильного транспорта, а также пешеходов. Оборудо-
вание переездов устройствами автоматической переездной сигнали-
зации (АПС) и автошлагбаумами повышает безопасность работы
транспорта.
Строительство пересечений дорог в разных уровнях требует
значительных капитальных затрат и ведется только при особенно
высокой интенсивности движения железнодорожного и автомобиль-
ного транспорта, в городах, на высокоскоростных линиях. Поэтому
переезды являются важным сооружением железнодорожного пути,
а устройства управления ими — составной частью общей системы
обеспечения безопасности движения поездов.
Широкое распространение получили устройства автоматического
ограждения переездов, к которым относятся автоматическая свето-
форная сигнализация с автошлагбаумами или без них и автомати-
ческая оповестительная сигнализация, которая дополняется неавто-
матизированными шлагбаумами
Необходимо, чтобы устройства АПС удовлетворяли следующим
эксплуатационным требованиям:
переездная сигнализация включалась при вступлении поезда
на участок приближения к переезду за время, достаточное для
заблаговременного освобождения переезда автомобильным транс-
портом до подхода поезда к переезду, действовала в течение всего
времени нахождения поезда на участке приближения и в зоне
переезда и выключалась только после полного освобождения по-
ездом переезда;
устройства автоматического ограждения переездов имели резерв-
ное управление, которое осуществляет дежурный по переезду;
со стороны подхода поездов переезды ограждаются загради-
тельными нормально выключенными светофорами с красными огня-
ми, которые включает дежурный по переезду при необходимости;
допускается примейять в качестве заградительных светофоры авто-
блокировки и электрической централизации, расположенные вблизи
переезда.
171
Применение тех или иных устройств автоматического огражде-
ния переезда определяется его категорией. Существуют четыре
категории переездов;
I категория — пересечение железной дороги с автомобильными
I и II категорий, имеющими асфальтовое покрытие и многорядное
движение, улицами и дорогами с трамвайным и троллейбусным
движением или регулярным автобусным движением интенсивностью
более 8 поездо-автобусов в час, а также со всеми дорогами, пересе-
кающими четыре и более главных железнодорожных путей;
II категория — пересечение железной дороги с автомобильной
III категории; улицами и дорогами с регулярным автобусным дви-
жением интенсивностью менее 8 поездо-автобусов в час; городскими
улицами без движения городского общественного транспорта; ос-
тальными автомобильными и гужевыми дорогами при интенсивности
движения через переезд более 50 000 поездо-экипажей в сутки,
а также со всеми дорогами, пересекающими три главных железно-
дорожных пути;
III категория — пересечения, не относящиеся к I и II категориям
и имеющие интенсивность движения через переезд более 10 000 по-
ездо-экипажей при удовлетворительной и 1000 поездо-экипажей при
плохой видимости зоны переезда в сутки. Удовлетворительной счита-
ется видимость, когда с экипажа, находящегося на расстоянии
не более 50 м от железнодорожного пути, приближающийся поезд
виден не менее чем за 400 м, а переезд виден машинисту поезда
не менее чем за 1000 м;
IV категория — все остальные пересечения железной дороги с ав-
томобильными.
Переезды I и II категорий, кроме переездов с удовлетворитель-
ными условиями видимости малодеятельных участков и подъезд-
ных путей, а также III и IV категорий на участках со скоростью
движения пассажирских поездов более 100 км/ч, оборудуют автома-
тической светофорной сигнализацией с автошлагбаумами. В осталь-
ных случаях используют автоматическую светофорную сигнализацию
без шлагбаумов. При невозможности создания перед переездом
участка приближения достаточной длины (на станциях в стрелочной
зоне) на переездах I и II категорий применяют оповестительную
акустическую сигнализацию с неавтоматизированными шлагбау-
мами. Автоматическую светофорную сигнализацию без шлагбаумов
предусматривают на неохраняемых переездах, т. е. на переездах,
где дежурный отсутствует. Переезды со шлагбаумами охраняемые.
При автоматической светофорной сигнализации переезд огражда-
ют специальными переездными светофорами с двумя красными ог-
нями, которые нормально (поезд отсутствует) не горят. Светофоры
устанавливают перед переездом с правой стороны по движению
автогужевых транспортных средств, их огни направлены в сторону
автомобильной дороги. При приближении поезда к переезду огни
переездных светофоров начинают гореть попеременно мигающим
светом. Одновременно включается акустический сигнал, для чего
на переездных светофорах установлены электрические звонки.
172
При автоматической светофорной сигнализации с автоматиче-
скими шлагбаумами в дополнение к переездным светофорам в каж-
дом направлении размещают шлагбаум, брус которого нормально
находится в вертикальном положении. В опущенном (горизонталь-
ном) положении брус шлагбаума располагается на высоте 1 — 1,25 м
от поверхности дороги. Брус шлагбаума окрашивают красными и
белыми полосами. На нем имеются три электрических фонаря с крас-
ными огнями, направленными в сторону автомобильной дороги
и расположенными у основания, в середине и в конце бруса, причем
концевой фонарь шлагбаума двусторонний и непрерывно горит в сто-
рону железнодорожного пути белым цветом. Остальные фонари
мигают синхронно с огнями переездного светофора.
Оповестительная сигнализация служит для подачи дежурному
по переезду звукового и светового сигналов о приближении поезда.
Для этого на переезде устанавливают щиток сигнализации с лам-
почками оповещения о приближении поезда по четному или нечет-
ному направлению, а также с лампочками контроля ламп и элек-
трических цепей заградительных светофоров; электрический звонок
оповещения о приближении поезда, который дублируется звонком,
установленным снаружи помещения дежурного по переезду; оплом-
бированная кнопка включения заградительной сигнализации.
Для ограждения переездов с оповестительной сигнализацией ис-
пользуют электрические или механизированные шлагбаумы, кото-
рыми управляет дежурный по переезду. Нормальное положение таких
шлагбаумов закрытое (кроме отдельных случаев при особо интен-
сивном движении автотранспорта).
Заградительная сигнализация на переездах служит для подачи
поезду сигнала остановки в аварийной ситуации на переезде. Загра-
дительной сигнализацией оборудуют только охраняемые переезды. В
качестве заградительных можно использовать специальные светофо-
ры и светофоры путевой блокировки или станционные светофоры, если
они удалены от переезда не более чем на 800 мне места их установки
виден переезд. Специальные заградительные светофоры, как правило,
мачтовые, с нормально негорящими красными огнями имеют отлич-
ную от обычных светофоров форму. Карликовые светофоры в каче-
стве заградительных применяют только в исключительных случаях.
Заградительные светофоры устанавливают с правой стороны
по движению поезда на расстоянии от 15 до 800 м от переезда с обес-
печением видимости огня светофора на расстоянии не менее тормоз-
ного пути поезда при его максимальной скорости и экстренном
торможении. На участках с автоблокировкой заградительные свето-
форы увязывают с ближайшими к переезду сигналами автобло-
кировки, которые перекрываются на запрещающее показание с вы-
ключением кодов АЛС при включении заградительных светофоров.
На участках без автоблокировки при невозможности обеспечения
видимости заградительного светофора иа расстоянии тормозного
пути поезда размещают предупредительный светофор такого же типа,
на котором включается желтый огонь при включении красного огня
на заградительном светофоре.
173
Заградительные светофоры
включает дежурный по переез-
ду нажатием на щитке соответ-
ствующей кнопки и выключает
при возвращении кнопки в нор-
мальное положение.
Ограждение переездов в
черте города имеет свои особен-
ности. На таких переездах со
стороны железнодорожных под-
ходов на участках без автобло-
кировки сигнализация выполня-
ется двузначными светофорами
прикрытия с предупредительны-
ми светофорами перед ними
На участках с автоблокиров-
кой ограждение осуществля-
ется заградительными сигналами. Со стороны автомобильной
дороги (улицы) используют переездные светофоры с двузначной
сигнализацией или трехзначные светофоры городского типа. Город-
ские переезды всегда охраняемые, их оборудуют шлагбаумами. При
трамвайном движении, кроме основных светофоров, над трамвайны-
ми путями дополнительно можно устанавливать светофоры, дубли-
рующие показания основных.
Переезды в пределах станций оборудуют заградительной сигна-
лизацией, причем заградительные сигналы разрешается устанавли-
вать на маневровых светофорах, расположенных в зоне переезда.
Со стороны автомобильных дорог размещают переездные светофоры
и автошлагбаумы. Сигнализация на переезде должна обеспечивать
закрытие переезда при поездных и маневровых передвижениях
через переезд, в том числе и при движении поезда под запрещающий
сигнал или по пригласительному сигналу.
Если при трогании поезда от выходного светофора время изве-
щения меньше требуемого, то выходной светофор открывается после
закрытия переезда с выдержкой времени, равной разности между
необходимым и фактическим временем извещения.Переездная сигна-
лизация в этом случае включается нажатием кнопки управления
выходным светофором. Маневровые светофоры при хорошей види-
мости переезда открываются одновременно с подачей извещения
на переезд. При движении поезда под запрещающий сигнал или
по пригласительному переездную сигнализацию включает дежурный
по станции специальной кнопкой на пульте управления.
На переездах, расположенных на внутризаводских путях, пере-
секающихся с путями технологического автомобильного транспорта,
применяют неавтоматическую, полуавтоматическую и автоматиче-
скую сигнализацию. В первых двух случаях переездными сигналами
управляет дежурный по станции, дежурный стрелочного поста, со-
ставитель, машинист локомотива. При этом рекомендуется устанав-
ливать нормально горящие красными огнями двузначные загради-
174
тельные светофоры. Переездные светофоры применяют с красными
мигающими огнями, дополняемые зеленым огнем или трехзначные
светофоры городского типа. Если на переезде имеется пешеходный
переход, то предусматривают специальную сигнализацию «Берегись
поезда».
На рис. 8.1 схематически показана установка переездных и за-
градительных светофоров при пересечении железной и автомобиль-
ной дорог, где СЗ — сигнальный знак подачи свистка; знаки 31 —
«Берегись поезда» и 32 — «Внимание! Автоматический шлагбаум»;
предупредительные знаки П31 — «Приближение к переезду» и
П32 — «Железнодорожный переезд со шлагбаумом».
8.2. Схемы управления переездной сигнализацией
Длину участка приближения к переезду определяют из условия,
что время от начала действия переездной сигнализации до вступления
самого скоростного на данном участке поезда на переезд должно
обеспечивать полное освобождение переезда транспортными сред-
ствами, вступившими на переезд в момент включения сигнализации
с учетом гарантийного запаса времени tr, которое для всех переездов
<г= 10 с. Время извещения
— 1т 4" 1а 4~ 1г>
где /т — время проследования переезда транспортным средством, вступившим за
переездный светофор в момент включения переездной сигнализации, с,
/а=4 с—время срабатывания устройств извещения и управления сигнализацией
Время проследования переезда автотранспортом
1т ~ (/„ 4" 1м + 1о)/уа,
где /п — длина переезда, м,
/м = 24 м —расчетная длина автомобиля,
/0=5м- расстояние от места остановки автомобиля до
переездного сигнала,
va= 1,4 м/с или 5 км/ч — расчетная скорость движения автомобиля через
переезд
После подстановки значений, входящих в выражения для опре-
деления /т и /с, получим tc= 0,72/п-|- 35.
Длина участка приближения к переезду
L = 0,28цп/с = 0,28уп (0,72/п + 35),
где уп — максимальная скорость движения поездов на участке, км/ч,
0,28 — коэффициент перевода единиц измерения скорости из км/ч в м/с
Для переездной сигнализации без автошлагбаумов или с шлаг-
баумами, перекрывающими проезжую часть не полностью (полу-
шлагбаумами), за длину переезда 1„ принимают расстояние от пере-
ездного светофора до противоположного крайнего рельса с запасом
в 2,5 м. Если шлагбаум полностью перекрывает проезжую часть,
то длину переезда /п определяют расстоянием между шлагбаумами.
При этом требуется дополнительное время ta= 10 с для проследо-
175
вания транспортного средства за второй шлагбаум. В этом случае
длина участка приближения L= 0,28un(0,72/n+ 45).
При оповестительной сигнализации необходимо дополнительное
время для восприятия оповещения дежурным по переезду, которое
принимается равным 10 с, т. е. в этом случае (при шлагбаумах, пол-
ностью перекрывающих проезжую часть) L— 0,28оп (0,72/„+ 55).
Длину участка приближения рассчитывают по справочным таб-
лицам. При этом необходимо учитывать, что для обеспечения
безопасности движения поездов и автотранспорта минимальное вре-
мя извещения при автоматической светофорной сигнализации с авто-
шлагбаумами и без них равно 40 с, а при оповестительной сигна-
лизации — 50 с. Фактическое время извещения при всех условиях
не должно быть меньше минимально допустимого.
К оборудованию и аппаратуре, применяемой только в переезд-
ной сигнализации, относятся переездные светофоры, автошлаг-
баумы и щитки управления переездной сигнализацией.
Внешний вид переездного светофора с двумя сигнальными го-
ловками и указателем «Берегись поезда» в виде одиночного креста
показан на рис. 8.2. Дальность видимости мигающих огней переезд-
ного светофора в ясную солнечную погоду должна быть не менее
215 м при угле видимости не менее 70°.
Для переездов предназначены вертикально-поворотные автома-
тические (электрические) шлагбаумы, работающие в автоматическом
и неавтоматическом режимах с длиной заградительного бруса 4 и 6 м
(рис. 8.3). Время полного открытия (закрытия) шлагбаума не долж-
но превышать 7—9 с.
Щиток управления переездной сигнализацией (рис. 8.4) приме-
няют на охраняемых переездах для включения переездных и загра-
дительных светофоров и управления шлагбаумами. Щиток приспо-
соблен для наружной установки на отдельной стойке, стене релейного
шкафа или помещения дежурного по переезду с тем, чтобы от него
Рис 8 2 Переездной светофор
176
Рис 8 3 Автоматический шлагбаум
266
Прибли-
жение
не-
четное
Свето-
фор
Мига-
ние
Прини-
жение
четное
Выклю-
чение
двойка
Закры-
тие
Поддер-
жание
Откры-
тие
I загради те/7ь~|
I НЫО31 I
А
Ф
Вклю-
чение
заграж-
дения
была хорошая видимость переезда и были к нему подходы со стороны
железной и автомобильной дорог.
На щитке управления име-
ются кнопки:
Закрытие — включение пе-
реездных светофоров и закры-
тие шлагбаумов;
Открытие — выключение пе-
реездных светофоров и откры-
тие шлагбаумов;
Включение заграждения
(пломбируемая) — включение
заградительной сигнализации;
Поддержание — поддержа-
ние брусьев шлагбаумов в верх-
нем положении при сохранении
сигнализации на переездных
светофорах;
Выключение звонка (плом-
бируемая) — выключения сиг-
нального звонка при оповести- Рис 84 Щиток переездной сигнатизации
тельной переездной сигнализации.
На станционных -переездах используют дополнительные две кноп-
ки для управления нечетным и четным маневровыми светофорами,
предназначенными для ограждения переезда.
Лампочки на щитке управления имеют следующее назначение:
Приближение нечетное, Приближение четное — сигнализируют
о приближении поезда в соответствующем направлении;
Светофоры — контролируют исправность сигнальных ламп пере-
ездных светофоров;
Мигание — контролируют исправность комплекта мигающих
устройств;
«Заградит. /», «Заградит. 2» — контролируют исправность ламп
заградительных и предупредительных к ним светофоров;
лампрчки контроля исправности ламп маневровых светофоров
(для станционных переездов) и напряжения в сетях основного
и резервного питания на переезде.
Лампочки сигнализации приближения поезда и контроля свето-
форов и мигающих устройств устанавливают по две (белая и крас-
ная) для индикации включенного и выключеннрго состояний соот-
ветствующего устройства.
Для извещения о приближении поезда используют электриче-
ские рельсовые цепи. На участках с автоблокировкой применяют
рельсовые цепи автоблокировки. На участках без автоблокировки
в зависимости от рода тяги и надежности энергоснабжения могут
служить рельсовые цепи постоянного или переменного тока частотой
50 или 25 Гц. На переездах находят применение рельсовые цепи
наложения тональной частоты 1500—2000 Гц, которые позволяют
организовать участок приближения к переезду независимо от расста-
177
Рис 8 5 Схема управления светофорами и автошлагбаумами на переезде
178
новки светофоров автоблокировки и работают при всех видах тяги.
Максимальная длина такой рельсовой цепи 1500 м.
Переездными светофорами и автошлагбаумами управляют
по схеме (рис. 8.5). При вступлении поезда на участок приближения
к переезду обесточивается один из известителей приближения ЧП или
НП в соответствии с направлением движения поезда и выключается
цепь питания включающего реле В.
После окончания времени замедления на отпускание реле В
обесточивается его повторитель ПВ, контактами которого выключа-
ется цепь питания управляющего реле У и реле ВМ (на схеме
не показано) и включается цепь питания звонков автошлагбаумов.
Звонки будут включены до полного опускания бруса шлагбаума,
когда их цепь питания разомкнется контактами автопереключателя.
Контактами реле У включаются лампы переездных светофоров
и лампы на брусьях автошлагбаумов. Реле У1 (соединенное после-
довательно с реле У) включает схему мигающих огней, содержащую
маятниковый трансмиттер и реле М, благодаря чему лампы пере-
ездных светофоров 1Л и 2Л и лампы на брусьях шлагбаумов 1ЛШ
и 2ЛШ начинают мигать. Лампа ЗЛШ на конце бруса горит
непрерывно.
Реле ВМ имеет время на отпускание примерно 14—16 с, которое
необходимо для того, чтобы автомобиль, вступивший на переезд
в момент включения сигнализаций, успел освободить его. После опу-
скания якоря реле ВМ возбуждается реле закрытия шлагбаума
ЗШ и обесточивается реле открытия шлагбаума ОШ. Контактами
реле ЗШ замыкается цепь якоря и обмотки возбуждения двигателя
привода шлагбаума, причем в обмотку возбуждения подается ток
такой полярности, которая обеспечивает опускание бруса. Двигатель
выключается контактами автопереключателя шлагбаума, когда брус
достигнет горизонтального положения.
После проследования поезда через переезд возбуждается соот-
ветствующее реле ЧП или НП и создается цепь для возбуждения
реле КТ, которое имеет замедление замыкания фронтового контакта
около 8—16 с, достигаемое наличием термоэлемента. Схема вклю-
чения реле В и КТ построена таким образом, что возбуждение
реле В возможно только с выдержкой времени. Этим исключается
открытие переезда в случае кратковременной потери шунта на рель-
совой цепи участка приближения. При возбуждении реле В отклю-
чается термоэлемент, а реле В и КТ самоблокируется через свои
фронтовые контакты.
После возбуждения реле В включаются цепи питания реле ПВ,
ВМ. При этом обесточивается реле ЗШ и возбуждается реле ОШ,
переключая своими контактами полярность питания обмотки возбуж-
дения двигателя. Когда брус шлагбаума займет вертикальное поло-
жение, контактами автопереключателя выключается двигатель, вста-
ет под ток реле У, которое отключает сигнальные огни переездного
светофора и шлагбаума.
Управление переездной сигнализацией от управления автошлаг-
баумами с щитка не отличается, но в этом случае с помощью кнопок
179
3 (закрытие) и О (открытие) воздействие осуществляется непо-
средственно на реле ПВ.
Для временного удержания бруса шлагбаума в вертикальном
положении дежурный должен нажать кнопку Б на щитке, чем вы-
ключается цепь питания реле ЗШ. Контакт реле 3 в этой цепи
исключает открытие шлагбаума кнбпкой Б. Реле АШ и БШ вклю-
чают цепи якоря двигателей при подъеме или опускании бруса
шлагбаума. Двухобмоточные реле АО и БО контролируют исправ-
ность ламп переездных светофоров во включенном и выключенном
состояниях. Огни на заградительных светофорах зажигают кнопкой
ЗС, при нажатии которой обесточивается, реле ЗГ, которое включает
тыловыми контактами лампы заградительных светофоров.
Устройства переездной сигнализации и автошлагбаумов пита-
ются от сети переменного тока через выпрямители типа ВАК-13М,
включенные по схеме непрерывного подзаряда с аккумуляторной
батареей, используемой для резервного питания. Сигнальные лампы
питаются от сигнального трансформатора переменным током, нали-
чие которого контролируется аварийным реле. При выключении
переменного тока аварийное реле обесточивается и переключает
питание ламп на аккумуляторную батарею.
Время оповещения на переезд о приближении поезда определя-
ется максимальной скоростью движения поездов на данном участке
Т и — ^/0,28уПтах,
где г’птах — максимальная скорость поезда, км/ч.
Однако через переезд следуют поезда с различными скоростями,
поэтому время оповещения, а следовательно, закрытия переезда для
автотранспорта превышает необходимое значение и автотранспорт
неоправданно простаивает у переезда. Потери от простоя авто-
транспорта особенно значительны на промышленном транспорте, где
осуществляются автомобильные технологические перевозки. Для
уменьшения потерь от простоя автотранспорта используют ско-
ростное управление переездом, при котором время опове-
щения зависит от скорости движения поезда. Если в обычной схеме
АПС постоянной является длина участка приближения, то в устрой-
ствах скоростного управления переездом — это время извещения.
В таких устройствах автоматически измеряется скорость движения
поезда, приближающегося к переезду, и вычисляется время за-
держки включения оповещения.
Для измерения скорости движения поезда используют измери-
тельные участки пути, оборудованные рельсовыми цепями или
точечными датчиками. Перестраиваемую схему задержки включения
оповещения (уравнитель времени) строят на основе генератора ли-
нейно изменяющегося тока или цифровых схем задержки.
Возможен другой способ уменьшения времени закрытого состоя-
ния переезда, при котором непрерывно измеряется значение факти-
ческой скорости движения поезда. Закрытие переезда ставится
в зависимость от фактической скорости приближающегося поезда
с учетом положительного ускорения поезда в пределах участка
180
приближения и от расположения автотранспорта в зоне переезда.
Такие переезды получили название активных. Скорость движения
поезда в таких системах измеряют шлейфами со скрещенными
проводниками, радиолокационными методами на основе эффекта
Допплера или непосредственно на локомотиве с последующей
передачей на переезд по радио- или индуктивному каналу связи.
Контроль расположения автотранспорта в зоне переезда (радио-
локационными или другими методами) позволяет отказаться от
дежурного по переезду.
Устройства переездной сигнализации, применяемые на железных
дорогах за рубежом, принципиально не отличаются от отечествен-
ных. На дорогах, где позволяют климатические условия для питания
переездной сигнализации, используют солнечные батареи. Приме-
нение солнечных батарей в качестве первичных источников питания
установок переездной сигнализации является более дешевым, чем
строительство к переезду силовой линии. Для контроля опасных
участков переездов и непосредственного обозрения положения на них
используют телевизионные установки, незначительно повышающие
стоимость устройств на переезде. Телевизионные устройства особенно
целесообразны при централизованном управлении движением по-
ездов. Появились также переездные установки, построенные пол-
ностью на электронных компонентах, в частности, на микропро-
цессорах.
8.3. Особенности въездной и выездной сигнализации
Въездная и выездная сигнализация предназначена для управ-
ления движением подвижного состава в производственных поме-
щениях, местах погрузки, выгрузки и других аналогичных случаях;
оповещения лиц, работающих в таких местах. Для разрешения
въезда подвижного состава в производственное помещение устанав-
ливают въездной двузначный светофор, который открывают при
ручном управлении нажатием специальной кнопки на щитке управ-
ления, а при автоматическом управлении — при задании маршрута
в производственное помещение или при вступлении состава на рель-
совую цепь участка приближения к помещению. При этом одно-
временно с открытием въездного светофора включается оповести-
тельная сигнализация (указатель «Берегись поезда» и гудок), распо-
ложенная внутри помещения.
Устройства выездной сигнализации применяют для оповещения
лиц, работающих на железнодорожных путях вблизи производ-
ственного помещения о предстоящем выезде подвижного состава
из помещения. Устройства выездной сигнализации включаются при
открытии выездного светофора.
На бункерных эстакадах также используют въездную и выездную
сигнализацию, но въездной светофор в этом случае имеет дополни-
тельное показание — буква Н белого цвета, горящая одновременно
с красным огнем, что обозначает необходимость осадить вагоны
181
с эстакады. Оповестительная сигнализация включается при открытом
состоянии въездного светофора и прохождении подвижного состава
по рельсовой цепи участка приближения к эстакаде.
Автоматическую оповестительную и заградительную сигнали-
зацию применяют в тоннелях длиной более 300 м на прямых и длиной
более 150 м на кривых участках пути. Автоматическая оповеститель-
ная сигнализация извещает работников, находящихся в тоннеле, и
часовых на постах охраны о приближении поезда, направлении
и пути его движения. Заградительная сигнализация предназначена
для остановки поезда в случаях опасности движения или жизни
людей, работающих в тоннеле.
Оповестительная сигнализация бывает звуковая и световая,
сигнал о приближении поезда должен подаваться за 3 мин до
вступления его головы в тоннель. Для этого при наличии автобло-
кировки используют рельсовые цепи автоблокировки, а при их от-
сутствии — специально оборудованные рельсовые цепи участка при-
ближения. Заградительные сигналы включают нажатием одной из
пломбированных кнопок на порталах тоннеля и в нишах правой
стороны тоннеля по ходу нечетного поезда.
Заградительные светофоры устанавливают на расстоянии не ме-
нее 50 м от портала тоннеля по каждому пути, а предупреди-
тельные — на расстоянии тормозного пути от заградительных. После
устранения причин остановки поезда заградительные светофоры вы-
ключают нажатием кнопки, расположенной только на порталах тон-
неля справа по учетному направлению.
В районах с возможными геологическими явлениями (обвалы,
оползни, камнепады и т. д.) используют обвальную загради-
тельную и оповестительную сигнализацию. Для этого
опасные участки пути ограждают заградительными светофорами;
вдоль опасных мест устанавливают заградительные устройства,
например сетки, которые образуют электрическую цепь, замкнутую
на реле. В карстовых грунтах вдоль пути прокладывают провода,
которые также образуют электрическую цепь. При обвале или де-
формации грунта электрическая цепь обрывается, включенное в нее
реле обесточивается и включает заградительные светофоры и опо-
вестительную сигнализацию на табло дежурных ближайших станций
и в помещении бригадира пути или дорожного мастера. В нормальное
положение обвальную сигнализацию приводи! вручную электроме-
ханик после устранения последствий обвала. На участках, обору-
дованных автоблокировкой, при включении обвальной сигнализации
на проходных светофорах, ограждающих блок-участок с местом об-
вала, включаются красные огни.
На железнодорожных и совмещенных железнодорожно-автомо-
бильных разводных мостах применяются устройства ограждения,
включающие в себя предохранительные тупики и светофоры со сто-
роны железнодорожного пути и типовые автодорожные знаки,
светофоры и шлагбаумы со стороны автомобильной дороги.
Перегоны, на которых имеются разводные мосты, как правило,
оборудуют автоблокировкой, а станции, прилегающие к таким пере-
182
гонам,— электрической централизацией, включая в одну из них непо-
средственное управление стрелками и сигналами на мосту, а иногда
и управление разводным пролетом моста. Наличие автоблокировки
значительно повышает пропускную способность перегона и развод-
ного пролета моста, позволяя разводить мост сразу после проследо-
вания моста поездом. Разводной мост ограждают двузначными
сигналами прикрытия, увязанными с сигналами автоблокировки.
Механизмы разводного пролетного строения снабжены контактной
системой для контроля в устройствах автоматики наведенного и раз-
веденного положений моста. Аналогичные контакты устанавливают
в рельсовых замках в местах стыкования рельсов разводного про-
лета с неразводным.
Необходимо, чтобы в нормальном состоянии разводное пролетное
строение было заперто в наведенном положении, а сигналы при-
крытия давали при этом разрешающее показание. При нарушении
контроля положения разводного пролета светофоры прикрытия авто-
матически переключаются на красные огни и выключается коди-
рование рельсовых цепей автоблокировки. На мостах с совмещенным
автомобильным и железнодорожным движением применяют переезд-
ную сигнализацию, дополненную устройствами ограждения развод-
ного моста.
Для предотвращения повреждений мостовых ферм или тоннелей
грузами, вышедшими в пути следования за очертания допускаемого
габарита подвижного состава, служат контрольно-габаритные
устройства (КГУ), представляющие собой проволочный контур по
очертанию габарита С, укрепленный на железобетонных стойках.
Контур включен в замкнутую электрическую цепь, нагруженную на
реле. При обрыве проволоки грузом, вышедшим за допустимый
габарит, реле обесточится, включая оповестительную сигнализацию
на ближайшей станции и красные огни на светофорах, ограждающих
мост или тоннель.
Для обеспечения безопасного перехода пешеходов через железно-
дорожные пути предусматривают автоматическую оповестительную
сигнализацию, дополняемую громкоговорящим оповещением. Ана-
логичную сигнализацию применяют на остановочных пунктах при-
городных поездов. Сигнализация включается при вступлении поезда
на участок приближения к опасному месту.
ГЛАВА
9
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ
СТРЕЛОК И СИГНАЛОВ
9.1. Назначение и классификация систем
электрической централизации
На станциях для управления стрелками и сигналами приме-
няют устройства электрических централизаций (ЭЦ) различных
систем. Эти устройства позволяют значительно сократить штат ра-
ботников службы движения, повысить производительность и куль-
туру их труда, ускорить время приготовления маршрутов в несколько
десятков раз, интенсифицировать поездную и маневровую работу,
повысить безопасность движения.
При ЭЦ у каждого стрелочного перевода устанавливают элек-
тропривод, который переводит стрелки и обеспечивает механиче-
ское запирание и контроль положения ее остряков. Взаимные за-
висимости между стрелками и сигналами и замыкание стрелок
в маршрутах осуществляют электрические релейные схемы. Свобод-
ность приемо-отправочных путей, а также всех стрелочных и бес-
стрелочных участков пути в горловинах станции контролируют рель-
совые цепи. Командная информация передается машинисту сигна-
лами поездных и маневровых путевых светофоров.
Для повышения безопасности движения поездов и увеличения
пропускной способности станций до разработки систем электрической
централизации применяли устройства ключевой зависимости с кон-
трольными замками и устройства механической централизации.
На смену механической и электромеханической централизации
разработаны релейные централизации, в которых отсутствуют
какие-либо механические замыкания и все маршрутные зависи-
мости между стрелками и сигналами осуществляются электриче-
скими схемами посредством реле. Эти системы получили название
электрической централизации (ЭЦ). С помощью устройств
ЭЦ задаются все маршруты на станции при выполнении следующих
условий: свободности входящих в маршрут путей и стрелок, отсут-
ствии заданного ранее и не использованного враждебного марш-
рута, правильности установки ходовых и охранных стрелок, замы-
кания данного маршрута. Задание маршрута заканчивается откры-
тием соответствующего поездного или маневрового светофора.
Системы ЭЦ различаются по области применения, местом разме-
щения исполнительной аппаратуры, управления и электропитания,
способом установки и размыкания маршрута, видом электропитания.
По области применения различают ЭЦ малых и крупных станций.
На малых станциях предусматривают электрическую централиза-
цию с:
184
местными зависимостями и местным питанием, при которой основ-
ные источники электропитания, реле контроля и управления разме-
щают по горловинам станции в релейных шкафах, а в станционном
здании устанавливают пульт управления;
центральными зависимостями и местным питанием, при котором
в горловинах станции размещают источники электропитания, а реле
контроля и управления и пульт находятся в станционном здании;
центральными зависимостями и центральным питанием, при кото-
ром вся аппаратура, источники электропитания и пульт управления
расположены в помещениях поста ЭЦ.
Система с центральными зависимостями и центральным питанием
является типовой при проектировании электрической централизации
для станции с числом стрелок выше 15.
На крупных станциях применяют блочную маршрутную релейную
централизацию (БМРЦ), при которой источники электропитания
и всю аппаратуру размещают в помещениях поста ЭЦ. Блочный
монтаж схем ЭЦ значительно упрощает проектирование и строи-
тельство устройств и облегчает их обслуживание.
По способу задания маршрута системы ЭЦ подразделяют на
маршрутные, при которых маршрут задается дежурным по станции
нажатием двух кнопок, определяющих границы (начало — конец)
маршрута, а выбор стрелок и установка их по маршруту осуще-
ствляются автоматически и с индивидуальным переводом стрелок,
при котором для задания маршрута дежурный должен первоначаль-
но установить все стрелки по маршруту, а затем открыть светофор
Системы ЭЦ с индивидуальным переводом стрелок используют на
малых станциях, а также как резервное средство управления в марш-
рутных системах Для маневровой работы предусмотрено местное
управление стрелками с маневровых постов, колонок и вышек.
По способу автоматического размыкания маршрута системы
ЭЦ делят на системы с полным размыканием, в которых маршрут
размыкают после его полного освобождения, и на системы с посек-
ционным размыканием, в которых маршрут размыкается по частям
(секциям) по мере их освобождения поездом. Первый способ размы-
кания применяют только на малых станциях.
В работе станций нередко возникают ситуации, когда дежурному
по станции необходимо закрыть сигнал ранее заданного маршрута
и разомкнуть его для задания другого, враждебного первому.
Такое действие называется «Отмена маршрута». При этом отменяе-
мый маршрут размыкается с выдержкой времени после переклю-
чения светофора, чем гарантируется безопасное движение поезда,
находящегося в момент отмены перед этим светофором. Такую
работу устройств ЭЦ достигают при использовании двух видов
замыкания: предварительного и полного. Предварительное замы-
кание происходит при открытии светофора и свободном предмарш-
рутном участке, а полное — при наличии поезда на предмаршрутном
участке перед открытым светофором. В случаях, когда после его
использования маршрут автоматически не размыкается (при неис-
правности рельсовых цепей, входящих в маршрут), дежурный
185
Рис 9 1. Структурная схема электри-
ческой централизации
по станции выполняет искусствен-
ное размыкание маршрута, кото-
рое осуществляется с выдержкой
времени, достаточной для останов-
ки приближающегося поезда (3—
4 мин).
В системах ЭЦ применяют
постовые и напольные устройства.
К постовым устройствам относят
стативы релейной аппаратуры,
устройства электропитания (ос-
новные и резервные), пульт и таб-
ло дежурного по станции. Наполь-
ное оборудование включает в себя
стрелочные электроприводы, по-
ездные и маневровые светофоры,
путевые коробки с питающими и
релейными трансформаторами
станционных рельсовых цепей и
маневровые колонки.
В общем виде устройства ЭЦ можно представить в виде струк-
турной схемы (рис. 9.1). Дежурный по станции ДСП на пудьте-
манипуляторе ПМ выполняет действия, необходимые для задания
маршрута, которые фиксируются наборными схемами НС в релейном
помещении РП. Исполнительные схемы ИС воздействуют на объекты
управления (стрелки Ст, светофоры Св, рельсовые участки пути
РУП) при выполнении условий задания маршрута, для чего испол-
нительные схемы связаны с контрольными схемами КС. Информация
о задании маршрута, состоянии напольных устройств и положении
подвижных единиц на станции выдается дежурному по станции
на табло Т.
Главные и боковые пути станций, допускающие движение поездов
со скоростью более 50 км/ч, по которым осуществляется сквозной
пропуск поездов, оборудуют путевыми устройствами автоматической
локомотивной сигнализации непрерывного действия.
9.2. Напольные устройства электрической централизации
Станционные светофоры по конструкции оптической системы
подразделяют на линзовые и прожекторные, а по способу крепления
светофорной головки — на мачтовые, карликовые, консольные, мос-
тиковые. Светофорные головки карликовых светофоров крепят на
низком фундаменте, благодаря чему их удобно обслуживать и можно
применять в узких междупутьях, где по условиям габарита мачто-
вый светофор не может быть установлен. Мачтовые светофоры по
условиям обеспечения безопасности движения поездов используют
в качестве входных, маршрутных и выходных сигналов на главных
путях и путях безостановочного пропуска поездов, маневровых
сигналов, ограждающих въезд в централизованную зону, а также
186
сигналов, разрешающих въезд с.вытяжных тупиков и подъездных
путей. Все остальные светофоры карликовые.
Стрелочные электроприводы предназначены для перевода, запи-
рания и контроля положения централизованных стрелок. Стре-
лочные электроприводы должны обеспечивать при крайних поло-
жениях стрелки плотное прилегание прижатого остряка к рамному
рельсу; не допускать запирания стрелки при зазоре между прижатым
остряком и рамным рельсом 4 мм и более; отводить другой остряк
от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм.
Необходимо, чтобы ход переводной тяги, называемой обычно
шибером привода, был
S 5’(- + So -f- s3,
где Sc= 125 мм — минимально допустимый ход остряков стрелочного перевода,
So, S3 — дополнительный ход шибера, необходимый для отпирания и запи-
рания стрелки, зависит от конструкции привода, мм
Для исключения отхода прижатого остряка от рамного рельса
и попадания колес вагонов в пространство между прижатым остря-
ком и рамным рельсом остряки стрелок запирают, стрелочные при-
воды надежно крепят к рамным рельсам специальной гарнитурой,
которую изолируют от рельсов, а элементы пути стрелочных пере-
водов устанавливают строго по уровню и шаблону.
Стрелочный электропривод включает в себя электродвигатель
с редуктором, главный вал с рабочей шестерней, связанной с ши-
бером, контрольные линейки и автопереключатель. В горловинах
станций используют невзрезные стрелочные электроприводы типов
СП-3 и СП-6.
В маневровых районах станций, на промышленном транспорте
и на метрополитене применяют взрезные стрелочные электроприводы
типа СПВ-6 с раздельным ходом остряков, что исключает поломку
привода при взрезе стрелок. Взрез стрелки происходит во время
движения состава по стрелке, когда ее положение не соответствует
направлению движения. При этом остряки стрелки перемещаются
под действием колес состава и вызывают движение шибера стрелки.
В приводе типа СПВ-6 имеется взрезное сцепление, представ-
ляющее собой вращающийся барабан и отпирающие кулачки.
При взрезе стрелки взрезное сцепление расцепляется и нарушается
управление стрелкой. Одновременно размыкаются контакты авто-
переключателя. Привод СП-3 при взрезе выходит из строя, но авто-
переключатель размыкает контакты контрольной цепи.
В корпусе невзрезного электропривода 1 (рис. 9.2) размещены
основные узлы привода: электродвигатель 14, редуктор 13 с фрик-
ционной муфтой 12, внешняя пара шестерен 11 и 16, главный вал 3,
автопереключатель 2, рабочая зубчатая линейка 5 и контрольные
линейки 8, 10. Рабочая линейка 5 тягой 6 соединена с остряками
7 и взаимодействует с жестко посаженной на главный вал шес-
терней 4, благодаря чему вращательное движение преобразуется
в поступательное движение остряков стрелки. Контрольные линейки
8, 10 отдельными тягами 9 соединены с соответствующими остря-
ками и взаимодействуют с автопереключателем 2 так, что его кон-
187
Рис. 9.2. Кинематическая схема стрелочного электропривода
типа СП-3
трольные контакты К могут замкнуться только при полном переводе
остряков стрелочного перевода в плюсовое положение, а контроль-
ные контакты К' — в минусовое положение. В начале перевода
стрелки с плюсового положения в минусовое контрольные контакты
автопереключателя размыкаются, а рабочие контакты остаются
замкнутыми. В конце полного перевода стрелки в минусовое поло-
жение размыкаются рабочие контакты Р и замыкаются контрольные
контакты К' минусового положения стрелки. Фрикционная муфта 12
осуществляет упругую передачу движения от электродвигателя 14
к острякам стрелки и предохраняет электродвигатель от толчков
и ударов при переводе, а также от перегрузок при возникновении
препятствия для плотного прилегания остряка к рамному рельсу.
В корпусе электропривода имеются два отверстия, нормально
закрытые заслонкой. В одно отверстие вставляют курбельную
рукоятку для перевода стрелки вручную, а в другое — ключ для
открытия крышки привода. Заслонка связана с блокировочным кон-
тактом 15, выключающим рабочую цепь питания электродвигателя
14 при открытии крышки привода или при ручном перёводе стрелки
с помощью курбельной рукоятки.
Остряки стрелки запираются в крайних положениях широким
зубом на рабочей шестерне 4 главного вала 3 и скошенными зубьями
на рабочей зубчатой линейке 5.
Маневровые колонки применяют на станциях для повышения
оперативности в маневровой работе. Их устанавливают в районе
проведения маневровой работы таким образом, чтобы от нее обеспе-
чивался обзор состояния всех стрелок, находящихся на местном
управлении. Маневровая колонка представляет собой небольшой
188
пульт со стрелочными коммутаторами и контрольными лампами,
герметически закрываемый дверцей и установленный на основании.
Маневровые колонки используют обезличенными с четырьмя или
шестью стрелочными коммутаторами и с коммутаторами, располо-
женными по плану станции. Для лучшего обзора маневрового района
вместо колонок служат маневровые вышки.
9.3. Схемы управления стрелочными электроприводами
В различных системах ЭЦ применяют схемы управления электро-
приводом, отличающиеся принципами построения контрольных и ра-
бочих цепей, которые определяют число проводов линии связи элек-
тропривода с постовыми устройствами автоматики. При значитель-
ной удаленности стрелок от поста ЭЦ малопроводные схемы обес-
печивают существенную экономию кабеля, что способствует их по-
всеместному внедрению.
Основные эксплуатационные требования, предъявляемые к
устройству управления стрелочным электроприводом, следующие:
стрелка может переводиться из одного крайнего положения в другое
только в случае, если она не занята подвижным составом и не замкну-
та в маршруте; фиксация работы стрелочного электропривода на
фрикцию и перевод стрелки из промежуточного положения в любое
крайнее; непрерывный контроль одного из трех фактических поло-
жений стрелки (плюсового, минусового и промежуточного); исклю-
чение возможности перевода стрелки после ее взреза.
Двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом
(рис. 9.3). Наибольшее распространение, особенно на крупных стан-
Рис. 9.3. Двухпроводная схема управления стрелочным электроприводом
189
циях, получила данная схема, на примере которой рассмотрим основ-
ные принципы построения управляющей, рабочей и контрольной
электрических цепей.
'Управляющая цепь включает в себя стрелочный коммутатор
Стр. К с контактами плюсового «+» и минусового « —» положений
стрелки, нейтральное пусковое стрелочное реле НПС и поляризован-
ное пусковое стрелочное реле ППС, а также контакты реле, контро-
лирующие свободность стрелки от подвижного состава и ее незамкну-
тость в другом маршруте. Стрелочным коммутатором пользуются
при индивидуальном управлении стрелкой. При маршрутном управ-
лении стрелочные коммутаторы всех стрелок, входящих в маршрут,
должны быть установлены в среднее положение, а управляющая
цепь включается стрелочными управляющими реле плюсового ПУ
и минусового МУ положений стрелки, входящими в наборные схемы
электрической централизации.
Если стрелка находится в положении, соответствующем задавае-
мому маршруту, управляющая цепь не включается, так как в этом
случае положение якоря реле ППС исключает возбуждение реле
НПС. Рассмотрим работу управляющей цепи при переводе стрелки
из плюсового в минусовое положение.
При замыкании контактов Стр К или МУ через контакты реле
ППС включается цепь возбуждения реле НПС Эта цепь проходит
через контакты замыкающего реле 3 и стрелочного путевого реле
СП, которыми проверяется выполнение условий свободности и не-
замкнутости стрелок Контакты кнопки ВК (выключение контроля)
необходимы для перевода стрелки при неисправных рельсовых цепях.
После возбуждения реле НПС создается цепь питания одной
из обмоток реле ППС, в данном случае по нижней схеме Эта цепь
также проходит через контакты реле 3 и СП Реле ППС перебрасы-
вает якорь, выключает управляющую цепь и включает рабочую цепь
электропривода. На время переключения цепей реле НПС остается
во включенном состоянии за счет замедления на отпускание, за счет
конденсатора С и резистора /?, включенных параллельно обмотке
реле НПС. Диод Д исключает разряд конденсатора С на обмотку
реле ППС через контакты реле ППС и НПС.
Рабочая цепь электропривода включается при возбуждении реле
НПС и переключении контактов реле ППС Рабочее напряжение
РП—РМ прикладывается к обмотке поляризованного реверсирую-
щего реле Р обратной полярностью (резистор ограничивает
ток через реле). Рабочая цепь проходит через вторую обмотку реле
НПС, благодаря чему это реле находится под током до конца пере-
вода стрелок.
После переключения контактов реверсирующего реле Р рабочее
напряжение прикладывается к двигателю электропривода через кон-
такты 11-12 автопереключателя. Эта цепь сохраняется на все время
перевода стрелки, после чего рабочие контакты 11-12 автопереключа-
теля размыкаются, выключая цепь прохождения тока через двигатель
электропривода Д и через вторую обмотку реле НПС. Это реле обесто-
чивается, выключая рабочую цепь и включая контрольную цепь стрелки.
190
Рис 9 4 Пояснение к работе контрольной цепи двухпроводной схемы управления
стрелочным электроприводом
Контрольная цепь в двухпроводной схеме управления стрелкой
питается от сети переменного тока через изолирующий трансфор-
матор ИТр. Рассмотрим работу этой цепи при плюсовом и минусовом
положениях стрелки. В качестве общего контрольного реле стрелки
О/С (рис. 9.4, а) применяют комбинированное реле, имеющее поля-
ризованный и нейтральный якоря.
При плюсовом положении стрелки отрицательная полуволна
переменного тока от трансформатора ИТр протекает через линейные
провода Л1, Л2, контрольные контакты 31-32 и 33-34 автопереклю-
чателя электропривода и выпрямительный столбик ВС\ включенный
в проводящем направлении для отрицательной полуволны резистор
/?д ограничивает ток через столбик ВС. Конденсатор Ск заряжа-
ется напряжением определенной полярности. Для положительной
полуволны выпрямительный столбик ВС включен во встречном
направлении и представляет собой большое сопротивление. Поэтому
напряжение положительной полуволны на трансформаторе ИТр
складывается с напряжением, до которого заряжен конденсатор
Ск, и прикладывается к обмотке реле ОК. На рис. 9.4, б показано
распределение токов при плюсовом положении стрелки.
В минусовом положении стрелки (рис. 9.4, в) контактами 21-22
и 23-24 автопереключателя изменяется полярность включения выпря-
мительного столбика В С. В результате этого через ВС проходит
положительная полуволна переменного напряжения, а через обмотку
реле ОК — отрицательная (рис. 9.4, г). Таким образом, изменяя
полярность включения выпрямительного столбика ВС с помощью
комбинированного реле ОК, контролируются крайние положения
стрелки. Во время перевода стрелки или в случае ее взреза все
контакты автопереключателя электропривода размыкаются и к об-
мотке реле ОК прикладывается переменное напряжение, которого
недостаточно для срабатывания реле. Реле ОК отпускает якорь
и выключает цепь контроля положения стрелки.
Положение стрелки на пульте и в схемах электрической центра-
лизации контролируется плюсовым ПК и минусовым МК контроль-
ными реле (см. рис. 9.3).
191
Рис 9 5 Четырехпроводная схема управления стрелочным электроприводом
Четырехпроводная схема управления стрелочным электропри-
водом (рис. 9.5). На промежуточных станциях с малой маневровой
работой применяют четырехпроводную схему управления стрелочным
электроприводом, которая позволяет переводить стрелки с пульта
дежурного по станции и из путевого ящика (релейного шкафа)
при местном управлении. Кроме этого, в четырехпроводной схеме
предусмотрено автоматическое выключение двигателя электропри-
вода при его длительной работе на фрикцию. Это позволяет исполь-
зовать четырехпроводную схему управления стрелкой на участках
с диспетчерской централизацией.
При маневрах со сборными поездами стрелку переводит помощник
машиниста специальным ключом, вставленным в замок путевого
ящика. Контакты замка, включенные в схеме управления стрелкой,
переключаются. Ключ хранят в щитке местного управления на мачте
выходного светофора с крайнего пути. Если ДСП находится за пуль-
том и централизованно управляет всеми стрелками данной станции,
то для передачи стрелки на местное управление он сам нажимает
кнопку разрешения маневров РМК., в результате чего срабатывает
управляющее реле УРМ. Реле УРМ включает реле мигающей сиг-
нализации и реле разрешения местного управления РМ в горловине
станции. Реле мигающей сигнализации, включенное по схеме одно-
релейного генератора импульсов, периодически размыкает контакт
в цепи включения лампочки восприятия местного управления, мига-
ние которой информирует ДСП о начатой, но незавершенной пере-
даче стрелки на местное управление: отсутствует подтверждение
о восприятии команды на выполнение маневров с помощью ключа.
Агент, которому предстоит выполнять местное управление, полу-
чает оптическую сигнализацию на щитке местного управления МУ.
192
При необходимости одновременно с этим может быть включен звуко-
вой сигнал (ревун). Цепь лампочки замыкается фронтовым контак-
том высокоомного (4000 Ом) реле РМ в релейном шкафу выходных
сигналов Это реле включается последовательно с низкоомной
(100 Ом) обмоткой реле восприятия маневров ВМ Высокоомное реле
РМ притягивает якорь, а реле ВМ остается обесточенным, так как
недостаточен ток для его возбуждения. После изъятия ключа размы-
кается цепь питания реле К, которое подключает тыловым контактом
резистор сопротивлением 220 Ом параллельно высокоомной обмотке
реле РМ. Последнее продолжает получать питание через собственный
фронтовой контакт Резистор 220 Ом резко уменьшает сопротивление
цепи включения реле РМ и ВМ, и реле ВМ, получая ток, достаточный
для срабатывания, размыкает тыловые контакты. Мигающая сигна-
лизация и реле УРМ выключаются, а питание лампочки ВМЛ с мига-
ющего переходит в режим непрерывного горения, сигнализируя де-
журному по станции о том, что ключ изъят (команда воспринята).
Одновременно в релейном шкафу основная обмотка стрелочного
управляющего пускового реле 1СУП отключается от управляющей
цепи поста ЭЦ и соединяется с контактами электрозамка путевого
ящика. Схема принимает состояние для децентрализованного управ-
ления стрелкой Помощник машиниста сборного поезда или другой
агент, кому дано право на местное управление стрелкой, вставляет
ключ КЛ в замок путевого ящика и поворотом ключа переводит стрел-
ку Полярность питания высокоомной управляющей обмотки реле
1СУП определяется положением ключа, поскольку контакт реле К
соединен через регулируемый резистор со средней точкой рабочей
батареи напряжением 48 В (ПС-24). При местном управлении стре-
лочное защитное реле СЗ получает непрерывное питание через фрон-
товой контакт реле ВМ. Контактами реле СЗ к низкоомной токовой
обмотке реле 1СУП подключается низкий потенциал (минус) источ-
ника силовой цепи (МС-48). Высокий потенциал (плюс) этого источ-
ника (ПС-48) во время перевода стрелки подается на ту или иную
обмотку возбуждения двигателя электропривода через контакты реле
1СУП и рабочие контакты автопереключателя.
При местном управлении стрелка переводится, как правило,
без контроля ее занятости, что сокращает пробег маневрирующего
состава. Схема автоматического выключения электродвигателя для
последующего возврата стрелки в прежнее положение при этом
не работает, так как опасные ситуации исключаются наличием
руководителя маневров в непосредственной близости от стрелки
В момент перевода стрелки до появления контроля ее положения
звонит звонок, расположенный на путевом ящике.
Для возвращения стрелки на управление с пульта ДСП руко-
водителю маневров необходимо выполнить следующие операции:
освободить зону маневров — стрелочный изолированный участок
пути, в который входит данная стрелка; перевести стрелку в плю-
совое положение; вставить ключ в щиток местного управления
Зоной маневров для стрелки является секция 1-3 СП. При замыкании
контактов возбужденного реле /( и соблюдении указанных условий
7735 193
реле ВМ отпускает якорь (тыловые контакты 1-3 СП и 1ПК. в его
верхней блокирующей обмотке разомкнуты) и реле РМ выключается.
Схема принимает исходное состояние для централизованного управ-
ления стрелкой с пульта ДСП. Автоматическое отключение двига-
теля электропривода при неполном переводе остряков стрелки осу-
ществляется с помощью вспомогательного СВ, защитного СЗ, фрик-
ционного СФ реле и его повторителя ПСФ (включение обмоток реле
на рис. 9.5 не показано).
Реле СВ срабатывает при каждом переводе стрелки и подключает
фрикционное реле СФ к предварительно заряженным конденсаторам
емкостью 1000 и 3000 мкФ, обеспечивающим замедление на отпу-
скание реле СФ на 7—8 с. На это время реле СЗ, которое замыкает
рабочую (силовую) цепь, возбуждено; начинается перевод стрелки
с удержанием якоря реле 1СУП магнитным потоком, создаваемым
рабочим током в его блокирующей обмотке. По истечении времени
замедления реле СФ вне зависимости от длительности нажатия
пусковой кнопки и даже при ее западании отключается рабочий
ток контактом реле СЗ, которое замыкает рабочую цепь электродви-
гателя на 7—8 с, перекрывая длительность нормального последова-
тельного перевода двух спаренных стрелок, равную 5 с. Повторный
пуск стрелки будет возможен после выдержки времени и отпускании
якоря реле ПСФ.
9.4. Электрическая централизация малых станций
На малых станциях однопутных линий применяют электрическую
централизацию типа ЭЦМ, которая обеспечивает маршрутный и ин-
дивидуальный переводы стрелок с пульта дежурного по станции,
предварительное и полное замыкания маршрутов, автоматическое
и искусственное размыкания маршрутов, постоянный контроль на
табло за свободностью станционных путей, стрелочных секций
и участков приближения, положением стрелок, красных и пригласи-
тельных огней светофоров, неисправностями устройств. Система
ЭЦМ предназначена для увязки с релейной полуавтоматической
блокировкой на перегонах и применяется на станциях с пятью путями.
На посту дежурного по станции аппаратура системы ЭЦМ рас-
положена в релейных шкафах типов ШД-ЭЦ и ШД-РПБ, а в стре-
лочных горловинах — в стрелочных шкафах типа ШС-ЭЦ и шкафах
рельсовых цепей типа ШРЦ-ЭЦ. Шкафы монтируют на заводе, а для
работы на конкретной станции их настраивают установкой пере-
мычек в релейных шкафах. Для управления стрелками используют
двухпроводную схему, а для контроля за свободностью станционных
путей, стрелочных секций и участков приближения — рельсовые цепи
переменного тока с путевым реле типа ДСШ-13.
Маршруты задают маршрутным коммутатором, который имеет
пять кнопок, пять регистрирующих кодовых реле 1Р — 5Р на пульте
и пять регистрирующих кодовых реле IP — 5Р в релейном шкафу
ШД-ЭЦ, где установлено реле нулевого положения ПО.
Схема маршрутного коммутатора (рис. 9.6) построена таким
образом, что она может фиксировать набор только одного из пяти
194 7—2
Рис 9 6 Схема электрической централизации типа ЭЦМ
возможных маршрутов. Отменить набор маршрута и задать новый
маршрут можно только до его замыкания нажатием кнопки нового
маршрута. Первоначально набранный маршрут сбрасывается. По-
следовательно возбуждаются реле нулевого положения ПО и новое
регистрирующее реле Р. После возвращения в исходное состояние
маршрутной кнопки выключается реле ПО.
При возбуждении одного из регистрирующих реле 1Р—5Р за-
мыкается цепь управляющего стрелочного реле УС, которое передает
управляющий приказ о переводе стрелок, поступающий от дежурного
по станции на стрелочный пост. Для этого реле УС включает питание
трансформатора Тр-5 от сети переменного тока напряжением ПО В.
Трансформируясь во вторичную обмотку Тр-5, переменный ток пода-
ется в линейные провода Л1—Л4. Одновременно в линейные про-
вода Л5 и Л6 включается питание постоянным током для возбуж-
дения стрелочного замыкающего реле ЧСЗ. При этом контрольная
лампочка задаваемого маршрута начинает мигать. Линейные про-
вода Л1—Л4 выбираются контактами реле маршрутного коммута-
тора 1Р—5Р.
От переменного тока в стрелочном шкафу через выпрямители
возбуждаются реле 1МН, 2МН и ЗМН в определенной комбинации,
соответствующей задаваемому маршруту. Такое включение реле
и линейных проводов позволяет выбрать один из шести маршрутов
тремя реле. Управляющий приказ фиксируется медленнодейству-
ющим реле В. Для облегчения режима работы источников питания
стрелки переводятся по маршруту последовательно, начиная от
стрелки, ближайшей к пути задаваемого маршрута.
7* 195
Контакты реле МН и В включены в цепи стрелочных пусковых
реле СПР. При возбуждении этих реле начинается перевод стрелок
по маршруту, после чего возбуждается соответствующее реле кон-
троля маршрута 1КМ—5КМ для каждого пути станции и реле ГКМ
для главного пути. При возбуждении реле КМ, соответствующего
задаваемому маршруту, через его контакты и контакты регистрирую-
щего реле маршрутного коммутатора возбуждается реле контроля
маршрута, питание для которого подается из релейного шкафа
РШ ШС-ЭЦ, после чего контрольная лампочка маршрута горит
постоянно. При этом ДСП нажатием сигнальной кнопки СК может
открыть светофор.
В цепи сигнального реле С в шкафу ШД-ЭЦ проверяется свобод-
ность пути приема, свободность стрелочных и бесстрелочных участ-
ков, входящих в маршрут, в горловине станции, готовность маршру-
та, отсутствие враждебных маршрутов, исправность ламп разреша-
ющих огней светофора после открытия сигнала, закрытое положение
пригласительного сигнала
Для замыкания стрелок в маршрутах и размыкания их после
проследования поезда на посту для каждой горловины станции
устанавливают три замыкающих и два маршрутных реле Нормально
все реле находятся подтоком. При задании маршрута приема или от-
правления обесточивается соответствующее замыкающее реле при-
ема или отправления и общее замыкающее реле. Маршрутные реле
обесточиваются при вступлении поезда на участок приближения.
Маршрут приема размыкается при освобождении поездом участка
приближения и стрелочных секций; маршрут отправления — после
освобождения поездом приемо-отправочного пути и горловины стан-
ции, а маневровый маршрут — после освобождения стрелочной
секции.
Искусственное размыкание с выдержкой времени для поездного
маршрута 3—4 мии, а для маневрового — 1 мин происходит авто-
матически при закрытии сигнала и свободном от поезда маршруте
или осуществляется нажатием кнопки искусственной разделки при
поврежденной рельсовой цепи.
При новом строительстве на промежуточных станциях применяют
электрическую централизацию с центральными зависимостями
и центральным питанием всех устройств, кроме входных светофоров
Станцией управляют с унифицированного пульта типа УП в поме-
щении дежурного по станции.
Управление стрелками может быть маршрутным при включении
станции в диспетчерскую централизацию и индивидуальным —
с пульта дежурного по станции. При этом используют четырех-
проводную схему управления стрелками
Схема управления входным светофором (рис. 9.7) имеет двух-
каскадную структуру построения электрических цепей включения
сигнальных реле. Схема включения сигнальных реле ЧЗС, ЧС, ЧСГ,
ЧПС, М иа посту ЭЦ составляет первый каскад общей схемы
управления светофорами, а схема включения сигнальных реде ЗС,
ЖС, 2ЖС, ПС, М в релейном шкафу входного светофора Ч образует
196
7—4
Рис 9 7 Схема управления входным светофором
второй каскад для непосредственного управления сигнальными
огнями ламп входного светофора Первый каскад формирует сигнал
управления и контролирует основные условия безопасной реализации
задаваемого маршрута приема- правильное положение всех стрелок
в данном маршруте, свободность пути приема и всех стрелочных
и бесстрелочных секций маршрута, отсутствие враждебных маршру-
тов и т. п
Если станции не имеют стрелок с пологими марками крестовин,
то после установки стрелок по маршруту приема и нажатия на пульте
сигнальной кнопки Ч четного приема поездов на посту ЭЦ возбуж-
даются и самоблокируются реле ЧС и ЧЗС для открытия входного
светофора Ч на зеленый или на зеленый и нижний желтый огни;
только реле ЧС для открытия входного светофора Ч на верхний
желтый или верхний желтый в комбинации с нижним желтым
огнем.
Лампа нижнего желтого огня включается контактами реле 2ЖС
в маршрутах приема на боковые пути Поэтому на посту ЭЦ при
задании маршрута приема на главный путь возбуждается четное
главное контрольно-маршрутное реле и выключает цепь срабатыва-
ния реле 2ЖС На станции, расположенной на двухпутной линии,
задание маршрута четного приема на главный путь фиксируется
возбуждением четного контрольно-секционного реле, тыловые кон-
такты которого включены в цепь питания реле 2ЖС второго каскада
управляющей схемы. Двухкаскадный принцип построения управляю-
щих цепей входного светофора позволяет унифицировать электри-
ческую схему второго каскада, сделав ее единой для всех видов ЭЦ
малых и крупных станций, ускорить выполнение монтажных и пуско-
наладочных работ при строительстве ЭЦ; создать хорошие условия
для оперативной проверки электрических цепей первого и особенно
второго каскада управляющей схемы с учетом отличительных осо-
бенностей технологии обслуживания постовой и напольной аппара-
197
РШ входного светшрора
пост зц
Рис 9 8 Схема управления зеленой полосой иа входном светофоре
туры СЦБ; в линейной части схемы уменьшить общее число кон-
тактов реле.
Каждое из сигнальных реле второго каскада схемы шкафа вход-
ного светофора управляет одним из огней светофора: ЗС — зеле-
ного огня; ЖС — верхнего желтого огня; 2ЖС — нижнего желтого
огня; ПС — пригласительного огня. Реле 2ЖС в то же время готовит
цепь для включения зеленой полосы ЗП. Цепь для зажигания ЗП
(рис. 9.8) окончательно замыкается на посту ЭЦ контактом сигналь-
ного реле зеленой полосы ЗПС, которое возбуждается только при
задании маршрута на боковой путь с отклонением по стрелкам
с пологими марками крестовин. Питание для огней зеленой полосы
подается через трансформаторы типа СТ-5 с проверкой, что маршрут
приготовлен на боковой путь и что отклонение на этот путь выпол-
няется стрелками с пологими марками крестовин. Если все стрелки
станции имеют только обычные марки крестовин 1/9 и 1/11, то в цепи
ламп ЗП предохранители Пр на номинальный ток 10 А вынимают.
После введения скоростного движения по стрелкам с пологими мар-
ками крестовин в схеме не требуется сложного перемонтажа: до-
статочно вставить предохранители Пр, а на посту ЭЦ собрать схему
включения реле ЗПС. При этом в одних маршрутах приема на боко-
вой путь на входном светофоре Ч зеленая полоса включается (стрел-
ка имеет крестовину пологой марки), а в других маршрутах зеленая
полоса не включается, так как стрелки остаются с крестовинами
крутой марки 1/9 либо 1/11.
В унифицированной схеме включения огней входного светофора
предусмотрено ступенчатое переключение на показание, соответ-
ствующее меньшей скорости движения при перегорании ламп сиг-
налов, разрешающих движение поездов только в крайнем случае
на красный огонь.
Во всех мигающих сигнальных показаниях реле М включается
совместно с основными сигнальными реле. Зеленый непрерывно го-
рящий огонь соответствует большей скорости движения, чем зеленый
мигающий, поэтому прекращение мигания зеленого огня опасно.
Импульсная работа реле М контролируется реле контроля мигания
КМ и КМП, которые находятся в шкафу входного светофора.
В мигающем режиме могут гореть лампы зеленого, верхнего жел-
того и пригласительного огней. Исправность ламп этих огней прове-
ряется огневым реле БО, а немигающих (непрерывно горящих)
ламп красного и нижнего желтого огней, которые одновременно ни-
198
когда не горят, контролируется огневым реле АО. Работа реле
при различных показаниях входного светофора показана в табл. 9.1.
Нормально, когда все сигнальные реле без тока, на входном
светофоре горит красный огонь, что контролируется возбужденным
реле АО, контактами которого включается питание постового реле
ЧАО. При задании маршрута приема на главный путь срабатывает
реле ЖС, контактами которого включается лампа верхнего желтого
огня. При этом в шкафу входного светофора реле АО отпускает,
а реле БО притягивает якорь. На посту ЭЦ реле ЧАО обесточи-
вается и возбуждается реле ЧБО, включая на пульте соответствую-
Таблица 91
Показание
светофора
Красный
Один жел-
тый
Два жел-
тых
Один зе
леный
Лунно-бе-
лый мигаю-
щий без
красного
Лунно бе-
лый мигаю-
щий и крас-
ный
Два жел-
тых, из них
верхний ми-
гающий
Один жел-
тый мигаю-
щий
Один зеле-
ный мигаю-
щий
Два жел-
тых и зеле-
ная полоса
Два жел-
тых, из них
верхний ми-
гающий и зе
леная полоса
Один зе-
леный мига-
ющий, один
желтый и зе-
леная полоса
Состояние реле
Примечание 1— реле находится под током И — реле работает в импульсном режиме 0 — реле
обесточено
199
щую индикацию и выполняя необходимые зависимости в схемах.
При задании маршрута на боковой путь срабатывают реле ЖС и
2ЖС (см. рис. 9.7). Тыловой контакт реле ЖС обрывает цепь лампы
красного огня, а фронтовыми включает лампу верхнего желтого огня;
одновременно фронтовыми контактами реле 2ЖС включается лампа
нижнего желтого огня. В этом случае под током будут оба реле АО и
БО и их повторители на посту ЭЦ. При задании маршрута сквозного
пропуска по главному пути срабатывает сигнальное реле ЗС, фрон-
товыми контактами которого выбирается лампа зеленого огня.
Если на пульте нажимают кнопку пригласительного огня, то на
посту ЭЦ возбуждается реле ЧПС, и реле М получает импульсное пи-
тание через контакт маятникового трансмиттера. Контактом реле М
к мигающей шине СПБМ периодически подключается полюс СПБ.
От этой жилы импульсное напряжение подается через фронтовой
контакт реле ЧПС и жилы кабеля на обмотку реле М шкафа входного
светофора. Усиленные контакты этого реле (типа НМПШ2-400) ис-
пользуют для прерывистого питания огней светофора. Импульсную
работу реле М проверяет контрольное реле КМ, включенное по схеме
конденсаторного дешифратора импульсного сигнала. Одновременно
с реле М с поста ЭЦ питание получает реле ПС, контактами кото-
рого замыкается ц^пь тока для лунно-белой лампы и первоначаль-
ная цепь возбуждения реле БО, которая проходит через тыловой
контакт реле КМП, которое является повторителем реле КМ и реле
БО. С возбуждением реле КМП ток огневой цепи во время притя-
жения якоря реле М проходит через низкоомную обмотку реле БО
и лампа пригласительного огня горит, получая большой ток, а при
отпускании якоря реле М — через последовательно соединенные
высокоомную и низкоомную обмотки реле БО, в результате чего
лампа пригласительного огня гаснет. В момент перелета якоря реле
М реле БО удерживает якорь за счет собственного замедления
на отпускание.
Фактическое горение пригласительного огня в мигающем режиме
контролируется возбужденным состоянием реле КМП, которое замы-
кает фронтовыми контактами цепь питания повторителя ЧКМ на по-
сту ЭЦ. На пульте загорается белая лампочка Б, вмонтированная
в повторитель входного светофора Ч. Если из-за повреждения при-
боров или проводов мигание прекращается, то реле КМ и КМП
обесточиваются и выключают питание реле ЧКМ, которое гасит
контрольную лампочку Б.
На участках двухпутных линий пригласительные сигналы могут
предусматриваться на выходных светофорах с главного пути. Эти
сигналы применяют при неисправности в устройствах централизации,
поэтому в их схемах не проверяется готовность маршрута. При
пользовании пригласительным сигналом дежурный обязан проверить
условия безопасной реализации маршрута любыми доступными ему
способами, т. е. он должен убедиться в правильной установке
стрелок, свободности путевых участков, отсутствии заданных враж-
дебных маршрутов и только после этого нажать нужную кнопку.
Чем больше пригласительных сигналов имеет станция, тем большая
200
вероятность ошибочного нажатия чужой кнопки. Именно поэтому
пригласительные сигналы на выходных светофорах предусматривают
только с главных путей на двухпутных линиях для движения по пра-
вильному пути.
При задании маршрута сквозного пропуска по боковому пути
в шкафу входного светофора одновременно с возбуждением сигналь-
ных реле ЖС и 2ЖС реле М начинает работать в импульсном режиме,
реле КМ и КМП притягивают якоря. Цепи желтых огней включаются
контактами реле ЖС и 2ЖС. Мигающий режим горения верхнего
желтого огня создается контактами реле М, КМ и КМП так же, как
при пригласительном сигнале.
Работа реле М, КМ, КМП и БО при включении зеленого либо
верхнего желтого огня на мигающий режим протекает так же, как
при горении пригласительного огня. Желтый мигающий и зеленый
мигающий огни загораются на входном светофоре станции с марш-
рутными светофорами.
Сигнальные и указательные реле по условиям безопасности дви-
жения должны включаться по отдельным двухпроводным схемам
с двусторонним (двухполюсным) размыканием цепей в прямом
и обратном проводах. Для устранения проблеска красного огня при
смене разрешающих показаний выводы одной из обмоток сигнальных
реле соединены накоротко, что создает замедление на отпускание
этих реле.
Кроме основных сигнальных реле приема ЧС и ЧЗС (см. рис. 9.7),
на посту ЭЦ для гашения разрешающего показания при неисправ-
ности лампы используют реле ЧСГ, контакты которого включены
в цепь управления сигнальными реле ЗС, ЖС и 2ЖС второго каскада
схемы. Для быстрого получения неискаженного показания в цепь
реле ЗС, ЖС и 2ЖС включен тыловой контакт реле ЧПС на случай,
если кнопку пригласительного сигнала ошибочно нажимают при
разрешающем огне. Поскольку в системах ЭЦ малых станций одно-
путных линий применяют схемы с групповым маршрутным замы-
канием, для контроля замыкания маршрута в цепь возбуждения
реле ЗС, ЖС и 2ЖС включен тыловой контакт замыкающего реле
ЧПЗ четного приема.
Постовые реле ЧС и ЧЗС возбуждаются нажатием сигнальной
кнопки Ч с проверкой всех условий безопасности движения кон-
тактами соответствующих реле, которые на рис. 9.7 показаны условно
в виде узла контрольных органов КО1. Аналогично определенные
сочетания контактов постовых огневых и сигнальных реле, контроли-
рующих на посту ЭЦ состояние входного светофора Ч, можно условно
показать в виде узла контрольных органов КО2, элементы которого
управляют работой сигнального реле гашения ЧСГ. На светофоре Ч
гасятся те огни, которые нельзя сохранить при отказах в схеме
по условиям безопасности движения.
На малой станции однопутной линии стрелками и сигналами
управляют с упрощенного пульта (рис. 9.9), имеющего точечную
индикацию. На пульте показана схема путей станции; размещены
кнопки управления и индикаторные лампочки; указаны номера стре-
201
202
© ©
Отключ Включ.
в/g линии в/дЛИНии
KJ
н©*®*фн © © ©zJh-X*®-
Ш m m/ ©-i//4^
*©©*«©©* k-@H I—1-© 11^1 11 •*©
©-4W
4 k©©© НР-НЙ-I------1 I «®-
I----ЕЗШ\ ©-I//Z
iHetzCTWl ГйЛх1----1I-——*©-
©_____ — \®-IW
| Прием 11 От правд i 1I——
\ Ст к | © ©
1 Неисправн. | Вкпюч. Отключ
© % линии %линии
|4л I
4—©—к
Гдп~|
1п
45
44
| Неиспр |
©®©НН
®* —
®'> ' I
43
<§>>...I
42 _________ _______
® * ф \0тправл 11 Прием |
—
CW4
Приглас 4
А
А
©
Л
э © ©
2
© ©
ПригласИ
®
©
®
©
®
©
®
©
®
©
®
©
®
©
®
©
®
©
®
©
Нлюч- -жезл Разный четных Маневры четные Маневры стр б Маневры стр 8,10 Маневры стр 12/14 Снижение налряж маневры нечетные Размыкан нечетных Ключ- - жезл
^9 © Ф Ф Ф Ф Ф7^ О О О © © Ч3 (р
* Серия § 1 Вспомог прием Вспомог атправл Аварперев стрелок вызов четн горл выключе- ние зв взреза вызов нечетн горл Отмена маневров Авар переб. стрелок Вспомог отправл. вспомог прием серия | I
& ФФФФФФФФФФ®
Рис 9 9 Пульт управления ЭЦ на однопутном участке
лок и путей, границы изолированных участков, наименование под-
ходов; показаны повторители путевых светофоров, причем повтори-
тели выходных светофоров имеют только зеленые лампочки, которые
загораются при открытии светофоров. В повторителях же входных
светофоров для получения более достоверного контроля имеются три
лампочки: красная загорается при красном огне на светофоре, зе-
леная — при любом разрешающем показании светофора, белая кон-
тролирует включение пригласительного огня. На изолированных сек-
циях схемы путей имеется по одной лампочке, сигнализирующей
о занятии соответствующего участка.
Для каждого подхода к станции имеются три сигнальные кнопки:
отправления — открытие выходных сигналов, приема — открытие
входного сигнала и пригласительная — включение пригласительного
огня входного светофора. Сигнальные кнопки приема и отправления
трехпознцнонные, т. е. из нормального положения могут быть нажаты
(открытие сигнала) или вытянуты на себя (отмена маршрута).
Кнопки пригласительных сигналов связаны с механическими счет-
чиками числа нажатий. На все время включения пригласительного ог-
ня дежурный по станции должен удерживать эти кнопки нажатыми.
Стрелочные кнопки и лампочки контроля стрелок расположены
в нижней половине пульта. Если стрелка установлена в плюсовое
положение, горит зеленая лампочка над плюсовой кнопкой, а если
в минусовое,— то желтая лампочка под минусовой кнопкой. Если
остряки стрелки находятся в промежуточном положении, то обе
контрольные лампочки погашены и звонит звонок взреза. Кнопки
искусственного размыкания маршрутов с белыми лампочками сиг-
нализируют о замыкании стрелок в маршруте, а с мигающим све-
том — о начавшемся цикле выдержки времени при искусственном
размыкании маршрута; вспомогательного перевода стрелок, которым
пользуются при повреждении рельсовых цепей для выключения
контроля свободностн стрелочных секций в схеме пусковых реле
стрелочных электродвигателей; двойного снижения напряжения; вы-
ключения звонка взреза, которым пользуются, если стрелка на дли-
тельное время потеряла контроль.
При восстановлении цепи контроля стрелки вновь звонит звонок,
дежурный по станции должен вернуть кнопку в нормальное поло-
жение; число передач стрелок на местное управление и разрешения
маневров зависит от числа районов местного управления. Над кноп-
ками установлены лампочки, контролирующие изъятие со щитка клю-
чей местного управления. Район местного управления обозначен
над лампочкой перечислением стрелок, передаваемых на местное
управление, или ее наименованием (Ч — четная), если в район
входит вся горловина. Нажатием кнопки дежурный дает разрешение
на маневры, вытягиванием кнопки на себя отменяет выданное
разрешение (до изъятия ключа). Кнопки на пульте служат для:
вызова горловины, включения питания ревуна, установленного
вместе с телефоном на мачте одного из выходных светофоров, вызова
дежурным руководителя маневров, электромеханика или других аген-
тов, находящихся на путях, управления разъединителями высоко-
203
вольтной линин автоблокировки, расположенными на границе стан-
ции против входных светофоров. Кнопки устанавливаются только на
участках с электротягой по две кнопки на каждый конец станции,
одна кнопка включает электропривод разъединителя для размыкания
линии, другая — для замыкания линии. Кнопки двухпозиционные,
без фиксации, пломбируемые. Размыкание линии контролируется
красной лампочкой, включение линии — белой. Кнопки и лампочки
могут размещаться на специальном щите вне пульта; вспомога-
тельные приема и отправления (пломбируемые) относятся к схемам
увязки с перегонами.
На светосхеме станции, кроме лампочек, контролирующих занятие
изолированных участков, размещаются группы лампочек, относя-
щихся к перегонным путям, которые сигнализируют о заданном
направлении движения, о занятости перегона, нахождении поезда
на двух ближайших к станции блок-участках перегона. Для полу-
чения более четкой индикации об удалении и приближении поезда
к станции применяют двухцветную индикацию о занятии поездами
двух ближайших к станции блок-участков.
Чтобы дежурный перед открытием сигнала мог убедиться в пра-
вильной установке стрелок, на станционных путях светосхемы
предусматривают дополнительные лампочки желтого цвета. Эти лам-
почки являются общими для маршрутов приема и отправления,
так как положение стрелок в этих маршрутах на станциях одно-
путных линий совпадают.
В верхней части пульта имеется красная лампочка Неисправ-
ность, которая загорается при выключении переменного тока, пере-
горании красных ламп на входных и выходных светофорах.
В пульте управления имеются ключи-жезлы, выдаваемые маши-
нистам рабочих поездов для занятия перегона с правом обратного
возвращения на станцию по открытому входному сигналу До уста-
новки ключа-жезла обратно в пульт отправить следующий поезд
на данный перегон невозможно.
Станция на двухпутной линии имеет пульт управления более со-
вершенного желобкового типа с двухпозиционными кнопками
(рис. 9.10). Лампочки повторителей светофоров на светосхеме сиг-
нализируют так же, как на пультах станций однопутных линий,
с той разницей, что на повторителях выходных и маневровых свето-
форов добавлены еще лампочки белого цвета, которые загораются
при включении на соответствующих светофорах маневровых огней.
Кроме того, применена более четкая индикация перегорания ламп
запрещающих сигналов; так, о перегорании ламп красных огней
выходных светофоров указывает мигающая зеленая лампочка на его
повторителе, а о перегорании лампы синего огня маневрового свето-
фора на соответствующем повторителе — мигающая белая лампоч-
ка. При перегорании на светофорах ламп с разрешающими пока-
заниями на светофоре включается запрещающий огонь, а лампочка
повторителя гаснет.
С включением мигающего пригласительного огня на входных
светофорах белая лампочка повторителя горит ровным светом,
а белая лампочка повторителя пригласительного огня на выходном
204
205
| Разоединшп\ [cPudepl[l‘Pudep2[
© ® © ©
[вклмч |Гйш~| [неиспр | । Пуск । [Стоп
1 Звонок ipudepa
Приглас Ч Приглас Н1
©* -*-(2.
-©-
адрфф ,г-
|уж||ж//] [разъединит |
Мигающ с заня 1апмена[ I со свободе | I день 11 Ночь I
сигналы || того I1 Р————। <— ----1 I------1
) ®
3/в 3/6 3/6
Автодеис
вспомогат
пер стр ч
'Амперметр
i М6200 ,
-(к\*~ -*©— 1 неисправ \ 616
®
Поездные
о
Смена
направлен
О
Серия I
Перегон ст. Л-ст А
включ Отнл
чосп нпсп
искусал
разный
Ретин
сигнал
Автодеис
©
© о ® © © ©
вспомогат пер стр Н приглас 42 Приглас Н
L_ II ICLZ I
К)
J
</©ф-*Н1 Ш —i- М7 1- © 4
®-Ч Мб Ш /75 Н-
в (з)(б)-АН6 ш 42 Ь- ©)© X
®-j.w m ччЛ- • ' I © ©//
46 I-©
3©0МЗ©0ЖЗ©0Ж 3® ®Ж
©
М^\неисправ I -©•-'•-©-
Х~Ч
Л-н ИЗ XXX pZCmA
—X ' I —®-©>-®-©*
ф®<вд -©.
—©* *©—
ШЙВНЙПП
о о о о о о о
оооооооо
| МанеВровые ~|
Г^Г^1^17ЛПЛГЛГ»Л
О О О О О О О
5©0ЖЗ©0Ж 3©0МЗ©0Ж
I v 1|У41ГЛ1яз11^11//5|| I Ш И ГЛ И ГЛПЛГЛГЛ|ПЛ1//4 И tfg~|
ООООООО О ООО о о оо ооооооо
I взрез стр ]
____.. ©„
Режим пульта контр стрел Звонок взреза выпрян Отмена маршр
О О О О О О
Рис 9 10 Пульт управления ЭЦ на двухпутном участке
о
Смена
направлен
О
Серия I
Перегон ст л-ст в
светофоре мигает в отличие от индикации о включении маневрового
огня. В пульте также имеются ключи-жезлы, выдаваемые машини-
стам рабочих поездов для занятия перегона с правом обратного
возвращения на станцию по неправильному пути. Рабочий поезд,
который возвращается обратно на станцию, принимают по дополни-
тельному входному светофору.
Переключение перегонного пути на двустороннее движение при
ремонте другого пути осуществляют установкой в гнездо пульта
ключа-жезла серии I. Смену направления движения в этом случае
выполняют нажатием кнопки над ключом-жезлом.
На пульте отражаются действия дежурного и все передвижения
поездов, составов и отдельных локомотивов в пределах станцйи
и на двух ближайших блок-участках перегонов. При занятии по-
движным составом путей и стрелок соответствующие участки свето-
схемы загораются красным огнем.
При задании маршрута дежурный по станции сначала убежда-
ется в отсутствии ранее заданных враждебных маршрутов и сво-
бодности пути следования, затем нажатием кнопки устанавливает
стрелки в требуемое положение; по светосхеме проверяет правиль-
ность подготовленного маршрута, для чего нажимает кнопку Кон-
троль стрелок — вся линия маршрута по стрелкам загорается белым
светом без интервалов и при отпускании кнопки вновь гаснет;
нажимает кнопку открытия соответствующего сигнала — на свето-
форе и его повторителе появляется разрешающее показание, а по
линии маршрута загорается белая полоса, которая при отпускании
кнопки продолжает гореть. Белая полоса сигнализирует, что стрелки
маршрута замкнуты и враждебные маршруты исключены.
Когда поезд проследует по маршруту, разрешающие огни меня-
ются на запрещающие автоматически: зеленые и желтые огни
сменятся на красные после проследования мимо светофора головной
части состава, а маневровые — после проследования всего состава.
Когда состав вступает на секции маршрута, соответствующие
участки на пульте загораются вместо белого красным светом, сигна-
лизирующим о занятости секций, а после их освобождения гаснут,
стрелки данных секций размыкаются и их можно использовать
в других маршрутах.
На пульте установлены лампочки с учетом возможности пере-
вода каждого пути двухпутного перегона на двустороннее движение.
Белая лампочка сигнализирует о занятости перегона, красная и зеле-
ная — о заданном направлении движения.
9.5. Электрическая централизация крупных станций
На крупных и средних станциях (промежуточных двухпутных
линий, участковых, грузовых и др.) все поездные и маневровые
передвижения, как правило, маршрутизируются, что приводит к уве-
личению числа групп и общего числа маршрутов. Для таких станций
используют посекционный принцип размыкания маршрутов с постро-
206
ением по плану станции схем
контроля правильности задания
маршрута, управления светофора-
ми, обеспечения маршрутных за-
мыканий и др. В настоящее время
внедряют блочную централизацию
с маршрутным управлением
(БМРЦ).
Система БМРЦ (рис. 9 11)
представляет собой электрическую
централизацию с центральными
зависимостями и центральным пи-
танием, для которой до 70% мон-
тажа выполняют на заводах-изго-
товителях в виде больших и малых
блоков, каждый из которых пред-
ставляет собой законченный схем-
ный узел и вмещает определенное
число реле и других элементов
В блоках маршрутного набора
используют кодовые реле, испол-
нительные блоки комплектуют
реле типа НМ первого класса на-
дежности. Все блоки штепсельные
Рис 9 11 Функциональная схема сис-
темы БМРЦ
и плотно закреплены на типовых стативах. Число н порядок раз-
мещения блоков на стативах определяются общей функциональной
схемой, составленной по плану станции.
В маршрутном наборе используют следующие блоки для управ-
ления: поездным илн совмещенным светофором — НПМ; одиночным
маневровым светофором, установленным на границе двух стрелочных
изолированных участков — HMI; двумя маневровыми светофорами
с бесстрелочного участка пути, спаренными светофорами (располо-
женными на одной ординате) или светофором из тупика — НМПП
и НМПАП; двумя одиночными стрелками — НСОХ2; стрелками
съезда (спаренными стрелками) — НСС. Блок НПМ предусматрива-
ется также для конечной поездной кнопки, а блок HMI — для
вариантной кнопки. Кроме перечисленных, в маршрутном наборе
имеется блок направления НН, который содержит комплект реле
направления. Схемы маршрутного набора фиксируют действия де-
журного на пульте-манипуляторе ПМ и запоминают нх до занесения
пускового сигнала управления из наборной в исполнительную схему.
Правильный набор маршрута завершается переводом стрелок
и открытием сигнала. Включение огней на светофоре и контроль
их фактического горения в соответствии с заданным маршрутом,
а также отмену маршрута выполняют исполнительные сигнальные
блоки светофоров (рис. 9.12): входного (Вх, ВхД), выходного
(BI, ВД), маневрового на границе двух стрелочных участков (MI),
маневрового из тупика или стоящего в горловине станций на одной
ординате с другим светофором того же пути (МП), маневрового
с приемо-отправочного пути или с участка пути в горловине (МШ).
207
208
П5
4/J ®@
fl/Ml
г-т—1 гД
йх"|М| |ж\
' Низжв ~ НП J
Л*
‘/о?
Л’
7СП
Л’ ,С
,С‘
Л"
ПСП
НСС-
А7
1тГ\ .сп‘
т'
Г.Д. П19
ЛГ
-t-
L № г - ц
^liw| Mr
ЕЖ
.С'
SOO0H
ЧС7-12
6П
WW5
/115
set
НП
ли"
-s-
, в©
Л”
7~ Ш Ш/Ш
3-15СП
Л"
гокн<;4
17СП
.CJ soe&tjS ,П‘
$'1Шг\ёп
W/I 7/ипм7,
МГ
,П“
4Я
ажя^| |,/7"
г“ ЧП
4Л
ИП
Л“
Ш"*-
ПС ... ...
1/3; 9/11; 12/79;
5/7 13/75 27/25
ПС
ПС
ПС
„у
@©
,С“
23-35СП^
3IZ
27
*v /
И,й»н
W-
„СП"
17СП
ПС
25-, 27; 29/^
t<llL1 tt/U 'll
JW
35/37
Рис 9 12 Схема размещения блоков по плану станции
©S
ж
Т1
1127
71 in
1П
@Жх13 г
Мб1"Тзп
'/М/.
ЗП
При использовании в сигнализации выходными светофорами двух
одновременно горящих разрешающих огней применяют блоки ВП
и ВД, а при четырехзначной автоблокировке — ВШ и ВД.
На станциях промышленного транспорта для управления поезд-
ным светофором с показаниями зеленого, красного и белого огней
применяют сигнальный блок типа ПП, в котором учтены особенности
движения на промышленных предприятиях, например, расположение
локомотива в хвосте поезда. Поскольку включение разрешающих
огней на путевых станционных светофорах должно происходить
с проверкой всех условий безопасной реализации маршрутов, все
светофорные блоки соединяют шестью основными электрическими
цепями с соответствующими блоками путевых элементов станции.
К таким блокам относятся: блок типа С (стрелочный), проверяю-
щий положение соответствующей централизованной стрелки в марш-
руте и коммутирующий основные электрические цепи схемы по плану
станции; блок стрелочно-путевой секции СП, контролирующий ее
свободность и замыкающий стрелку при задании маршрута; блок
участка пути УП в горловине и блок приемо-отправочного пути П,
которые проверяют свободность пути или участка пути в горловине
и исключают лобовые враждебные маршруты.
Для перевода стрелок используют стрелочно-пусковой блок ПС,
который содержит аппаратуру двухпроводной схемы управления
двумя стрелочными электроприводами постоянного тока.
Нетиповая часть схемы системы БМРЦ (контроль охранных стре-
лок, негабаритных стрелочных и бесстрелочных участков пути, мест-
ное управление стрелками, кодирование станционных путей и др.) мон-
тируется без блоков с использованием штепсельных реле. Приме-
нение БМРЦ позволяет сократить срок проектирования на 35%,
уменьшить объем монтажных работ при строительстве ЭЦ, упростить
пусконаладочные работы и технологию обслуживания постовых
устройств. Для оперативного управления и удобного контроля за
всеми станционными процессами на крупной станции (более 50 стре-
лок) в помещении дежурного устанавливают пульт-манипулятор ПМ
с выносным табло ВТ (см. рис. 9.11). Табло находится от пульта-ма-
нипулятора дежурного на расстоянии 2—5 м, что улучшает его обзор
и увеличивает габаритные размеры табло и размещаемых на нем
элементов. Табло — желобкового типа со световой индикацией за-
данного маршрута в виде светящейся полосы на мнемосхеме станции.
В зависимости от размеров станции пульт-манипулятор и вынос-
ное табло собирают из различных секций. На пульте-манипуляторе
отдельными группами в порядке возрастания номеров светофоров
расположены маршрутные кнопки поездных и маневровых маршру-
тов. Для приема поезда начало маршрута задают нажатием кнопки
входного светофора, а конец маршрута — нажатием кнопки свето-
фора встречного направления на пути приема. Для отправления
поезда начало маршрута задают нажатием кнопки соответствующего
выходного светофора, а конец маршрута — нажатием групповой
кнопки данного направления. Маневровые маршруты задают нажа-
тием кнопок соответствующих маневровых светофоров.
209
Основной маршрут, т. е. наиболее короткий маршрут между двумя
точками станции, задают нажатием двух кнопок — начала и конца.
Если на станции имеются другие маршруты между теми же точками
станции, то их называют вариантными и задают нажатием трех
кнопок: начала, промежуточного маневрового светофора или специ-
альной вариантной кнопки и конца.
На пульте-манипуляторе расположены кнопки отмены набора,
отмены маршрута, контроля положения стрелок (подсветки табло),
включения гудков маневровых вышек (колонок), выполнения груп-
повой искусственной разделки, включения пригласительных сигна-
лов, изменения направления движения на однопутных перегонах
при автоблокировке, снижения напряжения на лампах светофоров.
На боковых секциях пульта-манипулятора устанавливают стрелоч-
ные коммутаторы для индивидуального управления стрелками
и лампочки для контроля их положения. Одну секцию пульта-мани-
пулятора используют для аппаратуры связи.
На выносном табло, кроме мнемосхемы станции и повторителей
светофоров, размещены: указатель направления задаваемого марш-
рута в виде двух стрелок; кнопки искусственной разделки для каж-
дой стрелочной н бесстрелочной секции станции; амперметр, контро-
лирующий ток стрелочных электроприводов; лампы контроля состоя-
ния участков приближения и удаления и отмены маршрута.
На станциях с числом стрелок до 50 устанавливают пульт-табло,
на котором имеются мнемосхема станции и все перечисленные выше
устройства управления и контроля. Маршрутные кнопки располо-
жены по плану станции у соответствующих повторителей светофоров.
Кнопкой отмены набора дежурный по станции пользуется при оши-
бочном наборе маршрута до его установки. При нажатии этой кнопки
выключаются реле наборных схем и маршрут не задается. Для отме-
ны заданного маршрута необходимо последовательно нажать кнопку
отмены маршрута и его начальную кнопку. При нажатии первой из
этих кнопок на табло загорается мигающая лампочка Отмена марш-
рута, при нажатии второй кнопки светофор закрывается и включа-
ется блок выдержки времени, по истечении которого маршрут размы-
кается. Отмена маршрута контролируется по лампочке на табло.
Выдержка времени при отмене маршрута зависит от его категории
(маневровый или поездной) н состояния участка приближения.
Искусственную разделку маршрута предусматривают при неис-
правности схемы рдзмыкания маршрута, например неисправности
рельсовых цепей. Размыкание каждой секции маршрута происходит
отдельно с выдержкой времени после нажатия кнопки искусственной
разделки данной секции и групповой кнопки искусственной разделки.
На станциях с числом стрелок до 30 применяют блочную ЭЦ
с раздельным управлением стрелками. При этом используют только
блоки исполнительных схем БМРЦ, включенные по плану станции.
В этом случае сигналами управляют только после индивидуального
перевода всех стрелок по маршруту нажатием сигнальной кнопки.
Стрелки переводят нажатием плюсовых и минусовых кнопок, распо-
ложенных на пульте-табло по плану станции, что контролируется
210
лампочками плюсового и минусового положений стрелок. На двух-
путных участках предусматривается автодействие сигналов сквоз-
ного пропуска по главным путям.
Районы станций, в которых выполняют сортировочную работу, обо-
рудуют ЭЦ маневровых районов, при которой стрелками можно
управлять с пульта местного уйравления или с пульта на посту ЭЦ
(двойное управление). Передвижения в маневровых районах при
управлении стрелками с пульта местного управления не маршрути-
зируются и осуществляются по незамкнутым стрелкам. Осигнализо-
вание таких передвижений не предусматривается, светофоры исполь-
зуют при центральном управлении, а при маневровой работе с пульта
местного управления дают разрешающее показание. Маневровые
районы, как правило, ограждают маневровыми светофорами. Пульты
местного управления устанавливают в маневровых будках, на постах
или вышках. В небольших маневровых районах (до 3—5 стрелок)
применяют маневровые колонки вблизи управляемых стрелок.
В зависимости от характера работы и путевого развития в ма-
невровых районах предусматривают различные схемы управления
стрелочными электроприводами. Для местного управления при уда-
лении стрелок от пульта управления на расстояние до 400 м в качестве
типовой принята трехпроводная схема, аналогичная двухпроводной,
но без напольного реверсирующего реле. Применяют также шести-
проводную схему горочной централизации
Для перехода с центрального на местное управление дежурный
по станции нажимает на пульте кнопку разрешения маневров. Охран-
ные стрелки замыкаются, чем исключается установка враждебных
маршрутов с центрального поста, и переключаются пусковые цепи
стрелок на местное управление. На пульте местного управления за-
горается лампа разрешения маневров, после чего производитель ма-
невров нажимает кнопку восприятия местного управления. На табло
центрального поста перестает мигать лампочка разрешения манев-
ров и горит ровным светом, что указывает на передачу стрелки
района на местное управление.
На станциях стыкования электротяги постоянного и перемен-
ного тока в систему централизации, помимо стрелок, светофоров
и рельсовых цепей, входят также переключатели тока контактной сети
с постоянным напряжением 3000 В или переменным напряжением
27 500 В частотой 50 Гц. Для этого контактная сеть на станции
при помощи секционных изоляторов делится на ряд изолированных
участков — секций контактной сети, которые могут быть только
постоянного или переменного тока или переключаемыми.
Секционные переключатели оборудованы электроприводами, ко-
торые включают по типовой схеме управления стрелочными электро-
приводами. Род тока, подаваемого в секции контактной сети по за-
даваемому маршруту, определяется автоматически в зависимости
от рода тока в предыдущей по маршруту секции контактной сети
в момент задания маршрута. При этом маршруты со стороны пере-
гонов, электрифицированных тупиков и путей с неизменным родом
тока в контактной сети задаются только для электровозов того рода
211
тяги, который подается в эту сеть. Переключение рода тяги в кон-
тактной сети над приемо-отправочным путем, занятым подвижным
составом, допускается для смены электровоза только после реали-
зации маневрового маршрута с пути (уборка электровоза прибыв-
шего состава) при установке маневрового маршрута на путь (по-
дача нового электровоза).
На пульте ЭЦ станций стыкования имеются трехпозиционные
коммутаторы, которые управляют секционными переключателями
контактной сети, и групповая кнопка для задания маршрутов
локомотивам с автономной тягой. На табло дается индикация кон-
троля контактной сети.
Для обеспечения безопасности работы ремонтных бригад при
осмотре составов на станционных путях применяют дистанционное
ограждение. Для этого стрелки, ведущие на ограждаемый путь,
ставят в охранное положение, исключающее движение на этот путь,
а маневровые светофоры, разрешающие движение на пути станции,
должны быть закрыты. Ограждение включает оператор пункта
технического обслуживания (ПТО) по согласованию с дежурным
по станции. Оператор ПТО нажимает кнопку запроса, после чего
на табло ЭЦ и пульте ПТО начинают мигать красные лампочки
на пути, подлежащем ограждению. Дежурный по станции нажа-
тием кнопки Согласие ограждения на пульте ЭЦ включает ограж-
дение, что контролируется непрерывным горением лампочки на табло.
С этого момента исключается открытие маневрового светофора в сто-
рону данного пути. Ограждение снимает оператор ПТО.
Зимой стрелки на централизованных станциях очищают от снега
автоматически путем обдувки стрелочных остряков сжатым воз-
духом. У каждой стрелки устанавливают плюсовый и минусовый
электропневматические клапаны, включающие обдувку только отжа-
того остряка стрелки. Клапанами управляют с поста ЭЦ.
Для обеспечения бесперебойной работы устройств ЭЦ посты
централизации получают питание от двух независимых внешних ис-
точников по двум фидерам (основному и резервному) с автомати-
ческим переключением при пропадании напряжения в основном
фидере. При отсутствии внешнего независимого резервного энерго-
снабжения на посту ЭЦ устанавливают устройства резервного
питания, в качестве которых используют дизель-генераторную уста-
новку с автоматическим запуском или рабочую аккумуляторную
батарею напряжением 220 В для питания электроприводов стрелок
и контрольную батарею напряжением 24 В для питания релейной
аппаратуры и ламп табло. Предусматривают резервирование питания
для красных и пригласительных огней входных светофоров.
9.6. Обслуживание и ремонт устройств
электрической централизации
Систематический тщательный осмотр всех устройств ЭЦ выпол-
няют в сроки, установленные графиками технологического процесса.
Каждый околоток (бригада) должен иметь четырехнедельный
212
и годовой графики технологического процесса, составленные на
основании существующей периодичности текущего обслуживания
устройств. В четырехнедельный график включают все работы, вы-
полняемые не реже одного раза в месяц, а в годовой — реже,
чем один раз в месяц.
Для обеспечения безопасности движения поездов и повышения
личной ответственности работников различных служб все аппараты,
осуществляющие различные зависимости, обязательно закрывают
и ставят пломбы. Вскрыть аппарат может только уполномоченный
работник службы сигнализации и связи, предварительно записав об
этом в журнале осмотра устройств СЦБ. За целость пломб на аппа-
ратах отвечают дежурные работники, пользующиеся этими аппара-
тами (дежурные по станции, сигналисты, операторы и др.).
Временные изменения зависимостей устройств ЭЦ могут быть
выполнены только с разрешения начальника дороги (свыше 5 суток),
начальника отделения дороги (до 5 суток) или начальника стан-
ции (до 8 ч).
Все работы по переоборудованию, переносу, ремонту, испытанию
и замене устройств и приборов ЭЦ и другие работы, вызывающие
временное прекращение действия устройств, можно осуществлять
только с согласия дежурного по станции и предварительно записав
об этом в журнал осмотра устройств СЦБ.
При расположении устройств на значительном расстоянии от
поста ЭЦ вместо записи о вводе этих устройств в действие можно
передать дежурному телефонограмму, регистрируемую в том же жур-
нале, а потом руководителю работ лично отметить об окончании
работ в журнале осмотра.
Наиболее ответственными и трудоемкими работами являются ра-
боты по обслуживанию напольных устройств: светофоров, рельсовых
цепей и централизованных стрелок с электроприводами. Электро-
механик и электромонтер, руководствуясь инструкциями МПС
и другими должностными инструкциями, при обслуживании ус-
тройств СЦБ согласовывают действия с дежурным по станции и со-
храняют, по возможности, постоянные маршруты осмотра напольных
устройств с расчетом наименьшей затраты времени и наибольшего
удобства осмотра с учетом использования периодов минимальной
интенсивности поездной и маневровой работы в дневное время.
Инструкция содержит перечень и периодичность выполнения ра-
бот, профессию исполнителя и основные технические нормы и до-
пуски, которым должны отвечать устройства СЦБ.
Устройства ЭЦ должны быть хорошо подготовлены к работе в
зимних условиях. При подготовке к зиме выполняют ряд органи-
зационных и технических мероприятий. Начиная с весны, проводят
детальную ревизию состояния всех устройств ЭЦ с подробным пе-
речнем обнаруженных недостатков и необходимых работ по их устра-
нению; обеспечивают хорошую видимость огней светофоров и марш-
рутных указателей; до наступления зимы проверяют и ремонтируют
стрелочные электроприводы, приводят в порядок рельсовые цепи;
создают необходимый запас приборов, деталей, материалов; инструк-
тируют работников всех служб, связанных в своей работе с пользо-
213
ванием устройствами ЭЦ, об обязанностях и правильном пользо-
вании устройствами централизации зимой, комиссионно проверяют
готовность всех околотков (бригад) к работе в зимних условиях.
Во время такой подготовки, а также при длительных отказах в ра-
боте рельсовых цепей или других устройств ЭЦ иногда приходится
выключать стрелки из зависимостей с сохранением пользования сиг-
налов или без сохранения пользования сигналами. О всех повреж-
дениях (отказах в работе рельсовых цепей и т. п.), замеченных
по показаниям лампочек табло или другим способом, делается
запись в журнале осмотра устройств СЦБ Дежурный по станции
немедленно извещает электромеханика или руководство дистанции
сигнализации и связи о необходимости устранения возникшего от-
каза.
Выключение стрелки из зависимости требует выполнения дежур-
ным по станции и электромехаником определенных операций, изло-
женных в гл. 13 Инструкции по движению поездов и маневровой
работе на железных дорогах Союза ССР
Для выключения из действия изолированных участков с сохра-
нением пользования сигналами в исполнительной группе реле сис-
темы БМРЦ предусмотрен блок-макет путевых устройств типа
МПУ-69. Типовая схема макета позволяет выключить стрелку из
зависимости и контролировать правильность установки и действия
макета.
Своевременное и правильное обслуживание устройств электри-
ческой централизации гарантирует выполнение ими заданных функ-
ций по управлению стрелками и сигналами на станции с обеспече-
нием безопасности движения поездов. Так как системы ЭЦ относятся
к классу восстанавливаемых систем длительного использования, то
вероятностная эффективность функционирования ЭЦ может быть
определена: Рэо = РоРроРдо,
где р0 — вероятность безотказного функционирования аппаратуры электрической
централизации,
Рро — вероятность безотказного проведения профилактического обслуживания
аппаратуры ЭЦ,
Рдо — вероятность безошибочности действий дежурного по станции за пультЬм
управления ЭЦ
Значения рр0 и рю зависят от квалификации обслуживающего
персонала, технологии и своевременности профилактического обслу-
живания.
Оценить безопасность движения поездов на станции при управ-
лении стрелками и сигналами с помощью устройств ЭЦ можно по
коэффициенту безопасного функционирования, который определяет
вероятность отсутствия ситуации, опасной для движения поездов,
Рз6 = РбРрбРдб.
где ре — вероятность безопасного функционирования аппаратуры ЭЦ,
Ррб — вероятность безопасного проведения профилактического обслуживания
аппаратуры ЭЦ,
рДб — вероятность безопасных для движения поездов действий дежурного
по станции
Для обеспечения значения коэффициента безопасного функцио-
нирования с достаточной достоверностью на уровне Рэб= 1 в аппа-
214
ратуре ЭЦ применяют элементную базу первого класса надежности,
специальные методы построения схем, исключающие появление опас-
ного отказа, что позволяет достичь значения вероятности р6= 1.
Проведение профилактического обслуживания, замену неисправных
элементов и работу дежурного по станции выполняют по определен-
ным правилам с обязательным выполнением требований действую-
щих инструкций и правил, что позволяет получить вероятности
Ррв и рдб, близкие к единице.
Анализ работы аппаратуры ЭЦ и напольных станционных
устройств управления стрелками и сигналами показывает, что
после периода приработки, который длится около двух лет, интен-
сивности отказов некоторых элементов ЭЦ:
рельсовых цепей— 1,85- 10“5—2,06- 10 5 1 /ч,
путевых реле— 1 8- 10“ь—2 1- 10“6 1 /ч
трансмиттерных оеле — 0 31- 10“6—2.1- 10“6 1/ч,
штепсельных реле типа НМШ— 1,1- 10“7—1,3- 10“7 1/ч.
Среднее время восстановления аппаратуры ЭЦ 50 мин, из которых
25% уходит иа следование к месту повреждения, 25% — на оты-
скание неисправности и 50% — на ее устранение. Значительное
снижение времени восстановления дает применение устройств техни-
ческой диагностики и допускового контроля. Такие устройства раз-
рабатывают и будут применять на железных дорогах страны в бли-
жайшие годы.
9.7. Перспективы развития систем централизации
Основными недостатками релейных систем электрической центра-
лизации являются их громоздкость, значительное потребление элек-
троэнергии, высокая материалоемкость, сложность сопряжения с
управляющими вычислительными машинами для полной автомати-
зации технологических процессов да станциях.
Совершенствование систем электрической централизации прово-
дят в направлениях замены громоздкой релейной аппаратуры на-
борных и исполнительных схем новейшей бесконтактной элементной
базой и расширения функциональных возможностей устройств.
Разработан бесконтактный маршрутный набор (БМН), используе-
мый в ЭЦ на ряде станций. Система БМН повышает надежность
аппаратуры, уменьшает ее габаритные размеры и потребляемую мощ-
ность; сохраняет алгоритм работы релейного набора, требует ана-
логичных манипуляций на пульте ЭЦ и содержит аналогичные по
назначению блоки.
В схемах, обеспечивающих безопасность движения поездов, на-
личие бесконтактных элементов ограничено. Одним из вариантов
построения таких схем является электронная централизация на ти-
повых феррит-транзисторных модулях с временным парафазным
кодированием, которые позволяют исключить опасные отказы
устройств.
215
Разрабатывают компьютерные централизации стрелок и сигна-
лов, в которых безопасное функционирование системы достигают
аппаратным (многокомпьютерная система) или программным (одно-
компьютерная система с двумя взаимоотличающимися програм-
мами) резервированием. В такой централизации при задании марш-
рута стрелки, светофоры, секции и пути определяются програм-
мным способом, что исключает необходимость индивидуального
проектирования устройств ЭЦ для конкретной станции. Компьютер-
ные централизации разрабатывают в СССР, Японии, Швеции, ФРГ
и других странах. Наиболее перспективным в этом направлении
является применение универсальных микропроцессорных БИС, по-
зволяющих обеспечить безопасное функционирование устройств за
счет оптимальной комбинации программной и аппаратной избыточ-
ности.
Для оперативного управления железнодорожными узлами
и станциями применяют информационно-планирующие системы
(ИПС), устройства автоматизации работы технических контор, сис-
темы автоматического оповещения пассажиров о движении поездов
и резервирования билетов на поезда. Завершилась работа по созда-
нию комплексной автоматизированной системы управления железно-
дорожным транспортом АСУЖТ. Разрабатывают системы програм-
много управления работой станции на основе графика движения
поездов и сведений о действительной поездной ситуации на данной
и соседних станциях и прилегающих перегонах, которые позволяют
оперативно корректировать график движения поездов.
На железнодорожном- транспорте промышленных предприятий
наметились две тенденции совершенствования ЭЦ: программное
управление всеми операциями и организация телеуправления стрел-
ками и сигналами из кабины локо-
мотива. Первое направление на-
ходит ограниченное применение
из-за трудности алгоритмизации
технологического процесса работы
транспорта. Во втором направле-
нии имеется ряд разработок, уже
внедряемых на железнодорожных
путях промышленных предприя-
тий. К ним относится система ком-
плексной автоматизации маневро-
вых операций (КАМО). Она вклю-
чает в себя (рис. 9.13) маневровую
автоматическую локомотивную
сигнализацию (МАДС) непрерыв-
ного действия, телеуправление
маршрутами с локомотива по
рельсовым каналам срязи
(РТМЛ), диспетчерский контроль
за передвижением локомотивов на
станции (ДКЛ), электрическую
централизацию маневровых рай-
216
онов (ЭЦМ) с элементами анализа заявок (АЗ), поступающих с ло-
комотивов. Заявка на задание требуемого маршрута поступает с
локомотива при нажатии машинистом одной (конечной) кнопки дан-
ного маршрута. Начало маршрута определяется автоматически сиг-
налом о координате данного локомотива. Все узлы системы выполне-
ны на типовых блоках многозначной АЛС и камертонной аппаратуры
частотного диспетчерского контроля (ЧДК) или блоках диспетчер-
ской централизации «Нева», что способствует сокращению затрат
на внедрение и обслуживание системы. Связь между локомотивными
и постовыми устройствами в этой системе осуществляется по рель-
сопроводным линиям индуктивной связи.
Система управления стрелками с локомотива (УСЛ), построенная
на интегральных микросхемах, использует проводные линии индук-
тивной связи локомотивных устройств автоматики с постовыми
и управляет с локомотива 32 двухпозиционными объектами (стрелки,
светофоры), контролируя на локомотиве их состояние. На локомо-
тивном пульте машиниста, где изображено путевое развитие манев-
рового района, расположены индикаторы положения стрелок, состоя-
ния светофоров и рельсовых цепей. В зависимости от размеров
маневрового района кнопки управления выносят на отдельную па-
нель или размещают по плану станции.
Система управления маневровыми маршрутами с локомотивов
ТММЛ (рис. 9.14) разработана на основе микропроцессорного
комплекса БИС для крупных станций и характеризуется следую-
щими качествами: большой гибкостью, определяемой программой,
хранимой в памяти, что позволяет значительно изменять харак-
теристики системы только за счет замены программы в памяти
без каких-либо переделок монтажа; низкой стоимостью микропро-
цессорной системы за счет уменьшения числа печатных плат, соеди-
нений между ними, упрощения настройки и проектирования.
Основные функции системы ТММЛ следующие: установка марш-
рутов, задаваемых машинистами маневровых локомотивов или де-
журным по станции; слежение за выполнением этих маршрутов
и перемещением локомотивов; выдача информации машинистам ма-
невровых локомотивов и дежурному по станции о текущем состоянии
станционных напольных объектов.
Система ТММЛ состоит из каналообразующей аппаратуры для
приема и передачи сигналов управления и контроля от движуще-
гося локомотива через проводные линии индуктивной связи; локомо-
тивных устройств приема и выдачи управляющей информации для
машинистов; пульта дежурного по станции для управления режимом
работы отдельных локомотивов и всей системы, задания маневровых
маршрутов для локомотивов, не оборудованных аппаратурой ТММЛ,
и контроля за состоянием аппаратуры ТММЛ; центрального обра-
ботчика, принимающего запросы от локомотивных устройств через
каналообразующую аппаратуру и от пульта и выдающего управляю-
щую информацию на все устройства системы; схем электрической
централизации (ЭЦ), которые вырабатывают воздействия на испол-
нительные механизмы стрелок и светофоров при задании маршрутов
217
и проверяют выполнение условий обеспечения безопасности движе-
ния поездов.
Информация о запрашиваемом маршруте, принятая в централь-
ный обработчик от локомотивных устройств, прежде, чем поступить
в ЭЦ, проверяется на возможность реализации такого маршрута
и отсутствие враждебности, чем сокращается время на задание
маршрутов.
Локомотивная аппаратура ТММЛ содержит приемник ПрМ и
передатчик ПрД с антеннами, блок обработки сигналов телеуправ-
ления и телесигнализации ТУ-ТС, локомотивные устройства авто-
матики ТММЛ/Л и пульт машиниста ПМ. Стационарные устройства,
кроме приемников ПрМ и передатчиков ПрД с согласующими
устройствами СУ канала связи, включают в себя аппаратуру ЭЦ
(наборную ИГ и исполнительную ИГ группы реле), осуществляю-
щую зависимость по безопасности движения составов, контролю
состояния станционных объектов и управлению стрелками и свето-
форами при реализации маршрутов, и специализированную
управляющую микроЭВМ (СУВМ), которая содержит центральный
микропроцессор МП, соединенный информационной ИШ и адресной
АШ шинами с постоянными запоминающими устройствами алго-
Маршрут"
тммл/л
I пр А I
Локомотивные устройства |
I прм |
HI-COOOO
Станция
Twc
лис ООСОО-ЧЧ'
hi
| ПРМ I I ПРД I I ПРИ I [ ПРД | | ПРМ | | ПРД I I ПРМ | | ПРД I | ПРМ | | ПРД |
—-........-I.- А. , , ,4, ,Z I I. । f
£
„Маршрут" i [
\ргпрм | \ргпрд |
ИШ
| Ргк | | РгО
мп АШ
♦ I ♦4 It ♦ I ♦ I
| пэуа | | пзус | | озул | [ Рги | | Ргу |
I ПД I
Табло
ЭЦ
I рг сл I
ППГ
Стационарные
устройства
К другим
подсистемам
тммл/с |
Рис 9 14. Структурная схема системы ТММЛ
218
ритма ПЗУА и путевого развития станции ПЗУС, оперативным
запоминающим устройством текущего состояния локомотивов и сек-
циями станции ОЗУЛ, а также буферными регистрами связи с при-
емником РгПрМ и передатчиком РгПрД системы индуктивной связи,
наборной группой ЭЦ РгК, реле контроля состояния станционных
объектов РгО, табло ЭЦ для индикации местоположения локомо-
тивов РгСЛ, пультом дежурного по станции ПД для ввода управ-
ляющей РгУ и выдачи индикационной РгИ информации.
Устройство ПЗУ А предназначено для записи алгоритма функцио-
нирования устройств ТММЛ на языке команд микропроцессора,
а в ПЗУ С хранится информация о всех возможных маршрутах на
данной станции. Емкость ПЗУС позволяет применять систему
ТММЛ на станциях, имеющих до 256 светофоров и до 256 стрелоч-
ных и путевых секций. Специализация системы ТММЛ для конкрет-
ной станции осуществляется программированием ПЗУС без измене-
ния остальных схем. В ОЗУЛ может храниться информация о теку-
щем состоянии 16 локомотивов и 256 стрелочных и путевых секций.
Устройство ПЗУА позволяет изменять алгоритм при модернизации
или расширении функций системы.
С пульта ПД дается разрешение на задание маршрутов с каждого
локомотива в одном из 24 районов станции. Для задания маневрового
маршрута машинисту или дежурному по станции (при управлении
с ПД) необходимо набрать только номер конечного светофора
маршрута, а номер начального светофора определяется автомати-
чески. Такое построение системы уменьшает время на задание
маршрутов. Устройства ТММЛ автоматически закрывают светофоры
неиспользованной части маршрута при задании данным локомотивом
нового маршрута, что уменьшает потери времени на отмену
маршрутов. В системе предусмотрена возможность накопления
маршрутов, автоматическая установка маршрутов по окончании его
враждебности и ряд других эксплуатационных качеств, облегчающих
работу машинистов и дежурного.
В ТММЛ предусмотрены три режима работы устройств: задание
маршрута с локомотива с индикацией в его кабине состояния
напольных объектов или причин неустановки маршрута (локомотив-
ная сигнализация при маневровой работе); задание маршрутов на
ПД с сохранением локомотивной сигнализации; задание маршрутов
на ПД с сигнализацией только на пульте ДСП. При этом устройства
могут выдавать информацию (по запросу ДСП или машиниста)
о текущем состоянии станционных объектов и работе любого из локо-
мотивов на ПД или ПМ, рекомендации об оптимальном маршруте
для каждого локомотива при возможных вариантах (режим «Совет-
чик»), работать совместно с внешними устройствами записи теку-
щей информации (перфораторами или магнитофоном), что позволяет
контролировать работу ДСП или машинистов, выводить цифровую
или графическую информацию о состоянии станционных путей
на дисплеи, которые могут быть установлены как в помещении
ДСП, так и в других местах.
В алгоритме функционирования системы ТММЛ заложен ряд
219
функций, выполняемых наборной группой ЭЦ: прокладка трассы
маршрута; определение его направления; стрелочных и путевых
секций, входящих в маршрут, светофоров, их свободности; отсут-
ствия враждебности маршрутов. Выполнение этих функций позво-
ляет значительно сократить время задания маршрутов и освободить
ЭЦ от затрат времени при ошибочном задании несуществующих
на станции или враждебных маршрутов. В алгоритме системы и ее
аппаратуре предусмотрена возможность работы непосредственно на
исполнительную группу ЭЦ (без наборной группы). Для этого
станционную аппаратуру ТММЛ дополняют ПЗУ стрелок (полно-
стью идентичным ПЗУС) и регистрами управления стрелками,
идентичными РгК. В этом случае состояние стрелок контролирует
регистр РгО. Таким образом, система ТММЛ является переходным
этапом к компьютерным системам централизации, позволяющим
на данном этапе отработать принципы построения такой централи-
зации одновременно с повышением эффективности работы станции.
Аппаратура и программное обеспечение ТММЛ позволяют также
автоматизировать поездную работу станции, т. е. задавать маршруты
приема и отправления поездов в соответствии с расписанием (гра-
фиком) их движения без участия ДСП При этом поездные марш-
руты устанавливаются автоматически с контролем действительного
наличия данного поезда (может быть осуществлено также считыва-
ние номера поезда).
ГЛАВА
10
КОДОВЫЕ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ
10.1. Классификация и принципы построения
кодовых систем централизации
Кодовые системы централизации применяют на железнодорож-
ном транспорте для управления удаленными объектами. К ним от-
носится диспетчерская централизация (ДЦ) и станционная кодовая
централизация (СКЦ). В этих системах на посту управления
и в линейных пунктах управления установлены избирательные
устройства, преобразующие управляющие и известительные приказы
в коды, посылаемые по общей линейной цепи В приемной аппа-
ратуре эти коды расшифровываются и воздействуют на управляе-
мые объекты или элементы контроля (индикации).
Диспетчерская централизация. Систему ДЦ применяют преиму-
щественно на однопутных железнодорожных линиях для управления
из центрального поста стрелками и сигналами промежуточных
станций, называемых линейными пунктами. С одного централь-
ного цоста можно управлять линейными пунктами одного или
нескольких диспетчерских участков.
Диспетчерская централизация позволяет поездному диспетчеру
руководить движением поездов на участке и непосредственно управ-
лять стрелками и сигналами на линейных пунктах без участия де-
журных по соответствующим станциям. Являясь одним из наиболее
эффективных средств регулирования движения поездов, ДЦ увели-
чивает пропускную способность участка и ускоряет оборот по-
движного состава, сокращает потребность в локомотивном и вагон-
ном парках и позволяет сократить численность работников, свя-
занных с движением поездов. Средства, затрачиваемые на строитель-
ство диспетчерской централизации, сравнительно быстро окупаются.
Для повышения пропускной способности на участках ДЦ ряд раз-
дельных пунктов устраивают с продольной схемой расположения
путей, что дает возможность осуществить безостановочное скрещение
поездов. В ряде случаев укладывают двухпутные вставки, позволяю-
щие выполнять безостановочное скрещение и безостановочный обгон
поездов.
В настоящее время на однопутных участках автоблокировку
без диспетчерской централизации практически не строят. Диспет-
черскую централизацию применяют в первую очередь на участках
с недостаточной пропускной способностью; на линиях, проходящих
по необжитым местам, где сокращение эксплуатационного штата
позволяет уменьшить объем жилищного и культурно-бытового строи-
тельства; на линиях, расположенных в районах с неблагоприятными
климатическими условиями.
221
В комплекс устройств ДЦ входят автоблокировка на перегонах,
электрическая централизация на станциях и аппаратура кодового
управления. На железных дорогах эксплуатируют устройства дис-
петчерской централизации системы ПЧДЦ (полярно-частотная дис-
петчерская централизация), ЧДЦ (частотная диспетчерская центра-
лизация) нескольких модификаций, диспетчерской централизации
системы «Нева» с циклическим контролем. Наиболее современной
является диспетчерская централизация системы «Луч».
При диспетчерской централизации управление объектами на ли-
нейных пунктах и контроль за их состоянием осуществляют по двум
линейным проводам с помощью кодовых устройств. Кроме этого,
поездографом выполняется автоматическая запись исполненного
графика движения поездов. Центральный пост ЦП диспетчерской
централизации (рис. 10.1) расположен на участковой станции и
включает в себя пульт поездного диспетчера П и табло Т с мнемо-
схемой участка, которые соединены с кодовыми устройствами пере-
дачи сигналов телеуправления ТУ и приема сигналов телесигнали-
зации ТС, с которыми также соединен поездограф ПГ. Центральный
пост одним каналом связи КС соединен с линейными пунктами ЛП —
промежуточными станциями. Канал связи используют для передачи
приказов ТУ и ТС.
При внедрении диспетчерской централизации благодаря приме-
нению автоблокировки на перегонах и электрической централизации
на станциях достигают повышения безопасности движения поездов,
а сосредоточение управления и контроля объектами участка в руках
одного человека — диспетчер? способствует повышению пропускной
способности участка, так как диспетчер имее! возможность рацио-
нальной организации движения поездов с наименьшими потерями
времени на скрещения и обгоны. Этим достигается увеличение
технической скорости движения, сокращается длительность стан-
ционных операций, а следовательно, уменьшается интервал попут-
ного следования поездов.
Диспетчерская централизация позволяет организовать безоста-
новочное скрещение поездов и сократить число остановок по техни-
ческим надобностям.
Необходимо, чтобы устройства диспетчерской централизации
обеспечивали: управление из одного пункта стрелками и сигналами
ряда станций и перегонов; контроль на аппарате управления за по-
ложением стрелок, занятостью перегонов, путей и стрелочных секций
222
на станциях, а также за показаниями входных и выходных свето-
форов; возможность перехода на местное управление для маневро-
вой работы на линейных пунктах; автоматическую запись графика
исполненного движения поездов; выполнение требований, предъяв-
ляемых к электрической централизации и автоблокировке.
Станционная кодовая централизация. Систему СКЦ применяют
для управления удаленными объектами на станциях, путевыми
развязками и раздельными пунктами перед станциями. Станционные
кодовые централизации позволяют устранить телефонные пере-
говоры между дежурными различных постов, что ведет к улучшению
организации внутристанционной работы, а также уменьшить затраты
на строительство централизации за счет экономии кабеля. На сети
дорог СССР в основном используют две системы кодового управ-
ления: полярного кода РПК-2 и станционную кодовую СКЦ-67.
К кодовым централизациям предъявляют следующие требования:
надежность действия; соответствие емкости системы числу управляе-
мых и контролируемых объектов; высокая скорость прохождения
приказов; малый расход аппаратуры и проводов линейной цепи.
Станционные кодовые централизации должны иметь возможность
изменения емкости системы с соответствующими изменениями рас-
хода аппаратуры.
Эффективность станционной кодовой централизации определяют
сравнением затрат на устройство управляющих и контрольных цепей
централизации при кодовом и прямом управлении. Введение кодовой
централизации целесообразно при выполнении неравенства
S N,a, < Л Lib, — LKbK,
i=l ,= I
где N,a, — соответственно число приборов i го типа и их стоимость на центральном
посту и в релейной будке при кодовой централизации,
п — число типов приборов, используемых в кодовой централизации,
Ltb, — соответственно длина одного j-ro кабеля при прямом управлении и стои-
мость единицы его длины,
т — число кабелей для прямого управления зоной станции,
Ьк, Ьк — соответственно длина кабеля для кодового управления и стоимость
единицы его длины
Устройства кодового управления применяют на путях промыш-
ленного транспорта. На ряде предприятий используют станционные
кодовые централизации (РПК-2, СКЦ-67). Однако диспетчерское
управление на промышленном транспорте затруднено большим объ-
емом маневровой работы, что требует расчета загрузки диспетчера.
При внедрении диспетчерской централизации на промышленном
транспорте железнодорожную сеть реконструируют для возможности
безостановочного скрещения поездов и повышения скорости их дви-
жения, станции оборудуют электрической централизацией, а пере-
гоны — автоблокировкой.
Представление информации в кодовых системах централизации
существенно влияет на надежность их функционирования. Для кодо-
вых централизаций предусматриваются следующие методы селекции:
распределительный, кодовый и кодово-распределительный. При рас-
пределительном методе селекции на ЦП и ЛП устанавливают син*
223
хронно и синфазно работающие распределители, что позволяет по
одному и тому же физическому каналу связи последовательно
во времени передавать приказы нескольким объектам.
Кодовый метод селекции дает возможность получить большую
емкость системы при том же числе импульсов. В этом случае каждый
приказ передается в канал связи в виде комбинации импульсов,
распределенных во времени. Для этого на ЦП и ЛП имеются син-
хронно и синфазно работающие распределители, а каждому ЛП при-
писана своя кодовая комбинация — адресная или избирательная
часть кодового приказа.
Кодово-распределительный метод селекции применяют при боль-
шом числе пунктов или при большом сосредоточении объектов в одном
пункте. Объекты распределены на группы, причем группа выбира-
ется по кодовому признаку, а объект в группе — по распредели-
тельному признаку. Это позволяет при том же числе импульсов
получить большую емкость системы, чем при распределительной
селекции, и передать за один цикл связи приказы всем объектам
выбранной группы.
В кодовом и кодово-распределительном методе селекции каждое
кодовое сообщение имеет две части: избирательную (адресную)
и информационную. Первая часть определяет объект или группу
объектов, к которым относится приказ, содержащийся во второй
части сообщения. В кодовых централизациях в основном приме-
няют распределительный и кодово-распределительный методы селек-
ции, так как они обладают относительной простотой аппаратуры
и достаточной информационной емкостью.
В кодовых системах приказы передаются импульсами тока,
обладающими полярными и частотными признаками (см. гл. 2).
Полярные признаки мало подвержены искажениям, но требуют про-
водных каналов связи и наличия линейных батарей во всех пунктах
Поэтому в настоящее время кодовые централизации с полярными
признаками кода (ПЧДЦ, РПК-2) не строят и постепенно заменяют
на более совершенные. Достоинствами частотных признаков явля-
ется возможность передачи при каждом импульсе нескольких час-
тот и, следовательно, нескольких признаков, а также возможность
частотного уплотнения в каналах связи.
Защищенность от искажения приказов является важной харак-
теристикой кодовых систем. Причиной искажения приказов могут
быть повреждения аппаратуры, монтажа, линейных цепей, сообще-
ния с соседними цепями, индуктивная или емкостная связь между
ними, колебания питающего напряжения, помехи, вызванные неис-
правностями в устройствах защиты высоковольтных линий, тяговой
сети, и др. Искажения приказов в кодовых системах централизации
не могут вызвать опасных для движения поездов последствий, так как
исполнительные устройства электрической централизации исключают
перевод стрелки в замкнутом маршруте или открытие сигналов
при невыполнении условий безопасности. Однако искажения прика-
зов вызывают задержку в их исполнении и получении контроля,
что, в конечном итоге, приводит к задержкам в движении поездов.
224 7*
Это обстоятельство требует исключения возможности исполнения
искаженных приказов в кодовых системах.
Повышение достоверности исполнения приказов достигают
методами избыточного кодирования. Так, в системе диспетчерской
централизации ЧДЦ-66 в избирательной части кода ТУ из шести
частотных импульсов активными являются только три. Аналогичным
образом передаются и другие части приказов ТУ и ТС и в других
кодовых системах. При такой защите изменение числа импульсов
с определенными признаками приводит к появлению запрещенных
в системе комбинаций. Такое кодирование называют кодом с посто-
янным весом. Однако при этом уменьшается емкость системы,
так как используют не все возможные комбинации.
Кроме избыточного кодирования, для повышения защищенности
в кодовых системах применяют метод одного импульсного признака
(одной частоты из двух в частотном кодировании), который явля-
ется активным.
Емкость систем кодового управления должна обеспечивать управ-
ление и контроль всеми объектами выбранного участка железной
дороги при диспетчерской централизации или зоны станции при
станционной кодовой централизации. При кодовой селекции и защите
кода по постоянному весу емкость системы
N = (n/m)(k — 1)'",
где п - число импульсов в приказе,
т число активных импульсов в приказе,
k - число импульсных признаков, принятых в системе
При кодово-распределительной селекции и защите от искажений
постоянным весом кода число приказов в системе
N = ^п/т)пи,
где - число исполнительных импульсов в приказе
Диспетчерские централизации систем ПЧДЦ и ЧДЦ являются
системами со спорадическим принципом передачи сигналов
ТУ и ТС, т. е. сигналы ТУ передаются по мере необходимости,
а сигналы ТС — только при изменении состояния контролируемых
объектов. В системе «Нева» используют циклический принцип
построения сигналов ТС, когда информация о состоянии контроли-
руемых объектов на линейных пунктах передается на центральный
пункт непрерывно повторяющимися циклами.
В кодовых системах со спорадическим контролем при большом
числе управляющих и известительных приказов, определяемых высо-
кой интенсивностью движения поездов, кодовая аппаратура и кодо-
вая линия оказываются сильно загруженными передачей сигналов
ТУ и ТС. Для определения загрузки кодовой линии
необходимо знать число сигналов ТУ для пропуска поезда через
раздельный пункт и число сигналов ТС, обеспечивающих полный
контроль движения поезда.
Для задания маршрутов приема и отправления поезда на линей-
ный пункт необходимо послать два кодовых сигнала ТУ. После
установки этих маршрутов диспетчер получит два кодовых сигнала
8—735
225
ТС о готовности маршрута и открытии входного и выходного свето-
форов. Кроме этого, при движении поезда через линейный пункт
передаются сигналы ТС о занятии перегона, участка приближения,
стрелочного участка приема и закрытии входного светофора; осво-
бождении перегона и участка приближения; занятии станционного
пути, занятии стрелочного участка отправления и закрытии выход-
ного светофора; освобождении станционного пути; занятии участка
удаления; освобождении стрелочного участка отправления и осво-
бождении участка удаления. Таким образом, для пропуска поезда
через станцию по линии следует передать два приказа ТУ и 13 сиг-
налов ТС.
Время занятости кодовой линии в сутки
Тк — а (7"ту И ту + Tycti^c)mN,
где а — коэффициент, учитывающий дополнительную занятость кодовой линии
(повторная посылка сигналов ТУ),
Тту, Ттс — соответственно полное время передачи сигнала управления ТУ и изве-
щения ТС,
«ту, птс—число сигналов ТУ и ТС, необходимых для пропуска одного поезда
по станции,
т — число станций (линейных пунктов) на участке;
Л/ — число поездов, проходящих в сутки по участку
Коэффициент загрузки линии
Тк/Тс- 100%,
где Тс = 86 400 с — время суток
Практически установлено, что при т) > 50% задержки в передаче
приказов ТС нарушают правильную информацию диспетчера о дви-
жении поездов на участке, что сказывается на снижении пропуск-
ной способности участка. Поэтому при выборе системы диспетчер-
ской централизации необходимо выполнить проверочный расчет
коэффициента загрузки линии.
Для систем диспетчерской централизации с циклическим прин-
ципом построения сигнала ТС коэффициент загрузки линии не имеет
значения, но для таких систем критерием качества их функциониро-
вания является расчетное время оперативной работы за смену
Т3 = (0,9 + 0,35%) Мф + 0,45ти,
где % — число горловин станций, расположенных на диспетчерском участке;
Л/ф — расчетное среднесуточное число поездов в обоих направлениях движения,
ти — среднесуточное число местных вагонов на участке в период максимальных
перевозок
Нормой загрузки диспетчера является время Тзи= 1220 мин
за сутки. Если расчетное время Т3 выше нормы, то участок делится
на два самостоятельных круга.
При диспетчерской централизации существует несколько режи-
мов управления работой линейных пунктов: диспетчерский, резерв-
ный, местный, сезонный и автономный.
При диспетчерском управлении работу по заданию маршрутов
приема и отправления поездов на линейных пунктах выполняет
поездной диспетчер. В этом режиме на двухпутных участках линей-
ные пункты часто переводят на автодействие входных и выходных
226 8—2
светофоров по главному пути, а на однопутных участках предусмат-
ривают автоматическое задание поездных маршрутов. Это освобож-
дает диспетчера от повторяющихся операций на пульте и уменьшает
задержки поездов при неисправностях аппаратуры или линии диспет-
черской централизации.
Резервное управление используют при длительном повреждении
устройств диспетчерской централизации. В этом случае по телефон-
ному распоряжению диспетчера на начальника линейного пункта
возлагают функции дежурного по станции. Специальным ключом
он включает пульт резервного управления стрелками и сигналами
в станционном здании, причем резервное управление исключает
диспетчерское. С этого же пульта передается ряд ответственных
команд (искусственное размыкание маршрута, перевод стрелок при
неисправности рельсовой цепи, управление пригласительными сиг-
налами), которые нельзя передавать по кодовым линиям ввиду их
возможного искажения.
Местное управление отдельными стрелками или группами стрелок
применяют при необходимости маневров на линейных пунктах.
Стрелки передают на местное управление при помощи специального
приказа, посылаемого по кодовой линии или с пульта резервного
управления, после восприятия которого возможно местное управле-
ние стрелками в данном районе.
Стрелки переводят с маневровой колонки или из путевого ящика
стрелочного электропривода. Все светофоры, расположенные в зоне ма-
невров, горят красным огнем, поэтому пользуются ручными сигналами.
Сезонное управление имеют те станции участка, интенсивность
работы которых резко возрастает в какой-либо период года. При этом
станция переводится на сезонный режим управления, которое осу-
ществляется с пульта резервного управления. На табло диспетчера
сохраняется контроль за движением поездов и состоянием объектов
на данной станции.
Автономный режим применяют на станциях, расположенных
на участке с диспетчерской централизацией, но имеющих постоянно
большой объем эксплуатационной работы, не позволяющий осу-
ществить на них диспетчерское управление. На таких станциях
постоянное управление всей поездной и маневровой работой осу-
ществляют с пульта электрической централизации, но за диспет-
чером сохраняют командные функции, для чего поезда с таких стан-
ций отправляют после получения от диспетчера разрешения, посы-
лаемого специальным кодовым сигналом.
10.2. Станционная кодовая централизация
Для кодового управления стрелками и сигналами удаленных
от поста электрической централизации районов станции применяют
станционную кодовую централизацию СКЦ-67 ЦНИИ МПС.
Станционная кодовая централизация СКЦ-67 построена на бес-
контактных полупроводниковых элементах и благодаря быстро-
8*
227
действию и надежности ее применяют на железнодорожном транс-
порте магистральных линий и промышленных предприятий, а также
на метрополитене с высокой интенсивностью движения поездов.
Система СКЦ-67 построена по спорадическому принципу передачи
сигналов ТУ и ТС и передает эти сигналы за 150—180 мс при емкости
по управлению до 840 команд, а по контролю — до 1260 извещений.
Для повышения быстродействия системы в ней передача сигна-
лов ТУ и ТС осуществляется по двум независимым двухпровод-
ным линейным цепям, чем достигается одновременность передачи
этих сигналов. Дальность управления при напряжении батареи ли-
нейной цепи 24 В по воздушной линии 4—5 км, а по кабельной —
до 25 км.
Построение кодовых сигналов ТУ и ТС системы
СКЦ-67 (рис. 10.2). Сигналы передаются полярным кодом, т. е.
импульсами постоянного тока различной полярности, разделенными
интервалами. Длительность импульсов 2 мс, длительность интерва-
лов 6 мс. Кодовый сигнал содержит 20 импульсов, причем положи-
тельные импульсы принимаются активными, а отрицательные — пас-
сивными. Сигналы ТУ и ТС в системе СКЦ-67 построены одинаково.
Нулевой импульс пассивный, он приводит приемные устройства
в состояние готовности к приему. Следующие девять импульсов
образуют избирательную часть кодовой комбинации, содержащую
код с постоянным весом с тремя активными импульсами. Йри этом
число комбинаций избирательной части кода NK = Сд= 84. Для уве-
личения емкости системы по каналу передачи информации ТС в изби-
рательной части кода используют четыре активных импульса. Тогда
число комбинаций этой части кода Л^иТС= Сэ= 126. С 10-гопо 19-йим-
пульсы образуют оперативную часть кода, в которой передаются
команды управления ТУ или контроля ТС. В системе считаются
импульсы принятого кода, т. е. имеется защита от пропадания им-
пульса.
Высокое быстродействие системы СКЦ-67 позволяет управлять
удаленными объектами по маршрутному принципу, так же как и при
прямом управлении средствами маршрутной централизации. Дежур-
ный получает сигнал ТС о выполнении каждого действия на пульте,
так как время передачи сигналов ТУ и ТС значительно меньше
Качество Полярность Назначение импульсов
Выбор группы Команда
0 1 2 3 4 5 в 7 8 9 10 11 12 13 /4 15 16 17 18 19
Рис 10 2 Построение приказов ТУ и ТС в системе СКЦ 67
228
8—4
промежутка времени между на-
жатиями двух маршрутных кно-
пок на пульте, т. е. система
не создает дежурному слож-
ностей в управлении удален-
ными объектами.
Структурная схема ком-
плекта аппаратуры передачи
и приема сигналов ТУ системы
СКЦ-67 показана на рис. 10.3.
При нажатии дежурным по
станции маршрутных кнопок на
манипуляторе М вырабатыва-
ются команды управления,
которые фиксируются пусковы-
ми /7 и регистрирующими Р ре-
ле. Контактами регистриру-
ющих реле Р через диодные со-
единительные блоки ДС шифра-
тор Ш настраивается на пере
дачу адреса и команды управ-
ления кодового сигнала. После
формирования команды управ-
ления включаются передающие
/11
Рис 10 3 Структурная схема аппаратуры
системы СКЦ-67
устройства /7У, которые посылают через импульсные трансфор-
маторы в кодовую линию импульсы тока различной полярности,
причем полярность импульса тока определяется открытием транзи-
стора Т1 или Т2. Так, при кратковременном открытии транзистора Т1
ток протекает по цепи, проходящей через первичную обмотку транс-
форматора Tpl. С вторичной обмотки этого трансформатора на-
пряжение через диод Д1, линейный провод Л1, диод ДЗ, резистор
R3, первичную обмотку трансформатора ТрЗ, линейный провод Л 2
и резистор R2 прикладывается к трансформатору ТрЗ, в результате
чего открывается транзистор ТЗ, фиксируя передачу по линии поло-
жительного импульса сигнала ТУ. Отрицательный импульс переда-
ется аналогично, но в этом случае открывается транзистор Т2,
а цепь проходит от трансформатора Тр2 к трансформатору Тр4 через
диод Д2, линейный провод Л2, обмотку трансформатора Тр4, ре-
зистор R4, диод Д4, линейный провод Л1 и резистор R1. Транзистор
Т4 открывается, фиксируя передачу по линии отрицательного
импульса.
Принятые импульсы тока поступают в приемное устройство ПрУ,
где выделяются тактовые и активные импульсы. Тактовые импульсы
управляют работой распределителя дешифратора Д, считающего
импульсы. Регистрирующие блоки РБ включаются соответствую-
щими счетными выходами дешифратора при наличии активного им-
пульса кода. К выходам регистрирующих блоков РБ подключены
избирательные реле Из, определяющие адрес группы, и исполни-
тельные реле Ис, определяющие команду управления. Номер вы-
229
бранной группы фиксируется групповым реле Г, которым к испол-
нительным реле Ис подключаются управляющие реле У соответ-
ствующих объектов управления.
Схему комплекта аппаратуры передачи и приема сигнала ТС
строят аналогично описанной. Она отличается только тем, что изве-
стительный приказ передается автоматически при изменении состоя-
ния одного из контролируемых объектов, и, кроме того, на приемном
пункте включены указательные реле, а не управляющие, контакты
которых включают лампочки на табло в помещении дежурного
по станции.
10.3. Частотная диспетчерская централизация
В СССР работы по созданию систем диспетчерской централи-
зации были начаты еще в середине тридцатых годов, когда была
разработана и внедрена система временного кода ДВК, в последую-
щие годы она была заменена на более совершенную.
В 1959 г. была разработана аппаратура диспетчерской центра-
лизации частотного кода в канале ТУ и ТС — система ЧДЦ. В no-
fl
Сигнал ТС
Назначение импульсов
Выбор группы
Извещение
Юме
О
1
О
1
ййййй: %
Рис 10 4 Построение сигналов ТУ и ТС в системе ЧДЦ-66
230
следующие годы эту систему модернизировали, последняя модифи-
кация — ЧДЦ-66. В системе ЧДЦ-66 для передачи сигналов ТУ
используют частоты fly= 500 Гц, f2y= 600 Гц, f3y= 700 Гц, fiy= 800 Гц
(рис. 10.4, а), а аппаратура передачи и приема сигналов ТУ построе-
на на релейно-контактных элементах. Кодовые сигналы ТС переда-
ются и принимаются бесконтактной аппаратурой, что позволяет
резко уменьшить время передачи сигнала ТС. Сигнал ТС (рис 10.4, б)
строится на четырех частотах /\и= 1650 Гц, f2li= 1950 Гц,
/з„=2250 Гц, ^„=2550 Гц.
Две частоты каждого из сигналов (Цу и f2y, f3„ и Ци) образуют
четные импульсы, а две другие частоты (f3y и f4y, fi„ и ?2и) — нечет-
ные импульсы, причем частоты fiy, f3y, /1и, f3ll принимаются актив-
ными, а остальные частоты — пассивными.
В сигнале ТУ имеется нулевой импульс, передаваемый на час-
тоте f 1у, импульсы с 1-го по 6-й выбирают линейный пункт, импульсы
7, 8, 9 и 18-й — группы объектов, а импульсы с 10-го по 17-й несут
команды управления для восьми двухпозиционных объектов. В изби-
рательной части кода ТУ применяют помехозащищенный код с посто-
янным числом единиц. Поэтому для выбора линейного пункта из
шести импульсов активными должны быть обязательно три, т. е.
Св= 20, а для выбора группы объектов из четырех импульсов два
должны быть активными, т. е. С4= 6.
Таким образом, в системе ЧДЦ-66 максимальное число линейных
пунктов 20, число групп объектов на каждой станции 7 (для образо-
вания седьмой группы используют комбинацию из четырех активных
импульсов), число объектов в группе 8. Следовательно, полная ем-
кость по числу управляемых объектов этой системы 1120. Длитель-
ность нулевого и 18-го импульсов 200 мс, длительности остальных
импульсов сигнала ТУ 50 мс, т. е. полное время передачи сигнала
ТУ 1,25 с.
Сигнал ТС состоит из нулевого импульса, определяющего запрос
разрешения передачи, 19 информационных импульсов и завершаю-
щего импульса. Импульсы с 1-го по 9-й предназначены для выбора
группы, причем в этой части сигнала ТС применен помехозащищен-
ный код с постоянным числом единиц, равным четырем, т. е.
Сд= 126. Импульсы с 10-го по 19-й используют для выбора испол-
нительных цепей по распределительному методу, т. е. емкость систе-
мы по числу контролируемых объектов 1260. Длительность нулевого
импульса 150 мс, завершающего — 120 мс, остальных — 10 мс, поэто-
му полное время передачи сигнала ТС 0,46 с.
Систему ЧДЦ-66 можно применять на линиях с любым видом
тяги, для передачи сигналов ТУ и ТС могут быть использованы
воздушные и кабельные линии. В системе ЧДЦ-66 контролируется
нормальное состояние линии связи, прием сигналов ТУ или ТС под-
тверждается сигналом квитирования, для передачи команд служит
помехозащищенный код. Систему ЧДЦ-66 широко применяют на же-
лезных дорогах страны.
В исходном состоянии при отсутствии сигналов ТУ и ТС со сто-
роны центрального поста ЦП в линию Л1, Л2 поступает частота
231
fiy (рис. 10.5). Для передачи сигнала ТУ диспетчер набирает маршрут
на манипуляторе М, чем воздействует на наборные реле Нр. Эти
реле воздействуют на указательные реле У/<, предназначенные для
индикации на табло Т действий диспетчера по набору маршрута,
накопления приказов и формирования оперативной части сигнала ТУ.
После возбуждения соответствующих указательных реле УК включа-
ются начинающие реле И, реле выбора станции и группы РВ и ре-
гистрирующие реле Р. Реле выбора станции и группы РВ определяют
характер избирательной части кода, а регистрирующие реле Р —
исполнительной в соответствии с передаваемым приказом. После
этого включается распределитель РП и с помощью центрального
шифратора ЦШ изменяется частота генерации центрального
генератора ЦГ, вырабатывающего последовательно частотные им-
пульсы соответствующего кодового сигнала.
Частотные импульсы сигнала ТУ через фильтр ФА поступают по
линии Л1, Л2 на все линейные пункты ЛП. Через линейный транс-
форматор ЛТр и линейный усилитель ЛУ этот сигнал поступает
в линейный демодулятор Л ДМ, в котором частотные импульсы пре-
образуются в сигналы постоянного тока, воздействующие на рас-
пределитель линейного пункта РП1. Распределитель РП расшифро-
вывает комбинации избирательной части кода и отключает данный
Рис 10 5 Структурная схема системы ЧДЦ-66
232
линейный пункт ЛП1, если адрес сигнала ТУ не соответствует
его настройке.
Исполнительная часть сигнала ТУ поступает на регистрирующие
реле Р, запоминающие команды с тем, чтобы их можно было реа-
лизовать только после приема всего сигнала. При этом возбуждаются
соответствующее групповое Гр и управляющее Ур реле, которые
выбирают группу и объект управления и воздействуют на исполни-
тельные схемы электрической централизации ЭЦ. После окончания
приема сигнала ТУ устройства ЛП1 посылают квитирующий сигнал
частотой /4и, подтверждающий прием сигнала ТУ. Если квитирую-
щий сигнал с ЛП1 не поступил, передача сигнала ТУ повторяется.
Сигнал ТС передается при изменении состояния контролируемых
объектов, что определяется контрольными реле объектов К- При этом
срабатывает начинающее реле Н и соответствующее групповое
реле Гр, которое подает питание на линейный шифратор ЛШ
и линейный генератор ЛГ. Возбуждение генератора фиксирует реле
Г и его повторитель ПГ. Реле ПГ отключает линию от следующих
ЛП и подключает ЛГ в линию, идущую на ЦП. Этим исключается
одновременная передача сигнала ТС последующими ЛП.
Генератор ЛГ посылает в линию Л1, Л2 частоту запроса Ц„,
прием которой на ЦП вызывает кратковременное появление в линии
частоты f2y и затем f3y, сохраняющейся на все время передачи сигнала
ТС. Частота f3y на ЛП1, где возбуждено реле ПГ, включает реле П
и начинает работать линейный шифратор ЛШ, управляющий гене-
ратором ЛГ. В линию на ЦП передается сигнал ТС. Поступление
частоты f3y на впередилежащие ЛП запрещает передачу ими сиг-
налов ТС.
Сигнал ТС из линии Л1, Л2 поступает на ЦП и через фильтр ФА
и усилитель ЦУ подается на центральный демодулятор ЦДМ, где
частотные импульсы преобразуются в импульсы постоянного тока,
воздействующие на центральный дешифратор ЦДШ. В дешифраторе
ЦДШ определяются номера импульсов и их качество, в результате
чего импульсы активного качества фиксируются соответствующим
триггером Т1 — Т10. При приеме избирательной части сигнала ТС
включаются избирательные реле 1ИЗ — 9ИЗ и реле ОК, а при приеме
исполнительной части — исполнительные реле 1ИС — 10ИС. Реле
ИЗ включают групповые включающие реле Гр, которые совместно
с реле ИС воздействуют на контрольные реле К, осуществляющие
контрольную сигнализацию на табло Т и пульте П.
После полного приема сигнала ТС на ЦП частота Цу меня-
ется на квитирующий сигнал частотой f2y, а затем на частоту покоя,
приводящую все устройства в исходное состояние. Если прием сиг-
нала ТС не состоялся, то частота f3y сразу меняется на частоту f4y,
после чего передача сигнала ТС повторяется.
Во всех случаях неисправности кодовой линии или аппаратуры
ЦП диспетчер передает данный ЛП на резервное управление с пульта
резервного управления ПРУ. Автоматическая регистрация графика
исполненного движения поездов осуществляется поездографом ПЗ
на ЦП.
233
10.4. Циклические системы централизации
В диспетчерской централизации системы ЧДЦ-66 применяют
спорадический способ передачи сигналов ТУ и ТС, который обеспе-
чивает минимальный износ передающей и приемной релейно-кон-
тактной аппаратуры и предъявляет минимальные требования к про-
пускной способности канала связи и быстродействию кодовой аппа-
ратуры. Но при этом требуются специальные схемные узлы, обнару-
живающие изменение состояния контролируемых объектов, отсут-
ствует непрерывный контроль тракта передачи сигналов ТУ и ТС,
потери отдельных сигналов или их искажение требуют специальных
затрат времени, а иногда и невосполнимы.
С развитием бесконтактной техники преимущества спорадиче-
ского способа потеряли свое значение. Появились кодовые системы
циклического действия, в которых информация передается незави-
симо от изменений в состоянии контролируемых объектов повторяю-
щимися циклами.
В устройствах диспетчерской централизации применение цикличе-
ского способа целесообразно при передаче сигналов ТС. В связи
с этим появились системы с циклическим контролем, в которых
случайная потеря или искажение сигнала ТС автоматически вос-
полняется в следующем цикле контроля. Кроме этого, общий канал
связи может быть предоставлен линейным пунктам поочередно
в фиксированной последовательности, благодаря чему отпадает необ-
ходимость в узлах, регламентирующих использование канала связи,
выявляющих изменение состояния контролируемых объектов, в начи-
нающих и других реле, а также в избирательной части сигналов ТС,
что дает возможность сократить время их передачи и увеличить
объем передаваемой информации.
Впервые диспетчерская централизация с циклическим контролем,
нашедшая применение на двух многопутных пригородных участках
для передачи информации в устройствах диспетчерского контроля,
была разработана в нашей стране в начале шестидесятых годов
(ЦДЦ-ЦНИИ). В результате усовершенствования этой системы
была разработана новая система диспетчерской централизации
«Нева», которую в настоящее время широко внедряют на сети
дорог СССР.
Преимущества системы «Нева» по сравнению с другими систе-
мами диспетчерской централизации, кроме перечисленных выше: ис-
пользование более простой и совершенной линейной цепи; возмож-
ность применения на разветвленных участках дороги и в узлах;
независимость загрузки известительных каналов от размеров дви-
жения поездов. Каждая физическая линейная цепь в системе «Нева»
может служить для организации одного управляющего и трех извес-
тительных каналов, а при управлении двумя диспетчерскими
участками в одном телефонном кабеле высокой частоты могут быть
организованы четыре известительных канала.
В управляющем канале предусмотрены четыре частоты: 500; 600;
700; 800 Гц, построение сигнала ТУ в системе «Нева» аналогично
234
построению сигнала ТУ в системе ЧДЦ-66, но время передачи
этого сигнала уменьшено до 1,008 с. Емкость системы по управ-
лению 1120 приказов.
В известительных каналах используют частоты 1025 и 1225 Гц
(первый канал, дополнительный), 1625 и 1825 Гц (второй канал),
2225 и 2425 Гц (третий канал), 2825 и 3025 Гц (четвертый канал).
Известительные приказы в каждом канале передаются двумя час-
тотами, одна из которых соответствует нулю (пассивная), а другая —
единице (активная) кодового сигнала. Это стало возможным благо-
даря синхронной работе распределителей ЦП и ЛП, которая обеспе-
чивается высокостабильными тактовыми генераторами и специаль-
ными сигналами цикловой синхронизации.
Контролируемые объекты разделены на группы по 20 объектов.
В каждом известительном канале контролируется 460 объектов,
разделенных на 23 группы. Полная длительность цикла контроля
5,376 с. Информация о состоянии объектов каждой группы пере-
дается 22 импульсами длительностью 8 мс каждый, из которых
первый импульс — начальный, со 2-го по 21-й импульс — информа-
ционные, 22-й — завершающий. Начальный и завершающий импуль-
сы всегда передаются активными частотами. Между групповыми
блоками информации имеется интервал длительностью 48 мс. Мак-
симальная емкость системы по извещению при: одном канале 460 объ-
ектов, двух каналах 920 объектов, трех каналах 1380 объек-
тов.
Начало каждого цикла контроля сопровождается посылкой с ЦП
в линию по каналу ТУ импульса цикловой синхронизации ЦС, кото-
рым одновременно на всех ЛП запускаются устройства точного
отсчета времени, разделяющие цикл (время между двумя соседними
импульсами ЦС) на 24 интервала длительностью 224 мс каждый
(рис. 10.6, а). В каждом интервале передается сигнал ТС о состоянии
объектов в одной из 23 групп. Последний, 24-й интервал, передает
импульс ЦС, который посылается изменением частоты /4у на частоту
f3y в канале ТУ длительностью 64 мс.
Сигнал ТС (рис. 10.6, б) содержит 22 частотных импульса
длительностью 8 мс каждый. Сигнал ТУ (рис. 10.6, в) имеет 19 им-
пульсов: нулевой импульс длительностью 144 мс передается на час-
тоте f2y; шесть импульсов выбора ЛП, три импульса выбора группы;
восемь информационных импульсов и последний, завершающий им-
пульс, используемый также для выбора группы. Длительность
импульсов с 1-го по 18-й 48 мс.
Устройства центрального поста системы «Нева» (рис. 10.7) распо-
ложены в стативах двух типов: 1Ц «Нева» — аппаратура линейной
цепи и кодовые устройства канала ТУ; 2Ц «Нева»— кодовая аппа-
ратура одного канала ТС.
На линейных пунктах устанавливают один статив типа Л «Нева».
Для посылки приказа ТУ диспетчер нажимает соответствующие
кнопки на пульте-манипуляторе, что фиксируется наборными реле
ГН, которые включают реле Г. При этом прекращается передача
импульса ЦС и на центральный шифратор ЦШР поступают тактовые
235
а) ЦС цс
Канал ТС ПС 2ТС ЗТС 23 ТС 1ТС
777Z 7///\ 7///А
176МС Ц8мс 5,3760 t
Рис 10 6 Построение сигналов ТУ и ТС в системе «Нева»
Рис 10 7 Структурная схема системы «Нева»
236
импульсы. В ЦШР генерируется управляющий приказ в соответ-
ствии с состоянием наборных реле ГН. Блоки БДС исключают воз-
можность образования обходных цепей. В модуляторе М импульсы
постоянного тока кодового сигнала преобразуются в частотные им-
пульсы, которые поступают через фильтр Ф в линию.
На линейном пункте ЛП частотные сигналы проходят через
линейный трансформатор 1ЛТр, усиливаются в линейном усилителе
ЛУ и демодулятором Л ДМ преобразуются в импульсы постоянного
тока. Сигналы ТУ дешифрируются с помощью релейной схемы
ЛДШ, распределителя РР и избирательных реле 1ИГ — 5ИГ, в ре-
зультате чего возбуждается одно из групповых избирательных реле
1ГУ — 7ГУ той группы объектов, для которой предназначен приказ,
и одно из регистрирующих реле 1Р — 8Р, определяющее значение
приказа. Этими реле включается соответствующее управляющее
реле У, исполняющее принятый приказ.
Для передачи известительных приказов на каждом ЛП и на ЦП
установлены групповые распределители ГР, которые непрерывно
отсчитывают кодирующие группы, определяя момент посылки ин-
формации с данного линейного пункта В это время на ЛП пооче-
редно включаются групповые избиратели 1ГИ — ЗГИ, которые с по-
мощью контактов контрольных реле К и блоков БДС настраивают
линейный шифратор ЛШ Генератор Л Г вырабатывает частоты сиг-
нала ТС в соответствии с настройкой ЛШ, которые поступают
в линию через трансформатор 2ЛТр.
Частотные импульсы сигнала ТС из линии проходят через фильтр
Ф центрального поста ЦП, с помощью которого определяется час-
тотный канал ТС. Далее эти импульсы поступают в соответствую-
щий статив 2Ц, где усиливаются усилителем ЦУ, демодулируются
ЦДМ и дешифрируются блоком дешифратора ЦДШ. Принятая
информация фиксируется в триггерных блоках памяти ЦТР. Одно-
временно групповой распределитель 1ГР на ЦП определяет группу
объектов, состояние которых контролируется принятым сигналом ТС,
а в схеме проверки качества сигналов выявляется наличие новой
информации. При наличии новой информации срабатывают испол-
нительные реле И, ас помощью группового избирателя Г И через уси-
литель ГУ включается соответствующее избирательное реле В.
Контактами реле И и В включается контрольное реле К, переклю-
чающее лампы на табло. При отсутствии новой информации испол-
нительные, избирательные и контрольные реле не возбуждаются
и индикация на табло не меняется.
Синхронность работы групповых распределителей ГР линейных
пунктов и центрального поста обеспечивается блоком цикловой син-
хронизации ЦС, который вместе с общим групповым распредели-
телем ОГР определяет периодичность и длительность сигнала ЦС.
Блок ЦС работает от тактовых импульсов, вырабатываемых гене-
ратором ЛГ.
Диспетчерская централизация системы «Луч» — результат даль-
нейшего усовершенствования кодовых систем с циклическим спосо-
237
бом передачи сигналов ТС. Основными отличиями системы «Луч» от
диспетчерской централизации системы «Нева» является построение
бесконтактной аппаратуры на надежных кремниевых транзисторах;
использование в канале ТУ одной несущей частоты с относительной
фазовой манипуляцией; увеличение емкости системы по числу управ-
ляющих и известительных приказов; повышение защищенности сис-
темы от искажений; возможность передачи ответственных приказов,
связанных с обеспечением безопасности движения поездов. Кроме
того, в системе «Луч» сокращено число реле, причем на ЛП сохра-
нены только такие реле, которые срабатывают не более одного раза
при приеме сигнала ТУ. Повышение защищенности системы от иска-
жений достигается за счет увеличения кодового расстояния в управ-
ляющем приказе до четырех и возможностью переприема сигнала ТУ
на каждом пункте промежуточного усиления.
В канале ТУ системы «Луч» используется одна несущая частота
500 Гц с относительной фазовой манипуляцией ОФМ на 120°, причем
сдвиг фазы несущей частоты на 120° по часовой стрелке принят
за актйвный признак (логическая единица), а сдвиг фазы против
часовой стрелки—за пассивный (логический нуль). Благодаря
этому канал ТУ занимает полосу частот 400—600 Гц, что позволяет
использовать четвертый канал ТС с частотами 1025 и 1225 Гц, т. е.
увеличить емкость системы по извещению до 1840 объектов при
времени передачи полного известительного цикла 5,376 с.
Управляющий приказ имеет 31 импульс: нулевой импульс —
начальный, с 1-го по 12-й импульс — выбор станции; с 13-го по
18-й — выбор группы объектов; с 19-го по 26-й — передача номера
команды; с 2/-го по 30-й — передача признака команды. Части
приказа, которые выбирают станции и номера команды, имеют кодо-
вое расстояние, равное четырем, остальные части кода — двум.
Система «Луч» позволяет управлять объектами 16 групп на 32 ли-
нейных пунктах, причем в каждом пункте может быть принято
210 приказов, т. е. общая емкость системы по управлению 6720 при-
казов, что позволяет использовать один комплект аппаратуры ЦП
для управления двумя диспетчерскими участками.
Время передачи сигнала ТУ 0,48 с при длительности каждого
импульса 16 мс. Сигнал цикловой синхронизации содержит четыре
импульса длительностью по 16 мс активного качества. После приема
сигнала ТУ или ЦС на ЛП еще 34 мс проверяется отсутствие
изменения фазы в канале ТУ.
В системе «Луч» применена обратная проверка работы дешиф-
ратора, которая повышает надежность системы и достоверность
принимаемой информации. Она заключается в том, что каждый
импульс сигнала ТУ поступает в дешифратор через специальный
блок обратной проверки, в котором сравнивается реакция дешифра-
тора с принятым сигналом. При правильной реакции дешифратора
блок обратной проверки возвращается в исходное состояние, в про-
тивном случае он запирается и не пропускает остальные импульсы
сигнала ТУ в дешифратор.
23S
10.5. Аппаратура управления диспетчерской централизации
На станциях с кодовой централизацией действия дежурного
по станции при задании маршрута при кодовом управлении не отли-
чаются от его действий при прямом управлении маршрутной центра-
лизацией, а индикация на табло для районов, находящихся на ко-
довом управлении, аналогична индикации маршрутной централи-
зации. В дополнение к указанной индикации на табло фиксируется
прохождение сигналов ТУ и ТС, на пульте устанавливают кнопку
ВК (вызов сигнала ТС) и предусматривается переход на резервное
управление.
Пульт резервного управления станционной кодовой централи-
зации аналогичен пульту-табло маршрутной релейной централиза-
ции. Для перехода на резервное управление на манипуляторе
нажимают кнопку резервного управления. На выносном табло начи-
нает мигать красная лампа, а на пульте резервного управления —
зеленая. Кроме этого, возможен переход на резервное управление
без участия кодовых устройств нажатием специальной кнопки на
пульте резервного управления, при этом лампочки на табло и пульте
резервного управления горят непрерывно. Отмена резервного
управления осуществляется вытягиванием кнопки на пульте резерв-
ного управления и на манипуляторе, при этом контрольные лам-
почки гаснут и схема переходит в состояние кодового управления.
Кнопка перехода на резервное управление на манипуляторе нор-
мально должна быть запломбирована.
Аппаратура управления и контроля диспетчерской централизации
размещена на центральном диспетчерском посту в здании отделения
дороги или в отдельном специальном здании. Необходимо, чтобы
на посту диспетчерской централизации были помещения поездных
диспетчеров (аппаратные), кодовой аппаратуры, электропитающих
устройств, аккумуляторов, устройств связи. Число аппаратных
определяют числом диспетчерских кругов, обслуживаемых данным
постом.
До 1960 г. на постах диспетчерской централизации устанавли-
вали пульт-табло желобкового типа с маршрутным управлением.
В верхней части такого пульта-табло в два яруса размещена свето-
схема станций участка, а нижняя часть служит рабочим столом
диспетчера. На пульте-табло имеются лампочки, сигнализирующие
б задании маршрута и его занятости на каждой станции, состоянии
прилегающих к станциям перегонов, направлении движения поездов;
контролируется открытое состояние входных и выходных светофоров.
На пульте-табло предусмотрен ряд дополнительных кнопок: перевода
стрелок без открытия сигнала, закрытия сигнала, передачи стрелок
на местное управление, вызова станционного работника к аппарату
связи, отмены задания, вызова механика, переключения режима
табло, снижения напряжения на светофорных лампах.
Вместе с развитием систем диспетчерской централизации совер-
шенствовались и аппараты управления. В настоящее время рабочее
239
место диспетчера состоит из пульта-манипулятора и выносного табло.
В пульте-манипуляторе встроены секции связи и поездограф.
Все необходимые действия по заданию маршрутов на станциях
диспетчер выполняет с помощью пульта-манипулятора, панель кото-
рого условно разделена на зоны. Кнопки выбора станции находятся
в нижней зоне, число этих кнопок равно числу станций на участке.
В центральной зоне пульта-манипулятора имеются маршрутные
кнопки, число которых определяется схемой путей станций на участ-
ке. При наличии станций только с поперечной схемой путей пре-
дусмотрено три ряда кнопок, а с продольной схемой путей — четыре
ряда. Число кнопок в каждом ряду определяют максимальным чис-
лом путей наиболее крупной станции данного участка. В правой и ле-
вой зонах пульта-манипулятора устанавливают вспомогательные
кнопки.
На пульте-манипуляторе маршрут задают по маршрутному
принципу. Перед заданием маршрута диспетчер выбирает линейный
пункт нажатием соответствующей кнопки в нижней зоне. Правиль-
ность выбора линейного пункта контролирует диспетчер по световым
ячейкам с названиями линейных пунктов, расположенных над кноп-
ками в нижней зоне пульта-манипулятора. Маршрут задают нажа-
тием кнопок в центральной зоне пульта-манипулятора. После нажа-
тия кнопки, соответствующей началу маршрута, в световой ячейке
Задание над маршрутными кнопками загорается белая лампочка
и горит до тех пор, пока диспетчер не нажмет кнопку конца маршрута.
При необходимости задания маршрута без открытия сигналов нажи-
мается кнопка БС, этой же кнопкой переключается ранее открытый
сигнал. Для отмены незаконченного задания маршрута имеется
кнопка Отмена.
Вспомогательные кнопки в правой и левой зонах размещены
в два ряда (по семь кнопок в каждом ряду), причем кнопки правой
зоны относятся к одной горловине станций, а левой — к другой
горловине. Вспомогательные кнопки предназначены для управления
разъединителями высоковольтной линии, передачи стрелок на мест-
ное управление, вызова работников соответствующей горловины
станции из помещения дежурного по станции или электромеханика,
выдачи разрешения на отправление поезда со станции, находящейся
на автономном управлении, вызова передачи сигналов ТС (в систе-
мах спорадического действия), подсветки табло и отмены незакон-
ченных действий.
Выносное табло диспетчерской централизации представляет собой
светосхему участка, по которой диспетчер осуществляет контроль
поездного положения и состояния станционных объектов управления.
На станциях диспетчерского круга контролируется состояние
станционных путей и направление движения находящихся на них по-
ездов по местоположению головы поезда, занятость стрелочных изо-
лированных участков, состояние прилегающих перегонов. При зада-
нии маршрута диспетчером с момента нажатия маршрутных кнопок
до получения контроля о задании маршрута белым мигающим све-
том горят крайние ячейки пути, на который задается маршрут.
240
После получения контроля о задании маршрута лампочки ячеек
станционного пути и стрелочных участков горят белым светом поло-
сой по заданному маршруту. По мере движения поезда в ячейках
стрелочных участков и приемо-отправочного пути загораются крас-
ные лампочки при их занятом состоянии; их индикация выклю-
чается после освобождения. При занятии поездом приемо-отпра-
вочного пути в центральной и крайней ячейках со стороны головы
поезда горят красные лампочки, этим фиксируется занятость пути
и направление движения поезда. Состояние стрелок на станции кон-
тролируется нажатием соответствующей станционной кнопки и кноп-
ки Подсветка.
При отсутствии устройств диспетчерского контроля на перегонах
на табло контролируются состояния двух блок-участков перед каж-
дой станцией (блок-участки приближения и удаления), занятие пере-
гона и направление движения поезда по перегону. Если перегоны
оборудованы устройствами диспетчерского контроля, то дополни-
тельно имеется индикация о состоянии каждого блок-участка
перегонов.
На табло над каждой станцией размещены лампочки контроля
работы устройств, относящихся к данной станции: контрольная
аварийная, горящая при потере контроля положения стрелки, при
перегорании лампы красного огня светофоров и при выключении
питания в станционных релейных шкафах; контроля поступления
сигналов ТС; контроля положения разъединителей высоковольтной
линии в каждой горловине станции; контроля замыкания маршрута
по горловинам станции; сезонного и резервного управления; контроля
автоматической установки маршрутов.
Передача района станции на местное управление осуществля-
ется после выбора станции нажатием на пульте-манипуляторе соот-
ветствующей кнопки местного управления. Правильность выбора
района местного управления контролируется на табло красным све-
том ячеек, ограничивающих район местного управления. После этого
нажимают кнопку Пуск местного управления. Аналогичная индика-
ция на табло имеется при переходе иа местное управление на самой
станции с пульта резервного управления. Для станций с автономным
режимом работы на табло имеется контроль состояния приемо-
отправочных путей, открытого состояния входных и выходных свето-
форов и получения разрешения на отправление поезда.
Для автоматической записи исполненного графика движения по-
ездов применяют поездограф типа ППР-100, который связан с
устройствами диспетчерской централизации и получает данные для
записи от контактов контрольных реле. Поездографом управляют
с щитка управления в передней части стола пульта-манипулятора.
На щитке имеетсй пять кнопок: включения движения механизма
перемещения графика, включения печатающих электромагнитов, на-
стройки движения графика (при каждом нажатии передвигает рамку
на 0,1 мм), переключения цветов ленты, опробования работы печа-
тающих электромагнитов.
Лента графика по вертикали разделена на часы и минуты,
241
а по горизонтали нанесены раздельные пункты участка с обозна-
чением контролируемых объектов (участки приближения и удаления,
станционные пути) на каждом пункте. Периодичность контроля
1 мин, отметки времени на графике делаются через 2 мин (для четного
направления красным цветом,.для нечетного — синим). По отметкам
времени диспетчер строит график для каждого поезда, проходящего
по участку.
Устройства связи рабочего места диспетчера дают возможность
посылки избирательного вызова и ведения переговоров по цепям
поездной диспетчерской связи, по служебной связи электромеханика,
по каналу поездной радиосвязи, а также возможность выхода
в телефонную сеть узла через станцию ЦТС и АТС.
В качестве пульта резервного управления на станциях приме-
няют типовой пульт-табло электрической централизации точечного
типа, который размещают в пассажирском здании. Для перехода
на резервное управление в пульт необходимо вставить и повернуть
специальный ключ, который хранится у начальника станции. При
этом исключается центральное диспетчерское управление данной
станцией при сохранении зависимостей между стрелками и сигналами
и диспетчерского контроля (при исправности кодовых устройств
и линии). Работа на пульте резервного управления аналогична
действиям дежурного на пульте-табло электрической централизации
малых станций.
Маневровая работа на станциях при диспетчерской централи-
зации осуществляется с помощью передачи района станции на мест-
ное управление. Маневры можно выполнять с выходом и без выхода
на перегон. В первом случае на входном светофоре включается
лунно-белый огонь, обращенный в сторону станции, а на перегоне
устанавливается направление движения, соответствующее отправ-
лению поезда со станции, осуществляющей маневры. На соседней
станции при этом фиксируется занятость перегона.
В районе, переданном на местное управление, маневровой ра-
ботой управляют с маневровой колонки, в которой при разрешении
маневров загорается соответствующая лампочка сначала мигающим,
а после восприятия маневров — непрерывным светом. При местном
управлении стрелки переводят из путевых коробок у стрелочных
приводов специальным ключом, который находится в маневровой
колонке. Лицо, ответственное за проведение маневров, должно про-
верять фактическую свободность стрелочных участков. После окон-
чания маневров ключ вставляют в маневровую колонку, стрелки
возвращаются на центральное управление. Пользование местным
управлением требует повышенного внимания как со стороны диспет-
чера и дежурного по станции, так и со стороны лица, выполняющего
маневры.
Для разгрузки диспетчера применяют устройства автоматической
установки маршрутов АУМ, при включении которых иа станции
выполняется заданная последовательность установки маршрутов.
При этом маршрут приема устанавливается с момента вступления
поезда на второй участок приближения, а маршрут отправления —
242
с момента появления на пути индикации «головы поезда». Маршруты
приема и отправления выбирают по заданной программе. За дис-
петчером сохраняется право в течение 8 с с момента начала автома-
тической установки маршрута задать другой маршрут или после
окончания автоматической установки маршрута переключить свето-
фор и отменить маршрут. Маршруты отправления устанавливаются
автоматически только при автоматической установке маршрута
приема.
Надежность действия устройств диспетчерской централизации
зависит от правильного и своевременного обслуживания. Периоди-
чески в сроки, установленные графиком, в контрольно-измеритель-
ных пунктах (КИПах) проверяют кодовые устройства (релейная
аппаратура — один раз в год, бесконтактная — один раз в два года).
Кроме этого, на центральном посту и на линейных пунктах имеется
резервный комплект аппаратуры для внеплановой замены. Периоди-
чески следует проверять линейные цепи, измерять уровни сигналов
в каналах ТУ и ТС и сопротивление изоляции линейных проводов.
Для испытания и регулировки аппаратуры диспетчерской централи-
зации предусмотрены специальные испытательные установки, кото-
рыми оборудуют КИПы. В системе «Нева» на центральном посту
устанавливают испытательный статив типа ИЦ, который позволяет
отыскать повреждение в каналах ТУ и ТС.
В настоящее время в системах диспетчерской централизации
на рабочем месте диспетчера устанавливают один или несколько
графических электронных дисплеев, с помощью которых диспетчеру
выдается вся информация о поездной ситуации на участке, о состоя-
нии перегонов, приемо-отправочных путей и горловин станций, а
также о номерах и направлении движения поездов, находящихся на
участке и маневровой работе, проводимой на станциях. Работой
дисплеев управляет микроЭВМ, получающая исходную информацию
от устройств центрального поста.
ГЛАВА
11
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ
СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРОК
11.1. Структура систем автоматизации горочных процессов
Сортировочные горки используют для переработки составов
путем сортировки вагонов с использованием в основном силы тя-
жести. Различают горки большой мощности с среднесуточной пере-
работкой не менее 5000 вагонов и с числом путей в сортировочном
парке не менее 30, горки средней мощности при среднесуточной
переработке от 2000 до 5000 вагонов и числе путей в сортировочном
парке от 17 до 30 и горки малой мощности, которые имеют до 16 путей
в сортировочном парке и переработку от 250 до 2000 вагонов в сутки.
При среднесуточной переработке до 250 вагонов применяют полу-
горки и вытяжные пути специального профиля
На горках большой мощности интенсивность перевода стрелок
на распределительной зоне достигает 1500 раз за сутки. Поэтому
механизация и автоматизация работы сортировочных горок является
необходимым условием обеспечения их высокой перерабатывающей
способности. При этом наибольший эффект дает комплексная меха-
низация и автоматизация технологического процесса сортировки ва-
гонов, включающая в себя применение передовой технологии и со-
временных технических средств, основанных на оптимальном плане
и профиле горки, высоких параметрах горочных локомотивов и ус-
тройств автоматики.
Комплекс устройств автоматизации сортировочных горок
(рис. 11.1) содержит горочную автоматическую централизацию
(ГАЦ) для перевода стрелок и задания маршрутов скатывания
отцепов, систему автоматического задания скорости роспуска со-
ставов (АЗСР) для управления горочными светофорами и горочной
автоматической локомотивной сигнализацией (ГАЛС) или непосред-
ственно горочным локомотивом с помощью системы телеуправления
(ТГЛ), систему автоматического регулирования скорости скатыва-
ния отцепов (АРС) для управления вагонными замедлителями
и обеспечения заданного интервала движения отцепов и даль-
ности их пробегов Автоматизацию работы ГАЦ достигают за счет
применения горочного программно-задающего устройства (ГПЗУ),
позволяющего запоминать и автоматически реализовывать програм-
мы роспуска шести составов
Для нормальной работы сортировочной горки необходимо, чтобы
выполнялись условия скатывания вагонов под влиянием силы тяже-
сти, которые определяют высоту горки, обеспечивающую скатывание
плохого (расчетного) бегуна при наихудших погодных условиях до
расчетной точки самого трудного по сопротивлению пути При этом
244
расчетную точку выбирают на расстоянии 100 м от предельного
столбика пути для горок большой мощности, 80 м для горок
средней мощности и 50 м для горок малой мощности. Высоту горки
определяют как разность отметок горба горки и расчетной точки
//г = [ip(“о + wcp) И- 20zi + 92 а0] Ю 3 — Ло,
где Др — расстояние от горба горки до расчетной точки (расчетная длина горки),
<Оо — основное удельное сопротивление движению расчетного бегуна,
“ср — удельное сопротивление воздушной среды и ветра, возникающие при
движении расчетного бегуна,
п — число стрелок в маршруте скатывания отцепа до расчетной точки,
2 а° — сумма углов поворота кривых,
ho — энергетическая высота, соответствующая расчетной скорости роспуска и0,
йп = Oo/2g'
Приведенное ускорение свободного падения
g' = 9,81<?/(<7 + 4,2n0),
где q — вес вращающихся частей вагона,
п„ — число осей v вагона
Основное удельное сопротивление со0 уменьшается при увели-
чении массы вагона и увеличивается с понижением температуры.
Большинство отцепов обладает меньшим ходовым сопротивле-
нием, чем расчетный плохой бегун, поэтому для них высота горки ока-
зывается завышенной. Это приводит к необходимости их торможения
во время скатывания с горки Для этого горки большой и средней
мощностей оборудуют тремя позициями, а малой мощности — двумя
позициями. В каждой тормозной позиции устанавливают замедли-
тели, причем первая тормозная позиция 1ТП осуществляет интер-
вальное торможение, вторая ПТП — интервальное и целевое тормо-
жение, а третья ШТП — только целевое торможение.
Суммарная расчетная мощность тормозных позиций по маршруту
скатывания отцепов должна обеспечивать остановку шестиосного
АЗСР
______________гли
гпзу
ГАЛС, тгл
АРС
Рис 11 1 Комплекс устройств автоматизации сортировочных горок
245
вагона массой 1270 кН с удельным сопротивлением со0= 0,5 Н/кН
при попутном ветре, высокой температуре воздуха и легком пути
на второй тормозной позиции при использовании 75% мощности
замедлителей первой тормозной позиции. Мощность тормозных пози-
ций определяется энергетической высотой, погашенной на них,
йт = /г> + й2 = Hr + h0 — Л°’ — Лс,
где hi, — используемые мощности первой и второй тормозных
позиций;
(&* + 20пЦ-9Sа0) 10~3 — энергетическая высота, потерянная очень хорошим бе-
гуном на преодоление всех видов сопротивлений при
благоприятных условиях скатывания на протяжении
длины / от вершины горки до конца второй тормозной
позиции;
hc = (Др— /)/с • 10“ 3— профильная высота, соответствующая концу второй
тормозной позиции относительно расчетной точки в
подгорочном парке;
ic — средний уклон стрелочной зоны.
Для увеличения переработки вагонов применяют параллельный
надвиг и роспуск составов. Для этого горки большой мощности
проектируют с двумя надвижными и двумя спускными путями на
двусторонних станциях и с тремя или пятью надвижными и тремя
спускными путями на односторонних станциях. На горках средней
мощности применяют два пути надвига и один или два спускных
пути, а на горках малой мощности — один надвижной и один
спускной пути. Для сжатия автосцепок состава перед роспуском
необходимо, чтобы путь надвига имел подъем не более 8%0 на про-
тяжении не менее 50 м.
Для обеспечения наибольшей скорости роспуска расстояние 1В от
горба до 1ТП должно быть таким, чтобы скорость входа очень
хорошего бегуна на замедлитель при благоприятных условиях ска-
тывания была 7 м/с, т. е.
hB + ho = ЛОтах + й“в,
где hB=lBiB- 10“3— разность отметок горба горки и 1ТГГ,
iB — средний уклон от горба горки до 1ТП\
^ктах = итах/2§'—энергетическая высота, соответствующая скорости отах =
= 7 м/с;
^щХв= Ю 31вы —энергетическая высота, погашаемая сопротивлением дви-
жению <•).
ОтСЮДа 4 = (^тах — Уо)/[2§'(гв — ®) 10~3].
Необходимо, чтобы интервал скатывания отцепов с горки обеспе-
чивал перевод разделительных стрелок и исключал нагон отцепов
на путях подгорочного парка
1инт — (^п G) + ^стр,
где t„—tx=At— разность времени пробега плохого t„ и хорошего /х бегунов
до разделительной стрелки;
/стр — время интервала на разделительной стрелке /стр = (/„с +
+ ~2~+ —)/и";
^ис=/пр+1ос+/р—полная длина стрелочного изолированного участка;
246
th, t>i — длина базы первого и второго отцепов;
цп — расчетная скорость плохого бегуна;
/и₽= Утах/пс — длина предстрелочного участка;
утах — максимальная скорость движения отцепа;
/Пс — время перевода стрелки;
/ос — длина остряков стрелочного перевода;
/р — расстояние от корня остряков стрелочного перевода до изо-
лирующих стыков.
При расчете интервала учитывают, что каждую стрелку и каждый
замедлитель выделяют в отдельный изолированный участок. Для
замедлителей минимальный интервал между отцепами
/зам = (/пз + ~ + -у~)/цп,
где Zn3 — полная длина изолированного участка замедлителя.
При проектировании плана и профиля сортировочной горки, а так-
же размещения на ней разделительных стрелок и тормозных позиций
используют графоаналитический метод, позволяющий определить
энергетические высоты ключевых точек горки. Этот метод весьма
трудоемок, что не позволяет применять его для определения вре-
мени роспуска реальных составов, характеризующихся большим
разбросом длин и ходовых качеств отцепов. В этом случае преду-
сматривают математическое моделирование скатывания отцепов на
ЭВМ на основе анализа натурного листа поезда, в котором в виде
цифрового кода содержится информация о подвижном составе (вес,
число осей, боковая поверхность и длина, тип подшипников), номере
пути скатывания и др.
Перерабатывающую способность сортировочной горки опреде-
ляют числом вагонов, сортируемых за сутки, т. е.
п = IU440 - 2 ТДА/рф + /и)] т ф-
где У Уд — затраты времени на выполнение дополнительных операций;
/рф — средняя продолжительность расформирования одного состава;
/„ — средний интервал между роспусками составов;
т — среднее число вагонов в составе;
п„ — число местных вагонов, сортируемых за сутки.
Время 2 Л включает в себя затраты времени на сортировку
местных вагонов, повторный роспуск вагонов с отсевных путей,
осаживание вагонов на путях со стороны горки, пропуск поездных
локомотивов в депо, смену локомотивных и составительских бригад
и т. д. Для существующих горок 2 Л определяют статистически,
а для проектируемых принимают равным 150—200 мин. Время Грф
также определяют статистически или моделированием роспуска со-
ставов на ЭВМ. Интервал между роспусками составов /и зависит
от числа горочных локомотивов, путей надвига и технологии работы
горки. При одном горочном локомотиве
/и ~ /з + /нд — /з Н“ /нд/^нд,
где /3 — интервал времени с момента окончания роспуска состава до подачи локо-
мотива к очередному составу;
/Нд — продолжительность надвига состава;
/нд — расстояние пути надвига (от выходного светофора парка приема до горба
горки);
цнд — средняя скорость надвига состава.
247
При двух горочных локомотивах и одном пути надвига
/и — ^нд ^ос,
где /ос — интервал времени от момента окончания роспуска состава до освобожденйя
пути первым локомотивом для надвига следующего состава вторым ло
комотивом
Наличие обходного пути для пропуска горочного локомотива
в парк приема, а также наличие двух путей надвига позволяют
сократить интервал /„ до 0,5—1,0 мин. Организация параллельного
роспуска составов увеличивает перерабатывающую способность
горки на 20—25%.
При одном пути надвига на горке повысить ее перерабатывающую
способность можно применением попутного надвига или предвари-
тельного подтягивания состава до определенной точки пути надвига
при роспуске предыдущего состава. Такая организация работы горки
возможна при использовании координатной системы попутного на-
двига (КСПН) составов.
11.2. Напольные устройства горочной автоматики
К напольным устройствам автоматики, применяемым на сортиро-
вочных горках, относят горочные вагонные замедлители, устройства
измерения весовой категории отцепов, скорости и ускорения их дви-
жения, горочные светофоры и их повторители с указателями,
устройства пневматической очистки стрелок, контроля заполнения
путей подгорочного парка в системе АРС, горочные рельсовые цепи
и стрелочные электроприводы в системе ГАЦ, линейные шлейфы
канала индуктивной связи в системах ГАЛС и ТГЛ.
Горочные вагонные замедлители необходимы для интервального
и прицельного торможения при скатывании отцепов. Для сорти-
ровочных горок предназначены механические клещевидно-весовые
КВ, клещевидно-нажимные КНП и клещевидно-нажимные М50 за-
медлители. Торможение отцепов замедлителями осуществляется
нажатием тормозными шинами, расположенными вдоль рельсов,
на бандажи колес вагонов под действием давления воздуха в пневма-
тических тормозных цилиндрах. Изменением давления сжатого воз-
духа в цилиндре регулируется сила нажатия тормозных шин, обес-
печивается разная степень торможения отцепа в замедлителе, а при
выпуске воздуха из тормозных цилиндров отцепы растормаживаются.
Тормозная сила замедлителя создается за счет трения между
колесами и тормозными шинами. Для снижения скорости вагона
необходимо, чтобы тормозная сила Вт была приложена к центру
колеса. При этом
Н, = 2K^PKr/R= 2КтРкКпр,
где Кт — коэффициент трения,
Рк — сила нажатия тормозной шины на колесо,
г — расстояние от центра тяжести площади сцепления тормозной шины
с колесом до точки опоры колеса,
R — радиус колеса,
Кпр= r/R — коэффициент приведения
248
Коэффициент приведения /С„р, определяющий тормозную силу за-
медлителя, увеличивается при повышении уровня тормозной шины
и уменьшении ее ширины. Однако уменьшение ширины шины ведет
к ускорению ее износа, а подъем уровня тормозной шины ограни-
чивается требованиями габарита. Практически ширина шины при-
нята 50 мм, а ее высота — не более 110 мм над уровнем головки
рельса снаружи и 120 мм внутри колеи.
Значение коэффициента трения К, определяется материалом
шины, состоянием поверхностей шины и колеса, степенью нажатия
шин и скоростью движения колес. При расчетах принимают Кт=0,1.
Работа замедлителей длиной /г при торможении отцепа с числом
осей п и весом Q А= 2Втп1т, а погашаемая замедлителем энер-
гетическая высота hy= A/Q= АКтРкКпрпВ/Q.
Для исключения выжимания колес и схода вагона с рельсов
при слишком большом нажатии тормозных шин наибольшая тор-
мозная сила Втм должна удовлетворять условию равенства ее момен-
та относительно мгновенного центра вращения колеса при его вы-
жимании и момента силы тяжести относительно той же точки, т. е.
В™ < q^b(2R- b) /(R- Ь) или для максимальной силы нажатия
шины на колесо
Р км -С qo^b(2R—b) /2KrKnp(R-b),
где qQ — вес вагона, приходящийся на одно колесо,
b— уровень тормозной шины над головкой рельса
Отличительной особенностью весовых замедлителей является то,
что погашаемая ими энергетическая высота не зависит ог веса
вагона. Это объясняется тем, что у таких замедлителей нажатие
тормозных шин Рк создается весом Q/2n колеса вагона, катящегося
по нижнему выступу тормозной балки, приподнятой над рельсом
и способной поворачиваться относительно точки опоры. Тормозная
сила весового замедлителя на одну ось
Во — 4КтРкКпо = / П'
где К — коэффициент передачи механизма замедлителя
Работа торможения для этого случая
А = Воп1т = 2KTKKnpPQ,
а погашаемая энергетическая высота
йт = A/Q = 2К,ККпр1т
Таким образом, в весовом замедлителе принципиально невоз-
можно выжимание вагонов, чем обеспечивается получение макси-
мальной удельной погашаемой энергетической высоты. Естественно,
приведенные выражения дают ориентировочные значения энергети-
ческой высоты, погашаемой замедлителем, так как в действитель-
ности сила нажатия сложно зависит от числа одновременно тор-
мозимых колес, технического состояния замедлителя и других фак-
торов.
В весовом замедлителе типа КВ сжатый воздух используют для
подъема и удержания его системы в рабочем положении, а тормозную
249
силу определяют трением между колесами вагона и шинами за счет
веса вагона. В отторможенном положении (рис. 11.2, а) расстояние
между тормозными шинами 9 замедлителя 160 мм, а шина качаю-
щейся балки 7 опущена ниже уровня головки рельса 11, что позво-
ляет колесу свободно катиться по рельсу 11 и торможение не про-
исходит.
Для торможения отцепа в цилиндры 3 с поршнями 2 замедли-
теля подается сжатый воздух (рис. 11.2, б), рама 10 с помощью
двуплечего рычага 1, закрепленного на оси 14, одноплечего рычага 4
и рычагов 5 поднимается. Шина 8 качающей балки тоже поднимается
над головкой рельса на высоту 46 мм, а тормозные шины 9 сближа-
ются до 140 мм. При вкатывании вагона на замедлитель его колеса,
опуская качающуюся балку 7 на 31 мм вокруг оси 6, зажимаются
между тормозными шинами 9. Замедлитель типа КВ при нормальном
давлении воздуха обеспечивает отрыв колес вагонов всех типов от
рельсов и движение их по шине качающейся балки 7. При этом сила
нажатия на боковые грани колес зависит от веса вагона, поэтому
чем тяжелее вагон, тем он сильнее тормозится. Тормозная система
возвращается в исходное состояние пружинами 12, 13.
Перспективным направлением совершенствования конструкции
замедлителей является использование вихревых токов в колесе для
создания тормозного усилия, что имеет место в электромагнитных
замедлителях, в которых силы трения незначительны. Это позволяет
значительно уменьшить износ элементов замедлителя и колес, полнее
использовать мощности замедлителя, так как тормозная сила не
зависит от погодных условий и состояния поверхностей трения.
Кроме этого, небольшая длина замедлителя дает возможность его
размещения на кривых участках пути.
Электромагнитный замедлитель типа ЭМЗ-4-74 содержит магни-
топровод, охватывающий рельс снизу, на котором с обеих сторон
от рельса расположены катушки, создающие магнитный поток
между полюсами магнитопровода. На полюсах установлены по-
движные тормозные шины, соприкасающиеся с колесом.
Весомер применяют на автоматизированных сортировочных гор-
ках для определения средней весовой категории отцепов при авто-
матическом регулировании скорости их скатывания. Шесть весовых
категорий различаются степенью нажатия колеса иа весомер: лег-
кая — до 1,7 тс, легкосредняя — до 3, средняя — до 5, среднетяже-
лая — до 6,5, тяжелая — дог8,5 и особо тяжелая — до 10 тс. Для
фиксации весовой категории отцепа весомер снабжен контактной
системой, на которую воздействует пружина, прогибающаяся при
вступлении колеса отцепа на весомер. При этом от легкого отцепа
замыкается один контакт, от легкосреднего — два, от среднего —
три и т. д. От особо тяжелого отцепа замыкаются все шесть контактов.
Первый контакт, замыкающийся при проследовании через весомер
всех отцепов, используют для счета числа осей в отцепе, т. е. опре-
деления его длины.
Среднюю весовую категорию отцепа определяют делением пол-
ного условного веса отцепа на число осей в нем. Для определения
250
Рис 11 2 Клещевидно весовой вагонный замедлитель типа КВ в расторможенном
(а) и заторможенном (б) состояниях
средней длины отцепа каждые восемь импульсов первого контакта
весомера соответствуют длине отцепа 30 м.
Весомер располагают на контрольном измерительном участке
за горбом горки, который имеет длину около 40 м. На этом же участке
установлены три или четыре магнитные педали для измерения уско-
рения движения отцепа. Педали делят измерительный участок на две
части, на каждой из которых измеряется время проследования первой
оси отцепа (по моментам t\, t2 вступления на соответствующую
педаль). Ускорение движения отцепа
Ох = L(ti — + /г)],
где L — длина измерительного участка
Радиолокационные измерители скорости используют в системах
АРС и АЗСР. За последнее время нашел применение радиолока-
ционный измеритель скорости движения вагонов РИС-В2, который
представляет собой малогабаритное устройство миллиметрового диа-
пазона радиоволн и измеряет скорости движения вагонов в диапа-
зоне — 2—30 км/ч.
Горочные светофоры и их повторители служат для сигнализации
машинистам горочных локомотивов перед горбом горки и на каждом
пути надвига. Их устанавливают через каждые 150 м вдоль пути
надвига. Аналогичные светофоры размещают и на путях парка при-
бытия. Кроме этого, пути парка прибытия оборудуют устройствами
горочной автоматической локомотивной сигнализации, позволяю-
щими передавать значения показаний горочных светофоров в кабину
горочного локомотива. В зависимости от возможной скорости
роспуска состава горочный светофор и его повторители сигнализи-
руют желтым, желтым с зеленым и зеленым огнями. Красный огонь
требует остановки состава, а дополнительное включение буквы «Н»
на маршрутном указателе — осаживания состава от горба горки.
Маневровые светофоры, устанавливаемые на каждый пучок
251
пути, и горочный светофор, сигнализирующий лунно-белым огнем,
регулируют маневровые передвижения в подгорочном парке.
С горочного поста управляют работой сортировочной горки. Он
представляет собой трехэтажное здание с застекленной выносной
наблюдательной площадкой. Необходимо, чтобы из горочного поста
хорошо обозревались приближающиеся к замедлителям вагоны, стре-
лочная зона и подгорочный парк, поэтому пост находится у горочной
горловины ниже второй тормозной позиции. При этом создаются
наиболее благоприятные условия для оценки оператором ходовых
свойств, скоростей и степени торможения отцепов. На третьем этаже
горочного поста расположен аппаратный зал и вспомогательные
помещения, на втором — аппаратура устройств горочной автома-
тики, электрической централизации и вычислительной техники, а на
первом — котельная, кабельное и аккумуляторное помещения и ус-
тройства пневмопочты. На горочном посту совмещенного типа на-
ходятся дежурные по горке и парку прибытия, маневровый дис-
петчер и техническая контора. При этом достигается концентрация
управления сортировочной станцией, что снижает потери времени
на управленческие функции.
Перед третьей тормозной позицией расположены будки дистан-
ционного управления парковыми замедлителями, причем учитывают,
что из одной будки можно управлять замедлителями двух пучков
путей. В будках имеются пульты для контроля работы парковой
тормозной позиции и резервного управления замедлителями.
На горочном посту устанавливают наклонные пульты-табло,
собранные из прямоугольных и трапецеидальных секций. На прямо-
угольных секциях размещена мнемосхема парка прибытия и надвиж-
ной части горки, на трапецеидальных — мнемосхемы пучков путей
подгорочного парка и средства связи. Кнопки управления сигналами
и замедлителями и стрелочные рукоятки расположены по плану пу-
тей. Стрелочные рукоятки имеют три положения: два крайних соот-
ветствуют положениям стрелки, а среднее — автоматическому ре-
жиму управления стрелкой.
Пневматическую почту применяют на сортировочных станциях
для пересылки грузовых документов. С ее помощью пакеты с грузо-
выми документами прибывающих поездов из парка прибытия пере-
сылаются в техническую контору, где составляют план расформи-
рования поезда. Документы на сформированный состав пересыла-
ются из технической конторы в парк отправления для вручения
машинисту поезда.
Пневматическая очистка стрелок служит для бесперебойного зада-
ния маршрутов скатывания отцепов зимой. У каждого привода стрелки
устанавливают воздухосборник и два электропневматических клапана,
включающих воздух только в трубопровод со стороны отжатого остря-
ка стрелки. Стрелки очищаются циклически. Время очистки каждой
стрелки 4 с, после чего с интервалом 0,3 с начинается очистка следую-
щей стрелки. Цикл очистки стрелок повторяется через 6 мин. Очистку
включают нажатием на пульте кнопки Включение очистки, на пульте
начинает мигать белая лампочка Очистка стрелок.
252
11.3. Горочная автоматическая централизация
и программно-задающие устройства
Устройства горочной автоматической централизации (ГАЦ)
предназначены для автоматического перевода стрелок по маршрутам
скатывания отцепов на сортировочных горках. Особенностью
устройств ГАЦ является то, что в них при открытии горочных свето-
форов не проверяются положение и свободность стрелок, а показания
сигналов несут информацию о скорости роспуска состава. Показание
горочного светофора выбирает дежурный по горке, а при системе
АЗСР — автоматически.
Нормально разомкнутые рельсовые цепи исключают перевод
стрелок под отцепом в устройствах ГАЦ. Основным требованием,
которому отвечают рельсовые цепи этого типа, является надежная
и быстрая фиксация их занятости, так как время свободного
состояния стрелки при роспуске состава ограничено. Небольшая
длина и питание горочных рельсовых цепей переменным током час-
тотой 25 Гц гарантируют их устойчивую работу при сопротивлении
изоляции рельсов не менее 3 Ом и нормативном сбпротивлении
поездного шунта 0,5 Ом. При импульсном путевом реле время фик-
сации занятости стрелки не более 0,15 с, а время фиксации ее
свободности не более 0,35 с. Для контроля питающего напряжения
в аппаратуре рельсовых цепей предусматривают реле контроля на-
пряжения для каждой группы из 12—13 стрелок.
Стрелочные рельсовые цепи сортировочных горок дополнительно
оборудуют путевыми педалями типа ПБМ-56 или фотоэлектронными
датчиками свободности стрелки (см. п. 3.10), которые исключают
последствия потери поездного шуцта. Датчики содержат осветитель
и фотоприемник, расположенные таким образом, чтобы луч освети-
теля по пути к фотоприемнику пересекал всю зону стрелочного
перевода. Выход фотоприемника подключают к фотоконтрольному
реле.
Стрелочные электроприводы, применяемые в ГАЦ, должны обес-
печивать малое время перевода стрелок (не более 0,6 с). В горочном
электроприводе типа СПГ-3 по сравнению с приводом СП-3 умень-
шено передаточное число редуктора, а на электродвигатель привода
типа МСП-0,25 с номинальным напряжением 100 В подается на-
пряжение 220 В. Кроме этого, для управления электроприводом
используют шестипроводную схему, в которой управляющие и кон-
трольные цепи разделены, что позволило исключить реверсирующее
реле.
Схема управления горочным приводом имеет много общего с двух-
проводной схемой управления электроприводом, применяемой в ЭЦ.
Для гарантии перевода стрелки при выключении энергоснабжения
предназначено батарейное питание рабочих цепей или вспомога-
тельная батарея конденсаторов, которых хватает для завершения
перевода трех стрелок при выключении энергоснабжения.
Для исключения возможности схода отцепа с рельсов при
недоходе остряка стрелки и работе двигателя электропривода на
фрикцию в его схеме управления предусмотрен автоматический
253
возврат стрелки в исходное положение через 1,2—1,8 с, что значи-
тельно превышает продолжительность нормального перевода (0,6 с).
Горочная автоматическая централизация с контролем роспуска
ГАЦ-КР (рис. 11.3) обеспечивает автоматическую реализацию про-
граммы роспуска составов с горки и автоматический контроль
ее исполнения с возможностью увязки с автоматизированной систе-
мой управления сортировочной станцией АСУ СС.
Система ГАЦ-КР контролирует головную зону горки (свобод-
ность измерительного участка, проход длиннобазного вагона, на-
личие нагона и дробления отцепов), автоматическое управление
стрелками в процессе скатывания отцепов, слежение за движением
отцепов в распределительной зоне горки и трансляцию кода адреса
каждого отцепа, хранение в запоминающем устройстве информации
об отцепах (номер, число вагонов, заданный маршрут), находящих-
ся в распределительной зоне, вывод на печать данных об отцепах,
выдачу оперативной информации на пульт оператора горки и пульт
электромеханика. Система может работать в ручном, маршрутном,
программном и автоматическом режимах со счетом вагонов и кон-
тролем расцепа и без них. Основным является автоматический
режим с контролем расцепа и счетом вагонов. Режим работы выби-
рают кратковременным нажатием соответствующей кнопки на пульте
управления до начала роспуска очередного состава.
Информация о маршрутном задании и числе вагонов в отцепе
поступает в накопитель заданий Н из горочного программно-зада-
ющего устройства ГПЗУ-В через устройство сопряжения УСВ.
При свободности зоны головной, стрелки маршрутное задание может
корректироваться в регистраторе заданий РЗ с пульта управления
ПУ при помощи формирователя заданий ФЗ. Управление набором
и корректировку заданий можно выполнять с пульта электромеха-
ника ПЭ, что может понадобиться для выполнения профилактиче-
ского контроля и регулировки устройств.
Устройство контроля головной зоны УКГЗ фиксирует момент
вступления первого отцепа в зону головной стрелки и вырабатывает
команды занятости зоны головной стрелки, поиска свободной ячей-
ки и счета числа вагонов в отцепе. В свободную ячейку запоминаю-
щего устройства ЗУ записывается номер и маршрутное задание
отцепа, а формирователь кода адреса ФКА формирует код адреса
отцепа, состоящего из номера ячейки ЗУ в двоичном счислении.
Далее код адреса передается в устройство трансляции кода адреса.
Расцеп между вагонами одного отцепа определяется в УКГЗ
посредством контроля состояния нормированного измерительного
участка, длина которого (5,3 м) выбрана больше расстояния между
ближайшими осями двух смежных вагонов при их любом сочетании.
Счетное устройство СЧУ считает отцепы, фактическое и заданное
числа вагонов в отцепе, для чего в СЧУ имеется три счетчика. Номер
очередного отцепа из СЧУ поступает в ЗУ в момент его вступления
в зону головной стрелки. Информация о фактическом числе вагонов
в отцепе передается из СЧУ в ЗУ в момент выявления разрыва между
отцепами в процессе роспуска состава или при достижении равенства
254
ten
2СП
Рис. 11 3. Структурная схема ГАЦ-КР
заданного и фактического числа вагонов, проследовавших через
контрольный участок. Этот момент фиксируется устройством сравне-
ния УС, которое выдает команду в ЗУ на запись фактического числа
вагонов в отцепе и на сдвиг информации в Н и РЗ. При неправильном
расцепе, т. е. если число вагонов в отцепе меньше заданного, в ЗУ
записывается число вагонов в отделившейся части отцепа, а для
оставшейся части маршрутное задание повторяется. Нагон в зоне
головной стрелки маршрутного задания не изменяет.
Устройство трансляции кода адреса состоит из автоматов сле-
жения за отцепами, элементов трансляции и дешифраторов кода
адреса ДКА. Код адреса транслируется по блокам активных зон
БАЗ в соответствии с маршрутом следования отцепа по стрелкам
распределительной зоны горки. Из блока первой после стрелочной
зоны код адреса передается в дешифратор ДКА, при этом происходит
обращение к нужной ячейке ЗУ для получения команды на перевод
следующей стрелки в положение, соответствующее маршруту дан-
ного отцепа. Эта команда передается в следующий БАЗ и транслиру-
ется до блока стрелочной активной зоны, откуда команда поступает
в блок управления стрелкой БС и стрелка переводится электро-
приводом ПР. Положение стрелки проверяется устройством кон-
троля KJJC и, если оно совпадает с заданным, происходит даль-
нейшая трансляция кода адреса по блокам активных зон в направ-
лении положения стрелок. Свободность зон определяется блоками
контроля свободности ДС.
При вступлении отцепа в зону последней по маршруту стрелки
в формирователе фактического маршрута ФМ фиксируется номер
пути подгорочного парка, на который следует отцеп, а в устройстве
255
определения соответствия ОС проверяется соответствие заданного
и фактического маршрутов. Для последовательного формирования
фактического маршрута и проверки соответствия маршрутов всех
вступивших в последнюю стрелочную зону отцепов используют
распределитель Р. Если фактический и заданный маршруты совпа-
дают, то ОС выдает команду на стирание информации об отцепе
в ЗУ и ФМ. Если дежурный по горке нажатием кнопки Печать на
пульте установил режим печати исполненного сортировочного листка,
то информация об отцепе из ЗУ и ФМ перед стиранием инфор-
мации передается в накопитель печати НП, откуда через распредели-
тель печати РП поступает на печатающее устройство — электро-
управляемую пишущую машинку ЭУМ. Аналогичным образом выда-
ется информация в НП при несоответствии заданного и фактиче-
ского маршрутов, причем независимо от выбранного режима печати.
Данные об отцепе печатаются ЭУМ в следующем порядке: номер
отцепа, число вагонов в отцепе, заданный маршрут, фактический
маршрут. При соответствии заданного и фактического маршрутов
номер фактического маршрута не печатается, благодаря чему «чу-
жаки» наглядно выделяются длиной строки в сортировочном листке.
Один комплект ЗУ рассчитан на хранение информации о семи
отцепах при числе вагонов в отцепе до пятнадцати и может быть
использован на горках, где в маршрут входит не более шести стрелок.
При большем числе стрелок применяют два комплекта ЗУ. При па-
раллельном роспуске составов на горке предусматривают два ком-
плекта устройств ФЗ, Н, РЗ, ЗУ.
В аппаратуре системы ГАЦ-КР применяют электромагнитные
реле и интегральные микросхемы серии К155 (блок УКГЗ). Автома-
тический режим ГАЦ-КР гарантирует наибольшую перерабатываю-
щую способность горки благодаря сокращению числа нарушений
процесса роспуска, оперативной регистрации таких нарушений
и уменьшению времени ликвидации их последствий.
Ручной режим управления стрелками предусматривается при
неисправностях ГАЦ. Оператор переводит стрелки рукоятками,
расположенными на пульте по плану распределительной зоны горки.
При переходе на автоматический или маршрутный режим все
стрелочные рукоятки должны быть установлены в среднее поло-
жение, а на пульте загорается лампочка с надписью ГАЦ.
При переходе на маршрутный режим нажимают кнопку М, а
маршрут каждому отцепу задают нажатием кнопки с номером пути
подгорочного парка или при цифровом наборе — нажатием кнопок
с номерами пучка и пути. Так как маршрут в ГАЦ всегда зада-
ется с горба горки, необходимость в нажатии кнопки начала марш-
рута отпадает. Нажатием кнопки П переходят на программный
режим работы ГАЦ. Оператор с помощью кнопок с номерами путей
набирает поочередно на ПУ маршруты отцепам до получения
индикации о заполнении всех ячеек в накопителе Н. Далее работа
ГАЦ проходит аналогично рассмотренному выше.
Горочное программно-задающее устройство ГПЗУ позволяет
принимать по каналам передачи информации (телетайпу) и записы-
вать в устройства памяти информацию о всех составах, находя-
256 8*
щихся в парке прибытия станции. Данные для роспуска очередного
состава вводятся в ГАЦ из ГПЗУ при нажатии кнопки с номером
пути парка прибытия, на котором находится данный состав
В состав горочного программно-задающего устройства типа
ГПЗУ-В входит видеотерминал «Видеотон-340», выполняющий
функции приема, хранения и выдачи информации о составах, и
устройство сопряжения для преобразования информации в форму,
необходимую для работы устройств ГАЦ и АЗСР Устройства
ГПЗУ-В позволяют отображать на экране видеотерминала оператив-
ную информацию об отцепах при роспуске составов на сортиро-
вочной горке. Информация о роспуске составов в ГПЗУ-В может
вводиться из вычислительного центра станции при ее оборудовании
АСУ СС или с манипулятора технической конторы станции.
Набор программы с манипулятора начинается с его включения.
Затем выбирается блок памяти, вводится номер поезда, набираются
маршруты следования отцепов, вводится число вагонов в отцепах
по их типам и категории отцепа. Вся вводимая информация визу-
ально контролируется на экране.
При оборудовании парка прибытия сортировочной станции устрой-
ствами ЭЦ маршрут надвига состава задает дежурный поста ЭЦ
с согласия дежурного горочного поста Для этого дежурный гороч-
ного поста нажимает на пульте кнопку согласия надвига, после
чего на горочном пульте и на табло ЭЦ начинают мигать лампочки
с надписью Согласие надвига Дежурный по парку прибытия наби-
рает маршрут надвига, нажимая на пульте кнопки начала маршрута
у выходного светофора пути надвига и конца маршрута у горба
горки Лампочка Согласие надвига горит ровным светом до размы-
кания маршрута надвига, а на табло ЭЦ дополнительно загорается
зеленая лампочка надвига с соответствующего пути, которая горит
до размыкания первой путевой секции по маршруту надвига. На
горочном пульте загорается белая лампочка занятости изолирован-
ного участка перед горочным светофором.
Отмена надвига возможна до установки маршрута надвига или
до начала его реализации Дежурный по горке повторно нажимает
кнопку согласия надвига, чем переключает светофоры, а дежурный
по ЭЦ отменяет маршрут с соответствующей выдержкой времени.
Автоматическое размыкание маршрута надвига выполняется по-
секционно с гарантийным расстоянием от каждого встречного манев-
рового светофора не менее 50 м для возможности осаживания
состава до закрытого светофора. Маневровую работу с выездом
на участок пути перед горочным светофором разрешает дежурный
по горке нажатием кнопки Согласие маневров.
11.4. Автоматическое задание скорости роспуска составов
и телеуправление горочным локомотивом
Систему автоматического задания скорости роспуска составов
(АЗСР) дополняют устройствами телеуправления горочным локо-
мотивом (ТГЛ), что увеличивает перерабатывающую способность
9—735 257
сортировочных горок. Эти системы позволяют повысить скорость
роспуска с 5 до 10 км/ч и наиболее полно реализовать оптимальный
режим работы сортировочной горки.
Система АЗСР работает в комплексе с системами ГАЦ и ГПЗУ
и определяет скорость роспуска составов, допустимую по условиям
нагона отцепов,
/и -|- 0,5(6,, -|- 6„ |) ।
где С-| —длины очередного и предыдущего отцепов,
/„ — длина изолированного участка разделительной стрелки,
6„, i>n—I — колесные базы очередного и предыдущего отцепов,
Цппп — минимальная скорость проследования предыдущим отцепом изоли-
рованного участка разделительной стрелки,
А/ — разница времени следования отцепов от вершины горки до раздели-
тельной стрелки
Скорость роспуска v0 определяют при отделении от состава оче-
редного отцепа. Она выдается машинисту в виде показания гороч-
ного светофора или непосредственно воздействует на органы управ-
ления горочным локомотивом с помощью системы ТГЛ. На сортиро-
вочных горках применяют системы АЗСР-ЦНИИ и ТГЛ-ЦНИИ
(рис. 11.4).
Перед началом роспуска очередного состава дежурный по горке
подключает к системе АЗСР выход устройств ГПЗУ, откуда в нако-
питель Н поступает информация о первых двух отцепах. Одновре-
менно эта же информация поступает в вычислитель скорости рос-
пуска ВСР. Так как горочный локомотив не может реализовать резкие
изменения скорости, выполняется усреднение скоростей роспуска
для очередного и предыдущего отцепов.
С помощью радиолокационных измерителей скорости РИС1 и
РИС2 по разности скоростей состава и отцепа определяется момент
начала свободного скатывания отцепа, который фиксируется блоком
фиксации отрыва БФО. При этом выдается команда в ГПЗУ на пере-
дачу данных о следующем отцепе в накопитель Н. Информация
о числе вагонов в очередном и следующем за ним отцепах выдается
цифровыми указателями составителю, который расцепляет состав.
Цифровыми указателями на горочном светофоре и его повтори-
телях и огнями этих светофоров управляет устройство задания
скорости роспуска ЗСР. Эта же информация преобразуется в шиф-
раторе Ш системы ТГЛ-ЦНИИ в частотный код и передается в ли-
нию индуктивной связи с горочными локомотивами. Линия ин-
дуктивной связи представляет собой проводный шлейф, проло-
женный в виде скрещиваемой петли в зоне передвижения горочного
локомотива.
Частотный сигнал, принятый локомотивной антенной из шлей-
фа, усиливается- и преобразуется в сигналы постоянного тока
в приемнике П, затем поступает в дешифратор Д, на выходе кото-
рого формируется напряжение, пропорциональное заданной скорости
скатывания очередного отцепа.
Заданная и фактическая скорости локомотива сравниваются
в блоке автоматического управления локомотивом АУЛ, который
258 9—2
Рис 114 Структурная схема АЗСР-ЦНИИ и ТГЛ-ЦНИИ
в зависимости от знака отклонения фактической скорости от задан-
ной выдает команды управления локомотивом.
При отсутствии устройств ГПЗУ данные о составе, подлежащем
расформированию, фиксируются на перфокарте манипулятором.
В момент отрыва очередного отцепа от состава сигналом, поступаю-
щим в БФО, приводится в действие фотосчитывающее устройство,
которое считывает с перфокарты информацию о следующем отцепе
и передает ее в накопитель И.
Комплекс устройств, включающий в себя системы ГАЦ, ГПЗУ,
АЗСР и ТГЛ, позволяет по информации о составе, вводимой авто-
матически по каналам передачи информации, распускать составы
без участия человека (за исключением расцепки составов). Маши-
нист горочного локомотива при этом только контролирует работу
локомотивных устройств, а дежурный по горке по показаниям гороч-
ного пульта и видеотерминалов проверяет правильность проведения
процесса расформирования состава. Если правильная работа локо-
мотивных устройств нарушилась, то машинист должен отключить
устройства ТГЛ и перейти на ручное управление локомотивом
по сигналам горочного светофора. При ремонте или неисправности
стрелки данная стрелка переводится на ручное управление кур-
бельной рукояткой. При этом дежурный по горке должен закрыть
горочный светофор и открыть его только после того, как убедится
в правильности установки стрелки по маршруту и получении кон-
троля положения стрелки на пульте. В случае неисправности гороч-
ной рельсовой цепи (ложная свободность или ложная занятость
стрелочных секций) дежурный по горке переходит на ручное управ-
ление стрелками с пульта с обязательной проверкой действительной
свободности стрелки от подвижного состава. При неисправности
всех рельсовых цепей (пропадание энергоснабжения) роспуск со-
става должен прекратиться. В этом случае на пульте загорается
лампочка Контроль рельсовых цепей. После устранения неисправ-
9* 259
ности дежурный нажимает кнопку Рельсовые цепи и, если лампочка
Контроль рельсовых цепей погаснет, продолжает роспуск состава.
При всех неисправностях дежурный по горке обязан немедленно
вызвать электромеханика.
11'5. Автоматическое регулирование скорости
скатывания отцепов
На сортировочных горках для автоматического регулирования
скорости скатывания отцепов применяют две системы: АРС-ЦНИИ
и АРС-ГТСС.
В системе АРС-ГТСС скорость выхода отцепа с третьей прицель-
ной тормозной позиции
V вых = V fn + 2g'/x(<0 — ix) 10 ’ + (Аиу)2 , (111)
где ип — расчетное значение скорости подхода отцепа к вагонам, находящимся
на подгорочном пути,
g' — приведенное ускорение свободного падения,
/х —дальность пробега отцепа,
со — удельное ходовое сопротивление отцепа,
1Х — средний уклон зоны автоматизации,
Диу — изменение скорости, соответствующее времени упреждения сигнала на
оттормаживание замедлителя
Скорости выхода отцепов с первой и второй тормозных позиций,
осуществляющих интервальное регулирование, переменные в зави-
симости от средней весовой категории отцепа. При этом скорость
выхода с первой тормозной позиции подбирается таким образом,
чтобы на входе второй тормозной позиции получалась примерно
такая же скорость. Аналогичным образом выбирается скорость
выхода отцепа со второй тормозной позиции, т. е. такой, чтобы на
входе третьей тормозной позиции имелась одна и та же скорость.
Длина и средняя весовая категория отцепа определяются на весо-
мерном участке (рис. 11.5), где находится весомер В, связанный
с определителем средней весовой категории ВС. В блоке задания
скорости ЗС по информации о весовой категории отцепа опреде-
ляется скорость выхода отцепа из первой тормозной позиции 1ТП
и в виде импульсов с переменной частотой следования передается
в блок сравнения С. В этот же блок поступают импульсы с частотой
следования, пропорциональной фактической скорости движения от-
цепа, от радиолокационного измерителя скорости РИС. На вход
устройства управления УУ замедлителем поступает результирующий
сигнал, в зависимости от которого устройство УУ включает или
выключает замедлители 1ТП с учетом их инерционности.
По мере движения отцепа по изолированным участкам распре-
делительной зоны горки информация о его весовой категории и длине
по блокам трансляции Т передается в блок ЗС второй тормозной
позиции ПТП, управление замедлителями которой выполняется ана-
логично. Кроме того, на ПТП поступает информация о фактической
скорости движения отцепа от скоростемера РИС в блок контроля
260 9—4
Рис 11 5 Структурная схема системы АРС ГТСС
скорости КС, где сравнивается с установленной и при отклонении,
превышающем допустимое, изменяет расчетную скорость выхода дан-
ного отцепа второй и третьей тормозных позиций. Если блок КС
зафиксирует отклонение в одну сторону у трех из четырех очеред-
ных отцепов одной весовой категории, то изменяется скорость выхода
отцепов данной весовой категории из 1ТП.
В блоке расчета скорости PC по формуле (111) определяется
скорость выхода отцепов из третьей тормозной позиции 1ПТП. Ин-
формация о длине свободной части пути (дальность пробега отцепа
/х) поступает от устройств контроля заполнения путей КЗП, а факти-
ческая скорость выхода отцепа из 111ТП определяется скоросте-
мером РИС.
Если фактическая скорость выхода отцепа из П1ТП отличается
от расчетной не менее допустимого значения, то на время движения
отцепа по пути (50 с) в блок PC записывается длина свободной
части пути, равная разности длин предыдущей свободной части пути
и отцепа. По истечении 50 с в блок PC поступает информация
от устройств КЗП о действительной длине свободной части пути.
Если же скорость выхода отцепа из 111ТП, измеренная скоро-
стемером РИС, значительно меньше расчетной, то в блоке расчета
длины РД вычисляется ожидаемая длина пробега отцепа и в течение
50 с в блок PC передается вычисленная длина свободной части
пути. После окончания выдержки времени в блок PC вновь поступает
информация от устройств КЗП.
В системе АРС-ГТСС изменение ускорения движения отцепов
не измеряется, но учитывается наличием обратных связей, коррек-
тирующих степень торможения. Система построена на полупровод-
никовых элементах и может работать независимо от других устройств
горочной автоматики.
В системе АРС-ЦНИИ вторая тормозная позиция осуществляет
интервально-прицельное торможение, благодаря чему появилась воз-
можность учитывать наличие движущихся отцепов во всей зоне ниже
второй тормозной позиции, а также особенности каждого маршрута
и остановку отцепов на замедлителях третьей тормозной позиции.
2Ы
При этом снижается необходимая мощность и стоимость парковых
тормозных средств.
Система АРС-ЦНИИ работает совместно с устройствами ГАЦ
и построена на бесконтактных элементах, герконовых и электро-
магнитных реле. Ускорение движения отцепа, его длина и весовая
категория определяются на измерительном участке за вершиной гор-
ки (рис. 11.6), где установлены весомер В и путевые датчики 171,
П2, ПЗ, связанные с устройством измерения ускорения ИЗУ и опре-
делителем весовой категории q0 и длины п,, ОВКД.
Измеренные данные поступают в устройство управления
1ТП УУ1, где вычисляется скорость выхода отцепа с учетом интер-
вального разделения отцепов на стрелках и замедлителях. Для этого
предусмотрены устройства интервального регулирования ИР, кото-
рые корректируют расчетные скорости выхода отцепов из тормозных
позиций. По информации, поступающей в устройства ИР из системы
ГАЦ, логически анализируется ситуация на горке и определяется
одна из установленных скоростей выхода отцепа из тормозной по-
зиции. Скорость, выбранная по условиям обеспечения интервала
между отцепами, сравнивается с расчетной и из них выбирается
оптимальная. В устройстве управления УУ1 сравниваются заданная
и фактическая, измеренная скоростемером РИС, скорости и в зависи-
мости от их разности осуществляется управление замедлите-
лями 1ТП.
Накопителями Н1 и Н2 информация об ускорении, весовой кате-
гории и длине отцепа транслируется по маршруту его скатывания.
Эта информация из накопителей поступает в устройство вычисления
скорости-выхода отцепа ВСВ из ИТП и ШТП. В устройство ВСВ так-
же поступает информация о длине свободной части подгорочных
путей от устройств КЗП, причем учитывается длина предыдущего
отцепа, движущегося на этот же путь, а также информация о силе
и направлении ветра от устройств определения сопротивления
среды ОСС.
Скорость выхода отцепа из второй тормозной позиции ИТП
иВых = V2g'(9Sa° 4- 20п) 10 5 — 2a'/ + 2g'hTK ,
где а' — ускорение отцепа, вычисленное по его ускорению, измеренному в ИЗУ
с поправкой на уклон,
/ — дальность пробега отцепа,
Лт — величина, найденная из условия наименьшей допустимой скорости выхода
из ИТП хорошего бегуна,
К— коэффициент, учитывающий долю Лт ШТП, для обеспечения необходимого
интервала между отцепами в стрелочной зоне (для плохих бегунов
К= 0, а для хороших — К — 1)
Результаты вычисления скорости выхода отцепа из ВСВ посту-
пают в устройство управления ИТП УУ2 и транслируются по марш-
руту следования отцепа в устройство управления ШТП УУЗ, на ко-
торой окончательно корректируется прицельное торможение.
В основе систем АРС-ГТСС и АРС-ЦНИИ лежит принцип авто-
матического регулирования скорости движения отцепов вагонными
замедлителями с обеспечением интервалов между отцепами в рас-
пределительной зоне горки и требуемой дальности пробега отцепов
262
ШТП
Рис 1 1 6 Стр\кгурная схема системы АРС-ЦНИИ
при безопасной скорости их соударения на подгорочных путях.
В обеих системах предусмотрена возможность изменения заданных
скоростей выхода из тормозных позиций.
Длина свободной части путей подгорочного парка измеряется
устройствами контроля заполнения путей КЗП. Для этого каждый
путь на протяжении 375 м делят на 15 изолированных участков
по 25 м каждый. Все рельсовые цепи питаются от общей питающей
магистрали напряжением 220 В. К этой же магистрали через
контакты путевых реле подключены первичные обмотки измеритель-
ных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены после-
довательно и образуют измерительную магистраль (см. рис. 3.18).
Для исключения изолирующих стыков, обладающих низкой на-
дежностью, разработано устройство КЗП с индуктивными датчиками.
В этом устройстве к крайним рельсам двух соседних путей через
трансформатор подключается питающее напряжение, а на средних
рельсовых нитях через каждые 25—50 м устанавливают индуктив-
ные датчики. На дальнем конце путей рельсы соединяют между
собой перемычкой.
При свободности обоих путей ток проходит по цепи через внешние
рельсы и перемычку, во внутренних рельсовых нитях ток не протекает
и э. д. с. в датчиках не наводится. При вступлении вагона на путь ток
протекает через его колесные пары во внутренние рельсы и в катуш-
ках датчиков наводится э. д. с. К датчикам подключают обмотки
реле, а их контакты включены в измерительную цепь, напряжение
на выходе которой пропорционально длине свободной части пути.
Автоматизированная система управления расформированием
составов на горке АСУ-РСГ создана на основе современных средств
вычислительной техники и применения математических методов.
2(И
Эта система исключает такие недостатки существующих систем,
как практически неперестраиваемый алгоритм реализации функций
управления, неунифицированную конструктивную и элементную
базу, ограниченные возможности автоматического составления гра-
фика исполненной работы. Система позволяет автоматизировать
основные этапы процесса расформирования составов: управление
горочным локомотивом, стрелочными приводами и замедлителями,
причем система легко перестраивается, учитывает большое число
факторов, позволяет печатать протокол в процессе роспуска со-
става. Индивидуальные особенности горки не требуют изменений
конструктивного характера в системе.
Система АСУ РСГ регулирует скорость надвига и роспуска
состава, скорость и управление маршрутами движения отцепов
с горки, обменивается информацией с АСУ сортировочной станцией
(АСУ СС). Использование в системе видеотерминалов позволяет
оператору иметь полную информацию о ходе технологического
процесса, причем информация может выдаваться управляющим
вычислительным комплексом (УВК) автоматически и по запросу опе-
ратора. В системе имеются два режима работы: автоматический
и оперативный (ручной), выполняемый оператором. Основу системы
составляет УВК на базе управляющей ЭВМ типа СМ-2.
Скорость роспуска в системе АСУ РСГ регулируется подачей
из УВК на исполнительные органы команд, формируемых в резуль-
тате предварительного математического моделирования процесса
на основе данных о составе, полученных из АСУ СС, с их коррек-
тировкой по ситуации на спускной части и подгорочных путях.
Скорость движения отцепов регулируется на тормозных позициях.
Скорость выхода отцепа из каждой тормозной позиции рассчиты-
вается УВК на основе моделирования роспуска и исходных данных
об отцепе с учетом положения данного отцепа относительно преды-
дущего и последующего. Маршрутами движения отцепов управляет
УВК, связанный со схемами стрелочных электроприводов, согласно
входному макету состава, поступающего из АСУ-СС. Управление
маршрутами может быть программным и маршрутным.
Систему АСУ-РСГ разрабатывают в рамках сотрудничества
социалистических стран. Ведутся работы по созданию системы авто-
матизации расформирования составов на базе комплекса техниче-
ских средств локальных информационно-управляющих систем (КТС
ЛИУС-2), представляющего собой четвертое поколение управляю-
щих средств, основанное на,- микропроцессорной технике.
За рубежом наиболее крупные сортировочные горки оборудуют
современными ЭВМ для автоматизации процесса роспуска составов.
Так, в ФРГ разработана микровычислительная система МИКОР
управления маневровой работой, которая содержит специализиро-
ванную микроЭВМ для управления роспуском вагонов. Система
обеспечивает стабильную скорость роспуска, равную 1,5±0,12 м/с.
Фирмой Сименс для Финских государственных железных дорог
разработана система автоматического управления роспуском вагонов
с управляющей ЭВМ. Система содержит фотоэлектрические и радио-
локационные датчики измерения скорости движения отцепов.
264
11.6. Радиолокационные измерители скорости
В системе автоматического регулирования скорости скатывания
отцепов с горба сортировочной горки избыточная скорость гасится
тормозными устройствами. Требуемая скорость выхода отцепа из тор-
мозной позиции (в зависимости от заполнения пути) задается
счетно-решающим устройством, истинная скорость отцепов контро-
лируется радиолокационным скоростемером. При совпадении этих
скоростей срабатывает специальное устройство и отцеп расторма-
живается. Радиолокационные скоростемеры используют также в сис-
теме автоматического задания скорости роспуска (надвига), здесь
сравнением скоростей состава и отдельного отцепа определяется
момент отрыва отцепа от состава.
Принцип работы скоростемера основан на эффекте Допплера.
Сигнал генератора Г f0, излучаемый антенной измерителя Апрд, отра-
жается от движущегося отцепа (рис. 11.7) с частотой /о±/до, она
отличается от /о на величину, пропорциональную скорости отцепа,
/до = (2u/X)cos то,
где v — скорость движения отцепа, м/с,
Х= l/fo —длина волны излучаемого сигнала, м,
Y — угол между направлениями движения отцепа и максимальным излучением
Отраженный сигнал принимается антенной А„р„ и поступает
в смеситель См, на другой вход которого через ответвитель О пода-
ется сигнал от генератора Г, в результате выделяется сигнал доп-
плеровской частоты f ,1(). После усиления сигнал в преобразователе
П преобразуется в напряжение постоянного тока, пропорциональное
скорости отцепа.
Находятся в эксплуатации два основных типа радиолокационных
измерителей скорости ЭС ЦНИИ и РЛС ЦНИИ.
Скоростемером ЭС ЦНИИ измеряют скорость от 5 до 20 км/ч
с погрешностью не более 4% на участке длиной 30 м. Частота
/о= 9404 МГц, приращение допплеровской частоты 17 Гц на единицу
измерения скорости (км/ч). Диаграмма направленности по половин-
ной мощности в горизонтальной плоскости 0Г= 1,6°, в вертикаль-
ной — 0В= 60°. Скоростемер содержит блок высокой частоты с гене-
рирующей секцией (клистрон К-19), смесительной (диод ДК-07),
приемной и передающей щелевой антеннами; блок низкой частоты
Рис 11 7 Структурная схема, поясняющая принцип действия скоростемера
265
с усилителем допплеровского сигнала и измерителем частоты, триг-
гером, дифференцирующей и интегрирующей цепями. Скоростемер
устанавливают внутри колеи.
Скоростемер РЛС ЦНИИ обеспечивает непрерывное измерение
скорости от 3 до 25 км/ч с погрешностью не более 3% при интенсив-
ности торможения до 2 м/с2, f0= 37,5 ГГц. Приращение допплеров-
ской частоты 70 Гц на единицу измерения скорости (км/ч) Диаграм-
ма направленности по половинной мощности в вертикальной и гори-
зонтальной плоскостях по 4° Скоростемер содержит (рис. 11.8)'
напольное устройство, в которое входит датчик допплеровского
сигнала ДДС, он выполнен в виде блока СВЧ и блока питания
БПД с усилителем допплеровской частоты УДЧ ДДС устанавли-
вают перед тормозной позицией на расстоянии 5—5,5 м от первого
изолирующего стыка и 2—2,2 м от оси пути,
Рис 11 8 Структурная схема скоростемера РЛС ЦНИИ
станционное устройство, в которое входят блоки измерительного
преобразователя скоростемера ИПС, питания БП1 и феррорезонанс-
ный стабилизатор напряжения ФС;
переносное контрольно-измерительное устройство ДИУ для На-
стройки и контроля работы ДДС.
Генератор ДГ мощностью 10 мВт и частотой 37,5 ГГц выдает
си1нал в антенну А2, часть мощности через щелевой мост М пере-
дается в детекторную секцию ДС, куда через приемную антенну А1
поступает сигнал, отраженный от движущегося вагона. В качестве
передающей и приемной айтенн применены рупорные антенны
с диэлектрическими линзами Коэффициент усиления блока усили-
теля допплеровской частоты УДЧ до 105 при ширине полосы от
200 до 2000 Гц
ГЛАВА
12
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ
АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ
12.1. Общие положения
Устройства железнодорожной автоматики и телемеханики при
сравнительно небольших капитальных вложениях позволяют значи-
тельно повысить уровень эксплуатационной работы железных дорог,
снизить расходы на перевозки и улучшить условия труда работ-
ников практически всех подразделений транспорта. Для оценки
применения указанных устройств необходимо знать их технико-эко-
номическую эффективность.
При определении эффективности технических решений следует
исходить из инструкции МПС, в которой наряду с экономическими
учитываются и технические показатели, характеризующие уровень
использования основных средств транспорта, участвующих в процес-
се перевозок. Эффективность использования устройств автоматики
и телемеханики следует рассматривать во взаимной связи их с основ-
ными средствами и эксплуатационными расходами железнодорож-
ного транспорта Известно, что основными средствами для обеспече-
ния перевозок являются локомотивы, вагоны и пути с необходимыми
постоянными сооружениями, которых для одного и того же объема
перевозок потребуется меньше при более совершенных устройствах
автоматики и телемеханики Экономическую эффективность таких
устройств следует определять комплексно с учетом влияния их на
другие хозяйства.
Современная техника автоматики изменяет эксплуатационные
расходы на штат, материалы, электроэнергию и ремонт Автома-
тизация операций по движению поездов сокращает время простоя
подвижного состава и штат работников, организующих это движе-
ние. Новая техника требует увеличения численности обслуживаю-
щих ее работников, а также повышения соответствующих эксплуата-
ционных расходов.
Для сокращения затрат труда на обслуживание и ремонт
устройств автоматики важное значение имеет внедрение прогрессив-
ных методов технического обслуживания, увеличение периодичности
профилактических работ за счет повышения надежности аппаратуры,
совершенствование материального и морального стимулирования.
Однако в связи с усложнением техники, увеличением ее числа,
дефицитом обслуживающего персонала проводимая работа и суще-
ствующие околотковые методы обслуживания устройств не позво-
ляют успешно выполнить эти задачи.
В соответствии с приказом МПС принято решение о внедрении
на сети железных дорог индустриального метода технического
267
обслуживания устройств, предусматривающего: диспетчерское
круглосуточное руководство работами по текущему обслуживанию
и ремонту устройств в сочетании с диагностикой и телеконтролем
их состояния; переход от околоткового к бригадному методу об-
служивания станционных и комплексному методу обслуживания
•участковых устройств автоматики; централизованную замену и ре-
монт всей съемной аппаратуры на производственно-технических
базах, оснащенных специализированными механизмами, современ-
ными автотранспортными средствами, станочным оборудованием
и др., причем необходимо, чтобы эти базы были расположены вблизи
крупных населенных пунктов, где обслуживающему персоналу можно
создать хорошие культурно-бытовые условия.
Внедрение индустриального метода обслуживания автоблоки-
ровки вместо околоткового на одной из уральских железных дорог по-
зволило повысить производительность труда на 10—15% и получить
общую экономию фонда заработной платы более 40 тыс. руб. в год.
Все это необходимо учитывать при расчете эффективности различных
устройств автоматики и телемеханики.
Вопрос о применении тех или иных вариантов устройств автома-
тики следует решать на основе их технико-экономического срав-
нения в равных условиях эксплуатации: по размерам движения,
виду тяги, типу вагонов, безопасности движения и др. Наилучший
вариант сравниваемой техники автоматики определяют минимумом
приведенных затрат
Эп = С, + Е„К„
где С, — сумма ежегодных эксплуатационных расходов;
К, — сумма единовременных капитальных вложений;
Еи — нормативный коэффициент эффективности (0,1 — для устройств, пропуск-
ную способность и производительность труда; 0,15—для новой техники;
0,33 — для АСУ с ЭВМ; 0,12 — для остальных случаев)
При сравнении двух вариантов можно использовать показатели
сравнительной эффективности — коэффициент экономической эф-
фективности 1
Е = (С, - CE)/(Ki - А,)
или срок окупаемости
/ок = (А2 - Ki)/(C, - С2), (12.1)
где К\, Ki — капитальные вложения по сравниваемым вариантам ;
Ci, С2 — себестоимости по сравниваемым вариантам.
В соответствии с взаимной связью применяемых устройств авто-
матики и телемеханики и перевозочных средств транспорта формулу
(12.1) можно представить
Ан - (ААЛ + ААв + ААг) - Алик
/ок “ 365епч2У/,к + (Фс - Ф„) + (Эс - Э„) ’
где Ан — стоимость новых устройств автоматики, принимают по смете или
укрупненным показателям на измеритель, тыс. руб ;
268
&Кл, АЛв, AWr — стоимости высвобожденных локомотивов, ваюнов и грузов
«на колесах», тыс. руб.;
Клик — ликвидная (реализуемая) стоимость демонтируемого оборудова-
ния, используемого в новых устройствах; по данным ГТСС при-
нимают равной от 0 до 0,1 стоимости старых устройств Кс- При
невозможности использования указанного оборудования Клик не
учитывают;
епч — укрупненная расходная ставка на один поездо-час простоя гру-
зового поезда; включает расходы на обслуживание и ремонт
подвижного состава, заработную плату бригад и др.;
SW/эк — число сэкономленных поездо-часов простоя в сутки после введения
новых устройств автоматики; определяют по видам техники;
Фс, Фн — годовой фонд заработной платы на штат служб движения, пути,
сигнализации и связи при старых и новых устройствах авто-
матики и телемеханики, тыс. руб.;
Эс, Эн — общие годовые расходы на текущее обслуживание (без заработ-
ной платы) и амортизацию при старых и новых устройствах авто-
матики и телемеханики, тыс. руб
Численность работников указанных служб и их заработную плату
с доплатами и начислениями следует определять по установленным
нормам на измеритель или по данным предприятия. Причем для
расчета принимают только изменяемый штат по двум условиям ра-
боты участков или станций с составлением соответствующих таблиц.
Затраты на материалы, запасные части и электроэнергию, свя-
занные с работой устройств, устанавливают по укрупненным денеж-
ным нормам расхода на единицу устройств; амортизационные от-
числения принимают в соответствии с утвержденными нормами
от стоимости устройств, а прочие расходы — в процентах от фонда
зарплаты. При внедрении новой техники как более дорогой величина
Эс—Эи, как правило,отрицательная.
Если суммарная стоимость высвобождаемых основных средств
будет превышать стоимость внедряемых устройств автоматики,
а также в других1 случаях, то определяют и годовой экономический
эффект
Эг = (Эс + Фс) + £н (АКЛ + АКв + АКГ + Клик) -
— (Эн Фн) 365e„4SW/3K ЕиКн-
Сокращение числа подвижного состава и ускорение доставки
грузов потребителю за счет экономии времени на простое грузовых
поездов:
по локомотивному парку
АМП — SW/3K/24aH(l — осл),
где аи= 0,74-0,8 — коэффициент суточного использования локомотивов в поездной
работе;
осл= 0,05 — часть неисправных локомотивов;
по вагонному парку
Апв = SW/3K«o/24(l — “в),
где «о — среднее число вагонов в грузовом поезде;
ав= 0,02 — часть неисправных груженых вагонов;
по грузовой массе «на колесах»
АГ к = АлвРд,
где Рд — средняя динамическая нагрузка вагона рабочего парка, т.
269
Стоимости высвобожденных локомотивов, вагонов и грузов
ДК4 = \МПЦЛ, \КВ= AnBapZZB, ДКГ= АД//,,
где Цл и Цв — средняя прейскурантная цена одного локомотива и одного вагона,
тыс руб,
Цг — средняя цена 1 т перевозимого груза, руб ,
cZp= 1,15 — коэффициент, учитывающий нахождение вагонов в ремонте и резерве
При АЛ4П< 1 экономию капитальных вложений в локомотивный
парк не учитывают или округляют в меньшую сторону В связи с со-
кращением потребности в подвижном составе соответственно сни-
жаются эксплуатационные расходы по возобновлению, ремонту и об-
служиванию локомотивов и вагонов, а также фонд заработной платы
локомотивных бригад. Остальные показатели определяют в зависи-
мости от особенностей конкретного вида устройств
12.2. Устройства автоблокировки
При решении вопроса о применении автоблокировки вместо
устаревших устройств необходимо учитывать ускорение движения
поездов, от которого зависит число сберегаемых поездо-часов про-
стоя, влияющих на единовременные капитальные вложения и еже-
годные эксплуатационные расходы.
Поскольку на двухпутных и однопутных участках организация
движения поездов различна, влияние устройств автоблокировки
на участковую скорость и сберегаемые поездо-часы простоя также
различно
На двухпутных участках при автоблокировке значительно
сокращаются стоянки грузовых поездов при обгоне их пассажир-
скими по сравнению с полуавтоматической блокировкой и ручными
стрелками на промежуточных станциях.
Суточная экономия поездо-часов простоя грузовых поездов при
обгоне их пассажирскими
sv/3K = /?о(/опбг - /*gr),
где — число обгонов грузовых поездов пассажирскими на графике за сутки,
/"бг, йбг — время стоянки грузового поезда при полуавтоматической и автомати
ческой блокировках,ч
При решении практических задач число обгонов
Rr, = 2£Л1ГрЛ1пас (1 /угр 1/Уцас)/24
и время стоянок грузовых поездов под обгоном:
при полуавтоматической блокировке
йбг — [4/Упас + т"а) (1/игр 1/fnac)] /2 4~ 2тпс + Трз,
при автоблокировке
Фбг — Уз 4р (1/^гр 1 /Упас)/2 + /р (1 4" ^гр/^пас) 4“ Трз,
где у"а= у,б= ЛУрДМнал—encMnac) —коэффициент заполнения графика для грузо
вого движения при полуавтоматической и авто
матической блокировках,
ZCD— средняя длина межстанционного перегона, км,
упас, УГр — технические (ходовые) скорости движения
пассажирских и грузовых поездов, км/ч.
270
тпс — станционный интервал попутного следования
при полуавтоматической блокировке, ч,
тр3 — дополнительное время на разгон и замедление
поездов, ч,
(7 — межпоезднон интервал в пакете при трехзнач
ной или четырехзначной автоблокировке, ч,
Vrp, VIiac— число грузовых и пассажирских поездов, про-
ходящих по участку за сутки,
М!а1=а»(24 — /тп)/(/огр-гтпс+ ТР<)’ Л^ал=«н(24—/то)//р— наличная (максималь
ная) пропускная способность на участке с па
раллельным графиком при полуавтоматической
и автоматической блокировках,
е1|с — коэффициент съема грузовых поездов пасса
жирскими при полуавтоматической блокировке
ьпс= 1,3, а при автоблокировке епс=2,3,
а„ — коэффициент надежности устройств, при полу
автоматической блокировке ан= 0,97, а при ав
тоблокировке а„=0,93,
/то—2 ч — технологическое «окно» для обслуживания и
ремонта устройств,
/огр — время хода грузового поезда по ограничива-
ющему перегону, ч
Вычисленная по этим формулам величина ХМЭК позволяет
определить эффективность автоблокировки для конкретного двух-
путного участка.
На однопутном участке эффект от автоблокировки прежде
всего определяют сокращением станционных интервалов по скреще-
нию поездов, в результате чего увеличивается их участковая ско-
рость. Повышение участковой скорости и получаемое в результате
сокращение поездо-часов простоя являются наиболее важными пока-
зателями эффективности внедряемых средств автоматики При
этом экономия поездо-часов простоя
2V/3K = 2VrpL(l/uJa - 1/^уб)
где <Vrp —размеры движения грузовых поездов, пар/сутки,
I — длина рассматриваемого участка, км,
па аб
Уу , Уу — участковые скорости движения грузовых поездов при полуавтомати
ческой и автоматической блокировках, км/ч
При полуавтоматической блокировке и автоблокировке
с/у = РуУГр,
где Ру — коэффициент участковой скорости
Для определения коэффициента РУ используют эмпирические
формулы, учитывающие различные условия эксплуатации:
Р?а = 1 - iO,32(Vrp + 1,5Vnac - 5)]/(60^р~ '5°°- - 0,2Vnac - б),
Ру6 = 1 - GVrp + l,33Vnac)/ ( - 1,64Vnac)
Возможно также определение коэффициента fJy и из других из-
вестных источников или по более точным формулам
С введением новых устройств автоматики на участке изменяется
и контингент работников, связанный с перевозками. Сама автобло-
кировка, как правило, не уменьшает штата работников, организую-
щих движение поездов, если на промежуточных станциях сохраня-
271
ется существующий (например, ручной) способ управления стрел-
ками, но в то же время увеличивает технический штат по хозяйству
сигнализации и связи примерно на 20—25 чел. на каждые 100 км.
Однако следует иметь в виду, что при введении вместе с автобло-
кировкой на перегонах электрической централизации (ЭЦ) на стан-
циях высвобождаются дежурные по стрелочным постам, и тогда
общая численность штата за счет ЭЦ уменьшается.
В расчетах общей экономии на эксплуатационных расходах
необходимо учитывать увеличение затрат на текущее обслуживание
и ремонт устройств автоблокировки и уменьшение энергетических
затрат на разгон и замедление в связи с сокращением числа оста-
новок поездов при автоблокировке.
Эффективность системы централизованной автоблокировки
(ЦАБ) можно определять так же, как и эффективность автобло-
кировки. Капитальные затраты будут меньше за счет отсутствия
релейных шкафов и светофоров на перегоне и их расчет (затрат)
следует выполнять составлением сметы. Технический штат для об-
служивания ЦАБ также уменьшится за счет сосредоточения пере-
гонной аппаратуры на станциях и его рассчитывают по нормам
времени с учетом уменьшения объема аппаратуры и увеличения
периодичности осмотра с повышением надежности ее работы.
12.3. Диспетчерская централизация
Оборудование однопутных линий диспетчерской централизацией
(ДЦ) сокращает время стоянок и уменьшает число остановок
поездов при их скрещениях и обгонах на промежуточных раздельных
пунктах, что позволяет одновременно с применением пакетного
графика повысить пропускную способность участка в 2,4 раза по
сравнению с полуавтоматической блокировкой. Наиболее эффектив-
ное использование диспетчерской централизации на однопутных
участках достигают наличием на них продольных раздельных пунк-
тов и двухпутных вставок, обеспечивающих безостановочное скре-
щение поездов, что позволяет отдалить строительство вторых путей
на 8—10 лет.
На двухпутных участках диспетчерскую централизацию можно
применять для обоих главных путей перегона и двустороннего дви-
жения поездов, что обеспечит возможность обгона одних поездов
другими в пределах перегонов, а при укладке на станциях вставок
для безостановочного обгона поездов позволит получить одинаковое
и даже большее увеличение пропускной способности двухпутных
линий при меньших капитальных вложениях, чем при строитель-
стве третьего главного пути.
На участках, оборудованных диспетчерской централизацией, га-
рантируется высокая степень безопасности движения поездов, что
в значительной мере связано с резким уменьшением работников,
распоряжающихся движением поездов.
При этом общий штат работников служб движения, пути, сигна-
лизации и связи уменьшается на 40—50 чел. на 100 км участка, так
272
как отпадает потребность в дежурных по станциям и по стрелочным
постам, хотя одновременно значительно возрастает штат технических
работников по обслуживанию диспетчерской централизации и монте-
ров пути по очистке стрелок. Повышение производительности труда
этой группы работников
Л/7тр = (Ус/У„ - 1)100%,
где 7С, Чн — общий штат до и после введения ДЦ, чел
Уменьшение числа остановок поездов на станциях при скреще-
ниях и обгонах вызывает дополнительную экономию расходов, свя-
занных с энергетическими затратами и ремонтом подвижного со-
става и пути при разгонах и торможениях поездов, что должно
учитываться в общей экономии эксплуатационных расходов
— 365<Vrp- (Л^ст Кост) Срт,
где Кост, Кост — число остановок, приходящихся на пару грузовых поеадов при
старых и новых устройствах для двухпутных участков /Сост = /(/Обг),
ДЛЯ однопутных участков Кост = КРу),
<?|)Т — расходы по разгону и торможению на одну остановку поезда, руб
Остальные показатели рассчитывают аналогично способу, рас-
смотренному для устройств автоблокировки, и определяют срок оку-
паемости, а также размеры движения, при которых экономически
целесообразно применять диспетчерскую централизацию вместо
полуавтоматики.
12.4. Электрическая централизация
Экономический эффект, получаемый при введении электрической
централизации на станции, подсчитывают в сравнении с простей-
шими устройствами СЦБ, обеспечивающими такую же безопас-
ность движения поездов, как и электрическая централизация.
К таким устройствам относят ключевую зависимость при ручном
управлении стрелками и сигналами с полной изоляцией путей (МКУ) •
Ускорение операций по заданию и разделке маршрутов, их сек-
ционное размыкание, а также наличие информации о состоянии
путей и стрелок при электрической централизации позволяют сокра-
тить непроизводительные стоянки поездов на станции по сравнению
с МКУ- Это время выражается числом сберегаемых поездо-часов
простоя, которое определяют с учетом комплексного влияния спо-
собов управления стрелками и неравномерности движения поездов
на станции
^Nt3K = [Рэ (Zm ^м) (Мр + Крас 2МфОр)]/60,
где Рэ — коэффициент эффективности электрической цент-
рализации, характеризующий степень сокращения
времени простоя поездов на станции с учетом
заполнения пропускной способности стрелочной
горловины Уз,
/Р=84-10мин, t^ = 0,2-г-0,3 мин — время приготовления и проверки маршрута при
ручных стрелках и электрической централизации,
<VTp, <Vpac, <7фор —число транзитных, расформировываемых и фор-
мируемых поездов
273
Для практических расчетов рэ«0,5-4-1,1; при у,=С60% рэ = 0,5;
при у3>80% ₽э=1,1.
Более точное значение коэффициента р, может быть установлено
по суточному плану-графику, построенному для двух условий работы
станции — при МКУ и ЭЦ. Если известна пропускная способность
при ручных стрелках, то, зная экономию времени на приготовление
маршрута и коэффициент рэ, можно определить пропускную способ-
ность станции при электрической централизации
уЭ __________1440,Уфак
' Гр“ 1440 - ,уРр₽э(/Р - /’) ’
где <Уфак — фактические размеры движения поездов в сутки;
Лфр, '»гр — пропускная способность для грузовых поездов при МКУ и ЭЦ.
Кроме того, необходимо учитывать влияние электрической цент-
рализации на суточную экономию времени локомотиво- и вагоно-
часов простоя подвижного состава при маневрах:
= Д/смрчл/60;
2и/эк = к1с^Чл Щср/60,
где Д/“, — среднее сберегаемое время на одно маневровое передвижение, мин;
чл — число маневровых передвижений в сутки;
тСр — среднее число вагонов в одном маневровом передвижении.
Ежегодная экономия эксплуатационных расходов на сокращении
простоя подвижного состава при маневрах:
ДЭЛЧ = 365елч-2;дцэк.;
ДЭцц - 36<Х? ВЦ nt 3 к ,
где ДЭЛЧ, ДЭВЧ — экономия эксплуатационных расходов за счет сокращения простоя
локомотивов и вагонов при маневрах, тыс. руб.;
елч, £вч — расходные ставки одного маневрового локомотиво- и вагоно-часа
простоя.
Число и стоимость высвобожденных локомотивов, вагонов и гру-
зов при маневрах на станциях при электрической централизации
определяют на основе принятых данных по аналогии с поездной
работой.
Годовую экономию эксплуатационных расходов за счет сокраще-
ния общей численности штата и увеличение годовых расходов на
текущее обслуживание и ремонт устройств электрической центра-
лизации определяют аналогично ранее изложенному (см. п. 12.1).
Сокращение общей численности работников при ЭЦ в среднем
3—5 чел. на каждые 10 централизованных стрелок (в основном
дежурные по стрелочным постам). Как показали расчеты, при до-
вольно быстрой окупаемости капитальных затрат электрическая цен-
трализация позволяет увеличить пропускную способность станций
в 1,5—2 раза и уменьшить потребность в дополнительном числе
станционных путей на 20%. Особенно эффективна электрическая
централизация при большой загрузке стрелочных горловин станции.
274
12.5. Автоматизация и механизация
сортировочных горок
Эффект от внедрения автоматизации и механизации горок (АМГ)
необходимо определять, сравнивая варианты, отличающиеся друг
от друга только устройствами автоматики.
Автоматизация и механизация горок оказывают существенное
влияние на уменьшение горочного технологического интервала и на
увеличение скорости роспуска составов. При этом на немеханизи-
рованных горках средние скорости роспуска 4—5 км/ч, механизиро-
ванных— 5—6 км/ч и автоматизированных — 6—8 км/ч. В свою
очередь скорость роспуска во многом зависит от числа отцепов
и вагонов в них.
Уменьшение горочного технологического интервала с внедрением
АМГ увеличивает перерабатывающую способность горки нпер. При
последовательном роспуске состава
(1440аг — Гп)тр
ЯпеР — 1 ,
Сц И п
где аг= 0,97 - коэффициент, учитывающий перерывы в использовании горки из-за
враждебных передвижений;
Т„ —время технологических перерывов в работе горки при ремонтах,
смене бригад и других операциях, мин;
тр — среднее число вагонов в расформировываемом составе;
^гц = 7ГЦ/Л'рц —горочный технологический интервал за рабочий цикл Ггц, мин;
|лп= 1,05 — коэффициент повторной сортировки из-за недостатка числа и длины
сортировочных путей;
.Урц —число составов, расформировываемых с горки за период Тга.
Экономическую эффективность автоматизации и механизации
горок определяют экономией вагоно-часов простоя 2п/эк за счет
сокращения простоя состава в парке приема и ускорения вре-
мени его роспуска с горки Д/р;
= 365(AZp + Д/Сж^УрасЮр; Д/р = /р — /р;
/р = то/о/60 = 10 5/п/ер; С = ^ПС + Л/з 4“ ^ОП 4“ ^ЗС
лтИж = - С, /oif' = И/г(а’); /г =/Гц(1 4-гп/24 - гп),
где /р, Zp — время роспуска состава с горки до и после введения автоматики, ч;
пго — среднее число отцепов в одном поезде;
t0 — интервал между отцепами, зависящий от применяемых средств автома-
тизации и механизации, мин,
1п — длина поезда, м;
ор — скорость роспуска состава, км/ч;
/Пс — время перевода стрелки, которое можно уменьшить быстродействую-
щими электроприводами, мин;
ДЦ — разность времени хода между плохим и хорошим бегунами; приво-
дится к нулю замедлителями и АРС, мин;
Zon— время оператора для обдумывания маршрута; уменьшается устрой-
ствами ГАЦ, мин;
ц1С — время занятости стрелочного участка; сокращается системами АРС
и АЗСР, мин;
tom, tom—время ожидания роспуска состава до и после введения автоматики;
зависит от горочного интервала Ц, ч.
275
Общая экономия на эксплуатационных расходах
А*ЭаМг ~ Szi/9Kt?B4 ДЭсод + ДФГ,
где ДЭсод — увеличение годовых расходов на обслуживание автоматики (без учета
зарплаты),
ДФГ — годрвые сбережения фонда зарплаты за счет уменьшения штата регу-
лировщиков скорости и других работников горки при введении на ней
автоматики
Зная капитальные вложения в устройства автоматики на горке
Кг, можно определить срок окупаемости
т _ Кг - (ЛКв + ДКг)
где Л/<в, .\К, — стоимости высвобожденных вагонов и грузов за счет экономии
вагоно часов простоя %Nt3K от уменьшения простоя в парке и уско-
рения роспуска состава с горки, тыс руб
Таким образом, внедрение автоматизации и механизации сорти-
ровочного процесса на горках сокращает время нахождения вагонов
на станции и в связи с этим уменьшает потребность в рабочем парке
вагонов; увеличивает перерабатывающую способность горки, улуч-
шает социальные условия и повышает производительность труда
работников станции.
ГЛАВА
13
ЛИНИИ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
13.1. Назначение и классификация
Железнодорожная сеть нашей страны представляет собой единую
работающую по общему плану систему, все части которой взаимо-
действуют друг с другом. Все звенья железнодорожной сети не могут
работать без широкого использования разнообразных видов связи,
организуемых по воздушным, кабельным и радиорелейным линиям.
Устройства автоматики и телемеханики, повышающие пропускную
способность станций, узлов, перегонов и обеспечивающие безопас-
ность движения поездов, размещены вдоль полотна железной дороги
и на территории станций Для них также необходимы линии, по кото-
рым передаются сигналы телеуправления, телесигнализации и теле-
контроля. Устройства автоматики, телемеханики и связи, а также
другие линейные потребители получают электрическую энергию
по линиям энергоснабжения, расположенным в полосе отвода желез-
ных дорог
Железнодорожный транспорт располагает большим линейным
хозяйством, которое обеспечивает оперативное управление перевоз-
ками и действие разнообразных устройств автоматики и телемеха-
ники Система связи Министерства путей сообщения СССР разделена
на магистральную, дорожную, отделенческую и местную сети.
К магистральной сети относится связь министерства
с управлениями дорог и последних между собой. Дорожную сеть
организуют в пределах дороги, она обеспечивает связь управления
дороги с их отделениями, участковыми и сортировочными станциями,
связь между соседними отделениями. Отделенческая сеть вклю-
чает в себя различные виды оперативно-технологической связи
(ОТС) для оперативного управления работой отдельных участков.
В связи с внедрением автоматической системы управления же-
лезнодорожным транспортом (АСУЖТ) на всех уровнях от маги-
стральной до местной связи организуют сети передачи данных.
Магистральные, дорожные и отделенческие виды связи органи-
зуют по воздушным, кабельным и радиорелейным линиям. Радио-
релейные линии целесообразно применять в горных районах и в каче-
стве вставок в кабельные магистрали в местах, где прокладка кабеля
затруднена. Цепи воздушных и кабельных линий могут использо-
ваться для автоматики и телемеханики. По одной линии можно
организовать несколько цепей (от 1 до 20).
Линия — это совокупность устройств, образующих направляю-
щую систему для передачи сигналов. По линии можно осуществить
одну или несколько одновременных передач в зависимости от ее
277
возможности. Каждая передача занимает определенный канал.
Каналом связи называют совокупность линейных и станционных
сооружений, которые обеспечивают передачу информации между
пунктами. Если по линии осуществляют только одну передачу,
то ее называют ф и з и ч е с ко й, или н е у п л от н е н н о й, если более
одной,— то уплотненной.
Каналы можно классифицировать по следующим признакам:
виду передаваемых сигналов — телефонные, телеграфные, теле-
визионные, вещания, факсимильные и др.;
способу действия — одно- и двусторонние. Каналы односторон-
него действия обеспечивают передачу сигналов только в одном
направлении и называются симплексными. При передаче сигна-
лов в прямом и обратном направлениях по одному каналу используют
каналы двустороннего действия (дуплексные);
способу образования — с частотным или временным разделе-
ниями сигналов. Основным типовым каналом на сети является
канал тональной частоты (ТЧ), который обеспечивает пере-
дачу электрических сигналов с полосой частот от 0,3 до 3,4 кГц,
соответствующей спектру частот телефонного сигнала.
Принцип организации и способы образования каналов рассмот-
рены в гл. 17.
На железнодорожных линиях, оборудованных автоблокировкой,
имеются высоковольтно-сигнальные линии автоблокировки, по кото-
рым подается электрическая энергия к устройствам автоматики
и телемеханики и обеспечивается их взаимодействие.
На станциях, оборудованных электрической централизацией
стрелок и сигналов и другими устройствами автоматики и теле-
механики, существует густая сеть сигнальных кабелей, по которым
осуществляется электропитание этих устройств и управление ими.
Многие участки дорог оснащены линиями продольного электроснаб-
жения линейных потребителей.
Таким образом участок железной дороги с электрической тягой
оснащается различными линиями (рис. 13.1). Опора контактной
сети несет трехфазную линию продольного энергоснабжения 1 и кон-
тактную подвеску 2. Все указанные линии, кроме линии электро-
передачи, размещают в пределах отвода шириной по 50 м в обе
стороны от головок крайних рельсов. Высоковольтно-сигнальные
линии автоблокировки (ВВСЛА), воздушные (ВЛС) и кабельные
(КЛС) линии связи располагают по разные стороны железной дороги
3 и светофора 4.
Широкое внедрение на железных дорогах более совершенных
устройств автоматики, телемеханики, связи и вычислительной тех-
ники увеличивает потребность в линиях связи, автоматики и теле-
механики.
Воздушные линии не полностью удовлетворяют предъявляемым
к ним требованиям по качеству организуемых по ним связей не
только в перспективе, но и в настоящее время. Исходя из этого
дальнейшее развитие средств связи и передачи информации для
автоматического управления, телемеханики, вычислительной техники
278
Рис. 13.1. Оснащение различными линиями участка железной дороги:
а — высоковольтно-сигнальная линия автоблокировки, б — опора контактной сети, в — воздушная и ка-
бельная линии связи, г — линия электропередачи
Кабель
и связи ведется по пути строительства кабельных линий. Кабельные
линии по сравнению с воздушными более надежны в эксплуатации
и дают возможность организации всех видов связи и каналов пере-
дачи информации, необходимых для управления перевозочным
процессом железных дорог.
13.2. Воздушные линии
Воздушные линии — линейные сооружения, которые служат для
образования каналов связи и каналов для передачи сигналов авто-
матики и телемеханики между удаленными пунктами.
Железнодорожные воздушные линии в зависимости от назначения
подразделяют на три класса: линии 1 класса связывают Мини-
стерство путей сообщения с управлениями дорог и управления
между собой; к ним относятся также высоковольтно-сигнальные
линии автоблокировки; линии II класса связывают управления до-
рог с отделениями, отделения между собой и с подчиненными им
станциями; линии III класса сооружают на территории узловых
крупных и средних станций для цепей местной (внутристанционной)
связи.
В конструктивном отношении линии разных классов отличаются
количеством опор (длиной пролета) и числом сложных опор на 1 км
длины.
Линии всех классов в зависимости от метеорологических усло-
вий сооружают четырех типов: облегченный (О) — для районов,
где средняя толщина стенки льда на проводах при гололеде не превы-
шает 5 мм, а изморози — 20 мм; нормальный (Н) — для районов,
где средняя толщина стенки льда на проводах при гололеде не
превышает 10 мм, а изморозь оседает толщиной более 20 мм;
усиленный (У) — для районов, где средняя толщина стенки льда
на проводах при гололеде достигает 15 мм (включительно), а измо-
рози превышает 20 мм; особо усиленный (ОУ) — для районов,
где толщина стенки льда на проводах при гололеде достигает 20 мм,
а изморози превышает 20 мм. Линии типов У и ОУ должны отли-
чаться повышенной прочностью и иметь по сравнению с линиями
типов О и Н большее число опор увеличенного диаметра, устанав-
279
ливаемых на 1 км. Высоковольтно-сигнальные линии автоблокировки
в отличие от линий связи облегченного типа не строят, только Н, У,
ОУ типов. Основными линейными материалами для устройства
воздушных линий являются: проволока (провода), арматура для
изоляции и крепления проволоки (провода) на опорах.
Провода. На воздушных линиях используют линейную проволоку
(для передачи электрических сигналов на расстояние), перевязочную
и спаечную проволоки (для крепления и соединения концов линейной
проволоки на арматуре воздушных линий).
Линейная проволока должна иметь высокую электрическую про-
водимость, большую механическую прочность и достаточную эластич-
ность, устойчивость против коррозии, экономичность изготовления.
В соответствии с указанными требованиями наибольшее применение
получили стальная, медная и биметаллические проволоки.
Стальную проволоку изготавливают диаметром 5; 4; 3; 2,5; 2
и 1,5 мм, она имеет большую механическую прочность, но подвержена
коррозии в окружающей среде и ее электрические свойства значи-
тельно хуже, чем у проволоки из цветного металла. Для защиты
от коррозии ее покрывают слоем цинка (оцинкованная стальная
проволока) или при изготовлении добавляют медь (0,2—0,4%).
Медную проволоку выпускают диаметром 4; 3,5 и 3 мм. Эта проволока
обладает хорошими электрическими свойствами, защищена от воз-
действия окружающей среды, т. е. не подвержена коррозии, но дефи-
цитна и имеет высокую стоимость. Биметаллическая сталемедная
проволока состоит из стального сердечника и наложенного на него
термическим или гальваническим способом слоя меди. Применение
такой проволоки обеспечивает экономию меди при сохранении тех же
электрических свойств, что и у медной проволоки. В зависимости
от толщины медного слоя различают биметаллическую сталемедную
проволоку БСМ-1 и БСМ-2.
Стальную линейную проволоку на воздушных линиях связи же-
лезнодорожного транспорта применяют для организации отделен-
ческой и дорожной связей, а также цепей телеуправления и телесиг-
нализации. По медной и биметаллической проволокам организуют
цепи магистральной и дорожной связей большого протяжения.
На воздушных линиях местной (станционной) связи используют
стальную линейную проволоку, а также биметаллическую проволоку
малых диаметров.
На высоковольтно-сцгнальных линиях автоблокировки ВВСЛА
применяют стальную линейную проволоку диаметром 4 мм (на сиг-
нальных линиях) и диаметром 5 мм (на высоковольтных линиях).
На ВВСЛА применяют также многопроволочные стальные провода
площадями поперечных сечений 25; 35 и 50 мм2, сталеалюминиевые
многопроволочные провода марки АС сечением 16; 25; 35; 50;
70 мм2 и др.
Арматура. В состав арматуры воздушных линий входят изоля-
торы, крюки, штыри, траверсы. Провода воздушных линий для обес-
печения высокой электрической изоляции их друг от друга и относи-
тельно земли укрепляют на изоляторах (рис. 13.2, а). Наибольшее
280
Рис. 13 2 Элементы арматуры воздуш-
ных линий
распространение на воздушных линиях связи получили изоляторы
ТФ (телефонные фарфоровые), обладающие большим электриче-
ским сопротивлением, малыми диэлектрическими потерями и высокой
механической прочностью; их изготавливают из лучших сортов
глины. Поверхность изоляторов для предохранения от загрязнения
покрывают слоем белой глазури. Применяют также стеклянные изо-
ляторы ТСМ (телефонный стеклянный малощелочной), которые изго-
тавливают из стекла с высокой термической стойкостью к резким
температурным изменениям. Форма изоляторов одинаковая.
Изолятор состоит из головки 2 с желобком 1 (для укладки про-
вода на прямолинейных участках), шейки 3 (для вязки провода
и укладки его на угловых опорах), верхней 5 и нижней 4 юбок (для
увеличения электрического сопротивления изолятора). Внутри изо-
лятор имеет винтовую нарезку для укрепления его на крюке или
штыре. При навертывании изолятора на штырь предварительно
наматывают просмоленную пеньку (каболку). В зависимости от ди-
аметра крюка или штыря изоляторы имеют маркировку: ТФ-12;
ТФ-16; ТСМ-18 и др.
Провода высоковольтно-сигнальных линий автоблокировки кре-
пят на фарфоровых изоляторах ШС-6 и ШС-10 (изоляторы штыре-
вые, сетевые 6 или 10 кВ).
Крюки (рис. 13.2, б) изготавливают из круглой стали с винтовой
нарезкой 1 и окрашивают черным асфальтовым лаком для предо-
хранения нх от коррозии. Крюки маркируют в зависимости от диамет-
ра стали, из которой они изготовлены: КН-18; КН-20 и др. Буквы
означают — крюк низковольтный.
При подвеске проводов на траверсах изоляторы крепят на сталь-
ных штырях (рис. 13.2, в), имеющих винтовую нарезку 1. В обозна-
чение штыря входят буквы ШТ (штырь для траверсы); цифры,
указывающие на тип изолятора, и буквы, обозначающие материал
траверсы (Д — деревянная, С — стальная). Например, обозначение
ШТ-20Д означает: штырь для деревянной траверсы с изолятором
ТФ-20 или ТСН-20.
На воздушных линиях связи и высоковольтно-сигнальных линиях
автоблокировки наибольшее распространение получили деревянные
траверсы, изготавливаемые преимущественно из сосновой древесины,
лиственницы, дуба, ели и кедра. В некоторых случаях возможно
применение стальных траверс.
Опоры. Наиболее ответственной частью воздушных линий явля-
ются опоры, несущие на себе нагрузку в виде проводов и арматуры.
281
Рис 13 3 Опоры воздушных линий
Опоры должны иметь достаточную механическую прочность, сравни-
тельно продолжительный срок службы, быть относительно легкими,
транспортабельными и экономичными. До последнего времени
на воздушных линиях использовали деревянные опоры. В настоящее
время стали применять железобетонные опоры конической формы.
Стандартные длины столбов: 6,5; 7,5; 8,5 м с диаметром в верхнем
отрубе от 25 до 12 см. Основным видом деревянных опор для сооруже-
ния новых воздушных линий являются столбы. Опоры подразделяют
на простые, сложные и специальные. К простым опорам относят
одинарные промежуточные опоры (рис. 13.3, а); к сложным —
угловые, анкерные, полуанкерные, усиленные, противоветровые; к
специальным — контрольные, кабельные, резервные, вводные и др.
Промежуточные опоры устанавливают на прямолинейных участ-
ках линий. Длину опор выбирают в зависимости от числа подвеши-
ваемых проводов и способов их подвески (крюки, траверсы). Угловые
опоры устанавливают в местах поворота (изменения) трассы воз-
душной линии. Эти опоры подвергаются действию равнодействую-
щей силы тяжения проводов. Поэтому угловую опору укрепляют
подпорой или оттяжкой 1 (рис. 13.3, б), которые воспринимают
на себя воздействие равнодействующей силы.
В гололедных районах на воздушных линиях для увеличения
устойчивости используют полуанкерные, анкерные или усиленные
и противоветровые опоры. На линиях с крюковым профилем приме-
няют усиленные, а с траверсным — анкерные и полуанкерные
(рис. 13.3, в) опоры. В их конструкцию входят подпоры /, раскос 3,
а в грунте столбы и подпоры закрепляют ригелями 2.
13.3. Кабельные линии
Линейные устройства современных кабельных линий состоят
из трех основных частей: кабеля, кабельной арматуры й кабельных
сооружений.
Кабель (рис. 13.4) представляет собой совокупность нескольких
скрученных вместе изолированных друг от друга проводников 1,
282
заключенных в общую влагоза-
щитную оболочку 2 и броневые по-
кровы 3
Для защиты жил от поврежде-
ний при наложении оболочки ис-
пользуют поясную изоляцию 5, а
от внешних повреждений — жгут
из кабельной пряжи 4
I 2 3
Рис 13 4 Кабель
Кабели можно классифицировать по следующим признакам:
области применения — кабели магистральные М (многоканаль-
ной связи), местные Т, сигнально-блокировочные СБ, силовые и кон-
трольные К (силовые кабели по назначению не маркируют);
условиям прокладки — кабели наземные, подземные и под-
водные;
спектру передаваемых частот — кабели низкочастотные (до
10 кГц) и высокочастотные (свыше 10 кГц);
конструкции и расположению проводников — кабели симметрич-
ные и коаксиальные (рис. 13.5). Симметричный кабель содержит
цепи, состоящие из двух совершенно одинаковых в электрическом
и конструктивном отношениях изолированных проводников 1, кото-
рые соединяют приемник Прм и передатчик Прд. Цепь коаксиаль-
ного кабеля представляет собой два цилиндра с совмещенной осью,
причем один цилиндр — сплошной проводник /, расположенный
внутри другого пологого цилиндра 2. Коаксиальные кабели получили
наибольшее распространение для многоканальной связи и теле-
видения.
Проводники в кабелях называют токопроводящими жи-
лами, они предназначены для передачи электрической энергии.
Наиболее широко в кабелях применяют токопроводящие медные
жилы, реже — алюминиевые. Алюминиевые жилы в основном исполь-
зуют в силовых и контрольных кабелях (в марке кабелей медные
жилы не указывают, а алюминиевые обозначают буквой А).
В зависимости от типа и назначения кабеля для изоляции ка-
бельных жил используют кабельную бумагу (непропитанную и про-
питанную), пластмассовую изоляцию (полиэтилен, поливинилхло-
рид, полистирол, фторопласт и др.), резину, пористую бумажную
массу и т. д.
Все токопроводящие жилы объединяют в сердечник, который
заключают в защитную герметическую оболочку, предохраняющую
сердечник от проникновения в него влаги, механических воздей-
ствий, которые могут возникнуть в процессе транспортировки,
Рис 13 5 Кабельные цепи
а — симметричные б — коаксиальные
283
прокладки и эксплуатации кабеля. В качестве защитных оболочек
наиболее широкое распространение получили металлические обо-
лочки из алюминия, свинца и стали, а также оболочки из пласт-
массы. Металлические оболочки в сочетании с пластмассовыми
защищают кабельные цепи от внешних электромагнитных влияний,
которые создаются тяговыми токами электрифицированных желез-
ных дорог, линиями электропередачи и другими источниками. Ис-
пользование алюминиевых оболочек в кабелях на железнодорожном
транспорте является весьма прогрессивным (в марке кабеля алю-
миниевую оболочку обозначают буквой А, а полиэтиленовую — П).
Кабель, предназначенный для прокладки в земле, покрывают
броней из стальных лент, защищающей его от механических воз-
действий при прокладке и эксплуатации. В этом случае на свинцовую
оболочку или пластмассовое покрытие кабелей с алюминиевой обо-
лочкой предварительно наносят слой битума, наматывают по спи-
рали ленту из битуминизированной или пропитанной для предо-
хранения от гниения нафтенатом меди кабельной бумаги и потом
еще наносят слой битума. После этого кабель спиралеобразно
обматывают слоем кабельной пряжи и поверх него снова наносят
слой битума, который предохраняет металлическую оболочку от ме-
ханических повреждений при наложении защитных броневых покро-
вов. Броневые покровы используют следующих типов: стальные лен-
ты (буква Б в марке кабеля); плоские стальные проволоки (П);
круглые стальные проволоки (К); усиленная двойная броня (БК,
ПК, КК). Если поверх оболочки или брони нет дополнительных за-
щитных покровов, то такие кабели называют голыми (буква Г в мар-
ке кабеля).
Кабели многоканальной связи (магистральные М) подразделя-
ют на три группы: кабели с кор дельно-бумажной изоляцией МКБ,
кордельно-полиэтиленовой изоляцией МКП и кордельно-полисти-
рольной (стирофлексной) изоляцией МКС. Кордель представляет
собой жгутик из волокон кабельной бумаги или нитей полиэтиле-
на, спирально навитый на токопроводящую жилу и поддерживаю-
щий трубку из навитой на него бумажной (если кордельно-бумаж-
ная изоляция) или полиэтиленовой ленты (если кордельно-полиэти-
леновая изоляция).
Наибольшее распространение на железнодорожном транспорте
получили магистральные кабели с кордельно-полиэтиленовой и кор-
дельно-бумажной изоляциями жил, прокладываемые главным обра-
зом на электрифицированных участках железных дорог. К ним относят:
кабель марки МКБАБ 7X4X1,24-6X0,9: магистральный кабель
(М) с медными жилами, кордельно-бумажной изоляцией (КБ),
алюминиевой оболочкой (А), бронированный стальными лентами
(Б), семью четверками токопроводящих жил диаметром 1,2 мм,
шестью сигнальными жилами диаметром 0,9 мм;
кабель марки МКПАБ 7Х4Х 1,05+5X2X0,7-|-1Х0,7: маги-
стральный (М) с медными жилами, кордельно-полиэтиленовой изо-
ляцией (КП), алюминиевой оболочкой (А), бронированный сталь-
ными лентами (Б), с наружным джутовым покровом, семью чет-
284
верками токопроводящих жил, диаметром 1,05 мм, пятью сигналь-
ными парами и одной сигнальной жилой диаметром 0,7 мм.
Коаксиальные кабели в системе транспортной связи используют
в качестве фидеров к антеннам и на участках проводных магистраль-
ных линий, где требуется большее количество телефонно-телеграф-
ных каналов.
Кабели местной связи соединяют местную телефонную станцию
с телефонными аппаратами абонентов данной станции или узла,
кроме того, к местной телефонной сети относят обособленные
телефонные кабельные сети для стрелочной связи, связи грузового
диспетчера, сети радиофикации, часофикации и т. д.
Кабели местной связи можно подразделить на два типа: Т — с бу-
мажной изоляцией в свинцовой оболочке; ТП — с пластмассовой
изоляцией в пластмассовой оболочке. Кабели с бумажной изоляцией
имеют парную структуру жил, свинцовую оболочку и емкость до
1200 пар. Емкость кабелей с пластмассовой изоляцией до 600 пар.
Диаметр токопроводящих жил от 0,4 до 1,2 мм.
Наиболее распространенными типами кабелей местной связи яв-
ляются кабели ТГ, ТБ, ТБГ и ТК. Буква Т указывает, что данный
кабель телефонной местной связи с медными жилами и бумажной
изоляцией. Следующие буквы определяют конструкцию защитных
покровов кабеля: Г — в свинцовой оболочке, голый; Б — в свинцо-
вой оболочке, бронированный стальными лентами с наружной обо-
лочкой из кабельной пряжи; БГ — бронированный стальными лен-
тами, голый (без защитного покрова из кабельной пряжи); К — бро-
нированный круглыми стальными проволоками с наружным слоем
из кабельной пряжи.
Кабели ТПП, ТПВ (телефонный кабель местной связи с медными '
жилами, полиэтиленовой изоляцией жил, в полиэтиленовой поли-
винилхлоридной оболочке) предназначены для прокладки в теле-
фонной канализации и шахтах, по стенам зданий. Для прокладки
в земле изготавливают кабели, бронированные стальными лентами,
с наружным покровом из кабельной пряжи (ТППБ, ТППБГ и др.).
Все кабели связи с любыми защитными оболочками выпускают
на заводе кусками длиной от 100 до 850 м и более, которые называют
строительной длиной кабеля. Для удобства транспортировки
с завода на место прокладки кабели наматывают на деревянные
катушки — барабаны.
Сигнально-блокировочные кабели в устройствах автоматики, теле-
механики, как правило, применяют с медными жилами диаметром
1,0 мм, полиэтиленовой изоляцией, в пластмассовой оболочке. Элек-
трические цепи постового оборудования автоматики и телемеханики
соединяют кабелями в негорючей поливинилхлоридной оболочке, ка-
бели в полиэтиленовой оболочке для этой цели непригодны, так как
полиэтилен горюч. Срок службы кабелей должен быть не менее 12 лет.
Таким образом, сигнально-блокировочные кабели различают двух
типов: для монтажа напольного и монтажа постового оборудования
автоматики и телемеханики. Например: СБПБ — сигнально-блоки-
ровочный, с медными жилами, полиэтиленовой изоляцией, в полиэти-
285
леновой оболочке, бронированный стальными лентами, с наружным
покровом поверх брони. СБВГ — сигнально-блокировочный, с мед-
ными жилами, полиэтиленовой изоляцией, в оболочке из поливинил-
хлоридного пластиката, без стальной брони. Кабель предназначен
для соединения электрических цепей постовых устройств, проклады-
вается в помещениях, канализации и т. д.
Указанные кабели выпускают с числом пар от 1 до 37. Строитель-
ная длина кабелей не менее 300 м, а срок службы около 20 лет.
Силовые кабели предназначены для соединения цепей электри-
ческих установок, передачи и распределения электрической энергии
постоянного и переменного тока, необходимой для электропитания
устройств автоматики, телемеханики, а также использования в каче-
стве вставок в высоковольтно-сигнальные линии автоблокировки.
Их подразделяют на силовые высоковольтные (1 —10 кВ) и низко-
вольтные (до 1 кВ). Изготавливают эти кабели с числом жил (алю-
миниевых и медных) от одной до четырех. Сечение алюминиевых
жил от 2,5 до 800 мм2, а медных — от 1,0 до 240 мм2.
Кабели выпускают различных конструкций в зависимости от ра-
бочего напряжения, передаваемого по ним тока, условий прокладки
и т. д. Например: ААБ — силовой, с алюминиевыми жилами, изоля-
цией из пропитанной бумаги, в алюминиевой оболочке, брониро-
ванный стальными лентами; ААП — силовой, с алюминиевыми жи-
лами, изоляцией из пропитанной бумаги, в алюминиевой оболочке,
бронированный оцинкованными стальными проволоками. ВБВ — си-
ловбй, с медными жилами, поливинилхлоридной изоляцией, брони-
рованный стальными лентами, в поливинилхлоридной наружной обо-
лочке.
Контрольные кабели (К) предназначены для присоединения
электрических приборов и аппаратов в распределительных устрой-
ствах напряжением до 660 В переменного или до 1000 В постоянного
тока. Строительная длина кабеля не менее 100 м, срок службы 12 лет.
Маркируют кабель аналогично выше рассмотренным маркам,
например: КВВБ — контрольный, с медными жилами, поливинилхло-
ридной изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке, бронированной
стальными лентами, с защитным наружным покровом.
В сердечник кабеля может входить от 4 до 61 жилы сечением
от 1,5 до 10 мм2.
13.4. Защита линий от внешних влияний
Нормальная работа линий связи зависит от степени влияния
на них внешних источников электромагнитных полей. К основным
источникам влияния относятся: грозовые разряды (атмосферное
электричество), линии электропередачи, электрифицированные же-
лезные дороги, радиостанции и магнитные бури. По характеру
воздействия на цепи связи, автоматики и телемеханики влияния
разделяются на опасные и мешающие.
Опасным называют такое влияние, при котором напряжение
и токи, возникающие в цепях связи, могут создать опасность для
286
Рис 13 6 Схема защиты аппаратуры
связи при воздушном вводе проводов
&
150м 300м, 500-бООм, 800-1000М
'ИР-7' ИР-10
ИР-18
.ИР-7 \ ИР-10
j ИР-15
Рис 13 7 Схема каскадной защиты аппа
ратуры связи
здоровья и жизни обслуживающего персонала и абонентов, пользую-
щихся связью; вызвать повреждение приборов и аппаратуры, вклю-
ченных в эти цепи, а также ложное срабатывание устройств авто-
матики и телемеханики. Мешающее влияние проявляется в возникно-
вении в каналах связи, автоматики и телемеханики помех, нару-
шающих нормальное действие этих устройств (шумы в телефонных
цепях, искажения телефонных сигналов, сигналов' телемеханики
и т. п.). Опасные и мешающие напряжения и токи не должны пре-
вышать установленных норм, которые определяются требованиями
техники безопасности при работах на линии, опасностью электри-
ческого пробоя или повреждения изоляции аппаратуры или жил
кабеля, а также опасностью возникновения помех.
Для защиты линий от опасных и мешающих влияний применяют
специальные меры:
на влияющих линиях подвешивают защитные тросы; на выходе
тяговых подстанций включают сглаживающие фильтры; увеличивают
проводимость рельсов; включают отсасывающие трансформа-
торы и др.;
на линиях, подверженных влиянию, применяют разрядники, пре-
дохранители, дренажные катушки, разделительные трансформаторы;
прокладывают кабель с лучшими защитными свойствами оболочек;
по возможности, увеличивают расстояние (ширину сближения) меж-
ду линиями связи и источниками помех.
На рис. 13.6 приведена схема защиты устройств связи от атмо-
сферных перенапряжений и непосредственного касания проводов свя-
зи с проводами высоковольтных линий. В схемах защиты газонапол-
ненные разрядники Р, включенные между проводом и защитным
заземлением, снижают напряжение, возникающее в проводе при гро-
зовом разряде, до допустимого значения. Газонаполненный разряд-
ник представляет собой стеклянный баллончик, например с тремя
никелевыми электродами, два из которых подключают к линейным
проводам, а третий — к заземлению. Баллон заполнен газом аргоном
и запаян. Появившееся опасное напряжение ионизирует газ, который
становится токопроводящим и соединяет провод с землей, таким
образом опасное напряжение отводится в землю.
Схему каскадной защиты (рис. 13.7) используют на цепях ВЛ С
при приближении к станционному оборудованию. В схеме применены
искровые разрядники ИР с различными искровыми промежутками
(7; 10; 15; 20 мм).
287
13.5. Методологические положения по определению
экономической эффективности связи
По мере развития архитектуры вычислительных машин и расши-
рения области их использования появился широкий набор различ-
ных терминальных комплексов, предназначенных для обеспечения
взаимодействия пользователей, рабочие места которых удалены от
вычислительной машины. Эти взаимодействия осуществляются по
телефонной и телеграфной связям.
Создание транспортной системы сбора и передачи данных (СПД),
построенной на базе коммутации сообщений для всех подсистем
железнодорожным транспортом АСУЖТ, связано с большими капи-
тальными вложениями. Поэтому на первых этапах используют суще-
ствующие сети связи и имеюидуюся на дорогах серийно выпускае-
мую аппаратуру коммутации каналов средств сбора и передачи
данных.
Автоматизированное управление на железнодорожном транспор-
те строят по трехступенчатой системе: министерство — дорога —
узел. При МПС создан Главный вычислительный центр (ГВЦ),
который обрабатывает информацию, поступающую с дорожного вы-
числительного центра (ДВЦ). Связь ГВЦ с ДВЦ и ДВЦ соседних
дорог между собой организуют по прямым каналам многоканальной
связи. Для связи ДВЦ с отделениями дорог, крупными узловыми
и стыковыми станциями, депо, расчетными техническими конторами
(РТК) и другими подразделениями, где расположены узловые вы-
числительные центры (УВЦ), используют дорожные каналы связи
протяженностью до 1000 км.
Стоимость СПД в несколько раз превышает стоимость самих
вычислительных центров. Благодаря успехам микроэлектроники и до-
стижениям современной архитектуры вычислительных машин стои-
мость обработки информации в течение каждых трех лет умень-
шается на порядок и эта тенденция сохраняется до сих пор. Однако
снижение стоимости передачи информации происходит значительно
более низкими темпами (из-за линейных кабельных сооружений),
чем снижение стоимости ее обработки. Поэтому экономическая
эффективность вычислительной системы АСУЖТ определяется не
только технологией телеобработки данных и стоимостью вычисли-
тельных машин, но прежде всего архитектурой вычислительных сетей
и, в частности, СПД. Если каналы магистральной и дорожной связей
используют для СПД, то экономическая эффективность каналов
связи будет иметь ряд составляющих; определение каждой из них
представляет самостоятельную проблему.
При обосновании эффективности внедрения магистральной теле-
фонной связи (МТС) следует исходить из того, что уровень развития
этого вида связи, как правило, влияет на работу железнодорожного
предприятия в целом, т. е. воздействует на комплекс технико-эконо-
мических показателей, характеризующих работу данного предпри-
ятия железной дороги. При этом значительная часть эффекта
от внедрения железнодорожной связи проявляется в конечных ре-
288 9*
зультатах деятельности предприятий — потребителей услуг желез-
ной дороги. Учитывая такую специфику воздействия магистральной
связи на эффективность производства, представляется недостаточ-
ным (формальным) использование традиционных приемов расчетов
сравнительной эффективности (которая более подходит для расчета
локальных эффектов).
Расчет эффективности внедрения магистральной связи на желез-
нодорожном транспорте должен основываться на обобщающих изме-
рителях эффективности: приросте объема перевозок (на транспорте
и соответственно в народном хозяйстве), приросте прибыли и т. п.
Наибольшим образом поставленной задаче отвечает соотношение
прироста эффекта к затратам.
Обобщающий показатель конкретизируется и подтверждается
множеством частных технико-экономических показателей. Следует
ориентироваться в первую очередь на тот показатель, который в дан-
ных условиях наиболее остро нуждается в улучшении (повышение
пропускной способности, использование подвижного состава, фондо-
отдачи и др.). Определение степени воздействия МТС на частные
показатели представляет собой особый интерес, так как позволяет
научно обосновывать необходимое число каналов МТС между управ-
лениями дорог (УД) и МПС и избежать субъективного подхода
к определению числа каналов по коэффициенту потерь по вызовам,
который задается интуитивно. При вычислении полной общетранс-
портной эффективности МТС следует учитывать внутриотраслевой
(эффективность затрат в хозяйстве связи) и общетранспортный
эффекты.
При решении задач, которые не имеют точного математического
описания или не могут быть формализованы, для ориентировочной
оценки исследуемых явлений применяют метод экспертных
оценок. Данный метод основан на получении объективного мнения
по кругу исследуемых вопросов из совокупности индивидуальных
мнений экспертов, которыми могут быть ведущие специалисты желез-
нодорожного транспорта. Возможность применения экспертных за-
ключений определяется невозможностью точно количественно оце-
нить степень влияния развития МТС на эффективность деятельно-
сти железнодорожного транспорта.
Общая экономия затрат на перевозки от совершенствования
управления, повышения его оперативности, маневренностей гибкости
за счет применения и развития МТС, т. е. эффект в сфере перевозоч-
ного процесса, в 10—15 раз превышает внутриотраслевой (хо-
зяйство связи) эффект.
При оценке общетранспортной эффективности необходимо:
учитывать состав потребителей услуг МТС, долю услуг каждой
подотрасли железнодорожного транспорта (служб и т. д.), приходя-
щуюся на выполнение перевозочного процесса, количество абонентов,
пользующихся МТС в пределах дорог и в целом по сети железнодо-
рожного транспорта. В расчетах должны использоваться фактиче-
ские годовые общие транспортные показатели по сфере обеспечения
транспортного процесса: среднегодовая численность работников, свя-
10—735 289
занных с обеспечением транспортных перевозок; затраты на пере-
возки; сами перевозки; показатели использования подвижного
состава; укрупненные измерители эксплуатационной работы (вагоно-
часы, локомотиво-часы, локомотиво-километры, поездо-километры,
пассажиро-километры, поездо-часы, оборот вагона, порожний про-
бег, простой локомотивов, вагонов, участковая скорость, использо-
вание сооружений, пути и т. д.);
провести обследование структуры телефонного обмена по составу
клиентуры (различных служб и подразделений): от каких органи-
заций и предприятий и какой процент исходящего телефонного
обмена приходится на службы, какие службы являются главными
потребителями услуг МТС, определить фактическое количество со-
стоящихся исходящих разговоров по отдельным хозяйствам, их
совокупности, по службам и в целом по транспорту. По результатам
обследования дорог, главков, служб, трестов, заводов МПС и других
предприятий дается возможность количественно оценить транспорт-
ную эффективность МТС и определить ее нормативные показатели;
сгруппировать обследуемые службы, дороги и предприятия же-
лезнодорожного транспорта по показателям экономии затрат на пере-
возки и приросту перевозок, так как на уровень показателей, учи-
тывающих прямой и косвенный эффекты, влияют не только рост
производительности труда и снижение себестоимости перевозок,
но и объем перевозок, а также сумма затрат на них. По каждой
группе определяют нормативные показатели и на их основе уста-
навливают средневзвешенные нормативные показатели МТС в целом
по железнодорожному транспорту.
Для корректировки установленных нормативов МТС по мере раз-
вития транспорта, средств МТС и расширения объема пользования
ее услугами используют экономико-математические модели по рас-
чету основных показателей эффективности МТС и корреляционно-
регрессионные модели. Данные модели позволят в будущем без про-
ведения новых трудоемких и сложных исследований по предприя-
тиям, службам и хозяйствам железнодорожного транспорта на осно-
ве имеющихся материалов исследования устанавливать скорректи-
рованные динамические нормативы общетранспортной эффектив-
ности МТС и выполнять вариантные расчеты.
13.6. Натуральные и качественные показатели
эффективности цепей связи
Степень использования цепей связи является показателем эконо-
мической эффективности, получаемой от их уплотнения. Его сопо-
ставляют в вариантах использования той или другой аппаратуры
систем передачи, а также в вариантах систем связи на уплотненных
и физических неуплотненных цепях. Этот показатель
S = /Лфц,
где Ак — общее число каналов, образуемых в рассматриваемом варианте на всех
занимаемых цепях связи,
4фи — число занимаемых физических цепей связи
290
10—2
Повышение производительности труда в сравниваемых вариантах
проектируемых сооружений связи может быть выражено числом
канало-километров, обслуживаемых одним работником,
/7тр = Дк//Р,
где АК1 — общее число капало километров в рассматриваемом варианте сооруже-
ний связи,
Р — среднесписочное количество работников основной деятельности
Оптимальный вариант связи выбирают на основе сравнительного
анализа не только стоимостных и натуральных показателей, но и ка-
чественных, к которым относят надежность устройств, устойчивость
действия систем связи, достоверность и скорость передачи инфор-
мации, облегчение труда, повышение его культуры и др.
Показателями надежности сооружений связи являются средняя
интенсивность отказов, 1 /ч, аппаратуры, линии, системы, магистрали
Хс; среднее время, ч, исправной работы между двумя смежными
отказами или наработка на отказ той же аппаратуры, линии системы,
магистрали 7\, вероятность безотказной работы за определенный
интервал времени Р(/р).
Средняя интенсивность отказов блока или аппаратуры /,с может
быть найдена как сумма интенсивностей отказов всех элементов,
составляющих блок или аппаратуру,
i= 1
где К—число элементов блока или аппаратуры,
Л, — интенсивность отказов одного i го элемента, 1/ч
По данным об отказах элементов линии связи можно определить
среднюю интенсивность отказов линии связи всей протяженности,
а при известных интенсивностях отказов элементов других состав-
ных частей сооружений связи — среднюю интенсивность отказов этих
частей сооружений. Данные об интенсивности отказов оконечной
аппаратуры, линейных участков, промежуточных усилителей и других
частей сооружений многоканальной связи позволяют определить дру-
гие показатели надежности этих частей сооружений, а также рас-
считать показатели надежности сооружений в целом.
Вероятность безотказной работы всего сооружения определяется
произведением вероятностей безотказной работы составных элемен-
тов сооружения. Вероятность безотказной работы линейного тракта
/\р — Р уч! ^ус! ^уч2 ^vc2, , ^учт^усл,
где Руч1, Руч2, , Ручт — предварительно определяемые или известные значения
вероятностей безотказной работы 1,2, ., т-го усилитель-
ных участков тракта,
Pyd, Рус2, , Русп — вероятность безотказной работы I, 2, , п-го усилителей
Надежность работы системы можно повысить резервированием,
которое может быть общим, раздельным (поэлементным) и комби-
нированным. При общем резервировании систему дублируют иден-
10* 291
тичной системой. Вероятность безотказной работы в этом случае при
одинаковых элементах резервных групп
Р=1 - (1 - Я0)'’-',
где Р, — надежность одного элемента,
а — число последовательно соединенных элементов системы,
b— 1 — число резервных систем
Необходимо также учитывать перспективность связи с точки зре-
ния возможности дальнейшего увеличения числа каналов связи,
уплотнение и доуплотнение цепей, а также эксплуатационные пока-
затели, т. е. как решены вопросы резервирования связи, позволяющие
обеспечить взаимную замену цепей линий связи при повреждениях,
возможность организации обходных путей установления связи, воз-
можность установления временных транзитных и других соединений.
Показатели технико-экономической эффективности вводимых
новых устройств сопоставляют с соответствующими технико-эконо-
мическими показателями существующих, определяют, какой эффект
будет получен по каждому стоимостному, натуральному и каче-
ственному показателям. Сравнением показателей может быть опре-
делен оптимальный вариант реконструкции сооружений связи.
10—4
ГЛАВА
14
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕЛЕФОНИИ
14.1. Принцип телефонной передачи
и ее качественные показатели
Одним из наиболее распространенных видов электрической
связи является телефонная связь, которая с помощью электрической
энергии позволяет передавать речь на большие расстояния. Процесс
телефонной передачи состоит в преобразовании звуковых колебаний,
возбуждаемых голосом человека, в соответствующие им колебания
электрического тока, которые передаются по линии электрической
связи в пункт приема, где происходит обратное преобразование
(рис. 14.1). Преобразование звуковых колебаний в колебание элек-
трического тока осуществляет микрофон М (акустико-электрический
преобразователь), а обратный процесс преобразования — телефон Т
(электроакустический преобразователь). Все устройства, входящие
в систему электрической передачи, называют трактом телефон-
ной передачи. Он состоит из двух акустических АУ и электри-
ческого ЗУ участков
На электрический участок (тракт электросвязи) воздействует
помеха.
Качество передачи речи по телефонному тракту определяется
ее разборчивостью, громкостью и естественностью (натуральностью)
звучания. Воздействие упругих колебаний акустической среды на
барабанную перепонку органа слуха воспринимается как звук. Чело-
век может слышать звук с частотами от 20 до 20 000 Гц, однако
чувствительность уха к звукам разных частот неодинакова. Известно,
что звуковые колебания речи человека находятся в диапазоне частот
от 80 до 12 000 Гц. Для понимания разговаривающими друг друга
без напряжения достаточна полоса частот от 300 до 3400 Гц. Эта по-
лоса частот рекомендована Международным консультативным ко-
митетом по телеграфии и телефонии (МККТТ) для передачи по теле-
фонному тракту и называется тональной.
Источник^хХ^
КУ
Тракт электросвязи
Приемник
звука
АУ
ЗУ
Источник помехи
АУ
Рис 14 L Схема, поясняющая принцип телефонной передачи
293
Качество телефонного тракта по разборчивости оценивают
методом артикуляции. По испытуемому тракту передают отдельные
слоги, не имеющие смыслового значения, но встречающиеся в разго-
ворной речи. Их берут из специально составленных артикуляционных
таблиц. На приемном конце телефонного тракта принятые слоги запи-
сывают, после окончания передачи их сравнивают с переданными
слогами. Качество передачи считается удовлетворительным, если
правильно принятые слоги составляют 40—50% общего количества
переданных слогов, хорошим — 55—80% и отличным — свыше 80%.
Громкость передачи речи должна обеспечивать свободное
ее восприятие на приемном конце. Однако в телефонном тракте пере-
даваемая энергия сигнала уменьшается и на приемный конец сигнал
приходит ослабленным, меньшим по значению.
Естествен ность речи во многом зависит от полосы передавае-
мых частот. Как указано выше, принятый диапазон частот для пере-
дачи по телефонному тракту значительно меньше спектра частот
речи человека. Поэтому при передаче речи теряется ее натуральность.
Определенных критериев оценки ее в настоящее время нет.
14.2. Понятие о затухании и дальность
непосредственного телефонирования
Электрические свойства проводных цепей определяются их пер-
вичными и вторичными параметрами. К первичным параметрам,
рассчитываемым на 1 км двухпроводной цепи, относят: активное
сопротивление R, индуктивность L, емкость С и проводимость изо-
ляции G. Если эти параметры не изменяются на всем протяжении
цепи, то эту цепь называют однородной.
Первичные параметры зависят от материала провода (медь или
сталь), расстояния между проводами, материала изоляции между
ними, диаметра проводов и других факторов. Например, активное
сопротивление медного провода значительно меньше, чем стального,
а с увеличением расстояния между проводами емкость уменьшается.
Для снижения взаимного влияния между двухпроводными цепями
одной линии связи, а также уменьшения воздействия на них внешних
электромагнитных полей оба провода каждой цепи должны иметь
одинаковые продольные комплексные сопротивления и проводимо-
сти по отношению к земле, т. ег должны обладать продольной и попе-
речной симметриями.
Вторичными (волновыми) параметрами цепей связи являются
волновое сопротивление, коэффициент распространения и его
составляющие — коэффициент затухания и фазы.
Сопротивление, которое встречает в цепи электромагнитная
волна тока или напряжения, называют волновым сопротив-
лением .
Zb = W + /“C/(G + /<оС)
Если цепь имеет на концах согласованные нагрузки (их сопро-
тивления равны волновому сопротивлению цепи), то между напря-
294
жениями цепи U„ и Uк, токами /н и /к и .мощностями Р„ и Рк в начале
и конце цепи длиной /, км, существуют соотношения:
UH=UKi?1, /н = /кеу/, P„=PKeZvZ,
где у — постоянная распространения цепи, или коэффициент распростра-
нения
У = а + /₽
Составляющая а характеризует уменьшение амплитуд напря-
жения, тока и мощности на 1 км цепи и называется километр и-
ческим затуханием, или коэффициентом затухания
цепи. Величина а= al представляет собой затухание цепи при согла-
сованных нагрузках, ее называют собственным затуханием.
Составляющая р характеризует фазовый сдвиг векторов напряжения
или тока на 1 км цепи, ее называют километрическим фазовым
сдвигом, или фазовым коэффициентом.
Коэффициент распространения можно определить, зная первич-
ные параметры цепи,
У = л/(Я + + /шС)
Проводные цепи соединяют с нагрузками (устройствами связи),
сопротивления которых равны волновым сопротивлениям цепи, по-
терь энергии при этом не происходит. Если же сопротивление
нагрузки отличается от волнового сопротивления, то в точках вклю-
чения нагрузки вследствие отражения электромагнитных волн про-
исходят потери энергии.
В процессе передачи электрических сигналов по проводам имеют
место потери энергии на нагревание проводов и потери в диэлектрике,
обусловленные ее первичными параметрами.
Вследствие потерь не вся энергия переменного тока, посылаемая
в линию с передающего телефонного аппарата, достигает приемного
телефонного аппарата, поэтому напряжение между проводами линии
постепенно уменьшается. Поскольку линия имеет проводимость изо-
ляции и емкость, часть тока, не достигая приемного аппарата, воз-
вращается к ее началу.
Явление постепенного уменьшения напряжения и тока при пере-
даче электрических сигналов по линии называют затуханием.
Единицей измерения затухания является децибел (дБ).
Затухание линии, дБ,
II I р
a=201g-^-, a=20lg-^, а = lOlg-^,
О к 1 к 'к
где U„, UK — соответственно напряжения в начале и конце линии,
1И, /к — токи в начале и конце линии,
Рн, Рк — мощности в начале и конце линии
По приведенным выше формулам определяют затухание или уси-
ление не только линии, но и любой другой электрической системы,
например, трансформатора, фильтра, усилителя и т. п.
Километрическое затухание:
Так как величины R и L зависят от частоты, то и а также не явля-
ется постоянной величиной, а возрастает с увеличением частоты тока.
В технике связи пользуются понятием уровня затухания,
дБ, и различают абсолютные, относительные и измерительные уров-
ни. Если значения мощности, напряжения или тока, действующие
в какой-либо точке цепи, сравнивают с эталонными значениями
одноименных величин, то уровень называют абсолютным. Соглас-
но рекомендациям МККТТ принят абсолютный нулевой уровень,
когда в качестве эталона берется мощность 1 мВт. Относитель-
ный уровень мощности, напряжения или тока в какой-либо точке
цепи определяется отношением значения рассматриваемой величины
к значению одноименной величины, действующей в начале цепи.
Измерительный уровень в какой-либо точке цепи представляет
собой значение абсолютного уровня мощности, напряжения или тока
при подаче на вход цепи нулевого уровня
Входное сопротивление цепи определяется отношением напряже-
ния к току в данной точке Z ffi= U/I.
Скорость распространения электромагнитной волны по медным
воздушным проводам, км/с, v = 1 /д/LC = 288 000, т. е. почти равна
скорости света. По стальным воздушным линиям скорость примерно
вдвое меньше
Длиной волны называют расстояние между двумя точками
линии, в которых в данный момент времени фазы напряжения или
тока сдвинуты на угол 2л, т е. 2л, откуда Х=2л/(3.
Для симметричных кабельных линий с увеличением частоты тока
до 3000 рад/с скорость распространения по кабелю возрастает прямо
пропорциональна корню квадратному из частоты.
Телефонный аппарат при передаче речи развивает мощность
Р|=Ь 10 3 Вт, а вполне удовлетворительная по громкости слы-
шимость принимаемой речи достигается при подаче на вход телефон-
ного аппарата мощности Рг— !• 10”6 Вт. Отсюда легко определить
допустимое затухание телефонной цепи, соединяющей два аппарата,
10 1g^= lOlg j- = 30 дБ.
В качестве нормы допустимого затухания принимается несколько
меньшая величина, а именно: 27,5 дБ на частоте 800 Гц. На долю
междугородной цепи или канала отводится затухание 10,43 дБ,
на городской участок — по. 8,69 дБ. Последняя величина складыва-
ется из затухания абонентской линии 4,35 дБ, центральной телефон-
ной станции связи ЦТС 1,3 дБ, соединительной линии (СЛ) 2,17 дБ
и междугородной телефонной станции МТС 0,87 дБ.
Расчеты показывают, что дальность непосредственного телефони-
рования токами тональной частоты по медным воздушным цепям
с проводами диаметром 3—4 мм от 70 до 90 км и по симметричным
кабельным цепям с жилами диаметром 0,9—1,2 мм от 15 до 25 км.
Дальность телефонирования по кабельным цепям увеличивают
искусственным повыщением их индуктивности, т. е. уменьшают а.
Из формулы (14.1) видно, что с увеличением L уменьшается ее первое
296
слагаемое и увеличивается второе. Однако для кабельных цепей
величина а определяется в основном первым слагаемым, так как G
по сравнению с R представляет собой малую величину.
При искусственном увеличении индуктивности в провода последо-
вательно включают катушки индуктивности, что называют пупи-
низ а ци ей. Пупинизация позволяет увеличить дальность передачи
по кабельным цепям с жилами диаметром 0,9—1,2 мм до 70—140 км.
Наиболее эффективно дальность телефонирования можно увеличить
включением в воздушные и кабельные цепи усилителей. Этот способ
получил широкое распространение.
14.3. Устройство электроакустических преобразователей
Как уже указывалось, преобразователями в телефонных аппара-
тах являются микрофон М и телефон Т или громкоговоритель.
Преобразователи в основном содержат механическую колебательную
систему, связанную с электрической цепью. При воздействии звуко-
вых колебаний на колебательную систему изменяется сопротивление,
емкость или другой параметр электрической цепи, что приводит
к изменению значения тока. Если же преобразуются электрические
колебания в звуковые, то изменяется ток в цепи, что вызывает
механические колебания подвижной системы, которые в свою оче-
редь возбуждают звуковые колебания.
По принципу работы преобразователи делят на электродинами-
ческие, электромагнитные, конденсаторные, пьезоэлектрические,
транзисторные, угольные и др. Наибольшее распространение полу-
чили угольные микрофоны и электромагнитные телефоны.
Электроакустические преобразователи можно подразделить на
обратимые и необратимые. Обратимые преобразователи способны
преобразовывать звуковые колебания в электрические и электриче-
ские в звуковые (например, электромагнитный, электродинамиче-
ский). Необратимые преобразователи выполняют только один вид
преобразований (например, угольный микрофон).
Рассмотрим некоторые типы преобразователей, наиболее распро-
страненные в технике транспортной связи.
Угольный микрофон — необратимый электроакустический пре-
образователь (рис. 14.2). Действие угольного микрофона основано
на свойстве угольного порошка изменять свое сопротивление под
воздействием звукового давления. Под действием звуковых волн
мембрана 1 с закрепленным на ней подвижным электродом 2 прихо-
дит в колебательное движение и изменяет плотность угольного
порошка 3. При уплотнении порошка сопротивление между подвиж-
ным 2 и неподвижным 4 электродами уменьшается, а при разрыхле-
нии увеличивается. Все перечисленные элементы вмонтированы в ме-
таллический корпус 5. Микрофон включается в цепь последова-
тельно с батареей Б. Изменение сопротивления угольного порошка
приводит к появлению пульсирующего тока. Постоянная составляю-
щая этого тока /о является током питания микрофона в состоянии
покоя, а его переменная составляющая представляет собой разго-
297
ворный ток. Переменная составляющая создает на выходе (на обмот-
ке / Тр) переменное падение напряжения, составляющая которой
трансформируется в линию, поэтому угольный микрофон при дей-
ствии на него звуковых волн является генератором переменного
тока звуковой частоты. Так происходит преобразование звуковых
колебаний в электрические, мощность которых значительно превы-
шает мощность колебаний, воздействующих на мембрану микро-
фона. Следовательно, угольный микрофон не только преобразует
звуковые колебания, но и является усилителем мощности в электри-
ческой цепи.
В современных телефонных аппаратах используют капсюльные
угольные микрофоны МК-10, МК-16, МК-16Н. Конструктивно они
выполнены в виде неразборных микрофонных капсюлей.
Микрофоны изготавливают с разным сопротивлением угольного
порошка: НО — низкоомные (30—80 Ом); СО — среднеомные (не
более 120 Ом); ВО — высокоомные (не более 200 Ом). При малых
токах питания (до 25 мА) применяют ВО микрофоны; при
токах питания от 25 до 60 мА — СО, а при гоке питания свыше
60 мА—НО. Ток питания микрофона ограничен значением тока
спекания угольного порошка, при котором гранулы угольного по-
рошка спекаются (/СПек= 804-100 мА) и микрофон приходит в негод-
ность. На сопротивление микрофона влияет также положение его
в пространстве. Наименьшее сопротивление (/?min) микрофон имеет
в вертикальном положении и максимальное (/?тах) — в горизонталь-
ном. Отношение этих сопротивлений называют коэффициентом
обрывности микрофона ао6— Rm„/Rmm. При аоб^5 микрофон
принято считать безобрывным. К безобрывным относят микрофоны
МК-Ю, МК-16Н.
Электромагнитный микрофон — обратимый преобразователь
с дифференциальной магнитной системой. Он состоит (рис. 14.3)
из постоянного магнита 1, полюсной надставки 5, якоря 2, мембраны
5, жестко скрепленной с якорем, и обмоток катушек 4. Магнитный по-
ток Фо постоянного магнита разветвляется через полюсную над-
ставку, воздушные зазоры 6, и 62 и якорь. Под воздействием звуко-
вых волн колеблется мембрана 3 и якорь 2. При перемещении мембра-
ны, а следовательно, и якоря вправо в верхней половине полюсной
надставки магнитный поток возрастает, а в нижней — уменьшается
и наоборот. Результирующий магнитный поток Ф~ в полюсной над-
ставке изменяется в соответствии с колебаниями мембраны и наводит
Рис 14 2 Угольный микрофон
а — устройство б — у< ровное обозначение
в ее обмотках переменную
э. д. с., которая изменяется
по закону звуковых коле-
баний. Такие микрофоны
используют в качестве
электромагнитных телефо-
нов в аппаратах, работаю-
щих в условиях повышен-
ных шумов. Они выполнены
в виде капсюлей ДЭМК-7
298
Рис 14 3 Электромагнитный
микрофон Рис 14 4 Электромагнитный телефон
и ДЭМК-7Т, ДЭМШ и ДЭМШ-1. Последние два типа микрофонов
находят применение в аппаратуре громкоговорящей связи.
Распространенными являются электродинамические микрофоны
типов МД-44, МД-53, МД-59, которые предназначены для передач
из студии.
Электромагнитный телефон — обратимый преобразователь
(рис. 14.4) — состоит из постоянного магнита 1 с обмотками кату-
шек 3, намотанными на полюсные надставки 2 в разные стороны,
и мембраны 4, расположенной на небольшом расстоянии над полюс-
ными надставками. Мембрана в нерабочем состоянии под действием
постоянного магнита, создающего магнитный поток Фо, находится
в притянутом состоянии — имеет прогиб. При прохождении по обмот-
кам катушек переменного разговорного тока возникает переменный
магнитный поток Ф~. Взаимодействие магнитных потоков Ф. и Фв
приводит к изменению усилия, действующего на мембрану, и она ко-
леблется с частотой тока, проходящего по обмоткам телефона,
создавая звуковые волны.
Условное обозначение телефона приведено на рис. 14.4, б.
Телефоны подобно микрофонам конструктивно выполняют в виде
телефонных капсюлей ТА-4, ТК-67 и др.
На железнодорожном транспорте для озвучивания открытых пло-
щадей, перронов, вокзалов, сортировочных горок и парков, громко-
говорящей оповестительной связи моторвагонных депо используют
громкоговорители (рупорные, радиальные), в которых реализован
изложенный выше принцип работы.
14.4. Принцип двусторонней телефонной передачи
Для осуществления двусторонней телефонной передачи необхо-
димо на приемном и передающем концах телефонного тракта вклю-
чить разговорные приборы — микрофон и телефон; кроме этих прибо-
ров в разговорную схему включают трансформатор (рис. 14.5), ко-
торый обеспечивает:
299
Рис. 14.5. Схемы двусторонней телефонной передачи но системам МБ и ЦБ
согласование сопротивлений разговорных приборов с сопротив-
лением линии. При этом происходит лучшая отдача полезной мощ-
ности в линию, увеличивается дальность действия телефонной связи;
выделение переменной составляющей разговорного тока в линию;
разделение цепи микрофона и телефона; этим исключается влияние
постоянного тока питания микрофона на работу телефона.
В зависимости от способа питания микрофона различают две
системы включения разговорных приборов: систему местной батареи
МБ и систему центральной батареи ЦБ.
При двусторонней телефонной передаче по системе МБ (рис. 14.5,
а) питание микрофона осуществляется от индивидуальной местной
батареи МБ напряжением 3 В. Микрофон и телефон разделены
трансформатором Тр. Микрофон М, соединенный последовательно
с батареей МБ и первичной обмоткой I трансформатора Тр, образует
местную цепь, а вторичная обмотка трансформатора // с телефо-
ном Т — линейную цепь. Линейные цепи телефонных аппаратов ТА1
и ТА2 соединены линией электрической связи.
Если нет передачи разговора, то по первичной обмотке транс-
форматора проходит постоянный ток питания микрофона, во вторич-
ную обмотку трансформатора э. д. с. не индуцируется. При пере-
даче разговора, например от телефонного аппарата ТА1 к телефон-
ному аппарату ТА2, по первичной обмотке I Тр ТА1 проходит
переменный ток, индуцируя во вторичной обмотке II Тр э. д. с., часто-
та которой соответствует частоте звуковых колебаний, воздействую-
щих на микрофон. Э. д. с. создает в линейной цепи (обмотка II Тр
TAI, телефон ТА1, линия, телефон ТА2, обмотка II Тр ТА2, линия)
переменный ток разговорной частоты, который воспринимается
телефоном ТА2.
При двусторонней телефонной передаче по системе ЦБ (рис. 14.5,
б) микрофон М включают в линейную цепь телефонного аппарата,
а телефон Т — в местную. Линейные цепи телефонных аппаратов
соединяют с общей центральной батареей ЦБ, которая расположена
зоо
на центральной телефонной станции (ЦТС). Ток питания микрофонов
подается от ЦБ через дроссели Др1 и Др2, которые оказывают
малое сопротивление постоянному току, питающему микрофоны, и
большое сопротивление переменному разговорному току. Благодаря
этому разговорные токи, генерируемые микрофоном, не замыка-
ются через батарею ЦБ.
На станциях ручного обслуживания напряжение батареи 24 В,
а на автоматических телефонных станциях — 48; 60 В.
Если нет передачи речи, в линейной цепи проходит только посто-
янный ток питания микрофонов. При передаче речи, например от теле-
фонного аппарата ТА1 и ТА2, в линейной цени от микрофона воз-
никает переменная составляющая разговорного тока, которая, про-
ходя по первичным обмоткам трансформатора ТА! и ТА2, индуци-
руется в его вторичных обмотках и создает ток в местной цепи
ТА1 и ТА2; телефоны воспроизводят передаваемую речь.
В рассмотренных схемах телефонной передачи речь говорящего
прослушивается одновременно в телефоне одного и другого теле-
фонного аппарата. Прослушивание собственной речи называют
местным эффектом. Местный эффект ограничивает дальность
передачи и ухудшает качество (разборчивость, громкость, есте-
ственность) передаваемого сигнала. Если в схемах телефонных аппа-
ратов приняты меры по уменьшению местного эффекта, схему аппа-
рата называют п рот и в о м ес т но й. В современных телефонных
аппаратах разговорные приборы включают по противоместным схе-
мам мостового и компенсационного типов.
14.5. Противоместные схемы телефонных аппаратов
Противоместная мостовая схема представляет собой мост пере-
менного тока, в котором микрофон М, рассматриваемый как гене-
ратор переменного тока, включен в одну его диагональ, а теле-
фон — в другую.
В схеме аппарата МБ (рис. 14.6, а) в диагональ моста а—б вклю-
чен телефон Т, плечами моста являются обмотки I и II трансфор-
матора Тр, линия, соединяющая два телефонных аппарата, баланс-
ный контур Z6. При равновесии моста в момент передачи речи ток
в его диагонали равен нулю, и, следовательно, в телефоне не будет
301
слышен собственный голос. Равновесие моста соблюдается при
условии
ZgZi — Z^Zv,
где Ze — сопротивление балансного контура (оно подбирается так, чтобы
Z;, » Ze),
Zi и Zz — сопротивления обмоток I и II трансформатора,
Zj — входное сопротивление линии
При передаче речи разговорный ток, индуцированный из обмотки
III в обмотки I и II трансформатора, замыкается в цепи линии
и балансного контура (направление тока показано линиями). Через
телефон токи направлены навстречу друг другу. При приеме речи
почти весь входящий с линии разговорный ток проходит через об-
мотку I Тр и телефон. Незначительная часть его ответвляется через
обмотку II и балансный контур.
В схеме аппарата ЦБ (рис. 14.6, б) микрофон включен в диа-
гональ моста. При передаче разговорный ток в точке а разветвля-
ется и проходит по обмоткам I и II Тр в разных направлениях (штри-
ховые линии). При этом в обмотку III трансформатора э. д. с. не инду-
цируется, а следовательно, ток через телефон не проходит, разговор
не прослушивается. Входящий разговорный ток замыкается через
обмотку I Три микрофон (сплошные линии), обмотку II Тр и Z6. В этом
случае направление токов в I и II обмотках согласованное и в обмот-
ку III Тр индуцируется ток, который и воздействует на телефон.
Полного подавления местного эффекта практически достичь
не удается, так как балансный контур Z6, содержащий обычно
небольшое количество элементов с сосредоточенными параметрами
(резисторы и конденсаторы), не может воспроизвести полную час-
тотную зависимость входного сопротивления линии Z, Следует так-
же учитывать, что длина и тип линий в условиях эксплуатации
бывают различными. Поэтому при разработке схем телефонных
аппаратов стремятся не к полному подавлению местного эффекта,
а только к его значительному ослаблению.
Компенсационную схему (рис. 14.7), как и мостовую, применяют
для уменьшения влияния местного эффекта в телефонных аппаратах
системы ЦБ. Ее образуют автотрансформатор АТр с тремя обмотками
I, II, III, микрофон М, телефон Т, сопротивление Z6, компенсацион-
ное сопротивление ZK.
При разговоре перед микрофоном генерируемый им разговорный
ток проходит в линию черед обмотку I АТр, часть тока в точке b от-
ветвляется через ZK в обмотку
II АТр и в точке с через теле-
фон Т в обмотку III АТр (на-
правление тока показано штри-
ховыми линиями). Токи, прохо-
дящие по обмоткам I и II АТр,
противоположно направлены и
не равны по значению, они ин-
дуцируют в обмотку III АТр
противоположные по фазе
302
э. д. с. 61 и в2. Параметры схемы подбирают так, чтобы абсолютное
значение э. д. с. е, было больше значения е-у, тогда в обмотку III ин-
дуцируется э. д. с. е— ei — еу. Одновременно с этим часть разговор-
ного тока создает на компенсационном сопротивлении ZK падение
напряжения. Для полной противоместности необходимо, чтобы на-
веденная э. д. с. е и падение напряжения на ZK были равны по значе-
нию и противоположны по фазе. В этом случае телефон окажется
включенным между точками с одинаковыми потенциалами и, следо-
вательно, через телефон ток проходить не будет. При приеме разго-
ворного тока с линии (направление тока показано сплошными
линиями) по обмоткам I, II и III АТр проходит ток одинакового
направления и в телефоне прослушивается принимаемая речь.
14.6. Классификация и основные приборы
телефонных аппаратов
Телефонные аппараты можно классифицировать по следующим
признакам:
способу питания микрофонных цепей — аппараты местной бата-
реи (ТА МБ) и центральной батареи (ТА ЦБ);
типу станции, в которую включают телефонные аппараты,— ТА
телефонных станций ручного обслуживания (ТА РТС) и ТА авто-
матических телефонных станций (ТА АТС);
способу построения схемы разговорной части — ТА с постоянной
(рис. 14.8, а) и переменной (рис. 14 8, б) схемами включения раз-
говорных приборов В аппаратах с переменной схемой на время пере-
дачи к линии подключается только микрофон, а на время приема —
телефон, такие аппараты используются в сети служебной связи;
способу разделения вызывных и разговорных приборов на ТА
с механическим или электрическим разделением цепей. В первом
случае вызывные ВП и разговорные ПР приборы переключаются ры-
чажным переключателем РП (рис. 14.9, а), во втором случае они
разделены фильтром Ф (рис. 14.9, б);
конструкции — стационарные и переносные. Стационарные аппа-
раты могут быть настольные, настенные и унифицированные. По-
следние используются как настольные, так и настенные.
В схему телефонного аппарата входят разговорные и коммута-
ционно-вызывные приборы. В ТА АТС вмонтирован номеронабира-
тель, обеспечивающий передачу информации на АТС для установле-
ния соединения требуемых линий (номеронабиратель будет рас-
смотрен в п. 15.3).
Разговорные приборы (микрофон, телефон, трансформатор или
автотрансформатор) — основные элементы аппарата. Для удобства
использования микрофон М и телефон Т объединяют в общую кон-
струкцию— микротелефонную трубку (микротелефон) (рис. 14.10).
Пластмассовый корпус состоит из полой рукоятки 2 с гнездами 1
и 3 для размещения капсюлей микрофона 6 и телефона 5. Микрофон-
ный капсюль закрывается навинчивающейся крышкой — рупором
(амбушюром) 7, а телефонный капсюль, вложенный в гнездо 3,—
303
Рис 14 8 Схемы включения разговор-
ных приборов
Рис 14 9 Схемы разделения вызывных
и разговорных приборов
Рис 14 10. Детали микротелефона
Рис 14 11 Схемы микротелефона
слуховой раковиной 4. Микрофон
и телефон соединяются между со-
бой гибким трех- или четырех-
жильным шнуром (рис. 14.11).
В телефонных аппаратах сис-
тем М3 и ЦБ вызывной сигнал
принимает поляризованный зво-
нок переменного тока. В телефон-
ных аппаратах системы МБ для
посылки вызова используют ин-
дукторы ИМ-6 и ИМ-16.
Поляризованный звонок (рис.
14.12) состоит из двух сердечников
электромагнитов 1 и 6 с обмотками
катушек 2 и 7, постоянного маг-
нита 4, якоря 3, к которому при-
креплен боек 8, и металлических
чашек 9. Якорь с бойком может
колебаться относительно оси 5.
Постоянный магнит 4 намагни-
чивает сердечники катушек / и 6
и якорь звонка 3, поэтому такой
звонок называют поляризованным
(направления магнитного потока
Фо через левый и правый сердеч-
ник показаны сплошными линия-
ми). Оба сердечника при отсутст-
вии вызывного тока оказываются
намагниченными одноименной по-
лярностью, якорь 3 притягивается
к сердечникам с одинаковой силой.
Если через обмотки катушек 2 и 7
проходит вызывной переменный
ток, то возникает переменный маг-
нитный поток Ф~, который, замы-
каясь через якорь 3 (штриховая
линия на рисунке), в правом сер-
дечнике совпадает с направлением
потока Фо, а в левом — направлен
против него. Таким образом, ре-
зультирующий магнитный поток
(Фо+Ф~) в правом сердечнике
больше, чем в левом, и якорь при-
тягивается к правому сердечнику.
В следующий полупериод направ-
ление магнитного потока Ф-~ ме-
няется на противоположное и
якорь притягивается к левому сер-
дечнику. В результате прохожде-
.304
Рис 14 12 Поляризованный
звонок
Рис 14 13 Индуктор типа ИМ-16
ния через обмотки катушек переменного вызывного тока якорь звонка
быстро колеблется, перебрасываясь от одного сердечника к другому,
а боек 8 ударяет по металлическим чашечкам 9, воспроизводя вызыв-
ной сигнал.
Поляризованные звонки, используемые в телефонных аппаратах
МБ и ЦБ, работают от переменного тока частотой 15—50 Гц.
Индуктор ИМ-16 представляет собой малогабаритный генератор
переменного тока небольшой мощности, приводимый в действие
от руки (рис. 14.13). Статор индуктора состоит из катушки с обмот-
кой 6, насаженной на каркас 7. Каркас с катушкой надет на стальную
втулку 9, которая скрепляет детали статора. Вокруг статора раз-
мещен 12-полюсный кольцевой ротор 1. Он с помощью мастики 2
укреплен в силуминовом корпусе 3, закрытом сверху диском 4. Корпус
с верхним диском и ротором приводится во вращение вокруг осевой
втулки 8 ручкой 5, установленной на диске 4. При этом в обмотке 6
индуцируется переменная э. д. с., создающая переменный ток в вы-
зывной цепи. При средней скорости вращения рукоятки 3 об/с
индуктор вырабатывает переменный вызывной ток частотой 18—
20 Гц.
14.7. Схемы телефонных аппаратов
На железнодорожном транспорте используют телефонные аппа-
раты систем МБ и ЦБ. Рассмотрим некоторые из наиболее распро-
страненных типов телефонных аппаратов.
Унифицированный телефонный аппарат системы МБ ТАУ-1-МБ.
Разговорная часть аппарата смонтирована по мостовой противо-
местной схеме (рис. 14.14). В нее входит трансформатор Тр с обмот-
ками I—IV; обмотка IV намотана бифилярно, представляет собой
сопротивление 1100 Ом и вместе с сопротивлением обмотки III явля-
ется балансным контуром. В качестве вызывных приборов исполь-
зуют индуктор Инд ИМ-16 и поляризованный двухкатушечный зво-
нок Зв. Перемычка, соединяющая один конец первичной обмотки
трансформатора Тр с общей точкой двух секций его вторичной об-
305
Рис 14 14 Упрошенная схема телефонного Рис 14 15 Упрощенная схема телефон
аппарата ТАУ-1-МБ ного аппарата ТА 72
мотки, указывает на то, что микротелефон этого аппарата имеет трех-
жильный шнур (на схеме перемычка не показана).
Вызывной переменный ток с линии Л2 проходит через звонок Зв,
пружины 3-2 рычажного переключателя РП, полюс б индуктора,
контакт 1 шунта индуктора, полюс а индуктора и в линию Л1. Звонит
звонок.
Абонент снимает микротелефон с рычага аппарата. Замыкаются
пружины 1-2 РП и 5-4 РП. Через пружины 1-2 РП подключается
линейная, а через 5-4 РП— микрофонная цепи. Создается возмож-
ность прохождения исходящего и входящего разговорных токов.
Закончив разговор, абонент кладет микротелефон на пружины
рычажного переключателя и, вращая ручку индуктора Инд, посы-
лает сигнал отбоя. При этом размыкается и замыкается контакт 2
индуктора. Переменный ток от полюса а обмотки индуктора про-
ходит в линию Л1, сигнальные приборы противоположного аппа-
рата (звонок) или телефонной станции и возвращается по линии Л2
к полюсу б обмотки индуктора через его контакт 2 Этим контактом
звонок шунтирован индуктором и не воспринимает посылаемый
сигнал.
Аналогичную схему телефонного аппарата ТАУ используют в со-
временных аппаратах системы МБ, где применяют детали новой
конструкции с улучшенными параметрами, а также изменено внеш-
нее оформление аппарата, например, аппарат нового типа АТ-218
(настольно-настенный), предназначенный для включения в абонент-
ские цепи телефонных станций РТС МБ; аппарат служебной связи
ТЛ-61; он обеспечивает связь линейного работника (связиста, путей-
ца, главного кондуктора) с работниками конечных и промежуточных
станций, дистанций сигнализации и связи, аппарат может работать
по схемам МБ и ЦБ, состоит из микротелефона с наплечным рем-
нем, в котором расположены элементы переговорной схемы и батарея
сухих элементов.
За последние годы выпущено большое количество телефонных
аппаратов различных типов общего назначения: ТА-66, ТАН-70,
ТАН-У-74, ТАН-76, TACT-70, ТА-72, ТАУ-0,4 и др. Перечисленные
типы телефонных аппаратов предназначены для включения в або-
нентские цепи городских и учрежденческих АТС, в РТС ЦБ, воз-
306
можно подключение в одну абонентскую цепь двух аппаратов по
схеме «директор — секретарь».
Телефонный аппарат ТАУ-04 включают в воздушные и кабельные
цепи связи удаленных абонентов АТС с затуханием от 6 до 13 дБ,
а также в цепи прямых абонентов междугородных телефонных стан-
ций. Для участия в разговоре группы лиц разработаны аппараты
громкоговорящей связи АТГ-70, в которых телефон заменен громко-
говорителем, а микрофон установлен в некотором удалении от або-
нента.
Телефонный аппарат ТА-72. Разговорные приборы ТА включены
по мостовой противоместной схеме (рис. 14.15). В их состав входят:
микрофон М (МК-16), телефон Т (ТК-67), трехобмоточный транс-
форматор Тр, четырехэлементный балансный контур (резисторы R1
и R2 и конденсаторы С1 и С2). Для защиты уха абонента от акустиче-
ских ударов и щелчков различного рода установлен фриттер, со-
стоящий из двух диодов Д1 и Д2, подключенных параллельно
телефону.
Вызывной переменный ток частотой 25 Гц с линии Л1 проходит
звонок Зв, контакты 6-5 РП, конденсатор С1 и поступает в линию Л2
Конденсатор С1 преграждает путь постоянному току от ЦБ АТС
и обеспечивает прохождение переменного тока через поляризован-
ный звонок Зв. Разговорные приборы при этом отключены от линии.
Абонент снимает микротелефон, замыкаются пружины 1-2 и 4-5 РП,
размыканием пружин 5-6 РП нарушается цепь вызова, пружинами
4-5 РП конденсатор С1 переключается в цепь балансного контура.
Микрофон М получает питание по цепи: линия Л1, пружины 1-2 РП,
обмотка 1 Тр, микрофон М, линия Л2. Абонент может разговаривать.
ГЛАВА
15
ТЕЛЕФОННЫЕ СТАНЦИИ РУЧНОГО
И АВТОМАТИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
15.1. Классификация телефонных станций
Телефонная станция представляет собой комплекс сложных
устройств, которые обеспечивают временные (существуют между
абонентами только на время разговора) соединения между абонент-
скими телефонными аппаратами.
Телефонные станции можно классифицировать по следующим
признакам:
области применения — местные и междугородные. Местные теле-
фонные станции обеспечивают соединения между телефонными
аппаратами, располагаемыми в пределах территории населенного
пункта, железнодорожного узла, станции, а междугородные —
между абонентами, удаленными друг от друга на большие расстоя-
ния (в разных городах);
способу действия — станции ручного обслуживания (РТС) и ав-
томатического (АТС);
способу электропитания — станции систем МБ и ЦБ, предна-
значенные для включения телефонных аппаратов системы МБ или
ЦБ соответственно. На железнодорожном транспорте все АТС и
большая часть РТС являются телефонными станциями системы ЦБ
и лишь небольшая часть РТС малой емкости имеет систему пита-
ния МБ;
емкости — на крупные (свыше двух, трех тысяч номеров), средние
(от 40 (100) номеров до двух, трех тысяч номеров); малые (до
40 (100) номеров).
В состав телефонных станций входят следующие устройства
(рис. 15.1): кросс; он служит для размещения защитных устройств,
включаемых в каждую абонентскую и соединительную линию, испы-
таний линий в случае их неисправности и соединений линий с ком-
плектами приборов, которые их обслуживают; линейные (абонент-
ские) комплекты, их включают в абонентские линии и главным их
назначением является прием от абонентов сигналов вызова; комму -
Рис 15 1 Структурная схема оборудования телефонных станций
308
рационная система; это — главная часть оборудования телефонных
станций, которая состоит из коммутационных приборов и устройств
управления; устройства электропитания.
15.2. Телефонные коммутаторы и коммутационные приборы
Телефонные станции, на которых соединения между абонентами
устанавливают телефонистки, называют телефонными станциями
ручного обслуживания РТС. Основным оборудованием на РТС явля-
ются коммутаторы. В их состав входят приборы линии абонента
(абонентские комплекты АК), приборы шнуровой пары и рабочего
места телефонистки.
К приборам абонентского комплекта относят вызывные, сигналь-
ные приборы и коммутаторные гнезда. Приборы шнуровой пары
предназначены для опроса телефонисткой вызывающего абонента,
установления соединения с требуемым абонентом и получения сиг-
нала об окончании переговоров. Телефонистка управляет установле-
нием соединения при помощи приборов рабочего места, к которым
относят микротелефон или гарнитуру телефонистки (для опроса або-
нента) и индуктор (для посылки вызывного тока вызываемому
абоненту), а также оптические сигнализаторы контроля посылки
вызова, отбоя, кнопочные переключатели для посылки фонического
(тонального) сигнала абоненту и включения дублирующего вызыв-
ного сигнала — звонка
Приборы коммутаторов РТС в зависимости от назначения можно
подразделить на три группы: сигнальные, соединительные и комму-
тационные.
Сигнальными приборами являются вызывной и отбойный кла-
паны, бленкер, сигнальная (коммутаторная) лампа. Клапан пред-
ставляет собой электромагнитный прибор, сигнализирующий о по-
ступлении вызова или отбоя в коммутаторах МБ (рис. 15.2, а). Он
состоит из электромагнита 1 с обмоткой 2, на торце которого укреплен
номер абонента, закрытый дверцей 3. При прохождении вызывного
тока от индуктора по обмотке вибрирует якорь 5 и дверца 3 откры-
вается, освобождаясь от зубца 4, сигнализируя о поступлении вы-
зова. Приняв сигнал, телефонистка закрывает дверцу, при этом пру-
жина 6 отжимает якорь 5 вверх, и конец якоря зубцом 4 входит
в зацепление с дверцей 3.
Бленкер постоянного тока (рис. 15.2, б) — самозакрывающийся
оптический прибор. В нерабочем состоянии под действием пружины 4
левый конец якоря 3 приподнят и в окошечке 1 видно черное поле
указателя 2. При поступлении вызова постоянный ток проходит
по обмотке бленкера, якорь 3 притягивается к полюсной надставке
и поворачивается указатель 2 на оси О. В окошечке / появляется
белое поле с номером, сигнализирующее о поступлении вызова. Ука-
затель 2 принимает исходное положение после прекращения тока
в цепи. Вызывные бленкеры постоянного тока применяют в комму-
таторах системы ЦБ чаще всего на соединительных линиях. В цепях
контроля посылки вызывного тока используют бленкеры перемен-
ного тока.
309
Рис 15 4 Унифицированный ключ и кнопочный переключатель
310
Сигнальные (коммутаторные) лампы (рис. 15.2, в) применяют
в качестве оптических индикаторов, вызывных, отбойных и других
сигналов в коммутаторах системы ЦБ. Лампа состоит из стеклянной
колбы 1 с угольной или металлической нитью накаливания 2, концы
которой выведены к латунным пластинкам 3 и 5, укрепленным
на цоколе 4. Питание ламп осуществляется от батареи ЦБ 24 В.
Соединительными приборами являются штепселя, шнуры и гнезда.
В коммутаторах ЦБ, распространенных на железнодорожном транс-
порте, применяют трехпроводные шнуровые пары, для которых ис-
пользуют трехпроводные шнуры и штепселя (рис. 15.3, а). Двухпро-
водную абонентскую линию подключают к длинной 1 и короткой 2
контактным пружинам гнезда, выполненным из фосфористой бронзы
или нейзильбера с серебряными контактами. Контактные пружины
изолируют гетинаксовыми прокладками 4 и заключают в латунную
обойму 5 с запрессованной втулкой 6. Проводящая втулка гнезда
играет роль третьего провода и подсоединена к пружине 3.
Подключение к абонентским линиям осуществляется с помощью
трехпроводных шнуров, заканчивающихся штепселем (рис. 15.3, б).
Штепсель имеет три латунные токоведущие изолированные друг
от друга части: головку 7, шейку 8, корпус 9, к которым подключаются
три провода шнура марки ШКР-3. Коммутаторный шнур состоит
из следующих частей:
двух гибких жил 11 (первый и второй провода шнура), состоящих
в свою очередь из восьми-девяти мишурных ниток на шелковой
основе, обмотанных медными проволоками диаметром 0,1 мм. Жилы
изолированы двойной оплеткой из шелка и хлопчатобумажной пря-
жи; третьей жилы — спирали 10, представляющей собой две сталь-
ные проволоки диаметром 0,4 мм; продольного изоляционного слоя
из хлопчатобумажной пряжи 12, наружной оплетки 13 из цветной
или хлопчатобумажной пряжи.
При вставлении в трехпроводное гнездо головка штепселя 7 соеди-
няется с короткой пружиной гнезда 2, шейка 8 — с длинной пружиной
1, а корпус штепселя 9 — с втулкой 6. В некоторых коммутаторах сис-
тем МБ и ЦБ применяют двухпроводные штепселя, шнуры и гнезда.
К коммутационным приборам относят опросно-вызывные ключи,
кнопочный переключатель и телефонные реле.
Опросно-вызывные ключи предназначены для коммутации схемы
шнуровой пары телефонисткой в процессе установления соединения
между абонентами. Широко распространенный унифицированный
ключ роликового типа (рис. 15.4, а) состоит из набора контактных
пружин 1, изготовленных из нейзильбера или бронзы, с сферическими
контактами из серебра или его сплавов. Пружины укреплены на
металлическом корпусе 2, изолированы друг от друга и корпуса.
Рычаг 5, переключающий контактные пружины, укреплен на оси 4.
Его можно установить в одно из трех положений (среднее, Опрос
и Вызов), в крайних положениях происходит переключение контакт-
ных пружин нажимным эбонитовым роликом 3.
При опросе абонента телефонистка переводит рычаг ключа
в фиксированное положение Опрос, а при посылке вызова — в поло-
311
Рис 15 5 Структурная схема коммхтатора ЦБ
жение Вызов с последующим самовозвратом рычага в среднее фик-
сированное положение, которое является исходным. Соответствую-
щая ему схема 16-пружинного ключа приведена на рис. 15.4, б.
Кнопочные переключатели (кнопки) применяют для коммутации
вспомогательных приборов рабочего места телефонистки (рис. 15.4,
в). Они различаются числом контактных пружин (6 или 8) и бывают
с фиксацией (западающие) и без фиксации (незападающие) нажа-
того положения.
Реле предназначены для коммутации электрических цепей в теле-
фонных коммутаторах ЦБ и АТС (см. § 1.4).
Коммутаторы системы ЦБ получили большое распространение
на железнодорожном транспорте. Рассмотрим принцип действия
коммутатора по схеме рис. 15.5. Коммутатор обслуживается теле-
фонисткой, которая устанавливает соединения между линиями
абонентов. Линию каждого абонента включают в пружинное гнездо
коммутатора Гн и снабжают сигнализатором вызова СВ. Эти при-
боры (Гн, СВ) являются индивидуальными для каждого абонента
и образуют его абонентский комплект.
Соединения между абонентскими линиями на время переговоров
осуществляют телефонистки при помощи шнуровых пар. Каждая
шнуровая пара состоит из двух гибких токоведущих проводов
с опросным ОШ и вызывным ВШ штепселями, которые вставляют
в гнезда Гн соединяемых линий. В состав шнуровой пары входят сиг-
нализатор занятости СЗ и опросно-вызывной ключ ОВК на три
положения. Ключ в положении Опрос (О) подключает разговорные
приборы телефонистки к линии опрашиваемого абонента, а в поло-
жении Вызов (В) — источник вызывного тока ИВТ к линии вызывае-
мого абонента.
Разговорные приборы телефонистки, приборы вызывного тока
ИВТ и контроля занятости ППЗ образуют рабочее место телефо-
нистки. Все шнуровые пары подключают к общим приборам рабо-
чего места.
312
Питание микрофонов телефонных аппаратов разговаривающих
абонентов осуществляется через мост питания МП шнуровой пары,
где располагается центральная батарея ЦБ.
Приборы коммутатора работают следующим образом. При снятии
абонентом микротелефона с аппарата на станции срабатывает опти-
ческий сигнализатор вызова СВ, т. е. загорается вызывная лампа.
Телефонистка, заметив поступивший сигнал, вставляет штепсель
ОШ в гнездо линии, например Гн1, при этом вызывная лампочка
гаснет, затем телефонистка переводит ключ ОВК в положение Опрос
(на себя), пользуясь разговорными приборами, отвечает на вызов
и узнает номер вызываемого абонента.
Проверив свободность нужной линии, телефонистка вставляет
штепсель ВШ в гнездо этой линии и, переводя ключ ОВК в поло-
жение Вызов (от себя), посылает вызов переменным током частотой
15—20 Гц от И ВТ. Вызываемый абонент, получив сигнал вызова,
снимает микротелефон и вступает в разговор. Телефонистка РТС,
послав сигнал вызова, отпускает ключ и он под действием пружины
возвращается в исходное (среднее) положение, вследствие чего
линии обоих абонентов соединяются друг с другом. Во время раз-
говора в шнуровой паре остается включенным оптический сигнали-
затор отбоя СЗ, который фиксирует сигнал ответа вызываемого
абонента и отбоя (об окончании разговора) со стороны любого
из абонентов. При получении сигнала отбоя телефонистка вынимает
штепсель из гнезда и тем самым разъединяет линии абонентов.
15.3. Классификация систем АТС
и коммутационных устройств
На автоматических телефонных станциях АТС соединение между
абонентами осуществляется автоматически /три помощи коммутаци-
онных устройств (искателей или соединителей), действие которых
контролируется управляющим устройством.
В зависимости от используемых коммутационных устройств АТС
можно классифицировать: на электромеханические (построенные
на применении реле и электромагнитов), квазиэлектронные (почти
электронные) (в их схемах сочетаются электронные элементы с элек-
тромагнитными), электронные (для коммутации используются элек-
тронные и ионные элементы). Автоматические телефонные станции
электромеханической группы подразделяют в свою очередь на АТС
декадно-шаговой и координатной систем.
На железнодорожном транспорте в основном используют АТС
декадно-шаговой (80%) и координатной систем. В АТС декадно-
шаговой системы основным элементом (коммутационным устрой-
ством) являются электромеханические искатели, в которых комму-
тация между входом и выходом создается механическим контактом
скольжения «щетка-ламель».
Электромеханический искатель имеет три основные части: кон-
тактное поле (статор) — совокупность изолированных ламелей, к ко-
торым подключаются т выходов искателя; подвижную часть (ро-
31 1
Рис. 15.6 Кинематическая схема шаго-
вого искателя
I I
li
Z* »A
01 OZ 03 00 05 06 01 08 09.00
91________________________W
81______________________80_
Д________________________7±
61_______________________6±
51________________________M
91________________________W
31______________________30.
П_______________________10.
IL !L 1111 H IL !L IL IL !L
Направление
Вращения щеток
Рис 15 7 Контактное поле иска геля
ДШИ-100
тор) —щетки; движущий механизм (электропривод), перемещаю-
щий щетки ротора в требуемое положение.
Искатели, в которых каждый импульс тока, воздействующий
на привод, перемещает его щетки на один шаг (с одной ламели
контактного поля на другую), называют шаговыми. Рассмотрим
кинематическую схему шагового искателя, совершающего одно вра-
щательное движение (рис. 15.6). При поступлении импульса тока
в обмотку электромагнита ЭМ якорь Я притягивается к сердечнику
и с помощью движущей собачки С перемещает щетки Щ на один шаг.
По окончании импульса тока якорь под действием пружины П воз-
вращается в исходное положение. При повторном импульсе тока
якорь вновь притягивается и щетки переходят на следующую ламель.
Таким образом, в зависимости от числа поступивших импульсов
щетки перемещаются на соответствующее число шагов и подключают
вход к соответствующему выходу искателя.
В зависимости от емкости контактного поля различают искатели
ШИ-11, ШИ-17, ШИ-25 и ДШИ-100. Искатель ДШИ-100 характери-
зуется'декадным (десятичным) построением поля и шаговым подъ-
емно-вращательным движением щеток (рис. 15.7). Его называют
декадно-шаговым искателем. Для установления щеток на любой
из включенных в поле искателя выход от номера 11 до номера 00
(первая цифра указывает номер декады, а вторая порядковый
номер ламели внутри ряда) ротор совершает из исходного поло-
жения (щетки внизу вне поля) два движения: подъемное (первое)
и вращательное (второе). Искатель управляется импульсами тока,
которые вначале поступают в обмотку электромагнита подъема,
а затем — в обмотку электромагнита вращения.
Для установления автоматического соединения между або-
нентами необходимо управлять приборами АТС, для этого предна-
значен номеронабиратель, расположенный в телефонных аппаратах
АТС. Номеронабиратели бывают дисковые (ННД) и кнопочные
(ННК). Дисковый номеронабиратель (рис. 15.8) состоит из завод-
ного диска с десятью отверстиями 1, заводной пружины 2, преры-
вателя 5 для размыкания импульсных контактов ИК, регулятора
скорости 4, зубчатых колес 3, 7 и упора 6. Импульсный контакт ИК
314
обрывает цепь тока в абонент-
ской линии при наборе номера,
контакт ШРЦ шунтирует разго-
ворные приборы при наборе
номера, а контакт ШТ — теле-
фон, и абонент не слышит щелч-
ки при работе номеронабира-
теля. Включение контактных
пружин номеронабирателя в
схему телефонного аппарата
показано на рис. 15.9.
Посылка импульсов на АТС
происходит во время возвраще-
ния заводного диска номерона-
бирателя в исходное положение.
Равномерность обратного хода
механизма обеспечивается ре-
гулятором скорости 4 (см
рис. 15.8). Для надежной рабо-
ты приборов АТС импульсы,
посылаемые номеронабирате-
лем, должны иметь частоту
10±1 имп/с (f= 10 Гц).
Рис 15 8 Дисковый номеронабиратель
Принцип управления простейшим искателем проследим по схеме
(рис. 15.9). При снятии абонентом микротелефона переключаются
контакты рычажного переключателя РП, через абонентскую линию
АЛ и микрофонную цепь телефонного аппарата срабатывает реле
А, на станции по этой же цепи получает электропитание микрофон М:
плюс ЦБ, обмотка I реле А, провод Ь, микрофон М, импульсный
контакт ИК (замкнут), контакты РП, провод а, обмотка II реле А,
минус ЦБ.
Контакт реле А 1-2 размыкается. При наборе номера импульс-
ный контакт ИК номеронабирателя при обратном ходе диска раз-
мыкает и замыкает цепь абонентской линии. Число размыканий
цепи соответствует набираемой цифре. При каждом обрыве цепи або-
нентской линии на АТС отпускает якорь реле А, через его контакт
покоя 1-2 импульс тока поступает в обмотку электромагнита ЭМ
Рис 15 9 Схема, поясняющая принцип управления шаговым искателем
315
шагового искателя, который притягивает якорь, и щетки искателя
передвигаются на один шаг. После окончания передачи серии импуль-
сов щетки искателя оказываются установленными на выходе, соот-
ветствующем набранной цифре.
15.4. Принцип построения структурных схем
электромеханических АТС
Схемы шаговых автоматических телефонных станций строят по
принципу непосредственного управления при прямом способе соеди-
нения входа коммутирующего устройства с его выходами, используя
при этом электромеханические искатели различного типа (ШИ-11,
ДШИ-100).
В схеме простейшей шаговой АТС на 10 номеров (рис. 15.10)
используют 10 искателей ШИ-11. Каждый телефонный аппарат через
абонентскую линию включают в щетки своего искателя. Десятилиней-
ные контактные поля искателей запараллеливают, при этом у всех
искателей объединяют между собой контакты с одинаковыми номе-
рами. В каждый из запараллеленных контактов включают опре-
деленную абонентскую линию, номер ее определяется номером кон-
такта. Для установления соединения абонент, вызывающий станцию,
должен номеронабирателем своего аппарата набрать цифру, соот-
ветствующую номеру вызываемого абонента. В этом случае щетки
искателя вызывающего абонента соединяются с контактом, в который
включена линия вызываемого абонента. После окончания разговора
щетки искателя автоматически возвращаются в исходное состояние.
Движение щеток искателя, управляемого импульсами тока, по-
ступающими в обмотку электромагнита в результате набора номера
вызываемого абонента, называют вынужденным движением.
Искатели, в контактное поле которых включают линии вызываемых
Рис 15 10 Структурная схема АТС
на 10 номеров
ДекаЗт
00-33
АЛ
Рис 15 11 Структурная схема АТС на
100 номеров
а - развернутая б упрошенная
316
Рис (5 12 Структурная схема АТС на
100 номеров с предискателем
а лвшлншя о упоошсмная
абонентов, называют линей-
ными искателями (ЛИ), а сово-
купность этих искателей, выполня-
ющих одинаковые функции в про-
цессе установления соединения на
станции,— ступенью ли-
нейного искания.
Если в качестве ЛИ использо-
вать ДШИ-100 и структурную схе-
му построить по вышеизложенно-
му принципу, то емкость станции
увеличится до 100 номеров В этом
случае каждая абонентская линия
АЛ должна подключаться к щет-
кам своего искателя и, кроме того,
иметь многократное соединение с
одноименными контактами поля всех
100 искателей АТС (рис. 15.11).
Недостатком такой схемы является ее неэкономичность. При
разговоре всех абонентов между собой будут заняты только 50 ЛИ
(так как у вызываемого абонента его искатель не работает). Однако
такой случай является маловероятным. Даже в наиболее загружен-
ные часы работы станции — в часы наибольшей нагрузки (ЧНН) —
число одновременных разговоров очень редко превышает 10—15%
общего числа абонентов станции. Таким образом выделять каждому
абоненту дорогостоящий ЛИ невыгодно, поэтому на АТС исполь-
зуют ЛИ в качестве общих приборов, а абонентские линии АЛ вклю-
чают в щетки шаговых искателей ШИ-11 с одним движением, задача
которых найти один из свободных ЛИ. Таким образом, на АТС ем-
костью 100 номеров необходимо иметь 100 ШИ-11 и только 10
ДШИ-100. Так как ШИ-11 каждого абонента предварительно сво-
бодным движением ищет линейный искатель ЛИ, то его называют
предварительным искателем (ПИ).
Предварительный искатель имеет 10 выходов (контактов), кото-
рые запараллелены во всех ПИ1 — ПИ100 (рис. 15 12) и образуют
выходы к десяти общим ЛИ. Линейные искатели показаны упрощен-
но, контакты поля всех ЛИ1 — ЛИЮ запараллелены, т. е первый
контакт декады / ЛИ1 запараллелен с первым контактом декады
1 ЛИ2 — ЛИ10
При снятии микротелефона ПИ вызывающего абонента приходит
в действие, передвигая щетки по полю, пока не будет найден выход
к свободному ЛИ. Из ЛИ абонент получает сигнал Ответ станции
и начинает набирать номер. Под действием импульсов набора номера
ЛИ совершает сначала вынужденное подъемное, затем вынужденное
вращательное движения, останавливаясь на нужной ламели (контак-
те), которая соединена с абонентской линией вызываемого або-
нента.
Аналогично можно построить схему станции на 1000 номеров,
абонентские линии при этом разбивают на 10 сотенных групп
317
пи ги ли
Рис. 15.13 Структурная схема АТС на
1000 номеров с предискателем:
а — развернутая. б упрощенная
(рис. 15.13). Нумерация линий на этих АТС трехзначная (ООО—999).
Для определения сотенной группы, в которой находится линия
вызываемого абонента, устанавливают специальный искатель. Этот
искатель, получая импульсы первой цифры номера, выбирает сво-
бодный выход к требуемой сотне линий, и поэтому его называют
групповым искателем [Г И). Групповые искатели также являют-
ся приборами коллективного пользования.
В качестве группового искателя применяют ДШИ-100, 10 декад
которого используют для выбора направления к требуемой сотне
линий, а в контакты декады включают по 10 ЛИ. Чтобы уменьшить
число ЛИ, в поле которых включены линии одной сотни, и сделать
их доступными для всех абонентских групп, декады ГИ объединяют,
т. е. одноименные контакты одной декады всех ГИ на станции
запараллеливают. Таким образом на рассматриваемой станции вклю-
чают 10 ЛИ для обслуживания каждой из десяти сотенных групп
абонентов. Численное значение этих приборов приведено для при-
мера. Число ГИ и ЛИ на станции зависит от телефонной нагрузки,
число ПИ равно емкости АТС.
При вызове абонентом станции его ПИ свободным движением
находит свободный ГИ, из схемы которого абонент получает сигнал
Ответ станции. Импульсы первого знака номера транслируются або-
нентским реле А в электромагнит подъема ГИ. Щетки ГИ вынужден-
ным движением останавливаются у требуемой декады. В промежуток
времени между набором первой и второй цифр номера (в меж-
серийное время) происходит свободное вращательное движение
щеток для выбора ЛИ. Импульсы второго и третьего знаков номера
поступают в прибор ЛИ. ЛИ вынужденным подъемным и вращатель-
ным движениями останавливает щетки у линии вызываемого або-
нента. Для увеличения емкости-станции до 10 000 номеров на станции
монтируют еще одну ступень группового искания, которая выбирает
тысячную группу абонентских линий.
15.5. Принципы построения координатных,
квазиэлектронных и электронных систем АТС
Рассмотренные АТС декадно-шаговой системы имеют ряд недо-
статков, которые обусловлены прежде всего применяемыми на них
коммутационными приборами. Среди этих недостатков можно выде-
318
лить: сложность конструкции шаговых и декадно-шаговых искателей;
большое число повреждений; большие затраты труда на эксплуата-
цию; значительные импульсные шумы (трески) в разговорном тракте,
вызываемые использованием контактов скольжения, и др. Использо-
вание на АТС коммутационных приборов с характеристиками луч-
шими, чем у электромеханических искателей, позволяет значительно
повысить качество работы станций.
На координатных АТС в качестве коммутационного прибора при-
меняют многократные координатные соединители
(МКС), где вместо ненадежного скользящего контакта «щетка-
ламель» используют контакты давления, приводимые в действие элек-
тромагнитами. МКС управляются по системе прямоугольных коорди-
нат, откуда и получили свое название. Основным конструктивным
узлом МКС является вертикальный блок или вертикаль. В каждой
вертикали одновременно коммутируются провода одной линии, т. е.
вход вертикали временно может быть соединен с одним выходом.
К коммутационным параметрам МКС относятся: число, емкость
вертикалей и проводимость коммутируемых линий. С увеличением
емкости вертикали повышается доступность искания, т. е. входу
коммутационной схемы будет доступно большее число выходов.
Коммутационные возможности МКС отображаются в его обо-
значении, которое содержит три числа — число вертикалей, их ем-
кость и проводность. Так, МКС 20X10X6 имеет 20 вертикалей,
каждая из которых позволяет включить десять шестипроводных ли-
ний. Общее число точек коммутации равно 20X10=200 (рис. 15.14).
Для выбора исходящей линии необходимо включить один выбираю-
щий электромагнит ВЭ (для определения горизонтали) и один удер-
живающий электромагнит УЭ (для определения вертикали).
Основными особенностями координатных АТС являются: звень-
евой принцип построения коммутационных систем ступеней искания;
Рис. 15.14. Схема, поясняющая принцип
построения МКС 20X10X6
косвенное управление установлением соединения, при котором ин-
формация о номере вызываемого абонента поступает не непосред-
ственно в устройства, управляющие работой коммутационных при-
боров, а в специальные приборы-регистры координатных станций.
Значительная часть координат-
ных АТС относится к АТС с управ-
лением по ступеням искания. В
состав таких станций (рис. 15.15)
входят ступени абонентского иска-
ния АИ, группового искания ГИ
и регистрового искания РИ. Обо-
рудование каждой ступени состоит
из отдельных коммутационных
блоков.
Вызов от абонента принимает
абонентский комплект АК. Маркер
абонентского искания МАИ опре-
деляет абонентскую линию вызы-
вавшего абонента, свободный
319
шнуровой комплект ШК и соединяет с ним линию вызываемого
абонента, после выполнения всех этих функций МАИ освобождается
Шнуровой комплект ШК передает вызов маркеру регистрового иска-
ния МРИ, который находит свободный регистр и через РИ соединяет
с ним шнуровой комплект и линию вызывающего абонента. Регистр
передает абоненту сигнал Ответ станции (пригласительный сигнал
к набору номера) и принимает от абонента информацию о наби-
раемом им номере и запоминает ее. Затем регистр через ШК подклю-
чается к маркеру ступени группового искания МГИ и передает ему
информацию о первых знаках номера, определяющего направление
соединения на этой ступени. МГИ находит свободную линию тре-
буемого направления, соединяет с ней шнуровой комплект, затем
освобождается. Через ГИ шнуровой комплект соединяется со ступе-
нями абонентского искания (входящей связи).
Регистр передает информацию о последних двух знаках номера
маркеру МАИ. Маркер находит вызываемую линию и, если она сво-
бодна, соединяет вызываемую абонентскую линию через ШК с вызы-
вающей и освобождается; вместе с ним освобождается регистр.
ШК посылает сигнал вызова вызываемому абоненту и сигнал Кон-
троль посылки вызова вызывающему. После ответа вызываемого
абонента ШК прекращает посылку сигналов и устанавливает раз-
говорный тракт между абонентскими линиями После получения от-
боя ШК осуществляет разъединение.
На железнодорожном транспорте получили распространение ко-
ординатные станции АТС К-100/2000 емкостью от 100 до 2000 но-
меров, КРЖ-Ю4, КРЖ-204 емкостью 100 и 200 номеров.
Новейшие достижения в развитии электронной и вычислительной
техники позволили создать качественно новые системы автоматиче-
ской коммутации. Характерной особенностью таких систем является
высокая степень централизации функций управления на основе при-
менения электронной техники и использования в качестве элементов
коммутационной системы различных быстродействующих приборов.
Автоматические телефонные станции с электронным централизо-
ванным управлением называют квазиэлектронными и электронными.
Квазиэлектронные автоматические телефонные станции АТС КЭ —
это автоматические телефонные станции координатного типа, в ко-
торых в качестве коммутационных устройств используют герконовые
многократные соединители, а все логические операции выполняют
интегральные элементы. Для них характерно то, что все элементы,
320
10*
Р12 2
Рис 15 17 Структурная схема квази-
электронной АТС
образующие тот или иной функциональный узел, изготавливают одно-
временно по одному общему технологическому процессу из одного
монокристалла (кремния или германия) созданием в элементе зон
с различными электрическими характеристиками. Такие интеграль-
ные полупроводниковые элементы получили название твердых схем.
В квазиэлектронных АТС отечественного производства применяют
твердые схемы Р12-2 (рис 15.16) Из таких схем собирают все
логические узлы станции
Квазиэлектронные АТС не требуют постоянного присутствия
обслуживающего персонала. Станция работает бесшумно, надежно
и устойчиво. По сравнению с АТС декадно-шаговой и координат-
ной систем у квазиэлектронных АТС уменьшены габаритные размеры,
снижены потребление энергии и эксплуатационные расходы.
Рассмотрим схему квазиэлектронной станции КЭАТС-100
(рис. 15.17). Абонентские линии включают в оборудование станции
через абонентские комплекты АК, которые согласовывают абонент-
скую линию с устройствами станции и выполняют следующие
функции: при снятии абонентом микротелефона принимают сигнал
вызова, формируют сигнал отметки занятости после подключения
шнурового комплекта ШК, посылают сигнал Занято в линию або-
нентов при освобождении станционных приборов Соединение АК
и ШК осуществляется через коммутационную систему КС, собранную
на многократных герконовых соединителях. Шнуровые комплекты
ШК посылают сигнал Ответ станции в сторону вызывающего або-
нента, формируют и выдают в маркер сигнал занятия, передают
импульсы набора номера в регистр, посылают вызывной сигнал або-
ненту, создают разговорную цепь между абонентами и обеспечивают
питание микрофонов аппаратов абонентов при разговоре. Регистр Рег
принимает импульсы набора номера абонента и затем передает эту
информацию в маркер, который управляет всем процессом уста-
новления соединения. При исходящей и входящей связях занима-
ются комплекты соединительных линий КСЛ.
Электронные автоматические телефонные станции ЭАТС отли-
чаются от квазиэлектронных устройствами коммутации разговорного
тракта. В разговорном тракте вместо герконовых соединителей
применен электронный контакт (клапан), образуемый из плоскостных
диодов или магнитных элементов.
11—735
321
ГЛАВА
16
ОПЕРАТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
16.1. Назначение и виды
Для организации перевозочного процесса и управления работой
всех подразделений железнодорожного транспорта, связанных
с обеспечением безопасности движения поездов, используют различ-
ные виды технологической связи. Связь, предназначенную для реше-
ния задач оперативного характера, называют оперативно-техноло-
гической (ОТС). Она имеет различное назначение и находится обыч-
но в ведении той или иной службы, ответственной за организацию
движения поездов, грузовую или коммерческую работу, а также
за техническую эксплуатацию пути, подвижного состава, устройств
электроснабжения и т. д.
ОТС классифицируют на магистральную, дорожную, отделен-
ческую и местную. К магистральной и дорожной ОТС относят до-
рожно-распорядительную связь (ДРС) и связь совещаний (СС).
ДРС служит для регулирования вагонопотоков и распределе-
ния подвижного состава между отделениями железных дорог
Ее организуют между ДТП (распорядительными отделами служб
движения дорог) и дежурными по отделениям, а также дежурными
по станциям (ДСП) сортировочных, участковых и отдельных круп-
ных грузовых станций. Связь совещаний дает возможность руко-
водству МПС, управлений железных дорог, отделений и станций
проводить совещания с подчиненными им работниками.
Местная или станционная распорядительная связь (СРС) по-
зволяет выполнять все виды работ на сортировочных, участковых
и грузовых станциях. Ее организуют между станционным диспетче-
ром и дежурными по паркам, сортировочным горкам, пунктам тех-
нического обслуживания и другим подразделениям станций.
Для оперативного руководства работой на железнодорожных’
линиях применяют следующие виды отделенческой связи:
поездную диспетчерскую связь (ПДС) — для переговоров поезд-
ного диспетчера (ДНЦ) с дежурными всех раздельных пунктов,
входящих в обслуживаемый участок, по вопросам руководства дви-
жением поездов;
энергодиспетчерскую связь (ЭДС) — для оперативного руковод-
ства электроснабжением электрифицированных участков железных
дорог;
вагонную диспетчерскую связь (ВДС) — для служебных пере-
говоров работников отделения со станциями по вопросам рас-
пределения и использования вагонного парка;
322 11 2
служебную связь электромехаников (СЭМ) — для оперативного
руководства работой технического персонала дистанций автоматики,
телемеханики и связи по обеспечению действия соответствующих
устройств на станциях и перегонах;
билетную диспетчерскую связь (БДС) — для централизованного
распределения мест на пассажирские поезда;
линейно-путевую связь (ЛПС) — для оперативного руководства
работой технического персонала дистанций пути, занятого обслу-
живанием путевых устройств и искусственных сооружений;
информационную связь (ИС) — для передачи сведений о подходе
поездов и составе грузов на сортировочных станциях;
постанционную связь (ПС) — для служебных переговоров работ-
ников промежуточных станций, платформ, разъездов и остановочных
пунктов между собой и с прилегающими участковыми станциями;
поездную межстанционную связь (МЖС) — для переговоров де-
журных смежных станций по вопросам движения поездов;
перегонную связь (ПГС) — для переговоров линейных работни-
ков, находящихся на перегоне, с дежурным ближайшей станции,
а также с поездным диспетчером, энергодиспетчером, конторами
дистанций пути или сигнализации и связи.
Особенностью оперативно-технологических связей является их
самостоятельная область применения, оперативно-служебный харак-
тер переговоров, подчиненность одному командиру. ОТС организуют
по групповому принципу, т. е. все промежуточные пункты подклю-
чают к соответствующим цепям параллельно. Такой принцип позво-
ляет более простыми средствами создавать протяженнее цепи, дает
возможность вести переговоры командиру (диспетчеру) с одним или
одновременно с несколькими подчиненными. Для того чтобы эти пере-
говоры не мешали другим пунктам, телефонные аппараты промежу-
точных пунктов подключают к цепи ОТС только на время пере-
говоров. Для вызова нужного промежуточного пункта со стороны
распорядительной станции используют специальные системы избира-
тельного вызова, которые обеспечивают индивидуальный вызов од-
ного абонента (промежуточного пункта), группы или всех. Телефон-
ную связь, оборудованную устройствами избирательного вызова,
называют избирательной телефонной связью.
Широкое применение избирательная связь находит в организации
ОТС отделения дороги. В местной специальной связи из-за особен-
ности ее эксплуатационного использования избирательный вызов
используют редко.
16.2. Системы избирательного вызова
Каждому промежуточному пункту, включенному в групповую
цепь, присваивают индивидуальный вызывной код. На железных до-
рогах Советского Союза применяют две системы телефонной связи
с избирательным вызовом. В первой системе вызывные сигналы
посылаются в групповую цепь импульсами постоянного тока раз-
личной полярности (система получила название селекторной),
11* 323
а во второй — импульсами переменного тока, частота которых нахо-
дится в полосе тональных частот (от 0,3 до 3,4 кГц); эта система по-
лучила название системы с тональным избирательным вызовом.
При селекторном избирательном вызове используют код, состоя-
щий из 17 импульсов, сгруппированных в три, две или одну серию,
в зависимости от посылаемого вызова. Кодовые импульсы посыла-
ются по линии посылками постоянного тока различной полярности.
Для обозначения начала и конца кодовой комбинации передаются
начальный и конечный импульсы (рис. 16.1). Начальный импульс
приводит приемное устройство на промежуточном пункте в рабочее
состояние, а конечный (отбойный) возвращает его в исходное со-
стояние. Между кодовыми и отбойным импульсами передается про-
должительный звонковый импульс и звонит на приемном конце
звонок.
Для посылки вызова одному промежуточному пункту (индивиду-
альный вызов) используют комбинацию из трех серий импульсов
(например, 3—8—6), а группе промежуточных пунктов (групповой
вызов) — комбинацию из двух серий импульсов. В группу объеди-
няют промежуточные пункты с одной отличительной особенностью —
одинаковой первой или последней серией импульсов индивидуаль-
ного вызова. Например, промежуточные пункты, настроенные на
индивидуальный вызов 6—7—4, 6—3—8, 6—8—3 и др., принимают
групповой вызов 6—11. Возможна комбинация с одной серией им-
пульсов — циркулярный вызов. Его используют для одновремен-
ной посылки вызывного сигнала на все промежуточные пункты
одной групповой цепи.
Для формирования вызывного кода требуется источник постоян-
ного тока, напряжение вызывной батареи которого (80—200 В
при токе от 40 до 120 мА) зависит от длины линии и количества
включенных в нее аппаратов промежуточных пунктов. Для каждой
групповой цепи необходим индивидуальный источник вызывного
тока.
Система избирательной связи с селекторным вызовом имеет суще-
ственные недостатки, обусловленные использованием вызывного
кода, образуемого импульсами постоянного тока:
цепи избирательной связи не могут работать параллельно с кана-
лами тональной частоты (частота посылки селекторного вызова
Рис 16 1 Основные параметры селекторного кода
324 11—4
Таблица 161
Номер группы Вызывные комбиг ации
1 21 31 41 51 61 71
2 12 — 32 42 52 62 72
3 13 23 — 43 53 63 73
4 14 24 34 — 54 64 74
5 15 25 35 45 — 65 75
6 16 26 36 46 56 — 76
7 17 27 37 47 57 67 —
3,85 Гц, по каналам тональной частоты посылаются сигналы частотой
300—3400 Гц);
аппаратура этого вида связи должна подключаться к проводам
непосредственно (без трансформаторов). Между тем на железных
дорогах, электрифицированных на переменном токе, любая аппара-
тура связи должна подключаться к линии через трансформаторы,
отделяющие эту аппаратуру от высокого напряжения.
В системе тонального избирательного вызова вызывные комби-
нации передаются импульсами переменного тока в полосе частот
от 316 до 2000 Гц. Выбор этого частотного диапазона определен
тем, что аппаратура телефонной связи с избирательным вызовом
должна быть универсальной и работать на всех линиях связи (воз-
душных и кабельных) и по каналам аппаратуры систем уплотнения.
При передаче вызывных сигналов импульсами переменного тока
одной частоты кодовые комбинации могут быть построены по такому
же принципу, как и в системе селекторной связи. Если же исполь-
зовать две или несколько частот, то можно значительно сократить
время передачи сигнала.
Для посылки избирательного вызова выбраны семь тональных
частот, значения которых приведены ниже:
Порядковый номер 1 2 3 4 5 6 7
Вызывная частота, Гц . 316 430 585 795 1080 1470 2000
Частоты выбраны так, чтобы ни одна не была кратна другим.
Значение каждой последующей частоты выбрано выше предыдущей
в 1,36 раза, что дает возможность применить простые и дешевые
одноконтурные селективные системы в приемниках промежуточных
пунктов. Такой выбор вызывных частот обеспечивает достаточную
защищенность каждого приемного устройства от соседних вызывных
частот. В этих условиях в тональном диапазоне можно разместить
семь вызывных частот.
Каждая вызывная комбинация отличается друг от друга часто-
тами одной или обеих посылок или порядком их следования. Все
вызывные комбинации разделены на семь групп по пять комбинаций
в каждой группе (табл. 16.1). Кодовые комбинации образуются
кодирующим устройством (рис. 16.2), основой которого является
генератор тональных частот Г, который настраивается на любую
325
из семи вызывных частот. Генератор перестраивается контактами
кодирующих реле, входящих в состав устройства коммутации УК.
Возбуждение тех или иных кодирующих реле осуществляется
нажатием вызывных кнопок на кнопочном пульте КП. При нажатии
вызывной кнопки последовательно срабатывают кодовые реле, обра-
зующие данную комбинацию. Последовательность их срабатывания
обеспечивает настройку генератора вначале на частоту первой по-
сылки определенной длительности, затем на частоту второй посылки
другой длительности и схема приходит в исходное положение. На-
правляемые в линию вызывные частоты усиливаются усилителем Ус.
Такое кодирующее устройство получило название датчика тональ-
ного избирательного вызова (ДТИВ).
Длительность посылки тонального вызывного сигнала составляет
2,4 с, что значительно меньше времени установления соединения
при использовании системы с селекторным избирательным вызовом.
Циркулярный вызов осуществляется восемью последовательными
посылками без интервала частот 21234567. В этой серии каждая
пара соседних импульсов образует ту или иную групповую вызывную
комбинацию. Таким образом, при посылке в линию сигнала цирку-
лярного вызова последовательно вызываются пункты всех семи
групп, начиная с группы 1.
Импульсы тонального избирательного вызова на промежуточном
пункте принимаются приемником тонального избирательного вызова
(ПТИВ), который рассчитан на прием индивидуальной и групповой
вызывных комбинаций. Колебательные контуры КК1, КК2 и ККЗ
(рис. 16.3) настроены на одну из семи вызывных частот. Так, в ПТИВ,
который включен в группу \(см. табл. 6), колебательные контуры
настроены на комбинации 3—1,4—1,5—1,6—1,7—1 (КК1 настроен
на вызывную частоту /, а КК2— на частоту 2). Если же в линию
посылается групповая вызывная комбинация 2—1, то одновременно
срабатывают все приемники группы (ККЗ у всех приемников группы
настроен на групповую частоту 1, т. е. КК1 настраивается на
1-ю вызывную частоту индивидуального вызова, КК2 — на 2-ю часто-
ту индивидуального и группового вызовов, а ККЗ — на 1-ю частоту
группового вызова.
Вызывной сигнал с линии поступает в предварительный уси-
литель ПУ. Если первый импульс вызывной комбинации совпадает
с резонансной частотой контура КК1, то в нем появляется ток резо-
нансной частоты. В обмоткег7/ трансформатора Тр1 возникает пере-
менное напряжение, которое выпрямляется диодом Д1, сглаживается
конденсатором С1 и подается на обмотку реле Р1. Оно срабатывает
и подготавливает цепь приема второго импульса.
Линия
Рис 16 2 Упрощенная схема датчика тонального избирательного вызова
326
Рис 16 3 Упрощенная схема приемника тонального избирательного вызова
Если вслед за первым в приемник поступает второй импульс
вызывной комбинации, частота которого равна резонансной частоте
контура КК2, то в цепи обмотки II Тр2 срабатывает реле Р2 и за-
мыкает цепь питания звонка. Для того чтобы реле Р1 осталось
в работе до конца посылки вызывной комбинации, в схему введена
цепь блокировки, которая включает в себя трансформатор, Тр4
и диод Д4. Во время приема второго вызывного импульса прохо-
дящий через диод Д2 пульсирующий ток создает в обмотке II
трансформатора Тр4 переменное напряжение, которое через диод Д4
воздействует на реле Р1, удерживая его в рабочем положении до
конца посылки вызывной комбинации.
При совпадении первого импульса вызывной комбинации с резо-
нансной частотой контура ККЗ приемник работает так же. Те части
схемы, которые участвуют в приеме первого и второго импульсов,
называют фиксаторами импульсов. В результате срабатывания вто-
рого фиксатора (Р2) замыкается цепь работы звонка Зв в теле-
фонном аппарате.
16.3. Организация групповой связи
по диспетчерскому принципу
На сети железных дорог руководство движением поездов, регу-
лировка пассажиро- и вагонопотоков, руководство подачей электро-
энергии в контактную сеть и выполнение ряда других эксплуата-
ционных операций осуществляются по диспетчерскому принципу.
Этому принципу свойственно подчинение выделенной групповой связи
одному командиру (диспетчеру), который должен всегда иметь воз-
можность легко и быстро вызывать любую железнодорожную стан-
цию, группу станций или одновременно все станции подчиненного
ему участка. Исходя из особенностей работы в цепь диспетчерской
связи включают телефоны только тех лиц, которые по роду своей
деятельности связаны с тем или иным диспетчером.
По диспетчерскому принципу организуют цепи ПДС, ЭДС, ВДС,
БДС, ИС и СЭМ. Для их организации используют двухпроводные
физические кабельные пупинизированные и непупинизированные
цепи. Всю сеть отделений железных дорог (рис. 16.4) делят на дис-
петчерские участки (круги), работами на которых руководит дис-
327
Отделение дороги
ДНЦ1^7\ Групповая цепь
<£> ф
ДНЦ2Х~~Х Обходной нанап НЧ Групповая цепь
ф (& (& ф
Рис 16 4 Схема организации диспетчерской связи
петчер. Для увеличения дальности связи в групповые цепи вклю-
чают промежуточные дуплексные усилители или применяют обход-
ные цепи по каналам низкой (НЧ) или высокой (ВЧ) частоты
(с использованием аппаратуры разделения АР).
Для согласования двухпроводных цепей с каналами высокой
частоты применяют переходные устройства ПУ. Соединительное
устройство СУ обеспечивает дистанционное соединение и разъ-
единение двух диспетчерских кругов и усиление разговорных токов.
Поездная диспетчерская связь ПДС необходима для обеспечения
безопасности и выполнения графика движения поездов на участке
железной дороги. Распорядителем на этой цепи является дежурный
поездной диспетчер ДНЦ, а исполнителями — дежурные по станции
ДСП, операторы, дежурные по локомотивным депо, локомотивные
диспетчеры, дежурные по пунктам подмены локомотивных бригад,
энергодиспетчеры и дежурные по тяговым подстанциям. На участках
с диспетчерской централизацией стрелок и сигналов в цепь ПДС
допускается включение телефонов дежурных по переездам.
Длина диспетчерских участков в среднем составляет 80—120 км
и в зависимости от интенсивности движения может изменяться
в большую или меньшую сторону (от 40 до 200 км). В цепь ПДС
может быть включено до 20 промежуточных пунктов, расстояние
между ними Ю—12 км. Распорядительные станции (PC) размещают
в отделениях дороги, а промежуточные пункты в помещениях ДСП,
операторов и других ранее перечисленных лиц.
Цепь поездной диспетчерской связи соединяется с поездной радио-
связью, благодаря чему ДНЦ имеет возможность переговорить с ма-
шинистами локомотивов, которые находятся на его участке, маши-
нисты локомотивов в свою очередь могут установить связь с ДНЦ
и ДСП ближайших станций.
Энергодиспетчерскую связь ЭДС организуют на электрифициро-
ванных железных дорогах. В групповую цепь этого вида связи вклю-
чают аппараты, установленные у дежурных по станциям, на тяговых
328
подстанциях, дистанциях контактной сети, в электродепо, на диспет-
черских пунктах энергосистем, постах секционирования и т. д. Под ру-
ководством энергодиспетчера осуществляется переключение нагруз-
ки натяговых подстанциях, восстановление поврежденных устройств
электротяги. Протяженность участков ЭДС совпадает с границами
энергоснабжения, длина которых составляет около 150 км. Распоря-
дительные станции располагают в отделениях дорог.
Вагонную диспетчерскую связь ВДС организуют на участках
с большой грузовой работой, ею могут пользоваться дежурные по
станциям ДСП, маневровые диспетчеры станций, работники техни-
ческих контор, станций с большим объемом грузовой работы. При по-
мощи ВДС вагонный диспетчер руководит работами по своевремен-
ной подаче вагонов под погрузку и выгрузку, а также освобожденных
и загруженных вагонов на сортировочную или участковую станцию.
В отделении дороги обычно организуют одну цепь ВДС, при
больших объемах грузовой работы — две или три цепи ВДС для
различных направлений. Распорядительную станцию располагают
в отделении дороги, а промежуточные пункты — на грузовых, участ-
ковых и сортировочных станциях.
Информационную телефонную связь предусматривают в узлах с
интенсивной грузовой работой, она предназначена для передачи
сведения о подходе поездов и составе грузов на сортировочную
станцию. Распорядительную станцию размещают в информационных
центрах сортировочных станций, а промежуточные пункты — у де-
журных по станциям и операторов грузовых станций.
Билетную диспетчерскую связь БДС организуют на участках
с интенсивным пассажиропотоком для связи диспетчера по продаже
билетов с кассирами. Для этого вида связи используют групповой
НЧ канал с типовой аппаратурой телефонной связи с тональным
избирательным вызовом.
Информационную телеграфную связь по продаже билетов орга-
низуют между Центральным железнодорожным бюро (ЦЖБ) и до-
рожными бюро (ЛЖБ) и последних между собой. ЛЖБ имеют связь
с бюро отделений дорог, которые могут вызвать друг друга. Между
бюро отделений и линейными пунктами (билетными кассами) орга-
низуется билетная диспетчерская телефонная связь. В этом случае
распорядительную станцию размещают в отделении дороги, а проме-
жуточные пункты — у кассиров пассажирских станций.
Служебная связь электромехаников СЭМ необходима для опера-
тивного руководства линейными электромеханиками и монтерами.
Распорядительная станция находится в здании дистанций, а проме-
жуточные пункты — у дежурных по станциям в релейных помеще-
ниях, квартирах линейных электромехаников и ремонтных колоннах.
СЭМ чаще всего организуют по диспетчерскому принципу, но в неко-
торых случаях возможен совмещенный принцип организации связи
(диспетчерский и постанционный).
Связь охраняемого переезда предназначена для связи дежурного
по охраняемому переезду с дежурным ближайшей станции и поезд-
ным диспетчером для переговоров по обеспечению безопасности
329
КП
ЛИВ
Рабочее мес-
Распорядитпель пая
Групповая цепь
Рис 16 5 Схема организации поездной диспетчерской связи в пределах
отделения дороги
движения на железной дороге и контроля внешнего состояния
поездов.
Все рассмотренные виды связи используют однотипное оборудо-
вание с тональным избирательным вызовом.
Для организации диспетчерской связи с тональным вызовом вы-
пускают распорядительные станции на одно, два и четыре направ-
ления РСДТ-1-М, РСДТ-2-61 или РСДТ-4-61. На промежуточных
пунктах устанавливают аппаратуру ППТ-66Д или комплект аппара-
туры станционной связи КАСС. Рабочее место диспетчера
(рис. 16.5) и распорядительная станция состоят из переговорных
устройств и устройств посылки сигналов избирательного вызова.
К переговорным приборам относятся микрофон М, усилитель пере-
дачи Ус Прд, усилитель приема Ус Прм и громкоговоритель Гр.
В групповую цепь постоянно (при свободной линии) включен уси-
литель приема, благодаря чему диспетчер имеет возможность слы-
шать вызывные сигналы (речь), приходящие с линий от исполни-
телей. К устройствам посылки сигналов избирательного вызова
относятся кнопочный пульт КП и датчик избирательного вызова
ДИВ. В аппаратуру промежуточных пунктов входит приемник изби-
рательного вызова ПИВ, в качестве которого может быть исполь-
зован приемник тонального избирательного вызова ПТИВ, датчик
сигналов контроля вызова ДКВ и переговорные приборы ПП (аппа-
рат ТДС-52).
Рассмотрим работу Схемы диспетчерской связи. При вызове
диспетчера абонент промежуточного пункта снимает микротелефон
с рычажного переключателя РП, при этом замыкаются пружины РП
и он голосом вызывает диспетчера. Разговорные токи с линии по-
ступают на вход усилителя приема Ус Прм, усиливаются и вос-
производятся в громкоговорителе Гр. При ответе диспетчер нажи-
мает ножную педаль ПН, которая подает питание на усилитель
передачи Ус Прд и снимает его с усилителя приема Ус Прм. Разго-
ворные токи с выхода микрофона М усиливаются усилителем пере-
дачи Ус Прд и поступают в групповую цепь и переговорные приборы
ПП промежуточного пункта.
330
Для вызова одного промежуточного пункта, группы или всех
промежуточных пунктов диспетчер нажимает соответствующую вы-
зывную кнопку на кнопочном пульте КП, срабатывают приборы
датчика избирательного вызова ДИВ и в линию поступает избира-
тельный вызов, который на промежуточном пункте принимает
приемник избирательного вызова ПИВ. Последний включает звонок
и датчик контроля вызова ДКВ, который посылает в линию дис-
петчеру сигнал контроля приема вызова во время работы звонка.
Так как диспетчерская связь является командной связью, то пре-
имущество ведения переговоров отдано диспетчеру, т. е. диспетчер
при необходимости имеет право перебить промежуточный пункт
нажатием педали,от линии отключается усилитель приема Ус Прм
и подключается усилитель передачи Ус Прд.
16.4. Организация групповой связи
по постанционному принципу
Постанционную связь организуют между участковыми станциями
для служебных переговоров работников промежуточных станций,
платформ, разъездов, остановочных пунктов между собой. Распоря-
дительную станцию устанавливают в отделении дорог или на участ-
ковых станциях, где групповую цепь заводят на телефонный комму-
татор МК (рис. 16 6) Включение цепи постанционной связи в ком-
мутатор позволяет соединить промежуточные пункты цепи с абонен-
тами участковой станции, отделения дороги и через узел связи
с управлением дороги и МПС Промежуточные пункты находятся
у дежурных по станциям, тяговым подстанциям, в технических
и товарных конторах, в помещениях телеграфа и билетных кассах
остановочных платформ. Абонентов станций соединяет телефонистка
коммутатора. В цепь ПС можно включить до 15 промежуточных
пунктов.
Для увеличения дальности действия связи (как и при организа-
ции диспетчерской связи) применяют дуплексные усилители, обход-
ные каналы НЧ и ВЧ с использованием переходных устройств ПУ.
В групповую цепь ПС допускается включать не более трех-четырех
дуплексных усилителей
Линейно-путевую связь организуют в пределах дистанции пути
по принципу постанционной связи. Она предназначена для
руководства линейными работниками дистанции пути и пере-
говоров их между собой Распо-
рядительные станции распола-
гают в пунктах размещения
дистанции пути и включают в
коммутатор междугородной или
местной связи, а промежуточ-
ные пункты — у начальника
дистанции пути, дорожных мае- Рис 16 6 Схема организации постанцион
теров, бригадиров пути и др. ной связи
331
Рис. 16.7. Структурная схема цепи постанционной связи
На участках с интенсивным движением поездов допускается
организация ЛПС по диспетчерскому принципу. Смешанный тип
организации этого вида связи получает все более широкое рас-
пространение. В цепь включают две распорядительные станции.
Это позволяет наиболее оперативно вести работу на линейных
участках железных дорог.
Для оборудования распорядительных станций постанционной
связи с тональным избирательным вызовом выпускают аппаратуру
ПСТ-2 на две и ПСТ-4 на четыре цепи. Система вызова и вызывные
приборы на распорядительных станциях и промежуточных пунктах
постанционной связи идентичны диспетчерской связи (рис. 16.7).
Групповую цепь ПС включают в коммутатор местной или между-
городной связи. В состав распорядительной станции входит датчик
избирательного вызова ДИВ, приемник вызова ПВ, датчик контроля
вызова ДКВ, приборы промежуточного пункта аналогичны приборам
диспетчерской связи (см. рис. 16.5), только для посылки вызова
используется датчик вызова ДВ (генератор частоты 1600 Гц). Для
переговоров абонентов групповой цепи между собой вызывавшему
абоненту необходимо проверить свободность цепи ПС. Если она сво-
бодна, то нажатием вызывной кнопки ВДн с датчика вызова ДВ
по групповой цепи ПС в сторону телефонного коммутатора посы-
лается вызывной сигнал частотой 1600 Гц. Сигнал воспринимается
приемником вызова ПВ на распорядительной станции, а на комму-
таторе загорается вызывная лампа ВЛ. На промежуточный пункт
от датчика контроля вызова ДКВ передается сигнал контроля, сви-
детельствующий о приеме вызова. Телефонистка подключает свои
разговорные приборы к групповой цепи, опрашивает абонента
и нажатием соответствующей кнопки на кнопочном пульте КП по-
сылает избирательный вызов на требуемую станцию, при этом рабо-
тает датчик избирательного вызова ДИВ.
На промежуточном пункте, приемник которого настроен на пере-
даваемый избирательный вызов, срабатывает приемник избиратель-
ного вызова ПИВ, звонит звонок и датчик контроля вызова ДКВ
посылает сигнал в сторону распорядительной станции, свидетель-
ствующий о приеме вызова. Снятием микротелефона вызывающий
абонент подключается к групповой цепи.
332
16.5. Назначения и принцип действия
дорожно-распорядительной связи и связи совещаний
Оперативное руководство работой всех отделений осуществляется
дежурным по оперативно-распорядительному отделу службы дви-
жения дороги (ДГП). ДГП должен часто проводить срочные пере-
говоры с многими раздельными пунктами железной дороги, которые
участвуют в организации движения поездов. Для этой цели в рас-
поряжение ДГП предоставлен специальный вид телефонной связи,
построенный по групповому принципу, называемый дорожной распо-
рядительной связью ДРС.
ДРС организуют в пределах дороги, ее протяженность измеряется
сотнями километров. Общее количество промежуточных пунктов на
цепи ДРС определяется емкостью применяемой системы избира-
тельного вызова. В ДРС используют системы с селекторным и то-
нальным избирательным вызовами. Таким образом, ДРС является
дальней избирательной связью и на нее распространяются все тре-
бования к организации групповой оперативно-технологической связи
с избирательным вызовом.
Распорядительную станцию связи ДРС устанавливают при управ-
лении железной дороги, а промежуточные пункты — в помещениях
дежурных по отделениям ДНЦО, дежурных по участковым, круп-
ным узловым и сортировочным станциям, дежурных по локомо-
тивным депо. ДРС заводят на междугородные коммутаторы Мк
отделений дорог, сортировочных, узловых и других железнодорож-
ных станций с большой грузовой работой.
Аппаратура дорожной распорядительной связи (рис. 16.8) вклю-
чает в себя распоря дител ьную ДРС-Р и исполнительную
ДРС-И станции. Исполнительные станции ДРС-И соединяются с рас-
порядительными ДРС-Р каналами ВЧ. Промежуточные пункты ДРС
представляют собой промежуточные пункты избирательной связи,
которые включаются в двухпроводные цепи, исходящие от ДРС-И,
и могут дополняться громкоговорящими установками.
Рис. 16.8. Структурная схема организации дорожной распорядительной
связи
333
В распорядительную станцию ДРС-Р включают оборудование
ДГП, четыре линии от директорских коммутаторов руководящего
состава управления и линии местных абонентов МА с правом вклю-
чения в цепь ДРС. Разговорные приборы на ДРС включают по дис-
петчерскому принципу, т. е. приборы ДГП в состоянии покоя нахо-
дятся в режиме приема. ДГП с промежуточного пункта вызывают
голосом, а промежуточный пункт со стороны ДГП — посылкой
избирательного вызова.
Для организации ДРС используют специальную аппаратуру
ДРС-59 (с селекторным избирательным вызовом) и ДРС-69 (с то-
нальным избирательным вызовом). Для проведения оперативных
совещаний руководящими работниками железнодорожного транс-
порта с подчиненными им работниками подразделений служит
специально выделенная связь совещаний.
Связь совещаний подразделяют на магистральную, дорожную
и отделенческую. Магистральная связь совещаний предназначена
для проведения оперативных совещаний руководства МПС с управ-
лениями дорог, дорожная связь — руководства управлений и отде-
лениями железных дорог и крупными станциями. Отделенческая
связь совещаний позволяет проводить оперативные совещания ру-
ководства отделений с работниками сортировочных, участковых,
грузовых и пассажирских станций. Связь совещаний организуют
по высокочастотным четырех- и двухпроводным телефонным кана-
лам. Двухпроводные каналы применяют в основном для организации
отделенческой связи совещаний и подключения к аппаратуре связи
совещаний удаленных абонентов. Для связи совещаний исполь-
зуют специальную аппаратуру: для магистральной и дорожной
связи совещаний МСС, отделенческой связи совещаний ОСС, ДОСС.
Совещания проводят по расписанию или особому назначению,
и их продолжительность обычно невелика. Поэтому для связи сове-
щаний не предусматривают специальных каналов, а используют
телефонные каналы магистральной и дорожной связей, которые толь-
ко на время проведения совещаний подключают к аппаратуре.
Распорядительные и исполнительные пункты связи совещаний
оборудованы громкоговорящими установками, которые позволяют
участвовать в совещаниях широкому кругу лиц. Каждый пункт
вызывается со стороны распорядительной станции голосом, поэтому
нет необходимости в этой системе связи использовать избиратель-
ный вызов.
16.16. Виды и аппаратура станционной технологической связи
К станционной технологической телефонной связи относят стре-
лочную, станционную распорядительную, внутридеповскую связь
и др. Стрелочная связь предназначена для переговоров дежур-
ного по станции с дежурными стрелочных постов. Станционную
распорядительную связь организуют для станционного и ма-
неврового диспетчеров, дежурных по станции, путям или парку,
горке, маневрового диспетчера по местной грузовой работе, дежур-
334
ного по горловине формирования и др. Внутридеповская связь
обеспечивает возможность ведения переговоров дежурного по депо
с мастерами цехов, работниками контрольных пунктов, пунктов
осмотра автотормозов и автостопов, экипировки локомотивов, а так-
же с ближайшими к депо стрелочными постами.
Сеть станционной технологической связи строят по радиальному
принципу с использованием кабельных и воздушных линий связи,
при этом все исполнители имеют связь с руководителем (диспетче-
ром) по индивидуальным линиям. Для организации станционной
распорядительной и стрелочной связей используют коммутаторы
станционной связи системы ЦБ различной емкости и комплекты
аппаратуры станционной связи. На коммутаторах станционной связи
в отличие от коммутаторов местной связи соединение устанавли-
вается не с помощью шнуровых пар и гнезд, а с помощью кнопок
и ключей, позволяющих упростить и ускорить процесс соединения.
Стрелочную связь на малых станциях и разъездах с одним-
двумя постами организуют с использованием телефонных аппаратов
системы МБ без коммутаторов.
Для организации станционной связи применяют коммутаторы
КСС 20/30, универсальные коммутаторы УКСС-8, комплекты аппа-
ратуры станционной связи КАСС-6, КАСС-22, КАСС-53, а также
новые унифицированные комплекты станционной связи КАСС-ДСЦ.
Основные узлы коммутаторов аналогичны и выполнены в виде
отдельных блоков.
Аппаратура станционной связи позволяет осуществлять: посылку
и прием вызова по каждой из включенных линий; посылку группо-
вого вызова по нескольким линиям, ведение переговоров по каждой
линии отдельно или нескольким одновременно; взаимную блоки-
ровку между линиями стрелочной и других видов связи, исклю-
чающую возможность переговоров между абонентами различных
видов связи; сигнализацию, показывающую, по какому виду связи
ведется разговор.
Универсальный коммутатор станционной связи УКСС-8 предна-
значен для организации связи дежурного на небольших железно-
дорожных станциях. В него включают цепи избирательной связи
(ПДС, ЭДС, ПС и МЖС) и один индивидуальный абонентский
комплект.
Аппаратура КАСС-6 предназначена для организации связи
на промежуточных железнодорожных станциях участков, оборудо-
ванных диспетчерской централизацией ДЦ, на которых нет постоян-
ных дежурных по станции ДСП, а обязанности их выполняет
начальник станции (ДС). КАСС-6 можно использовать на малых
станциях участков без ДЦ. Аппаратура обеспечивает вызов и пере-
говоры с линейными пунктами и служебными квартирами, громко-
говорящий прием и передачу разговора. КАСС-6 позволяет вклю-
чить шесть цепей избирательной связи (ПДС, ЭДС, ПС, СЭМ)
и две ПДС. Пульт дежурного по станции (рис. 16.9) устанавлива-
ется на столе ДСП и имеет основание 1, панель управления и сиг-
нализации 2, кожух 3, микротелефон 4 и рычажный переключатель 5.
335
Рис 16 9 Пульт дежурного по станции
аппаратуры КАСС-6
Внутри кожуха на оснозании раз-
мещаются переговорно-вызывные
устройства, звонок, два трансфор-
матора перегонной связи, релей-
ная плата и зуммер
Помимо аппаратуры КАСС-6,
на промежуточных станциях для
организации станционной связи
используют аппаратуру КАСС-
ДСП, которая обеспечивает под-
ключение цепей избирательной
связи, линий местной сети (АТС,
РТС), связи с КАСС и коммутато-
рами КСС На крупных станциях
для обеспечения связью дежурных
по горке, паркам и диспетчеризации цехов промышленных предприя-
тий и строек применяют аппаратуру КАСС-ДСЦ, в которую можно
включить до 74 комплектов связи Пульт ДСП устанавливается на
столе, на его верхней откидывающейся крышке расположено рамоч-
ное поле и номеронабиратель, на внутренней стороне крепится звонок,
размещаются коммутационные устройства и устройства для под-
ключения внешнего усилителя громкоговорящей связи, микротеле-
фона, педали и кнопки.
На крупных и сортировочных станциях совместно с КАСС-ДСП,
КАСС-ДСЦ и КСС применяют секции связи пульта-манипулятора
СПМ-1, секцию связи, которая обеспечивает те же возможности,
что и КАСС, с которыми она работает и дополнительно включает
устройство парковой связи громкоговорящего оповещения СДПС
или ПСГО и поездной радиосвязи
ГЛАВА
17
основы многоканальной связи
17.1. Принципы организации многоканальной связи
Для эффективного использования дорогостоящих сооружений
кабельных и воздушных линий организуют передачу нескольких
сообщений (каналов) по одной паре воздушных или кабельных
проводов, т. е многоканальную связь.
На железнодорожном транспорте многоканальная связь может
быть в пределах отделения (отделенческая связь), между управ-
лением дороги и отделениями (дорожная связь) и между МПС
и управлениями дорог, а также для связи последних между собой
(магистральная связь) Передачу телефонных сообщений на большие
расстояния (между городами) называют дальней связью. В не-
которых случаях (при необходимости) многоканальную связь осу-
ществляют и на крупных узлах (дорожных или отделенческих)
с организацией нескольких каналов по кабельным телефонным сетям.
В этом случае такая многоканальная связь не является дальней,
хотя по принципу организации и совпадает с междугородной связью
(в данной книге не рассматривается).
Многоканальная связь представляет собой совокупность линей-
ных (кабель или воздушная линия) и станционных устройств. Цент-
ральным узлом сети магистральной дальней связи является цент-
ральная станция связи МПС (ЦСС МПС). Сеть магистральной
связи (рис. 17 1) включает в себя дорожные ДУ и главные ГУ
узлы Главными являются дорожные узлы, через которые органи-
зуется связь МПС с несколькими управлениями дорог. Каждый
дорожный узел магистральной сети одновременно является централь-
ным узлом дорожной сети.
В состав дорожной сети входят отделенческие узлы ОУ
и оконечные (сортировочные, участковые) станции ОС. В узловых
и конечных пунктах сети каналы многоканальной телефонной связи
включают в междугородные телефонные станции МТС. На МТС эти
каналы могут подключаться к аппаратам абонентов сети местной
связи и цепям постанционной и других видов избирательной связи.
Таким образом, абоненты местной сети МПС, управлений и отделений
дорог получают возможность переговоров с любыми абонентами
железнодорожной сети.
При осуществлении многоканальной связи необходимо выбрать
способы передачи в линию сигналов различных сообщений, посыла-
емых одновременно, и разделения их на приемном конце. В соот-
ветствии со способом передачи и разделения сигналов различают
337
мпь
|ЦУ-0900||р(гМ970]
ГУ-0950| |ДИ-О968|
I ~ -Ц— L—— "71
|ОУ-02И| (09-О2я| |ОУ-ИЯ| |ос-02адНоИЗбНоС-02Ц|
тяг
ТЯ1
Рис 17 2 Скема искусственной цепи
организации телеграфной связи
Рис 17 1 Схема сети железнодорожной
многоканальной связи
три основных метода передачи: уравновешенного моста, частотный
и временной. Два последних метода рассмотрены в главе 22.
Метод уравновешенного моста дает возможность создать искус-
ственные, или фантомные (т. е. на самом деле не существу-
ющие), цепи. Обычно искусственные цепи организуют с помощью
трансформаторов со средним выводом в линейных обмотках, т. е. об-
мотках, подключаемых к линии (цепи) связи На одной двухпровод-
ной цепи можно получить искусственную цепь для организации по ней
телеграфной связи (рис. 17.2). Токи от телеграфных аппаратов ТгА1
и ТгА2, включенных в искусственную цепь, не будут влиять на основ-
ную цепь (в которую включены телефонные аппараты ТА1 и ТА2)
при условии, что линейные полуобмотки трансформаторов строго
симметричны и сопротивления проводов цепи одинаковы. Тогда токи,
проходящие через линейные полуобмотки трансформаторов и про-
вода цепи, окажутся равны по значению. В станционных обмотках
трансформаторов, в которые включены телефонные аппараты ТА1
и ТА2, будут наводиться э. д. с., равные по значению и противо-
положные по направлению, т. е. их сумма будет равна нулю. Таким
образом, в телефонных аппаратах телеграфные сигналы не будут
прослушиваться.
Однако из-за асимметрии проводов цепи равенство токов в полу-
обмотках трансформаторовгнарушается и телеграфные сигналы про-
слушиваются. В этом случае последовательно с телеграфными
аппаратами включают фильтры нижних частот ФНЧ1 и ФНЧ2,
которые не пропускают в линию частоты телеграфного сигнала свыше
100—150 Гц, влияющие на телефонный разговор. Токи телефонного
разговора также не будут влиять на искусственную телеграфную
цепь, которая включена в диагональ уравновешенного моста, обра-
зованного линейными полуобмотками трансформаторов.
На двух двухпроводных цепях может быть организована допол-
нительная фантомная цепь телефонной связи. При этом линейную
обмотку трансформатора искусственной цепи включают в средние
338
точки линейных обмоток трансформаторов первой и второй основных
цепей. Таким образом, по двум цепям можно осуществить три теле-
фонные передачи. Этот способ передачи применяют на кабельных
линиях связи.
17.2. Одно- и двусторонние каналы
При телефонировании один и тот же телефонный аппарат явля-
ется то передатчиком, то приемником, поэтому для передачи инфор-
мации в обоих направлениях необходимо иметь два одинако-
вых, независимых друг от друга односторонних канала. Так как
усилители усиливают токи только в одном направлении передачи,
то к телефонной двухпроводной цепи их подключают с помощью
дифференциальных систем ДС1 и ДС2 (рис. 17.3), включающих в се-
бя трансформаторы ДТр1 и ДТр2 и балансные контуры БК1 и БД2,
состоящие из конденсаторов и сопротивлений. Таким образом, диф-
ференциальная система служит для перехода с двухпроводной схемы
телефонного канала на четырехпроводную. Она устраняет воздей-
ствие усиленных токов с выхода одного усилительного элемента
(УЭ1, УЭ2) на вход другого. Это достигают подбором сопротивле-
ния балансного контура Z6, равным сопротивлению линии Z,, что
обеспечивает равенство разветвляющихся токов сигнала, поступаю-
щих с выхода усилительного элемента. В обмотке II трансформа-
тора э. д. с. не наводится, поэтому сигнал с выхода усилителя одного
направления не поступает на вход усилителя другого направления.
Затухание, дБ, вносимое дифференциальной системой для токов,
переходящих с выхода одного усилителя на вход другого,
а = 20 Iglf6 + + 6,08
1^6 —
При передаче с выхода усилительного элемента УЭ2 в линию
мощность сигнала распределяется поровну между равными сопро-
тивлениями Z„ и Z6- Вследствие этого мощность, отдаваемая линей-
ной цепи (нагрузка 2Л).
Л — 0,5Р РЫХ,
где Рвых — мощность на выходе усилителя
Затухание на пути передачи от выхода усилителя к зажимам
1-1' линии
а, = ю 1g _Д_ = ю 1g О’^Рвых- = 3 дБ (0,35 Ней)
I вых *вых
Рис 17 3 Схема дуплексного усилителя
339
Рис. 17 4. Структурные схемы телефонного канала, организованного по двум (а)
и одной (б) физическим цепям
Если рассмотреть передачу сигнала от входа УЭ1, т. е. от зажимов
3-3' (подключен генератор) к линейным зажимам 1-1', то также
получим затухание 3 дБ. В самом деле ток, проходя по обмотке
II трансформатора ДТр1, наводит э. д. с. в обмотке I, под действием
которой начнет проходить ток через 7Л и Z6. Так как 2Л= Z6, то
мощности, выделяемые на этих сопротивлениях будут равны. Мощ-
ность, отдаваемая линейной цепи, Рл= 0,5Рвх, где Рвх — мощность
на выходе УЭ1. Затухание на пути передачи от зажимов 1-1' к зажи-
мам 3-3' составляет 3 дБ. Так как дифференциальная система явля-
ется пассивным четырехполюсником, то ее затухание в* обратном
направлении, т. е. на пути передачи от линии Л1 (зажимы 1-1') к вхо-
ду усилителя УЭ1 (зажимы 3-3'), будет также 3 дБ.
Рассмотрим телефонный канал тональной частоты двустороннего
действия, который состоит-из двух каналов одностороннего действия
(рис. 17.4, а). Сигналы в разных направлениях передаются по двум
различным двухпроводным-физическим цепям. Такой телефонный ка-
нал называют каналом однополосной четырехпроводной
системы. Название «однополосный» означает, что передача в обоих на-
правлениях осуществляется токами в одной и той же полосе частот.
Двусторонний телефонный канал можно организовать и по одной
двухпроводной физической цепи. Для этого в каждом усилительном
пункте необходимо установить две дифференциальные системы ДС
и два двусторонних (дуплексных) усилителя (рис. 17.4, б). Такой
канал называют каналом однополосной двухпроводной
системы. Дифференциальные системы подавляют токи обратной свя-
зи в дуплексных усилителях благодаря равенству сопротивлений
340
балансных контуров и входных сопротивлений соответствующих
участков цепи. Однако полного подавления токов обратной связи
достичь не удается, часть их переходит от одного участка цепи к дру-
гому, усиливаясь усилителями. Если суммарный ток обратной связи
будет достаточно большим, создадутся условия самовозбуждения
какого-либо дуплексного усилителя. Для предотвращения этого чис-
ло последовательно включенных в цепь усилителей не должно пре-
вышать пяти-шести, что ограничивает дальность действия связи.
Поэтому связь на большие расстояния организуют по четырехпро-
водному каналу, так как он имеет только одну цепь обратной связи
(через дифференциальные системы оконечных усилителей) незави-
симо от количества промежуточных усилителей, включенных в канал.
Недостатком четырехпроводного канала является необходимость
использования для его организации четырех проводов вместо двух.
17.3. Построение многоканальных систем передачи
Современные высокочастотные системы передачи (по кабельным
и воздушным линиям связи) строят главным образом по методу
частотного разделения сигналов, т. е. для передачи сигналов каж-
дого отдельного канала отводят определенную полосу частот.
Для передачи информации одновременно в обоих направлениях
аппаратура многоканальной системы, устанавливаемая в оконечных
пунктах, должна содержать передатчики и приемники. Передающая
часть оконечной аппаратуры преобразует частоты одинаковых по
спектру исходных сигналов отдельных каналов в различные по
спектру сигналы (многоканальный сигнал), которые могут быть
переданы по цепи. Приемная часть оконечной аппаратуры разделяет
пришедшие с линии различные по спектру сигналы отдельных кана-
лов, составляющих многоканальный сигнал, и преобразует каждый
из них в спектр исходного сигнала. Для усиления ослабленных
в линии сигналов и компенсации внесенных ею искажений устанав-
ливают промежуточные усилители. Затухание и искажение формы
сигнала, вносимые последним перед оконечной станцией участком
цепи, компенсирует, приемная часть оконечной аппаратуры.
Многоканальные системы передачи, как и каналы тональной час-
тоты, могут быть организованы по однополосной четырехпроводной
и двухполосной системам передачи. Однополосную четырехпровод-
ную систему обычно используют для организации многоканальной
связи по симметричным и коаксиальным кабельным линиям при
наличии двух двухпроводных цепей, т. е. кабельных пар. По каждой
из цепей в прямом или обратном направлении передаются сигналы W
каналов, причем полосы частот, занимаемые сигналами этих каналов
в обеих цепях, совпадают. Для уменьшения влияния между парами
симметричных кабелей, по которым передаются сигналы в противо-
положных направлениях, пары размещают в двух различных кабе-
лях, т. е. применяют двухкабельный метод организации связи.
Однокабельный метод используют в коаксиальных кабелях, лары
которых имеют более высокую взаимную защищенность, чем в сим-
метричных кабелях.
341
От ПФН .
От пФг .....
Мд пф1
Двухпро-
водная ДС
цепь
л
ft-fz
УсПр9\Цепо\ ЫУсП”м
Г__________L -L?_______j.
---*- К ПФЫ
___L к пФг
ПФ1 Дм ФНЧ
Оконечная I
аппаратура I
фнч дм пФ г ус прм\
Проне-1
жцточ-\
ный ।
пун нт ।
Усг !
к
[ Оконечная
j аппаратура L*.
[ Ус Прд ПФ1 Мд
,06 у я про
ДС Водная
Г7Х1 и’епь
к пФг
к ПФН
От пФг
От ПфН
Рис 17 5 Структурная схема однополосной четырехпроводной высокочастотной много
канальной системы связи
Рассмотрим структурную схему однополосной четырехпроводной
высокочастотной многоканальной системы связи (рис. 17.5). Разго-
ворный ток от телефонного аппарата абонента поступает на диффе-
ренциальную систему ДС и ответвляется в преобразователь, состоя-
щий из модулятора Мд и полосового фильтра ПФ1. После полосо-
вых фильтров ПФ1 — ПФИ сигналы всех каналов, разделенные по
частоте, поступают на групповой усилитель передачи Ус Прд. Уси-
литель промежуточного пункта Ус1 также является групповым, так
как усиливает сигналы группы каналов. На приемной стороне после
группового усилителя приема Ус Прм сигналы каналов разделяются
соответствующими полосовыми фильтрами ПФ1 — ПФИ и поступают
на демодулятор Дм, а затем через фильтр нижних частот ФНЧ
на дифференциальную систему ДС и к абоненту. Аналогично про-
ходят токи в обратном направлении. Поскольку рассматриваемый
канал используется для телефонной связи, то к нему подключена
дифференциальная система. Подругам каналам системы может пере-
даваться нетелефонная информация и, так как эти каналы являются
односторонними, дифференциальная система к ним не подключается.
В двухполосной двухпроводной системе связи в одном направ-
лении передаются сигналы N каналов, расположенных в одной полосе
частот, а в другом — сигналы N каналов, расположенных в другой
полосе частот, т. е. в направлении А передается полоса частот
fi — fi, а в направлении Б — fs—fi- Для этого в передающей и при-
емной частях аппаратуры оконечных пунктов одного направления
устанавливают направляющие фильтры.
На промежуточных пунктах установлены усилительные устрой-
ства, состоящие из двух усилительных элементов, которые благодаря
направляющим фильтрам усиливают только полосу частот соответ-
ствующего направления передачи.
На воздушных линиях связи применяют двухполосные двухпро-
водные системы, так как при передаче во встречных направлениях
сигналов, расположенных в одинаковой полосе частот (четырех-
342
проводная однополосная система), не удается обеспечить необходи-
мую взаимную защищенность цепей. В некоторых случаях (напри-
мер, при наличии только одного проложенного кабеля) для уплот-
нения симметричных кабелей используют двухполосную двухпро-
водную систему связи. Так как воздушные цветные цепи имеют
меньшее затухание, чем кабельные, то число промежуточных пунктов
будет меньше. Здесь их располагают относительно редко — через
80—120 км (например, для 12-канальной системы), тогда как при
организации связи по кабельной цепи—через 12—20 км.
17.4. Системы многоканальной связи
Построение многоканальных систем передачи зависит от электри-
ческих характеристик линий связи и прежде всего затухания. Затуха-
ние на стальных воздушных линиях на частотах свыше 30 кГц резко
возрастает. Поэтому по ним работают двух- и трехканальные двух-
проводные системы передачи, занимающие полосу частот от 4 до
31 кГц. К ним относят трехканальную аппаратуру В-3, ВС-3; В-3-3,
В-З-Зс, двухканальную систему отечественного производства В-2
и трехканальные системы БО-3, БО-3-2, изготовленные Венгерской
Народной Республикой и получившие у нас большое распростра-
нение.
Аппаратура систем В-3, В-3-3, В-З-Зс, БТО-3/4, БО-3, БО-3-2
может работать на стальных и цветных цепях.
По медным и биметаллическим воздушным цепям можно пере-
дать частоты до 150 кГц. При этом применяют 12-канальные системы
передачи, способные работать совместно (на одной и той же физи-
ческой цепи) с трехканальными, так как их частотные полосы начи-
наются с частоты 36 кГц; это системы В-12, В-12-2, В-12-3 (отече-
ственные), а также БО-12, БО-12-2 (Венгерская Народная Рес-
публика) .
Так как затухание воздушных линий, а также симметричных
и коаксиальных кабелей возрастает с увеличением частоты, то жела-
тельно, чтобы их частотные полосы начинались с более низких частот.
Верхняя граница используемого спектра в симметричных кабелях
ограничивается снижением переходного затухания между парами
при повышении частоты, т. е. возрастанием влияний между ними,
что особенно сказывается на линиях большой протяженности. По-
этому симметричные кабели используют в основном на частотах
от 12 до 252 кГц, что позволяет получить 60 каналов (из расчета
4 кГц на один канал). Для организации связей на короткие расстоя-
ния (где влияние между парами сказывается меньше), симметричные
кабели можно применять на частотах до 552 кГц.
Для коаксиальных кабелей, наоборот, переходные влияния боль-
ше сказываются на низких частотах и с повышением частоты умень-
шаются, поэтому по ним работают системы передачи с частотами
более 60 кГц. Ограничения сверху применяемых частот практически
нет, поэтому коаксиальные кабели уплотняют до 20—25 МГц. Раз-
рабатывают системы передачи и до 60 МГц.
343
На симметричных кабельных цепях применяют отечественную
аппаратуру К-60 (на электронных лампах) и К-60П (на полупровод-
никовых элементах) и V-60E (Германская Демократическая Рес-
публика). Эти системы позволяют получить 60 телефонных двусто-
ронних каналов по двум парам различных кабелей, занимая спектр
частот от 12 до 252 кГц. Аппаратура К-24-2 имеет 24 телефонных
канала со спектром частот от 12 до 108 кГц, которая также работает
по двум парам различных кабелей.
При наличии только одного кабеля можно использовать аппа-
ратуру КВ-12, работающую в спектре частот от 36 до 140 кГц. При
этом применяется двухполосная двухпроводная система передачи
многоканальной связи. Эта аппаратура имеет 12 двусторонних теле-
фонных каналов и построена аналогично аппаратуре В-12-2.
Коаксиальные кабельные линии уплотняют однополосными че-
тырехпроводными системами К-300 (300 телефонных каналов)
и К-1920 (1920 телефонных каналов). Система К-300 занимает
спектр частот от 60 до 1300 кГц, а К-1920 — от 300 кГц до 8,5 МГц.
Помимо коаксиальных кабелей с несколькими коаксиальными
парами, где используют вышеназванные системы передачи, приме-
няют и однокоаксиальные кабели (с одной коаксиальной парой).
На этих кабелях можно применять только двухполосные двухпро-
водные системы передачи. Такой является система К-120 (120 дву-
сторонних телефонных каналов), работающая в спектре частот от
60 до 1300 кГц по кабелю, прокладываемому под землей или под-
вешиваемому на воздушных линиях. По коротким симметричным
кабелям на городских соединительных линиях (между АТС) рабо-
тает аппаратура КРР, КРР-М, и КАМА. Эта аппаратура двухполос-
ная двухпроводная с 30 телефонными каналами.
Каналы телефонных связей на участке между отделением дороги
и линейными подразделениями организуют, как правило, по физиче-
ским цепям с использованием дуплексных усилителей, работающих
в тональном спектре частот. Такой принцип организации каналов
имеет существенные недостатки: неудовлетворительное качество
связи, низкий коэффициент использования физических цепей (при-
мерно 60% цепей кабельной линии используются для организации
только одного канала), ограниченная дальность связи.
Для значительного улучшения качества отделенческих связей
и получения дополнительного числа каналов разработана аппаратура
К-24Т. Эта аппаратура работает по симметричным парам железно-
дорожных кабелей МКПАБ и МКБАБ, она построена по четырех-
проводной схеме связи, имеет полосу пропускания 12—108 кГц, что
позволяет получить 24 телефонных канала с полосой частот от 300
до 3400 Гц.
Система связи, построенная с использованием аппаратуры
К-24Т, состоит из оконечных, промежуточных и необслуживаемых
станций. Оконечные станции ничем принципиально не отличаются
от существующей аппаратуры высокочастотного телефонирования.
В состав промежуточных станций введен специальный блок, с по-
мощью которого на линейных подразделениях можно выделить
344
и вставить параллельно по высо-
кой частоте от одного до двенад-
цати телефонных каналов. Это
позволяет организовать каналы
оперативно-технологической отде-
ленческой связи с помощью аппа-
ратуры К-24Т по одной четверке
кабельной линии. Дальность дей-
ствия связи обеспечивается до
500 км при 30—40 параллельных
выделениях.
Перспективным также являет-
ся применение на транспорте аппа-
ратуры с импульсно-кодовой моду-
ляцией (ИКМ), которая позволяет
Рис 17 6 Структурная схема переход-
ного устройства
более просто, чем аппаратура с частотным разделением каналов,
выделять необходимое число каналов на промежуточных станциях.
В нашей стране разработаны и применяются системы передачи
ИКМ-30 и ИКМ-120 соответственно с 30 и 120 телефонными кана-
лами. В состав оборудования этих систем входят оконечные, обслу-
живаемые и необслуживаемые регенерационные пункты, где проис-
ходит восстановление (регенерация) импульсов сигнала. Возмож-
ность регенерации сигнала — основное отличие систем с ИКМ от
систем передачи с частотным разделением каналов, где помехи
и искажения накапливаются вдоль магистрали. Необслуживаемые
регенерационные пункты размещают через 0,35—2,7 км (в зависи-
мости от типа кабеля) и получают электропитание дистанционно
от оконечных и промежуточных станций напряжением 240 В
(ИКМ-30) и 960 В (ИКМ-120) постоянного тока. Принципы импульс-
но-кодовой модуляции более подробно будут рассмотрены в гл. 23.
Для перехода с четырехпроводного тракта высокочастотных мно-
гоканальных систем передачи на двухпроводные групповые цепи тех-
нологической связи применяют переходные устройства, простейшим
из которых является дифференциальная система (см. рис. 17.3).
При организации диспетчерской связи используют переходное
устройство ПУ (рис. 17.6). В его состав входит распределитель Р,
разделяющий сигналы в четырехпроводном тракте на три направ-
ления. Внутри распределителя сигналы с одного из выходов канала
аппаратуры системы передачи могут поступать на вход трех на-
правлений. Возможность перехода сигнала на вход собственного
направления исключе-на. Переход сигнала с выхода первого на-
правления Вых1 на вход второго Вх2, третьего ВхЗ и четвертого
Вх4 направлений показан на рис. 17.6 стрелками. К первому, вто-
рому и третьему направлениям подключены каналы систем ВЧ пере-
дачи, а к четвертому — двухпроводная схема, которая состоит из
усилителя передачи Ус Прд, приемника управления голосом ПУГ
и коммутационной схемы.
В нормальном положении двухпроводная цепь подключена к чет-
вертому выходу распределителя. Благодаря этому сигналы, прихо-
345
дящие с двухпроводной линии, поступают на входы Вх1, Вх2 и ВхЗ
(первый, второй и третий) систем ВЧ передачи. Предположим, что
в направлении первого канала находится диспетчер. При его ответе
разговорные токи с выхода Вых1 поступают на Ус Прд и ПУГ, кото-
рый имеет усилитель, выпрямитель и реле РУ. Это реле, срабатывая,
переключает двухпроводную линию на выход усилителя передачи,
и разговорные токи от диспетчера направляются в групповую цепь.
17.5. Системы эксплуатации многоканальной связи
и автоматическая многоканальная телефонная связь
Каналы многоканальной телефонной связи эксплуатируют на
междугородных телефонных станциях МТС по заказной, немедленной
и скорой системам эксплуатации.
При заказной системе абоненты местной сети по специальной
заказной линии делают заказы на междугородные переговоры, а за-
тем в порядке очереди вызываются телефонисткой МТС и получают
необходимые соединения.
Немедленная система эксплуатации характеризуется тем, что
телефонистка междугородного коммутатора принимает заказ на меж-
дугородные переговоры и устанавливает соединение с каналом
дальней связи в течение 1—2 мин. При этом абонент ожидает
соединение со снятым микротелефоном. Если требуемая линия за-
нята, то абонент дает отбой и вызывается телефонисткой МТС для
переговоров после установления соединения.
При скорой системе абонент вызывает МТС и сразу получает
соединение с каналом многоканальной связи. Если требуемое на-
правление занято, то абонент дает отбой и вторично вызывает МТС.
По этой системе эксплуатируется сеть многоканальной автоматиче-
ской телефонной связи.
Автоматический способ установления соединений по телефонным
каналам многоканальной связи по сравнению с ручным способом
позволяет ускорить процессы соединения и разъединения и снизить
эксплуатационные расходы, так как при этом отпадает надобность
в телефонистках. Однако этот способ требует значительного увели-
чения числа каналов многоканальной связи. Процесс установления
соединений в сети автоматической связи можно проследить по
рис. 17.1. Абоненту ДУ-0968 необходимо переговорить с оконечной
станцией ОС-0204 дорожного узла ДУ-0922. Для этого он набирает
вначале номер главного узла ГУ-0950. После получения сигнала
ответа абонент набирает номер дорожного узла ДУ-0922, затем
номер отделенческого узла ОУ-0201 и после этого номер 0С-0204.
17.6. Линейно-аппаратные залы
и электропитание устройств связи
В домах связи управлений, отделений дорог, на крупных сорти-
ровочных узловых станциях оборудуют линейно-аппаратные залы
(ЛАЗы) или цехи. Они служат для размещения аппаратуры связи.
346
организации ее эксплуатации и технического обслуживания, а также
для измерений и испытаний линий и каналов связи. В ЛАЗе уста-
навливают вводно-коммутационную, контрольно-испытательную,
вспомогательную аппаратуру и аппаратуру систем многоканальной
передачи.
Вводно-коммутационная аппаратура служит для подключения
цепей, защиты станционного оборудования и обслуживающего пер-
сонала от опасных электрических влияний, которые могут воз-
никнуть на линии, осуществления контроля за работой цепей. Эту
аппаратуру размещают на вводных стойках ВС- (для воздушных
цепей) и ВСК (для кабельных цепей).
Контрольно-испытательная и коммутационная аппаратуры пред-
назначены для контроля за работой каналов связи, коммутации
их и испытаний. Эту аппаратуру располагают на испытательных
ИС, контрольно-испытательных КИС и других стойках
Вспомогательная аппаратура служит для распределения питания
по всем стойкам и других целей.
Оборудование в ЛАЗе размещают рядами, перпендикулярными
к стене с окнами Оборудование в рядах располагают лицевыми
сторонами друг к другу Ширина прохода вдоль стены с окнами
должна быть не менее 0,5 м, между лицевыми сторонами— 1,1 м,
между задними сторонами рядов — 0,7 м.
Энергоснабжение по надежности аппаратуры ЛАЗа должно соот-
ветствовать первой категории и делится на группы: IA — электро-
установки (ЭУ) с круглосуточным и устойчивым электроснабже-
нием; 1Б — ЭУ с круглосуточным и устойчивым электроснабжением
с перерывами не более 36 ч в год, ПА — ЭУ с круглосуточным элек-
троснабжением с перерывами аварийного характера; ПВ — ЭУ с
электроснабжением продолжительностью не менее 16 ч в сутки;
III — ЭУ с электроснабжением менее 16 ч в сутки.
Колебания напряжения на шинах узла связи для I и II групп
не должны превышать +5 и —15%. Использование источников
электроэнергии с колебаниями частоты, выходящими за пределы
48—52 Гц, недопустимо
Во всех ЛАЗах должны предусматриваться резервные стационар-
ные электростанции, они должны обеспечивать электроэнергией
аппаратуру связи и цепей дистанционного питания, питаемых пере-
менным током, от выпрямителей или аккумуляторных батарей в бу-
ферном режиме, аварийного освещения, электродвигателей в аккуму-
ляторных, собственных нужд электростанции и заряда аккумуля-
торов.
Электропитание аппаратуры связи, как правило, осуществляется
по способу непрерывной буферной работы от сети переменного тока
через выпрямители с параллельно подключенной аккумуляторной
батареей. Емкость одногрупповой батареи или суммарная емкость
обеих групп двухгрупповой батареи должна обеспечивать электро-
питание аппаратуры связи в час наибольшей нагрузки и аварийного
освещения в течение 2 ч.
Аппаратура ЛАЗа получает напряжение 24 В от аккумуляторной
347
батареи, состоящей из двух групп по 13 аккумуляторов в каждой.
Питание анодных цепей и дистанционное питание (ДП) напряжением
220 В цепей телефонной аппаратуры, а также АПД напряжением
60 и 120 В осуществляются от аккумуляторных батарей.
17.7. Показатели эффективности многоканальной связи
Устройства многоканальной связи оказывают большое влияние
на показатели работы железных дорог. Основными показателями для
расчетов экономической эффективности и выбора оптимального
варианта при проектировании являются: капитальные вложения
и эксплуатационные расходы по объекту многоканальной связи в це-
лом и на канало-километр, минимум приведенных затрат, срок оку-
паемости или коэффициент сравнительной экономической эффектив-
ности капитальных затрат, а также годовой экономический эффект.
При выборе варианта организации связи, кроме экономии денежных
средств, должны также учитываться технические и эксплуатацион-
ные показатели, такие, как: соответствие проектируемых устройств
современному уровню техники, повышение производительности тру-
да, облегчение и повышение культуры труда, уменьшение расхода
цветных металлов и дефицитных материалов, надежность и эксплуа-
тационная гибкость проектируемых устройств, возможность даль-
нейшего развития связи.
При рассмотрении двух- и однокабельных вариантов магистрали
следует учитывать, что двухкабельная система обеспечивает наи-
большее переходное затухание между цепями, работающими во
встречных направлениях. По двухкабельной системе с использова-
нием симметричного кабеля работает многоканальная аппаратура
передачи К-60П и К-24-2.
При организации многоканальной связи по симметричным кабе-
лям могут быть рассмотрены варианты прокладки кабелей (общие
для организации магистральной, дорожной и участковой связей)
с устройством ответвлений на всех раздельных пунктах и вариант
прокладки кабелей с раздельным использованием их для организации
указанных видов участковой связи со взаимным резервированием.
Эффективный вариант организации многоканальной связи вы-
бирается методом сравнительной экономической эффективности
по минимуму приведенных затрат
3 г= С, + £„ К, -* min,
где С, — эксплуатационные расходы (себестоимость) по каждому варианту,
£„ = 0,15 — единый нормативный коэффициент эффективности капитальных вло
жений,
К, — капитальные вложения по тому же варианту
В тех случаях, когда количество канало-километров рассмат-
риваемых вариантов различно, экономическая эффективность опре-
деляется по показателям удельных величин на 1 канал-км.
Удельные капитальные вложения
Кул — К/^пр и Суд — С/Упр,
348
где К — капитальные вложения,
V’np — количество канало-километров,
Суд — удельные эксплуатационные расходы,
С — эксплуатационные расходы
Срок окупаемости
Т = (К1 — К2)/(С2 - С1) = £Д/АС,
где /С/ и К2 — капитальные вложения по сравниваемым вариантам,
С1 и С2 — эксплуатационные расходы по тем же вариантам,
Ка — дополнительные капитальные вложения,
АС — экономия от снижения эксплуатационных расходов
Коэффициент сравнительной экономической эффективности
3 = (С2 - С1)/(К1 - №) = АС/£Д
При сравнении вариантов с капиталовложениями, осуществляе-
мыми поэтапно при вводе в действие многоканальной связи по очере-
дям, экономический эффект рассчитывается приведением затрат бо-
лее поздних лет к текущему моменту
Кир = K,at= Х//(1 + £)',
где Ki — капитальные затраты через t лет,
а/ — коэффициент, учитывающий средний эффект, который может быть по-
лучен при условии производительного использования капитальных
вложений за это время на других объектах,
£=0,1—нормативный коэффициент для приведения разновременных затрат,
t — срок, в годах, определяющий затраты и результаты данного года от
начала расчетного года
Этапное ведение строительства будет эффективно, если сумма вы-
деляемых капитальных вложений по очередям с учетом приведения
отдельных затрат к текущему моменту будет меньше требуемых
средств при одноэтапном строительстве.
Для определения степени повышения производительности труда
на 1 канало-км необходимо установить затраты труда по сравни-
ваемым вариантам и оценить натуральный показатель по формуле
А/7тр = (П1/П2 - 1) 100%,
где А/7Тр — прирост производительности труда, %,
П1 и П2— затраты труда на 1 канало-км до и после внедрения новой техники
многоканальной связи
Относительная экономия рабочей силы от внедрения более со-
вершенных устройств многоканальной связи
Эре = (Ml - М2)/ТНр,
где Ml и М2 — трудоемкость на 1 канало-км (за месяц, год) рассматриваемых
вариантов, чел-ч,
7"Нр — норма рабочего времени на одного рабочего за соответствующий
период, чел-ч
349
Показатель производительности проектируемой системы уплот-
нения и линии связи
А/7П0 = (Q2/Q1 - 1) 100,
где А/7П0— прирост производительности устройств, %,
Q/ и Q2 — число каналов рассматриваемых вариантов соответственно до и после
внедрения новой техники многоканальной связи
Сокращение расходы дефицитных металлов и материалов может
быть достигнуто выбором наиболее рациональных схем связи, при-
менением современной многоканальной аппаратуры разделения ка-
налов. Важным технико-экономическим показателем многоканальной
связи является ее надежность, которая характеризуется безотказ-
ностью. Критерием безотказности являются:
1) вероятность безотказной работы — вероятность того, что в оп-
ределенных режимах и условиях эксплуатации в пределах заданного
интервала времени работы системы (элемента) отказа не возникает,
Ро ~ в lp/4'p’
где /р — интервал времени, в течение которого система (элемент) должна работать
исправно,
1Ср — средняя продолжительность работы восстанавливаемой системы (элемента)
между двумя смежными отказами, или наработка на отказ,
2) наработка на отказ — продолжительность работы системы
(элемента) в определенных условиях
ГСР= % t./^ т.,
<= 1 i=1
где <Vo— количество элементов системы,
t, — время работы одного элемента системы,
т, — количество отказов одного элемента системы за время t
Если все элементы системы работали одинаковое время А/, то
Тер = ДЛУо/т,
где т — общее количество отказов за время А/,
3) поток отказов ы — среднее количество отказов восстанав-
ливаемой системы (элемента) в единицу времени, взятое для рас-
сматриваемого момента времени, м = 1/7’ср= m/(AWo);
4) интенсивность отказов X — вероятность отказа невосстанав-
ливаемой системы (элемента) в единицу времени (см. п. 2.1).
ГЛАВА
18
ПЕРЕДАЧА ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ
18.1. Принципы организации
и аппаратура телеграфной связи
В управлении перевозочным процессом на железнодорожном
транспорте большую роль играет телеграфная связь, которая явля-
ется основным документальным видом связи. Структура сетей теле-
графной связи образовалась на основании развития структуры
железнодорожного транспорта и его потребителей, поэтому она
является отражением последней и делится на магистральную, до-
рожную, отделенческую (аналогичны телефонной связи), местную
и информационную Местной телеграфной связью пользуются або-
ненты, находящиеся в пределах одного железнодорожного узла или
станции Информационная связь служит для передачи информации
о подходе поездов на сортировочные станции.
Обслуживание железнодорожных организаций телеграфной связи
осуществляется по системам абонентского телеграфирования (АТ)
и прямых соединений (ПС)
При абонентском телеграфировании телеграфные аппараты уста-
навливают в организациях, имеющих потребность в телеграфной
связи Сообщения передаются непосредственно от подателя к адре-
сату, чем обеспечивается прямая двусторонняя связь между або-
нентами Это сокращает сроки прохождения телеграмм и уменьшает
возможность искажений. В абонентском телеграфировании имеется
возможность документального приема сообщения при отсутствии
абонента на приемной станции. Аппараты абонентов соединяются
через телеграфные станции ручного обслуживания или автомати-
ческие.
Дорогостоящее оборудование каналов связи при системе АТ
используется неэффективно, поэтому на транспорте в основном при-
меняют систему прямых соединений. В этом случае абоненты сдают
телеграммы на телеграфную станцию, которая передает и обеспе-
чивает их получение адресатом при эффективном использовании
каналов связи
। В качестве оконечного устройства телеграфной связи применяют
ленточные и рулонные телеграфные аппараты Последние являются
более удобными в эксплуатации, так как текст печатается на рулоне
бумаги и может быть передан непосредственно адресату. В ленточ-
ных аппаратах текст печатается на бумажной ленте, которую затем
приклеивают к бланку телеграммы. Происходит интенсивная замена
ленточных аппаратов рулонными.
351
Рис 18 1 Структурная схема механическою телеграфного аппарата
Под скоростью передачи дискретных сигналов понимают коли-
чество двоичных импульсов (элементов комбинации) в единицу
времени. Единица скорости 1 Бод соответствует передаче одного
импульса в секунду. Телеграфные аппараты работают со скоростями
50—100 Бод стартстопным кодом. Это значит, что каждая комби-
нация импульсов, соответствующая определенному знаку, букве или
цифре, состоит из стартового, информационных и стопового импуль-
сов. Стартовый и столовый импульсы служат для включения при-
емника телеграфного аппарата.
В аппаратуре передачи данных, работающей со скоростями
600—1200 Бод, чаще всего используют синхронный код, в котором
стартовый и столовый импульсы не передаются. Скорость передачи
при этом определяется количеством информационных импульсов
в единицу времени и измеряется в бит/с.
В двоичном пятиэлементном коде, которым работают телеграф-
ные аппараты (код МТК № 2), можно образовать 25= 32 комби-
наций. Так как в русском языке 33 буквы, а кроме них, необходимо
передавать цифры, служебные знаки и латинские буквы, то в аппа-
ратах предусматривают три регистра: регистр русских букв, регистр
цифр и служебных знаков, регистр латинских букв. Переход из
одного регистра на другой осуществляется под действием специаль-
ных комбинаций, передаваемых по каналу связи от передающего
абонента и воспринимаемых адресатом. Для воспроизведения знаков
всех регистров на печатающих рычагах печатающего устройства
находятся три знака — русская буква, цифра и латинская буква.
Рассмотрим структурную схему механического телеграфного
аппарата (рис. 18.1). Приемный электромагнит принимает импульсы
тока с линии и управляет наборным механизмом, куда входит при-
емный распределитель. Наборная муфта распределителя запуска-
ется стартовым импульсом и за время передачи одного знака (кодо-
вой комбинации) делает один оборот. Наборное устройство аппарата
352 ц*
фиксирует принимаемую комбинацию импульсов в виде простран-
ственного расположения деталей для последующей расшифровки (де-
шифрирующий механизм) и отпечатывания (печатающий механизм).
Основными элементами передающей части телеграфного аппарата
являются клавиатура типа пишущей машинки, связанный с ней
наборный механизм и передающий распределитель с контактной
системой. При нажатии на клавишу ее комбинаторные линейки,
перемещаясь определенным образом, отображают передаваемую
комбинацию импульсов. При этом запускается передающий распре-
делитель, который делает один оборот, посылая с помощью кон-
тактной системы последовательно в канал стартовый, пять кодовых
и столовый импульсы.
Движущий механизм представляет собой электродвигатель, ра-
ботающий от постоянного или переменного тока, который вращает
передающий и приемный распределители, продвигает пишущую
(в ленточных аппаратах) и красящую ленты и т. п.
В рулонных аппаратах знаки отпечатываются строками на ши-
рокой (210 мм) полосе бумаги. Поэтому при передаче необходимо
возвращать каретку в исходное положение и поворачивать печа-
тающий валик с бумагой с одной строки на другую. Для этого служат
специальные клавиши и передаваемые по линии знаки «возврат
каретки» и «перевод строки».
Современные телеграфные аппараты имеют устройство автома-
тизации — реперфоратор (автоматически перфорирует ленту в соот-
ветствии с принимаемым текстом), трансмиттер (автоматически пере-
дает информацию с перфоленты), автоответчик (автоматически пере-
дает в линию свой позывной, например, «Я — Москва» при приеме
служебной комбинации «Кто там») и другие устройства. Комплекс
такой аппаратуры вместе с самим телеграфным аппаратом иногда
называют телетайпом.
На железнодорожном транспорте применяют механические старт-
стопные ленточные телеграфные аппараты СТА-2М, СТА-М67 (оте-
чественные) и рулонный Т-63 (Германская Демократическая Респуб-
лика), работающие со скоростями 50—75 Бод. В настоящее время
их заменяют рулонными электронными аппаратами РТА-80 (оте-
чественный) и Ф-1100 (Германская Демократическая Республика),
скорости работы которых от 50 до 100 Бод.
Для коммутации каналов на автоматических телеграфных стан-
циях используют аппаратуру с координатными соединителями
АТК-20, АТК-ПД, АТК-20У (станции малой емкости) и станции
АПС-К и АТ-ПС-ПД. Последние получили наибольшее распростра-
нение, так как их можно применять и для передачи данных (ПД)
со скоростями до 200 Бод. Станция АТ-ПС-ПД состоит из ступеней
абонентского, группового и регистрового исканий. Каждая ступень
искания имеет соответствующий маркер, с помощью которого осу-
ществляется соединение. Эта станция позволяет устанавливать со-
единения между оконечными пунктами сетей АТ, ПС и ПД, рабо-
тающими со скоростями 50; 100 и 200 Бод. Объединенная станция
АТ-ПС-ПД имеет целый ряд преимуществ перед другими декадно-
‘/4 12—735 353
шаговыми и координатными телеграфными станциями и меньший
объем коммутационного оборудования на одну абонентскую линию,
меньшее число типов коммутационных приборов и требует меньший
обслуживающий персонал. Кроме того, она позволяет автоматиче-
ски устанавливать соединение по каналам одного из двух возмож-
ных обходных направлений при занятости каналов основного на-
правления.
На железнодорожном транспорте физические цепи для пере-
дачи дискретной информации используют в основном на абонентских
линиях для соединения оконечной телеграфной аппаратуры или
аппаратуры передачи данных АПД с автоматическими телеграф-
ными станциями. Для связи между отделенческими, дорожными
и главными узлами коммутации применяют каналообразующую ап-
паратуру с частотным разделением каналов ТТ-17П, П-318М,
П-314М, ТТ-12 и ТТ-48.
При скорости передачи 50—75 Бод ширина полосы частот сигнала
составляет 120—150 Гц. Поэтому в спектре частот телефонного
канала 300—3400 Гц можно с помощью фильтров разместить не-
сколько телеграфных каналов или каналов для передачи данных.
Такое телеграфирование называют тональным. Например, с по-
мощью аппаратуры ТТ-17П по телефонному каналу могут одновре-
менно работать 17 телеграфных каналов. Средняя частота каждого
канала, Гц (рис 18.2), составляет
f ср п = 270 + 180л,
где п — номер канала (1, 2, , 17)
Ширина полосы пропускания телеграфного канала в этой аппа-
ратуре равна 140 Гц, между каналами существует полоса рас-
фильтровки 40 Гц.
Аппаратура ТТ-12 и ТТ-48 позволяет по четырехпроводному
телефонному каналу тональной частоты организовать 24 канала,
информация по которым может передаваться со скоростью 50 Бод
(при использовании ТТ-12 нужно ее два комплекта), 12 каналов
со скоростью телеграфирования 100 Бод или 6 каналов со скоростью
телеграфирования 200 Бод. Аппаратура ТТ-48 дает возможность
организовать 48 каналов со скоростью телеграфирования 50 Бод
по двум телефонным каналам. При этом средняя частота каждого
канала отличается от соседнего примерно на 120 Гц.
Рис 18 2 Схема частотных полос телеграфных каналов
354
Рис 18 3 Схема, поясняющая принципы образования телеграфного канала при час
тотном разделении (а) и вид тока в различных точках схемы (б—з)
Рассмотрим принцип образования телеграфного канала при час-
тотном разделении каналов (рис. 18.3, а). При работе телеграфного
аппарата через обмотки передающего реле ПР1 проходит ток раз-
личного направления (рис 18.3, б), в результате якорь реле ПР1
перебрасывается то к правому, то к левому контакту, подключая тем
самым в линию то генератор с частотой f\, то генератор с частотой f%.
В телефонном канале будет ток различной частоты (рис. 18.3, в), ко-
торый на приемной станции усиливается усилителем Ус и ограничи-
вается для уменьшения действия помех ограничителем Огр. Затем
токи разных частот через полосовые фильтры ПФ1 (рис. 18 3, г) и
ПФ2 (рис 18.3, б) подаются на детекторы, выпрямляются и про-
ходят от Дет1 (рис. 18.3, е) по обмотке I, а от Дет2 (рис. 18.3, ж) —
по обмотке // реле ПР2 В соответствии с этим приемное реле
ПР2 работает так же, как и ПР1, подавая ток к телеграфному
аппарату.
Существуют системы передачи (например, П-318М), в которых
в спектре частот телефонного канала, кроме телефонного канала,
организуют один или несколько каналов телеграфной связи или
передачи данных. Устройства телеграфного канала (передатчик
Прд ТТ и приемник Прм ТТ) подключаются к каналу ТЧ (рис. 18.4)
через фильтр верхних частот типа К, который пропускает полосу
частот 2500—3400 Гц и защищает телефонный канал от помех со
стороны телеграфного канала. Фильтр нижних частот типа Д огра-
ничивает спектр частот телефонного разговора до 2400 Гц и защи-
щает телеграфный канал от помех, создаваемых телефонным раз-
говором.
Экономичным способом организации каналов на станциях и узлах
является применение каналообразующей аппаратуры для городских
телеграфных связей ДАТА и ТВУ-12. Двусторонняя абонентская
телеграфная аппаратура ДАТА предназначена для работы по двух-
проводным цепям телефонного кабеля местной связи. В ней приме-
‘Л 12* 355
йена амплитудно-импульсная модуляция (см. гл. 23) с временным
разделением телеграфных каналов. Аппаратуру выпускают для орга-
низации трех (ДАТА-3) и шести (ДАТА-6) телеграфных каналов,
рассчитанных на скорость передачи до 100 Бод. Если объединить
два канала, то скорость передачи может быть увеличена до 200 Бод.
Дальность передачи по телефонному кабелю с жилами диаметром
0,5 мм составляет 17 км.
При организации телеграфных связей с помощью аппаратуры
ДАТА (рис. 18.5) ведущую станцию устанавливают на телеграфной
станции, а ведомую на АТС. Выходы каналов с ведущей станции
подключают через вызывные приборы ВП к телеграфным аппаратам
ТгА или телеграфной станции. К ведомой станции подключают
телеграфные аппараты оконечных пунктов.
Телеграфная аппаратура с временным разделением каналов
ТВУ-12М и амплитудно-импульсной модуляцией предназначена для
организации 12 телеграфных каналов по четырехпроводной цепи те-
лефонного кабеля местной связи. Аппаратуру ТВУ-12М выпускают
в трех вариантах: ТВУ-12А и ТВУ-12Б (оконечные станции) и
ТВУ-12Р (регенератор). Регенератор используется как промежуточ-
ная станция для увеличения дальности действия связи. Без регене-
раторов дальность действия связи по телефонному кабелю с жилами
диаметром 0,4—0,7 мм составляет 5—15 км, использование регене-
ратора ТВУ-12Р позволяет увеличить ее вдвое.
Аппаратуру ТВУ-12А устанавливают на телеграфной станции,
а ТВУ-12В — на АТС (рис. 18.6). Выходы телеграфных каналов
с ТВУ-12А подключают к телеграфной станции. Для подключения
телеграфного аппарата ТгА оконечного пункта к ТВУ-12Б исполь-
зуется отдельная пара кабеля местной телефонной связи или теле-
графный канал, образованный частотным уплотнением телефонной
пары абонентов.
В первом случае телеграфную цепь подключают к панели уда-
ленного абонента ПУА, а во втором — на оконечном пункте уста-
навливают устройство разделения (уплотнения) абонентских линий
УРАЛ-А, а на АТС — УРАЛ-Б. Устройство УРАЛ позволяет по одной
двухпроводной цепи организовать одновременно телефонную и теле-
Рис 18 4 Структурная схема Рис 18 5 Структурная схема организации телеграф-
телефонной и телеграфной ных связей с помощью аппаратуры ДАТА
передачи по каналу ТЧ
356
Рис 18 6 Структурная схема организации телеграфных связей с помощью
аппаратуры ТВУ 12
графную связи или две телеграфные связи со скоростью передачи
до 200 Бод. Таким образом, при использовании устройства УРАЛ
отпадает необходимость в отдельной паре жил для телеграфной
связи.
18.2. Факсимильная связь
Факсимильная связь является документальным видом связи, при
котором в месте приема получают изображение передаваемого объ-
екта или текста. Одной из разновидностей факсимильной связи
является фототелеграфная связь. Ее особенностью является исполь-
зование фотографического процесса при приеме телеграмм
В основу фототелеграфной связи положен метод разложения
изображения на элементы и передача информации о каждом эле-
менте по каналу связи. В месте приема из передаваемых элементов
складывается изображение. Разложение изображения на элементы
осуществляется с помощью развертки, которая подобна развертке,
применяемой в телевидении. Принцип ее действия поясним на при-
мере барабанной развертки как наиболее простой
Рассмотрим структурную схему фототелеграфной связи, в которой
используется фотографический метод записи изображения (рис. 18.7).
В передающем аппарате изображение, подлежащее передаче, за-
крепляют на барабане Б1, а на приемном аппарате соответственно
на таком же барабане Б2 — светочувствительную бумагу. Оба бара-
бана вращаются и одновременно совершают поступательное дви-
Ястрайстда
синхронизации f
Передающий
аппарат
'/, 12735
Рис 18 7 Структурная схема фототелеграфной связи
357
a) ip3
ние яркости
Рис 18 8 Вид тока, поступающего от фотоэлемента и его спектр
жение (на рисунке показано вверх) относительно своих светоопти-
ческих систем.
В светооптической системе передачи свет от осветителя Осе,
пройдя через линзу Л1, диафрагму Д1 и объектив 01, проектируется
на поверхность изображения, закрепленного на барабане, в виде
светового пятна, который является развертывающим элементом.
Световое пятно имеет очень малые размеры (доли миллиметра)
и тем самым выделяет отдельные элементы изображения. Отра-
женный элементом изображения световой поток попадает на фото-
элемент ФЭ, который преобразует его в фототок (электрический
сигнал). Чем светлее элемент изображения, тем больше отраженный
световой поток и фототок и наоборот. Таким образом, электрический
сигнал от устройства передачи УПрд будет переменным в зависи-
мости от характера передаваемого изображения. При пробегании
светового луча по всей поверхности барабана в линию передается
все изображение.
Пройдя по каналу связи, переменный электрический ток посту-
пает в устройства приема УПрм и далее на газосветную лампу ГЛ,
излучающую световой поток прямо пропорционально приходящему
электрическому сигналу. Этот световой поток через линзу Л2, диа-
фрагму Д2 и объектив 02 попадает на светочувствительную бумагу,
закрепленную на барабане Б2. Чем больше ток в канале связи,
тем больше световой поток от газосветовой лампы и больше потем-
нение бумаги на барабане Б2, т. е. получаемое изображение будет
негативное. Для получения позитивного изображения нужно поме-
нять полярность электрического тока в устройствах передачи или
приема.
Для получения одинаковых изображений в месте приема и пере-
дачи необходимо, чтобы барабаны вращались синхронно (с одина-
ковой скоростью) и синфазно (начинали вращение с одного и того же
положения). Это достигается специальными устройствами фазиро-
вания и синхронизации, для работы которых в канал связи перед
передачей изображения посылаются специальные сигналы.
Вид тока, поступающего от фотоэлемента ФЭ, показан на
рис. 18.8, а, его спектр — на рис. 18.8, б.
Для фототелеграфной связи используют обычные стандартные
телефонные каналы с полосой пропускания 300—3400 Гц. В то же
время спектр электрического фотосигнала имеет диапазон частот
358
от 0 (постоянный ток) до некоторой частоты с амплитудами А.
Поэтому в передающем устройстве фототок поступает на модулятор,
преобразуется в модулированный сигнал, имеющий несущую и две
боковые полосы. Несущая обычно находится в середине полосы
пропускания телефонного канала, т. е. F№Ct= 15004-1700 Гц. В прием-
ном устройстве поступающий сигнал демодулируется и подается
на газосветную лампу.
Факсимильная связь имеет целый ряд преимуществ перед теле-
графной связью: факсимильный аппарат подключается к той же
линии, что и телефонный аппарат, т е не требуется отдельной
линии и аппаратуры для телеграфного аппарата; не нужна специаль-
ная подготовка оператора, так. как передача информации сводится
к укреплению листа с печатным или рукописным текстом на барабане
факсимильного аппарата; обеспечивается более высокая точность
и скорость передачи.
Использование факсимильной связи повышает производитель-
ность груда персонала оконечных пунктов, что позволяет уменьшить
эксплуатационный штат. На железнодорожном транспорте факси-
мильную связь применяют для передачи натурных листов на сорти-
ровочные станции о подходящих к ним поездах, а также в пунктах
концентрации информации сети передачи данных АСУЖТ.
В аппаратах применяют следующие виды открытой записи при-
нимаемых изображений: электротермическая, электрохимическая,
чернильная и др.
При электротермической записи используют бумагу, изготов-
ленную из бумажной массы с примесью сажи. Верхняя сторона
листа покрыта токонепроводящей белой краской, а нижняя сторо-
на — тонким слоем алюминия. Сигнал подается на пишущую иглу,
скользящую по поверхности листа. При определенном напряжении
сигнала происходит пробой слоя белой краски между иглой и корпу-
сом барабана, в этих местах образуются черные точки, из которых
и составляется изображение.
Для электрохимической записи изображения применяют специ-
альную электрохимическую бумагу. Под влиянием проходящего тока
вследствие электролиза воспроизводятся пятна различной яркости,
из которых и формируется изображение.
Имеются фототелеграфные аппараты с плоскостной разверткой
изображения. Такие аппараты позволяют передавать изображение
любых размеров без разрезания их на части. Обычно передается
не более пяти строк в 1 мм высоты рисунка. Важным параметром
фототелеграфного аппарата является модуль взаимодей-
ствия М, который характеризуется отношением длины строки L
к шагу развертки 6: М = L/nb.
Число строк разложения на 1 м высоты рисунка связано с шагом
развертки 6 следующим образом: п= 1/6.
Фототелеграфные связи осуществляются по телефонным каналам
воздушных, кабельных, радиорелейных линий и линий КВ-связи.
МККТТ рекомендовал фототелеграфные сигналы передавать методом
амплитудной модуляции с использованием несущей частоты F—
।/2 ]2* 359
= 1900 Гц со следующими стандартными скоростями: N= 60; 90
и 120 строк/мин.
Скорость передачи бланка определенной площадью, дм3/мин,
В = Q/T,
где Q — площадь бланка, дм2,
Т — время передачи бланка, мин
Скорость передачи В для шага развертки 6= 0,2 мм приблизи-
тельно равна: при А=60 строк/мин 0,25 дм2/мин; при N—
= 120 строк/мин 0,5 дм7мин; при М=250 строк/мин 1,0 дм2/мин
18.3. Принципы передачи данных
Основной целью АСУЖТ является совершенствование управле-
ния сложным хозяйством железных дорог и прежде всего их экс-
плуатационной деятельностью, обеспечение наилучшего использо-
вания технических средств при высоких экономических показателях
и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства в пере-
возках.
Управление транспортом — это прежде всего оперативное управ-
ление перевозками и регулирование движением подвижного состава,
а также месячное, годовое и долгосрочное планирования. Сюда
включается организация текущего содержания подвижного состава
и пути, деятельности ремонтных предприятий и заводов, матери-
ально-технического снабжения, финансовая и бухгалтерская дея-
тельность и др.
Важной составной частью комплекса технических средств АСУЖТ
являются средства сбора и передачи данных, которые включают
в себя коммутационные устройства, сеть каналов связи, устройства
сопряжения каналов передачи данных с ЭВМ, устройства заго-
товки и передачи информации. Эти устройства образуют систему
сбора и передачи данных СПД, которая обеспечивает доставку
информации из пунктов ее зарождения (главным образом линейных
подразделений) в вычислительные центры и передачу результатов
расчетов потребителям (МПС, управлениям дорог, крупным стан-
циям).
На железнодорожном транспорте в качестве каналов передачи
данных используют магистральные, дорожные, отделенческие каналы
совместно с аппаратурой передачи данных АПД.
Одним из основных требований, предъявляемых к каналам пере-
дачи данных, является достоверность передачи инфор-
мации
Д = 1 Р ош *
где Рош — вероятность неправильного, ошибочного приема знака,
Р ОШ Яош/^прд
Здесь /гош — число знаков, принятых с ошибкой,
лпрд — общее число переданных знаков
360
Для различных каналов железнодорожного транспорта
Рош= 10“34-10-5. МККТТ для телеграфных связей рекомендует до-
пускать не более трех ошибок на 105 переданных знаков, т е. веро-
ятность ошибки должна быть 3- 10~5.
Требуемая достоверность исходных данных для различных задач
оперативного управления колеблется в широких пределах. Так,
отдельные задачи приближенного суточного планирования работы
отделений допускают в процессе обработки данных одну ошибку
на 103 знаков. В то же время при планировании расформирования
поездов желательно иметь не более одной ошибки на 105 знаков,
а для финансовой и статистической информаций — на 106 знаков.
В целом для выполнения задач железнодорожного транспорта
считается, что подготовка, передача и прием информации от носи-
теля в пункте передачи до носителя в пункте приема включительно
должны осуществляться с достоверностью не более одной необнару-
женной ошибки на 106 переданных знаков при исходной вероятности
появления ошибки в канале 10“4.
Необходимая достоверность обеспечивается аппаратурой пере-
дачи данных. Для этого применяют корректирующие коды и по-
вторную передачу сообщений, принятых с ошибками.
В аппаратуре передачи данных для исправления ошибок
используют обратный канал. По прямому каналу (от передатчика
к приемнику) поступает информация, а по обратному (от прием-
ника к передатчику) — сигналы о необходимости повторения или
подтверждения правильности ее приема. Такую систему передачи
и исправления ошибок называют системой с обратной решаю-
щей связью, она чаще всего используется в АПД. Существуют
системы с информационной обратной связью, когда по
обратному каналу передается все сообщение и передатчик сравни-
вает переданное и принятое сообщения, при их несовпадении про-
исходит повторная передача информации.
Для удобства передачи информацию разбивают на блоки, со-
держащие определенное количество кодовых комбинаций. При воз-
никновении ошибки в любой комбинации повторно передается
весь блок.
18.4. Аппаратура абонентских пунктов АСУЖТ
Абонентский пункт (АП) определяется как устройство или ком-
плекс аппаратуры обработки и аппаратуры передачи данных для
обмена информацией между удаленным абонентом и ЭВМ или
между двумя удаленными абонентами по каналу связи. В абонент-
ский пункт входят устройства управления, устройства ввода-вывода
(УВВ) и АПД.
Абонентские пункты различаются скоростью работы устройств
ввода-вывода и передачи данных по каналу связи, способам взаимо-
действия с ЭВМ, методом данных передачи (синхронный, старт-
стопный), типом устройств ввода-вывода и другими характеристи-
ками.
361
В большинстве случаев АП классифицируют по способам ввода-
вывода информации и типам УВВ, которые отличаются скоростью
работы, способом связи с оператором и типом носителя инфор-
мации. Широкое применение получили телетайпы, пишущие машин-
ки, клавиатуры, дисплеи, ленточные и карточные считывающие
устройства и перфораторы, устройства последовательной и парал-
лельной печати, накопители на магнитных лентах и дисках.
Наиболее распространенными являются АП с использованием
пишущей машинки и телетайпа, которые имеют сравнительно не-
высокую стоимость, простую конструкцию и несложны в эксплуа-
тации. Они работают в стартстопном режиме с использованием
пяти-, шести- или семиэлементного кода, передаваемого со скоростя-
ми 50—200 Бод. Передача осуществляется по телеграфным или теле-
фонным каналам, а также по физическим цепям с устройствами
повышения достоверности или без них. К этим абонентским пунктам
относятся АП-70 (ЕС-8570), телеграфные аппараты пяти- и семи-
элементного кодов, телетайп Т-63 с аппаратурой ФКГ-Т50, исполь-
зуемые в системе передачи данных железнодорожного транспорта.
Перфолентные устройства ввода-вывода применяют в тех случаях,
когда имеется возможность и экономическая целесообразность на-
копления информации в месте ее возникновения с последующей
передачей по каналу связи на обработку в ЭВМ Результаты обра-
ботки передаются с большой скоростью на АП и выводятся на перфо-
ленту, а в дальнейшем эти данные можно распечатать при работе
АП в автономном режиме (без ЭВМ). Такое применение перфо-
лентных АП приводит к более экономичному использованию канала
связи и машинного времени К перфолентным АП относятся або-
нентские пункты с АПД «Аккорд-1200», ТА-600, фотосчитывающими
устройствами ФС-1501, ER-300 и ленточным перфоратором ПЛ-150,
которые используют для обработки, передачи и приема данных
в АСУЖТ.
Аппаратура «Аккорд-1200» (отечественная) и ТА-600 (Венгер-
ская Народная Республика) представляет собой среднескоростную
АПД (скорости 600 и 1200 Бод), работающую по коммутируемым
и некоммутируемым телефонным каналам. Передача данных осуще-
ствляется блоками, имеющими 240 или 112 информационных, 16 про-
верочных и 4 служебных элемента Для обнаружения ошибок исполь-
зуется код с производящим полиномом 16-й степени. В АПД при-
менена решающая обратная связь Для передачи данных абоненты
сначала устанавливают соединение по телефону, а затем, догово-
рившись о направлении передачи, устанавливают соответствующие
режимы (передача или прием)
Ввод и вывод данных проводятся на перфоленту с использова-
нием пяти-, шести-, семи- или восьмиэлементного кода с защитой
на четность или нечетность. Возможен ввод или вывод информации
непосредственно в ЭВМ при наличии соответствующих устройств
сопряжения. АПД может работать через шесть переприемных участ-
ков. Максимальная дальность передачи составляет примерно 10 000 км
при скорости передачи 600 Бод и 5000 км при скорости 1200 Бод.
362
Абонентский пункт с использованием АПД «Аккорд-1200» или
ТА-600 состоит из приемопередатчика данных, стола оператора
с модемом и устройством согласования, вызывного прибора или
телефонного аппарата, ленточного перфоратора и фотосчитываю-
щего устройства (трансмиттера). Приемопередатчик предназначен
для повышения достоверности передачи данных, приема информации
от источника (трансмиттера или ЭВМ), передачи ее в устройство
преобразования сигналов (так называемый модем-модулятор-демо-
дулятор), приема информации от модема и передачи ее потре-
бителю (на перфоратор, ЭВМ или печатающее устройство).
Передача сигналов по прямому и обратному каналам осуще-
ствляется по методу частотной модуляции. При скорости 600 Бод
частота передачи «единицы» равна 1300 Гц, а «нуля» — 1700 Гц.
При скорости 1200 Бод эти частоты равны соответственно 1300
и 2100 Гц. По обратному каналу передаются сигналы Подтверж-
дения (при отсутствии ошибок) или Запрос (при обнаружении оши-
бок) со скоростью 75 Бод.
Корректирующий прибор ФКГ-Т50 (Германская Демократиче-
ская Республика) включают в абонентский комплект как дополни-
тельное устройство. Он состоит из вызывного прибора, телеграфного
аппарата с перфорационной приставкой и трансмиттера. Достовер-
ность повышается применением циклического кода и повторной
передачей блока с обнаруженной ошибкой, т. е. используется реша-
ющая обратная связь. Передача осуществляется блоками, состоящи-
ми из 75 пятиэлементных знаков (72 информационных и 3 прове-
рочных). Производящий полином циклического кода 12-й степени.
Скорость передачи по прямому и обратному каналам 50 Бод, метод
передачи — стартстопный. Носителем информации является перфо-
лента, считывание с которой осуществляется при помощи транс-
миттера. Прием ведется на телеграфный аппарат и перфорационную
приставку. Абонентский пункт из режима «телеграф» (без повышения
достоверности) в режим «данные» и наоборот переключается при
помощи комбинации знаков, которые могут быть введены с перфо-
ленты или клавиатуры телеграфного аппарата.
Абонентские пункты АП-2 (отечественный) и ТАП-2 (Венгерская
Народная Республика) применяют в системах телеобработки данных
для обмена большими массивами информации между ЭВМ и АП.
Их можно также использовать в режиме диалога оператора с ЭВМ,
причем время ответа составляет несколько минут. Они работают
по коммутируемым или специально выделенным каналам ПД со ско-
ростью 200 Бод, причем сообщения могут передаваться поочередно
в каждом из двух направлений передачи по одному двухпроводному
каналу с возможностью быстрого переключения с передачи на прием
и обратно.
Абонентский пункт АП-2 или ТАП-2 работает в двух режимах:
местном и линейном. В местном режиме устройства АП к линии
не подключаются, с помощью блока управления можно осуществить
печатание на пишущей машинке, заготовить перфоленту с помощью
клавиатуры пишущей машинки и перфоратора, распечатать инфор-
зсз
мацию с перфоленты считывающим устройством снова на перфолен-
ту или машинку. В линейном режиме работы абонентский пункт обес-
печивает передачу или прием информации, что устанавливается авто-
матически или вручную оператором с помощью пишущей машинки.
Абонентский пункт ТАП-2 (рис. 18.9) состоит из двух столов.
На правом столе находятся считывающее устройство 1 и перфо-
ратор с управляющим блоком 2, а также приставка для перемотки
ленты 3. Здесь же внизу стоят бумажные кассеты для перфоленты 4.
На левом столе находятся пишущая машинка «Консул» 7 с блоком
управления и индикации 6, блоки защиты от ошибок и устройства
преобразования сигналов 5.
Перед началом передачи данных по телефонному аппарату 8
можно договориться о режиме обмена информацией. Обе модели
работают со скоростью 200 бит/с синхронным методом. Для обнару-
жения ошибок используется циклический код с производящим поли-
номом 16-й степени. Длина блока данных такая же, как и в АПД
«Аккорд-1200». Для передачи информации в канал применяют
частотную модуляцию. Дальность действия связи по каналам ТЧ
при 12 переприемных участках составляет до 13 900 км, по теле-
графным каналам — 12 500 км.
Абонентский пункт АП-4 относится к АП группового пользова-
ния и дает возможность группе абонентов одновременно работать
с ЭВМ по одному каналу связи Для этого на АП предусмотрены
программируемый блок управления и восемь территориально уда-
ленных (до 500 м) устройств ввода-вывода. Такими устройствами
являются печатающий механизм с клавиатурой, устройства ввода-
вывода на перфокарты, перфоленту и магнитную ленту, а также
алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ). Аппаратура
передачи данных может работать со скоростями 600; 1200 или
2400 бит/с по выделенному телефонному каналу или физической
цепи. Используется семиэлементный код и матричный метод защиты
от ошибок. В АП предусмотрены блок памяти емкостью 32 Кбайт
и операционная система, что позволяет всем восьми абонентам
364
подготавливать, исправлять и переписывать информацию на маг-
нитную ленту перед передачей в ЭВМ, а также распределять полу-
чаемую из ЭВМ информацию. АП-4 может работать в диалоговом
и пакетном режимах.
В диалоговом режиме результаты решения задач ЭВМ вы-
водятся на экран дисплея и его оператор может корректировать
решение задачи, вводить новые данные или исправлять их. В па-
кетном режиме абонентский пункт только передает данные в ЭВМ
или принимает от него результаты расчетов.
Дальность действия связи по каналам ТЧ с 12 переприемными
участками при скорости 1200 Бод и по каналам ТЧ, имеющим до
шести переприемных участков, при скорости 2400 Бод составляет
13 900 км.
Абонентский пункт АП-14 применяют для работы по коммути-
руемым и некоммутируемым телефонным каналам связи со скоро-
стью передачи от 200 до 2400 бит/с в диалоговых системах или
системах пакетной передачи и обработки данных. Комплектация
абонентского пункта устройствами ввода-вывода может быть различ-
ной по желанию потребителя. Это могут быть среднескоростные
перфоленточные устройства, пишущая машинка, АЦПУ, устройство
ввода с перфокарт, накопитель на магнитной ленте и дисплей. Ис-
пользуется семиэлементный двоичный код, передача осуществляется
блоками постоянной длины с защитой от ошибок матричным мето-
дом или циклическим кодом. В диалоговом режиме информация
вводится с клавиатуры пишущей машинки с предварительным ее
накоплением в памяти или с клавиатуры устройства отображения
на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), а вывод ее осуществляется
на экран ЭЛТ, АЦПУ или пишущую машинку. В режиме пакетной
обработки информация вводится с перфоленты, перфокарт или маг-
нитной ленты, а вывод ее происходит на экран дисплея, АЦПУ
или магнитную ленту. Наличие автономного режима работы и памяти
позволяет подготовить и ввести информацию без ошибок и согласо-
вать скорость передачи информации по каналу связи со скоростью
работы вводно-выводных устройств. Дальность действия связи и мо-
дуляция такие же, как у АП-4.
Абонентский пункт АП-63 является групповым дисплейным або-
нентским пунктом и обеспечивает одновременное использование
одного канала связи с ЭВМ группой до 24 абонентов. Абоненты
могут быть удалены от блока управления на расстояние до 500 м.
Максимальное число подсоединяемых к блоку управления индикато-
ров на ЭЛТ с клавиатурой зависит от числа отображаемых на экране
знаков и определяется следующим образом: при формате изображе-
ния 40X6 знаков — 24 индикатора (абонента), при 80X6—16
и 80X12 — восемь индикаторов. АП-63 работает в диалоговом ре-
жиме, ввод информации осуществляется с клавиатуры, а вывод —
на экран дисплея и механизм последующей печати. Передача данных
осуществляется по выделенному телефонному каналу со скоростью
1200 или 2400 Бод, защита от ошибок проводится матричным
методом.
365
Абонент подготавливает информацию на ЭЛТ с помощью 48 кла-
вишей электронной алфавитно-цифровой клавиатуры и делает запрос
в ЭВМ. По команде из ЭВМ «читать» информация считывается
и передается по каналу связи. Команда «читать» может быть принята
заданным конкретным или любым, готовым к передаче абонентом.
Результаты обработки информации выводятся на ЭЛТ абонента,
которому она предназначена, а также на пишущую машинку «Кон-
сул», общую для всех абонентов АП-63.
Дальность действия связи и модуляция в АП-63 такие же, как
в АП-4 и АП-14.
18.5. Телеобработка данных и сети связи ЭВМ
Под телеобработкой понимают обмен данными по каналам связи
между удаленными друг от друга средствами обработки, в состав
которых входят ЭВМ и абонентские пункты совместно или отдельно
друг от друга. Схема телеобработки данных содержит последова-
тельно соединенные оконечное оборудование данных (ООД), канал
связи и АП. ООД вычислительного центра состоит из ЭВМ и мульти-
плексора передачи данных (МПД). МПД — устройство, предназна-
ченное для подключения к ЭВМ абонентского пункта или другой
ЭВМ по каналам передачи данных и обеспечивающее одновременную
работу с ним под управлением ЭВМ.
Обычно МПД выполняют в виде конструктивно обособленных
устройств, подключаемых с одной стороны к каналу ввода-вывода
ЭВМ, а с другой — к каналам передачи данных, позволяя при этом
ЭВМ обслуживать необходимое количество удаленных абонентов.
Помимо непосредственной связи, МПД осуществляет обмен инфор-
мацией, преобразование сигналов, передаваемых в аппаратуру связи
и принимаемых из нее, обеспечивает автоматическое соединение
с абонентами, перевод информации из одного кода в другой, кон-
тролирует работоспособность аппаратуры и т. д. МПД строят с уче-
том технических характеристик ЭВМ и каналов связи.
Для организации каналов передачи данных к ЭВМ «Минск-23»
и «Минск-32», используемых в дорожных вычислительных центрах,
применяется аппаратура сопряжения «Минск-1550» без устройств
повышения достоверности. Данная аппаратура обеспечивает подклю-
чение и одновременную работу с ЭВМ до четырех абонентов (не-
коммутируемых каналов связи) со скоростью 50 Бод. Более широкие
возможности имеет аппаратура сопряжения «Минск-1560», обеспечи-
вающая одновременную и независимую работу 32 телеграфных
(скорость передачи 50 Бод) и четырех телефонных (2400 Бод) ка-
налов. Основной недостаток этих устройств сопряжения — они могут
работать только с ЭВМ типа «Минск».
В единой системе ЭВМ стран-членов СЭВ (ЕС ЭВМ) предусмот-
рены мультиплексоры МПД-1А, МПД-1, МПД-2, МПД-3 и др.,
функционирующие под управлением канальных программ и имеющие
свои системы команд. В системах телеобработки данных число МПД,
366
Рис 18 10 Схема подключения абонентских пунктов к мультиплексору МПД 1А
подключаемых к одному каналу ввода-вывода, зависит от общей
нагрузки на этот канал.
Для работы с абонентскими пунктами А11-1, АП-70, АП-61 и
АП-63, телетайпами и моделями ЕС ЭВМ, содержащими данный
МПД, применяют мультиплексор МПД-1А. Он обеспечивает одно-
временную и независимую работу до 15 различных абонентов. АП
подключаются к МПД-1А через соответствующие модемы (рис. 18.10),
а телеграфные аппараты — с помощью устройства преобразования
сигналов УПС.
В состав МПД-1А входят групповое и линейное оборудования,
выполняющие специальные функции для каждого канала связи
(рис. 18.11). Блок сопряжения с каналом БСД обслуживает все
подключаемые к МПД-1А каналы связи. Он выполняет функции
сопряжения с каналом ввода-вывода ЭВМ, усиления входных и вы-
ходных сигналов, контроля информации, анализ и формирование
адресов АП, опрос адаптеров АД и управление сопряжением. Адап-
теры АД предназначены для управления обменом данными с учетом
особенностей АП. Для обмена данными БСД через соответствующие
блоки подчинения БИА передает адаптеру команды, определяемые
программой машины, а принимает от него информацию о состоянии
адаптера и АПД. Каждому АП отвечает определенного типа адаптер.
В МПД-1А имеются шесть типов адаптеров: АД-1 и АД-2 — теле-
графные, позволяют работать с телеграфными каналами; АД-3 и
АД-4 — телефонные (АД-3 предназначен для работы по некоммути-
руемым и АД-4 по коммутируемому и некоммутируемому каналам
со скоростью передачи 2400 бит/с); АД-5 используется для обмена
данными в двустороннем режиме; АД-6 предназначен для работы
модемам
Рис 18 11 Структурная схема мультиплексора МПД-1А
367
со всеми абонентами в синхронном режиме по некоммутируемым
телефонным каналам со скоростями 200; 1200 и 2400 бит/с. МПД
можно укомплектовать адаптерами любых типов в любом сочетании.
На пульте управления операторов ПУ установлены телефонный
блок (для перекоммутации четырехпроводного телефонного канала
с модема на переговорное устройство) , телеграфный блок (для авто-
матического установления соединения по входящим и исходящим
вызовам) и блок набора номера (для ручного установления соеди-
нения с коммутируемыми каналами связи).
Мультиплексор МПД-3 обеспечивает одновременную и незави-
симую работу по каналам связи с абонентскими пунктами АП-1,
АП-3, АП-1.1, АП-70, телетайпами и любой моделью ЕС ЭВМ, со-
держащей данный МПД. МПД-3 — самый высокоскоростной мульти-
плексор (до 48 000 бит/с) и в основном предназначен для обмена
данными между ЭВМ. Достоверность передачи данных повышают
применением решающей обратной связи и матричного или цикличе-
ского кода в зависимости от типа АП.
МПД-1 и МПД-3 — так называемые аппаратные мультиплек-
соры, применяемые для работы с определенными типами абонентских
пунктов. В отличие от них программируемые мультиплексоры
(МПД-2 и МПД-4) можно перестраивать на другой алгоритм работы
с любым абонентским пунктом. Они построены по блочному прин-
ципу, что позволяет комплектовать их для подключения от 8 до
176 односторонних телефонных и телеграфных каналов и от 4 до
88 двусторонних каналов.
Дальнейшей ступенью развития мультиплексоров является при-
менение связных процессоров, которые проводят частичную обра-
ботку информации: концентрацию данных, прием информации от
абонентов с низкой скоростью и передачу ее с высокой скоростью
к ЭВМ, контроль сообщений, их обработку, управление работой АП,
накопление, хранение информации и т. п.
На железнодорожном транспорте функционируют главный вычис-
лительный центр (ГВЦ) МПС, дорожные вычислительные центры
(ДВЦ) и ВЦ на некоторых сортировочных и отделенческих узлах.
Они связаны каналами связи. Таким образом, существует сеть связи
ЭВМ, пунктами которой являются вычислительные центры, осуще-
ствляющие обработку и хранение информации; узлы связи, обеспе-
чивающие коммутацию каналов и распределение информации, и або-
нентские пункты.
Существует несколько Методов доставки сообщений в вычисли-
тельных сетях. При известных структуре сети и требованиях к ско-
рости доставки сообщений определяющим является объем передавае-
мой информации, а также частота и продолжительность сеансов
связи. В зависимости от этого сети связи ЭВМ разделяют на комму-
тируемые и некоммутируемые. Некоммутируемые сети харак-
теризуются наличием закрепленных каналов между ЭВМ для пере-
дачи больших постоянных объемов информации. В коммутируе-
мых сетях используют методы коммутации каналов, сообщений
и пакетов.
368
Сети с коммутацией каналов организуют по принципу
установления соединения (коммутации) от пункта передачи (отпра-
вителя сообщения) к пункту приема (получателю) через последова-
тельно соединенные каналы и узлы связи. Это достигается пере-
дачей специального сигнального сообщения (вызова), проходящего
по узлам сети и выбирающего необходимые каналы из числа сво-
бодных. Когда требуемое соединение выполнено (сигнальное сооб-
щение пришло к пункту приема), на пункт передачи посылается
ответный сигнал, являющийся разрешением на выдачу информации.
Все участки связи считаются занятыми с момента коммутации
их сигнальным сообщением и до достижения последним информаци-
онным элементом пункта приема.
В зависимости от системы управления коммутацией на узлах
различают несколько способов обслуживания заявок: с отказами
(заняты каналы, составляющие тракт передачи), с ожиданием (ожи-
дается освобождение каналов нужного направления), с ограниче-
нием ожидания и комбинированные способы.
Основное достоинство метода коммутации каналов — обеспечение
малых задержек в передаче отдельных сообщений, а недостаток —
плохое использование каналов связи. Этот метод применяют для низ-
коскоростных (50—200 Бод) каналов, сбора данных от абонентских
пунктов к ДВЦ.
При использовании метода коммутации сообщений ка-
налы на всем тракте передачи сообщения не коммутируются, а ис-
пользуется и занят только один участок между соседними узлами.
Сообщение передается от пункта передачи до первого транзитного
узла. В этом узле принятое сообщение запоминается, а пройденный
участок освобождается. В транзитном узле выбирается свободный
канал к следующему узлу в направлении пункта приема. Если все
каналы заняты, сообщение становится в очередь и ожидает пере-
дачи. Для выполнения этой функции в узлах предусматривают ком-
мутационные процессоры и запоминающие устройства.
Достоинства данного метода: эффективное использование кана-
лов связи, каждый узел контролирует достоверность передачи, могут
быть различные скорости передачи между узлами и различные спо-
собы повышения достоверности.
В сетях с коммутацией пакетов сообщения преобразуются
в одинаковые по объему пакеты данных с необходимой адресацией.
Пакеты формируются в исходном пункте и передаются по методу,
аналогичному методу коммутации сообщений. В пункте приема па-
кеты собираются в сообщение. При этом методе так же, как и при
коммутации сообщений, эффективно используются каналы связи,
но емкость запоминающих устройств в узлах обработки меньше.
18.6. Эффективность функционирования АСУЖТ
В качестве показателей эффективности АСУЖТ могут быть вы-
браны временные и стоимостные характеристики системы обработки
данных, достоверность и полнота выходной информации и др. Под
369
эффективностью действия сложной автоматической системы пони-
мают экономический результат ее применения. Эффективность сис-
темы максимальна, когда суммы затрат на ее создание, расходы
на ее эксплуатацию и математическое ожидание потерь от ее отказов
минимальны. Стоимость информации существенно зависит от ее
полноты, достоверности, актуальности и других характеристик,
которые определяют ее ценность.
В случае, когда содержание, полнота и достоверность информации
обеспечивают выполнение возложенных на систему функций, в ка-
честве общих показателей эффективности и надежности АСУ реша-
ющее значение приобретают время и стоимость функционирования
системы, которые зависят от числа отказов и времени их восстанов-
ления.
В каналах передачи данных и ЭВМ кратковременные отказы,
сбои происходят на порядок чаще, чем полные отказы, и поэтому
они в значительной мере могут определять надежность и эффектив-
ность их функционирования.
Так как отказ, как правило, не приводит к прекращению функцио-
нирования АСУ, то в качестве показателя надежности сложной
системы применяют некоторую меру сохранения ее эффективности
р= Г/Го,
где Р — показатель надежности системы;
Г, Го — эффективности системы, определенные соответственно с учетом и без
учета ее надежности
В АСУЖТ, работающей в реальном масштабе времени при реше-
нии оперативных задач управления подвижными транспортными
объектами, время передачи и обработки данных играет решающую
роль. Задержка информации на время, превышающее допустимое,
приводит к ее обесцениванию, т. е. к потерям. Задержка информации
в СПД зависит от длительности ее подготовки и обработки в пунктах
передачи и приема, а также от надежности каналов ПД.
Количественно эффективность СПД АСУЖТ можно оценить по
показателю эффективности W, который должен учитывать потери П,
возникающие из-за ненадежности комплекса технических средств,
задержки передачи и получения информации t3, и общие затраты С
на создание СПД. Полностью оценить эффективность функцио-
нирования СПД можно с помощью функции трех параметров
W= f(nt3C). Эти параметры определяются на этапе проектирования
системы с тем, чтобы добиться максимальной эффективности функ-
ционирования АСУЖТ.
ГЛАВА
19
РАДИОСВЯЗЬ
19.1. Общие сведения
Для повышения производительности работы маневровых локо-
мотивов и ускорения обработки составов на сортировочных станциях
широко используется станционная радиосвязь, которая позволяет
повысить экономические показатели технологического процесса
работы железнодорожных станций. Выполнению графика движения
поездов содействует поездная радиосвязь, которая повышает без-
опасность движения.
Технологическая радиосвязь с подвижными объектами позволяет
не только значительно повысить производительность труда и безопас-
ность работ, но и эффективно использовать технические средства
и в первую очередь локомотивный и вагонный парки. Оператив-
ность руководства непосредственно в низовом исполнительском звене
позволяет своевременно реагировать на возникающие отклонения
от установленной технологии и принимать меры по их устранению.
Радиосвязь создает реальные предпосылки для выполнения пере-
возочного процесса в оптимальном режиме. Поэтому непрерывно
расширяется сфера ее применения в различных хозяйствах желез-
нодорожного транспорта. Радиосвязью пользуются около пятидесяти
типов различных абонентов, устройствами поездной радиосвязи обо-
рудовано около 95% эксплуатационной длины железных дорог, а
станционной — практически все станции, имеющие маневровую
работу.
Применение радиосвязи между горочным составителем и маши-
нистом горочного локомотива при роспуске составов позволяет
уменьшить горочный интервал при средних размерах переработки
с 14,5 до 14 мин за счет сокращения времени устранения нерасцепов
горочными составителями. При использовании радиосвязи во время
технического обслуживания вагонов сокращается простой их на стан-
циях в результате исключения затрат времени на проходы осмотр-
щиков-ремонтников вагонов к переговорным колонкам громкогово-
рящего оповещения.
Потребность в переговорах по поездной радиосвязи существенно
зависит от напряженности работы поездного диспетчера, размера
движения, количества раздельных пунктов на участке и степени
отклонения фактической участковой скорости от предусмотренной
по графику. Использование радиосвязи в поездной работе уменьшает
простой поездов, увеличивает техническую скорость, сокращает за-
371
траты энергетических ресурсов на тягу поездов за счет более рацио-
нального режима вождения поездов. Использование радиосвязи в
станционной работе улучшает технологию обработки вагонов, благо-
даря чему сокращается их простой и время работы маневрового
локомотива, высвобождается рабочее время работников пунктов тех-
нического обслуживания и коммерческого осмотра вагонов, опера-
торов технических контор и других работников. Использование радио-
связи при ремонте и обслуживании линейных устройств сокращает
число дополнительных сигналистов ограждения при работах в усло-
виях плохой видимости и слышимости, а при работе в кривых — время
предоставленного «окна» за счет ускорения продвижения до места
работ и выполнения маневровых операций укладочным и разбороч-
ным поездами и путевыми машинами.
Основная задача радиосвязи на железнодорожном транспорте —
обеспечение безопасности движения поездов и маневровой работы,
что указано в Правилах технической эксплуатации железных дорог
Союза ССР.
Для передачи информации по радиосвязи необходимо в пункте
передачи иметь генератор высокой частоты ГВЧ (рис. 19.1). Током
этого генератора управляют в соответствии с передаваемой инфор-
мацией, т. е. модулируют или манипулируют его. Эта операция
осуществляется в модуляторе Мд. Модулированный сигнал усили-
вается усилителем Ус и передается для излучения энергии в про-
странство передающей антенной ДП0д- Электромагнитные колебания
распространяются в пространстве и в приемной антенне Дпрм на-
водят э. д. с. В приемнике Прм принятые колебания усиливаются
и выделяется переданная информация, которая затем поступает
в приемник информации ПИ. Для двусторонней радиосвязи в каждом
из пунктов должны быть приемник и передатчик. Для устранения
взаимных помех при одновременной работе нескольких радиостанций
в одной местности в различных линиях радиосвязи используют
волны различной длины. Длиной волны называют расстояние,
на которое распространяется электромагнитное поле за время одного
колебания:
Х= СТ,
где С = 3- 10е — скорость распространения радиоволн в свободном простран-
стве, м/с;
Т — период колебаний, с.
Частота колебаний, Гц, f= \/Т, поэтому А,= 3- 108/Г
Если частота колебаний, МГц, то А,= 300/f.
В соответствии с десятичной классификацией, рекомендованной
Пункт А
Источник I--—я------и-
инфор»а-\ На ГВЧ
ции । А г г
Апрм Пункт Б
Рис 19 1 Схема, поясняющая принцип радиосвязи
372
7Д2*
Таблица 19.1
Номер диапа- зона Частоты Наименование Длина волн Основная область применения
радиочастот волн
4 3— 30 кГц Очень низкие Мириа- метровые 100 000- 10 000 м Радиосвязь, радиона- вигация
5 30- 300 кГ ц Низкие Километ- ровые 10 000— 1000 м То же
6 300— 3000 кГц Средние Гекто- метровые 1000— 100 м Радиосвязь, радиове- щание, радионавигация
7 3— 30 МГц Высокие Декамет- ров ые 100—10 м Радиосвязь, радиове- щание
8 30- 300 МГц Очень высокие Метровые 10—1 м Радиосвязь, радиоре- лейная
9 300— 3000 МГц Ультра- высокие (УВЧ) Деци- метровые 1—0,1 м Радиосвязь, радиоре- лейная связь, радиове- щание, телевидение, ра- диолокация, радионави- гация
10 3— 30 ГГц Сверхвы- сокие (СВЧ) Санти- метровые 10—1 см Диапазоны осваивают- ся для различных при- мечаний
11 30— 300 ГГц Крайне высокие Милли- метровые 1—0,1 см То же
12 300— 3000 ГГц Крайне высокие Деци- милли- метровые 0,1—0,01 см »
Регламентом радиосвязи в 1959 г., в табл. 19.1 приведена зависи-
мость между длиной волны и частотой, а также названия частот
и волн и область их применения.
Участки частот (волн), отведенные для радиовещания, принято
называть длинноволновыми ДВ (150—408 кГц или 2000—735 м),
средневолновыми СВ (525—1605 кГц, или 571,4—186,9 м), коротко-
волновыми КВ (3,95—12,1 МГц, или 4,56—4,11 м) диапазонами.
Волны короче 10 м называют часто ультракороткими УКВ.
Объем информации, который может быть передан по каналу
проводной или радиосвязи, бит,
= T0F log2 (-£— + 1 \
X гпом /
где То — продолжительность передачи, с;
F — спектр используемых частот, Гц;
Рс — мощность сигнала, Вт;
Рпом — мощность помехи, Вт.
Таким образом, количество информации зависит от отношения
мощности сигнала к мощности помех.
19.2. Антенны и распространение радиоволн
Антенны. Передающая антенна является преобразователем энер-
гии тока высокой частоты, поступающего от передатчика, в энергию
электромагнитных волн, излучаемых в заданных направлениях. При-
емная антенна является обратным преобразователем.
373
В реальных линейных антеннах ток вдоль антенны распределен
неравномерно. Антенну, получающую питание в основании от пере-
датчика, совместно с ее зеркальным изображением можно рассмат-
ривать как отрезок развернутой линии, разомкнутой на конце.
Действующей длиной антенны
ii
С = V'h J / (/) с//
О
называют такую длину антенны с равномерным распределением
тока 1Н, которая создает такую же напряженность поля, как и реаль-
ная антенна с неравномерным распределением тока. В этой формуле
/1 — полная длина антенны. При малой длине антенны (меньше
четверти длины волны)
/д = 0,64/1.
Не вся мощность, подведенная к антенне, расходуется на излу-
чение. Часть ее теряется в активном сопротивлении проводов, изоля-
торах и т. д. Все виды потерь в совокупности характеризуются
мощностью потерь Рп, которая аналогична мощности излучения Р%
и может быть представлена как половина произведения квадрата
тока в антенне на сопротивление потерь Rn. Для несимметричных
антенн
Rn = Ап [Х/(4 —5) /,],
где Дп — коэффициент, зависящий от качества заземления и мощности излучения
(для Р^ 1 кВт Дп = 24-7; для Pi > 1 кВт А„ = 0,54-2).
При организации радиосвязи в диапазонах декаметровых волн
и УКВ целесообразна максимальная концентрация излучения в сто-
рону приемной станции за счет применения остронаправленных
антенн. Зависимость напряженности поля излучения от направления
называют характеристикой, или функцией направлен-
ности антенны, а представленную на графике зависимость —
диаграммой направленности.
Основные параметры и характеристики передающей антенны:
сопротивление излучения R^— коэффициент пропорцио-
нальности между мощностью излучения Р% и квадратом действую-
щего значения тока в основании антенны:
Pi = R1P-
Сопротивление излучения характеризует способность антенны от-
давать энергию в пространство;
сопротивление потерь Ra—коэффициент пропорцио-
нальности между мощностью, расходуемой на нагревание проводов
антенны и теряемой в изоляторах, мачтах и оттяжках, земле, и квад-
ратом тока у основания (или в пучности):
Pn= RnP;
коэффициент полезного действия
Ч = РХ/(РХ + Р„)= + /?„);
374
входное сопротивление /?вх — сопротивление между точ-
ками подключения антенны к передатчику. На железнодорожном
транспорте применяют направленные антенны. Если мощность излу-
чателя оставить неизменной, то напряженность поля в месте приема
при направленной антенне будет больше, чем при ненаправленной.
Направленная антенна концентрирует электромагнитную энергию
подобно прожектору, концентрирующему световую энергию;
коэффициент направленности D — отношение плотности
потока энергии волн, движущихся в направлении максимального
излучения Smax, к плотности потока энергии изотропного (ненаправ-
ленного) излучателя Scp при той же мощности излучения:
D — S max /Sep-
Для приемных антенн коэффициент направленности D опреде-
ляется отношением мощности, отбираемой антенной из электро-
магнитных волн, которые проходят в направлении максимума приема,
к мощности, извлекаемой при той же напряженности поля сигнала,
не направленной приемной антенной,
D — Р так/Р ср.
коэффициент усиления — произведение коэффициентов на-
правленности и полезного действия
G = Рт].
Простейшей антенной для диапазонов километровых и гектомет-
ровых волн является вертикальный провод с горизонтальной частью
(Г- или Т-образные антенны), нижний конец которой связан с пере-
датчиком. Направленной приемной антенной в этом диапазоне волн
является рамка, представляющая собой виток провода и поворачи-
вающаяся вокруг оси.
На декаметровых волнах вертикальные антенны, имеющие силь-
ное излучение вдоль земли, как правило, не применяют, так как
земная волна быстро затухает и для связи На большие расстояния
не может быть использована. Поэтому применяют горизонтальные
антенны, не излучающие вдоль земли. Антенны декаметровых волн
разделяют на настроенные и диапазонные. К настроенным относят
симметричный горизонтальный вибратор и сложные антенны, со-
ставленные из горизонтальных вибраторов.
Для повышения направленности подвешивают провода сзади
(рефлектор) и спереди (директор) вибратора. К диапазонным ан-
теннам относят ромбическую антенну. В диапазоне УКВ применяют
следующие основные типы антенн: вибраторные, рупорные, с зерка-
лами, линзовые, щелевые, диэлектрические, спиральные, поверхност-
ных волн.
Распространение радиоволн. В однородной среде электромаг-
нитные волны распространяются прямолинейно. При переходе из
одной среды в другую радиоволны испытывают отражение и пре-
ломление. Если на пути волны встречается препятствие, то.волна
стремится его обогнуть. Процесс огибания называют дифракцией.
375
В неоднородной среде волны распространяются по криволинейным
траекториям. Это явление называют рефракцией.
Радиоволны, распространяющиеся вдоль поверхности земли, на-
зывают земными, или поверхностными. С ростом высоты
в тропосфере снижается относительная диэлектрическая проницае-
мость е, поэтому уменьшается коэффициент преломления п= е ,
благодаря чему возникает рефракция. В верхних слоях атмосферы
(ионосфере) под влиянием ультрафиолетового и рентгеновского
излучений солнца, а также корпускулярного излучения происходит
ионизация атомов газа. Волны, отраженные от ионосферы, называют
ионосферными, или пространственными.
Ультракороткие волны пронизывают ионосферу и не могут быть
использованы для связи ионосферной волной между наземными
станциями. На расстоянии свыше 2—3 тыс. км километровые волны
(к= 14-10 км) распространяются только ионосферной волной, на
линиях радиосвязи длиной 700—1000 км интенсивность земной
и ионосферной волн примерно одинаковая. В гектометровом диапа-
зоне (А,= 100-4-1000 м) земная волна распространяется на расстоя-
ния, превышающие 500 и 700 км, при организации связи на большие
расстояния используют ионосферные волны. В декаметровом диапа-
зоне (А,= 104-100 м) земная волна имеет слабую способность к ди-
фракции и затухает на расстоянии в несколько десятков километров,
поэтому основным способом распространения радиоволн является
ионосферная волна; УКВ (А,< 10 м) практически не отражаются
от ионосферы, дифракция земной волны слаба, поэтому распростра-
нение радиоволн в основном происходит в пределах прямой види-
мости.
19.3. Технико-эксплуатационные требования
и основные параметры радиостанций
технологической радиосвязи
Общими требованиями, предъявляемыми к железнодорожным
радиостанциям, являются: достаточная механическая прочность
аппаратуры, герметичность, компактность, малая масса, способность
выдерживать сильную продолжительную тряску и вибрацию; обес-
печение надежной связи в люббе время суток при практически
возможном перепаде температур окружающего воздуха и повышен-
ной влажности; беспоисковое бесподстроечное вхождение в связь
и ее ведение. Носимые радиостанции, кроме того, должны быть удоб-
ными для переноски и работы в условиях железнодорожной станции,
при перемещении между вагонами и т. д.
Управление радиостанциями должно быть как можно проще,
а для стационарных и локомотивных радиостанций, которые могут
быть удалены от рабочего места агента, следует предусматривать
дистанционное управление.
Для исключения прослушивания шумов на выходе приемника
при отсутствии полезного сигнала на его входе предусмотрены
специальные шумоподавители. Поскольку технологическую радио-
связь строят по групповому принципу (на одной волне работают
376 ’/.12*
несколько радиостанций), то для исключения принудительного про-
слушивания разговора в радиостанциях должна быть предусмотре-
на система группового или индивидуального избирательного вызова
посылкой специального вызывного сигнала. Для удобства обслужи-
вания отдельные блоки локомотивных и стационарных радиостанций
могут быть взаимозаменяемыми.
Радиостанции подразделяются на возимые (мобильные),
устанавливаемые на подвижных железнодорожных объектах;
перенос ные с собственным источником питания, предназначенные
для работы во время остановок, перевозят или переносят их в нера-
бочем состоянии; носимые с собственным источником питания,
которые переносят в рабочем состоянии, портативные — носи-
мые радиостанции массой не более 1 кг.
Стационарные радиостанции работают от сети переменного тока
напряжением 220/127 В и других источников. Локомотивные, ста-
ционарные и особенно носимые радиостанции должны потреблять
возможно меньшую мощность от источников питания.
Антенны на подвижных объектах, локомотивах и дрезинах по
конструкции должны быть не только простыми, прочными и удоб-
ными для обслуживания, но и по своим размерам не выходить
за габариты подвижного состава и в то же время быть высокоэффек-
тивными с радиотехнической точки зрения. Антенны носимых радио-
станций, кроме того, должны быть легкими и не затруднять пере-
мещение оператора с радиостанцией вблизи подвижного состава
На железнодорожном транспорте радиосредства в КВ-диапазоне
в основном применяют на этапе изысканий и строительных работ,
так как в период эксплуатации железных дорог из-за высоких уров-
ней помех использование их нецелесообразно. Поездную радиосвязь
организуют в гектометровом диапазоне, так как волны этого
диапазона при распространении способны огибать препятствия и
дают возможность канализации энергии вдоль железной дороги с по-
мощью различных проводных направляющих систем.
В нашей стране в соответствии с ГОСТ 12252—77 подвижную
радиосвязь в метровом и дециметровом диапазонах организуют
в основном на следующих частотах: 33—46; 140—174 и 300—360 МГц,
которые условно именуют соответственно 40; 150 И 330 МГц. В этих
диапазонах уровни атмосферных и промышленных помех незначи-
тельны. Эти диапазоны наиболее целесообразны для организации
связи в пределах ограниченных площадей. Метровый и дециметро-
вый диапазоны имеют большую частотную емкость, которая в системе
технологической радиотелефонной связи позволяет организовать раз-
ветвленную сеть с большим количеством самостоятельных каналов.
Для железнодорожного транспорта, работающего в условиях интен-
сивных радиопомех, целесообразно использование более высоко-
частотных полос. Поэтому на железнодорожном транспорте нашей
страны все виды технологической радиосвязи организуют в полосе
частот 151 —156 МГц.
Железнодорожная технологическая радиосвязь включает в себя
поездную, станционную и радиосвязь ремонтных подразделений.
13—735 377
Таблица 192
Радио станции Характеристики
Диапазон частот МГц Чис 10 кана 1ОВ Разнос частот между канала МИ Ki и Чувст ВИТС ТБ НОСТЬ приемни к а мкВ Номинаи нам вхо 1ная мощ ность пере тагчика Вт Номиналь ная вход ная мощ пост ь приемни Ki Вт Номиналь ная цевиа ция частоты переит чика кГц
ЖР-ЗМ 2,090—2,170 2,546— 2,626 2 25 100 8 2,5 1 5
«Сирена» 140—174 1 50 1,5 1 0,08 5
«Пальма» 140 174 3 50 1 8 — 5
ЖР-У сс 150—156 3 50 1 8 0,25 5
ЖР-У-ЛС 150 156 3 50 1 8 2,5 5
ЖР-УК-ЛП 150—156 3 50 1 8 2,5 5
2,13—2,15 2 25 50 8 2,5 1,5
ЖР-УК СП 150—156 3 50 1 8 0,5 5
2,13—2,15 2 25 50 8 0,5 1,5
Поездную радиосвязь организуют на радиостанциях ЖР-ЗМ,
работающих в гектометровом диапазоне на фиксированных час-
тотах, а также на стационарных радиостанциях ЖР-УК-СП и локо-
мотивной ЖР-УК-ЛП, работающих в метровом и гектометровом
диапазонах. Две первые буквы ведомственного шифра обозначают
железнодорожную радиостанцию, одна или две последующие —
диапазоны, в которых работает радиостанция (У—УКВ и К — корот-
коволновый, т. е. гектометровый), предпоследняя буква место
установки станции (С — стационарная, Л — локомотивная), послед-
няя буква — назначение (П — для поездной, С — для станционной
радиосвязи) Радиостанции железнодорожной технологической ра-
диосвязи иногда обозначают как комплекс ЖРУ (железнодорожные
радиостанции унифицированные). Унификация сводится к использо-
ванию отдельных блоков в локомотивных и стационарных радио-
станциях поездной и станционной радиосвязи.
Станционную радиосвязь организуют на радиостанциях ЖР-У-ЛС,
«Пальма», «Сирена», «Тюльпан», «Кактус» и «Ласточка» (33—
46 МГц).
Все радиостанции работают в симплексном режиме ^передатчик
и приемник работают попеременно) на одной частоте с одной
антенной для приема и передачи. Основные характеристики радио-
станций приведены в табл. 19.2
Радиостанции ЖР-У-ЛС и ЖР-У-ЛП конструктивно идентичны
и состоят из трех блоков (приемопередатчика, блока низкой частоты
и блока питания), а также из одного или двух пультов управления
(по одному в кабине локомотива) и антенно-фидерных устройств.
ЖР-У-ЛП отличаются от ЖР-К-ЛП приемниками (в первой радио-
станции приемник метрового, а во второй гектометрового диапазо-
нов) и антенно-фидерными устройствами Радиостанцию ЖР-У-ЛС
устанавливают на маневровых и горочных локомотивах, она полу-
чает электропитание от аккумуляторных батарей локомотива напря-
жением 50 или 75 В+20%. Блоки размещают на двух амортизаци-
378 13—2
онных рамах, укрепленных на стене кабины или кузове локомотива.
Радиостанцию ЖР-УК-ЛП устанавливают на поездных локомо-
тивах, она состоит из двух полукомплектов радиостанций метрового
и гектометрового диапазонов (шесть блоков), антенн и четырех
пультов управления (по два в кабине). Такая комплектация позво-
ляет использовать их на участках, оснащенных радиостанциями
ЖР-ЗМ и ЖР-5М или ЖРУ.
Стационарные радиостанции поездной радиосвязи ЖР-УК-СП
обеспечивают возможность передачи дискретной информации теле-
управления и телесигнализации, состоят они из двух идентичных
полукомплектов (шкафов) ЖР-У-СП и ЖР-К-СП.
Стационарные радиостанции станционной радиосвязи ЖР-У-СС
устанавливают в служебных помещениях, они получают электро-
питание от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением
127 или 220 В или аккумуляторной батареи напряжением 24 В.
Носимые радиостанции «Сирена» являются УКВ радиотелефон-
ными станциями с частотной модуляцией, применяют их для различ-
ных видов связи на станциях, перегонах и в парках. Радиостанции
«Сирена» и «Тюльпан» работают с однотипными носимыми радио-
станциями, а также с ЖР-У-СС и ЖР-У-ЛС В состав носимых
радиостанций входят приемопередатчик, блок питания, манипулятор,
антенна и сумка для переноски.
19.4. Особенности приемно-передающей аппаратуры
поездной радиосвязи
Во всех железнодорожных радиостанциях используется частотная
модуляция ЧМ. Для работы радиопередатчиков на нескольких
частотах применяют соответствующее число кварцевых генераторов
КГ (рис. 19.2) или формируют сетки частот различными методами
с помощью синтезаторов частоты.
Частотную модуляцию получают косвенным методом, при котором
задающий кварцевый генератор КГ вырабатывает колебания ста-
бильной частоты, но фаза их изменяется фазовым модулятором ФМ.
Для превращения фазовой модуляции ФМ в частотную ЧМ исполь-
зуют корректирующее звено КЗ, на которое поступает сигнал от мик-
рофона М через компрессор К. Получение рабочей частоты и задан-
ного значения девиации (которая в ФМ незначительна) достига-
ется последующим умножением частоты. С выхода умножителя
частоты УЧ сигнал поступает на
усилитель мощности УМ и затем
в антенну А.
На приемной стороне сигнал из
антенны А (рис. 19.3) приходит
в аттенюатор Ат В радиостанции
ЖР-ЗМ предусмотрена плавная
регулировка чувствительности
приемника. В приемниках ЖР-УК-
СП и ЖР-УК-ЛП используют
Рис 19 2 Структурная схема передат-
чика ЖР ЗМ
379
13*
Рис 19 3 Структурная схема приемника ЖР-ЗМ
аттенюатор со ступенчатой регулировкой чувствительности. Пре-
селектор П обеспечивает предварительное усиление и избира-
тельность приемника, он содержит один или два каскада
усилителей высокой частоты с одиночными контурами или двух-
контурными фильтрами. Характеристики преселектора опреде-
ляют перекрестную модуляцию, интермодуляцию и блокирование
полезного сигнала при наличии мешающего. Преобразователь
частоты ПЧ1 обеспечивает минимальный относительный уровень ком-
бинационных продуктов преобразования. На ПЧ1 одновременно с
сигналом с выхода преселектора П подается напряжение от гете-
родина Г1. Напряжение первой промежуточной частоты 24 МГц
поступает на усилитель первой промежуточной частоты УПЧ1, ко-
торый усиливает полосу частот, пропускаемую фильтром сосредото-
ченной селекции, и затем подается на вход преобразователя частоты
ПЧ2, на другой вход которого поступает напряжение от гетеродина
Г2. Вторым преобразователем частоты достигаются минимальный
уровень комбинационных продуктов преобразования и узкополос-
ность системы. Усилитель второй промежуточной частоты УПЧ2
обеспечивает основную избирательность и в основном все необходи-
мое усиление до демодулятора Дм. В гетеродинах Г1 и Г2 используют
опорные кварцевые генераторы для образования сетки частоты
(синтезатор).
В приемниках комплекта радиостанций «Пальма», «Сирена»,
«Тюльпан» преобразователь и усилитель первой промежуточной
частоты имеют усиление около 20—40 дБ, а усилитель второй про-
межуточной частоты — 80-—100 дБ. Ширина полосы пропускания
преселектора примерно 2,5 МГц, УПЧ1 — 250 кГц и УПЧ2 — 28 кГц.
Демодулятор Дм выделяет полезный сигнал, который усилителем
низкой частоты УНЧ усиливается до необходимого уровня. Де-
модуляция ЧМ колебаний осуществляется преобразованием ЧМ
в AM с последующим детектированием AM колебаний в амплитуд-
0т приемни-
ка.
Рис 19 4 Структурная схема устройства различения сигнала от помехи
13 4
380
ных детекторах. Широкое распространение получил детектор отно-
шений, или дробный детектор.
В состав радиостанций входит шумоподавитель Ш, запирающий
тракт низкой частоты при отсутствии полезного сигнала. Это устрой-
ство предусмотрено для облегчения условий работы оператора,
избавляя его от прослушивания шумов в громкоговорителе или
телефоне при отсутствии полезного сигнала на входе приемника.
В выпускаемых железнодорожных радиостанциях в шумоподави-
телях реализован принцип анализа напряжения в тракте проме-
жуточной частоты. Основной задачей здесь является различение сиг-
нала и помехи, поскольку последняя в тракте усиления промежу-
точной частоты вызывает колебательный процесс с амплитудой,
определяемой уровнями и характером помех. Устройство различения
сигнала от помехи УР (рис. 19.4) включено в тракт усилителя
второй промежуточной частоты УПЧ2 до ограничителя Огр. С выхода
УР напряжение поступает на пороговый элемент ПЭ. В качестве УР
используют интегрирующее звено с различными постоянными вре-
мени заряда т3 и разряда тр. Для эффективного различения сигнала
и помехи т,3>тр в качестве ПЭ применяют схему, работа которой
основана на срыве генерации колебаний, которые после выпрямления
поступают на усилитель низкой частоты УНЧ, на входе которого
включен частотный детектор ЧД, и закрывают его. Эффектив-
ность шумоподавителя показывает, во сколько раз уменьшается
уровень шумов на выходе приемника при закрытом тракте низкой
частоты по сравнению с шумом при открытом тракте.
ГЛАВА
20
СТАНЦИОННАЯ РАДИОСВЯЗЬ
20.1. Общие сведения
Станционная радиосвязь предназначена для служебных пере-
говоров о маневровой работе, роспуске составов с горки, контроля
за их выполнением, а также для передачи оперативной информации
персоналу, работающему непосредственно на путях железнодорож-
ных станций. Станционная радиосвязь является симплексной, ее
строят по принципу прямой связи командного пункта с подвижными
объектами. Несколько радиостанций — стационарных, локомотивных
и носимых, работающих на одной волне (частоте),— образуют круг
радиосвязи, или одну радиосеть. На станциях с несколькими
районами маневровой работы в каждом районе создают свои круги
станционной связи. Рабочие частоты радиостанций различных
кругов выбирают с расчетом исключения взаимных помех.
Станционную радиосвязь, включающую в себя связь маневрового
диспетчера, дежурного по парку, составителя поездов с машини-
стами маневровых локомотивов, называют маневровой (рис. 20.1).
Стационарную радиостанцию PC устанавливают у руководителя ма-
невровой работы (маневровый диспетчер или дежурный по горловине
формирования) для связи с машинистами локомотивов и состави-
телями поездов, работающими в маневровых районах сортировочных
станций. Эту радиостанцию используют для передачи задания
и получения сведений о начале и окончании маневровых операций.
Передвижением каждого локомотива в этих районах руководит со-
ставитель поездов с помощью носимых радиостанций PH. В манев-
ровой радиосвязи применяют устройства группового избирательного
вызова, которые исключают принудительное прослушивание разгово-
ров, ведущихся в радиосети, но не относящихся к данному або-
ненту. Все локомотивные радиостанции РЛ находятся в режиме
дежурного приема, и выходы и^ заперты.
Рис 20 1 Схема станционной радиосвязи
382
При поступлении вызова приемник радиостанции открывается
на 15—20 с и руководитель маневров голосом вызывает нужный
локомотив. Вызываемый абонент снимает микротелефон с пульта
управления и тем самым переводит радиостанцию в режим приема.
Остальные абоненты по истечении 15—20 с уже не слышат дальней-
ших переговоров по радиосвязи. Руководитель маневровых работ
вызывает машинистов локомотивов посылкой тональной частоты
1000 Гц, а машинист руководителя — частоты 700 Гц. В каналы
маневровой радиосвязи включают по надобности дежурных постов
электрической централизации парков отправления (ДСПО). Дежур-
ный по парку может пользоваться каналом маневровой радиосвязи
с помощью выносного устройства ВПУ, подключаемого к стационар-
ной радиостанции PC. ВПУ вызывается частотой 1400 Гц.
Связь дежурного по горке с машинистами горочных локомоти-
вов называют горочной радиосвязью (рис. 20.2). На сортировоч-
ных горках движением локомотивов руководит дежурный по горке
ДСПГ. В стационарных PC и локомотивных РЛ радиостанциях
вызывные устройства обычно выключены, так как в процессе рос-
пуска состава требуется часто передавать указание о режиме работы
локомотива, и задержки в выполнении команд из-за вызывных сиг-
налов недопустимы.
Если рабочее место руководителя маневров оборудовано пере-
говорным устройством громкоговорящей связи, то по нему можно
одновременно передавать сообщение не только машинистам, но и ра-
ботникам, находящимся на территории парка и пользующимся
громкоговорящей связью (рис. 20.3). На станциях, оборудованных
аппаратурой двусторонней парковой связи СДПС-М, управление
стационарными радиостанциями предусматривается со стороны або-
нентов громкоговорящей связи, находящихся на междупутье.
Рассмотрим схему односторонней горочной сортировочной стан-
ции (рис. 20.4) с последовательным расположением парка приема
ПП, сортировочного парка СП и парка отправления ПО. Эта схема
включает в себя стационарные парки, горку Г, горловину формиро-
вания ГФ. Маневровой работой на станциях руководит станционный
диспетчер ДСЦ через дежурных по парку приема ДСПП, отправ-
ления ДСПО, сортировочной горке ДСПГ, горловине формирова-
ния ДСПФ.
Станция имеет три основных маневровых района. В первый район
входят парк приема ПП, надвижная часть горки и подгорочная
горловина сортировочного парка СП. В этом районе под руковод-
Рис 20 2 Схема горочной радиосвяги Рис 20 3 Схема увязки радиосвязи с громко
юворящей связью
383
Рис 20 4 Схема односторонней горочной сортировочной станции
ством ДСПГ осуществляют операции по расформированию и час-
тичному формированию поездов. Для связи с машинистами горочных
локомотивов организуют круг горочной радиосвязи на частоте fi.
У ДСПГ устанавливают стационарную радиостанцию PC, к которой
подключают выносное переговорное устройство ВПУ для ДСПП.
Второй район включает в себя горловину формирования ГФ
сортировочного парка и парк отправления ПО. В этом районе под
руководством ДСПФ осуществляется группировка вагонов в поезд-
ной состав, перемещением маневровых локомотивов руководят при-
крепленные составители поездов, которые имеют радиосвязь с маши-
нистами локомотивов и ДСПФ. У ДСПО устанавливают дополни-
тельную стационарную радиостанцию. Все стационарные, локомотив-
ные и носимые радиостанции этого круга работают на одной час-
тоте f2.
Третий район охватывает территорию всей станции и необходимые
примыкания. В этом районе выполняют работы с местными вагоно-
потоками, а также подают и убирают вагоны на погрузочно-выгру-
зочные пункты, проводят ремонт и т. п. Руководит работой старший
помощник начальника станции ДСПС. В этом круге стационарная
станция, локомотивные и носимые радиостанции составителей по-
ездов работают на частоте fi.
Четвертый район радиосвязи предназначен для связи списчиков
вагонов с оператором объединенной технической конторы ОТК или
пунктом технического обслуживания вагонов ПТО, где устанавлива-
ется стационарная радиостанция. Она работает на частоте fa. ОТК
имеют телефонную связь с техническими конторами Г. Списчик ваго-
нов контролирует сформированные составы и с помощью носимой
радиостанции передает информацию о вагонах в ОТК, что ускоряет
обработку состава на станциях. Осмотрщики вагонов также пере-
дают в ПТО информацию о состоянии вагонов в составе.
Стационарные радиостанции размещают в служебных зданиях,
где находятся соответствующие оперативные работники, для которых
предназначена радиосвязь. Пульт управления устанавливают на сто-
ле дежурного или оператора. Иногда для исключения взаимных помех
радиостанцию выносят за пределы служебных зданий. Антенну
стационарной радиостанции располагают на крыше зданий или про-
384
жекторной мачте. Для грозозащиты устройств радиосвязи металли-
ческую стойку, на которой установлена антенна, заземляют. Сопро-
тивление защитного заземления должно быть не более 10 Ом.
Блоки приемопередатчика локомотивной радиостанции ЖР-У-ЛС
и блоки питания размещают в кабине машиниста или соседних отсе-
ках кузова, пульт управления устанавливают на рабочем месте
машиниста, обеспечивая помощнику возможность пользования им.
Место установки громкоговорителя выбирают с учетом равномер-
ного озвучивания всей площади кабины Вынесенное переговорное
устройство для составителей и сцепщиков размещают снаружи локо-
мотива со стороны машиниста Антенну монтируют на крыше кузова
локомотива на максимально возможной высоте так, чтобы она не
выходила за габариты подвижного состава и металлические кон-
струкции не заслоняли ее в направлении связи.
20.2. Индуктивная связь на железнодорожных станциях
В пределах территории железнодорожных станций для передачи
информации от стационарного пункта к подвижному применяют
одностороннюю систему индуктивной связи. В ее состав входят
(рис. 20.5): наземная или подземная проводная линия индуктивной
связи (ЛИС) 1 (шлейф), охватывающая по периметру рабочий
участок, стационарный передатчик 2, подвижной приемник 3 с маг-
нитной (ферритовой или рамочной) антенной 4. Электромагнитная
энергия линии индуктивной связи передается в антенну 4 за счет
индуктивной связи между ними на расстояния, значительно меньшие
рабочей длины волны (в зоне индукции), и зона связи практически
ограничена размерами шлейфа На территории внутри шлейфа
обычно используют вертикальную составляющую напряженности
магнитного поля и применяют горизонтально расположенную рамку.
Z„ — сопротивление нагрузки (двухполюсник) Э. д с., возникающая
в антенне,
/Г = /(о аш А
где о> — круговая частота передатчика,
Маш — коэффициент взаимной индукции между антенной и проводами ЛИС,
/ — ток в проводах ЛИС
Эту систему применяют для передачи телефонных сообщений
от распорядительного пункта исполнителям технологического про-
цесса в парках железнодорожных
станций, на грузовых дворах,
в депо и т. д.
В парках железнодорожных
станций индуктивную связь ис-
пользуют совместно с громкогово-
рящей (дополняя ее) Исполните-
ли вызываются по каналу индук-
тивной связи Для осуществления
двусторонней связи исполнители
Рис 20 5 Схема односторонней системы
индуктивной связи
385
Рис 20 6 Структурная схема станционного передатчика индуктивной связи
в парке пользуются переговорными устройствами (колонками) гром-
коговорящей связи.
Стационарный передатчик (рис. 20.6) работает с частотной
модуляцией на несущей частоте 80 кГц, его выходная мощность
25 Вт, девиация частоты 3,0 кГц, ширина канала не более 7 кГц.
Усилитель низкой частоты УНЧ трехкаскадный с автоматическим
АРУ и ручным РУ регуляторами усиления. На выходе частотного
модулятора ЧМд включен полосовой фильтр ПФ-80, снижающий
уровень побочных излучений. Усилитель мощности УМ через направ-
ляющий фильтр Д-95 и выходной трансформатор подключается
к ЛИС. Передатчик подключается к УМ контактом реле Р, которое
работает от ножной педали.
Носимый приемник (рис. 20.7) имеет чувствительность при
соотношении сигнал/шум 20 дБ не более 0,2 мА/м, максималь-
ная выходная мощность 100 мВт, половина полосы пропускания
на уровне 0,7 не менее 4,0 кГц. Приемник выполнен по супергетеро-
динной схеме и состоит из настроенной антенны на ферритовом
сердечнике А, входного контура ВхК, усилителя-преобразователя УП
и других каскадов.
Подземная ЛИС соединяется со стационарным передатчиком
(рис. 20.8) фидером СФ с помощью согласующего трансформатора
СТр. Эту линию выполняют так, чтобы обеспечить необходимую на-
пряженность поля в любой точке охватываемой ею территории.
В зависимости от конфигурации парка железнодорожной станции
ЛИС могут быть двух- (рис. 20.8, а), трехпроводными (рис. 20 8, б)
и комбинированными (рис. 20.8, в). Для уменьшения помех в ЛИС
и эффекта экранирующего действия со стороны рельсов и других
проводных линий провода ЛИС между собой скрещивают. На конце
линию нагружают на сопротивление, равное волновому ZB. При глу-
бине прокладки 0,7—1 м расстояние между проводами ЛИС не
должно превышать 20 м, а длина линии — 2 км, длина шага скрещи-
вания равна 80 м.
ВхК УД ФПЧ УПЧ1 огр чпчг Д ФНЧ УНЧ Гр
Рис 20 7 Структурная схема носимого приемника
386
Рис 20 8 Линии индуктивной связи
Систему индуктивной связи можно использовать также и для
двусторонней связи в симплексном и дуплексном режимах.
Этот вид связи внедряют на контейнерных пунктах для организации
связи между диспетчером, крановщиками, приемосдатчиками, коман-
дирами контейнерного пункта.
20.3. Громкоговорящая связь
На железнодорожном транспорте применяют следующие виды
громкоговорящей связи: парковую связь громкоговорящего опове-
щения, озвучивание вокзалов, радиофикацию пассажирских поездов,
озвучивание переездов, проводное радиовещание.
Парковую громкоговорящую связь используют для озвучивания
территорий станций и для маневровой работы. Маневровый диспет-
чер, дежурные по станции или сортировочной горке по громкогово-
рящей связи могут дать необходимые указания работникам своей
смены, находящимся на территории парка. Каждый из работников
станции может быстро доложить по этой связи командиру о выпол-
нении задания. На крупных сортировочных станциях самостоятель-
ными системами громкоговорящей связи оборудуют отдельные рай-
оны, горки, парки прибытия и отправления. Для обеспечения более
оперативного руководства работой станции громкоговорящую связь
сочетают с телефонной проводной и станционной радиосвязью.
По парковой связи громкоговорящего оповещения (ПСГО) де-
журные по паркам и сортировочном горкам, станционные диспет-
черы, дежурные по пунктам технического обслуживания поддержи-
вают двустороннюю связь с составителями, дежурными 'стрелоч-
ного поста, регулировщиками скорости отцепов, осмотрщиками,
автоматчиками и другими работниками. По принципу действия
громкоговорящую связь ПСГО разделяют на одно- и двустороннюю.
Односторонняя ПСГО служит для передачи сообщений только
в одном направлении, обычно со стороны одного или нескольких
командных пунктов. Рассмотрим простейшую схему ее организации
(рис. 20.9, а). Микрофон М с усилителем Ус, устройствами комму-
тации и источниками питания размещают в пункте управления,
а громкоговорители Гр разносят по озвучиваемой территории. Они
связаны с усилителем двухпроводной линией. Такую схему приме-
няют преимущественно для озвучивания вокзалов, переездов и т. д.
Более совершенной является двусторонняя ПСГО, которая ис-
387
Рис 20 9 Схемы односторонней парковой
связи громкоговорящего освещения
Рис 20 10 Схема двусторонней парко
вой связи громкоговорящего освещения
пользуется как оповестительная для передачи распоряжений в парк
от одного или нескольких командиров, так и для ведения двусто-
ронних переговоров командира с работниками парка (рис 20 9, б).
На распорядительном пункте устанавливают станционное оборудо-
вание, а в междупутьях станции — упрощенные наружные пере-
говорные пункты УНПП, оборудованные микрофоном М, громко-
говорителем Гр и кнопкой управления КнР.
За типовую схему принята двусторонняя схема организации ра-
боты трех командиров маневровой работы по трем фидерам. При
этом первому командиру предоставлено преимущественное право
вхождения в связь. Поскольку по ПСГО передаются речевые сооб-
щения, должны использоваться типовые трансляционные усилители,
громкоговорители и микрофоны, обеспечивающие усиление и пере-
дачу сигналов в диапазоне частот 200—5000 Гц
Станционное оборудование ПСГО первого командира (ДСП
поста ЭЦ) устанавливают на посту, а второго и третьего команди-
ров — в помещениях этих командиров. В состав станционного
оборудования ПСГО входят (рис. 20.10): приборы управления ПСГО
(кнопки, лампы сигнализации, педаль) и переговорное устройство
первого командира, замонтированные в секции связи аппаратуры
КАСС-53 пульта ЭЦ; радиотрансляционный узел ТУ-600; шкаф
радиоузла ШРУ-56, содержащий комплекты реле для коммутации
трех фидеров и переговорных устройств трех командиров, а также
приборы и радиостанцию ЖР-У-СС для ведения двусторонних пере-
говоров первого и второго командиров с машинистами локомотивов
по каналу станционной радиосвязи.
К недостаткам рассмотренных схем ПСГО относят их несоот-
ветствие современным эксплуатационным требованиям. Слышимость
сообщений командира на значительной части территории создает
ненужную напряженность в работе исполнителей, вынужденных вы-
бирать из общего потока информации относящиеся к ним команды.
Система вызова командиров с УНПП голосом вынуждает последних
388
также постоянно прослушивать все сообщения, передаваемые по
ПСГО, что мешает работе, связанной с организацией движения
поездов и обеспечением безопасности. Кроме того, непрерывная
передача сообщений по территории станции при одновременной
работе громкоговорителей общей мощностью 300—500 Вт создает
высокий уровень акустических шумов в близлежащих жилых районах.
Аппаратура станционной двусторонней парковой связи СДПС-М
более полно удовлетворяет эксплуатационным требованиям, опреде-
ляемым технологией работы станции. Данная аппаратура предна-
значена для организации двусторонней технологической связи на
станциях, в депо, на грузовых дворах и промышленных предприятиях.
Она обеспечивает взаимный вызов и переговоры командиров г испол-
нителями, а также исполнителей между собой. На основе аппа-
ратуры СДПС-М организуют комплексную систему связи на станции
с использованием индуктивной связи и радиосвязи.
В аппаратуре предусмотрены два режима ведения передач: с
трансляцией и без трансляции по громкоговорящей сети (режимы
«громкой» и «тихой» связи). Громкоговорящее оповещение (режим
«громко») включают только при передаче объявлений, распоряже-
ний или вызова исполнителей в парках станций, а двусторонние
переговоры командиров с исполнителями и исполнителей между со-
бой проводят в режиме «тихой» связи с использованием маломощ-
ных громкоговорителей парковых переговорных устройств.
СДПС-М содержат следующие основные устройства (рис 20 II):
распределительно-усилительную стойку РУС-, пульт командира ПК-6
и усилитель к нему УПК, парковые переговорные устройства ППУ\
Шлейф индуктивной с&язи
Рис 20 11 Структурная схема СДПС М
389
Рис 20 12 Схема вокзальной оповеститель-
ной связи
Рис 20 13 Схема оборудования поезд-
ного радиопункта
распределительную линию паркового переговорного устройства
РЛППУ и напольного переговорного устройства НП для связи с ма-
шинистом; панель дистанционного резервирования усилителей ПДР.
Кроме того, в состав аппаратуры СДПС-М входят трехпроводный
фидер для подключения громкоговорителей громкоговорящего опове-
щения Гр и маломощных громкоговорителей в ППУ и трехпроводная
линия парковых переговорных устройств ЛППУ.
Стойка РУС служит для соединения пультов командиров с ли-
ниями исполнителей в парке, с радиостанциями и выходом фидер-
ных усилителей. Парковые переговорные устройства ППУ, кроме
микрофона и маломощного громкоговорителя, обеспечивающих
двустороннюю связь в режиме «тихо», имеют устройства для посылки
вызова трем или двум командирам и машинисту локомотива. Пульт
командира ПК-6 рассчитан для ведения передачи по шести фидерам
и одной радиостанции ЖР-У-СС и обеспечивает соединение испол-
нителя с машинистом локомотива через ППУ.
Система СДПС-М обеспечивает подключение устройств индук-
тивной связи на станции. При этом в режиме передачи «громко»
переговоры могут транслироваться по линии индуктивной связи без
включения громкоговорящего оповещения.
Вокзальной оповестительной связью оборудуют залы ожидания,
билетные залы и платформы вокзалов. По этому виду связи передают
сообщения об отправлении и прибытии поездов, изменениях в распи-
сании, о работе всех подразделений вокзала, правилах перевозки
багажа, правилах техники безопасности, объявления по просьбе пас-
сажиров.
Система состоит из студии (дикторской), аппаратной, фидеров,
залов и платформ с установленными громкоговорителями и звуко-
выми колонками (рис. 20.12). Как правило, громкоговорители в залах
вокзала и на платформах подключены к отдельным фидерам, что
дает возможность передавать информацию одновременно по всей
390
сети или выборочно по любой группе фидеров. Количество громко-
говорителей, устанавливаемых в залах или на платформах, опре-
деляется размерами помещения, а также уровнем шумов в них.
Радиофикацией всех пассажирских и многих поездов местного
сообщения повышается культура обслуживания пассажиров. По ра-
диотрансляционной сети передаются программы центрального ве-
щания, концерты, а также информация о порядке следования
поезда и обслуживании пассажиров.
Оборудование поездного радиопункта (рис. 20.J3) состоит из ти-
повой радиотрансляционной аппаратуры и содержит: радиоприемник
Рп, усилитель Ус, магнитофон Мг, микрофон М, контрольный громко-
говоритель КГр, вводно-коммутационный щит ВКШ,- На крыше ва-
гона размещают приемную антенну Лпрм. От радиопункта вдоль
состава прокладывают двухпроводную радиотрансляционную линию
РТЛ, к которой во всех вагонах подключают абонентские громко-
говорители Гре регуляторами громкости. Электропитание аппара-
туры радиопункта осуществляется от вагонной электростанции ВЭ
через преобразователи тока ПрТ.
Для оборудования радиопунктов применяют радиотрансляцион-
ные установки ТУ-50, ТУ-50 М (выходная мощность 50 Вт) и
ТУ-100 М (выходная мощность 100 Вт). В электросекциях пригород-
ных поездов используют усилитель на полупроводниковых приборах
УП-50. Напряжение сети поездного радиовещания 30 В.
Радиотрансляционные узлы состоят из радиоприемника, мощного
усилителя и выходного коммутационного устройства, магнитофон-
ного устройства для воспроизведения записи с ферромагнитной
ленты. В комплект трансляционной установки ТУ-50 входит радио-
приемник ТПС-54С, в ТУ-50М и ТУ-100М — радиоприемник «Казах-
стан» или «Ишим».
Для приема радиовещательных станций на крыше вагона,
где размещается радиопункт, устанавливают одну или две антен-
ны. Конструктивно антенны выполнены с соблюдением габарита
подвижного состава, имеют защиту от грозовых разрядов, а также
защитные устройства, предохраняющие обслуживающий персонал
и аппаратуру от высокого напряжения. Высокое напряжение в ан-
тенне может возникнуть на электрифицированных участках вслед-
ствие индуктивного влияния контактного провода и в аварийных
случаях (при касании антенной контактного провода или других
токонесущих частей). Для приема радиовещательных станций в диа-
пазонах коротких, средних и длинных радиоволн устанавливают
горизонтальную антенну, а для приема сигналов в диапазоне УКВ —
полуволновой шлейф — вибратор Пистолькорса.
Напряжение переменного тока 127 или 220 В для питания радио-
устройства получают от электромашинных или статических преоб-
разователей. В качестве электромашинных используют одноякорные
преобразователи ПО-ЗООБ, ПНД-5, АПО-0,3, которые получают элек-
тропитание от источника постоянного тока напряжением 50 В. В этом
случае рабочий и резервный преобразователи размещают в специаль-
ном закрытом ящике под полом вагона. При напряжении подвагонной
391
батареи 110 В (вагоны с кондиционированием воздуха) применяют
статические преобразователи СПО-350, выполненные на полупровод-
никовых элементах. Их размещают в радиокупе.
В пассажирских вагонах устанавливают электродинамические
громкоговорители 1ГД-5, 1ГД-6, 1ГД-9, 1ГД-18, 2ГД-3 и др.
На отдельных переездах применяют звуковую информацию о при-
ближении поезда (озвучивание переездов).
20.4. Технико-экономическая эффективность
станционной радиосвязи
Использование радиосвязи на станциях при техническом обслу-
живании вагонов сокращает их простой и повышает производитель-
ность труда осмотрщиков-ремонтников за счет исключения затрат
времени на проходы к колонкам громкоговорящего оповещения.
Годовая экономия вагоно-часов при использовании радиосвязи
работниками ПТО:
АЩПто = (360/60) 41 К А’прох ZVm,
где /пк — затраты времени на один подход осмотрщика ремонтника к переговорной
колонке, мин При среднем расстоянии прохода до переговорной колонки
35 м время прохода осмотрщика в оба конца составит 1 мин,
Кпрох — количество проходов к переговорным колонкам, влияющих на простой
вагонов и исключаемых в результате внедрения ратиосвязи,
N — число поездов, перерабатываемых на станции за сетки,
т — число вагонов в составе
При использовании радиосвязи перерабатывающая способность
ПТО возрастает примерно на шесть составов в сутки Годовой эко-
номический эффект для ПТО, обслуживающего 3750 вагонов в сутки,
составляет 35 тыс. руб. Оснащение радиосвязью всех пунктов техни-
ческого обслуживания грузовых вагонов на сети дает годовой эконо-
мический эффект около 24 млн. руб.
Использование радиосвязи при обслуживании устройств электри-
ческой централизации (ЭЦ) на крупных станциях позволяет сокра-
тить время их обслуживания. Это в свою очередь увеличивает
фактическое время использования станционных путей для переработ-
ки вагонов на сортировочных станциях, работающих с предельными
уровнями загрузки. Для расчета экономии приведенных затрат
на строительство и содержание высвобождаемых при этом ресурсов
станционных путей можно воспользоваться следующим выражением:
Э = |гД7'ст/(24- 365)] eCTZtT,
где ЛТД — суммарная экономия времени, ч, обслуживания устройств ЭЦ, распо-
ложенных на 1 км станционных путей, в результате применения радио-
связи,
ест — приведенная расходная ставка на 1 км станционных путей, руб ,
/„ — длина станционных путей, оборудованных устройствами ЭЦ, км
Суммарная экономия времени, ч,
к
= (А/пер/60) 2 N,y„
392
где Д/пер — экономия времени от одного переговора по радиосвязи, мин,
k — число различных типов устройств СЦБ, при обслуживании которых
применяют радиосвязь,
N, - количество переговоров по радиосвязи, необходимое при обслуживании
устройств СЦБ <-го типа в течение года,
у, - количество устройств данного типа, расположенных на данном участке
станционных путей
Годовой экономический эффект от применения радиосвязи при
обслуживании устройств ЭЦ на сортировочной станции, имеющей
длину станционных путей около 50 км, составляет более 7,9 тыс. руб.
Учитывая количество сортировочных станций с механизированными
и автоматизированными горками по всей сети, годовой экономиче-
ский эффект составляет около 1 млн. руб.
Эффект от применения радиосвязи при маневровой работе на го-
рочных сортировочных станциях со средним объемом переработки
составляет около 150 тыс руб. и определяется сокращениями вре-
мени простоя вагонов на 6,4 мин, времени работы локомотива,
приходящегося на один вагон суточной переработки, на 5% и контин-
гента помощников машинистов и составителей поездов на 8 чел.
Повсеместное применение радиосвязи на сортировочных станциях
с механизированными и автоматизированными горками в современ-
ных условиях обеспечивает экономию приведенных затрат железных
дорог в размере 19 млн. руб.
Эффективность применения радиосвязи в технических конторах
участковых станций связана с сокращением простоя вагонов и при
среднесуточной переработке 500 вагонов равна 4,3 тыс. руб. При рас-
пространении условий работы операторов рассмотренной конторы
на крупные и средние участковые станции сети годовой экономиче-
ский эффект от применения радиосвязи операторами технических
контор составляет 1,4 млн руб.
Применение радиосвязи на путевых машинных станциях при капи-
тальном ремонте верхнего строения пути позволяет сократить не ме-
нее четырех сигналистов при работе в «окно», а продолжительность
этого «окна» — на 10 мин и более. На двухпутных участках со сред-
ними размерами движения это обеспечивает годовой экономический
эффект в 4,4 тыс. руб., а для всей сети — 0,7 млн. руб.
ГЛАВА
21
ПОЕЗДНАЯ РАДИОСВЯЗЬ
21.1. Назначение, принцип построения
и основные параметры
Поездная радиосвязь ПРС предназначена для служебных пере-
говоров поездного и локомотивного диспетчеров, дежурных по стан-
циям и других работников, связанных с движением поездов, с маши-
нистами поездных локомотивов, а также между собой машинистов
и соседних дежурных по станциям
ПРС построена по принципу линейной радиосвязи Вдоль пути
следования поезда располагают стационарные радиостанции PC,
соединенные между собой и с распорядительной станцией каналом
связи, организованном по воздушной, кабельной или радиорелейной
линии. ПРС делят на диспетчерские круги, в пределах которых
диспетчер руководит движением поездов. Связь поездного диспетче-
ра ДНЦ с машинистами локомотивов, оборудованных локомотив-
ными радиостанциями ЛР, комбинированная: от ДНЦ до ближайшей
к локомотиву PC по проводам (или каналам РРЛ) и от PC до РЛ
по радио, так как протяженность диспетчерского круга достигает
120—160 км, а радиус действия радиостанций составляет 7—15 км.
Для нормального функционирования системы ПРС одновременно
могут работать только две радиостанции: PC и РЛ (переговоры
между ДНЦ и машинистом) Передатчики остальных радиостанций
выключены для исключения мешающих воздействий других радио-
станций (интерференции).
При вызове машиниста диспетчер ДНЦ должен подключить
к линии нужную PC в зависимости от местоположения вызываемого
поезда, так как ему известно, на каком перегоне и ближе к какой
станции находится в данный момент интересующий его поезд. При
вызове ДНЦ со стороны машиниста сигнал вызова могут принять
несколько PC, поэтому необходимо выбрать и подключить к линии
одну из них, уровень сигнала на входе которой наибольший.
Принцип работы устройства автоматического выбора стационар-
ной радиостанции заключается в следующем. При приеме вызова
от РЛ несколькими PC в них начинается отсчет времени, длитель-
ность которого зависит от уровня приходящего сигнала. Чем больше
уровень сигнала на входе приемника СР, тем быстрее подключается
PC к линии с одновременной посылкой сигнала, блокирующего
подключения остальных PC.
При организации поездной радиосвязи на радиостанциях ЖР-ЗМ
у диспетчера устанавливают устройства, обеспечивающие посылку
сигналов вызова машинистов и управления радиостанциями проме-
394
жуточных пунктов при ведении переговоров; блок распорядительной
поездной радиосвязи БРПС-62М (плату поездной радиосвязи
ППРС), а на промежуточных железнодорожных станциях — шкафы
радиопроводной связи ШРПС-62М с пультами управления дежур-
ного по станции (рис. 21.1). На локомотивах монтируют радио-
станции ЖР-ЗМ. Нормально радиостанции, находящиеся в шкафу
ШРПС-62, отключены от проводной цепи поездной диспетчерской
связи ПДС. Стационарные радиостанции к диспетчерской цепи под-
ключаются радиопроводными переходными устройствами.
Аппаратура ШРПС обеспечивает: совместную работу каналов
радиосвязи и существующей поездной диспетчерской связи; избира-
тельное подключение стационарных радиостанций к цепи ПДС,
осуществляемое с распорядительной станции при совместном ис-
пользовании для этой цели существующих устройств избирательного
вызова поездной диспетчерской связи; получение акустического или
светового контроля на распорядительной станции о подключении
стационарной радиостанции к цепи НДС; дистанционное управление
режимами работы стационарных радиостанций (прием и передача),
осуществляемое со стороны распорядительного пункта; вызов дис-
петчера с локомотивной радиостанции и получение при этом на локо-
мотиве контрольного сигнала о прохождении вызова на распоряди-
тельную станцию; автоматическое или неавтоматические отключение
стационарных радиостанций от цепи ПДС по окончании переговоров)
Абоненты поездной радиосвязи вызывают друг друга посылкой
сигналов различных тональных частот: машинистов локомотивов —
сигналом частотой 1000 Гц, дежурных по станциям — 1400 Гц и дис-
петчера — 700 Гц. При приеме стационарной радиостанцией сигнала
частотой 700 Гц, переданного с локомотивной радиостанции, к цепи
ПДС подключается аппаратура ШРПС-62М. Подключить к цепи
ПДС и отключить от нее аппаратуру ШРПС-62М могут диспетчер
и дежурный по станции. Предусмотрено также автоматическое от-
ключение ШРПС-62М от цепи ПДС через определенное заранее
установленное время после окончания переговоров. В течение всего
Распор я дательная
станция
РЛ
Рис 21 1 Структурная схема организации поездной радиосвязи на радиостанциях
ЖР ЗМ
395
времени подключения ШРПС-62М к цепи ПДС диспетчер прослу-
шивает тональные посылки длительностью 0,25—0,5 с через каж-
дые 4—6 с.
Машинист имеет возможность вызвать диспетчера без участия
дежурного по станции, а также через дежурного по станции. При
приеме диспетчером вызывного сигнала машинист получает акусти-
ческий контроль прохождения вызова. Для установления связи
с вызывающим машинистом диспетчер кратковременно нажимает
кнопку «Радио» и в линию посылается импульс тональной частоты.
Под действием этого импульса к линии подключается стационарная
радиостанция, к которой был послан вызов машинистом. Дежурного
по станции машинист вызывает также посылкой сигнала тональной
частоты с последующим вызовом голосом (групповой избиратель-
ный вызов).
Для надежной радиосвязи диспетчера с машинистами локомоти-
вов дальность действия каждой стационарной радиостанции должна
быть не меньше половины длины прилегающего к ней наибольшего
перегона.
В зависимости от протяженности перегонов на промежуточных
пунктах для передачи электромагнитной энергии применяют раз-
личные устройства: антенны «Наклонный луч» и Г-образные, а также
устройства, канализирующие высокочастотную энергию вдоль желез-
нодорожного полотна. К последним относятся воздушные линии свя-
зи, имеющие в своем составе цветные цепи, а на участках с электри-
ческой тягой — волноводный провод, подвешиваемый на опорах кон-
тактной сети, и провода продольного электроснабжения потребителей
(провода ДПР). Это так называемый индуктивный способ передачи
электромагнитной энергии, при котором энергия передатчиков не
излучается в пространство, а подводится к направляющим линиям,
идущим вдоль полотна железной дороги.
Дальность удовлетворительной связи между стацион арной и локо-
мотивной радиостанциями с антеннами «Наклонный луч» на проме-
жуточных пунктах участков с автономной и тепловозной тягой
достигает 8—9 км, а на электрифицированных участках — 2—3 км.
На участках с автономной тягой дальность действия радиосвязи
с использованием воздушных линий связи может достигать 30 км
при удалении их от железнодорожного полотна на расстояние 10 м
и 25 км при удалении на 20 м. На участках без скоростного движения
с электротягой на постоянном токе дальность действия радиосвязи
может составлять 18 км при расстоянии между воздушной линией
и осью пути не более 10 м и 15 км, если это расстояние не превы-
шает 20 м.
Пучок проводов воздушной линии связи канализирует высокочас-
тотную энергию вдоль железнодорожного полотна, уменьшает зату-
хание ее на участке промежуточный пункт — локомотив и благодаря
этому увеличивается радиус действия стационарных радиостанций.
Дальность действия связи между стационарными и локомотивными
радиостанциями при использовании пучка проводов воздушной линии
связи с цветными цепями может быть 15—30 км в зависимости от уда-
396
РааплряВитепьная
Рис 21 2 Структурная схема организации поездной радиосвязи на радиостанциях
ЖРУ
ления линии связи от железнодорожного полотна на перегонах,
а также от расстояния между линией связи и помещением, где
находится радиостанция.
Дальность действия радиосвязи при применении волноводного
провода на электрифицированных участках и скоростном движении
поездов достигает 12 км, на участках с электротягой на переменном
токе без скоростного движения поездов — до 18 км, на участках
с электротягой на постоянном токе без скоростного движения —
до 20 км.
При организации ПРС на радиостанциях ЖРУ (рис. 21.2) на рас-
порядительной станции у ДНЦ устанавливают пульт поездной радио-
связи ППР-2, шкаф РСПР, микрофон М и громкоговоритель Гр,
на промежуточных станциях у ДСП — стационарную радиостанцию
ЖР-У-СП с приемником избирательного подключения. Принцип дей-
ствия ПРС здесь тот же, что и с радиостанциями ЖР-ЗМ.
21.2. Технико-экономическая эффективность
Опыт эксплуатации поездной радиосвязи подтверждает большое
значение ее для руководства движением поездов и повышения
маневренности при выполнении уплотненных графиков движения.
Этот вид связи обеспечивает непрерывный контроль за движением
поездов и получение практически мгновенной информации о поездном
положении на участке.
Пользуясь ПРС, диспетчер может более оперативно руководить
движением поездов: передавать локомотивным бригадам указания
об изменениях в необходимых случаях скорости движения, сокра-
щать время или перемещать место стоянки и т. д. На дорогах с боль-
шой грузонапряженностью и сложным профилем пути даже кратко-
временная непредвиденная задержка поезда на перегоне из-за плохой
видимости сигналов при неблагоприятных метеорологических усло-
виях может вывести из графика десятки поездов.
При определении капитальных вложений следует учитывать, что
ПРС улучшает использование парка подвижного состава, сокращает
397
его размер, уменьшает стоимость грузов, находящихся в пути, за счет
ускорения их доставки.
Экономия затрат в результате применения ПРС по локомотивам,
вагонам и оборотным средствам:
ХК kNtKaUn _ m&NtKs Ив .рраб ,,
А/(л = 24-365 (1 —7л) ’ Л/(в - 24- 365 (1-7в) ’ ЛХо6 “
где Д/V/ — сокращение времени нахождения поездов на участке за год в резуль
тате внедрения поездной радиосвязи,
Кл, Кв — коэффициенты, учитывающие время нахождения в резерве соот-
ветственно локомотивов и вагонов,
Цл, Цв, Цг — цены соответственно одного локомотива, вагона, тонны груза, руб ,
Ул, Ув — доли времени нахождения в ремонте соответственно локомотивов
и вагонов,
Р?ин — динамическая нагрузка вагонов рабочего парка, т,
т — средний состав поезда, вагоны
Экономия поездо-часов
\Nt = 2 М,Р„
где МЛб — число 12 часовых поездок локомотивных бригад на рассматриваемом
участке за год,
s—количество различающихся по своему характеру переговоров по ПРС,
влияющих на время нахождения поезда на участке,
А/, — экономия времени в результате одного переговора i го характера, мин,
Р, — количество переговоров г го характера, приходящееся на 12-часовую
поездку
Увеличение участковой скорости, км/ч, при определении фактиче-
ской эффективности использования поездной радиосвязи
ДУ'Ч = цф - Nt/(Nt 4- АД/),
где 0уЧ —фактическая участковая скорость движения, км/ч,
Nt — годовое число поездо-часов на участке,
АД/ —увеличенное число поездо-часов на участке за счет использования ПРС
Увеличение участковой скорости, км/ч, при определении эффек-
тивности внедрения новых устройств поездной радиосвязи
Д^'ч = NL/(Nt — ANt) - $,
где NL — годовое число поездо километров на участке
Приведенная методика может быть использована при обоснова-
нии внедрения поездной радиосвязи.
Годовой экономический эффект ПРС определяют как разность
меняющихся приведенных затрат железных дорог при использовании
и отсутствии систем радиосвязи. Текущие издержки и единовремен-
ные затраты железных дорог зависят от технологических изменений
в перевозочном процессе в результате использования поездной радио-
связи и основаны на учете изменения времени простоя поездов,
числа остановок и скорости движения, затрат энергетических ре-
сурсов на поездную работу.
Когда ремонтные работы заканчиваются раньше срока, согласо-
ванного с поездным диспетчером, сообщение по радио о снятии
398
ограничения скорости позволяет поезду пройти участок с оптималь-
ной скоростью.
Экономия эксплуатационных расходов в этом случае
Э1 = [Свч (A/i + /оз)/60 Соз]
где Свч — эксплуатационные расходы, приходящиеся на 1 ч нахождения поезда
на перегоне, руб ,
А/| — потери времени из за прохождения участка с ограниченной скоростью,
исключаемые в результате применения ПРС, мин,
Л/рз — исключение потерь времени на замедление с ходовой скорости до огра
ниченной и последующий разгон, мин,
Срз—эксплуатационные расходы, приходящиеся на разгон и торможение
поезда, руб ,
Pi — среднее количество сообщений об отмене ограничения скорости, передавае
мых по ПРС машинисту локомотива в пути следования по обслужи
ваемому участку в течение одной 12-часовой поездки
Исключаемые потери времени
Л/| = /огр/^огр /огр/^х,
где /<>гр - протяженность участка, проходимого с ограниченной скоростью, км,
^огр — допустимая скорость хода поезда на перегоне с различными ее ограниче-
ниями, км/ч,
— ходовая скорость по условиям профиля, км/ч
Экономия времени нахождения поездов на двухпутном участке
длиной 120 км за счет применения ПРС составляет около 2,8 тыс.
поездо-ч и на однопутном 1,0 тыс. поездо-ч, при этом участковая
скорость увеличивается примерно на 1,5% в грузовом и 0,5% в пас-
сажирском движении, улучшение использования подвижного состава
высвобождает для поездной работы один локомотив (на двухпутном
участке обращения локомотивов длиной 280 км), потребность гру-
зовых вагонов сокращается в среднем на 15 вагонов на двухпутном
и на шесть вагонов на однопутном участках длиной 120 км.
ПРС дает возможность машинистам локомотивов осуществлять
наиболее рациональный режим вождения поездов, обеспечивая эко-
номию в среднем 750 тыс кВт- ч электроэнергии в год на двухпутном
участке и более 200 тыс кВт - ч на однопутном; годовая экономия
приведенных затрат составляет соответственно более 98 тыс. и
18 тыс. руб. Использование ПРС повышает уровень производитель-
ности труда локомотивных бригад на 1,0—1,5%, соответствующая
экономия фонда заработной платы по сети превышает 6 млн руб.
Общий годовой экономический эффект от внедрения поездной
радиосвязи в расчете на сетевой объем работы составляет около
43 млн. руб. Основными элементами эффекта являются экономия
от увеличения скорости перевозок (64 млн. руб.) и экономия энер-
гетических ресурсов (7 млн. руб.) при дополнительных затратах
на внедрение радиосвязи 28 млн. руб. Эффект от использования
радиосвязи в поездной работе, приходящийся на одну радиостанцию,
равен 1,25 тыс. руб. на 1 руб. капитальных вложений (включая стои-
мость радиоаппаратуры и оборудование участка) —0,19 руб. для
однопутных и 0,99 руб. для двухпутных участков.
399
21.3. Перспективы развития технологической радиосвязи
Увеличение объемов перевозок, совершенствование технологии
работы транспорта выдвигают новые требования к системе и сред-
ствам железнодорожной радиосвязи.
Для автоматизации технологических процессов работы железно-
дорожного транспорта, помимо указанных выше видов радиосвязи,
необходима связь с рефрижераторными, измерительными и другими
специальными вагонами; ремонтными подвижными подразделениями
(путевые механизированные станции, восстановительные и пожарные
поезда, автомотрисы, съемные изолирующие вышки, автолетучки);
автомобилями руководящего состава, медицинской службы, доставки
локомотивных бригад, аварийными автомобилями, контейнерово-
зами. На подвижные объекты необходимо передавать аналоговую
и дискретную информации с доведением их до информационных
или управляющих устройств в системе АСУЖТ.
Важными проблемами являются: обеспечение высокого качества
и надежности радиосвязи в условиях высоких уровней импульсных
помех; увеличение числа каналов на основе эффективного исполь-
зования электромагнитного спектра; обеспечение возможности ра-
боты большого числа рддиосредств в одном районе без взаимных
мешающих влияний (т. е. решение проблемы электромагнитной
совместимости); удобство в пользовании радиосредствами, обеспече-
ние достоверности иередачи информации; создание радиосетей с рав-
нодоступными каналами при эффективном их использовании, обес-
печение возможности выхода абонентов радиосетей в сеть желез-
нодорожной АТС; автоматизация контроля работы радиоустройств.
Для решения перечисленных выше проблем создают комплексную
систему технологической радиосвязи на железнодорожном транспор-
те «Транспорт», в которой радиосредства разделены на поездные,
стационарные и ремонтные, а абоненты — на две группы. Абоненты
первой группы участвуют непосредственно в управлении движением
поездов и маневровой работе, для них главным является оператив-
ность связи, минимальные время ожидания и вероятность потерь
вызова. Абоненты второй группы участвуют в обслуживании соору-
жений и подвижных средств и обеспечивают перевозки грузов и пас-
сажиров. Для абонентов первой группы создают автономные сети
с отдельным каналом, эти сети должны быть постоянно готовы
к оперативной передаче информации особенно в аварийных ситуа-
циях. Для абонентов второй группы объединением нескольких равно-
доступных каналов для повышения эффективности их использования
организуют радиосети коллективного пользования.
Для организации комплексной системы радиосвязи приняты семь
типов стационарных, семь типов возимых и четыре типа носимых
радиостанций. Радиосредства системы «Транспорт» будут работать
в симплексном или дуплексном режиме, с индивидуальным или груп-
повым вызовом, по радиальному или линейному принципу, В гекто-
метровом и метровом (или дециметровом) диапазонах.
400
Отличительные особенности поездной радиосвязи в системе
«Транспорт»:
радиосвязь будет осуществляться в симплексном и дуплексном
режимах;
переключение соседних стационарных радиостанций будет проис-
ходить автоматически для обеспечения непрерывной связи на двух
прилегающих перегонах;
выход диспетчера на тот или иной поезд будет осуществляться
набором номера поезда При вызове машинистом диспетчера на пуль-
те последнего высветится номер вызывавшего его поезда. Вся пере-
даваемая в канал информация будет регистрироваться записываю-
щей аппаратурой с указанием времени передачи распоряжений
и их приема;
предусматривается возможность установления связи бригадира
поезда с билетно-кассовым диспетчером отделенческого бюро по рас-
пределению мест (ЛБК) для передачи сведений о наличии свободных
мест в поезде зон, которые могут быть установлены от ЛБК до
150—200 км;
для работников, сопровождающих грузовые поезда, предусматри-
вается радиосвязь с работниками, находящимися в служебных по-
мещениях.
В основе организации поездной дуплексной диспетчерской радио-
связи положено чередование рабочих частот передатчиков стацио-
нарных радиостанций, включенных в линейный канал связи.
В состав аппаратуры станционной радиосвязи входят стацио-
нарные РС-23 и возимые РВ-3 радиостанции и устройства громко-
говорящего оповещения УГО-1 и УГО-2. Составители поездов осна-
щаются носимыми радиостанциями РН-12Б. Комплект радиостанции
РС-23 включает в себя шкаф с блоками, два основных и один допол-
нительный пульты управления и выносное переговорное устройство.
Для дежурного по станции с малой маневровой работой в шкафу
устанавливают унифицированный приемопередатчик УПП-2, при-
емник стационарный ПРМ-С/2, блок автоматики и управления
БАУ-СС, блоки питания БПС (стационарный) и БПВ (возимый).
Приемопередатчик УПП-2 работает в одно- или двухчастотном
симплексном режиме в полосе 151-156 МГц на одной из 170 рабочих
частот. Минимальный частотный разнос между соседними каналами
25 кГц, максимальный разнос между рабочими частотами 5 МГц.
Стационарный приемник ПРМ-С/2 имеет те же характеристики, что
и УПП-2.
Носимая радиостанция РН-12Б работает на одном из пяти кана-
лов в полосе 151 —156 МГц с разносом между соседними каналами
25 кГц. Мощность передатчика 1 Вт, выходная мощность приемника
150 мВт, чувствительность приемника 1,2 мкВ. В состав носимого
варианта входят: приемопередатчик, манипулятор ПМ-801 или
ПМ-802, штыревая антенна, гибкая антенна, вшитая в плечевой ре-
мень, аккумулятор 10КВМ-0,5. В состав стационарного варианта
входит дополнительно блок питания БП-83 и стационарная антенна
АСКИ-П
Радиостанция потребляет в режиме дежурного приема ток 5 мА,
в режиме приема 70 мА и в режиме передачи 260 мА.
401
ГЛАВА
22
РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СВЯЗЬ
22.1. Принцип организации радиорелейных линий
Радиорелейные линии (РРЛ) работают в диапазоне ультракорот-
ких волн УКВ. Радиоволны этого диапазона условно подразделяют
на метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые
(см. табл. 19.1). Использование УКВ для радиорелейной связи
обусловлено их техническими особенностями. В диапазоне этих волй
легко получить широкую полосу частот пропускания радиопере-
дающих и радиоприемных устройств. Широкая полоса частот обес-
печивает большую пропускную способность, т. е. передачу большого
количества телефонных сообщений и телевизионной программы.
В УКВ диапазоне проще обеспечить высокую направленность
действия антенн в сторону корреспондента. Направленность D ан-
тенны пропорциональна отношению ее действующей поверхности SD
к рабочей длине волн А, т. е. D= SD/X. Очевидно, на волнах деци-
метрового и сантиметрового диапазонов направленность выше, сле-
довательно, излучение и прием радиосигналов можно сосредоточить
в узком пучке при малых размерах излучающей поверхности антен-
ных устройств. Благодаря этому передатчики могут иметь небольшую
(единицы ватт) мощность.
Связь на УКВ отличается слабой зависимостью от времени года,
суток и метеорологических условий. Для РРЛ прямой видимости
широко используют отдельные полосы частот дециметрового и санти-
метрового диапазонов 0,4; 2; 4; 6; 8 и 11 ГГц.
Энергия радиосигнала на УКВ распространяется прямолинейно,
почти не огибая выпуклостей земной поверхности и не отражаясь
от ионосферы. Поэтому маломощные УКВ радиостанции обеспечи-
вают устойчивую связь только в пределах прямой видимости на
расстоянии около 50 км между антеннами (рис. 22.1). Для связи
на расстояния, превышающие прямую видимость, на трассе устанав-
ливают промежуточные станции (с интервалом 40—60 км). На под-
ходах к населенным пунктам, а также при сложном рельефе мест-
ности интервал может быть меньше 40 км. На промежуточных
станциях сигнал, передаваемый с оконечной станции, усиливается
и автоматически переизлучается в сторону другой оконечной стан-
ции. Такая цепочка из двух оконечных и нескольких приемно-пере-
дающих промежуточных радиостанций образует радиорелейную ли-
нию связи.
Для увеличения эффективности эксплуатации оборудования РРЛ
их уплотняют, т. е. организуют на них несколько связей. Для этого
на каждой оконечной станции устанавливают аппаратуру разделения
402
каналов АР (рис. 22.2), куда заводят абонентские телефонные линии
АбЛ. АР обеспечивает двустороннюю передачу и прием телефонных
сообщений (разговоров). В передающей части АР разговорные токи
преобразуются в сложный групповой сигнал, который поступает
на вход сверхвысокочастотного (СВЧ) передатчика Прд оконечной
станции А и модулирует его СВЧ колебания. С выхода передатчика
сигнал излучается антенной на фиксированной частоте в сторону
промежуточной станции, где усиливается приемником Прм и управ-
ляет передатчиком Прд того же направления. Этот сигнал на другой
фиксированной частоте излучается в сторону следующей промежу-
точной станции и т. д. Каждая промежуточная станция для двух
направлений передачи имеет два передатчика и два приемника.
Передача и прием ведутся на разных частотах, благодаря чему
облегчается подавление разделительными фильтрами приемника по-
мех от своего передатчика. Для передачи и приема сигнала исполь-
зуют общие антенны, хотя в ряде случаев они могут быть раздель-
ными.
На некоторых промежуточных станциях РРЛ, кроме СВЧ прием-
но-передающей аппаратуры, устанавливают аппаратуру выделения
(АВ) каналов. Такие промежуточные станции носят название
главных, или узловых. К ним могут подходить и новые РРЛ
как линии ответвления.
На противоположной оконечной станции Б принятый сигнал в при-
емнике СВЧ преобразуется в исходный групповой сигнал и посту-
пает в тракт приема аппаратуры разделения АР, где преобразуется
в разговорные токи абонентов. Для получения дуплексной передачи
предусматривается аналогичная передача сигнала в обратном на-
правлении. Совокупность линейных и станционных устройств, осу-
ществляющих двустороннюю передачу сигнала от источника инфор-
мации к приемнику, образует дуплексный канал связи.
По каналу связи можно передавать различные виды сигналов:
телефонные (разговор), звукового или телевизионного вещания,
телеграфные, телеуправления и т. д.
Аппаратура разделения в сочетании с приемно-передающей СВЧ
аппаратурой РРЛ образует широкополосный тракт, или ствол связи,
по которому передается групповой сигнал, сформированный в аппа-
ратуре разделения. На РРЛ для увеличения их экономической эф-
фективности и пропускной способности организуют несколько парал-
лельно работающих радиостволов, оборудованных однотипной при-
Рис 22 1 Схема, поясняющая принцип организации радиорелейных
линий
403
Оконечная Промежуточная Главная (узловая) Оконечная
станция Я станция станция станция б
Рис 22 2 Структурная схема радиорелейных линий
емно-передающей радиоаппаратурой. Аппаратура смежных стволов
работает на различных несущих частотах, но на общие антенны.
Подключают ее к антенно-фидерной системе через разделительные
фильтры (на рис. 22.2 они не показаны). На современных линиях
организуют до шести—восьми стволов и более, используемых для
многоканальной телефонии, телевидения, резервирования и т. д
Емкость телефонного ствола выбирается от 24 до 1920 каналов
На РРЛ, приведенной на рис. 22.2, для передачи сигналов много-
канальной телефонии организуют телефонные стволы емкостью 60 ка-
налов каждый. Телевизионные программы (видеосигнал и сигналы
звукового сопровождения) передаются в специальном телевизионном
стволе III. При этом видеосигнал (изображение) и сигнал звукового
сопровождения могут передаваться совместно в одном телевизионном
стволе или раздельно, когда сигнал звукового сопровождения пере-
дается в одном из телефонных стволов.
К основному оборудованию радиорелейных станций относится
приемно-передающая радиоаппаратура (работающая в диапазоне
СВЧ), антенно-фидерные устройства, аппаратура разделения,
устройства электропитания, к вспомогательному оборудованию —
устройства служебной связи, телеуправления, телесигнализации, кон-
троля и измерений.
Аппаратуру радиорелейных станций устанавливают в техниче-
ском здании, а антенны — на мачтах или башнях Высота подвеса
антенн должна обеспечивать прямую видимость между ними. В зави-
симости от рельефа местности высота мачт или башен достигает
80 м и более. Для уменьшения длины высокочастотных фидеров
между радиоаппаратурой и антенной приемно-передающее оборудо-
вание размещают в верхнем этаже монолитной железобетонной
башни, а на ее крыше — антенные устройства. В нижних этажах
башни монтируют энергосиловое оборудование.
В современных системах радиорелейной связи допускается экс-
плуатация промежуточных станций без обслуживающего персонала.
404
Управление и контроль за их работой осуществляют дистанционно
с оконечных и узловых станций по каналам телеуправления.
Рост грузонапряженности и технической оснащенности участков
железных дорог требует увеличения числа каналов связи. Потреб-
ности в надежных и высококачественных каналах для производ-
ственной и служебной связи могут быть удовлетворены благодаря
организации связи по РРЛ. В первую очередь эти линии перспек-
тивны на участках дорог, электрифицированных на переменном токе,
где невозможна эксплуатация воздушных линий из-за опасных и
мешающих влияний устройств электротяги Радиорелейную связь
организуют также на грузонапряженных участках дорог с тепловоз-
ной тягой. Каналы связи, организованные по РРЛ, используют для
дистанционной передачи информации с линейных подразделений
в вычислительные центры при управлениях дорог.
По пропускной способности РРЛ классифицируют на магистраль-
ные, зоновые и малоканальные.
Магистральные РРЛ оборудуют системами большой емкости:
600 и более каналов тональной частоты, канал телевидения с одним
или несколькими каналами звукового сопровождения и радиовеща-
ния. Их используют на железнодорожном транспорте для органи-
зации магистральной связи между МПС и управлениями дорог
и между управлениями дорог.
Зоновые РРЛ — линии средней емкости с числом каналов от 60
до 300 или канал передачи телевидения на расстояние до 600 км.
На железнодорожном транспорте по ним организуют дорожные
связи.
Малоканальные РРЛ (с числом каналов менее 60) служат для
организации отделенческих технологических связей. В отличие от ма-
гистральных и дорожных РРЛ, в которых применяются частотное
разделение и частотная модуляция, в малоканальных РРЛ исполь-
зуют частотное и временное разделения каналов.
В связи с тем что в магистральных и дорожных РРЛ последо-
вательно включено много каскадов усиления и преобразования сиг-
налов, а выход из строя хотя бы одного из них приводит к перерыву
связи, в этих устройствах предъявляют особо высокие требования
к надежности, эффективности систем резервирования и стабильности
параметров.
22.2. Принципы временного разделения каналов
В системах с временным разделением каналов (ВРК) общий
(групповой) тракт связи предоставляется поочередно каждому або-
ненту на время 7\, называемое канальным интервалом. Каж-
дый абонент подключается к тракту связи периодически (с перио-
дом Ti) и посылает в общий тракт свой канальный сигнал длитель-
ностью Тк< Tt. Если групповой сигнал разделен на W каналов
связи (КС), то Tt/N. Таким образом, общий канал поочередно
коммутируется от одного абонента КС1 (рис. 22.3) к другому КС2
и т. д. до KC2V, после чего опять передаются сигналы первого
405
Рис 22 3 Диаграммы, поясняющие принцип временного разделения каналов
и последующих каналов, т. е. процесс повторяется периодически,
а на передающем конце линии связи непрерывные сигналы, посту-
пающие от каждого абонента, преобразуются в импульсные (дискрет-
ные по времени). На приемном конце РРЛ с помощью синхронной
системы коммутации происходит разделение КС по каналам связи
(так как они не перекрываются во времени) и восстановление
(интерполяция) исходного непрерывного сигнала по принятой после-
довательности дискретных сигналов каждого абонента. Таким обра-
зом, в системах с ВРК передача осуществляется циклами длитель-
ностью Tt, каждый из которых содержит А канальных интервалов
Тк и интервал Т' для передачи сигналов цикловой синхронизации
ЦС и служебной связи СС.
На рис. 22.4, кроме передатчика Прд и приемника Прм, приведена
аппаратура разделения передающей AP„Pi и приемной АР„р„ частей
и дифференциальные системы ДС1 — ДСЗ, ДСГ — ДСЗ'. Аппарату-
ра разделения содержит общеканальные и канальные элементы.
К общеканальным элементам относят в передающей части: импульс-
ный генератор ИГ, распределитель каналов РК и датчик импульсов
синхронизации ИС, а в приемной: распределитель каналов РК и се-
лектор импульсов синхронизации СС. Канальными элементами в
передающей части являются канальные модуляторы КМд, а в при-
емной — демодуляторы КДм.
РРЛ с ВРК работают следующим образом Импульсы с частотой
следования, превышающей более чем в 2 раза максимальную частоту
спектра передаваемого сигнала, из ИГ поступают в РК, где они сдви-
гаются по времени друг относительно друга. Одна из последователь-
ностей этих импульсов подается на ИС, где на ее основе вырабаты-
ваются импульсы синхронизации. Остальные последовательности им-
пульсов приходят на KMdl — КМдЗ и модулируются по амплитуде
(АИМ), фазе (ФИМ) или другому параметру низкочастотным сигна-
лом, поступающим от абонента через дифференциальную систему.
Последовательности модулированных импульсов всех каналов затем
объединяются и подаются на вход передатчика Прд.
Высокочастотные импульсы на следующей станции РРЛ принима-
ются приемником, детектируются и в виде видеоимпульсов посту-
пают в приемную часть аппаратуры уплотнения В СС' выделяется
синхроимпульс и подается на РК', на выходах которого или в первых
каскадах КДмГ — КДмЗ' образуются импульсы-подставки. С их по-
мощью в КДм! — К Дм3 из общей последовательности импульсов
всех каналов выделяются импульсы данного канала, которые преоб-
разуются в низкочастотное модулирующее напряжение, которое
через ДС1' подается к абоненту приемной станции. В обратном
направлении передача осуществляется аналогично.
406
Импульсы характеризуются амплитудой t/0 длительностью то и по-
ложением каждого импульса во времени по отношению к тактовым
точкам ТТ (рис. 22 5, а).
Для передачи сигнала необходимо какой-либо из указанных пара-
метров импульсов промодулировать в соответствии с этим сигналом.
В зависимости от того, какой параметр импульсов модулируется,
различают амплитудно-импульсную модуляцию АИМ (модулируют
значение импульсов), длительно-импульсную модуляцию ДИМ (мо-
дулируют длительность импульсов) и временную импульсную модуля-
цию ВИМ (изменяют положения импульсов относительно тактовых
точек).
При амплитудно-импульсной модуляции в соответствии с моду-
лирующим напряжением Uq (рис. 22.5, б) изменяется значение
импульсов Uо (рис. 22.5, в), а длительность и положение их оста-
ются неизменными.
Длительно-импульсную модуляцию иногда называют ши-
ротно-импульсной модуляцией (ШИМ), здесь длительность
(ширина) импульсов изменяется в соответствии с законом модули-
рующего напряжения (рис. 22.5, г}.
При временной импульсной модуляции в соответствии с за-
коном модулирующего напряжения изменяется временное положение
или фаза импульсов относительно тактовых точек. При ФИМ значе-
Рис 22 4 Структурная схема РРЛ с временным разделением каналов
407
ние импульсов Uq И их длительность т0 остаются неизменными
(рис. 22.5, д).
Аналоговые виды импульсной модуляции обеспечивают пере-
дачу точного значения сигнала в момент дискретизации. Если в неко-
торой степени допустимы искажения, то передавать сигнал можно
с определенной погрешностью.
В системах с импульсн о-к о д о в о й модуляцией ИКМ весь
диапазон возможных значении непрерывного сигнала 0 — разби-
вают на некоторое число уровней At/0 и значение сигнала передают
в дискретные моменты времени, округлив их до ближайшего уровня.
Процесс ИКМ состоит из двух этапов. Вначале осуществляется дис-
кретизация по времени АИМ сигнала (рис. 22.6, а), затем АИМ
сигнал превращается в кодовую комбинацию коротких импульсов,
т. е. происходит квантование сигнала (рис. 22.6, б). Кодовая группа
представляет собой совокупность импульсных посылок, выражающих
число, например порядковый номер уровня квантования, обычно
в двоичной системе счисления. При приеме происходит обратный
процесс: вначале принятые кодовые комбинации преобразуются
в амплитудно-модулированные импульсы, из которых выделяется
низкочастотное непрерывное модулирующее напряжение
В системах с ВРК и импульсно-кодовой модуляцией формирова-
ние группового сообщения (рис. 22.7) на стороне передачи и разде-
ление его на стороне приема осуществляются методом временного
деления (метод ИКМ-ВРК). От абонента АБ k-ro канала непрерыв-
ное во времени напряжение UJ/), пропорциональное передаваемому
сообщению, пройдя дифференциальную систему ДС*, поступает на
дискретизатор Дис, где оно преобразуется в последовательность
+
дискретных сигналов 2 Uk(iT\ + Tk), например посредством
АИМ. Каждый из полученных дискретных сигналов U ДП\Тк)
поступает в кодер Кд и кодируется (преобразуется в цифровой
Рис 22 5 Диаграммы, поясняющие
принцип импульсной модуляции
408
Рис 22 6 Диаграммы, поясняющие принцип
импульсно кодовой модуляции
13*
Рис 22 7 Структхрная схема формирования группового сообщения
Рис 22 8 Струк1урная схема дельта модулятора и дельта демодулятора
Рис 22 9 Диа, раммы, поясняющие принцип дельта-модуляции
14—735
409
сигнал). Эти цифровые сигналы приходят с каждого канала в устрой-
ство объединения УО, где они преобразуются в общую последо-
вательность цифровых сигналов всех каналов и через нормализатор
Н, соединительную линию СЛ, регенератор Р и модулятор Мд пода-
ются на вход радиопередатчика Прд На приемной стороне с выхода
радиоприемника Прм сигнал поступает на демодулятор Дм, на выхо-
де которого получается последовательность цифровых сигналов всех
каналов Эта последовательность, пройдя регенератор Р, соедини-
тельную линию СЛ' и другой регенератор Р, приходит в устройство
разделения УР, а затем в декодер Дк каждого канала, здесь после-
довательность цифровых сигналов преобразуется в последователь-
ность дискретных АИМ сигналов 2 (1 Тл-\- Тк). С выхода деко-
дера сигнал проходит фильтр нижних частот ФНЧ, с помощью кото-
рого последовательность дискретных сигналов преобразуется в
непрерывное напряжение Uf{t), которое через дифференциальную
систему ДСк поступает к абоненту
В схеме дельта-модулятора и дельта-демодулятора (рис. 22.8)
на вычитающий каскад ВК подаются модулирующее напряжение
Ua от абонента и напряжение UK (рис 22 9) с выхода интегрирую-
щего каскада ПК (см. рис 22 8). При поступлении с импульсного
модулятора ИМд импульса положительной полярности напряжение
на его выходе возрастает, а импульс отрицательной полярности
уменьшается на одну условную единицу (см рис 22.9). На выходе
ИК получим ступенчатое аппроксимирующее напряжение U„, а на
выходе вычитающего каскада — разностное напряжение Uq — Uк.
Это приращение дельта подается на импульсный модулятор ИМд,
на другой вход которого поступают импульсы от импульсного гене-
ратора ИГ с частотой следования, равной цикловой частоте Fа.
При Uq> Uи дельта положительна, поэтому на выходе ИМд будет
импульс положительной, а при Uq< U„ — отрицательной полярно-
стей. Эти импульсы подаются на интегрирующий каскад ИК и одно-
временно па вход СВЧ передатчика РРЛ
В приемной части РРЛ с выхода СВЧ приемника импульсы
разделяются по каналам и после этого подвергаются демодуляции
в дельта-демодуляторе, состоящем из интегрирующего каскада ИК
(аналогичен интегрирующему каскаду модулятора) и фильтра ниж-
них частот ФНЧ. Как и в модуляторе, в интегрирующем каскаде
принятая последовательность импульсов превращается в ступенчатое
напряжение Uи, которое затем сглаживается фильтром ФНЧ, и на
выходе получаем аналоговый сигнал
22.3. Технико-экономические показатели
радиорелейной связи
Экономическую эффективность систем связи оценивают по удель-
ным затратам строительства и эксплуатации, отнесенным на 1 ка-
нало-км. Удельные затраты зависят от числа каналов в системе
410
14—2
АР
Тракт
передачи
Тракт
приема
кл
ЛТр
ГУ
РА
РФГ-
Рис 22 10 Схема соединения РРЛ с аппаратурой разделения каналов
Расчет удельных затрат на строительство отечественных многока-
нальных систем проводной и радиорелейной связи показывает, что
они значительно убывают с увеличением числа каналов Если число
каналов превышает 60, то удельные затраты на РРЛ снижаются
быстрее, чем на кабельные Это объясняется тем, что основную
долю стоимости сооружений РРЛ (около 60%) составляют строи-
тельные работы. На РРЛ число каналов можно увеличить, уста-
новив аппаратуру связи для дополнительных стволов, а основные
сооружения (технические здания, антенные опоры, устройства элек-
троснабжения) остаются прежними
На кабельных линиях увеличение числа каналов связано с про-
кладкой дополнительных кабелей или переходом от симметричного
кабеля к более дорогому коаксиальному Эксплуатационные расходы
на РРЛ с числом каналов более 60 меньше, чем на кабельных
линиях Расходы на содержание станционного персонала примерно
одинаковы в обоих вариантах
Существенное преимущество РРЛ по сравнению с проводными
линиями заключается в меньшем расходе дефицитных цветных ме-
таллов (медь, свинец) и большей гибкости связи, так как построить
РРЛ можно быстрее кабельных Радиорелейная связь может быть
организована в местах, где трудно или невозможно проложить ка-
бельные линии. Промежуточные станции РРЛ по своему построению
и оборудованию сложнее усилительных пунктов кабельных линий
и требуют больше электроэнергии Однако этот недостаток незначи-
телен, так как на РРЛ средние расстояния между промежуточными
станциями (около 50 км) превышают расстояния между усилитель-
ными пунктами кабельных линий (6 км для коаксиального кабеля).
Существуют два способа уплотнения (одновременного многократ-
ного использования одной линии связи), основанные на разделении
телефонных сообщений по частоте (частотный) и времени (вре-
менной). Соответственно способу уплотнения различают системы
многократной передачи с разделением каналов по частоте и времени.
Возможны также смешанные системы, в которых каналы объединяют
в группы. Группы разделяются между собой по частоте, а каналы
внутри групп — по времени или наоборот
Для частотного разделения обычно используют оконечную аппа-
ратуру разделения кабельных линий АР (рис. 22 10). Эту аппаратуру
устанавливают в техническом цехе МТС и кабельной линией К.Л
соединяют с радиоаппаратурой РА: передающий тракт АР с входом
передатчика Прд РА, а приемный тракт АР — с выходом приемника
Прм РА. Между АР и РА включают групповые усилители ГУ приема
и передачи через симметрирующие линейные трансформаторы ЛТр.
14* 411
ГЛАВА
23
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СВЯЗИ
23.1. Особенности цифровых систем передачи
и технико-экономическое сравнение систем
с частотным и временным разделениями каналов
Передача сигналов в цифровом виде определяет высокую помехоустойчивость
систем передачи, так как в этих системах для увеличения дальности связи приме-
няют регенераторы импульсов с пороговыми решающими устройствами. Регенератор
при отношении сигнал/помеха более двух потенциально способен восстановить форму
и временные положения искаженных в линии импульсов и тем самым значительно
ослабить эффект накопления помех и искажений в линейном тракте.
Возможность передачи различных сигналов в едином цифровом виде предопре-
деляет универсальность цифрового линейного тракта, который хорошо приспособлен
для высокоскоростной передачи данных. Цифровые системы передачи позволяют
использовать интегральные микросхемы цифровой логики, благодаря чему увеличи-
вается их надежность, уменьшаются габаритные размеры аппаратуры, стоимость
ее и эксплуатационные расходы. Цифровые методы передачи позволяют применять
и цифровые методы коммутации сообщений, что способствует созданию интеграль-
ной цифровой сети связи. Указанная сеть связи позволяет ответвлять и передавать
транзитом цифровые потоки без применения устройств аналого-цифровых и цифро-ана-
логовых преобразователей, а следовательно, без искажений, характерных для тран-
зита с переприемом аналоговых сигналов. Это имеет особо важное значение при
организации участковых и дорожных связей, где требуется большое число ответ-
влений каналов на промежуточных станциях.
Как уже отмечалось, по РРЛ на железнодорожном транспорте организуют
магистральную, дорожную и отделенческую связи. Для организации магистральной
связи применяют аппаратуру с частотным разделением каналов (ЧРК), обеспе-
чивающую большую пропускную способность (сотни каналов) при передаче инфор-
мации на расстояния до тысячи километров. Магистральный ствол содержит малое
число промежуточных пунктов с выделением каналов до разговорного спектра (не
более трех при протяженности канала 2500 км).
Дорожная распорядительная связь, дорожная связь совещаний и диспетчерская
связь в пределах дороги или диспетчерского круга, постанционная и линейно-путевая
связь в пределах дистанций требуют меньшую пропускную способность (десятки
каналов), но большее число промежуточных пунктов с выделением каналов до разго-
ворного спектра. Этим требованиям удовлетворяют РРЛ с временным разделе-
нием каналов ВРК. При организации связи совещаний и диспетчерских связей
к одному каналу должны быть подключены параллельно десятки абонентов, что
снижает качество канала связи. Применение аппаратуры с ВРК позволяет подклю-
чаться к каналу временно, на период ведения разговоров. В остальное время
на промежуточных пунктах абонентские устройства находятся в режиме дежурного
приема. Таким образом, переприем по разговорному спектру на промежуточных
станциях носит временный характер и поэтому позволяет осуществлять большое
число подключений к каналу с сохранением их высокого качества.
Автоматизация процессов перевозок с применением вычислительной техники
(АСУЖТ) требует развития телеграфной информационной связи по сбору данных
о грузовых и пассажирских перевозках с большого числа станций в пределах дороги
и со смежных дорог. Поэтому для организации информационной связи необходимо
большое число телеграфных каналов. Телефонный канал в системах с ВРК обладает
большой избыточностью при передаче телеграфных сигналов, поэтому при вторичном
разделении телефонного канала в нем может быть передано большое число теле-
графных каналов.
412 144
На основе изложенного на железнодорожном транспорте магистральную связь
организуют с применением аппаратуры с ЧРК, а оперативно-технические
связи — с применением аппаратуры с ВРК.
23.2. «Пинии связи
Спутниковую связь организуют с применением двух и более наземных приемно-
передающих радиостанций и ретрансляционной станции, устанавливаемой на искус-
ственном спутнике земли (ИСЗ). Ретрансляционная станция ИСЗ может обслуживать
большую территорию на поверхности земного шара. Она особенно целесообразна
в сложных географических условиях, когда водные преграды, горы, болота, леса,
пустыни и др затрудняют прокладку наземных РРЛ. На ИСЗ работают главным
образом активные ретрансляционные станции с одновременной ретрансляцией несколь-
ких широкополосных каналов. По размерам площади обслуживания системы спут-
никовых связей разделяют на локальные и глобальные. К локальным относят сеть
земные станций «Орбита» и спутниковых «Молния» и «Радуга». Глобальные системы
обеспечивают обмен информацией между любыми пунктами на земном шаре и имеют
на орбите одновременно несколько спутников, области обслуживания которых должны
схватыва1ь всю поверхность земного шара.
Каналы спутниковых связей в перспективе могут использоваться на железно-
дорожном транспорте для организации магистральных связей с управлениями дорог
Дальнего Востока, Сибири и Средней Азии.
Мобильные земные станции спутниковой связи можно применять при организации
временных связей с местами крупных новых строек (БАМ) или работ по реконструкции
отдельных участков железных дорог.
Тропосферная связь осуществляется за счет энергии, рассеиваемой тропосферой,
что объясняется ее неоднородностью и определяется различным состоянием воздуха
(давление, температура, влажность и т. д.) в зависимости от высоты.
Неоднородность тропосферы характеризуется изменением диэлектрической про-
ницаемости воздуха, что является причиной преломления и рассеивания радиоволн,
благодаря чему часть передаваемой энергии возвращается на землю, поступает
в точку приема и может быть принята на расстоянии 150—600 км от передающей
станции. Тропосферные линии связи строят в малонаселенных и труднодоступных
районах, а также для обхода препятствий большой протяженности. На железно-
дорожном транспорте тропосферные РРЛ могут использоваться для резервирования
магистральных, дорожных и организации оперативно-технологических связей при
строительстве и ремонте основных средств связи в малонаселенных районах.
Волноводные линии связи (ВЛС) предназначены для передачи широкопо-
лосных сигналов на большие расстояния и работают в диапазоне миллимет-
ровых волн. Этот диапазон затруднительно использовать для связи по РРЛ вследствие
значительного поглощения электромагнитных волн при распространении их в осадках,
водяных парах и кислороде воздуха. В ВЛС электромагнитные колебания 30—100 ГГц
передаются по направляющей системе— круглому волноводу диаметром 40—60 мм.
Принципы построения ВЛС и РРЛ аналогичны. Связь по ВЛС осуществляется
с помощью цепочки приемно-передающих станций, длина усилительного участка
составляет 15—25 км. Потребность в волноводных линиях возникла в связи с воз-
растанием потоков информации, для передачи которых требуются магистральные
линии связи с пропускной способностью 100—200 тыс. каналов тональной частоты.
Такая пропускная способность может быть достигнута строительством новых, сверх-
многоканальных систем, использующих новые принципы передачи и приема сигналов
и новые для техники связи диапазоны волн. К ним относят системы, организованные
по ВЛС с использованием миллиметровых волн и оптические линии связи (ОЛС),
работающие на волнах оптического диапазона (инфракрасные волны, видимый
свет, ультрафиолетовые волны).
Оптические линии связи строят по тем же принципам, что и РРЛ или ВЛС. Для
передачи сигналов по ОЛС можно использовать окружающую среду (атмосфера,
вода, космос) и специальные направляющие системы (световоды). Оптические кван-
товые генераторы обеспечивают когерентное монохроматическое излучение, энергия
передается в пределах узкого луча. При прохождении через атмосферу волны опти-
ческого диапазона испытывают очень большое молекулярное поглощение и рассеяние
энергии, а также большое затухание в осадках.
413
Сигналы передаются следующим образом сообщение в аналоговой или цифро
вой форме поступает на подмодулятор, где осуществляется модуляция СВЧ поднесу-
щей по амплитуде, частоте или фазе Затем модулированный СВЧ сигнал управ-
ляет оптическим модулятором Последний модулирует излучения оптического кван-
тового генератора по одному из следующих параметров интенсивности (квадрат
амплитуды), поляризации, амплитуде, частоте или фазе Модулированный световой
луч коллимируется (делается параллельным) оптической антенной передатчика (лин-
зой) и излучается Принятый сигнал фокусируется оптической приемной антенной
на оптический приемник (фотодетектор), который преобразует принимаемый свет
в модулированный СВЧ сигнал Этот сигнал поступает в радиоприемник, где осуще
ствляются усиление и демодуляция сигнала
Если пучок света будет распространяться внутри трубы, to в шяние атмосферы
на оптический сигнал исключается Существуют световоды не только со свободным
пучком света, но и полые, поверхностные пленочные и др
Полый световод представляет собой металлическую или стеклянную трубку
с диаметром до нескольких миллиметров Распространение света происходит за счет
отражения от стенок под малыми углами падения Поверхностный световод
выполняют из стекловолокна (сердечник) с защитным диэлектрическим покрытием
В пл ено ч ном световоде волна распространяется вдоль плоскости диэлектрической
пленки, подвешенной в полой трубе Эти лазерные линии связи позволяют пере-
давать огромный поток информации
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) являются наиболее перспективными
В качестве канала распространения здесь исполыуюг длинные тонкие нити из
плавленого кварца (оптические воюкна) Из оптических волокон образуют жгуты
с десятками и сотнями отдельных ни гей Покрытием волокон непрозрачным лаком
устраняется электромагнитная связь между ними Отдельные волокна и жгуты допу
скают изгибы с малым радиусом кривизны (менее 10 см) Волоконно оптические
кабели изготавливают многожильными (6, 12, 18 и более жил в общей оболочке)
Оптические линии связи используют для передачи многоканальных телефонных
сообщений, передачи данных, сигналов телевидения, для дальних космических полетов
и связи между космическими объектами На железнодорожном транспорте их успешно
можно применять для организации оперативно-технологических связей При числе
каналов 20 000 стоимость 1 канало км для оптических линий из стекловолокна в не
сколько раз меньше, чем для кабельных, РРЛ, волноводных и др
Сегодня проблема развития сети связи является не столько технической, сколько
социально-экономической необходимо решить, сколько средств, трудовых и материаль
ных ресурсов надо выделить на развитие отрасли связи и промышленности средств
связи для максимального увеличения производительности труда на железнодорож
ном транспорте и максимального прироста национального дохода Требуется не
только создать аппаратуру для передачи распределения и доставки информации
разного вида и не просто построить сеть, но построить так, чтобы она максимально
удовлетворяла потребности в связи и обеспечивала бы эффективное использование
отдельных ее элементов Развитие сетей связи идет в следующих основных на-
правлениях расширение существующих сетей с охватом все больших территорий
и большего числа пользователей, совершенствование качества обслуживания, раз
витие новых видов связи, а также различных услуг, интеграция видов связи и сетей
на различных уровнях, интеграция «связь ЭВМ» Развитие оптических световолокон-
ных кабелей может привести к совершенно новому построению сетей связи и появ-
лению принципиально новых видов связи
ГЛАВА
24
ПРОМЫШЛЕННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ
24.1. Черно-белое телевидение
В телевидении, как и в фототелеграфии, применяют принцип
последовательной передачи сигналов, характеризующих яркость эле-
ментов изображения, т е развертку изображения Для создания
впечатления непрерывности движения необходимо передать доста-
точное количество отдельных изображений (кадров) в секунду.
Качество изображения зависит от числа строк в кадре В СССР
принят стандарт, характеризующийся 625 строками в кадре, при этом
обеспечивается четкость изображения свыше 95% При последова-
тельной передаче отдельных кадров, фиксирующих мгновенные поло-
жения движущегося объекта, используют свойство инерционности
глаза Опыт кино показал, что для создания эффекта плавного дви-
жения необходимо передавать не менее 25 кадров в секунду. Однако
при такой передаче глаз воспринимает смену общей освещенности
как мерцание экрана Для устранения этого эффекта в кино каждый
кадр подсвечивается дважды При последовательной развертке кадра
число кадров для устранения мерцания должно быть не менее 50
Поэтому применяют чересстрочную развертку, при которой сначала
передаются все нечетные строки кадра, а затем все четные. В этом
случае экран освещается дважды за все время передачи кадра,
частота мерцания в 2 раза выше частоты смены кадров и можно
ограничиться передачей 25 кадров в секунду.
Принцип телевизионной передачи заключается в следующем.
Световые лучи, отраженные от передаваемого изображения, через
оптическую систему поступают в передающую электронно-лучевую
трубку, в которой световые колебания преобразуются в электриче-
ские сигналы. Эти сигналы усиливаются и вместе с синхронизи-
рующими импульсами приходят на модулятор передатчика, а с его
выхода излучаются.
Для синхронизации движения луча в приемной трубке с движе-
нием луча в передающей трубке с передающего пункта посылаются
синхронизирующие импульсы в конце каждой строки и после каждого
полукадра Сигналы звукового сопровождения модулирует второй
передатчик. Для получения изображения в пункте приема необхо-
димо принятые электрические сигналы преобразовать в световые
Для этой цели применяют электронно-лучевую трубку (кинескоп)
с магнитной или электростатической фокусировкой электронного лу-
ча и магнитным отклонением его (аналогичную передающей) При-
нятые телевизионные сигналы, пропорциональные яркости отдельных
элементов передаваемого изображения, после детектирования по-
415
даются на катод кинескопа и управляют его электронным лучом.
Луч движется по поверхности флюоресцирующего экрана кинескопа
по такому же пути, как и в передающей трубке. Свечение каждой
точки экрана пропорционально интенсивности электронного луча и
в разных точках экрана различно в соответствии с передаваемым
изображением.
Телевизионный приемник должен разделить и направить в отдель-
ные тракты схемы видеосигнал с импульсами синхронизации и сигнал
звукового сопровождения; отделить сигнал синхронизации от сигнала
изображения, а затем сигнал строчной и кадровой синхронизации
и синхронизировать ими местные генераторы строчной и кадровой
разверток.
Рассмотрим принцип действия передающей трубки (рис 24.1).
Отраженный от изображения световой поток падает на поверхность
внутри трубки. Эта поверхность состоит из большого количества
фотокатодов К (фотосопротивлений) с общими анодами А. Под
действием светового потока, который поступает на каждый катод
от соответствующего элемента изображения, при обегании электрон-
ным лучом фотокатодов К через фотосопротивления проходят токи
и заряжают конденсаторы С, напряжения на которых пропорцио-
нальны яркости отдельных элементов изображения. При помощи
коммутатора В конденсаторы поочередно разряжаются через резис-
тор R, создавая на нем падение напряжения.
В реальной трубке используют мозаичный фотокатод (рис. 24.2),
представляющий собой пластинку диэлектрика 2, на одну сторону ко-
торой нанесен сплошной слой металла 3, выведен наружу и через
резистор R соединен с землей. Со стороны, обращенной к изобра-
жению, диэлектрик покрыт большим числом изолированных друг от
друга зерен серебра 1, обработанных цезием, которые представляют
собой фотоэлементы и выполняют роль обкладок конденсаторов.
Второй обкладкой всех конденсаторов является пластина 3. При про-
ектировании изображения на фотокатод на поверхности мозаики
возникает распределение электрических зарядов, представляющее
собой потенциальное «электрическое» изображение.
Роль коммутатора В выполняет электронный луч, создаваемый
электронным прожектором, который состоит из нити накала, катода 4,
управляющего электрода 5 (сетки), ускоряющего анода 6 и фокуси-
рующей катушки 7. Для отклонения электронного луча применяют
две катушки, создающие два взаимно перпендикулярных магнитных
поля. Изменением магнитного поля одной пары катушек электронный
луч движется вдоль строки, а второй пары — по вертикали. Для
движения луча с постоянной скоростью изменение магнитного поля
должно происходить пропорционально времени, следовательно, токи
в отклоняющих катушках должны изменяться по пилообразному
закону (рис. 24.3, а). Здесь 1\ — период времени развертки строки;
Т'с, Т" — соответственно время прямого и обратного хода луча;
Тк— период кадра; Т'к, Т"— соответственно время прямого и обрат-
ного хода развертки. Луч проходит по всем нечетным (или четным)
строкам и после продвижения вдоль последней нижней строчки
41b
Рис 24 1 Схема. поясняющая принцип
действия передающей трубки
Рис 24 2 Трубка с мозаичным фото-
катодом
отклоняется в верхнее положение (на рис. 24.3, б штриховой линией
показан обратный ход луча). Но он попадает не в исходную точку,
а сдвигается на половину строки. Чтобы во время возвратных
движений луч не разряжал конденсаторы, на управляющую сетку
в этот период подается большое отрицательное запирающее напря-
жение, благодаря чему электронный луч не поступает на фотокатод.
Таким образом, при обегании луча по строкам на сопротивлении /?
(см. рис. 24.1 и 24 2) выделяются сигнальные импульсы изображе-
ния, которые подаются на усилитель и затем на модулятор телевизи-
онного передатчика. Пока электронный луч обегает все строки, на
пластине вновь образуется «электрическое» изображение, соответ-
ствующее следующему кадру Этот процесс развертки изображения
продолжается непрерывно.
Приемная трубка состоит из электронного прожектора, откло-
няющих катушек, коллектора и экрана. Экран покрыт люминофором,
способным светиться под действием электронной бомбардировки.
Видеосигналы с выхода телевизионного приемника воздействуют
на управляющий электрод, изменяя интенсивность электронного
луча, а следовательно, яркость каждой точки экрана в соответствии
с яркостью данной точки объекта, изображение которого передается.
Рис 24 3 Схема, поясняющая принцип развертки изображения
417
Электронный луч приемной трубки должен точно так же очерчивать
строки, только в этом случае из отдельных элементов различной
яркости будет составлено неискаженное изображение. Для этой цели
сигналы кадровой и строчной синхронизации передаются одновре-
менно с видеосигналом. Максимальная частота видеосигнала для
черно-белого изображения 6,5 МГц, а цветного — 8,5 МГц.
Железнодорожные телевизионные установки должны обеспечи-
вать: обзор общим планом больших площадей 1000X300 м2 и про-
смотр отдельных участков этой территории крупным планом; при об-
зоре общим планом отчетливую видимость на всей территории от-
дельных вагонов и «окон» между ними; при просмотре крупным
планом видимость положения стрелки пути, дальность передачи теле-
визионной информации от передающей камеры до приемного устрой-
ства не менее 2 км; телеуправление передающей камерой из пункта
наблюдения, обеспеч ивающее повороты по горизонтали и вертикали,
а также оптические регулировки для просмотра территории при изме-
нении освещенности; работу аппаратуры на территориях станций
в различных климатических условиях; минимальную стоимость
аппаратуры.
24.2. Цветное телевидение
Цветное восприятие изображения объясняется наличием в сет-
чатке человеческого глаза трех разновидностей колбочек, каждая из
которых реагирует только на один из трех цветов — красный (R),
зеленый (G) или синий (В). Свет действует на все три группы
колбочек и суммарное возбуждение всех нервных волокон, идущих
от каждой колбочки, дает ощущение того или иного цвета. Абсо-
лютные значения возбуждения определяют яркость света, а их соот-
ношение в различных колбочках — цвет.
Различают три способа смешения цветов:
локальный, когда цвета по очереди (или одновременно) про-
ецируются на одно и то же место и вследствие инерционности глаза
смешиваются в зрительном восприятии цвета;
пространственный, когда цветные точки размещаются близко
друг к другу и цвета смешиваются вследствие того, что угол зрения
получается меньше р азрешающей способности глаза;
бинокулярный, когда световыми потоками различных цветов дей-
ствуют на сетчатки левого и правого глаз, а информация о цвете
смешивается в нервной системе зрения.
В цветном телеви дении цветной световой поток в пункте пере-
дачи раскладывается на три основных компонента R, G и В, которые
для получения исходного цвета смешиваются в пункте приема.
Возможно применение системы с последовательной (поочередной)
и одновременной передачами цветовых компонентов. В системе с
поочередной передачей цветов перед передающей трубкой враща-
ется диск с красным, зеленым и синим светофильтрами, каждый
из которых поочередно пропускает соответствующий компонент
цветного потока. В приемнике перед кинескопом синхронно и син-
418
Рис 24 4 Трехлучевая
масочная приемная трубка
фазно вращается аналогичный диск и в глазу наблюдателя происхо-
дит смешение компонентов.
В системе с одновременной передачей цветов применяют
трехлучевую масочную приемную трубку (рис. 24.4, а), в которой
смонтированы три электронных прожектора 1 и одна общая откло-
няющая система 2. На экране 4 размещены триады (в трубке
53ЛКЧЦ их 400 000) из точечных люминофоров, светящихся крас-
ным, зеленым и синим цветами при бомбардировке их электронами.
Перед экраном в трубке составлена металлическая маска 3 с отвер-
стиями против центра каждой триады.
Расположение отверстий маски против триад показано на
рис. 24.4, б, где отверстия зачернены Электронные прожекторы
размещены таким образом, что их сфокусированные лучи перекре-
щиваются в отверстии маски и попадают на три люминофора триады
(рис. 24 4, в) Три электронных луча совместно перемещаются по
строкам под действием отклоняющей системы и каждый попадает
на люминофор своего цвета
Луч каждого прожектора модулируется сигналом соответствую-
щего цветного компонента и три светящиеся точки создают ре-
зультирующий цвет.
Для создания совместимой системы необходимо так преобразо-
вать исходные сигналы, чтобы одним из передаваемых сигналов был
яркостный (сигнал черно-белого телевидения), для этого исходные
сигналы смешивают в постоянном соотношении, при котором на экра-
не масочной трубки получается опорный белый цвет. В системе
цветного телевидения, принятой в СССР, применяют опорный белый
цвет, который получается при смешении сигналов цветных компонен-
тов в следующих пропорциях:
б,7= 0,31/й + 0,59 и с, + 0,1Шв
Яркостный сигнал Uy, принятый на обычный телевизионный
приемник, обеспечивает получение черно-белого изображения. При-
емник цветного телевидения, кроме сигнала Uy, должен принять два
дополнительных сигнала, которые позволили бы воспроизвести цвет-
ное изображение. Такими сигналами являются U R U R—Uy
и Uв -у— Uв— Uу. Задачу преобразования сигналов U R, Uс и UB
в сигналы Uy, UR_y и UB_y в передающем устройстве (рис. 24.5, а)
выполняет пересчетное устройство (кодирующая матрица).
Декодирующая матрица приемного пересчетного устройства ПСУ
позволяет исходным сигналам UR, U6, UB управлять плотностью
электронных лучей приемной трубки. Поскольку на катоды масочной
419
Рис 24 5 Структурная схема приемника цветного изображения
трубки подаются сигналы Ur— Uy, U0— Uy и U в — Uy, а на ее сетку
сигнал Uy, то напряжение Uy компенсируется, лучи действительно
находятся под действием напряжений U R, Uа и U в и на экране трубки
появляется соответствующее цветное изображение.
Во французской системе, доработанной совместно французскими
и советскими учеными, получившей название secam (sequential
de Couleurs Avec Memoire — последовательная с запоминанием),
применяется поочередная передача двух сигналов цветности. За вре-
мя одной строки передается сигнал UR~y, за время следующей —
сигнал UiS_. y. В передающей части приемника цветного изображения
(см. рис. 24.5, а) электронный коммутатор ЭК управляется строч-
ными импульсами и подключает последующую часть схемы то к трак-
ту, по которому передается сигнал UR_y, то к тракту сигнала Uв~у.
Последовательность этих ил^цульсов через ФНЧ поступает на частот-
ный модулятор ЧМ поднесущей faB, фаза которого меняется через
кадр. С выхода ЧМ сигнал подается на смеситель См. В результате
получается частота изображения f„3, которая поступает на моду-
лятор Мд.
Схема высокочастотной части цветного телевизионного приемника
до видеотракта, а также схема звукового канала не отличаются
от таковых в приемнике черно-белого сигнала. В приемнике
(рис. 24.5, б), как и в передающей части системы, имеется элек-
тронный коммутатор ЭК Синхронизация работы этого коммутатора
и соответствие цвета обеспечиваются специальной схемой (строби-
420
рующим устройством СУ), в которой осуществляется стробирова-
ние импульсов строчной развертки и импульсов релаксационного
генератора РГ, ведомого сигналами «вспышки». На вход РГ сигнал
подается через полосовой фильтр ПФ, выделяющий частоту цвета
fUB С электронного коммутатора ЭК сигналы через устройство огра-
ничения УО, частотный детектор ЧД и видеоусилитель ВУ поступают
на катоды ЭЛТ. Цепь развертки содержит амплитудный селектор
АС и генератор развертки
Сигнал изображения, приходящий сразу после момента совпа-
дения импульсов в стробирующем устройстве, должен быть направ-
лен для управления «красным» (действующим на красные люмино-
форы) лучом.
Для получения сигнала U а-у на выходе пересчетного устройства
ПСУ (декодирующей матрицы) нужно одновременное наличие на его
входе сигналов Uи U в-у Вследствие того что эти сигналы
с выхода полосового усилителя ПУс поступают поочередно, в схему
введена линия задержки ЛЗ на 64 мкс (время передачи одной стро-
ки). В результате на обоих выходах электронного коммутатора каж-
дый сигнал существует непрерывно, повторяясь за время передачи
двух строк. Один раз он идет непосредственно с выхода полосового
усилителя, а второй — через линию задержки
24.3. Области применения
Телевидение на железнодорожном транспорте в основном при-
меняют для обзора сортировочных станций, пассажирских платформ,
территории вокзала, переездов и контейнерных площадок; проверки
прибытия поездов на станцию в полном составе; дистанционного
наблюдения за экипировкой локомотивов и управления ею; списы-
вания и передачи информации о прибывающем составе; проверки
размещения подвижного состава в пределах контрольных столби-
ков и т. д
Использование телевидения для обзора сортировочного парка
дежурным по горке при роспуске и формировании поездов повы-
шает оперативность его работы, сокращает время обработки соста-
вов, позволяет эффективнее использовать пути парка и повышает
безопасность обслуживающего персонала.
Телевизионный обзор станции дает возможность маневровому
диспетчеру или дежурному по станции контролировать выполнение
своих команд машинистом маневрового локомотива и по радиосвязи
или громкоговорящей установке давать необходимые дополнитель-
ные указания. При формировании или приеме длинносоставных по-
ездов дежурный по станции может быстро проверить, зашел ли конец
состава за стрелки смежных путей.
Применение телевизионных установок повышает не только произ-
водительность труда работников железнодорожного транспорта, но
и улучшает использование технических средств станции, повышает
ее перерабатывающую способность, сокращает простои вагонов и
играет большую роль в обеспечении безопасности движения поездов.
421
ГЛАВА
25
УСТРОЙСТВА ВОКЗАЛЬНОЙ АВТОМАТИКИ
25.1. Автоматическая справочная установка АСУ-3
и указатели отправления пассажирских поездов
Автоматическая справочная установка АСУ-3 содержит: корпус
с подставкой, панель управления, блок информации, устройства авто-
матики и освещения. Выполнена она в виде пульта с кнопочной
панелью управления (54 кнопки, размещенные в шести вертикальных
рядах). Информационные пластины (блок информации) представля-
ют собой прозрачные пластмассовые пленки, приваренные с трех
сторон, с четвертой боковой стороны предусмотрен карман, в который
закладывают карты с нанесенной машинописным способом инфор-
мацией. Площадь информационного поля 320X265 мм. Среднее вре-
мя получения справки 9 с. Содержание справки зависит от области
применения АСУ-3.
Эту справочную установку широко используют не только на же-
лезнодорожном транспорте, но и в авиапортах, автовокзалах, пред-
приятиях металлургической, пищевой промышленности и в других
отраслях народного хозяйства. Система применима в тех случаях,
когда необходимо выдавать информацию в виде визуальной справки.
Указатель отправления пассажирских поездов располагают на
пассажирских платформах, в помещениях вокзала и по пути" следо-
вания пассажиров к платформе. Необходимые показания на указате-
лях устанавливают и контролируют из центрального поста (дик-
торской) .
В отечественную систему информации о поездах, отправляю-
щихся с одного пути, включают до пяти указателей. Информаци-
онная емкость механизмов указателя (количество надписей) 26. Раз-
меры информационных окон для надписей, мм, приведены ниже.
Станция назначения и остановочные пункты 80X160
Время отправления, ч 80X130
То же, мин 80X60
Видимость информации на указателе обеспечивается на расстоя-
нии 20 м. Система указателей состоит из напольных устройств и
устройств управления (постового оборудования). К напольным
устройствам относятся платформенные и вокзальные (групповые)
указатели. Постовое оборудование включает в себя пульт управ-
ления, релейную стойку и стойку искателей в расчете на десять путей.
Если число путей превышает десять (до 20), то в комплект оборудо-
вания добавляют дополнительную стойку.
Состав информации и способ ее представления в напольном
устройстве следующий:
422
для поездов дальнего следования станция назначения, номер и категория поезда,
время отправления часы, десятки минут, единицы минут,
для поездов пригородною сообщения станция назначения, остановочные пункты,
время отправления часы, десятки минут, единицы минут
Информацию наносят черной краской на пластинах шаговых
механизмов Информационные надписи располагают на двух плас-
тинах. Станции назначения, а также номер, категорию поезда и оста-
новочные пункты выполняют на пластинах на вокзале согласно
расписанию движения поездов Цифры на пластинах механизмов
времени пишут на заводе-изготовителе.
Передняя панель пульта управления разделена на четыре секции:
кнопки набора станций назначения и номеров поездов дальнего
следования и относящиеся к ним контрольные лампочки; кнопки
набора станций назначения и остановочных пунктов пригородного
сообщения и относящиеся к ним контрольные лампочкй; кнопки
набора времени отправления поезда; путевые (пусковые) кнопки.
На пульте имеются три типа кнопок: наборные, пусковые и вспо-
могательные К вспомогательным относятся следующие кнопки:
кнопки отмены заготовленной информации (без фиксации поло-
жения) . Они имеются в каждой наборной группе, за исключением
группы десятков и единиц минут, где установлена общая кнопка;
вспомогательная кнопка (с фиксацией положения), применяется для
управления указателями при количестве путей больше десяти; ава-
рийная кнопка (без фиксации положения), используется для уста-
новки механизмов и контрольных искателей в нулевое положение
при нарушении синхронности; кнопка промежуточного положения
(с фиксацией положения), предназначена для установки механизмов
и искателей в промежуточное положение при регулировке контроль-
ных цепей; кнопка освещения указателей (с фиксацией положения),
служит для включения освещения надписей в указателях.
Релейная стойка представляет собой металлический каркас, на
котором на панелях и платах размещены все реле набора, пуска
и контроля, измерительные приборы и коммутирующие устройства.
В основу построения релейной стойки и стойки искателей зало-
жены следующие положения:
информационный приказ передается в два этапа: набор (нажа-
тием кнопок набора в секциях I—III пульта) и посылка на требуемый
путь (нажатием соответствующей кнопки в IV секции пульта).
Ошибочно набранную информацию можно отметить только на первом
этапе;
набранная информация фиксируется контрольными лампочками
на пульте и кнопочными наборными реле релейной стойки. По мере
установки информации на указателях лампочки гаснут, а наборные
реле отпускают якоря,
адрес следования информации определяется кнопкой пути, путе-
выми и линейными реле;
постовое оборудование соединяется с напольными устройствами
только в момент передачи информации, установленной на указателях,
с использованием запоминающего устройства, смонтированного на
423
шаговых искателях ШИ-25/4. Ламель искателя соответствует опреде-
ленной надписи на шаговом механизме указателя;
одновременная передача информации на разные пути исключа-
ется;
шаговые механизмы указателей работают синхронно с шаговыми
искателями.
25.2. Визинформ
Информационное оборудование Визинформ (визуальная инфор-
мация), выпускаемое Венгерской Народной Республикой, используют
в качестве указателя отправления и прибытия поездов. Оно состоит
из блока ввода информации, соединительного блока, блока управ-
ления и табло.
Табло выполнено из буквенных полей, единичным элементом
этого поля является буквенный элемент, который состоит из полу-
круглой перекидной пластины (рис. 25.1), изготовленной из магнит-
ного материала. Одна сторона перекидной пластины светлая, дру-
гая — темная. Эта пластина установлена на подшипниках 1 таким
образом, что она может поворачиваться вокруг разделяющей свет-
лую 2 и темную 3 половины основной плиты, благодаря чему элемент
изображения может быть темным или светлым.
В зависимости от полярности напряжения, подключаемого к ка-
тушке 4, находящейся на Y-образном сердечнике 5, элемент изобра-
жения принимает светлое или темное состояние, которое остается пос-
ле снятия напряжения. Одно буквенное поле имеет габаритные раз-
меры 150X97 мм и состоит из 35 буквенных элементов (пять в строке
и семь в столбце). Диаметр буквенных элементов 14 мм, расстояние
между их центрами 16 мм. Полный набор письменных знаков 64,
скорость ввода информации в международном коде МТК № 2 состав-
ляет 50 или 100 Бод.
Максимальное количество одновременно действующих табло в
основном исполнении равно четырем плюс одно контрольное, в рас-
ширенном исполнении — восемь плюс одно контрольное табло. Чет-
кое изображение обеспечивается на расстоянии от 3 до 40 м. Табло
Матрица
Р11 Р12 Р13 Р1Р Р15
Р21 Р22 Р23 Р2Ч Р25
Р31 рзг РЗЗ РЗЦ Р35
РЧ1 РК Pi/3 РЦЦ РЧ5
Р51 Р52 РЗЗ Р5Ц Р55
Р61 Р62 Р63 Р6Р Р65
PH РП Р13 РП Р75
Рис 25 1 Схема табло инфор-
мационного оборудования Ви-
!ииформ
424
Рис 25 2 Сгруктурния схема блока управления
работает при температуре окружающей среды от —25 до -(-60 °C.
Записываемая на табло буква определяется по матричной сис-
теме, в которой строка выбирается подачей к зажиму 7 потенциала
+ 24 В, а столбец — потенциала 0 к зажиму 8. В этом случае контак-
ты реле Р замыкаются и создают цепь питания катушек возбуждения
У-образных сердечников. Контактами реле Р11 — Р75 все концы
указанных обмоток через диоды соединены между собой, однако ток
проходит через катушки возбуждения только того буквенного поля,
который был выделен логикой, выполненной на интегральных схемах
блока управления.
Блок управления осуществляет три основные функции: ввод ин
формации, выделение буквенного поля, запись письменного знака
При вводе информации международным кодом МТК № 2 после-
довательно поступающие сигналы преобразуются в параллельный
код, декодируются, объединяются логическими схемами ИЛИ и по-
даются на выходы матрицы, которая генерирует письменные знаки.
С выхода телетайпа или телеграфного канала кодирования инфор-
мация (код МТК № 2) поступает в блок ввода информации 1
(рис. 25.2), где сигналы ограничиваются по уровню, регистром сдвига
преобразуются в параллельный код и фиксируются в запоминающем
устройстве. С выхода блока 1 сигнал поступает в декодирующее
устройство 2, которое при помощи демультиплексора декодирует по-
ступающие коды и выбор строки. С другого выхода блока 1 сигнал
поступает в блок 3 объединения с помощью логических элементов
ИЛИ письменных знаков кода МТК № 2. Здесь же осуществляется
перевод на латинские и русские буквы и цифры, а также сохраняется
и кодируется последний (конечный) код «переключения».
С выходов блоков 2 и 3 сигналы приходят в блок объединения
кодов 4. Этот блок объединяет декодированные сигналы двух кодов
и управляет генерирующей диодной матрицей письменных знаков
5 с 64 входами и 36 выходами, из которых 35 соединены с блоком
запоминающего устройства 6, здесь осуществляется фактическое
генерирование письменных знаков. 36-й выход соединен с централь-
ным блоком 7. Этот выход сигнализирует управляющим цепям,
что код данного письменного знака поступил в оборудование,
425
после чего следует запустить необходимые для записи указания.
Блок 7 выполняет следующие функции: под действием поступаю-
щих из матрицы 4 сигналов стирает информацию в запоминающем
устройстве (ЗУ) 6 и вводит в него новую информацию, сохраняет
необходимое для автоматического стирания указание и создает необ-
ходимый для перевода в основное положение импульс. Этот блок
связан с центральным блоком 8, блоком управления запоминающего
устройства записи 9, блоком запоминающего устройства записи 10,
блоками выбора строки 11 и выделения столбца 12.
Блок 8 содержит генератор тока автоматического стирания;
управляющие цепи автоматического стирания информации на табло;
сигнальные лампочки; генератор напряжения возбуждения для раз-
мещенного на табло буквенного элемента, сигнализирующего заня-
тость. Блок 9 сохраняет необходимые для выполнения записи ука-
зательные коды, он содержит дифференцирующие цепи записи,
перекодирует цифры от 0 до 9, выдает указательные сигналы для
запоминающего устройства записи. Блок 10 выполняет записи в соот-
ветствии с указаниями, поступающими из блока 9, преобразует
и хранит их. Данные, касающиеся выделения табло, сохраняются
только для четырех табло. Если их более четырех, то предусматри-
вают дополнительный блок.
В блоке И требуемая строка выбирается программирующим ре-
гистром сдвига, который выполнен на ЗУ типа Д. Регистр опреде-
ляет строки данного табло. В блоке 12 программирующий регистр
сдвига выделяет требуемый столбец. Смещение выделения столбца
осуществляется смещением записи в регистре сдвига.
Генератор запоминающего устройства блока 13 обеспечивает бук-
венные элементы напряжением необходимой полярности. В состоянии
покоя напряжение на его выходе равно нулю. Под действием соответ-
ствующего управления на буквенные элементы на выходе генератора
появляется напряжение (плюс или минус).
Ввод информации осуществляется с помощью типового буквопе-
чатающего телеграфного аппарата или устройства для считывания
перфоленты. Находящаяся на перфоленте информация печатается на
рулоне телеграфного аппарата и одновременно подается на табло, за-
писывается в требуемый столбец и требуемую строку данного табло.
После окончания записи сразу же выделяется нужное буквенное поле,
куда записывается соответствующий письменный знак. После оконча-
ния выписывания первого знака блок управления автоматически вы-
деляет следующее буквенное поле той же строки. Если строка запол-
нилась, то выделяется первое буквенное поле следующей строки. Во
время записи одной строки можно остановить запись и дать указание
перейти на то же самое буквенное поле следующей строки. Допуска-
ется выполнять записи одновременно на нескольких табло. В системе
предусмотрено автоматическое стирание строки во всех или одном
табло. После стирания последнего буквенного поля строки автома-
тическое стирание прекращается.
При выключении системы блок управления переводится в состоя-
ние, свободное от выделения буквенного поля.
426
ГЛАВА
26
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
СРЕДСТВ СВЯЗИ, ОРГАНИЗАЦИЯ И ПЛАНИРОВАНИЕ
ХОЗЯЙСТВА СИГНАЛИЗАЦИИ И СВЯЗИ
26.1. Основные показатели эффективности применения
средств связи
Основным показателем эффективности средств связи является
срок окупаемости Тк, в годах, или коэффициент экономической
эффективности капиталовложений Е:
Ти=К/(С-Э), Е=\/т„,
где К—капиталовложения;
С — доход от эксплуатации связи,
Э — эксплуатационные расходы на содержание устройств связи
Значения нормативных коэффициентов экономической эффектив-
ности и сроков окупаемости по устройствам связи приведены
в табл. 26.1.
Таблица 26 1
Устройства связи Ея Тп, годы
Воздушные, кабельные и радиорелейные линии связи, линейные сооружения местных телефонных сетей и радиофикация 0,13 8,0
Станционные сооружения и оборудование телефонной связи 0,14 7,0
Сооружения и оборудование радиосвязи, телевидения и мест- ной телефонной связи 0,15 6,6
Станционные сооружения и оборудование многоканальной телефонной связи 0,2 5,0
Под экономической эффективностью средств связи понимают
тот реальный эффект, который возникает в народном хозяйстве
в результате применения и улучшения обслуживания средствами
связи железных дорог и относится к затратам на создание и эксплу-
атацию этих средств. Эффективность применения связи основывается
на учете затрат непосредственно связи и затрат эксплуатационной
деятельности железных дорог с учетом воздействия их на результаты
деятельности народного хозяйства в целом.
Применение средств связи позволяет получить экономию за счет
ускорения обработки составов поездов на станции, более эффектив-
ного использования локомотивов, повышения производительности
труда работников железной дороги.
Ускорение проследования грузов через станцию и по перегону
обеспечивает экономию оборотных фондов отраслей народного хо-
зяйства
427
Crp = АР, (/брс - /срс)/365,
где А — средняя цена 1 т груза (для среднесетевых условий принимается
190 руб ),
Л/365 —суточный грузопоток, для которого сокращается время прохождения
груза,
/бРс — <срс — разность времени проследования грузов через станцию и перегон
в условиях отсутствия /брс и применения /срс связи, сутки
При сравнении двух вариантов с одноэтапными капиталовложе-
ниями срок окупаемости дополнительных капитальных затрат (более
дорогого варианта)
Т = (К2 - К1) / (3/ - 32),
где К1 и К2— капитальные затраты по первому и второму вариантам (К2'> К1);
Э1 и Э2 — годовые эксплуатационные расходы по первому и второму вариантам
(3/> 32)
Наилучший вариант выбирают определением суммарных приве-
денных капитальных затрат и эксплуатационных расходов по каж-
дому варианту. Наиболее целесообразным по денежным показателям
считают вариант, у которого сумма годовых приведенных строитель-
ных и эксплуатационных затрат будет минимальной:
Зпр = С, + Е„ К. — mm или Эпр = К, + TVC. = mm,
где С. — годовые эксплуатационные расходы по каждому варианту,
Еи — нормативный коэффициент экономической эффективности,
К. — капитальные затраты (удельные капиталовложения на единицу продукции)
по вариантам,
7’н—нормативный срок окупаемости капитальных вложений
Годовой экономический эффект от внедрения новых средств связи
определяется разностью приведенных затрат до и после внедрения
этих средств
Зг = (Сс + ЕиКс) — (С„ + ЕЦКИ\
где Сс, Сн — годовые эксплуатационные расходы до и после внедрения новых средств
связи,
Ен — капитальные вложения до и после внедрения новых средств связи,
Кс и Ки — нормативный коэффициент экономической эффективности
Если в качестве данных используют удельные капитальные за-
траты Ку и себестоимость единицы перевозок, работ и услуг, то годо-
вой экономический эффект окупаемости
3Г~ [ (С су 4“ Еи Key) - (Сну 4- Еи К ну) ] Р Н,
где Ри — годовой объем перевозок, работ и услуг после внедрения новых средств
связи
Кроме расчета стоимостных показателей, при выборе вариантов
учитывают также технические и эксплуатационные показатели, в
том числе; рост производительности труда или перерабатывающей
способности станции; создание условий, обеспечивающих повыше-
ние безопасности обслуживающего персонала; соответствие проек-
тируемых устройств современному уровню техники, надежности и
эксплуатационная гибкость системы связи. Эти показатели особенно
важно учитывать при сравнении вариантов, которые по приведенным
расходам различаются мало или равноценны.
428
Таблица 26.2
Линия Число каналов системы передачи Соотношение, % Линия Число каналов системы передачи Соотношение, %
капиталь ных затрат эксплуата ционных расходов капиталь ных затрат эксплуата ционных расходов
Воздуш- 3 100 100 Коак- 300 7,5 2,8
ная 12 60 40 скальный 900 6 2,5
Симмет- 12 28 15 кабель 1920 4 1.1
ричный ка- 24 19 6 Радио- 24 90 77
бель 60 10 4 релейная 60 600 17 3 7,7 1,3
Внедрение автоматических телефонных станций дает возможность
сократить на каждые 1000 номеров общий штат, обслуживающий
телефонную станцию, примерно на 30 чел. и повысить производи-
тельность труда в 3—4 раза.
Примерная экономическая эффективность отдельных устройств
связи приведена в табл. 26.2.
Линии связи на железнодорожном транспорте используют для
организации поездной радиосвязи.
26.2. Организация и планирование хозяйства
сигнализации и связи
Материально-техническая база хозяйства сигнализации и связи
включает в себя электротехнические заводы, дорожные электро-
технические мастерские, дорожные лаборатории и строительные
участки (строительно-монтажные поезда), прорабские пункты.
Основные задачи дистанции сигнализации и связи следующие:
высококачественное содержание устройств автоматики, телемеха-
ники и связи, обеспечивающее безопасное и бесперебойное движе-
ние поездов, быстрое устранение повреждений, выполнение всех
видов ремонта устройств в соответствии с утвержденными планами
и. графиками;
внедрение новейших достижений науки и техники, прогрессивных
технологических процессов, применение передовых методов труда,
повышение уровня механизации трудоемких процессов;
обеспечение работников дистанции необходимыми для выпол-
нения работ приборами, инструментами, материалами, запасными
частями, а также документацией;
разработка и проведение мероприятий по развитию и совершен-
ствованию хозяйственной деятельности дистанции, выявлению и ис-
пользованию внутренних резервов по повышению производитель-
ности труда, качества, экономному расходованию материалов, сни-
жению себестоимости работ;
выполнение отдельных работ по строительству устройств авто-
матики, телемеханики и связи в соответствии с планом;
организация изобретательской и рационализаторской работы на
дистанции, рассмотрение поступающих и внедрение принятых пред-
429
ложенйй, оказание технической помощи изобретателям и рациона-
лизаторам;
разработка и реализация мероприятий по охране труда и технике
безопасности при выполнении работ и противопожарных меро-
приятий;
подбор и расстановка кадров инженерно-технических работников,
рабочих и служащих, создание нормальных условий работы и быта,
организация совместно с профсоюзом социалистического соревно-
вания работников дистанции, обобщение и распространение опыта
передовиков производства;
точное выполнение Правил технической эксплуатации железных
дорог Союза ССР, приказов и инструкций МПС, управления и от-
деления дороги.
Основные фонды и оборотные средства дистанции сигнализации
и связи. Основные производственные фонды дистанции включают
в себя сооружения и устройства автоматики, телемеханики и связи
для управления движением поездов, механизированных сортировоч-
ных горок, проводной и радиосвязи, вокзальной автоматики; транс-
портные средства и механизмы, а также инструмент и инвентарь
стоимостью более 100 руб. при сроке службы более одного года.
К непроизводственным основным фондам относятся жилые дома,
клубы, больницы, санатории, стадионы и другие объекты, которые
непосредственно в производственном процессе не участвуют.
Если обозначить первоначальную стоимость, руб., определенного
элемента основных фондов через К, а срок службы его, годы, через t,
то ежегодные отчисления на возобновление, руб./год, AB—K/t.
На продукцию должна быть перенесена только разница между
первоначальной К и ликвидной (остаточной) К„ стоимостями. По-
этому отчисления на реновацию АВ=(К— K0)/t.
Так как к концу срока службы вся стоимость объекта (100%)
должна быть перенесена на продукцию, то норма ежегодных от-
числений на реновацию qB— 100/Л Для элементов основных фондов,
имеющих остаточную стоимость, эта зависимость
qB = [100 (K-Ko)]/(Kt) = 100Д(1-Ко/Ю
Если срок службы выразить через норму отчислений и поставить
это значение в формулу годичных отчислений на возобновление,
получим
= XvB/100
Ежегодные отчисления на капитальный ремонт определенного
вида основных фондов
Др = Е кр п/1,
где Екр — расходы на единицу капитального ремонта,
п—количество капитальных ремонтов за срок службы
Норма ежегодных амортизационных отчислений на капитальный
ремонт, % от первоначальной стоимости основных фондов,
отсюда
430
<7Р = (Др//С) 100= 100£крп/(К/),
Ар = Kqp/iOO
Общие ежегодные амортизационные отчисления на замену и капи-
тальный ремонт данного вида основных фондов
Л _ , , л _ , Кд? _ К (<?„ + дР) _ Кд
в+ v 100 + 100 100 100 ’
где q — норма ежегодных амортизационных отчислений на замену и капитальный
ремонт, % от первоначальной стоимости данного вида основных фондов
Система управления хозяйством сигнализации и связи. Управ-
ление хозяйством сигнализации и связи осуществляется по четырех-
звенной системе: министерство — дорога — отделение — дистанция
сигнализации и связи.
Главное управление сигнализации и связи (ЦШ) имеет отделы
сигнализации, централизации и блокировки (ЦШЦ), телефонно-
телеграфной связи (ЦШС), отдел радиосвязи (ЦШР), механизации
сортировочных горок и автоматизации станционной работы
(ЦШМГ), технический (ЦШТех), капитального строительства
(ЦШКС), комплектации (ЦШХ), плановый, труда и заработной
платы (ЦШП)
Главное управление сигнализации и связи руководит работой
служб сигнализации и связи на дорогах, подчиненных ему в опера-
тивно-техническом отношении. Служба сигнализации и связи имеет
собственный аппарат, состоящий из отделов сигнализации, центра-
лизации и блокировки (ШЦ), радиосвязи и пассажирской авто-
матики (ШРА), связи (ШС), механизированных горок (ШМГ),
технического (ШТех), группы работников по планированию, труду
и заработной плате (ШП), дежурных по обеспечению нормального
действия устройств автоматики, телемеханики и связи (ШД).
В зависимости от наличия обслуживаемых устройств в дистанции
организуют: линейные участки и околотки автоматики и телемеха-
ники: автоблокировки, диспетчерской централизации и т. д ; линей-
ные участки и околотки: объединенные (автоматики и связи), кабель-
ные, радиосвязи и т. д.; укрупненные участки и околотки автоматики,
телемеханики, проводной и радиосвязи; станционные участки и око-
лотки автоматики и телемеханики, электрической централизации
стрелок и сигналов, постов диспетчерской централизации и т. д.;
станционные участки и околотки связи: местной, многоканальной,
телеграфной, радио и т. д.
В зависимости от ресурсов дистанции и местных условий техни-
ческое обслуживание устройств может проводиться околотковым,
бригадным и бригадно-околотковым методами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте /Д. П. Бори-
сов, А. А. Казаков, А. А. Устинский, А. Я. Кормилицин. М.: Транспорт, 1973. 311 с.
2. Автоматическая локомотивная сигнализация и авторегулировка /А. М. Брылеер,
О. Поупе, Д. С. Дмитриев и др. М.: Транспорт, 1981. 320 с.
3. БодиловскийВ. Г., УстинскийА. А. Радиорелейная связь на железно-
дорожном транспорте. М.: Транспорт, 1980, 280 с.
4. Б у б н о в В. Д. Полуавтоматическая блокировка. М.: Транспорт, 1981. 229 с.
5. Велтистов П. К. Схемы релейной централизации малых станций. М.: 1 ранс-
порт, 1974. 216 с.
6. Три цевский П. М., М амченко А. Е., Степенский Б. М. Основы авто-
матики, импульсной и вычислительной техники. М.: Сов. радио, 1979. 390 с.
7. Дмитриев В. С. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики. М.:
Транспорт, 1982. 268 с.
8. Казаков А. А. Релейная централизация стрелок и сигналов. М.: Транспорт,
1984. 328 с.
9. Казаков А. А., Давыдовский В. М., Казаков Е. А. Устройства
автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. М.: Транс-
порт, 1983. 375 с.
10. Казаков А. А., Казаков Е. А. Автоблокировка, локомотивная сигнализа-
ция и автостопы. М.: Транспорт, 1980. 359 с.
11. КокуринИ. М., Кондратенко Л. Ф. Эксплуатационные основы устройств
железнодорожной автоматики и телемеханики. М.: Транспорт. 1980. 168 с.
12. Лозинский С. Н., Алексеев А. Г., Карпенко П. Н. Аппаратура
автоматического обнаружения перегретых букс в поездах М.. Транспорт,
1978. 159 с.
13. Материалы XXVI съезда КПСС. М.: Политиздат, 1981. 171 с.
14. Михайлов А. Ф., Фельдман А. Б., Частоедов Л. А. Электро-
питание и энергоснабжение устройств автоматики, телемеханики и связи на же-
лезнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1975. 378 с.
15. Методические указания по определению экономической эффективности новой
техники, изобретений и рационализаторских предложений на железнодорожном
транспорте. М.: Транспорт, 1980 144 с.
16. Н о в и к о в М. А., П е т р о в А. Ф.л Степанов Н. М. Проектирование авто-
матической блокировки на железных дорогах. М.: Транспорт, 1979. 328 с.
17. Ошурков И. С., Бар каган Р. Р. Проектирование электрической центра-
лизации. М.: Транспорт, 1980. 295 с.
18. Пенкин Н. Ф., Карвацкий С. Б., Егоренков Н. Г. Диспетчерская
централизация системы «Нева». М.: Транспорт, 1973. 216 с.
19. Пенкин Н. Ф., Павлов Н. А. Диагностическая централизация системы
«Луч». М.: Транспорт, 1982. 303 с.
20. П е т р о в Ю. Д., Куперов А. И.. Лопатин М. П. /Под ред. Ю. Д. Перебо-
рова. Экономика, организация и планирование хозяйства сигнализации и связи.
М.: Транспорт, 1981. 302 с.
21. Поездная и станционная радиосвязь /Г. Н. Зражевский, Ю. В. Ваванов, А. В. Ели-
заренко, А. А. Танцюра, С. И. Тропкин. М.: Транспорт, 1978. 344 с.
22. Рельсовые цепи магистральных железных дорог /В. С. Аркатов, Н. Ф. Котля-
ренко, А. И. Баженов, Т. Л. Лебедева. М.: Транспорт, 1982. 359 с.
23. Р о д и м о в Б. А., П а в л 6 в В. Е., П р о к и н о в а В. Д. Проектирование меха-
низированных и автоматизированных сортировочных горок. М.: Транспорт,
1980. 96 с.
24. Телеуправление стрелками сигналами /А. С. Переборов, А. М. Брылеев, В. Ю. Ко-
курин и др. М.: Транспорт, 1981. 390 с.
25. Фонарев Н. М. Автоматизация процесса расформирования составов на сор-
тировочных горках’. М.: Транспорт, 1971. 272 с.
26. X у до в В. Н. Избирательная телефонная связь на железнодорожном транспорте.
М.: Транспорт, 1981. 240 с.
432
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абонентский пункт 361
Автоматизация сортировочных горок 422
Автоблокировка 3, 119
— двусторонняя 121, 129
— односторонняя 121
Автомат цифровой 31
Аппарат телеграфный 352, 353
— фототелеграфный 357
Аппаратура КРАП 164
Бленкер 309
Блочная маршрутная релейная цент-
рализация 208
Вагоно-часы простоя 274
Весомер 250
Видеосигнал 416
Время ожидания роспуска 275
— приготовления маршрута 273
— роспуска состава 275
Высвобождаемые основные средства 268
Датчик 17
— емкостной 20
— избирательного вызова 326
— индуктивный 20
— оптический 22
— потенциометрический 18
— терморезисторный 20
Действующая длина антенны 374
— поверхность антенны 402
Делитель частоты 36,37
Дельта-модуляция 410
Демультипликатор 39
Дешифратор 37
Дистанционный контроль подвижного
состава (ДИСК-БКВ-Ц) 165
Диспетчерская централизация 5
--- полярно-частотная 222
---системы «Луч» 237
---«Нева» 234
--- частотная 222
Длина волны 296
Дифракция 375
Достоверность исполнения приказов 225
Дроссель-трансформатор 84
Емкость систем кодового управления 225
Загрузка кодовой линии 225
Замедлитель вагонный 248
Затраты приведенные 268
Защищенность информации 224
Интервал горочный технологический 275
— межпоездной 275
— скатывания отцепов 246
Искатель вызова 314
— групповой 318
— декадно-шаговый 314
— линейный 317
— предварительный 317
— шаговый 314
Канал связи 278
— — системы однополосной двухпро-
водной
— ------ четырехпроводной 278
- - тональной частоты 270
Капитальные вложения 268
Комплексная автоматизация маневро-
вых операций 216
Контакт магнитоуправляемый 26
Контроль циклический 222
Коэффициент ассиметрии тягового
тока 93
— затухания 295
— избыточности кода 62
— затухания 375
— направленности 375
— обрывности 298
— распространения 295
— участковой скорости 271
— фазовый 295
— эффективности нормативный 268
---ЭЦ 272
Кросс 308
Линия волноводная 413
— волоконно-оптическая 414
— оптическая 413
— радиорелейной связи 402
------- зоновая 405
-------магистральная 405
— связи 55
Локомотиво-часы простоя 274
Маневровая АЛС (МАЛС) 216
Матрица декодирующая 419
— кодирующая 419
Метод избирательный 69
— индустриальный 261
Микрофон угольный 297, 298
— электромагнитный 298, 299
Многократные координатные соедини-
тели 319
Модуляция амплитудно-импульсная
(АИМ) 406
433
— импульсно-кодовая (ИКМ) 408
— фазовая 379
— фазо-импульсная (ФИМ) 406
— частотная 245
— широтно-импульсная (ШИМ) 407
Мощность тормозных позиций 216
Мультиплексор 38
Мультиплексор передачи данных
(МПД) 366
Надежность 14
Номеронабиратель 315
Обгон грузовых поездов 270
Обдувка стрелок 252
Обратная связь 9
Объект управления 8
Объем информации 373
Ограждение дистанционное 212
Отказ 14
Педаль магнитная 21
— рельсовая 18
— трансформаторная компенсацион-
ная 20
Переезд охраняемый 172
Перерабатывающая способность сорти-
ровочной горки 247
Погрешность 12
Поездограф 222
Поездо-часы простоя 269
Полином производящий 65
Порог чувствительности 12
Пост горочный 252
— управления 221
Почта пневматическая 252
Приемник путевой 61
— тональный избирательного вызо-
ва 327
Принцип спорадический 225
Производительность труда 268
Пропускная способность 272
Пульт-манипулятор 209
Пункт линейный 221
Пупинизация 297
Радиосеть 382
Радиофикация пассажирских г поез-
дов 391, 392
Расходы эксплуатационные 267
Регулировочная таблица рельсовой
цепи 101
Режимы работы рельсовой цепи 86
Реле двухэлементное секторное 29
— нейтральное 24
— переменного тока 28
— поляризованное 27
Рельсовая цепь наложения 177
— - нормально замкнутая 79
---нормально разомкнутая 79, 253
Реперфоратор 353
Роспуск составов 257
Светофор заградительный 171
— горочный 251
— станционный 102
Связь избирательная 323
— дальняя 337
— информационная 351
Сети связи дорожные 277
---магистральные 277
--- отделенческие 277
---ЭВМ коммутируемые 368
—-------некоммутируемые 368
Сигналы 102
- - строчной и кадровой разверток 416
Сигнализация обвальная 182
— оповестительная 182
- переездная 171
Синхронизация 67
Система автоматического управления
торможением 155
— дифференциальная 339
— компенсации 10
— местной батареи 300
— однополосная двухпроводная 340
— четырехпроводная 340
— передачи многоканальная 341
— передачи информации 55
— программного управления 10
— вызова селекторного 324
— — тонального 325
— центральной батареи 300
Скорость техническая 270
— участковая 271
Сопротивление волновое 294
— 'изоляции 79
— излучения 374
Срок окупаемости 268
Ствол связи 403
Станции РРЛ узловые 403
Станционные переключатели контакт-
ной сети 221
Счетчик импульсов 36
Телеизмерение 54
Телесигнализация 54
Телеуправление 54
Телеобработка данных 366
Телетайпы 353
Телефоны 217
Трансмиттер 353
— кодовый 30
— маятниковый 34
Управление местное 233
---стрелками 211
— резервное 227
Уровень затухания 296
— абсолютный 296
434
— измерительный 296
— относительный 296
Ускорение движения отцепа 251
Устройство автоматическое управляю-
щее 8
— ограничивающее 171
— стробирования 421
— управления входным светофо-
ром 196
Участок приближения 171
Характеристика переходная 14
— статическая 12
Цепь фантомная 338
Численность работников 267
Шифратор 37
Шкаф батарейный 111
— радиопроводной связи 395
Шлагбаум 171
Шумоподавитель 381
Шунт поездной 78
Щиток переездной сигнализации 177
Электронно-лучевая трубка 415
Экономия энергетических затрат 272
Электропривод стрелочный 421
Эффект местный 301
— шутовой 78
— экономический 269
Эффективность диспетчерской центра-
лизации 272
— функционирования АСУЖТ 369
— централизованной автоблокиров-
ки 272
— экономическая 267
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение............................................................. 3
Глава 1
Элементы аппаратуры автоматики, телемеханики и связи
1.1. Структура систем................................................ 8
1.2. Классификация и характеристики элементов......................... 11
1 3. Датчики ....................................................... 17
1.4. Электрические реле и трансмиттеры.................................23
1.5. Логические операции и элементы....................................31
1.6. Цифровые устройства ..............................................35
1.7. Колебательные контуры и фильтры...................................40
1.8. Усилители и генераторы............................................43
1.9. Модуляторы, демодуляторы и преобразователи частоты................46
1.10. Ограничители уровня и устройства автоматической регулировки усиления 50
Глава 2
Основы телемеханики и связи
2.1. Информационные основы связи ......................................52
2.2. Общая классификация систем телемеханики, понятия и определения ... 54
2.3. Качественные признаки импульсов тока..............................56
2.4. Коды в системах телемеханики и связи..............................58
2.5. Способы разделения сигналов и их элементов........................66
2.6. Общие принципы телеуправления и телесигнализации..................68
2.7. Устройства телеизмерения..........................................71
Глава 3
Рельсовые цепи
3.1. Назначение и принцип действия.....................................77
3.2. Классификация рельсовых цепей ....................................79
3.3. Основные элементы рельсовых линий.................................82
3.4. Параметры рельсовой цепи..........................................85
3.5. Режимы работы и основы расчета рельсовых цепей....................86
3.6. Рельсовые цепи на участках с автономной тягой.....................90
3.7. Рельсовые цепи на участках с электротягой постоянного тока........91
3.8. Рельсовые цепи на участках с электротягой переменного тока........95
3.9. Особые виды рельсовых цепей.......................................97
3.10. Техническое обслуживание рельсовых цепей........................Г01
Глава 4
Эксплуатационные основы железнодорожной автоматики
4.1. Сигнализация на железнодорожном транспорте.......................102
4.2. Изоляция путей и расстановка светофоров на станциях..............111
Глава 5
Системы путевой автоблокировки
5.1. Принципы построения систем автоблокировки........................119
5.2. Электропитание устройств автоматической блокировки...............121
5.3. Автоблокировка постоянного тока .................................123
5.4. Числовая кодовая автоблокировка переменного тока.................129
5.5. Перспективные системы автоблокировки.............................133
436
5.6. Надежность устройств автоблокировки.............................138
5.7. Полуавтоматическая блокировка ..................................139
Глава 6
Автоматическая локомотивная сигнализация и автоведение поездов
6.1. Автоматическая локомотивная сигнализация числового кода.........145
6.2. Совершенствование локомотивной сигнализации и автоуправление тормо-
зами поезда..................................................... 151
Глава 7
Диспетчерский контроль и техническая диагностика
7.1. Система диспетчерского контроля................................ 159
7.2. Устройства технической диагностики и автокойТроля...............163
7.3. Прибор типа ПОНАБ ... ..............................169
Глава 8
Ограждающие устройства на железнодорожном транспорте
8.1 Виды ограждающих устройств и требования к ним...................171
8.2. Схемы управления переездной сигнализацией.......................175
8.3. Особенности въездной и выездной сигнализации....................181
Глава 9
Системы электрической централизации стрелок и сигналов
9.1 Назначение и классификация систем электрической централизации . . . 184
9.2. Напольные устройства электрической централизации................186
9.3. Схемы управления стрелочными электроприводами...................189
9.4. Электрическая централизация малых станций.......................194
9.5. Электрическая централизация крупных станций.....................206
9.6. Обслуживание и ремонт устройств электрической централизации . . . 212
9.7. Перспективы развития систем централизации.......................215
Глава 10
Кодовые системы централизации
10.1. Классификация и принципы построения кодовых систем централизации 221
10.2. Станционная кодовая централизация............................ 227
10.3. Частотная диспетчерская централизация..........................230
10.4. Циклические системы централизации..............................234
10.5. Аппаратура управления диспетчерской централизации..............238
Глава 11
Механизация и автоматизация сортировочных горок
11.1. Структура систем автоматизации горочных процессов..............244
11.2. Напольные устройства горочной автоматики . . ...............248
11.3, Горочная автоматическая централизация и программно-задающие устрой-
ства ... ...............................................253
11.4. Автоматическое задание скорости роспуска составов и телеуправление го-
рочным локомотивом ..................................................257
11.5. Автоматическое регулирование скорости скатывания отцепов.......260
11.6. Радиолокационные измерители скорости...........................265
Глава 12
Эффективность систем железнодорожной автоматики и телемеханики
12.1. Общие положения ...............................................267
12.2. Устройства автоблокировки .....................................270
12.3. Диспетчерская централизация ...................................272
437
12.4. Электрическая централизация.....................................273
12.5. Автоматизация и механизация сортировочных горок.................275
Глава 13
Линии автоматики, телемеханики и связи
13.1. Назначение и классификация 277
13.2. Воздушные линии.................................................279
13.3. Кабельные линии.................................................282
13.4. Защита линий от внешних влияний.................................286
13.5. Методологические положения по определению экономической эффектив-
ности связи...........................................................288
13.6. Натуральные и качественные показатели эффективности цепей связи . . . 290
Глава 14
Физические основы телефонии
14.1. Принцип телефонной передачи и ее качественные показатели........293
14.2. Понятие о затухании и дальность непосредственного телефонирования 294
14.3. Устройство электроакустических преобразователей ............... 297
14.4. Принцип двусторонней телефонной передачи........................299
14.5. Противоместные схемы телефонных аппаратов.......................301
14.6. Классификация и основные приборы телефонных аппаратов...........303
14.7. Схемы телефонных аппаратов......................................305
Глава 15
Телефонные станции ручного и автоматического обслуживания
15.1. Классификация телефонных станций................................308
15.2. Телефонные коммутаторы и коммутационные приборы.................309
15.3. Классификация систем АТС и коммутационных устройств.............313
15.4. Принцип построения структурных схем электромеханических АТС . . . 316
15.5. Принципы построения координатных, квазиэлектронных и электронных
систем АТС............................................................318
Глава 16
Оперативно-технологическая связь
16.1. Назначение и виды...............................................322
16.2. Системы избирательного вызова ..................................323
16.3. Организация групповой связи по диспетчерскому принципу..........327
16.4. Организация групповой связи по постанционному принципу..........331
16.5. Назначение и принцип действия дорожно-распорядительной связи и срязи
совещаний ............................................................333
16.6. Виды и аппаратура станционной технологической связи.............334
Глава 17
Основы многоканальной связи
17.1. Принципы организации многоканальной связи.......................337
17.2. Одно- и двусторонние каналы.....................................339
17.3. Построение многоканальных систем передачи.......................341
17.4. Системы многоканальной связи....................................343
17.5. Системы эксплуатации многоканальной связи и автоматическая многока-
нальная телефонная связь..............................................346
17.6. Линейно-аппаратцые залы и электропитание устройств связи........346
17.7. Показатели эффективности многоканальной связи...................348
Глава 18
Передача дискретной информации
18.1. Принципы организации и аппаратура телеграфной связи.............351
18.2. Факсимильная связь..............................................357
438
18.3. Принципы передачи данных........................................360
18.4. Аппаратура абонентских пунктов АСУЖТ............................361
18.5. Телеобработка данных и сети связи ЭВМ...........................366
18.6. Эффективность функционирования АСУЖТ............................369
Глава 19
Радиосвязь
19.1. Общие сведения .................................................371
19.2. Антенны и распространение радиоволн........................ ... 373
19.3. Технико-эксплуатационные требования и основные параметры радиостан-
ций технологической радиосвязи ...................................... 376
19.4. Особенности приемно-передающей аппаратуры поездной радиосвязи . . 379
Глава 20
Станционная радиосвязь
20.1. Общие сведения .................................................382
20.2. Индуктивная связь на железнодорожных станциях...................385
20.3. Громкоговорящая связь ............................ ... 387
20.4. Технико-экономическая эффективность станционной радиосвязи .... 392
Глава 21
Поездная радиосвязь
21.1. Назначение, принцип построения и основные параметры ... . . 394
21.2. Технико-экономическая эффективность.............................397
21.3. Перспективы развития технологической радиосвязи . . ...........400
Глава 22
Радиорелейная связь
22.1. Принцип организации радиорелейных линий . ..............402
22.2. Принципы временного разделения каналов..........................405
22.3. Технико-экономические показатели радиорелейной связи . . ... 410
Глава 23
Цифровые системы передачи. Перспективы развития связи
23.1. Особенности цифровых систем передачи и технико-экономическое сравнение
систем с частотным и временным разделениями каналов..............412
23.2. Линии связи.....................................................413
Глава 24
Промышленное телевидение
24.1. Черно-белое телевидение.........................................415
24.2. Цветное телевидение.............................................418
24.3. Области применения ........................................... 421
Глава 25
Устройства вокзальной автоматики
25.1. Автоматическая справочная установка АСУ-3 и указатели отправления
пассажирских поездов ............................................422
25.2. Визинформ..........•............................................424
Глава 26
Технико-экономическая эффективность средств связи, организация
и планирование хозяйства сигнализации и связи
26.1. Основные показатели эффективности применения средств связи .... - 427
26.2. Организация и планирование хозяйства сигнализации и связи.......429
Список литературы ....................................................432
Предметный указатель..................................................433
Александр Андреевич Устинскии Борис Михаилович Степенскии
Никогаа Артемьевич Цыбу 1Я Дмитрии Валерьевич Шагчеин
Вера В гадимаровна Баранова Станислав Сигьвестрович Косенко
Васигии Иванович Макаров
АВТОМАТИКА ТЕЛЕМЕХАНИКА И СВЯЗЬ
НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
Персп icr художника О С Шанецко(о
Техничек кии редактоо И Д Муравьева
Корректор Л А Шарапова
ИБ № 2373
Сдано в набор 10 01 85 Подписано в печать 21 10 85 Т 20935 Формат 60X90'/i6 Бум тин № 2 Гарнитура
личсоатурная Офсетная печать Усл печ л 27 5 Усл кр отт 27 5 Уч над л 31 56 Тираж 11 000 экз
Заказ 735 Цена 1 р 50 к Изд > 1 1 1/6 № 2566
Ордена «Знак Почета» издательство «ТРАНСПОРТ» 101064 Москва Басманный туп 6а
Ордена Трудового Красною Знамени типография издательства Куйбышевского обкома КПСС
443086 ГСП г Куйбышев пр К Маркса 201
14*