Функционально устройства СЦБ разделяются на два основных типа: перегонные и станционные. Перегонными устройствами являются автоблокировка (АБ) и полуавтоматическая блокировка (ПАБ). Станционные устройства — это электрическая централизация (ЭЦ). Ранее существовавшие иные, более простые устройства СЦБ, в настоящее время практически вытеснены указанными выше устройствами. Меньшими по объему применения являются горочные устройства СЦБ.
Начальная история создания отечественных устройств СЦБ, реализованных на электротехнических принципах осуществления зависимостей стрелок и сигналов, относится к 30–40-м годам прошлого века.
Существенный вклад и развитие устройств СЦБ внесли работы зарубежных авторов: О. Вебера, М. Фишера, Ю. Хюбнера, Х. Христова, И. Окимуры, Г. Торноша и других специалистов.
Базовую основу созданных устройств СЦБ составляли электромагнитные реле 1 класса надежности и рельсовые цепи. Следует отметить, что сеть дорог РК была оборудована только отечественными устройствами СЦБ, за исключением незначительного количества аппаратуры, поставляемой по ленд-лизу из США. Это определило техническую и экономическую независимость железнодорожного транспорта страны, что было чрезвычайно важно на протяжении 30–80-х годов прошлого столетия [1].
Выполним анализ количественных соотношений отказов РЦ и входящих в них функциональных узлов во всем объеме перегонных и станционных устройств СЦБ. Сделанные в результате этого анализа выводы могут быть практически распространены на любую из дорог РК или стран СНГ, а также на устройства СЦБ промышленного транспорта (рисунок 1).
Рис. 1. Структура факторов и функциональных узлов, определяющих надежность работы РЦ
Кабели являются необходимым функциональным узлом, соединяющим вход и выход РЦ со стационарными устройствами СЦБ, расположенными на посту ЭЦ или в РШ. Если в перегонных устройствах СЦБ длины кабелей сравнительно невелики (за исключением магистральных перегонных кабелей), то на станциях картина иная. Количество стрелочных секций, бесстрелочных участков и путей, оборудованных РЦ, во многих случаях превышает число светофоров и стрелок. Поэтому станционные кабельные сети РЦ велики по протяженности и в большей степени подвержены механическим или электрическим повреждениям или снижению электрических параметров ниже допустимых норм.
Предохранители устанавливаются со стороны питающего и релейного концов РЦ. Общее количество предохранителей в устройствах СЦБ обычно существенно превышает число предохранителей, предназначенных для защиты РЦ. Однако необходимо учитывать следующие обстоятельства. Рельсовые цепи являются единственными функциональными узлами устройств СЦБ, которые непосредственно или через соответствующие трансформаторы связаны с рельсами, а при электротяге и цепями тягового тока. Поэтому РЦ в наибольшей степени подвержены влиянию грозовых перенапряжений, коммутаций тягового тока или несимметричности протекания его по рельсам. Это отличает предохранители РЦ от предохранителей постовых устройств, что вносит свою долю в количество отказов РЦ.
Трансформаторы, а также защитные путевые и конденсаторные блоки испытывают аналогичные экстремальные внешние электрические перегрузки. Поэтому их надежность будет ниже, чем, например, у сигнальных или других внутренних трансформаторов. Это подтверждает данными [2, с 61], где число отказов путевых трансформаторов, путевых защитных фильтров и конденсаторных блоков за 2004 г. составило Nптр=29, в то время как количество отказов сигнальных трансформаторов было равно Nстр=4. Неравенство Nптр>Nпстр объясняется также принципиально более напряженным режимом работы путевых трансформаторов.
Элементы защиты, предназначенные для защиты функциональных узлов аппаратуры СЦБ от различного рода перенапряжений, включая грозовые, устанавливаются не только в РЦ, но и на входах электропитающих станционных и перегонных устройств.
Реле, применяемые в РЦ, существуют двух основных типов: трансмиттерные и импульсивные. Из суммарного количества отказов реле аппаратуры СЦБ за 2004 г. N∑ р = 36, на долю трансмиттерных и импульсных реле приходится N ИМП Р = 21. Количество отказов аппаратуры тональных РЦ составляет NТРЦ = 42, где большая часть отказов приходится на приемники: NТРЦ пр = 28, входы которых электрически связаны с рельсами.
Монтаж РШ, как видно из распределения отказов на рисунке 1, занимает второе по значимости место. Очевидно, что существенного снижения количества отказов в этой части ожидать не приходится, так как на долю РЦ приходится существенно меньшее число проводников, штепсельных розеток и разъемов.
АЛСН является в настоящее время единственным средством передачи информации на локомотив о показаниях напольных светофоров. Вместе с этим, АЛСН не является аппаратурой первого класса надежности. В такт передачи информации АЛСН включен такой ненадежный канал, как РЦ, электрические и информационные параметры которого неудовлетворительны. Однако необходимость существования АЛСН остается наиболее важной причиной невозможности полного отказа от использования РЦ в устройствах СЦБ. Альтернативой существующим устройствам АЛСН является перспективная и разрабатываемая в настоящее время система АЛС-Р, где для передачи информации используется современный высокоскоростной радиоканал с соответствующими помехозащищенными средствами кодирования, стабильность и надежность которого существенно выше, чем у РЦ. Таким образом, применение АЛС-Р снимает последнее ограничение на отказ от использования РЦ в устройствах СЦБ.
Канализация тягового тока, по существу, является обязанностью работников дистанций электроснабжения. Однако контроль над выполнением надлежащих норм сопротивления рельсовых нитей тяговому току лежит на хозяйстве СЦБ, а реализуют требуемые параметры сопротивления, кроме того, и работники дистанций пути. Обвязка станционных путей тяговыми джемперами разрабатываются организациями, проектирующими устройства СЦБ. Для передачи и приема относительно маломощных информационных сигналов РЦ применяют мощные и крупногабаритные дроссель-трансформатор, рассчитанные на пропускание токов в сотни — тысячи ампер. Разработка и изготовление их производится также предприятиями СЦБ.
Хищения цветных металлов за последнее время стали существенно влиять на работоспособность устройств СЦБ и вызывать ощутимые задержки поездов. В частности, по этой причине на Свердловской железной дороге было задержано 9 пассажирских и 17 пригородных поездов за 2008 г. [3,с.2]. Наиболее «ценными» для похитителей являются дроссель — трансформаторы и тяговые перемычки. Причем, если в 2009 г. было раз оборудовано 79 дроссель — трансформаторов, то в 2010 г. — уже 104. Следует отметить, что при раскрываемости 85 % подобных преступлений, возмещение похитителями составило не более 5 %. Очевидно, что исключение из эксплуатации дроссель — трансформаторов и выполнение оптимальной обвязки станционных путей существенно снизят ущерб и повысят надежность работы устройств СЦБ.
Длины блок-участков, как известно, определяются на основе тяговых расчетов, выполняемых при проектировании устройств СЦБ, строящихся участков или при изменении нормативных путевых и тяговых параметров движения. Практические значения длин блок-участков лежат в пределах от 1,0 до 2,5 км. Однако во многих случаях подобные длины РЦ не могут быть практически реализованы. В первую очередь, это обусловлено низким сопротивления балласта и невысоким качеством обслуживания РЦ работниками дистанций пути. Здесь, в частности, приходилось укорачивать длину РЦ до 250–350 м путем введения разрезных точек. Это привело к существенному увеличению стоимости строительства АБ и возрастанию эксплуатационных расходов. Кроме того, даже при практическом наличии нормативных значений сопротивления балласта работниками дистанций СЦБ выполняются сезонные перестройки режимов работы РЦ, что обуславливает определенные эксплуатационные затраты. Следовательно, отказ от использования РЦ в устройствах СЦБ благоприятно скажется на различных технико-экономических показателях железных дорог.
Вывод: Приведен обзор существующих систем устройств сигнализации, централизаци и блокировки (СЦБ). Базовую основу созданных устройств СЦБ составляют электромагнитные реле 1 класса надежности и рельсовые цепи. Это определило техническую и экономическую независимость железнодорожного транспорта страны, что было чрезвычайно важно на протяжении 30–80-х годов прошлого столетия. В настоящее время происходит прогрессивный процесс замены релейных устройств, выполняющих требуемые зависимости стрелок и сигналов, на электронную аппаратуру, в том числе и на микроэлектронную, включая микропроцессорные интегральные микросхемы.
Литература:
1. Информационные технологии для новой эксплуатационной модели управления перевозками: Мат. Президиума НТС МПС РФ //Автоматика, связь, информатика. — 2001. № 4. — С. 2–5.
2. Козлов П. А. Приоритетные научно-технические разработки // Железнодорожный транспорт. — 2001. — № 6. С. 61- 64.
3. Розенберг Е. Н., Шалягин Д. В. Построение интегрированной системы правления движением поездов // Автоматика, связь, информатика. — 2002. — № 11.- С. 4–8.
4. Розенберг Е. Н., Тишкин Е. М. Пути перехода к информационно — управляющим системам // Железнодорожный транспорт. — 2003. — № 11. — С. 14–18.
5. Розенберг Е. Н. Многоуровневая система управления и обеспечения безопасности движения поездов: Дисс.докт. техн. наук. — М.: ВНИИАС МПС России. — 2004. — 379 с.
6. Сапожников В. В., Сапожников Вл.В., Гавзов Д,В., Талалаев В. И., Наседкин О. А., Никитин А. Б., Розенберг Е. Н. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы доказательства безопасности систем и устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: ОСТ 32.41–95.- СП б. — 1995. — 19с
