Причины сбоев в работе автоматической локомотивной сигнализации, методы решения проблем

Безопасность движения полностью определяется способностью машиниста воспринимать сигналы и в соответствии с ними управлять скоростью поезда. При тумане, метели и т.п. дальность видимости может сократиться до десятка метров, а длительность видимости – до нескольких секунд, что значительно усложняет работу машинистов.

Наилучшие условия для восприятия сигнальных показаний создаются при отображении их на светофоре, расположенном в кабине локомотива. Это достигается с помощью устройств автоматической локомотивной сигнализации АЛС. Информация, необходимая для работы АЛС, может передаваться с пути на локомотив в наиболее важных по обеспечению безопасности точках пути (на подходах к станциям, у перегонных светофоров, в местах ограничения скоростей) или непрерывно на всем пути следования поезда. Более совершенной является автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия АЛСН, в которой для передачи информации с пути на локомотив в большинстве используют рельсовые цепи. С работой рельсовых цепей непосредственно связано нормальное функционирование систем автоматической локомотивной сигнализации.[1]

Рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь, в которой имеется источник питания и нагрузка (путевое реле), а проводниками электрического тока служат рельсовые нити железнодорожного пути. Передача сигнала идёт по рельсовой цепи.

Сигнальный ток подаётся от передающего устройства к поезду по одному рельсу, протекает через замыкающую рельсы между собой колёсную пару и возвращается к передающему устройству по другому рельсу. При этом рельсы и колёсная пара образуют рамку с током, магнитное поле которой улавливается подвешенными перед первой колёсной парой на высоте 110—240 мм над рельсами приёмными катушками. Будучи одним из основных элементов системы безопасности, рельсовые цепи сложны и затратны в эксплуатации.

Самыми распространенными причинами возникновения сбоев АЛС являются неисправность изолирующих стыков. Одной из основных причин отказа изолирующих стыков является закорачивание стыка металлической стружкой вследствие воздействия магнитного поля, создаваемого намагниченными торцами рельсов, разделенных изолирующим стыком.

В силу технических ограничений отказаться от использования изолирующих стыков сейчас не представляется возможным, особенно на раздельных пунктах. Техническими мерами по минимизации изолирующих стыков в пути может стать отказ от них там, где это возможно. Например, на перегонах, в составе которых нет стрелочных переводов. В настоящее время при сборке изолирующего стыка работники путевого комплекса в качестве изоляции практикуют покраску торцов рельсов в изостыке для исключения перекрытия зазора скапливающейся металлической стружкой. Стратегическая задача железнодорожников это совершенствование технологии изготовления изостыков в целом на основе современных материалов, исключающих намагниченность торца рельсов.

Ещё одной причиной сбоев АЛС носящей массовый характер является отсутствие или неисправность рельсовых стыковых соединителей, а также потеря электрического контакта в соединениях штепсель – рельс перемычек рельсовых цепей.

Основными причинами, приводящими к отказам стыковых соединителей всех типов, являются их повреждение при путевых работах, коррозия и некачественная приварка. Отказы стыковых соединителей приварного типа происходят из-за обрыва соединителя в месте его приварки к рельсу ещё и вследствие нарушения технологии приварки. Всё это ведёт к потере электрического контакта, и неустойчивой работе устройств АЛС.[4]

Для того чтобы обеспечить стабильную работу рельсовых цепей и АЛС в таких условиях работниками хозяйства сигнализации, централизации и блокировки допускаются случаи увеличения величины питающего напряжения в рельсовой цепи. Увеличение напряжения неизбежно влечёт за собой превышение нормы тока кодирования, который в свою очередь является причиной подгара контактов трансмиттерных реле и выхода их из строя. Кроме того, практический опыт показывает, что недостаточно эффективно проводится входной контроль соединителей, поступающих на железные дороги с заводов.

В настоящее время для обеспечения нормальной работы рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации, снижения числа отказов разработаны и внедряются новые типы стыковых соединителей, а именно: пружинные СРСП, СРСП - ИР. Такие соединители устанавливается в рельсовый стык в количестве двух штук без применения других типов рельсовых соединителей (приварных, штепсельных). Тонкослойное износостойкое покрытие пружинных соединителей из карбида вольфрама и кобальта обеспечивает снятие с шейки рельса ржавчины и окалины, тем самым уменьшая сопротивление электрического стыка. В начальный период эксплуатации СРСП износостойкое покрытие истирается, предотвращая износ шейки рельса от воздействия СРСП. В качестве альтернативных решений железнодорожники рассматривают возможность увеличения длины сварных плетей вплоть до блок-участка или целого перегона.[2]

Эффективным методом решения проблемы потери электрического контакта в болтовых соединениях штепсель – рельс может стать применение перемычек дроссельных и электротяговых соединителей втулочного типа. Перемычки и соединители оснащены оригинальным узлом крепления к рельсу, который отличается от традиционного тем, что штепселя снабжены промежуточным, деформируемым при затяжке элементом - втулкой.

Сама втулка выполнена из медного сплава с лужением контактных поверхностей оловом. Применение деформируемой втулки позволяет увеличить площадь контакта изделия с рельсом, компенсируя при этом наличие дополнительного переходного сопротивления «втулка-штепсель». Герметизация соединения и применение консервационной электропроводной смазки повышает надежность работы изделия в целом.[3]

Причинами сбоев АЛС нередко становятся неисправности приборов кодирования, в частности кодового путевого трансмиттера КПТШ и трансмиттерных реле ТШ. Основным недостатком этих электромеханических приборов является их низкая надежность. В процессе эксплуатации они находятся в постоянной динамике, что приводит к быстрой выработке их ресурса. Нередко износ контактов приборов участвующих в формировании кодовых сигналов и приводит к искажениям кодовых импульсов в рельсовой цепи и, как следствие, к сбоям в работе автоматической локомотивной сигнализации.

Эффективным решением проблемы электромеханических приборов в современных условиях на сети дорог ОАО «РЖД» является замена их на бесконтактные электронные приборы. Так в схемах включения трансмиттерного реле ТШ начато использование бесконтактного коммутатора тока БКТ, улучшающего работу контактов самого трансмиттерного реле ТШ; применение различных типов бесконтактного кодово-путевого трансмиттера БКПТ вместо КПТШ. БКТ состоит из двух тиристоров и управляющей цепи. В релейно-контактной аппаратуре кодовой автоблокировки бесконтактный коммутатор тока способен решить задачу повышения надежности коммутационного узла и повысить качество кода АЛС, способствуя тем самым улучшению работы автоматической локомотивной сигнализации.

Другим бесконтактным прибором кодирования, повышающим надежность кодообразующей аппаратуры систем числовой кодовой автоблокировки из-за отсутствия механических элементов, является бесконтактный кодово-путевой трансмиттер. БКПТ служит для формирования числовых кодов КЖ, Ж и 3 соответствующих сигнальным показаниям путевых светофоров с помощью полупроводниковых приборов и логических элементов.[5]

В завершении необходимо отметить, что в свое время была допущена стратегическая ошибка – переход на кодирование рельсовых цепей частотой 25 Гц. В результате хозяйство автоматики и телемеханики не может справиться с лавиной сбоев кодов АЛС, обусловленных асимметрией обратного тягового тока в рельсовых цепях и наличии опор контактной сети с заниженным сопротивлением изоляции, следствием чего являются значительные токи утечки на землю. Все такие повторяющиеся сбои кодов АЛС пополняют список сбоев в графе «причина не выяснена».

Теперь на вновь строящихся или модернизирующихся участках с электрической тягой переменного тока будет внедряться АЛС 75 Гц, а на участках с электрической тягой постоянного тока применяться одновременное кодирование 25 и 75 Гц.

Еще одно важное направление деятельности – совершенствование систем передачи информации на локомотив. Здесь альтернативой кодам АЛС является передача информации по радиоканалу. Такой подход поможет решить ряд наболевших проблем в части обеспечения устойчивой работы автоматической локомотивной сигнализации и безопасности движения поездов.[7]

Литература:

1. Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики. Учебник для вузов. Вл.В. Сапожников. 2006г.

2. Соединитель рельсовый стыковой пружинный. www.ntc-infotech.ru

3. Дроссельные перемычки и электротяговые соединители втулочные. www.ntc-infotech.ru

4. Обеспечение надёжной работы рельсовых цепей. www.zeldortrans-jornal.ru

5. Современные приборы бесконтактного кодирования. edu.dvgups.ru

6. Анализ работы устройств АЛС и САУТ на Приволжской ж.д. за 2011год.

7. Развитие средств ЖАТ. Стратегия и тактика. Журнал АСИ №8(2012).