Системы счета осей
Структура и принцип работы
В отличие от рельсовых цепей, непосредственно устанавливающих свободность или занятость участка пути, система счета осей работает опосредованно. Если в начальный период участок был свободным, а затем число въехавших и выехавших колесных пар совпало, участок регистрируется как свободный от подвижного состава. Если это условие не выполнено, участок считается занятым.
На рис. 5.45 представлена общая структура современных систем счета осей на примере контроля простейшего участка. В состав таких систем входят:
— путевой датчик (рис. 5.46), регистрирующий проезд колеса. Для определения направления движения датчики устанавливают попарно;
— аналого-цифровой преобразователь (АЦП, его называют также путевым блоком, см. рис. 5.46) преобразует аналоговый сигнал путевого датчика в цифровую информацию. АЦП обычно располагают вблизи путевого датчика, что позволяет уменьшить помехи при передаче аналогового сигнала. АЦП состоит из узлов усиления сигнала, его фильтрации и преобразования. Пример такого преобразователя представлен на рис. 5.47. Цифровое устройство ZP43 (п. 5.2.2.4) последовательно оценивает уровень и характер изменения амплитуды сигнала: после прохода через два усилителя и помехозащитный фильтр принимаемый сигнал преобразуется в напряжение прямоугольной формы, частота которого зависит от амплитуды поступившего сигнала. В завершение этого сигнал передается в полосовой фильтр, который препятствует проходу помех, имеющих посторонние частоты, но пропускает информацию от путевого датчика;
— электронное решающее устройство подсчитывает результаты и выдает информацию о свободности или занятости участка. В современных системах для этого используются безопасные микропроцессоры. В некоторых системах элементы, выполняющие задачи электронного решающего устройства, частично размещают в путевом ящике вместе с АЦП.
Электронные компоненты, а также средства передачи данных как между ними, так и от соседних систем счета осей, постов централизации и устройств ручного ввода информации должны работать безопасно. Эта задача часто решается аппаратной и программной избыточностью. При любых сомнениях секция должна считаться занятой. Требования безопасности включают в себя следующие условия [Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003]:
— при поступлении от путевого датчика информации о проходе колеса система должна переключить участок в состояние занятости;
— даже если только один из двух путевых датчиков (п. 5.4.2) регистрирует проезд колесной пары (и потому невозможно определить направление ее движения), участок должен считаться занятым;
— секция должна считаться свободной только в том случае, если число выехавших из нее колесных пар сойдется с числом вошедших ранее;
— никакая ошибка не должна вызывать ложную свободность участка;
— система должна работать безопасно также в случае вибрации и колебаний проезжающих колесных пар;
— влияние обратного тягового тока, магнитных полей от локомотива и магнитно-рельсовых тормозов не должно приводить систему счета осей в опасное состояние.
В простейшем случае система счета осей состоит из двух счетных пунктов, расположенных по разным сторонам участка, свободность которого необходимо контролировать. Однако в современных системах к решающему устройству подключают большое число входов от расположенных вблизи путевых датчиков, что позволяет ему контролировать свободность нескольких секций (рис. 5.48). Число счетных пунктов, подключаемых к одному решающему устройству, различно в каждой модели, но обычно составляет до нескольких десятков.
Для обеспечения непрерывного контроля свободности участков, расположенных на границе зон действия соседних решающих устройств, может применяться один из следующих способов:
— выдача информации от путевого блока в обе системы счета осей при использовании дополнительного модуля в АЦП;
— обмен информацией между смежными системами счета осей (часто при помощи дополнительного модуля в решающем устройстве).
Первоначально для регистрации проехавших колесных пар применялись механические и гальванические датчики. В современных системах счета осей используются индуктивные датчики, регистрирующие изменение электромагнитного поля при проезде колеса. Детальные принципы работы датчиков различаются в зависимости от компании-изготовителя.
К путевым датчикам, применяемым в системах счета осей, предъявляются особые требования. В частности, они должны:
— фиксировать отдельно каждую ось;
— определять направление движения.
Путевой датчик, пригодный для системы счета осей, может также использоваться для получения информации о достижении поездом определенной точки пути. Современные путевые датчики непрерывно контролируют свое состояние, что необходимо для безопасной регистрации поезда, въезжающего на участок.
Регистрация направления движения колеса осуществляется в путевом датчике двумя сенсорами, имеющими общую зону перекрытия (рис. 5.49). Эта зона необходима для беспроблемной регистрации направления, особенно в случае вибрации или колебаний колеса. Проследование колеса слева направо регистрируется в следующей последовательности:
Исправление ошибок, возникающих при подсчете осей
Надежность современных систем счета осей высока, ошибки случаются редко: не более одной на 108 колесных пар [Naumann/Pachl, 2002]. Тем не менее должны учитываться возможные ошибки в подсчетах. Типичными из них являются:
— одно из проехавших колес не обнаружено;
— одно из колес подсчитано дважды;
— зарегистрирован проезд колеса, которого не было;
— зарегистрировано движение одного из колес в неправильном направлении.
В соответствии с требованиями безопасности во всех сомнительных случаях
участок считается занятым. Тем не менее две одновременно возникшие неисправности могут привести систему в опасное состояние. Например, система счета осей при выезде состава с участка ложно регистрирует две дополнительные колесные пары, в то время как один двухосный вагон отцепился от состава и остался на участке. Однако с учетом высокой надежности систем счета осей и низкой вероятности одновременного появления двух таких событий риском возникновения данной ситуации можно пренебречь.
Несмотря на возникшие ошибки, система должна продолжать работу. Обычно это требует вмешательства человека, который должен ввести ответственную команду, что снижает безопасность системы. Наиболее часто используется команда ручного сброса занятого состояния участка. Так как такая команда связана с безопасностью, необходимо исключить ошибочный сброс занятого состояния участка. Для этого предусматривают ограничения, которые различаются по железным дорогам. Ниже приведены примеры некоторых из этих ограничений:
— только определенные лица могут выдавать ответственную команду, например дежурный по станции или электромеханик СЦБ либо оба одновременно;
— сброс участка в свободное состояние возможен только тогда, когда последнее зарегистрированное системой направление движения соответствовало выезду с участка;
— перед выдачей команды работник должен убедиться в свободности секции;
— выдача команды регистрируется техническими средствами и должна быть письменно объяснена лицом, выдавшим ее;
— сразу после сброса участка в свободное состояние сигнал не может давать разрешающее показание, и первый поезд должен проследовать через него с особой бдительностью и готовностью немедленно остановиться при появлении препятствия.
Например, система счета осей Az S 350 U предлагает одну из двух функций сброса в зависимости от требований железной дороги [Siemens, 2001]:
— немедленная команда сброса: секция считается свободной сразу после выдачи команды дежурным по станции. Однако такая команда может применяться только в том случае, если последняя зарегистрированная колесная пара двигалась в направлении выезда с участка. В противном случае необходимо дать дополнительную ответственную команду;
— подготовительная команда сброса, которая обнуляет число находящихся на участке осей, но секция считается занятой до проследования через нее следующего состава. Можно устанавливать также правила проследования поезда через разветвленную секцию. Например, можно считать секцию свободной после любого проследования по ней поезда или его проследования только через те датчики, где в последний раз не совпали результаты расчета.
Помимо функции ручного сброса, разработана функция автоматической коррекции возникшей ошибки [Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003]. Она базируется на сравнении результатов от нескольких счетных пунктов. По имеющейся у авторов информации, такая функция пока не получила практического применения из-за ее неполного соответствия перечисленным выше требованиям безопасности.
Если устанавливается неисправность работы одного из счетных пунктов, происходит его отключение от остальных устройств. В некоторых системах неисправный счетный пункт может быть исключен из логики, а разграниченные им участки объединяются в один [Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003]. Это позволяет обеспечивать бесперебойное движение поездов, однако несколько снижает пропускную способность линии.
Источник
Применение устройств счета осей и рельсовых цепей
С.С. ПРЕСНЯК, главный инженер проектов института ГТСС — филиала ОАО «Росжелдорпроект»
А.В. ЦЫРКИН, руководитель группы отдела AT
Е.Г. ЗАПОРОЖЧЕНКО, главный специалист отдела AT
М.В.БАТУНИН, директор Санкт-Петербургского филиала ЗАО НПЦ «Промэлектроника»
Как показывает практика, станционные рельсовые цепи являются наиболее ненадежным элементом в устройствах СЦБ. На многих участках неудовлетворительное содержание балласта негативно влияет на их стабильное функционирование. Возникает ложная занятость участков, т. е. ситуация, когда в отсутствие подвижного состава на изолированном участке обесточено путевое реле. Попытки регулировки рельсовых цепей при ложной занятости могут привести к опасному отказу — ложной свободности участка, т. е. при наличии на нем подвижного состава путевое реле не выключится.
В свою очередь, в результате ложной свободности и ложной занятости возможно размыкание маршрутов, обусловленное неверной контрольной информацией о состоянии изолированных участков.
Не менее существенным недостатком традиционных рельсовых цепей на станции является необходимость установки изолирующих стыков. При коротких рельсовых цепях это нередко приводит к сбоям в кодировании,особенно на участках со скоростным движением.
Чтобы исключить эти недостатки для контроля свободности путевых участков, используются устройства счета осей. Сегодня на сети дорог активно эксплуатируется система контроля участков пути методом счета осей ЭССО разработки НПЦ «Промэлектроника». Эта система, рассчитанная для скорости движения до 360 км/ч, хорошо зарекомендовала себя в эксплуатации. Однако, в отличие от рельсовых цепей, устройства счета осей не контролируют целостность рельсов.
Решить проблему предлагается за счет совместного использования устройств счета осей и рельсовых цепей. При этом устройства счета осей должны контролировать свободность путевых участков (стрелочно-путевых секций, участков пути, приемо-отправочных путей), а рельсовые цепи — целостность рельсов.
Применение этого технического решения увеличивает стоимость электрической централизации, поэтому эффективная его реализация возможна только в определенных случаях. Например, с целью минимизации количества изолирующих стыков его можно применять на участках главного хода, оснащенных тональными рельсовыми цепями (ТРЦ). Планы главных путей станции,оборудованных устройствами счета осей и тональными рельсовыми цепями с минимальным количеством изолирующих стыков, представлены на рис. 1, а, без устройств счета осей — на рис. 1, б. Устройства счета осей позволят исключить сбои кодов при движении по коротким рельсовым цепям, особенно на участках со скоростным и высокоскоростным движением.
Это решение также подходит для исключения неправомерного размыкания изолированных участков в результате получения контроля их ложной свободности из-за постоянного загрязнения рельсов. Участки с рельсовыми цепями с плохой шунтовой чувствительностью, оборудованные устройствами счета осей и без них, показаны на рис. 2, а и б.
Установленные на главных путях станций устройства счета осей предназначены для контроля свободности (занятости)путевых участков, атональные рельсовые цепи — целостности рельсов и обеспечения кодирования. При этом датчики счета осей (счетные пункты) следует располагать по правилам разбивки путей на изолированные секции в соответствии с п. 3.32 НТП СЦБ/МПС-99. Главные пути изолируют друг от друга и от боковых путей стыками, которые устанавливают только у входных, выходных и маршрутных светофоров. Участки между входными светофорами и приемо-отправочными путями (участок НП-17СП — см. рис. 1) и между ближайшими приемо-отправочными путями оборудуют разветвленными ТРЦ, а сами приемо-от-правочные пути (путь 1П) -простыми ТРЦ.
Таким образом, разветвленные ТРЦ участка по главным путям должны включать в себя несколько бесстыковых путевых участков, контролируемых устройствами счета осей (ТРЦ НП-17СП включает в себя бесстыковые участки НП, 1СП, 5СП, 9СП, 17СП). При этом необходимо, чтобы совпадали границы приемо-отправочных путей, контролируемые тональными рельсовыми цепями и устройствами счета осей.
Релейные концы разветвленной ТРЦ следует располагать по главному ходу, а также на всех ее ответвлениях. Питающий конец должен находиться на главном ходу в точке, определяемой в результате выбора оптимальных параметров ТРЦ.
Целостность рельсов контролируется следующим образом. Если общий повторитель путевых реле ТРЦ под током — фиксируется целостность рельсов всех бесстыковых участков, входящих в зону контроля этой рельсовой цепи. В случае если этот повторитель обесточился до момента, когда устройства счета осей зафиксировали занятость хотя бы одного из бесстыковых путевых участков зоны контроля ТРЦ (разница во времени наступления этих событий превышает максимально допустимую), то до его возбуждения фиксируется нарушение целостности рельсов всех бесстыковых участков. Согласно предварительным расчетам максимально допустимое время между обесто-чиванием общего повторителя путевых реле ТРЦ и фиксацией устройствами счета осей занятия бесстыкового участка подвижной единицей не превышает 1-2 с. В дальнейшем при испытаниях эта величина будет уточняться.
Если общий повторитель путевых реле ТРЦ обесточился позже или одновременно с фиксацией устройствами счета осей занятости хотя бы одного из бесстыковых участков, то до освобождения всех бесстыковых участков нарушение целостности их рельсов не фиксируется.
На табло или мониторах ПЭВМ РМ дежурного по станции необходимо предусмотреть дополнительную индикацию контроля целостности рельсов для бесстыковых участков.
Целостность рельсов следует контролировать во время установки поездных или маневровых маршрутов через участки с устройствами счета осей, а затем и при разрешающих показаниях светофоров. В этом случае через участок, где нарушен контроль целостности рельсов, не должны устанавливаться маршруты, светофор должен перекрываться на запрещающее показание, а в рельсовую цепь подаваться код КЖ. Также за светофором в поездном маршруте прекращается кодирование секций.
Такие технологические операции, как отмена, разделка маршрутов по угловым заездам, посекционное размыкание, подача извещений на переезд и монтерам пути, могут выполняться без контроля целостности рельсов.
Источник