Принципы автоматизации роспуска составов с горки

Многообразное и сложное обо­рудование сортировочных горок требует регулярной профилактики и выделения для этих целей специаль­ных «окон» между роспусками. Го­ловные стрелки, например, в течение суток переводятся до 3000 раз. Это предъявляет повышенные требова­ния ко всем системам, в том числе и к стрелочным электроприводам, быстродействие которых должно составлять 0,5-0,8 с.

В системах горочной автоматики основным путевым датчиком явля­ются рельсовые цепи, которые опре­деляют наряду с другими парамет­рами интервал между скатывающи­мися отцепами – чем меньше этот интервал, тем выше может быть скорость роспуска. Для стрелок мар­ки 1/6 полная длина рельсовой цепи составляет 11,4 м. Практически она принимается равной длине рельсо­вого звена 12,5 м. Такая рельсовая цепь не перекрывается колесной ба­зой массовых вагонов.

К рельсовым цепям предъявля­ются требования высокой устойчи­вости работы при пониженном со­противлении из-за загрязнений соля­ми, рудой и т.п. Высокую устойчи­вость обеспечивают нормально ра­зомкнутые рельсовые цепи, допол­ненные магнитными педалями и фотоэлектрическими устройствами (ФЭУ). В зависимости от условий работы горки применяют и другие типы рельсовых цепей: переключае­мые переменного тока 25 Гц, нор­мально замкнутые 50 Гц, нормаль­но замкнутые тиристорные и др.

В системах ГАЦ и автоматичес­кого регулирования скорости рос­пуска (АРС) необходимо фиксиро­вать нахождение отцепов в пределах рельсовой цепи на изолированной секции и исключать перевод стрелки под длиннобазными вагонами. Для выполнения этих функций на горках используются ФЭУ, которые конт­ролируют занятость секции и при потере замыкания цепи колесной парой.

Надежная работа сортировочной горки и систем АРС сопряжена с из­мерением в разных местах спускной части горки фактической скорости роспуска, весовых характеристик и длин отцепов, по которым косвенно определяются ходовые свойства от­цепов. Для измерения скорости рос­пуска используются точечные путе­вые датчики, в качестве которых, в частности, применяют бесконтакт­ные магнитные педали (магнитоиндукционные) без источников питания, состоящие из постоянного маг­нита и специального сплава марки «магнико» с насаженной на него об­моткой. Датчик устанавливают на рельсе внутри колеи, а на кривых участках пути его крепят к внутрен­нему рельсу. При прохождении над педалью колеса или другой ферро­магнитной массы изменяется конфи­гурация магнитного потока Ф, в результате чего в обмотке датчика индуцируется ЭДС. По скорости из­менения магнитного потока dф/dt определяются значения выходных сигналов участка, которые преобра­зуются в соответствующие значения скорости движения отцепов. Исполь­зуются также датчики ДП 50-80, позволяющие фиксировать останов­ки отцепов (нулевые скорости) и оп­ределять градации скоростей движе­ния подвижного состава в пределах от 0 до 40 км/ч. Эти датчики имеют зону действия вдоль рельса 0,3-0,6 м и потребляют ток 1,5 А.

Датчиком весовых градаций каж­дого колеса в отдельности и опреде­ления числа осей в отцепе является весомер ВВ-65-6, размещаемый на пути перед первой ТП (1ТП). Датчик представляет собой рельсовую вставку марки Р65 длиной 3,5 м плоской силоизмерительной пружи­ны (мостика) длиной 1370 мм, кото­рая вставлена в сфрезерованный паз в головке рельса в средней части вставки, цилиндрических роликов, упоров, прижимных планок, распор­ных клиньев, лафета и контактной коробки. Мостик опирается на ро­лики на опорах.

Колесо вагона, проходя по весомеру, нажимает на мостик. От нажа­тия мостик прогибается и через сис­тему рычагов переключает контакт­ные группы со следующими весо­выми категориями: легкий (Л), лег­ко-средний (ЛС), средний (С), сред­не-тяжелый (СТ), тяжелый (Т), осо­бо тяжелый (ОТ). Так, при средней категории тяжести будут замкнуты контакты Л, ЛС, С, при особо тяже­лой – все контакты. Каждой весовой категории (градации) соответствуют следующие значения силы тяжести (кН): 17 ≤ q_Л < 30 (Л); 30≤ q_ЛС≤50 (ЛС); 50 ≤ q_С < 70 (С); 70 ≤ q_СТ < 90 (СТ); 90 ≤ q_Т < 105 (Т) и q_OT > 105 (ОТ).

Одновременно весомер является датчиком суммарного числа осей в отцепе, для чего имеется специаль­ный контакт, выдающий сигнал при прохождении колеса любой весовой категории. Сравнивая фактическое число осей в отцепе с заданным по сортировочному листу, можно осу­ществлять контроль правильности расцепки вагонов.

Для определения фактического числа вагонов в отцепе используют датчики (педали), контрольный уча­сток пути 1900 мм, ограниченный педалями (датчиками) в сочетании с фото датчиком. Во всех случаях несоответствия заданной информа­ции фактическому числу вагонов в отцепе срабатывает реле ошибок, через контакты которого срабаты­вает звонок на пульте ГАЦ. Одно­временно начинают мигать лампоч­ки указателя числа вагонов в отцепе на горбу горки и на пульте до на­ступления соответствия заданной информации о числе вагонов в от­цепе их фактическому числу.

Для регулирования скорости ска­тывания отцепов и автоматизации режимов управления замедлителями необходимо измерять ускорения скатывания отцепов до входа отцепа на вторую или третью тормозные позиции. В системе A PC ЦНИИ ускорение измеряется перед первой ТП на прямом в плане и непрерыв­ном в профиле контрольном участке длиной 26-30 м из расчета распо­ложения на нем двух 4-осных ваго­нов. Для этого используются три магнитные педали. Ускорение изме­ряется для одиночных 4- или 6-осных вагонов. Ускорение для отце­пов с шестью и более осями опреде­ляется косвенно через эквивалентное значение весовой категории отцепа.

Фактическую скорость движения отцепов по тормозным позициям измеряют с помощью радиолокационных измерителей скорости (РИС) с рабочей длиной волны X = 3,19 см. Во ВНИИЖТе разработан новый РИС-В2 с длиной волны X = 8 мм. Скоростемер устанавливают за пре­делами колеи перед тормозной по­зицией или после нее на расстоянии 5 м от первого изолирующего стыка и 1,2 м от крайнего рельса. Диа­пазон применяемых на горке РИС составляет 2-30 км/ч, дальность действия не менее 50 м.

Для определения расстояния от отцепа, выпущенного с третьей тор­мозной позиции, до стоящих на сор­тировочном пути вагонов исполь­зуются системы контроля заполне­ния путей (КЗП). Так, например, в системе АРС ГТСС используется бесстыковой КЗП, основанный на применении индуктивных датчиков, а в системе АРС-ЦНИИ исполь­зован бесстыковой КЗП, основан­ный на сравнении напряжений, сни­маемых с двух сменных контроль­ных участков пути. На каждом пути контролируется 12 участков длиной 30 м каждый. Аппаратуру КЗП раз­мещают в релейных шкафах за третьей ТП.

Для регулирования скорости движения отцепов на горках исполь­зуются горочные вагонные замедли­тели (ГВЗ), которые по способу воз­действия на вагоны разделяются на балочные (нажимные и весовые) и тележечные (самоходные); по виду используемой энергии – на техничес­кие и электромагнитные; по типу привода – пневматические, гидрав­лические и электрические. Балочные ГВЗ создают тормозной эффект за счет сил трения между тормозными шинами и боковыми поверхностями бандажей колес вагона. Наиболее распространенными являются клеще­видно-нажимные замедлители типа 50 (КНЗ-50), составляющие около 70% общего числа ГВЗ на горках. На механизированных горках замед­лителями управляет горочный опе­ратор с пульта. При интенсивном роспуске операторы не обеспечива­ют требуемого режима торможения, что приводит к повреждению ваго­нов, сбоям при роспуске, наруше­нию безопасности маневровой работы.

Системы АРС обеспечивают не­обходимую дальность пробега от­цепов при безопасной скорости со­ударения их с вагонами, находящи­мися на подгорочных путях (при­цельное регулирование), и создают необходимые интервалы между ска­тывающимися отцепами на спуск­ной части горки (интервальное ре­гулирование).

Задача прицельного регулирова­ния будет решена, если из парковой тормозной позиции отцепы будут выходить со скоростью

(8.4)

где – расчетная скорость соударения отцепов 1,5 м/с (5 км/ч); α_х – ускорение движения отцепа в пределах зоны регу­лирования, м/с²; l_хШ – расстояние от парковой ТП до стоящих на пути ваго­нов, м.

Прицельную скорость выхода отцепов с третьей тормозной пози­ции определяют по формуле (8.4) в обеих системах АРС одинаково. Однако скорость выхода отцепов с первой и второй тормозных позиций в обеих системах определяют по-разному. Так, в системе АРС-ЦНИИ первая ТП обеспечивает необходи­мые интервалы между отцепами на головных стрелках и непосредствен­но на вторых тормозных позициях. Скорость выхода отцепов с первой ТП определяется в зависимости от ходовых свойств отцепов, устана­вливаемых измерением ускорения движения, или через эквивалентные значения их весовых категорий, про­филя спускной части горки, мощ­ности тормозных средств. Основные возможные ситуации между скаты­вающимися отцепами для первой ТП классифицируют по нарастаю­щей сложности и для каждой ситуа­ции расчетом определяют интер­вальную скорость выхода. По дан­ным расчета составляют программу интервального регулирования на первой ТП.

Вторая ТП выполняет функции прицельного и интервального регу­лирования, причем прицельная ско­рость выхода отцепов

(8.5)

где 1_хII– расстояние от второй ТП до стоящих на путях вагонов; м; 1_хII= 1_хШ+ l_c; l_c- расстояние от второй до треть­ей ТП, м; – дополни­тельная скорость, которую должен иметь отцеп, чтобы преодолеть сопро­тивления от кривых и стрелок, лежащих по маршруту его следования; g' – ускоре­ние силы тяжести с учетом инерции вра­щающихся частей вагона; α – угол пово­рота кривой, град; n –число стрелок по пути следования отцепа; 2g'h _тШ – квад­рат скорости, эквивалентной мощности парковой ТП; К – коэффициент, опреде­ляющий часть мощности третьей ТП.

Произведение 2g'Кh_тШпредва­рительно рассчитывают исходя из мощности парковой ТП, а произ­ведение α_х1_хШпри вычислении ско­рости выхода со второй ТП учиты­вается автоматически.

В связи с возможностью возник­новения нагонных ситуаций на спу­скной части горки (впереди плохой бегун – сзади хороший) появляется необходимость в корректировке прицельных скоростей выхода со второй ТП. Для этого предусмотре­ны рассмотренные выше схемы, которые при помощи рельсовых це­пей непрерывно измеряют интервал (расстояние) между предыдущим и последующим отцепами, восприни­мают маршруты их следования, вы­деляют трудные маршруты, фикси­руют ходовые свойства отцепов и скорости выхода с тормозных пози­ций. На основе полученной инфор­мации логические схемы интерваль­ного регулирования определяют складывающиеся ситуации в процес­се скатывания отцепов, для которых установлены определенные интер­вальные скорости выхода отцепов с первой или второй ТП. Сравнивая интервальную скорость с расчетной, логическая схема выбирает опти­мальную скорость выхода отцепа с соответствующей ТП.

В системе АРС-ГТСС первая и вторая ТП являются интервальны­ми. Первая ТП обеспечивает подход отцепов ко второй с одинаковой ско­ростью. Скорость выхода определя­ют весовой категорией и длиной от­цепа. Со второй ТП скорость выхо­да задается такой, чтобы все отцепы подходили к третьим ТП также с одинаковой скоростью; скорость выхода рассчитывают по весовой категории.

Таким образом, системы АРС со­стоят из средств получения исход­ной информации; устройств вычис­ления скоростей выхода отцепов с ТП; авторегуляторов скорости для реализации расчетных скоростей. Расчеты скоростей выхода из усло­вия прицельного регулирования по приведенным формулам технически могут быть выполнены различными средствами, в т. ч. на жесткой логике и микропроцессорах.

Структурная схема АРС-ЦНИИ приведена на рис. 8.15. В этой сис­теме каждый функциональный узел имеет один или несколько блоков, но структурная схема показана без разбивки узлов на блоки. Измери­тель ускорения ИЗУ, вычислитель весовой категории и длины отцепа ВВКД, устройство управления пер­вой тормозной позицией УТШ, узел интервального регулирования в зоне первой ТП ИР1, блок накопителя информации HI, определитель со­противления среды ОСС устанавли­вают по одному на горку; вычис­литель скорости выхода BOB, устройство управления второй ТП УТП2, узел интервального регули­рования в зоне второй ТП ИР2, измеритель фактической скорости выхода отцепа из второй ТП ИСВ, накопитель информации Н2, блок контроля заполнения путей КЗП- по одному на пучок; устройство управ­ления третьей ТП УТПЗ - по одному на каждый путь. В начале свободно­го скатывания отцепа ИЗУ измеря­ется его ускорение а_х и запоминается накопителем HI. После проследова­ния весомера ВМ устройством ВВКД определяется средняя весовая категория q₀ и число осей п_о отцепа. Эта информация также поступает в накопитель HI.

На основе информации о q_o в УТШ задается скорость выхода от­цепа с первой ТП. Блоки ИР1 и ИР2 предназначены для выявления ин­тервалов между отцепами и стрел­ками их разделения СРО и определе­ния интервальных скоростей выхо­да. В последний от блока ИСВ по ступает информация о фактической скорости отцепа после схода его со второй ТП. Из накопителей HI ин­формация поступает в ВСВ, кото­рый моделирует уравнения (8.4) и (8.5). Данные о сопротивлении сре­ды, передаваемые датчиком ветра ДВ, и длине пробега l_п также посту­пают в ВСВ. Полученные результа­ты вычисления скоростей выхода со второй ТП передаются далее в нако­питель информации Н2, откуда они поступают в УТПЗ. В это устройст­во передаются также сведения от РИСЗ о скорости перед третьей ТП. Управление третьей ТП осуществля­ется с учетом информации от КЗП о свободных участках сортировоч­ных путей. Эта информация учиты­вается в ВСВ при расчете заданной скорости выхода V_зШ с третьей ТП. Так осуществляется автоматическое регулирование динамического про­цесса скатывания отцепов на сорти­ровочной горке.

Необходимо рассмотреть также назначение и принцип работы си­стемы АЗСР ЦНИИ. С помощью этой системы рассчитывают пере­менную скорость роспуска состава в зависимости от длины отцепов и маршрутов их следования, про­граммируют задания в ГАЦ для всего состава, получают информа­цию о числе вагонов в двух смежных отцепах на цифровых индикаторах у горба горки.

Зависимость максимально допус­тимой скорости, надвига состава по условию разделения каждых двух смежных отцепов может быть опре­делена анализом процесса скатыва­ния вагонов (рис. 8.16). Интервал t_o между смежными отцепами опреде­ляется моментами прохода их цент­ров тяжести через горб горки:

t_o = (l_n-₁+l_n)/2V_o,

где l_n-₁, l_n -длина предыдущего (n –1)-го и n-го последующего отцепов, м.

При условии, что предыдущий отцеп 2 плохой, а последующий 1 хороший бегун, временной интервал t_pдостаточный для перевода раз­делительной стрелки

t_р≥t_о–∆t_g

где ∆t_g – разность времени пробега каж­дого из двух смежных отцепов от верши­ны горки до разделительной стрелки.

Координата места отрыва отце­па от состава по отношению к горбу горки каждый раз меняется в зависи­мости от положения центра тяжести отцепа, а также профилей надвиж­ной части горки и скоростного уклона. В связи с этим в системе АЗСР ЦНИИ фиксируется опреде­ленная разность скоростей надвигае­мой части состава и отцепа, начав­шего скатываться свободно. Для этого в глубине пути надвига (около 100 м от горба горки) установлен радиолокационный измеритель ско­рости (РСК), непрерывно измеряю­щий скорость надвига состава на горку V_н, а за горбом горки на скоростном уклоне – другой скоро­стемер, измеряющий скорость сво­бодно скатывающихся отцепов V_c.

Данные о числе физических ваго­нов, необходимые для работы расцепщиков, подаются автоматически на указатели на горбу горки. После отделения первого отцепа от состава показания на верхнем указателе гас­нут, показания нижнего указателя переходят в верхний и т. д. На гороч­ном пульте имеются цифровые ин­дикаторы, выдающие оператору горки информацию о числе физи­ческих вагонов в отцепах. Система обеспечивает автоматическое снижение темпа роспуска при наличии от­цепов с характеристиками, не допус­кающими повышенной скорости со­ударения. На горочном пульте име­ется также переключатель режима роспуска состава, который оператор использует в зависимости от ситуа­ции на горке и условий скатывания отцепов. Переключатель воздейст­вует на аппаратуру АЗСР для из­менения темпа роспуска в соответст­вии с установленным режимом.

Во взаимосвязи АЗСР и ГДЦ на автоматизированных горках приме­няются ГПЗУ. Так, например, уст­ройство ГПЗУ-В построено на базе видеотерминала (дисплея) «Видео-тон-340». Аппаратура ГПЗУ-В уста­новлена у оператора СТЦ и опера­тора горки, Аппаратура оператора горки содержит дисплей ВТ-340, устройство сопряжения (УС), кото­рое принимает содержание сортиро­вочного листа (программу роспуска) из ВТ-340, преобразовывает ее и передает в систему АЗСР. В СТЦ установлен ВТ-340, на котором опе­ратор набирает программу роспус­ка, и устройство формирования и индикации вызова (УФИВ), которое формирует сигналы вызова к аппа­ратуре оператора горки и обеспечи­вает индикацию при поступлении сигнала вызова от оператора горки. УФИВ коммутирует каналы под­ключения ВТ-340 СТЦ и каналы свя­зи комплектов аппаратуры на горке. Структурная схема системы ГПЗУ-В при работе на горке двух операто­ров по двум путям надвига (аппара­тура ОГ1 и ОГ2) приведена на рис. 8.17.

Информация об отцепах в одном или нескольких составах формиру­ется в СТЦ и запоминается дисп­леем ВТ-340. По запросу оператора горки информация передается из СТЦ (ВТ-340 или ЭВМ) на горочный пост и высвечивается на экране дисплея ВТ-340. При необходимости информация корректируется, и пос­ле этого аппаратура переводится в режим роспуска. Буквенная и цифро­вая информация высвечивается на экране дисплея в строчку ([01] 21 031 М [02] 32010 М и т.д.).

В квадратных скобках показаны порядковые номера отцепов: первый 01, второй 02. Первые две цифры после квадратных скобок обознача­ют номер пути, на который следует отцеп (21 или 32); третья и четвер­тая-число вагонов в отцепе (03 или 01); пятая цифра показывает на «особый признак» отцепа (1 или 0). Служебный символ М разделяет ин­формацию о соседних отцепах. Ко­нец расформировываемого состава обозначается служебным символом С. В одну строчку размещается информация о восьми отцепах.

На однопутных сортировочных горках роспуск составов можно вы­полнять только в последовательном режиме, на двухпутных и многопут­ных, построенных или реконструи­рованных под параллельный рос­пуск, – в последовательно-параллель­ном или только в параллельном режимах.