ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ ТОНАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ
CENTRALISED SYSTEM TO CONTROL TONE-FREQUENCY RAIL CIRCUITS FOR HIGH-SPEED TRAFFIC

Система относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к системам контроля рельсовых цепей.
Известна система контроля рельсовых цепей, содержащая между постами электрической централизации (ЭЦ) соседних станций n блок-участков, с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты и проходными светофорами. Каждая из упомянутых рельсовых цепей блок-участков, соответственно, соединена с напольными устройствами сопряжения, общего с соседней рельсовой цепью передающего конца и своего приемного конца. Напольные устройства сопряжения приемных концов и передающих концов соединены с соответствующими приемниками и передатчиками кодовых сигналов тональной частоты. Системы также включают устройства систем АЛСН непрерывного типа (Кравцов Ю.А. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. М.: Транспорт, 1996, стр.108, рис.4.21).
Недостатком известной системы является сложность обслуживания, связанная с нахождением на пути большого количества сложной электронной аппаратуры.
Наиболее близким техническим решением, которое принято в качестве прототипа, является Централизованная система контроля рельсовых цепей тональной частоты, содержащая между постами ЭЦ соседних станций блок-участки с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты и проходные светофоры, причем каждая из неограниченных рельсовых цепей тональной частоты одним концом соединена с напольным устройством сопряжения общего с соседней рельсовой цепью передающего конца, а другим концом соединена с напольным устройством сопряжения своего приемного конца, все напольные устройства сопряжения приемных концов и передающих концов рельсовых цепей соединены через кабельную сеть с ближайшими к их блок-участкам постами ЭЦ, на постах ЭЦ размещены приемники кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей и основные передатчики кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей, которые чередуются по частоте несущей формируемых ими кодовых сигналов, а входы приемников через кабельную сеть соединены с выходами соответствующих напольных устройств сопряжения приемных концов рельсовых цепей (Федоров Н.Е. Современные системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями. Учебное пособие. Самара. Сам ГАПС, 2004, рис.5.3 стр.110).
Недостатком данной системы является недостаточный уровень надежности, обусловленный повышенной сложностью аппаратуры на постах ЭЦ, в частности сложностью передатчиков кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей, реализующих сложные алгоритмы формирования кодированных аналоговых сигналов, с соблюдением требований по безопасности движения поездов.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности системы.
Технический результат достигается тем, что в централизованной системе контроля рельсовых цепей тональной частоты, содержащей между постами ЭЦ и соседних станций блок-участки с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты и проходные светофоры, причем каждая из неограниченных рельсовых цепей тональной частоты одним концом соединена с напольным устройством сопряжения общего с соседней рельсовой цепью передающего конца, а другим концом соединена с напольным устройством сопряжения своего приемного конца, все напольные устройства сопряжения приемных концов и передающих концов рельсовых цепей соединены через кабельную сеть с ближайшими к их блок-участкам постами ЭЦ, при этом на постах ЭЦ размещены основные приемники кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей и основные передатчики кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей, которые чередуются по частоте несущей формируемых ими кодовых сигналов, а входы приемников через кабельную сеть соединены с выходами соответствующих напольных устройств сопряжения приемных концов рельсовых цепей, согласно изобретению, на каждом из постов ЭЦ введены блоки коммутации, блоки управления и резервные передатчики, выходы всех основных передатчиков соединены через блоки коммутации своих постов ЭЦ и кабельную сеть с соответствующими входами напольных устройств сопряжения, передающих концов рельсовых цепей, а своими портами связи соединены с соответствующими портами связи блоков управления своих постов ЭЦ, резервные передатчики своими портами связи подключены к отдельным портам связи блоков управления своих постов ЭЦ, а своими выходами соединены с дополнительными входами блоков коммутации своих постов ЭЦ, при этом управляющие порты каждого из блоков управления соединены с портами управления соответствующих блоков коммутации.
Предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения. Других известных технических решений аналогичного назначения, с подобными существенными признаками, заявителем не обнаружено.
На чертеже приведена структурная схема заявляемой Централизованной системы контроля рельсовых цепей тональной частоты для высокоскоростного движения.
1
n
1
n
1
n
1
n
1
n
Централизованная система контроля рельсовых цепей тональной частоты содержит между постами ЭЦ 1 и 2 соседних станций блок-участки с неограниченными рельсовыми цепями 3-3 тональной частоты и проходные светофоры 4, каждая из неограниченных рельсовых цепей 3-3 тональной частоты одним концом соединена с напольным устройством сопряжения 5, общего с соседней рельсовой цепью передающего конца, а другим концом соединена с напольным устройством сопряжения 6 своего приемного конца, все напольные устройства сопряжения 5, 6 приемных концов и передающих концов рельсовых цепей 3-3 соединены через кабельную сеть 7 с ближайшими к их блок-участкам постами ЭЦ 1 или 2, на которых размещены основные приемники 8 кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей и основные передатчики 9 кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей, которые чередуются по частоте несущей формируемых ими кодовых сигналов, входы приемников 8 через кабельную сеть 7 соединены с выходами соответствующих напольных устройств 6 сопряжения приемных концов рельсовых цепей 3-3, выходы всех основных передатчиков 9 соединены через блоки 10 коммутации своих постов ЭЦ 1 или 2 и кабельную сеть 7 с соответствующими входами напольных устройств 5 сопряжения передающих концов рельсовых цепей 3-3, а своими портами связи соединены с соответствующими портами связи блоков 11 управления своих постов ЭЦ 1 или 2, резервные передатчики 12 своими портами связи подключены к дополнительным портам связи блоков 11 управления своих постов ЭЦ 1 или 2, и своими выходами соединены с дополнительными входами блоков 10 коммутации своих постов ЭЦ 1 или 2, при этом управляющие порты каждого из блоков блоков управления 11 соединены с портами управления соответствующих блоков коммутации 10.
Основными отличительными особенностями систем, для которых может быть использовано данное изобретение, являются:
- использование тональных рельсовых цепей;
- отсутствие изолирующих стыков;
- наличие проходных светофоров;
- размещение основного оборудования на станциях, двухстороннее движение по каждому пути;
- наличие защитных участков для обоих направлений движения;
- контроль исправности жил кабеля рельсовых цепей;
- контроль последовательности занятия рельсовых цепей при включении кодовых сигналов АЛС;
- контроль правильности занятия и освобождения рельсовых цепей блок-участка (контроль потери шунта) с блокировкой светофоров и схем кодирования АЛС.
Система функционирует следующим образом.
Путевые приемники 8 контролируют состояние рельсовых цепей 3 той части, которая отнесена к данной станции. Путевые реле (на чертеже не показаны) рельсовых цепей воздействуют на сигнальные реле, которые обеспечивают выбор требуемых показаний проходных светофоров и кодовых сигналов АЛС, на схемы включения кодовых сигналов в рельсовые цепи и на блокирующие реле, управляют схемами контроля последовательного занятия и последовательного освобождения рельсовых цепей.
Схемы замыкания и размыкания устройств включают в себя блокирующие реле и схемы контроля последовательного освобождения рельсовых цепей (все упомянутые релейные схемы соответствуют типовым решениям и на чертеже не показаны). При вступлении поезда на какой-либо блок-участок блокирующее реле воздействует на сигнальные реле этого блок-участка, чем исключается открытие проходного светофора 4, ограждающего данный блок-участок, и выбор разрешающего кодового сигнала для предыдущего блок-участка (замыкание блок-участка).
Размыкание блок-участка проводится автоматически с участием схемы контроля последовательного освобождения рельсовых цепей этого блок-участка и защитного участка. Нарушение указанной последовательности при освобождении блок-участка может быть следствием потери шунта при фактически занятом блок-участке, или защитном участке, при этом размыкание блок-участка не происходит и разрешающий сигнал не включается. Станционная аппаратура системы размещается на станциях, устанавливается в постах ЭЦ 1 и 2 и соединяется с напольным оборудованием при помощи кабельной сети 7, а деление (разделение кабельной сети 7 на две части) производится по сигнальной установке.
К напольному оборудованию системы относятся проходные светофоры 4, соединительные кабели кабельной сети 7, разветвительные муфты и путевые ящики (не показаны) для размещения устройств сопряжения 5 и 6, включающих (не показано) схемы согласования и защиты рельсовых цепей 3 и сигнальные трансформаторы.
Для контроля состояния блок-участков используются два типа рельсовых цепей 3 - длинные, контролирующие участки пути длиной до 1 км с частотами сигнального тока f1 и f2, и короткие - с частотами сигнального тока f1 и f2, служащие для контроля участков пути на границе блок -участков в зоне расположения проходных светофоров 4.
Исключение подпитки от рельсовых цепей 3 соседнего пути осуществляется путем применения для каждого пути своих комбинаций несущих частот и модулирующих сигналов. Исключение подпиток от рельсовых цепей 3 своего пути осуществляется чередованием комбинаций несущих частот и модулирующих сигналов таким образом, что путевой приемник 8 кодовых сигналов тональной частоты данной рельсовой цепи 3 удален от передатчика 9 кодовых сигналов тональной частоты другой рельсовой цепи с идентичными комбинациями несущего и модулирующего сигнала на расстояние, обеспечивающее затухание настолько, что он не воспринимается данным путевым приемником 8. При исправной работе всех устройств, сигналы, формируемые каждым основным передатчиком 9 кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей 3i и 3i+1, проходят через соответствующие вход и выход блока 10 коммутации в кабельную сеть 7 и далее, через соответствующие устройства сопряжения 5, проходят в питающие концы смежных рельсовых цепей 3i и 3i+1. Затем эти сигналы проходят через рельсы рельсовых цепей 3i и 3i+1, через соответствующие устройства сопряжения 6 приемных концов, обратно через кабельную сеть 7 и попадают на входы соответствующих приемников 8 кодовых сигналов тональной частоты рельсовых цепей 3i и 3i+1. Такой режим работы блока 10 коммутации определяется кодовым сигналом выбора режима исправной работы, который поступает на его порт управления, с выхода управляющего порта соответствующего блока 11 управления.
При нормальной работе, если уровень сигнала на входе соответствующего приемника 8 превышает установленный пороговый уровень логической "1", приемник 8 фиксирует свободность соответствующего путевого участка, а если уровень сигнала на входе соответствующего приемника 8 ниже установленного порогового уровня логического "0", то приемник фиксирует занятость соответствующего путевого участка. При принятии решения используется декодированный сигнал, имеющий информационную защиту для обеспечения безопасности работы устройств.
Каждый основной передатчик 9, а также резервный передатчик 12 имеют встроенное устройство диагностики, непрерывно выдающее, через порт связи передатчика, кодовые сигналы исправной или неисправной работы на соответствующие порты связи, соответствующих блоков 11 управления. Если блок 11 управления получает информацию о неисправной работе какого-либо одного из передатчиков 9 кодовых сигналов тональной частоты, то он передает через свой управляющий порт команду перевода блока 10 коммутации в резервный режим работы. В резервном режиме работы выход неисправного передатчика 9 отключается блоком 10 коммутации от нагрузки, сам неисправный передатчик 9 отключается от системы, а резервный передатчик 12 соответствующего поста ЭЦ 1 или 2 подключается к работе вместо неисправного передатчика 9.
Таким образом, остальная часть системы в резервном режиме работает практически без изменения. Блок 11 управления хранит в своей памяти данные по настройкам нормальной работы каждого из основных передатчиков 9, эти данные он периодически запрашивает в процессе нормальной работы через свои порты связи и использует их для настройки частоты и мощности кодового сигнала, подаваемого резервным передатчиком 12 в рельсовые цепи 3i и 3i+1, для сохранения их режима работы без изменения.
Для обеспечения высокого коэффициента готовности блоков 10 коммутации, блоков 11 управления и резервных передатчиков 12, к переходу в резервный режим, они периодически тестируются. Периодичность тестирования определяется настройкой внутреннего таймера блока 11 управления, и по истечении заданного времени и после освобождения проходящим поездом пары смежных рельсовых цепей 3i и 3i+1, они кратковременно переключаются в резервный режим по команде, формируемой блоком 11 управления, а затем снова возвращаются в нормальный режим с регистрацией в блоке 11 управления результатов проверки узлов, связанных с резервным режимом рельсовых цепей 3i и 3i+1. Тестирование совместно с резервированием основных передатчиков 9 обеспечивают существенное повышение надежности. Резервированная часть аппаратуры находится на постах ЭЦ, поэтому при возникновении перехода в резервный режим или при обнаружении неисправностей блоков 10, 11, 12, во время тестирования устранение неисправностей не требует больших затрат труда и времени и может осуществляться без существенных помех движению поездов.