Система автоматического управления тормозами САУТ.
Эксплуатационные основы САУТ
В настоящее время наиболее распространенным средством обеспечивающим условия безопасности движения поездов являются устройства АЛСН. Однако они не исключают проезд запрещающего сигнала, так как приводят в действие экстренное торможение поезда только после проследования этого светофора. Использование экстренного торможения влечет за собой ряд негативных последствий из-за значительных ударных механических нагрузок на подвижной состав, возможных травм пассажиров пассажирского поезда и т.д.
Другим существенным недостатком АЛСН является отсутствие контроля за снижением скорости поезда в местах её ограничения (например, при движении поезда на боковой путь станции). В таких условиях выбор скоростного режима движения поезда обеспечивающего безопасность движения возлагается на машиниста. Несмотря на то, что он располагает определёнными знаниями и практическими навыками работы, в процессе управления поездом не исключены ошибки определяемые психофизиологическими возможностями человека. При таких ошибках условия безопасности движения поездов не будут выполняться, т.к. устройства АЛСН не могут предотвратить последствий ошибок машиниста, связанных с поздним включением тормозов, потерей бдительности, неправильной оценкой расстояние до впереди стоящего светофора или вследствие неверного прогнозирования траектории движения поезда.
Изложенное свидетельствует о необходимости автоматического управления движения поездов и в первую очередь – автоматического управления процессами торможения. При этом требуется обеспечивать исключение проезда запрещающих сигналов путём прицельного торможения с плавным регулированием скорости во всем диапазоне – от максимальной до нулевой.
Рассмотрим как при этом происходит прицельное торможение перед закрытым сигналом. Траектория движения представлена на рисунке 1.
Рис. 1
На основании информации о длине блок-участка Lбу, профиле пути и тормозных характеристик поезда локомотивная аппаратура САУТ рассчитывает максимально допустимую программную скорость движения Vпр.
В процессе движения поезда осуществляется измерение фактической скорости Vф, сравнение ее с программной и воздействие в случае необходимости на тяговые и тормозные средства поезда.
Рассмотрим в несколько упрощенном, для наглядности изложения, виде процессы функционального воздействия устройств САУТ на тяговые и тормозные средства движущегося поезда.
На рис. 1 приведены траектории, отображающие движение поезда по блок-участку. Пунктирной линией показана программная траектория, формируемая локомотивными устройствами САУТ, а сплошной линией – фактическая траектория движения поезда.
Как видно из графика рис. 1, если фактическая скорость Vф на блок-участке меньше программной Vпр, то САУТ никакого воздействия на процесс ведения поезда не оказывает. Предположим, что в силу сложившейся поездной ситуации машинист начинает увеличивать скорость Vф и её величина начнёт приближаться к значению Vпр. Когда фактическая скорость достигнет значения (Vпр-2) км/ч, что соответствует точке “А” графика рис. 1, исполнительными устройствами САУТ отключаются тяга локомотива. Если далее, например, на выбеге, скорость поезда продолжает увеличиваться и начинает превышать программную, то при Vф= (Vпр+2) км/ч, что показано точкой “В” графика, исполнительными устройствами САУТ включается служебное торможение. Практически могут иметь место случаи, когда после включения служебного торможения фактическая скорость поезда не приводится к программной. Тогда по достижении скорости Vф= (Vпр+6) км/ч включается экстренное торможение.
В соответствии с программной траекторией движения, поезд должен остановиться в точке прицельного торможения Sпт. Любая измерительно-управляющая система, в том числе и САУТ, имеет определенные погрешности вычислений и соответствующих исполнительных воздействий. Поэтому невозможно произвести остановку поезда в какой-либо одной заранее заданной точке перед светофором с абсолютной точностью. Диапазон расстояний, обозначенный на графике рис. 1, как DS, определяет погрешность системы или область допустимого изменения положения точки прицельной остановки поезда S. Для исключения проезда запрещающего сигнала правая граница области S не должна пересекать ординату изолирующих стыков светофора “Ч1”.
Таким образом, основное функциональное назначение устройств САУТ заключается в формировании программной траектории движения поезда, слежении за фактической скоростью и воздействии на тяговые и тормозные средства поезда, если Vф ³ Vпр. В случае, когда фактическая скорость движения поезда ниже программной, устройства САУТ не влияют на процесс ведения поезда. Если остановка поезда или реализация ограничений скорости выполняются не машинистом, а автоматически – устройствами САУТ, то это не фиксируется ни в каких регистрирующих приборах. Это исключает негативное психологическое влияние работы устройств САУТ на машиниста.
На сети дорог Российской Федерации внедрено три модификации САУТ:
1. САУТ-У, в которой информация о путевых параметрах блок участков передаётся на локомотив в начале каждого участка пути ограждаемого светофором, для этого используется точечный путевой канал содержащий путевой генератор подключенный к путевому шлейфу. Длинна путевого шлейфа пропорциональна длине блок-участка.
2. САУТ-Ц, в которой информация о путевых параметрах всех блок-участков перегона записывается в блок памяти локомотивных устройств, и на перегоне путевых генераторов нет. На выходе станции устанавливается один генератор, который передает на локомотив номер перегона, а затем из блока памяти данные о путевых параметров последовательно извлекаются для построения кривых скорости для каждого блок-участка. На входе станции применяются путевые генераторы различной частоты и путевые шлейфы различной длинны, за счёт изменения которых и передаётся информация о путевых параметрах маршрутов приема.
3. САУТ-ЦМ, в которой информация на выходе станции передаётся также как и в САУТ-Ц, а на входе станции на локомотив информация о номере маршрута приёма передаётся кодом, получив который локомотивные устройства извлекают из блока памяти данные о путевых параметрах установленного маршрута приёма. Особенностью САУТ-ЦМ является применение микропроцессоров как для локомотивных, так и для путевых устройств.
2. Функциональная схема САУТ-Ц.
Представим функциональную схему САУТ – Ц изображенном на рис. 2. Антенна А принимает информацию от путевых генераторов ГП, которые подключены к путевым шлейфам ПШ и передает ее на две бортовые ЭВМ, также на эти ЭВМ поступает информация от двух датчиков пути и скорости ДПС, от пульта управления и сигналы АЛСН. Принятая информация о допустимой скорости при входе на станцию обрабатывается, и рассчитывается программная скорость следования поезда. Работу двух бортовых ЭВМ контролирует блок диагностики, в случае несовпадения информации от двух ЭВМ он выдает сигнал ЭПК и осуществляет экстренное торможение поезда. Пульт индикации необходим для информирования машиниста о допустимой скорости движения, о расстоянии до конца блок-участка, а также для передачи другой информации, необходимой машинисту (описано выше). Путевые параметры перегонов записаны в блоке памяти путевых параметров. Синтезатор речи выдает машинисту речевые сообщения о показаниях светофоров или препятствиях. Бортовые ЭВМ выдают сигналы включения или отключения тяги или служебного торможения.
На входе станции устанавливается путевой генератор, который подключается к путевому шлейфу, длина которого может изменяться в зависимости от длины приемоотправочных путей. Длина путевого шлейфа изменяется нажатием кнопки на пульте ДСП.
На выходе станции устанавливается программируемой путевой генератор ГПП, ПЗУ которого можно перепрограммировать для передачи различной информации на локомотив.
Структурная схема САУТ - Ц
Рис. 2
