Для реализации своих функций КЛУБ-У принимает информацию из следующих источников (рис. 4.2):
- из каналов АЛСН и АЛС-ЕН (приемные катушки ПК) - о показании напольного светофора и свободности впереди лежащих блок-участков;
- от систем локомотива – о включении (выключении) тяги, положении крана машиниста, ключа ЭПК, давлении в тормозных цилиндрах, тормозной магистрали и уравнительных резервуарах;
- от спутниковой навигационной системы СНС и датчиков пути и скорости ДПС - параметры движения поезда (точное место нахождения и фактическая скорость), а также текущее время;
- из внутренней энергонезависимой памяти - данные электронной карты пути, графика движения поездов, имеющихся по маршруту следования ограничениях скорости (информация вводится в память перед поездкой).
Рис. 4.2 Функциональная схема КЛУБ-У
С помощью канала цифровой радиосвязи КЛУБ-У осуществляет обмен информацией c переездными и станционными устройствами автоматики и системами оповещения работающих на путях.
В состав аппаратуры КЛУБ-У входят следующие блоки:
- блок электроники локомотивный БЭЛ-У;
- блок индикации локомотивный БИЛ-УВ;
- блок коммутации и регистрации БКР-У-1М;
- источник питания ИП-ЛЭ;
- Радиостанция «МОСТ».
Блок электроники локомотивный БЭЛ-У осуществляет прием, логическую обработку поступающей информации и выработку выходных воздействий, передаваемых по линии CAN-интерфейса к другим устройствам из состава КЛУБ-У. БЭЛ-У принимает информацию по каналам АЛСН, АЛС-ЕН, от антенны СНС, датчиков ДПС, цепей управления локомотивом, рукояток и кнопок БИЛ-УВ, систем САУТ и ТС КБМ, а также осуществляет обмен информацией по радиоканалу. В состав блока входят следующие модули.
а) Модуль центрального обработчика (МЦО). В данном модуле выполняется вся логическая обработка информации, поступающей в изделие, и вырабатываются выходные воздействия. МЦО выполняет следующие функции:
- формирование окончательного значения допустимой и целевой скорости движения по информации от модулей БВУ и МРК;
- сравнение фактической скорости с допустимой скоростью и, при ее превышении, снятие напряжения с ЭПК;
- анализ информации с ТС КБМ, РБ, РБС, данных о сигнале светофора, включении САУТ, допустимой скорости и снятие напряжения с ЭПК при потере бдительности машиниста;
- прием сигналов от систем локомотива о включении и выключении тяги, положении ключа ЭПК;
- выявление ситуации самопроизвольного скатывания локомотива;
- контроль результатов фонового теста модулей изделия и ряд других функций.
МЦО состоит из двух комплектов обработки информации, при этом один из комплектов формирует выходные воздействия, а второй лишь обрабатывает входную информацию, не воздействуя на выходы, т. е. находится в «горячем» резерве. С целью обеспечения безопасности каждый из двух модулей МЦО включает в себя два канала обработки информации (канал А и канал В) и безопасную схему контроля.
б) Модуль внешнего устройства (БВУ) принимает сигналы от приемных катушек (ПК) и выполняет следующие функции:
- прием амплитудно-манипулированных сигналов АЛСН и фазоманипулированных сигналов АЛС-ЕН, их фильтрация и выделение кодовых циклов;
- декодирование принятой информации, формирование информации о количестве свободных блок-участков, направлении движения, сигнальном показании, типе кодового трансмиттера;
- защита от ложного приема разрешающего сигнала из канала АЛС-ЕН при сходе изостыков;
- отслеживание границ блок-участков по каналу АЛС-ЕН;
- формирование целевой скорости, равной скорости проезда впереди стоящего светофора с учетом введенных локомотивных характеристик;
- при разрешающих показаниях светофора – формирование допустимой скорости Vдоп;
в) Модуль радиоканала (МРК) предназначен для радиообмена информацией с автоматизированной системой контроля АРМ-ДСП и передачи результатов по CAN-интерфейсу другим устройствам КЛУБ-У.
г) Модуль маршрута (ММ) предназначен для приема и обработки сигналов от спутниковой навигационной системы (единое время, географические долгота и широта, сведения о достоверности информации). ММ определяет координату (пройденный путь), расстояние до находящегося впереди препятствия, текущее время с точностью до секунды. Модуль содержит электронную карту маршрута движения, с помощью которой определяется блок-участок, направление движения, путь, вид препятствия. Данные в электронную карту заносятся перед поездкой и сохраняются при выключении электропитания.
д) Измеритель параметров движения (ИПД) предназначен для обработки данных, полученных от датчиков пути и скорости, и вычисления по предварительным данным результирующего значения скорости и пройденного пути. Для повышения достоверности вычисления ИПД имеет двухканальную структуру.
е) Приемо-передающее устройство точечного канала связи (ППУ-ТКС) предназначено для обмена дискретной информацией по каналу ТКС.
Блок индикации локомотивный БИЛ-УВ предназначен для отображения машинисту оперативной и служебной информации систем КЛУБ-У и САУТ, обеспечивает диагностирование КЛУБ-У, а также ввод и отображение локомотивных и поездных характеристик (рис.4.3).
Рис 4.3 Блок индикации локомотивный, унифицированный БИЛ-У
В состав БИЛ-УВ входят: блок индикации локомотивный БИЛ-У, блок ввода локомотивный универсальный БВЛ-У, кассета регистрации КР, а также три рукоятки проверки бдительности. Рукоятка бдительности РБ и рукоятка бдительности специальная РБС используются для контроля бдительности машиниста, рукоятка РБП – для контроля бдительности помощника машиниста.
БИЛ-У обеспечивает отображение следующей информации:
- показание локомотивного светофора;
- режим работы («Поездной», «Маневровый», режим двойной тяги «РДТ»;
- координата пути;
- текущее время;
- фактическая скорость (Vф);
- режим работы блока индикации БИЛ;
- готовность кассеты регистрации;
- результаты тестирования и отказы;
- значение расчетного тормозного коэффициента, программного замедления, программной скорости.
БВЛ-У обеспечивает ввод во внутреннюю энергонезависимую память поездных и локомотивных характеристик и команд управления, а также переключение режимов работы блока (индикации ввода, контроля характеристик и диагностики). Для выполнения этих функций на панели управления блока расположены 10 цифровых кнопок, кнопки переключения режимов, кнопки управления локомотивом и кнопки управления САУТ (рис. 4.4).
Рис. 4.4 Блок ввода локомотивный БВЛ - У
КЛУБ-У обеспечивает включение сигнала «Внимание!» и через 6±2 секунды снятие напряжения с ЭПК, если машинист не подтвердит бдительность нажатием на соответствующую рукоятку. КЛУБ-У должен отменять однократный контроль бодрствования машиниста при разрешающих сигналах локомотивного светофора, если контролируемая скорость снижается.
Кассета регистрации (КР) – съёмное устройство, предназначенное для записи информации, поступающей от КЛУБ-У через БИЛ, хранения в обесточенном состоянии и считывания этой информации с помощью стационарного устройства дешифрации СУД-У. Кассета обеспечивает непрерывную запись в течении 10 часов работы около сорока параметров, отображающих время, режим движения, показание локомотивного светофора, состояние тормозного оборудования, режимы торможения и т. д.
Блок коммутации и регистрации БКР-У предназначен для приема аналоговых и дискретных сигналов, проведения предварительной обработки собранной информации с последующей передачей по CAN-интерфейсу другим устройствам КЛУБ-У и выполняет следующие функции:
- приём аналоговых сигналов от датчиков давления в уравнительном резервуаре (ДДУР), в тормозном цилиндре (ДДТЦ) и в тормозной магистрали (ДДТМ);
- приём дискретных цифровых сигналов тифона «Тf», свистка, «0-контр», включения компрессора «Kom», контроля цепи «EptK», сигнала «Перекрыша» «EptP», сигнала торможения «EptT»;
- формирование сигналов о движении со скоростью 2 км/ч и более, 10 км/ч и более, 20 км/ч и более, 60 км/ч и более;
- проведение предварительной обработки собранной информации с последующей передачей по САN-интерфейсу другим устройствам КЛУБ-У;
- формирование сигналов служебного и экстренного торможения через приставку крана машиниста (ПКМ) и электропневмовентиль (ЭПВ), сигнала на разбор тяги;
- питание блоков и устройств КЛУБ-У от источника питания ИП-ЛЭ.
Источник электропитания локомотивный электронной аппаратуры ИП-ЛЭ обеспечивает электронную аппаратуру подвижного состава различных типов: локомотивов и электропоездов постоянного и переменного тока, тепловозов, автомотрис и дрезин напряжением постоянного тока 50±5 В.
Радиостанция РВ1-М «МОСТ» предназначена для обмена цифровой информацией в симплексном одночастотном и (или) двухчастотном режиме с аналогичными радиостанциями, расположенными на промежуточных линейных пунктах.
Взаимодействие КЛУБ-У с системой САУТ. КЛУБ-У взаимодействует с системой автоматического управления тормозами САУТ. Система САУТ-ЦМ автоматически определяет эффективность тормозной системы поезда и, при необходимости, производит управляемое служебное торможение. Для обеспечения возможности остановки локомотива служебным торможением системой САУТ-ЦМ, КЛУБ-У производит автостопное торможение при фактической скорости на 6км/ч выше допустимой (Vфак =Vдоп+6км/час).
На блоке БИЛ системы КЛУБ-У, помимо сигнала включенного и исправного состояния САУТ – ЦМ485, дополнительно должна осуществляться следующая индикация:
- допустимая скорость Vдоп, равная значению программируемой скорости от системы САУТ;
- целевая скорость Vцел - скорость проезда места ограничения скорости;
- запрет отпуска;
- коэффициент торможения.
При включенной системе САУТ в КЛУБ-У отменяются следующие функции:
- периодическая проверка бдительности при всех сигналах светофора на блоке БИЛ, кроме белого;
- одноразовый контроль бодрствования машиниста при разрешающих показаниях светофора на блоке БИЛ при снижении контролируемой скорости;
- формирование кривой торможения при сигнале «КЖ» на блоке БИЛ, при наличии САУТ в параметре «конфигурация».
Система КЛУБ-У должна выключать напряжение на ЭПК при передаче системой САУТ команды «Выключить ЭПК».
Взаимодействие КЛУБ-У с телемеханической системой ТСКБМ. КЛУБ-У взаимодействует с телемеханической системой контроля бодрствования машиниста. ТСКБМ производит непрерывный контроль уровня бодрствования машиниста по электрическому сопротивлению кожи. Сигналы от датчиков, размещаемых в браслете, с помощью микропередатчика поступают на стационарный блок для обработки и индикации. После обработки полученной информации система КЛУБ-У принимает решение можно осуществлять дальнейшее движение или нет.
Таблица 4.1
Совместная работа КЛУБ-У с САУТ-ЦМ и ТСКБМ
| Состояние | Контроль скорости КЛУБ-У | Периодический контроль бдительности КЛУБ-У | Примечание |
| САУТ и ТСКБМ включены | отменяется* | отменяется | *)Вводится периодич. проверка по «белому» показанию ЛС |
| САУТ вкл. ТСКБМ выкл. | отменяется | сохраняется | |
| САУТ выкл. ТСКБМ вкл. | сохраняется | отменяется | |
| САУТ и ТСКБМ выкл. | сохраняется | сохраняется |
При совместной работе с ТСКБМ, КЛУБ-У должен обеспечивать при наличии ТСКБМ в параметре «Конфигурация», вводимом в БВЛ-У, следующие функции:
- отмену всех периодических проверок бдительности при наличии сигнала от ТСКБМ «Машинист бодр»;
- трёхкратное снятие напряжения с ЭПК с возможным восстановлением питания при нажатии рукоятки «РБС» при наличии сигнала от ТСКБМ «Машинист не бодр», четвёртое снятие напряжения с ЭПК является невосстанавливаемым до выхода ТСКБМ из конфигурации, либо передачи им сигнала «Машинист бодр»;
- формирование периодической проверки бдительности при всех сигналах светофора во время движения независимо от значения фактической, контролируемой и допустимой скоростей в случае отсутствия ТСКБМ в параметре «конфигурация» системы.
4.3 Система автоматического управления торможением поездов САУТ-ЦМ/485
Общие положения
Модернизированная аппаратура САУТ-ЦМ предназначена для автоматического управления торможением грузовых и пассажирских поездов, обращающихся на участках, оборудованных трех и четырехзначной автоблокировкой при скорости движения до 160 км/час. Система повышает безопасность движения путем постоянного контроля фактической скорости поезда и сравнения ее с максимально допустимой скоростью в каждой точке пути. Максимально допустимая скорость рассчитывается локомотивными устройствами САУТ-ЦМ в зависимости от местоположения поезда, профиля пути, установленного маршрута движения, показания локомотивного светофора и эффективности тормозных средств. В случае превышения поездом максимально допустимой скорости движения система производит принудительное автоматическое торможение, которое, в зависимости от поездной ситуации, снижает скорость поезда до допустимой или приводит к остановке поезда. Совместное использование АЛС и САУТ повышает надежность средств регулирования скорости, полностью предупреждает проезды запрещающих сигналов без предварительной остановки перед ними поезда, улучшает использование пропускной способности линий и повышает безопасность движения поездов.
Структурная схема САУТ-ЦМ
САУТ-ЦМ состоит из путевой и локомотивной аппаратуры (рис. 4.5). Путевые точки устанавливаются у предвходных, входных, маршрутных светофоров, а также на выходе станции. Каждая путевая точка содержит программируемые унифицированные генераторы (ГПУ), устанавливаемые в релейных шкафах или путевых коробках, и контур, образованный участком правого по направлению движения рельса длиной до 10м и электрической цепью подключения этого участка к путевому генератору. Генератор питает контур током частоты 19,6кГц, модулированным по амплитуде с целью передачи на локомотив в цифровом виде информации о номере точки, ее типе, а также об
установленном на станции маршруте. Глубина модуляции сигнала 100% при частоте огибающей 2,45 кГц. Каждый генератор путем внешней коммутации позволяет выбрать и передать на локомотив одну из восьми кодовых посылок. По принятой кодовой посылке локомотивные устройства САУТ-ЦМ выбирают из памяти необходимую информацию о маршруте следования, которая является основой для контроля допустимой скорости движения.
В системе САУТ-ЦМ предусмотрено использование 16 кодовых посылок. В связи с этим выпускаются генераторы двух типов, различающихся набором указанных посылок. Генераторы типа 1 запрограммированы для передачи посылок с № 0 по № 7 (выводы «Код 0» … «Код 7»). Генераторы типа 2 запрограммированы для передачи кодовых посылок № 8 по № 15 (выводы «Код 8» … «Код 15»).
Для подключения шлейфа точки САУТ-ЦМ предусмотрено 3 вывода: «Вых. 0», «Вых. 1» и «Вых. 2». При длине шлейфа до 15м он подключается к выводам «Вых. 0» и «Вых. 1» (рис. 4.9). При большей длине шлейфа используются выводы «Вых. 0» и «Вых. 2».
В случаях, когда передача информации не осуществляется, генератор переводится в режим ожидания. Контроль исправности шлейфа в режиме ожидания обеспечивается протеканием немодулированного тока частоты 13,07 кГц, который локомотивными устройствами САУТ не воспринимается.
Исправность генератора и шлейфа контролируется внутренними цепями диагностики, при этом в режиме ожидания постоянное напряжение 12 вольт присутствует на выводах «Контр. 0» и «Контр. 1», а в рабочем режиме – на выводах «Контр. 0» и «Контр. 2». Одновременное появление или исчезновение указанных напряжений свидетельствует о неисправностях в генераторе или шлейфе. В качестве контрольных используются реле ШО1 и ШО2 типа НМШ2-900.
Конструктивно разработаны генераторы двух типов: «Н» - для установки на полках релейных шкафов, и «Ш» - для установки в штепсельную розетку для реле ДСШ. С учетом набора кодовых посылок и конструктивного исполнения генераторы выпускаются четырех типов: Н1, Н2, Ш1 и Ш2.
Функционирование локомотивной аппаратуры САУТ-ЦМ предусматривается практически во всех штатных и нештатных ситуациях. Например, при движении поезда по зеленому показанию АЛС САУТ-ЦМ осуществляет контроль максимально допустимой скорости Vmax. При скорости Vmax САУТ-ЦМ отключает тягу, а при превышении Vmax на 2км/час осуществляет автоматическое служебное торможение для снижения скорости до установленной величины. Максимально допустимая скорость устанавливается до 160 км/час при программировании системы на заводе или в депо.
При движении поезда по желтому показанию АЛС к проходному светофору с желтым огнем или к входному светофору станции с одним желтым огнем САУТ-ЦМ обеспечивает в начале блок-участка контроль максимально допустимой скорости движения Vmax. На расстоянии необходимого тормозного пути до путевого светофора с желтым показанием САУТ-ЦМ отключает тягу и обеспечивает автоматическое служебное торможение до скорости Vкж проследования путевого светофора с желтым показанием.
При движении поезда по красно-желтому показанию АЛС к путевому светофору с запрещающим показанием САУТ-ЦМ в начале блок-участка контролирует превышение допустимой скорости движения на красный сигнал Vкж. На расстоянии необходимого тормозного пути до сигнала САУТ-ЦМ отключает тягу и обеспечивает автоматическое служебное торможение поезда до полной остановки на расстоянии 10-150 м. перед путевым светофором.
САУТ-ЦМ передает машинисту следующую информацию:
- о резерве скорости в каждой точке пути (разность допустимой и фактической скоростей);
- о длине блок-участка или маршрута приема поезда на станцию в момент проследования путевого светофора, а при дальнейшем движении - о текущем расстоянии до путевого светофора;
- о фактической эффективности тормозных средств поезда.
САУТ-ЦМ обеспечивает выдачу машинисту более 20 речевых сообщений о показании напольных светофоров, крупных искусственных сооружениях, станциях, переездах, опасных местах и т.д. Отдельные речевые сообщения, начинающиеся словом "Внимание", используются для дополнительной проверки бдительности машиниста и требуют нажатия рукоятки бдительности. Воспроизведение речевых сообщений, связанных с сигнальными показаниями АЛСН, осуществляется при смене кодов АЛСН взамен свистка ЭПК.
Для выполнения своих функций локомотивные устройства САУТ-ЦМ получают информацию из следующих источников:
- из программно-задающего устройства (ПЗУ) – базу данных о перегонах и маршрутах приема на станцию;
- от унифицированных путевых генераторов через антенну, установленную на локомотиве - о допустимой скорости движения на данном участке пути, длине блок-участка, приведенном уклоне, номере маршрута или перегона;
- от датчиков угла поворота ДПС1 и ДПС2 - о пройденном пути по контролируемому участку, фактической скорости и ускорению поезда;
- от АЛСН (КЛУБ) о показаниях локомотивного светофора, состоянии импульсного реле, рукояток бдительности РБ1, РБ2 и блока индикации (БИЛ);
- от датчиков давления (ДД) о величине разрядки тормозной магистрали (ТМ) при управлении САУТ-ЦМ пневматическим тормозом (ПТ), о наполнении тормозных цилиндров (ТЦ) при управлении САУТ-ЦМ электропневматическим тормозом (ЭПТ).
- от цепей управления локомотива - «контроль исправности ЭПТ» (при наличии этого сигнала САУТ-ЦМ осуществляет служебное торможение поезда посредством ЭПТ), сигналы "Тяга" (тяговый режим), "ХВП" (ход вперед), "ХНЗ" (ход назад) и "Рекуп." (режим рекуперации).
Автоматическое управление торможением на основе поступающей информации САУТ-ЦМ осуществляет выдачей следующих команд:
- команда «О» (отключение тяги) - производится разбор схемы моторного режима локомотива или МВПС;
- команда «П» (перекрыша тормозов) - осуществляется подготовка тормозной схемы к последующему торможению;
- команда «Т» - при управлении пневматическим тормозом осуществляется ступень служебного торможения путем обесточивания тормозного вентиля ПЭКМ;
- команда «ЭПТ» - при управлении электропневматическими тормозами осуществляется ступень служебного торможения;
- сигнал «ЭПК» - (экстренное торможение) - обесточивается катушка электропневматического клапана;
- команда «Рег» - регистрация включенного состояния САУТ-ЦМ на ленте скоростемера или кассете КЛУБ-У.
САУТ-ЦМ обеспечивает отображение следующей информации на пульте машиниста (ПМ):
- индикатор «Vф. км/час» - отображает фактическую скорость движения поезда;
- индикатор «Sм» - отображает расстояние, измеряемое САУТ-ЦМ до точки прицельной остановки в метрах. Величина расстояния изменяется от максимального значения в начале блок-участка (станционного пути) до нулевого значения в точке прицельной остановки;
-индикатор «Vдоп. км/ч» - отображает вычисленную допустимую (программную) скорость движения;
- сигнал «θр» - отображает на индикаторе тормозной коэффициент при нажатой и удерживаемой кнопке «Комплект» на пульте машиниста.
