Системы автоматики на перегонах (Дуб)_2 / САП ч. 1 (для 5-АТЗ, 3-АТЗтв) 2013-14 / Метод вказiвки до КР / Задание на контрольную работу № I по САП с МУ 2011

Контрольная работа № 1 составлена в соответствии с учебным планом и программой дисциплины «Системы автоматики на перегонах». Трудоемкость ее выполнения – 10-15 ч. Контрольная работа выполняется студентом после самостоятельного изучения программы курса данной дисциплины за 1-й семестр 5-го курса.

Контрольная работа содержит два задания, одно из которых. относится к разделу оптических каналов и устройств, а второе – к техническим решениям, реализованным в устройствах регулирования движения поездов на перегонах.

Основные литературные источники, которыми можно руководствоваться при выполнении заданий, приведены в конце работы. В ряде случаев, однако, возможно потребуется дополнительная литература справочного характера по математике и физике.

Задание 1 составлено в виде набора светотехнических задач, решение которых с использованием математического аппарата направлено на углубление знаний по оптическим каналам и устройствам.

Задание 2 составлено в форме рацпредложений, направленных на повышение эффективности существующих устройств автоматики и телемеханики. Результаты анализа этих предложений должны содействовать закреплению знаний студентов по основным принципам построения перегонных систем регулирования движения поездов.

При оформлении работы сначала приводятся исходные данные, формулируется задача, а затем дается решение с краткими пояснениями.

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

Проанализировать условия видимости и восприятия световых сигналов в соответствии с условиями, заданными вариантом. Вариант задания выбирается по последней цифре учебного шифра. Основные понятия по светотехнике, оптике и требуемой дальности видимости световых сигналов изложены в прил. 1 и 2 методических указаний. Необходимые для расчетов данные, характеризующие свойства глаза человека и окружающей атмосферы, а также светотехнические характеристики оптических систем светофоров и светофорных ламп могут быть почерпнуты из прил. 3—6.

Варианты условий к заданию 1

На заводе внедрена новая технология изготовления и сборки линзовых комплектов мачтовых светофоров. В результате достигнуто увеличение осевой силы света оптической системы для красного огня до 1300 кд. Ранее действовавшее значение силы света составляло 750 кд. Контрольная лампа источника света — ЖС12-15.

Насколько внедрение новшества увеличит дальность видимости запрещающего сигнала светофора (м) на прямом участке пути днем при удовлетворительных условиях видимости

(лампа ЖС 12-13)? Будет ли обеспечена нормативная дальность видимости красного огня проходного светофора?

По местным условиям станции видимость выходного светофора с главного пути составляет менее 400 м. Поэтому при осигнализовании станции было принято решение установить по главному пути на мостике повторительный светофор. Светотехнические характеристики линзовых комплектов, поставляемых для оснастки светофоров, составляют: сила света по оптической оси при контрольной лампе ЖС12-!5 для красного огня— 1300 кд, для желтого — 2600 кд и для зеленого — 1600 кд.

Определить дальность видимости сигнального показания повторительного светофора днем по прямому пути при хорошей видимости, если в светофоре установлена лампа ЖС 1215. Пояснить назначение повторительного сигнала

Станция находится на прямом участке пути и оснащена прожекторными светофорами, В выходных светофорах установлены лампы ЖС10-5. Из-за недостатков, свойственных прожекторным светофорам, производится замена их линзовыми.

Изменится ли в условиях удовлетворительной видимости, и если да, то насколько, дальность видимости в дневное время выходных мачтовых светофоров с главных путей станции, если при замене их линзовыми в последних устанавливаются лампы ЖС12-15?

Смогут ли устанавливаемые линзовые светофоры обеспечить требуемую ПТЭ дальность видимости?

Расчеты можно выполнить для одного из огней светофора по самостоятельному выбору студента.

Линия метрополитена оборудована двухзначной автоблокировкой, Максимально реализуемая скорость движения электричек на ней составляет 60 км/ч. Этой скорости соответствует тормозной путь 145 м при полном служебном торможении на площадке. Время восприятии машинистом сигнальных показаний светофоров можно принять 2 с.

Определить требуемую дальность видимости светофоров в тоннеле на прямом участке пути и проверить, обеспечивается ли данная видимость при установке в светофорах ламп типа ЖС12-15. Метеоусловия тоннеля — сумерки, слабая дымка.

Осевая сила света линзового комплекта красного огня – 5 кд, зеленого – 6 кд.

На подъездном пути к станции в дневное время машинистом маневрового локомотива допущен проезд запрещающего (синего) огня карликового светофора. Машинист объяснил, что а условиях дождливой погоды (соответствует очень сильной дымке) он не видел сигнального показания маневрового светофора.

Проведенное расследование показало, что причиной проезда явилось нарушение правил обслуживания устройств СЦБ. Наружная поверхность бесцветной линзы была настолько загрязнена, что сила света оптической системы линзового светофора при лампе ЖС12-15 оказалась в 2 раза меньше нормативной.

Какие нормативные акты и кем были нарушены при техническом содержании маневрового светофора? Каково значение нормативной дальности видимости и какая освещенность глаза машиниста создалась на этом расстоянии в рассматриваемом случае?

Если бы в данных условиях маневровый светофор был мачтовым, могла ли быть обеспечена требуемая дальность видимости?

В связи с организацией движения длинносоставных поездов и отправления их с боковых путей станции, не имеющих достаточной длины, в горловине станции проектируется установка группового выходного светофора линзового типа.

Задача заключается в оценке его видимости с каждого из отправочных путей.

Известна кривая светораспределения светофора (без рассеивателя), в соответствии с которой сила света его оптических систем на уровне угла рассеивания в горизонтальной плоскости (1,5° симметрично относительно оптической оси светофора) составляет 30% от ее осевого значения.

Анализ планов отправочных путей показывает, что на расстоянии нормативной дальности видимости выходного светофора они охватываются световым потоком, рассеивающимся в пределах угла 3°.

Какова нормативная дальность видимости выходных сигналов и обеспечивают ли днем требуемую для этого силу света оптические системы группового светофора, если в линзовых комплектах установлены лампы ЖС12-15, а метеоусловия соответствуют слабому туману?

Если требуемая сила света (полученная в результате расчета) окажется выше фактической, какие меры целесообразно реализовать для обеспечения видимости сигнала?

Расчет силы света можно выполнить по одному, любому сигнальному показанию светофора на выбор студента.

В результате аварии в сети электроснабжения переменного тока лампы красного и пригласительного огней входного светофора станции переключились на питание от аккумуляторной батареи. По мере разряда батареи напряжение на лампах стало понижаться и достигло 9,5 В. Входной светофор — мачтовый линзовый, расположен на прямом участке пути, В комплекте пригласительного огня установлена лампа ЖС12-15, красного огня — ЖС12-25.

Достаточной ли окажется в этих условиях освещенность глаза машиниста на требуемом расстоянии, чтобы он смог в дневное время при слабой дымке воспринять сигнал? Каковы

нормативные значения дальности видимости красного и пригласительного сигналов входного светофора?

Осевая сила света оптических систем светофора при номинальном напряжении на лампах составляет: для пригласительного огня — 2000 кд, для красного огня — 1900 кд. Снижение напряжения на лампах до 9,5 В приводит к уменьшению силы света оптических систем на 50% от номинального значения. Требуемый расчет можно выполнить лишь для одного из огней (красного или мигающего лунно-белого) по усмотрению студента

Охраняемый переезд расположен в пределах кривого участка пути и оборудован со стороны железной дороги заградительной сигнализацией.

Для обеспечения непрерывной видимости сигнала заградительного мачтового светофора его линзовый комплект дополнен рассеивателем типа Р1-10.

Выполненные расчеты показали, что установки предупредительного светофора можно избежать, обеспечив требуемую дальность видимости заградительного сигнала, если осевая сила света его оптической системы будет составлять 2000 кд.

Можно ли выбрать из выпускаемых промышленностью светофорных ламп (двухнитевых или однонитевых) лампу такого типа, которая бы обеспечила указанную силу света по оптической оси линзового комплекта светофора?

Коэффициент потерь (пропускания) линз оптической системы (с учетом рассеивателя) можно принять равным 0,14. Диаметр источника света (спираль накала лампы) составляет 9,5 мм, диаметр внешней линзы —212 мм, В расчетах можно ориентироваться на номинальные параметры ламп.

Известно, что на срок службы светофорных ламп большое влияние оказывает питающее напряжение. Увеличение его на 10% от номинального значения сокращает срок службы ламп примерно на 70%, а при напряжении. меньшем номинального на 5%, срок службы возрастает более чем в 2 раза.

Внесено предложение; в целях увеличения срока службы ламп линзовых светофоров, уменьшения периодичности их смены и сокращения трудовых затрат на обслуживание светофоров установить в линзовых светофорах вместо ламп ЖС12-15 более мощные лампы ЖС12-25, однако содержать их при напряжении, несколько меньшем номинального, но при таком, которое бы обеспечивало тот же световой поток, что и лампы ЖС 12-15, работающие при номинальном напряжении.

Определить значение напряжения, которое следует установить на лампе ЖС12-25. Зависимость светового потока Φ от напряжения U характеризуется следующим соотношением:

где Ф 0 – световой поток лампы при номинальном напряжении U 0 .

Увеличится ли в этом случае расход электроэнергии (увеличение мощности), если изменение световой отдачи лампы η л от напряжения характеризуется следующей зависимостью

где л 0 – световая отдача лампы при номинальном напряжении U 0 (составляет для лампы ЖС12-25 – 9,2 лм/Вт, ЖС12-15 – 8,7 лм/Вт).

Для повышения надежности световых сигналов в тоннелях метро широко используется дублирование ламп накаливания в каждом из линзовых комплектов проходных светофоров. Ламподержатели располагаются рядом друг с другом, но, если нить основной лампы находится в оптическом фокусе линзы, то нить дополнительной лампы сдвинута относительно него на 63 мм, В результате угол охвата линзы основной лампой составляет 145°, а угол охвата дополнительной лампой — 77°. В светофоре установлены лампы ЖС12-15, Угол рассеивания оптической системы светофора — 14°. Коэффициент потерь (пропускания) линзы при красном светофильтре — 0,11; при зеленом светофильтре—0,13.

Световой поток лампы ЖС12-15 с учетом пониженного напряжения ее питания (8 В) и потери световой отдачи к концу срока службы лампы составляют примерно 21 лм.

Определить осевую силу света оптической системы светофора при исправных лампах, а также при перегоревшей основной лампе. Сравнить полученные значения силы света и оценить в %, насколько уменьшается сила света оптической системы светофора при перегорании основной лампы. Расчеты силы света можно выполнить для одного из сигнальных показаний светофора по усмотрению студента.

Проанализировать предложения, которые направлены на повышение эффективности устройств регулирования движения поездов на перегонах. Содержание предложений изложено ниже и выбирается по варианту, соответствующему предпоследней цифре учебного шифра. Если шифр состоит из одной цифры, то предпоследней считается 0.

По существу, необходимо составить мотивированное заключение о полезности или, наоборот, опасности реализации предложения в системах железнодорожной автоматики и телемеханики. Принятые в текстах предложений сокращения означают: РЦ – рельсовая цепь, АБ – автоблокировка, АЛС – автоматическая локомотивная сигнализация.

Варианты условий к заданию 2

В числовой кодовой АБ предусмотрено чередование на сигнальных установках кодовых трансмиттеров КПТШ-515 и КПТШ-715.

Известно, что применяемая в АБ схемная зашита от короткого замыкания изолирующих стыков основана на принципе асинхронной работы импульсного реле данной РЦ и трансмиттерного реле смежной. Это значит, что при сходе изостыков импульсное реле не сможет сработать от трансмиттерного реле смежной РЦ даже в том случае, если в смежных РЦ будут установлены КПТ одинакового типа, например, КПТШ-515, Кстати, в импульснопроводной АБ постоянного тока кодовые трансмиттеры не чередуются и на всех сигнальных установках применяются однотипные трансмиттеры КПТШ-515.

Таким образом, возможность появления на светофоре более разрешающих сигнальных показаний при сходе изостыков [1] исключается и при установке в смежных РЦ однотипных трансмиттеров.

Поэтому предлагается отказаться от чередования типов КПТ в смежных РЦ и перейти на однотипные КПТ, что позволит уменьшить затраты на сооружение и эксплуатацию АБ

Ряд путевых и стрелочных участков станции при электротяге постоянного тока оборудованы однониточными РЦ переменного тока 50 Гц с выпрямительными путевыми реле [7, рис. 5.2]. пропуск обратного тягового тока в которых осуществляется по одной (тяговой) рельсовой нити. Тяговые нити смежных РЦ чередуются между собой и в местах размещения изолирующих стыков соединяются косыми перемычками (тяговыми соединителями). Изолирующие стыки, как известно, являются одними из ненадежных элементов РЦ. Поэтому в целях уменьшения их количества предлагается для пропуска обратного тягового тока использовать одну сплошную рельсовую нить, а все изостыки, отделяющие РЦ друг от друга, разместить в другой рельсовой нити.

Такое решение помимо сокращения количества изостыков почти вдвое улучшило бы условия пропуска обратного тягового тока (из-за отсутствия тяговых соединителей) и снизило бы затраты труда на обслуживание РЦ.

В современных системах АБ при перегорании лампы красного огня светофора осуществляется его перенос на предыдущий светофор [1; 6]. Для этого используется огневое реле, контролирующее исправность нити накала лампы. Анализ схемы включения огневого реле показывает, что реле, включенное в цепь, потребляет электроэнергию не только во время горячего состояния лампы, но и во время ее холодного состояния, когда горят лампы разрешающих огней светофора.

Предлагается упростить схему включения огневого реле с таким расчетом, чтобы оно включалось в цепь и контролировало нить лампы только во время ее горения, т. е. в горячем

состоянии. Это позволило бы за счет бережного отношения к электроэнергии несколько ее сэкономить и уменьшить мощность силового электрооборудования.

В основу работы современных средств управления автоматической переездной сигнализацией при однопутной АБ на перегонах положены следующие принципы [1; 6; 8];

1) при следовании поезда в неустановленном направлении открытие переезда осуществляется лишь после освобождения им участка приближения установленного направления;

2) открытие переезда при следовании поезда в установленном направлении производится сразу же после освобождения поездом переезда.

Техническая реализация указанных принципов привела к существенному усложнению схемы, использованию в ней электролитических конденсаторов большой емкости, что отрицательно сказывается на надежности функционирования переездной сигнализации в целом.

Предлагается в схеме управления переездной сигнализацией реализовать симметричный принцип, в соответствии с которым условия открытия переезда при следовании поезда в установленном направлении уравниваются с условиями при следовании поезда в неустановленном направлении. В таком случае переезд будет открываться после освобождения поездом участка приближения неустановленного направления. Схема при этом существенно упростилась бы, поскольку отпала бы потребность в счетных и блокирующих элементах и, естественно, повысилась бы ее надежность.

В числовой кодовой АБ кодовые сигналы, передаваемые по рельсовой линии, отображают, как известно, приказы на включение соответствующего огня путевого светофора. При этом отсутствие сигнала соответствует приказу на включение красного огня светофора, прием сигнала с одним импульсом в цикле – приказу на включение желтого огня, а сигнала с двумя импульсами — включению зеленого огня. Однако включению зеленого огня в существующей АБ соответствует еще один кодовый сигнал – с тремя импульсами в цикле [1; 6]. Этот сигнал является информационной избыточностью, и его передача снижает эффективность системы связи между путевыми светофорами.

Предлагается в целях упрощения кодирующих и декодирующих устройств АБ, сокращения затрат на их эксплуатацию исключить имеющуюся избыточность в передаче по рельсовой линии кодовых сигналов. Исключение кодового сигнала с тремя импульсами в цикле не скажется в каких-либо нарушениях работы АБ

В современной системе кодовой АБ, как известно, перегорание ламп разрешающих огней светофора не контролируется и поэтому на предыдущем светофоре сохраняется зеленый огонь. Машинисту локомотива в этом случае разрешается проследовать погасший путевой светофор без остановки, руководствуясь показанием локомотивного светофора [1]. В то же

время в системе АБ постоянного тока горение всех разрешающих огней светофора контролируется и в случае перегорания их ламп осуществляется смена зеленого огня предыдущего светофора на желтый огонь [1; 8]. Такая смена сигнальных показаний вызывает снижение скоростей движения поездов и, в конечном счете, отрицательно сказывается на пропускной способности участка.

Предлагается принцип кодовой АБ, при котором лампы разрешающих огней светофоров не контролируются, признать универсальным, распространив его и на устройства проводной АБ постоянного тока.

В основу релейной полуавтоматической блокировки на двухпутных участках железных дорог положен принцип, в соответствии с которым очередной поезд на перегон может быть отправлен только после получения сигнала от дежурного по соседней станции о фактическом прибытии туда ранее отправленного поезда. Фактическое прибытие поезда на станцию контролируется автоматически посредством установленных у входного светофора точечных датчиков (путевых педалей или рельсовых цепей) [1].

Предлагается процесс подачи сигнала прибытия поезда автоматизировать, осуществив его посылку на соседнюю станцию точечными датчиками сразу же после фактического проследования их поездом. Это позволило бы сократить межпоездной интервал н, как следствие, повысить пропускную способность участка при полуавтоматической блокировке.

Известно, что на сигнальных установках проходных светофоров при кодовой АБ переменного тока принимаемый кодовый сигнал КЖ используется для включения желтого огня светофора, а коды Ж, 3 – включения зеленого огня. На предвходной сигнальной установке, для которой характерным является наличие четвертого сигнального показания— желтого мигающего огня, принимаемые кодовые сигналы используются следующим образом: КЖ – для включения желтого немигающего огня; Ж – при обесточенном реле ЗС для включения желтого мигающего огня; Ж, 3 – при возбужденном ЗС включения зеленого огня

Предлагается сохранить единый принцип использования кодовых сигналов на всех типах сигнальных установок, в том числе и на пред входной установке, а четвертое (дополнительное) сигнальное показание включать посредством сигнального реле ЗС,

Таким образом, кодовые сигналы предлагается использовать следующим образом: КЖ – для включения желтого огня; Ж, 3 при обесточенном ЗС – включения зеленого огня; Ж при возбужденном ЗС – включения желтого мигающего огня, Это позволило бы во многом унифицировать схемные решения по дешифрации кодовых сигналов на различных установках, несколько упростить схему пред входной установки и уменьшить расходы на обслуживание АБ

В схемах двухпуткой ЛБ переменного тока с временным двусторонним движением поездов для кодирования РЦ с релейных концов используются транс мит тс рные реле ДТ и ПДТ (6, рис. 5.16].

Реле ДТ производит непосредственную посылку кодовых сигналов в рельсовую линию. В то же время реле ПДТ, являясь медленнодействующим на отпадание (0,2 -с) и удерживая свой якорь во время коротких интервалов кодовых сигналов» отключает импульсное путевое реле от рельсовой линии на все время посылки в нее импульсов кодовых сигналов [8; 9].

Полагая, что такое отключение может быть осуществлено посредством самого реле ДТ, предлагается в схеме кодирования РЦ с релейного конца контакты реле ПДТ заменить контактами реле ДТ, а само реле ПДТ ликвидировать. Такое решение явилось бы идентичным схеме кодирования РЦ с релейного конца в системе Л Б постоянного тока [6, рис, 5.7], а также позволило бы сэкономить одно реле на каждой сигнальной установке.

На каждой сигнальной установке проводной АБ постоянного тока предусматривается по два трансмиттера; один (типа МТ) для импульсного питания РЦ, другой (типа КПТШ 515) для кодирования РЦ токами АЛС [I; 6; 8].

Предлагается для целей импульсного питания РЦ постоянного тока использовать свободную контактную группу КЖ трансмиттера КПТ. По своим параметрам импульсы КЖ близки к импульсам трансмиттера МТ. Предложенное техническое решение позволило бы на каждой сигнальной установке АБ постоянного тока ликвидировать по одному трансмиттеру МТ, уменьшив капитальные затраты на сооружение АБ