Система автоматического управления тормозами (САУТ)
Принцип действия САУТ
На сегодняшний день система АЛСН является наиболее распространенным средством, которое обеспечивает условия безопасности движения поездов. Хотя аппаратура АЛСН исключают проезд сигнала с запрещающим показанием, но экстренное торможение поезда при АЛСН происходит только после проезда этого светофора (запрещающего). Да и само по себе применение экстренного торможения влечет за собой значительные негативные последствия:
· значительные нагрузки на ПС, вследствие ударных механических воздействий;
· возможность травмирования пассажиров и т.д.
Еще один значительный "минус" АЛСН – это невозможность контролировать снижение скорости поезда в местах, где действуют ограничения. И поэтому выбор скоростного режима в таких условиях возлагается на машиниста. Но не зависимо оттого, что машинист имеет определённые знания и большой опыт работы, не исключены ошибки, которые он может допустить при управлении поездом. При возникновении таких ошибок условия безопасности движения поездов выполняться не будут, так как аппаратура АЛСН не может предотвратить последствий ошибок машиниста, которые связаны с потерей бдительности, поздним включением тормозов, не точным определением расстояния до впереди стоящего светофора или по причине неправильного прогнозирования траектории движения поезда.
Все это говорит о необходимости применения систем автоматического управления движением поездов и в первую очередь – системы автоматического управления тормозами (САУТ). При этом необходимо исключить проезд сигналов с запрещающим показанием путём прицельного торможения с плавным регулированием скорости движения поезда во всем диапазоне – от максимальной до нулевой.
На рисунке 1 изображена траектория движения поезда при прицельном торможении перед закрытым сигналом.
На основании информации о профиле пути, длине блок-участка Lбу и тормозных характеристик поезда система САУТ определяет max-но допустимую программную скорость движения поезда Vпр.
Во время следования поезда САУТ производит измерение фактической скорости Vф, сравнивает ее с программной скоростью и в случае необходимости воздействует на тормозные и тяговые средства поезда.
Для наглядности изложения, рассмотрим в упрощенном виде процессы воздействия элементов САУТ на тормозные и тяговые средства поезда в движении.
На рис. 1 изображены траектории, показывающие движение поезда по блок-участку. Программная траектория движения показана пунктирной линией, а фактическая траектория – сплошной линией.
Из графика видно, что если фактическая скорость на блок-участке меньше программной (Vф < Vпр), то система САУТ никак не воздействует на процесс ведения поезда. Допустим, из-за сложившейся поездной ситуации машинист начинает увеличивать скорость Vф и её величина станет приближаться к значению программной скорости Vпр. Когда Vф достигнет значения (Vпр-2) км/ч, на графика это точка "А" (рис. 1), исполнительными элементами САУТ отключится тяга локомотива. Если же, например, на спуске, скорость поезда будет продолжать увеличиваться и начнет превышать программную, то при значении Vф = (Vпр+2) км/ч, на графике это тока "В", исполнительными элементами САУТ включит служебное торможение. Но могут быть случаи, когда и после включения служебного торможения Vф поезда не приводится к Vпр. В таком случае при достижении Vф = (Vпр+6) км/ч включится экстренное торможение.
В соответствии с программной траекторией движения, поезд должен остановиться в точке прицельного торможения Sпт. Любое управляюще-измерительное устройство, в том числе и аппаратура САУТ, имеет определенные погрешности соответствующих исполнительных воздействий и вычислений. Поэтому абсолютно точно в заранее заданной точке перед закрытым светофором произвести остановку поезда невозможно. Диапазон расстояний DS (на рис. 1) определяет погрешность системы или область допустимого изменения положения точки прицельной остановки поезда S. Для недопущения проезда сигнала с запрещающим показанием правая граница области S не должна пересекать ординату изолирующих стыков светофора "Ч1".
Из всего этого следует, что основное функциональное назначение аппаратуры САУТ заключается в отслеживании фактической скорости поезда, формировании программной траектории движения и осуществлении воздействий на тормозные и тяговые средства поезда, если Vф > Vпр. В случаях, когда Vф < Vпр, элементы устройства САУТ не оказывают влияния на процесс ведения поезда. И еще один значительный "плюс" системы САУТ заключается в том, что если произошла остановка поезда или снижение скорости по заданному ограничению автоматически – аппаратурой САУТ (не машинистом), то этот момент не фиксируется ни какими регистрирующими приборами. Тем самым исключается негативное психологическое влияние работы САУТ на машиниста.
Существует три модификации приборов САУТ:
· САУТ-У
· САУТ-Ц
· САУТ-ЦМ/486
На сегодняшний день проектируются и производятся только модификации САУТ-ЦМ.
САУТ-У
В сравнении с аналогичными приборами безопасности САУТ-У имеет значительные преимущества. Аппаратура САУТ-У предупреждает проезд сигнала с запрещающим показанием светофора, позволяет повысить (более чем на 10 %) пропускную способность участков, может применяться для организации обслуживания локомотива машинистом в одно лицо, упрощает машинисту сделать выбор наиболее рационального режима ведения поезда. В отличие от подобных систем (за исключением ИБМ) САУТ-У отменяет периодические проверки бдительности машиниста и контроль скорости, предусмотренные типовой схемой АЛСН. Устройство САУТ-У используется на участках железнодорожных линий, оборудованных АБ и АЛСН, на всех видах локомотивов и моторвагонного ПС.
В состав САУТ-У входят путевые и локомотивные устройства.
Путевые устройства располагаются в релейных шкафах АБ или путевых коробках на границах блок-участков. Посредством путевых устройств на локомотив осуществляется передача информации о длине лежащих впереди двух блок-участков, приведенном уклоне на следующем блок-участке или пути станции, а также допустимой скорости движения по путям станции. Вся информация передается на локомотив с пути, но только после проследования им проходного светофора. В состав путевого устройства входят два путевых генератора, которые подключены к рельсам и выполняют роль антенны.
В состав локомотивных устройства САУТ-У входят:
· блоки защиты и электроники;
· блок индикации (пульт машиниста);
· два датчика скорости и пути;
· антенна приемная;
· два датчика давления;
· пульт управления;
· два датчика давления;
· коммутационный переключатель, используемый для отключения и включения локомотивных устройств САУТ-У.
Система также может быть дополненная блоком отключения тяги, блоком управления электродинамическим тормозом.
Блок электроники производит обработку информации, поступающей от путевых устройств и датчиков, а также вырабатывает команды на управление торможением и тягой. Датчики скорости и пути располагаются на различных колесных парах (на буксах). Приемная антенна крепится на арматуре правых приемных катушек АЛСН и используется для приема информации от путевых устройств САУТ-У.
На пульте машиниста показывается информация о расстоянии до конца блок-участка и резерве скорости по условиям безопасности, а также информация об эффективности тормозов в поезде (на грузовых локомотивах). На пульте управления находятся кнопки "К-20", "Отправление", "Подтягивание", а также пульт управления применяется для ввода дополнительных данных в САУТ-У. Приставки к крану машиниста служат для управления пневматическими тормозами поезда через электрические сигналы. Датчики давления размещаются недалеко от тормозных приборов и используются для выработки электрических сигналов, пропорциональных давлению воздуха в тормозной магистрали.
Структурная схема САУТ-Ц
· ГП - путевой генератор;
· ПШ - путевой шлейф;
· ДПС - датчик пути и скорости;
· А - антенна (получает информацию от путевых генераторов и пересылает ее на 2-е бортовые ЭВМ, помимо этого на эти ЭВМ передаются данные от двух датчиков скорости и пути, сигналы АЛСН и информация от пульта управления);
· блок диагностики контролирует работу 2-х бортовых ЭВМ, если информация, полученная от них, не совпадает, то он выдает сигнал ЭПК и производит экстренное торможение;
· блок памяти путевых параметров используется для записи путевых параметров;
· пульт индикации используется для информирования машиниста о расстоянии до конца блок-участка, о допустимой скорости движения и др.
· бортовые ЭВМ выдают сигналы отключения или включения служебного торможения или тяги;
· синтезатор речи выдает машинисту речевые сообщения о показаниях светофоров или препятствиях.
У входа на станцию размещается путевой генератор, он подключается к путевому шлейфу. Длина шлейфа может изменяться и зависит от длины приемоотправочных путей.
На выходе станции размещается программируемый путевой генератор ГПП.