Загальні відомості про пристрої автоматики в метрополітенах
Загальні відомості про метрополітенах
Метрополітен - вид внутрішньоміського рейкового пасажирського транспорту, (перспективний в умовах великих міст з насиченим вуличним рухом) представляє собою позавуличним електричну залізну дорогу. Є найбільш зручним, безпечним і економічним видом міського транспорту. Відрізняється високою експлуатаційною швидкістю (до 45 км / год) і провізної здатністю (до 60 тис. пасажирів на 1 год в одному напрямку). Лінії метрополітену зазвичай прокладають під землею (в тунелях), при необхідності по поверхні і на естакадах.
Лінії метрополітенів поділяються на підземні, наземні та надземні.
Підземні є основним і найбільш поширеним видом ліній метрополітенів, вони можуть бути глибокого (більше 20 м від поверхні землі) і дрібного (8-12 м) закладення.
Як правило будують метрополітени мілкого закладення. Глибоке закладення застосовують при несприятливих геологічних та гідрогеологічних умовах, а також за наявності щільної багатоповерхової забудови.
На земні лінії розміщують на поверхні землі (зазвичай в якості кінцевих ділянок лінії, в малонаселених районах міста).
Надземні лінії розміщують на естакадах. Не отримали широкого розповсюдження (виправдовують себе лише у важких топографічних умовах).
Перевезення пасажирів в метрополітені має відносно низьку собівартість, однак спорудження метрополітенів вимагає великих капіталовкладень. Тому їх будують зазвичай в містах з населенням більше 1 млн. жителів, на напрямках з стійкими пасажиропотоками з інтенсивністю не менше 25000 пасажирів на годину.
Принципи пристрою й експлуатації метрополітенів і залізних доріг багато в чому аналогічні. Використовується шлях з однаковою шириною колії - 1520 мм (+6 -4 мм). Робота метрополітенів також здійснюється в суворій відповідності з графіком руху поїздів. У метрополітені діють загальні для всіх метрополітенів Правила технічної експлуатації (ПТЕ), Інструкція з сигналізації (ІСІ), Інструкція з руху поїздів і маневрової роботи. Метрополітени підпорядковуються Державній адміністрації залізничного транспорту України («Укрзалізниця»). У службах метрополітену є відповідні дистанції (колії, сигналізації та зв'язку) а також енергодільниці.
Станції метрополітену призначені тільки для посадки і висадки пасажирів і розташовуються один від одного на відстані від одного до двох кілометрів. Кінцеві станції мають колійний розвиток для обороту та відстою составів.
Для задоволення потреби населення у перевезеннях необхідно забезпечити пропускну спроможність до 40-50 пар потягів на годину. Для цього лінії метрополітену оснащують комплексом технічних засобів, серед яких важлива роль відводиться пристроїв автоматики і телемеханіки.
Роль пристроїв автоматики в загальному комплексі технічних засобів метрополітену
Головне завдання пристроїв автоматики і телемеханіки (А і Т) метрополітенів - забезпечення інтервального регулювання руху поїздів з метою підвищення його безпеки та підвищення пропускної спроможності ліній метрополітену.
Пристрої А і Т поділяються на станційні та перегінні.
Перегінними обладнають шляху перегонів і станцій, які не мають колійного розвитку.
Їх основні функції:
дозволяють або забороняють відправлення поїзда на перегін або заняття блок-ділянки;
виключають можливість відправлення поїздів на зайнятий перегін або блок-ділянка;
виключають можливість перевищення допустимої швидкості і зближення з перешкодою менш ніж на критичну відстань.
До перегінним пристроїв відносяться дві системи:
автоблокування (АБ), при якій ділянки шляху захищаються світлофорами і автостопами точкової дії, а управління сигнальними показаннями світлофорів і автостопами здійснюється автоматично при впливі поїзда на первинні шляхові датчики (р. ц.) огороджувальних ділянок;
автоматична локомотивна сигналізація з автоматичним регулюванням швидкості (АЛС-АРС), при якій рух здійснюється за кодовою сигналах, що передаються в кабіну машиніста, а фактична швидкість безперервно контролюється і автоматично обмежується в межах допустимих за умовами безпеки руху.
Станційні пристрої забезпечують:
взаємну залежність стрілок і сигналів при прийманні та відправленні поїздів і маневрових пересуваннях;
контролюють положення стрілок, не допускають їх переведення при зайнятій стрілочному ділянці;
замикають стрілки і сигнали в заданому маршруті, виключаючи можливість установки ворожих маршрутів;
виключають можливість відкриття світлофора при маршруті на зайняту колію.
До станційним пристроїв відноситься електрична централізація, забезпечує управління стрілками і сигналами з поста централізації.
Найбільший ефект в реалізації максимальної пропускної і провізної здатності досягається при обладнанні лінії комплексною системою автоматичного управління і регулювання руху поїздів, яка містить підсистеми безпеки - пристрої АЛС-АРС і автоведения поїздів. Такі системи автоматики дозволяють удосконалювати перевізний процес, підвищувати ефективність роботи метрополітену для задоволення потреб населення у безпечних та якісних перевезеннях
Основні поняття про автоблокуванні, блок-ділянці і захисному ділянці
Автоблокування (АБ) - система залізничної автоматики, призначена для регулювання руху поїздів за показаннями світлофорів, що працюють автоматично в результаті впливу поїзда на первинні датчики огороджувальних ділянок шляху. На метрополітені АБ служить для регулювання руху не тільки на перегонах, але і на станціях без колійного розвитку.
Основу АБ становить рейкова ланцюг (РЦ), яка являє собою первинний шляхової датчик у вигляді безперервної електричного кола, ізольованій від ланцюгів суміжних ділянок ізолюючими стиками, і складається з рейкової лінії, а також джерела струму і приймача, підключених на її кінцях (рис. 1.1 ) Джерелом струму служить шляхової трансформатор ПТ, а приймачем - колійне реле П, контролює стан рейкового кола.
Якщо шлях у межах РЦ блок-ділянки, наприклад 3БУ, не зайнята поїздом, то електричний струм від ПТ протікає по ходових рейках і обмотці колійного реле П. Шляхове реле знаходиться під струмом і його фронтові контакти замикають ланцюги приладів, які фіксують вільність контрольованої ділянки.
Коли на шлях у межах РЦ (наприклад 1БУ) вступає поїзд, щось путнє реле П даної РЦ знеструмиться. Його фронтові контакти розмикаються, а тилові замикаються і включають прилади, що фіксують зайнятість ділянки.
Крім того РЦ контролює цілість рейкової нитки. У випадку зламу рейки (обриву рейкового кола) колійне реле знеструмлюється, ніж фіксується пошкодження рейки на ділянці.
З правого по ходу руху боку встановлюють світлофори, огороджувальні блок-ділянки і розмежовують попутно такі поїзда заданими інтервалами. У світлофорів встановлюють механічні Автостоки точкової дії, призначені для екстреної зупинки поїзда у випадку проїзду заборонного сигналу. Дозволяючий сигнал світлофора включається тільки при відкритому автостоп.
Блок-ділянкою (БУ) називають ділянку шляху, розташований між суміжними світлофорами. Його мінімальна довжина дорівнює гальмівному шляху поїзда при повному службовому гальмуванні від максимальної швидкості, що реалізується на ділянці. Як правило в межах БО влаштовують одну РЦ, проте в деяких випадках його ділять на дві і більше РЦ.
Між світлофором з автостопом і захищає ними блок-ділянкою влаштовують захисний ділянку (ЗУ) довжиною не менше довжини гальмівного шляху екстреного гальмування при максимальній швидкості руху на лінії (Рис 1.2 (а)). При наявності перешкоди для руху на огородженої ділянки та невжиття заходів машиністом для зупинки поїзда перед заборонним показанням світлофора закритий автостоп викликає екстрене гальмування і зупинку поїзда на захисному ділянці, запобігаючи зіткнення з перешкодою.
Вважається, що екстрене гальмування ефективніше службового на 15%, отже і довжина гальмівного шляху при екстреному гальмуванні коротше. Незважаючи на це, як правило, ЗУ не виділяють в окрему РЦ. У цьому випадку в якості ЗУ використовується БО, що знаходиться безпосередньо за даними світлофором, а огороджувальних є наступний по ходу руху БО (Мал. 1.2 (б)). Таким чином кожен БО контролюється двома світлофорами.
На підходах до станції довжина ЗУ, як правило, у два рази більше довжини БО. За вихідними світлофорами станції також допускаються БО зменшеною довжини (для збільшення пропускної спроможності).
Основи сигналізації на метрополітені
Сигнали служать для забезпечення безпеки та чіткої організації руху поїздів і маневрової роботи.
Сигнал є наказом і підлягає беззаперечному виконанню. Працівники метрополітенів повинні використовувати всі можливі засоби для виконання, вимоги сигналу.
У сигналізації, пов'язаної з рухом поїздів, застосовуються такі основні сигнальні кольори:
зелений, що дозволяє рух із встановленою швидкістю;
жовтий, що дозволяє рух і вимагає зменшення швидкості;
синій і сигнальне показання автоматичної локомотивної сигналізації, що дозволяє рух, не перевищуючи зазначеної сигнальним показанням АЛС швидкості,
червоний, що вимагає зупинки.
У автоматичної локомотивної сигналізації з автоматичним регулюванням швидкості (АЛС-АРС) у кабіні керування потягом застосовуються такі сигнальні показання:
цифрові, що дозволяють рух і вказують гранично допустиму швидкість на даній ділянці колії;
цифра «0» (нуль), що забороняє рух і вимагає зупинки;
букви «ОЧ» (відсутність частоти) - несправність колійних або поїзних пристроїв АЛС-АРС, що забороняють рух і вимагають зупинки.
Проїзд світлофора з червоним вогнем забороняється.
Згаслі вогні на світлофорах (крім світлофорів автоматичної дії на лініях, де основним засобом сигналізації та зв'язку є АЛС-АРС, резервних і повторювальних), неправильне або незрозуміле їх показання, а також неправильна або незрозуміла подача сигналів іншими сигнальними приладами вимагають зупинки.
У виняткових, особливо передбачених випадках проходження світлофора із заборонним показанням рух (з червоним вогнем, з незрозумілим показанням) або згаслого світлофора, слідування при сигнальному показанні «0» або «ОЧ» у кабіні керування потягом допускається порядком, встановленим ПТЕ та Інструкцією з руху поїздів і маневрової роботи.
На метрополітенах в якості постійних сигналів застосовуються світлофори і покажчики АЛС у кабіні управління поїздом.
Світлофори встановлюються правої сторони за напрямком руху поїздів.
За призначенням світлофори поділяються на:
вхідні, дозволяють або забороняють поїзду прямувати з перегону на станцію;
вихідні, дозволяють або забороняють поїзду відправлятися зі станції на перегін;
прохідні, дозволяють або забороняють поїзду проїжджати з однієї блок-ділянки на іншу;
маневрові, дозволяють або забороняють виконання маневрів;
повторювальні, що повторюють свідчення основного світлофора, коли за місцевими умовами видимість основного світлофора не забезпечується;
резервні, що встановлюються в створі з основним світлофором, резервний світлофор нормально погашений і сигнального значення не має;
огородження, що встановлюються перед металоконструкціями.
Один світлофор може поєднувати кілька призначень (вхідний і вихідний, вихідний і маневровий та ін.)
За способом управління світлофори можуть бути автоматичного і напівавтоматичного дії.
Якщо регулювання руху поїздів здійснюється за локомотивним світлофорам, то сигнальні вогні на світлофорах автоматичної дії вимикають. На світлофорах напівавтоматичної дії при цьому вогні залишаються ввімкненими.
По конструкції світлофори, які застосовуються на лініях метрополітену, бувають двох типів:
малогабаритні, типу «Метро», які встановлюють на шляхах підземних ліній і закритих наземних ділянках;
лінзові щоглові (на укорочених щоглах), залізничного типу, які застосовують на шляхах відкритих наземних ділянок і паркових коліях електродепо.
(Далі див стор.15-19 [1])
Вимоги ПТЕ метрополітенів до систем автоблокування
Пристрої автоматичного блокування не повинні допускати відкриття світлофорів до звільнення огороджувальних ними ділянок шляху.
На лініях, обладнаних автоматичним блокуванням з автостопами і захисними ділянками, забороняюче показання світлофора (вхідного, вихідного, прохідного), що закрився при проходженні поїзда, може змінитися на дозволяюче показання тільки після звільнення блок-ділянки за цим світлофором і захисного ділянки за наступним світлофором, який перекрили на червоний вогонь і автостоп якого взяв загороджувальному становище. До зміни показання світлофора з забороняє на дозволяюче його автостоп повинен прийняти дозволяє становище.
На підходах до станцій і на станційних коліях для збільшення пропускної здатності допускається включення дозволяючого показання світлофора після початку перекладу автостопу з загороджувальному в дозволяє становище.
На лініях, обладнаних пристроями АЛС-АРС і автоматичним блокуванням без автостопов і захисних ділянок, забороняюче показання світлофора, що закрився при проходженні поїзда, може змінитися на дозволяюче показання тільки після звільнення блок-участказа цим світлофором і перекриття наступного світлофора а червоний вогонь.
Всі світлофори повинні автоматично перекриватися на червоний вогонь, а їх Автостоки приймати загороджувальному положення при вході поїзда на огороджувальні ними ділянки шляху, а також у разі порушення цілості рейкових ланцюгів цих ділянок.
При пошкодженнях світлофори мають автоматично приймати забороняюче показання, а пов'язані з ними попередні світлофори відповідне попереджувальне показання.
Сигналізація при автоматичному блокуванні з автостопами і захисними ділянками на тунельних і закритих наземних ділянках повинна бути, як правило, двох-або тризначної, на відкритих наземних ділянках - тризначної, а при автоблокуванні без автостопов і захисних ділянок - чотиризначною.
Довжина захисних ділянок повинна бути:
за вихідними світлофорами - не менше розрахункового гальмівного шляху при екстреному гальмуванні зі швидкості не менше 35 км / год;
за світлофорами, розташованими на перегонах, - не менш розрахункового гальмівного шляху при екстреному гальмуванні з максимальною встановленої для даної лінії швидкості;
за світлофорами, розташованими в межах підходу до станції, - не менш розрахункового гальмівного шляху при екстреному гальмуванні зі швидкості, передбаченої розрахунковим режимом керування поїздами, але не менше 60 км / ч.
У місцях, де за умовами профілю колії не може бути досягнута максимальна встановлена для даної лінії швидкість руху, довжина захисних ділянок визначається за найбільшою швидкості, яку поїзд може реалізувати на даній ділянці.
З метою збільшення пропускної здатності дозволяється додаток автоблокування пристроями непоїзної контролю швидкості руху поїздів, що допускають відкриття світлофора при неповному звільнення поїздом захисного ділянки за наступним світлофором.
На лініях, не обладнаних АЛС-АРС, пристрої непоїзної контролю швидкості повинні бути передбачені на спуску крутіше 0,025 протяжністю більше 800 м, якщо на підході до станції ці спуски закінчуються на відстані менше 150 м до початку пасажирської платформи.
На лініях, обладнаних автоматичним блокуванням з захисними ділянками, у світлофорів встановлюють дорожні Автостоки, які повинні автоматично викликати екстрене гальмування поїзда (состава) при проїзді світлофора із заборонним показанням.
У світлофорів малодіяльних маршрутів на лініях і у маневрових світлофорів на паркових коліях Автостоки можуть не встановлюватися.
На шляху для обороту складів станції з перехресним з'їздом перед маневровим світлофором встановлюється дублюючий автостоп.
Скоба колійного автостопу повинна встановлюватися з правого боку колії перед світлофором на відстані не більше 20 м.
Скоба колійного автостопу маневрового світлофора на шляхах для обороту або відстою рухомого складу станції споруди після 1964 р. встановлюється за ізолюючим стиком цього світлофора по ходу руху на відстані від 0,7 до 1 м.
Відстань від центру скоби колійного автостопу в загороджувальному положенні до внутрішньої грані головки найближчого ходового рейки має бути 308 мм з відхиленням не більше 20 мм у бік збільшення або зменшення.
Піднесення скоби колійного автостопу над рівнем головок рейок має бути 85 мм з відхиленням не більше 5 мм у бік збільшення.
На тупикових коліях перед упорами встановлюються інерційні автостопу і нерухомі скоби.
Інерційний автостоп також повинен встановлюватися на головному шляху по прибуттю поїздів кінцевої станції лінії, крім станцій, обладнаних пристроями контролю зупинки поїзда біля платформи, і станцій відкритих наземних ділянок.