Общие сведения об устройствах автоматики в метрополитенах

1. Общие сведения о метрополитенах

Метрополитен – вид внутригородского рельсового пассажирского транспорта, (перспективный в условиях больших городов с насыщенным уличным движением) представляющий собой внеуличную электрическую железную дорогу. Является наиболее удобным, безопасным и экономичным видом городского транспорта. Отличается высокой эксплуатационной скоростью (до 45 км/ч) и провозной способностью (до 60 тыс. пассажиров в 1 ч в одном направлении). Линии метрополитена обычно прокладывают под землей (в тоннелях), при необходимости по поверхности и на эстакадах.

Линии метрополитенов подразделяются на подземные, наземные и надземные.

Подземные являются основным и наиболее распространенным видом линий метрополитенов, они могут быть глубокого (более 20 м от поверхности земли) и мелкого (8-12 м) заложения.

Как правило строят метрополитены мелкого заложения. Глубокое заложение применяют при неблагоприятных геологических и гидрогеологических условиях, а также при наличии плотной многоэтажной застройки.

Наземные линии размещают на поверхности земли (обычно в качестве конечных участков линии, в малонаселенных районах города).

Надземные линии размещают на эстакадах. Не получили широкого распространения (оправдывают себя лишь в трудных топографических условиях).

Перевозка пассажиров в метрополитене имеет относительно низкую себестоимость, однако сооружение метрополитенов требует крупных капиталовложений. Поэтому их строят обычно в городах с населением более 1 млн. жителей , на направлениях с устойчивыми пассажиропотоками с интенсивностью не менее 25000 пассажиров в час.

Принципы устройства и эксплуатации метрополитенов и железных дорог во многом аналогичны. Используется путь с одинаковой шириной колеи – 1520 мм (+6 -4 мм). Работа метрополитенов также осуществляется в строгом соответствии с графиком движения поездов. В метрополитене действуют общие для всех метрополитенов Правила технической эксплуатации (ПТЭ), Инструкция по сигнализации (ИСИ), Инструкция по движению поездов и маневровой работе. Метрополитены подчиняются Государственной администрации железнодорожного транспорта Украины («Укрзалізниця»). В службах метрополитена имеются соответствующие дистанции (пути, сигнализации и связи) а также энергоучастки.

Станции метрополитена предназначены только для посадки и высадки пассажиров и располагаются друг от друга на расстоянии от одного до двух километров. Конечные станции имеют путевое развитие для оборота и отстоя составов.

Для удовлетворения потребности населения в перевозках необходимо обеспечить пропускную способность до 40-50 пар поездов в час. Для этого линии метрополитена оснащают комплексом технических средств, среди которых важная роль отводится устройствам автоматики и телемеханики.

2. Роль устройств автоматики в общем комплексе технических средств метрополитена

Главная задача устройств автоматики и телемеханики (А и Т ) метрополитенов – обеспечение интервального регулирования движения поездов с целью повышения его безопасности и повышения пропускной способности линий метрополитена.

Устройства А и Т подразделяются на станционные и перегонные.

Перегонными оборудуют пути перегонов и станций, не имеющих путевого развития.

Их основные функции:

1. разрешают или запрещают отправление поезда на перегон или занятие блок-участка;

2. исключают возможность отправления поездов на занятый перегон или блок-участок;

3. исключают возможность превышения допустимой скорости и сближения с препятствием менее чем на критическое расстояние.

К перегонным устройствам относятся две системы:

• автоблокировка (АБ), при которой участки пути ограждаются светофорами и автостопами точечного действия, а управление сигнальными показаниями светофоров и автостопами осуществляется автоматически при воздействии поезда на первичные путевые датчики (р. ц.) ограждаемых участков;

• автоматическая локомотивная сигнализация с автоматическим регулированием скорости (АЛС-АРС), при которой движение осуществляется по кодовым сигналам, передаваемым в кабину машиниста, а фактическая скорость непрерывно контролируется и автоматически ограничивается в пределах допустимых по условиям безопасности движения.

Станционные устройства обеспечивают:

1. взаимную зависимость стрелок и сигналов при приеме и отправлении поездов и маневровых передвижениях;

2. контролируют положения стрелок, не допускают их перевода при занятом стрелочном участке;

3. замыкают стрелки и сигналы в заданном маршруте, исключая возможность установки враждебных маршрутов;

4. исключают возможность открытия светофора при маршруте на занятый путь.

К станционным устройствам относится электрическая централизация, обеспечивающая управление стрелками и сигналами с поста централизации.

Наибольший эффект в реализации максимальной пропускной и провозной способности достигается при оборудовании линии комплексной системой автоматического управления и регулирования движения поездов, которая содержит подсистемы безопасности – устройства АЛС-АРС и автоведения поездов. Такие системы автоматики позволяют совершенствовать перевозочный процесс, повышать эффективность работы метрополитена для удовлетворения потребностей населения в безопасных и качественных перевозках

3. Основные понятия об автоблокировке, блок-участке и защитном участке

Автоблокировка(АБ)-система железнодорожной автоматики, предназначенная для регулирования движения поездов по показаниям светофоров, работающих автоматически в результате воздействия поезда на первичные датчики ограждаемых участков пути. На метрополитене АБ служит для регулирования движения не только на перегонах, но и на станциях без путевого развития.

Основу АБ составляет рельсовая цепь(РЦ), которая представляет собой первичный путевой датчик в виде непрерывной электрической цепи, изолированной от цепей смежных участков изолирующими стыками, и состоящей из рельсовой линии, а также источника тока и приемника, подключенных на ее концах (рис. 1.1) Источником тока служит путевой трансформатор ПТ, а приемником – путевое реле П, контролирующее состояние рельсовой цепи.

Если путь в пределах РЦ блок-участка, например 3БУ, не занят поездом, то электрический ток от ПТ протекает по ходовым рельсам и обмотке путевого реле П. Путевое реле находится под током и его фронтовые контакты замыкают цепи приборов, фиксирующих свободность контролируемого участка.

Когда на путь в пределах РЦ (например 1БУ) вступает поезд, то путевое реле П данной РЦ обесточится. Его фронтовые контакты размыкаются, а тыловые замыкаются и включают приборы, фиксирующие занятость участка.

Кроме того РЦ контролирует целость рельсовой нити. В случае излома рельса (обрыва рельсовой цепи) путевое реле обесточивается, чем фиксируется повреждение рельса на участке.

С правой по ходу движения стороны устанавливают светофоры, ограждающие блок-участки и разграничивающие попутно следующие поезда заданными интервалами. У светофоров устанавливают механические автостопы точечного действия, предназначенные для экстренной остановки поезда в случае проезда запрещающего сигнала. Разрешающий сигнал светофора включается только при открытом автостопе.

Блок-участком(БУ) называют участок пути, расположенный между смежными светофорами. Его минимальная длина равна тормозному пути поезда при полном служебном торможении от максимальной реализуемой скорости на участке. Как правило в пределах БУ устраивают одну РЦ, однако в некоторых случаях его делят на две и больше РЦ.

Между светофором с автостопом и ограждаемым ими блок-участком устраивают защитный участок (ЗУ) длиной не менее длины тормозного пути экстренного торможения при максимальной скорости движения на линии (Рис 1.2 (а)). При наличии препятствия для движения на ограждаемом участке и непринятия мер машинистом для остановки поезда перед запрещающим показанием светофора закрытый автостоп вызывает экстренное торможение и остановку поезда на защитном участке, предотвращая столкновение с препятствием.

Считается, что экстренное торможение эффективнее служебного на 15%, следовательно и длина тормозного пути при экстренном торможении короче. Несмотря на это, как правило, ЗУ не выделяют в отдельную РЦ. В этом случае в качестве ЗУ используется БУ, находящийся непосредственно за данным светофором, а ограждаемым является следующий по ходу движения БУ (Рис. 1.2 (б)). Таким образом каждый БУ контролируется двумя светофорами.

На подходах к станции длина ЗУ, как правило, в два раза больше длины БУ. За выходными светофорами станции также допускаются БУ уменьшенной длины (для увеличения пропускной способности).

4. Основы сигнализации на метрополитене

Сигналы служат для обеспечения безопасности и четкой организации движения поездов и маневровой работы.

Сигнал является приказом и подлежит беспрекословному выполнению. Работники метрополитенов должны использовать все возможные средства для выполнения, требования сигнала.

В сигнализации, связанной с движением поездов, применяются следующие основные сигнальные цвета:

• зеленый, разрешающий движение с установленной скоростью;

• желтый, разрешающий движение и требующий уменьшения скорости;

• синий и сигнальное показание автоматической локомотивной сигнализации, разрешающей движение, не превышая указанной сигнальным показанием АЛС скорости,

• красный, требующий остановки.

В автоматической локомотивной сигнализации с автоматическим регулированием скорости (АЛС-АРС) в кабине управления поездом применяются следующие сигнальные показания:

• цифровые, разрешающие движение и указывающие предельно допустимую скорость на данном участке пути;

• цифра «0» (нуль), запрещающая движение и требующая остановки;

• буквы «ОЧ» (отсутствие частоты) - неисправность путевых или поездных устройств АЛС-АРС, запрещающие движение и требующие остановки.

Проезд светофора с красным огнем запрещается.

Погасшие огни на светофорах (кроме светофоров автоматического действия на линиях, где основным средством сигнализации и связи является АЛС-АРС, резервных и повторительных), неправильное или непонятное их показание, а также неправильная или непонятная подача сигналов другими сигнальными приборами требуют остановки.

В исключительных, особо предусмотренных случаях проследование светофора с запрещающим движение показанием (с красным огнем, с непонятным показанием) или погасшего светофора, следование при сигнальном показании «0» или «ОЧ» в кабине управления поездом допускается порядком, установленным ПТЭ и Инструкцией по движению поездов и маневровой работе.

На метрополитенах в качестве постоянных сигналов применяются светофоры и указатели АЛС в кабине управления поездом.

Светофоры устанавливаются справой стороны по направлению движения поездов.

По назначению светофоры подразделяются на:

• входные, разрешающие или запрещающие поезду следовать с перегона на станцию;

• выходные, разрешающие или запрещающие поезду отправиться со станции на перегон;

• проходные, разрешающие или запрещающие поезду проследовать с одного блок-участка на другой;

• маневровые, разрешающие или запрещающие выполнение маневров;

• повторительные, повторяющие показания основного светофора, когда по местным условиям видимость основного светофора не обеспечивается;

• резервные, устанавливаемые в створе с основным светофором, резервный светофор нормально погашен и сигнального значения не имеет;

• ограждения, устанавливаемые перед металлоконструкциями.

Один светофор может совмещать несколько назначений (входной и выходной, выходной и маневровый и др.).

По способу управления светофоры могут быть автоматического и полуавтоматического действия.

Если регулирование движения поездов осуществляется по локомотивным светофорам, то сигнальные огни на светофорах автоматического действия выключают. На светофорах полуавтоматического действия при этом огни остаются включенными.

По конструкции светофоры, применяемые на линиях метрополитена, бывают двух типов :

• малогабаритные, типа «Метро», которые устанавливают на путях подземных линий и закрытых наземных участках;

• линзовые мачтовые (на укороченных мачтах), железнодорожного типа, которые применяют на путях открытых наземных участков и парковых путях электродепо.

(Дальше см. стр.15-19 [1])

5. Требования ПТЭ метрополитенов к системам автоблокировки

Устройства автоматической блокировки не должны допускать открытия светофоров до освобождения ограждаемых ими участков пути.

На линиях, оборудованных автоматической блокировкой с автостопами и защитными участками, запрещающее показание светофора (входного, выходного, проходного), закрывшегося при проходе поезда, может смениться на разрешающее показание только после освобождения блок-участка за этим светофором и защитного участка за следующим светофором, который перекрылся на красный огонь и автостоп которого принял заграждающее положение. До смены показания светофора с запрещающего на разрешающее его автостоп должен принять разрешающее положение.

На подходах к станциям и на станционных путях для увеличения пропускной способности допускается включение разрешающего показания светофора после начавшегося перевода автостопа с заграждающего в разрешающее положение.

На линиях, оборудованных устройствами АЛС-АРС и автоматической блокировкой без автостопов и защитных участков, запрещающее показание светофора, закрывшегося при проходе поезда, может смениться на разрешающее показание только после освобождения блок-участказа этим светофором и перекрытия следующего светофора а красный огонь.

Все светофоры должны автоматически перекрываться на красный огонь, а их автостопы принимать заграждающее положение при входе поезда на ограждаемые ими участки пути, а также в случае нарушения целости рельсовых цепей этих участков.

При повреждениях светофоры должны автоматически принимать запрещающее показание, а связанные с ними предшествующие светофоры соответствующее предупредительное показание.

Сигнализация при автоматической блокировке с автостопами и защитными участками на тоннельных и закрытых наземных участках должна быть, как правило, двух- или трехзначной, на открытых наземных участках - трехзначной, а при автоблокировке без автостопов и защитных участков - четырехзначной.

Длина защитных участков должна быть:

• за выходными светофорами - не менее расчетного тормозного пути при экстренном торможении со скорости не менее 35 км/ч;

• за светофорами, расположенными на перегонах, - не менее расчетного тормозного пути при экстренном торможении с максимальной установленной для данной линии скорости;

• за светофорами, расположенными в пределах подхода к станции, - не менее расчетного тормозного пути при экстренном торможении со скорости, предусмотренной расчетным режимом вождения поездов, но не менее 60 км/ч.

В местах, где по условиям профиля пути не может быть достигнута максимальная установленная для данной линии скорость движения, длина защитных участков определяется по наибольшей скорости, которую поезд может реализовать на данном участке.

В целях увеличения пропускной способности разрешается дополнение автоблокировки устройствами внепоездного контроля скорости движения поездов, допускающими открытие светофора при неполном освобождении поездом защитного участка за следующим светофором.

На линиях, не оборудованных АЛС-АРС, устройства внепоездного контроля скорости должны быть предусмотрены на спуске круче 0,025 протяжением более 800 м, если на подходе к станции эти спуски заканчиваются на расстоянии менее 150 м до начала пассажирской платформы.

На линиях, оборудованных автоматической блокировкой с защитными участками, у светофоров устанавливают путевые автостопы, которые должны автоматически вызывать экстренное торможение поезда (состава) при проезде светофора с запрещающим показанием.

У светофоров малодеятельных маршрутов на линиях и у маневровых светофоров на парковых путях автостопы могут не устанавливаться.

На пути для оборота составов станции с перекрестным съездом перед маневровым светофором устанавливается дублирующий автостоп.

Скоба путевого автостопа должна устанавливаться с правой стороны пути перед светофором на расстоянии не более 20 м.

Скоба путевого автостопа маневрового светофора на путях для оборота или отстоя подвижного состава станции постройки после 1964 г. устанавливается за изолирующим стыком этого светофора по ходу движения на расстоянии от 0,7 до 1 м.

Расстояние от центра скобы путевого автостопа в заграждающем положении до внутренней грани головки ближайшего ходового рельса должно быть 308 мм с отклонением не более 20 мм в сторону увеличения или уменьшения.

Возвышение скобы путевого автостопа над уровнем головок рельсов должно быть 85 мм с отклонением не более 5 мм в сторону увеличения.

На тупиковых путях перед упорами устанавливаются инерционные автостопы и неподвижные скобы.

Инерционный автостоп также должен устанавливаться на главном пути по прибытию поездов конечной станции линии, кроме станций, оборудованных устройствами контроля остановки поезда у платформы, и станций открытых наземных участков.