Классификация и принципы построения кодовых систем централизации

Кодовые системы централизации применяют на железнодорожном транспорте для управления удаленными объектами. К ним относится диспетчерская централизация (ДЦ) и станционная кодовая централизация (СКЦ). В этих системах на посту управления и в линейных пунктах управления установлены избирательные устройства, преобразующие управляющие и известительные приказы в коды, посылаемые по общей линейной цепи В приемной аппаратуре эти коды расшифровываются и воздействуют на управляемые объекты или элементы контроля (индикации).

Диспетчерская централизация. Систему ДЦ применяют преимущественно на однопутных железнодорожных линиях для управления из центрального поста стрелками и сигналами промежуточных станций, называемых линейными пунктами. С одного центрального цоста можно управлять линейными пунктами одного или нескольких диспетчерских участков.

Диспетчерская централизация позволяет поездному диспетчеру руководить движением поездов на участке и непосредственно управлять стрелками и сигналами на линейных пунктах без участия дежурных по соответствующим станциям. Являясь одним из наиболее эффективных средств регулирования движения поездов, ДЦ увеличивает пропускную способность участка и ускоряет оборот подвижного состава, сокращает потребность в локомотивном и вагонном парках и позволяет сократить численность работников, связанных с движением поездов. Средства, затрачиваемые на строительство диспетчерской централизации, сравнительно быстро окупаются.

Для повышения пропускной способности на участках ДЦ ряд раздельных пунктов устраивают с продольной схемой расположения путей, что дает возможность осуществить безостановочное скрещение поездов. В ряде случаев укладывают двухпутные вставки, позволяющие выполнять безостановочное скрещение и безостановочный обгон поездов.

В настоящее время на однопутных участках автоблокировку без диспетчерской централизации практически не строят. Диспетчерскую централизацию применяют в первую очередь на участках с недостаточной пропускной способностью; на линиях, проходящих по необжитым местам, где сокращение эксплуатационного штата позволяет уменьшить объем жилищного и культурно-бытового строительства; на линиях, расположенных в районах с неблагоприятными климатическими условиями.

В комплекс устройств ДЦ входят автоблокировка на перегонах, электрическая централизация на станциях и аппаратура кодового управления. На железных дорогах эксплуатируют устройства диспетчерской централизации системы ПЧДЦ (полярно-частотная диспетчерская централизация), ЧДЦ (частотная диспетчерская централизация) нескольких модификаций, диспетчерской централизации системы «Нева» с циклическим контролем. Наиболее современной является диспетчерская централизация системы «Луч».

При диспетчерской централизации управление объектами на линейных пунктах и контроль за их состоянием осуществляют по двум линейным проводам с помощью кодовых устройств. Кроме этого, поездографом выполняется автоматическая запись исполненного графика движения поездов. Центральный пост ЦП диспетчерской централизации (рис. 10.1) расположен на участковой станции и включает в себя пульт поездного диспетчера П и табло Т с мнемосхемой участка, которые соединены с кодовыми устройствами передачи сигналов телеуправления ТУ и приема сигналов телесигнализации ТС, с которыми также соединен поездограф ПГ. Центральный пост одним каналом связи КС соединен с линейными пунктами ЛП - промежуточными станциями. Канал связи используют для передачи приказов ТУ и ТС.

При внедрении диспетчерской централизации благодаря применению автоблокировки на перегонах и электрической централизации на станциях достигают повышения безопасности движения поездов, а сосредоточение управления и контроля объектами участка в руках одного человека - диспетчера способствует повышению пропускной способности участка, так как диспетчер имееФ возможность рациональной организации движения поездов с наименьшими потерями времени на скрещения и обгоны. Этим достигается увеличение технической скорости движения, сокращается длительность станционных операций, а следовательно, уменьшается интервал попутного следования поездов.

Диспетчерская централизация позволяет организовать безостановочное скрещение поездов и сократить число остановок по техническим надобностям.

Необходимо, чтобы устройства диспетчерской централизации обеспечивали: управление из одного пункта стрелками и сигналами ряда станций и перегонов; контроль на аппарате управления за положением стрелок, занятостью перегонов, путей и стрелочных секций на станциях, а также за показаниями входных и выходных светофоров; возможность перехода на местное управление для маневровой работы на линейных пунктах; автоматическую запись графика исполненного движения поездов; выполнение требований, предъявляемых к электрической централизации и автоблокировке.

Станционная кодовая централизация. Систему СКЦ применяют для управления удаленными объектами на станциях, путевыми развязками и раздельными пунктами перед станциями. Станционные кодовые централизации позволяют устранить телефонные переговоры между дежурными различных постов, что ведет к улучшению организации внутристанционной работы, а также уменьшить затраты на строительство централизации за счет экономии кабеля. На сети дорог СССР в основном используют две системы кодового управления: полярного кода РПК-2 и станционную кодовую СКЦ-67.

К кодовым централизациям предъявляют следующие требования: надежность действия; соответствие емкости системы числу управляемых и контролируемых объектов; высокая скорость прохождения приказов; малый расход аппаратуры и проводов линейной цепи. Станционные кодовые централизации должны иметь возможность изменения емкости системы с соответствующими изменениями расхода аппаратуры.

Эффективность станционной кодовой централизации определяют сравнением затрат на устройство управляющих и контрольных цепей централизации при кодовом и прямом управлении. Введение кодовой централизации целесообразно при выполнении неравенства 21 N,a, < 21 ^Li^hi - L_Kb_K,

*= I ,= l

где N,a, - соответственно число приборов i го типа и их стоимость на центральном посту и в релейной будке при кодовой централизации, п - число типов приборов, используемых в кодовой централизации,

L,bI - соответственно длина одного /-го кабеля при прямом управлении и стоимость единицы его длины,

т - число кабелей для прямого управления зоной станции, и, Ьг. - соответственно длина кабеля для кодового управления и стоимость единицы его длины

Устройства кодового управления применяют на путях промышленного транспорта. На ряде предприятий используют станционные кодовые централизации (РПК-2, СКЦ-67). Однако диспетчерское управление на промышленном транспорте затруднено большим объемом маневровой работы, что требует расчета загрузки диспетчера. При внедрении диспетчерской централизации на промышленном транспорте железнодорожную сеть реконструируют для возможности безостановочного скрещения поездов и повышения скорости их движения, станции оборудуют электрической централизацией, а перегоны - автоблокировкой.

Представление информации в кодовых системах централизации существенно влияет на надежность их функционирования. Для кодовых централизаций предусматриваются следующие методы селекции: распределительный, кодовый и кодово-распределительный. При распределительном методе селекции на ЦП и ЛП устанавливают син*

хронно и синфазно работающие распределители, что позволяет по одному и тому же физическому каналу связи последовательно во времени передавать приказы нескольким объектам.

Кодовый метод селекции дает возможность получить большую емкость системы при том же числе импульсов. В этом случае каждый приказ передается в канал связи в виде комбинации импульсов, распределенных во времени. Для этого на ЦП и ЛИ имеются синхронно и синфазно работающие распределители, а каждому ЛИ приписана своя кодовая комбинация - адресная или избирательная часть кодового приказа.

Кодово-распределительный метод селекции применяют при большом числе пунктов или при большом сосредоточении объектов в одном пункте. Объекты распределены на группы, причем группа выбирается по кодовому признаку, а объект в группе - по распределительному признаку. Это позволяет при том же числе импульсов получить большую емкость системы, чем при распределительной селекции, и передать за один цикл связи приказы всем объектам выбранной группы.

В кодовом и кодово-распределительном методе селекции каждое кодовое сообщение имеет две части: избирательную (адресную) и информационную. Первая часть определяет объект или группу объектов, к которым относится приказ, содержащийся во второй части сообщения. В кодовых централизациях в основном применяют распределительный и кодово-распределительный методы селекции, так как они обладают относительной простотой аппаратуры и достаточной информационной емкостью.

В кодовых системах приказы передаются импульсами тока, обладающими полярными и частотными признаками (см. гл. 2). Полярные признаки мало подвержены искажениям, но требуют проводных каналов связи и наличия линейных батарей во всех пунктах Поэтому в настоящее время кодовые централизации с полярными признаками кода (ПЧДЦ, РПК-2) не строят и постепенно заменяют на более совершенные. Достоинствами частотных признаков является возможность передачи при каждом импульсе нескольких частот и, следовательно, нескольких признаков, а также возможность частотного уплотнения в каналах связи.

Защищенность от искажения приказов является важной характеристикой кодовых систем. Причиной искажения приказов могут быть повреждения аппаратуры, монтажа, линейных цепей, сообщения с соседними цепями, индуктивная или емкостная связь между ними, колебания питающего напряжения, помехи, вызванные неисправностями в устройствах защиты высоковольтных линий, тяговой сети, и др. Искажения приказов в кодовых системах централизации не могут вызвать опасных для движения поездов последствий, так как исполнительные устройства электрической централизации исключают перевод стрелки в замкнутом маршруте или открытие сигналов при невыполнении условий безопасности. Однако искажения приказов вызывают задержку в их исполнении и получении контроля, что, в конечном итоге, приводит к задержкам в движении поездов.

Это обстоятельство требует исключения возможности исполнения искаженных приказов в кодовых системах.

Повышение достоверности исполнения приказов достигают методами избыточного кодирования. Так, в системе диспетчерской централизации ЧДЦ-66 в избирательной части кода ТУ из шести частотных импульсов активными являются только три. Аналогичным образом передаются и другие части приказов ТУ и ТС и в других кодовых системах. При такой защите изменение числа импульсов с определенными признаками приводит к появлению запрещенных в системе комбинаций. Такое кодирование называют кодом с постоянным весом. Однако при этом уменьшается емкость системы, так как используют не все возможные комбинации.

Кроме избыточного кодирования, для повышения защищенности в кодовых системах применяют метод одного импульсного признака (одной частоты из двух в частотном кодировании), который является активным.

Емкость систем кодового управления должна обеспечивать управление и контроль всеми объектами выбранного участка железной дороги при диспетчерской централизации или зоны станции при станционной кодовой централизации. При кодовой селекции и защите кода по постоянному весу емкость системы

N = (п/т)(к - 1)'",

где п - число импульсов в приказе,

т число активных импульсов в приказе,

к - число импульсных признаков, принятых в системе

При кодово-распределительной селекции и защите от искажений постоянным весом кода число приказов в системе

N = (п/т)п_и,

где п„ - число исполнительных импульсов в приказе

Диспетчерские централизации систем ПЧДЦ и ЧДЦ являются системами со спорадическим принципом передачи сигналов ТУ и ТС, т. е. сигналы ТУ передаются по мере необходимости, а сигналы ТС - только при изменении состояния контролируемых объектов. В системе «Нева» используют циклический принцип построения сигналов ТС, когда информация о состоянии контролируемых объектов на линейных пунктах передается на центральный пункт непрерывно повторяющимися циклами.

В кодовых системах со спорадическим контролем при большом числе управляющих и известительных приказов, определяемых высокой интенсивностью движения поездов, кодовая аппаратура и кодовая линия оказываются сильно загруженными передачей сигналов ТУ и ТС. Для определения загрузки кодовой линии необходимо знать число сигналов ТУ для пропуска поезда через раздельный пункт и число сигналов ТС, обеспечивающих полный контроль движения поезда.

Для задания маршрутов приема и отправления поезда на линейный пункт необходимо послать два кодовых сигнала ТУ. После установки этих маршрутов диспетчер получит два кодовых сигнала

ТС о готовности маршрута и открытии входного и выходного светофоров. Кроме этого, при движении поезда через линейный пункт передаются сигналы ТС о занятии перегона, участка приближения, стрелочного участка приема и закрытии входного светофора; освобождении перегона и участка приближения; занятии станционного пути, занятии стрелочного участка отправления и закрытии выходного светофора; освобождении станционного пути; занятии участка удаления; освобождении стрелочного участка отправления и освобождении участка удаления. Таким образом, для пропуска поезда через станцию по линии следует передать два приказа ТУ и 13 сигналов ТС.

Время занятости кодовой линии в сутки

- а (Т_Туп_Ту + Гтс«тс)тЫ,

где а - коэффициент, учитывающий дополнительную занятость кодовой линии (повторная посылка сигналов ТУ),

Тту, 7тс - соответственно полное время передачи сигнала управления ТУ и извещения ТС,

«ту, «тс-число сигналов ТУ и ТС, необходимых для пропуска одного поезда по станции,

т - число станций (линейных пунктов) на участке;

N - число поездов, проходящих в сутки по участку

Коэффициент загрузки линии

Ч= Т_к/Т_с- 100%,

где Г_с= 86 400 с - время суток

Практически установлено, что при г) > 50% задержки в передаче приказов ТС нарушают правильную информацию диспетчера о движении поездов на участке, что сказывается на снижении пропускной способности участка. Поэтому при выборе системы диспетчерской централизации необходимо выполнить проверочный расчет коэффициента загрузки линии.

Для систем диспетчерской централизации с циклическим принципом построения сигнала ТС коэффициент загрузки линии не имеет значения, но для таких систем критерием качества их функционирования является расчетное время оперативной работы за смену Т₃ = (0,9 + 0.35Я.) (Уф + 0,45т_и,

где X - число горловин станций, расположенных на диспетчерском участке;

Nф - расчетное среднесуточное число поездов в обоих направлениях движения, т_и - среднесуточное число местных вагонов на участке в период максимальных перевозок

Нормой загрузки диспетчера является время Т_зн= 1220 мин за сутки. Если расчетное время Т₃ выше нормы, то участок делится на два самостоятельных круга.

При диспетчерской централизации существует несколько режимов управления работой линейных пунктов; диспетчерский, резервный, местный, сезонный и автономный.

При диспетчерском управлении работу по заданию маршрутов приема и отправления поездов на линейных пунктах выполняет поездной диспетчер. В этом режиме на двухпутных участках линейные пункты часто переводят на автодействие входных и выходных светофоров по главному пути, а на однопутных участках предусматривают автоматическое задание поездных маршрутов. Это освобождает диспетчера от повторяющихся операций на пульте и уменьшает задержки поездов при неисправностях аппаратуры или линии диспетчерской централизации.

Резервное управление используют при длительном повреждении устройств диспетчерской централизации. В этом случае по телефонному распоряжению диспетчера на начальника линейного пункта возлагают функции дежурного по станции. Специальным ключом он включает пульт резервного управления стрелками и сигналами в станционном здании, причем резервное управление исключает диспетчерское. С этого же пульта передается ряд ответственных команд (искусственное размыкание маршрута, перевод стрелок при неисправности рельсовой цепи, управление пригласительными сигналами), которые нельзя передавать по кодовым линиям ввиду их возможного искажения.

Местное управление отдельными стрелками или группами стрелок применяют при необходимости маневров на линейных пунктах. Стрелки передают на местное управление при помощи специального приказа, посылаемого по кодовой линии или с пульта резервного управления, после восприятия которого возможно местное управление стрелками в данном районе.

Стрелки переводят с маневровой колонки или из путевого ящика стрелочного электропривода. Все светофоры, расположенные в зоне маневров, горят красным огнем, поэтому пользуются ручными сигналами.

Сезонное управление имеют те станции участка, интенсивность работы которых резко возрастает в какой-либо период года. При этом станция переводится на сезонный режим управления, которое осуществляется с пульта резервного управления. На табло диспетчера сохраняется контроль за движением поездов и состоянием объектов на данной станции.

Автономный режим применяют на станциях, расположенных на участке с диспетчерской централизацией, но имеющих постоянно большой объем эксплуатационной работы, не позволяющий осуществить на них диспетчерское управление. На таких станциях постоянное управление всей поездной и маневровой работой осуществляют с пульта электрической централизации, но за диспетчером сохраняют командные функции, для чего поезда с таких станций отправляют после получения от диспетчера разрешения, посылаемого специальным кодовым сигналом.