Одним из путей повышения эффективности функционирования железнодорожного транспорта является применение новых технологий в перевозочном процессе, таких как «виртуальная сцепка» [1-4], тональные рельсовые цепи [5], интервальное регулирование на базе радиоканала [6], цифровые технологии и др.
Как известно, на пропускную способность железной дороги целого региона влияет даже самый, казалось бы, небольшой участок. Примером такого грузонапряжённого участка является перегон Мариинск – Суслово, протяжённость которого составляет 24,5 км.
До последнего времени имеющаяся пропускная способность перегона удовлетворяла потребностям отечественной промышленности в перевозках, однако, в современных реалиях просматривается тенденция к увеличению количества проходящих грузовых, пассажирских и грузопассажирских составов, что не может не привести к повышению требований к системам интервального регулирования движения поездов.
Сейчас на перегоне Мариинск – Суслово используется двухпутная кодовая автоблокировка переменного тока 25 Гц с двусторонним движением поездов, которая позволяет осуществлять движение с межпоездным интервалом в 9,2 мин. При этой системе имеется возможность организации двустороннего движения поездов по одному из путей при закрытии другого пути на время ремонтных работ. Устройства кодовой автоблокировки 25 Гц питаются от высоковольтной трехфазной линии автоблокировки 10 кВ, 50 Гц, а резервное питание – от линии электроснабжения линейных потребителей ДПР напряжением 27,5 кВ, 50 Гц, подвешенной на опорах контактной сети. Для линейных цепей автоблокировки используются жилы магистрального кабеля связи.
Основным недостатком числовой кодовой автоблокировки (ЧКАБ) является применение кодовых рельсовых цепей (РЦ), границами которых являются изолирующие стыки. Повышение весовых норм и скорости движения поездов на участках ЧКАБ приводит к необходимости повышения мощностей дроссель-трансформаторов, что в свою очередь ведет к увеличению капитальных и эксплуатационных расходов.
В настоящее время при новом строительстве широко применяются системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением аппаратуры (например, АБТЦ, АБТЦ-М, АБТЦ-МШ) [7]. В таких системах вся аппаратура, реализующая зависимости, размещается на станции, а на перегоне находятся светофоры и пассивные согласующие элементы, что снижает эксплуатационные расходы и сокращает время устранения неисправностей. Достоинствами этих систем также являются отсутствие изолирующих стыков для разграничения блок-участков, снижение потребляемой мощности в 5-10 раз за счёт использования сигнального тока рельсовой цепи тонального диапазона и упрощение энергоснабжения автоблокировки, так как питание устройств автоблокировки осуществляется от тех же источников, что и питание устройств электрической централизации.
Система АБТЦ-МШ (микропроцессорная автоблокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением аппаратуры в монтажных шкафах на прилегающих станциях) с подвижными блок-участками позволяет сократить длину и число блок-участков между поездами. [8].
Данная система, способная сократить межпоездной интервал до 2,5 мин. [9] хорошо себя зарекомендовала в ходе эксплуатации на Московском центральном кольце и ряде участков Дальневосточной, Забайкальской, Южно-Уральской и Северо-Кавказской железных дорог [10]. Но, как утверждают эксперты, в сложных топографических условиях с применением локомотивов для подталкивания данная система позволит сократить интервал между поездами с 10 до 5-6 минут.
Система обладает следующими функциональными возможностями:
- контроль занятости участков пути вместе с целостностью рельсовых нитей;
- управление показаниями путевых светофоров и устройствами автоматической переездной сигнализации;
- сбор информации о поездном положении и передача её по каналам систем автоматической локомотивной сигнализации с формированием управляющих команд, а также по цифровому радиоканалу для их дублирования;
- обеспечение информацией дежурного по станции о состоянии рельсовых цепей и местоположении поездов;
- обеспечение взаимодействия с имеющимися системами управления движением поездов [11-13].
Пропуск поездов при данной системе может осуществляться как по сигналам проходных светофоров с дублированием автоматической локомотивной сигнализацией (АЛСН, АЛС-ЕН), так и с использованием последней, как основной системы разграничения движения поездов [14].
Это позволяет отказаться от использования проходных светофоров и перейти от фиксированных блок-участков к подвижным, что, несомненно, способствует повышению пропускной способности перегонов. Из этого следует, что теперь интервал между поездами будет определяться тормозными характеристиками поезда и его категорией [11, 12].
Структура стационарной части АБТЦ-МШ состоит из двух уровней. Обеспечение выполнения логических функций, а также согласование с устройствами электрической, диспетчерской централизации и прочими имеющимися системами управления движением осуществляет аппаратура первого уровня, размещаемая в постах электрической централизации или контейнерных модулях. Аппаратура же второго уровня, размещаемая в трансформаторных, путевых ящиках и релейных шкафах, выполняет команды первого уровня, направленные для управления бортовыми и перегонными устройствами и контроля их исправности.
Размещение аппаратуры централизованно в станционных шкафах сокращает занимаемые ею площади и обеспечивает более высокий уровень защиты от грозовых разрядов, что существенно повышает надёжность функционирования системы. Это достигается разделением станционных помещений для оборудования автоблокировки на зоны с различными степенями воздействия от электромагнитного поля и импульсных напряжений с установкой дополнительных средств защиты [14, 15].
В АБТЦ-МШ предусмотрен цифровой модуль контроля рельсовых цепей (ЦМ КРЦ), обеспечивающий приём и передачу данных через цифровой интерфейс RS-422 по двум дублированным волоконно-оптическим линиям в управляющую систему автоблокировки. ЦМ КРЦ состоит из аппаратуры тональных рельсовых цепей и кодирования их сигналами АЛСН, аппаратуры обмена данными с системами СЦБ, блока контроля кабельных цепей (БККЦ-Е) и оборудования для защиты от перенапряжений от грозовых разрядов и тягового тока.[16]
В системе реализованы конструктивные способы минимизации вероятности отказов, а схемные решения локальных вычислительных сетей устроены так, чтобы отказ отдельных приборов не блокировал работу других [17].
АБТЦ-МШ имеет систему бесперебойного электропитания, которая состоит из вводного шкафа ШВ-АБ и выпрямительно-преобразовательного шкафа ШВП-АБ.
Можно отметить также, что по сравнению с другими микропроцессорными системами автоблокировки с тональными рельсовыми цепями, помимо уже вышесказанных особенностей резервирования аппаратуры и каналов связи, АБТЦ-МШ имеет следующие преимущества:
- меньшие капитальные затраты на оснащение перегонов;
- меньшие эксплуатационные затраты в связи с модульным и централизованным построением системы;
- большая помехозащищённость при передаче данных с помощью частотно-модулированных сигналов и помехоустойчивых кодов;
- расширенная диагностика системы, обеспечивающая высокую степень ремонтопригодности;
- использование современных интерфейсов при взаимодействии с системами железнодорожной автоматики.
Примером другой системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями является АБТЦ-М. Это микропроцессорная система автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры, тональными рельсовыми цепями и дублирующими каналами передачи информации.
К основным преимуществам системы АБТЦ-М можно отнести:
- повышение надежности работы системы интервального регулирования и обеспечения движения поездов на перегоне за счет резервирования основных узлов системы;
- повышение коэффициента готовности (живучести) системы за счет использования дублирующего канала передачи информации на локомотив и с него, возможности реконфигурации построения системы при отказе отдельных ее узлов и датчиков, построения резервированной системы электропитания;
- повышение безопасности движения поездов на перегоне за счет использования дополнительного кодирования сигналов в рельсовых цепях с целью исключения взаимного влияния через обходные цепи;
- снижение капитальных и эксплуатационных затрат за счет применения малого количества унифицированных блоков на байонетных штепсельных разъемах.
К основным функциям системы относятся:
- обеспечение двухстороннего движения поездов на каждом пути перегона;
- возможность контроля и управления удаленными объектами без/с установкой дополнительных промежуточных пунктов размещения аппаратуры на перегонах протяженностью до/свыше 24 км;
- формирование и передача в рельсовую линию навстречу поезду кодов автоматической локомотивной сигнализации АЛСН и/или АЛС-ЕН в соответствии с показаниями путевых светофоров и поездной ситуацией.
Первый (верхний) уровень предназначен для взаимодействия системы с другими системами управления и организации движения, отображения информации о состоянии перегона и режимах работы системы, а также для получения управляющих команд от оператора (ДСП).
Второй (средний) уровень системы предназначен для выполнения логических зависимостей на основании информации о состоянии устройств перегона и других систем, полученной от нижнего уровня, и управляющих команд, получаемых от верхнего уровня системы, формирования управляющих команд для устройств нижнего уровня и информационных данных для аппаратуры верхнего уровня.
Третий (нижний) уровень предназначен для сбора, обработки информации от путевых датчиков и других систем, ее передачи на второй (средний) уровень и исполнения или трансляции управляющих команд, получаемых от аппаратуры второго уровня.
Таким образом, система АБТЦ-М за счет дублирования многих узлов, включая центральный процессор и каналы передачи данных, а также наличия встроенного диагностирования состояния аппаратных средств централизации и объекта управления, обеспечивает высокий уровень надежности работы системы интервального регулирования движения поездов, но не дает существенного прироста в пропускной способности по сравнению с системой АБТЦ-МШ, реализующей технологию подвижного блок-участка, которая позволяет значительно сократить межпоездной интервал.
Делая вывод, можно сказать, что применение системы АБТЦ-МШ наиболее целесообразно при техническом перевооружении перегона Мариинск – Суслово. Однако следует учитывать, что для получения должного эффекта от применения данной системы необходима комплексная реконструкция инфраструктуры.