Admin

Сбои кодов АЛСН и их учет

С.В. ЛУКОЯНОВ, начальник дорожной лаборатории автоматики и телемеханики Горьковской дороги
В.В. ВОЛОГЖАНИН, ведущий инженер дорожного центра расшифровки
Е.В. ГОРЕНБЕЙН, ведущий инженер центра исследований электромагнитной совместимости ОАО «НИИАС»

Сейчас более 60 % парка подвижного состава на сети дорог оборудованы системой автоматической локомотивной сигнализации с усилителем УК и релейным дешифратором ДКСВ, основные принципы которой были разработаны ещё в 40-х гг. прошлого столетия. С целью повышения устойчивости работы в схему дешифратора вносились изменения, были созданы дополнительные блоки для расширения функциональных возможностей системы. Но, тем не менее, количество сбоев АЛСН по-прежнему остаётся на высоком уровне - до нескольких сотен тысяч в год. Усилия по совершенствованию и модернизации релейного дешифратора так и не дали ожидаемых результатов.


В статье электромеханика РТУ С.Ф. Панова «Расследование причин и классификация сбоев АЛСН» («Автоматика, связь, информатика», 2010 г. No 3, с. 22-24) рассмотрены возможные случаи сбоев кодов во время смены показаний локомотивного светофора, выявленные в процессе проверки дешифратора на стенде ПК-КОД при имитации случаев двойной смены кодов. С целью определения реальных причин были проанализированы алгоритмы работы и технического обслуживания локомотивных устройств типовой системы АЛСН, организованы опытные поездки по ряду участков Горьковской дороги с регистрацией сигналов АЛСН на борту локомотивов, оборудованных релейным дешифратором ДКСВ.

Для выполнения основной своей задачи - расшифровки кодового сигнала и включения на локомотивном светофоре показания, соответствующего принимаемому коду - локомотивные дешифраторы содержат реле-счетчики импульсов и интервалов, сигнальные реле, реле соответствия.

Реле-счетчики 1, 2, 3 отвечают за подсчет импульсов, а 1А и 2А - интервалов в кодовых комбинациях числового кода. В случае приема кода 3 работают все счетчики (1,1 А, 2, 2А, 3), кода Ж - 1, 1 А, 2, 2А, кода КЖ - 1 и 1А. Совместно с реле присутствия кодов ПК они проверяют условие, что число импульсов в поступающей кодовой последовательности не превышает трех и имеется длинный интервал, которым ограничивается каждая кодовая комбинация. По числу сработавших реле-счетчиков определяется принятый сигнал в длинном кодовом интервале.

Сигнальные реле 3, Ж и КЖ фиксируют своим положением принимаемый код и управляют огнями локомотивного светофора. Их контакты задействованы в схемах управления принудительной остановкой поезда, проверки бдительности машиниста и контроля скорости. Кроме того, совместно с реле соответствия С они проверяют соответствие между показанием локомотивного светофора и поступающим на локомотив кодом, который может в любой момент измениться.

Схема сигнальных реле построена таким образом, что включение более разрешающего огня на локомотивном светофоре происходит при большем количестве возбужденных сигнальных реле. Такой принцип обеспечивает переключение на менее разрешающий огонь во всех случаях несрабатывания одного или нескольких сигнальных реле.

В случае несоответствия показания локомотивного светофора принимаемым кодам реле С типа СР-1 с выдержкой времени 5-6 с обесточивается и размыкает цепь питания сигнальных реле, приводя их в положение, соответствующее принимаемому коду. Это необходимо для устойчивого приема кодовых комбинаций при прохождении локомотивных катушек над границей двух рельсовых цепей и искажении двух подряд кодовых циклов сигнала АЛСН.

Таким образом, алгоритм работы приемных устройств типовой системы АЛСН с релейным дешифратором ДКСВ при смене кодовых сигналов в рельсах основан на удержании предыдущего показания локомотивного светофора в течение 5-6 с (замедление на отпускание реле С), соответствующего трем циклам кода.

После смены кодовых сигналов и приема последующих трех кодовых комбинаций реле С и его повторитель ПС обесточиваются, что приводит к кратковременному погасанию локомотивного светофора, показание которого затем выбирается по результатам расшифровки одного (четвертого) контрольного кодового цикла после смены сигналов. При этом предыдущие кодовые комбинации не учитываются. На рис. 1 показаны примеры возможных сбоев локомотивной сигнализации при смене кодов в рельсах.

Сбой на «белый» на рис. 1, а обусловлен искажением помехой четвертого контрольного кодового цикла после проезда путевого светофора и смены кодовых сигналов в рельсах с 3 на Ж. На рис. 1, б сбой произошел после переключения показания путевого светофора с желтого на зеленый огонь перед головой поезда в результате искажения контрольной кодовой комбинации на изолирующем стыке. Причиной сбоя на КЖ на рис. 1, в также является искажение контрольного кодового цикла на изолирующем стыке после проследования путевого светофора.

Четвертый контрольный кодовый цикл может быть искажен помехой от намагниченности элементов верхнего строения пути, проездом изолирующего стыка, влиянием высоковольтной линии электропередач (ЛЭП) или по другим известным причинам. При этом возникает кратковременный сбой на белый или красно-желтый огонь в зависимости от характера искажений контрольной кодовой комбинации.

Случаи двойной смены кодов, когда после первой через 5-6 с происходит вторая смена кодов, как правило, тоже приводят к искажению четвертого контрольного кодового цикла и сбою локомотивной сигнализации.

На станциях искажение контрольного кодового цикла наиболее вероятно после смены кода на границе рельсовых цепей при проследовании выходных и маршрутных светофоров, а затем (через 5-6 с) изолирующего стыка, разграничивающего рельсовую цепь за светофором со следующей по ходу локомотива.

Аналогичная ситуация возможна при изменении показания станционного или перегонного светофора за 5-6 с до момента его проследования головой поезда.

Такая причина сбоев АЛСН на локомотивах с системой ДКСВ весьма характерна при отправлении поездов друг за другом пакетным графиком. Как показал анализ, сбои кодов АЛСН из-за конструктивного недостатка дешифратора ДКСВ при смене кодовых сигналов в рельсах могут составлять более 50 % от их общего количества.

На рис. 2 в качестве примеров показаны осциллограммы зарегистрированных на выходе локомотивного фильтра сигналов в моменты возникновения сбоев локомотивной сигнализации. Исследования проводились во время опытных поездок на грузовом электровозе переменного тока ВЛ-80С с типовой релейной системой АЛСН по участку Нижний Новгород - Шахунья (248 км) Горьковской дороги. При этом записывались кодовые сигналы АЛСН, принимаемые из рельсовых цепей приемными катушками локомотива, сигналы на выходе локомотивного фильтра ФЛ 25/75 и напряжение питания 50 В устройств ДКСВ. Сигналы регистрировались с помощью ноутбука и многоканального регистратора напряжений с частотой дискретизации 10 000 Гц.


Большую часть времени локомотив следовал по удалению за другим поездом. Сбои локомотивной сигнализации происходили при смене кодов в условиях проезда границ рельсовых цепей или при двойной смене кода.

Даже при движении одиночным локомотивом на некоторых станциях и перегонах была зафиксирована значительная асимметрия обратного тягового тока, которая, не приводя к сбоям АЛСН, резко снижалась после проезда некоторых опор контактной сети или рельсовых цепей на станции.

Последующие измерения подтвердили наличие в этих местах опор с заниженным сопротивлением изоляции и значительными токами утечки в землю при проходе поездов. В то же время не всегда удавалось зафиксировать существующими способами сверхнормативную асимметрию обратного тягового тока в границах рельсовой цепи, где она наблюдалась при поездке.

В одном из случаев причиной возникновения асимметрии тягового тока оказалось касание трубой пневмообдувки рельса, в ряде других она была зафиксирована на коротком участке от крестовины до электротягового соединителя 3300 мм трехдроссельных разветвленных рельсовых цепей. Все это подтверждает необходимость дальнейших исследований с использованием подвижного состава, в том числе грузовых поездов повышенного веса.

Из осциллограмм видно, что в моменты возникновения сбоев АЛСН, обозначенных квадратами, наблюдаются искажения контрольной кодовой комбинации через 5-6 с после смены кодов. Во всех приведенных случаях они обусловлены нахождением приемных катушек АЛС над зоной расположения изолирующего стыка в момент приема контрольной кодовой комбинации. Как правило, дешифратор не может распознать принятую кодовую посылку вследствие наличия в ней дополнительных импульсов или интервалов. В результате на локомотивном светофоре происходит кратковременный сбой на белый огонь.

На рис. 2, а сбой обусловлен наличием пяти импульсов в контрольной кодовой комбинации при проезде границы рельсовых цепей у маневрового светофора М5, а на рис. 2, б причиной сбоя стала двойная смена кодов при переключении путевого светофора на зеленый огонь непосредственно перед головой локомотива.

Далее (рис. 2, в) имеет место искажение контрольной кодовой комбинации вследствие перепада уровня кодового сигнала на границах коротких рельсовых цепей.

В последнем случае (рис. 2, г) помеха от намагниченности элементов верхнего строения пути заполнила короткий интервал кода Ж, а следующий кодовый цикл был искажен при проезде изолирующего стыка. Дешифратор распознал возникшие два импульса как цикл кода КЖ и локомотивный светофор кратковременно переключился на соответствующее показание.

Следует заметить, что длительность сбоя по причине искажения контрольной кодовой комбинации, когда на локомотивном светофоре возникает проблеск белого или красно-желтого огня, как правило, не превышает 4-5 с. Тем не менее при каждом таком сбое для того, чтобы предотвратить экстренное торможение, машинист должен подтвердить свою бдительность кратковременным (на 1-2 с) нажатием рукоятки бдительности не позднее чем через 6 с после предупредительного свистка ЭПК и при необходимости принять меры к снижению скорости движения.


Особого внимания заслуживают сбои локомотивной сигнализации на показание КЖ и далее на красный огонь с экстренной остановкой поезда в случае следования локомотива с кодированного участка пути по разрешающему показанию путевого светофора на некодированные секции.

Такая ситуация возможна, например, при отправлении с бокового пути (рис. 3). В этом случае сбой кодов обусловлен ложным дешифрированием контрольной кодовой комбинации КЖ после проезда светофора. Она появляется, как правило, вследствие воздействия импульсных помех от стыков, намагниченности элементов верхнего строения ути или влияния тягового тока (особенно на некодированных однониточных рельсовых цепях). Далее отсутствие кодов воспринимается как проезд красного огня путевого светофора и на локомотивном загорается красный огонь (см. осциллограмму в нижней части рис. 3).

Следует отметить, что ана логичные сбои при отправлении на некодированный участок пути периодически фиксируются и на локомотивах с современной микропроцессорной системой безопасности КЛУБ-У.

Согласно вступившему в действие с апреля этого года Положению о порядке служебного расследования, учета и анализа сбоев в работе устройств АЛС и САУТ (N“ 634р от 02.04.2012 г.) сбои кодов по причине двойной смены кодов (для локомотивов, не оборудо ванных устройствами КЛУБ) с проблеском белого огня относятся к технологически обоснованным. При этом сбои на показание КЖ, тоже происходящие по причине двойной смены кодов, не попадают в данную категорию. Это создает трудности при их отнесении к той или иной категории в автоматизированных системах АСУ-Ш-2 и АСУ-НБД.

Как известно, технологически обоснованные сбои в работе устройств АЛС (третья категория сбоев согласно Положению) не относятся за определенным хозяйством и подлежат отдельному учету и анализу. В данную категорию попадают сбои на коротких изолированных участках и в местах пересечения железнодорожного пути с линиями ЛЭП и другими стационарными источниками помех, совпадающими с кодовым током по частоте.

Сбои кодов АЛСН по причине смены кодов и искажения контрольной кодовой комбинации нередко учитывают как одиночные с неустановленной причиной (сбои 2-й категории). При этом в системе АСУ-Ш-2 сбой кодов к разряду одиночных можно отнести только при выполнении трех необходимых условий:

- расследование не установило причину при соответствии параметров локомотивных и путевых устройств установленным требованиям;

- на этом месте сбои отсутствовали в течение двух суток до и после данного сбоя;

- на этом локомотиве (учитывая номер секции для многосекционных) отсутствовали сбои по неустановленной причине в течение суток до и после этого сбоя.

Автоматизированная проверка выполнения этих условий несомненно повышает достоверность статистических данных в АСУ-Ш-2.

Кроме того, из-за низкого качества расследования работниками дистанций пути, СЦБ, электроснабжения, а также локомотивных депо сбои по причине смены кодов могут классифицироваться как произошедшие в результате отступления от норм содержания путевых и локомотивных устройств или как сбои с неустановленной причиной, повторяющиеся на конкретном локомотиве или в конкретном месте (сбои 1 -й категории).

Техники по расшифровке скоростемерных лент и электронных носителей информации регистрируют в программе АСУ-НБД нарушения, в число которых входят и сбои АЛСН. На Горьковской дороге для дешифрации используются ленты скоростемера ЗСЛ-2М, диаграммные ленты КПД-3, модули памяти КПД-ЗП, кассеты регистрации КЛУБ-У или КЛУБ-УП. Для более детального расследования сбоев могут использоваться данные регистратора параметров САУТ (РПС) или регистраторов РПДА и РПРТ.

На этих носителях информации фиксируются параметры режимов работы тягового подвижного состава, устройств безопасности движения, тормозов, выполнения технологических операций при обслуживании и эксплуатации подвижного состава, что позволяет объективно оценивать работу технических устройств и локомотивных бригад. Остановимся на некоторых из них подробнее.

В скоростемере ЗСЛ-2М параметры АЛСН регистрируются с помощью писцов и электромагнитов на скоростемерной ленте. Электромагнит ЭПК получает питание одновременно с электропневма-тическим клапаном ЭПК-150, а электромагниты ЭК, ЭКЖ, ЭЖ - с соответствующими лампами огня локомотивного светофора. Например, при включении на локомотивном светофоре красного сигнала сразу срабатывает электромагнит ЭК, а на ленте записывается информация об этом.

В обесточенном состоянии катушек электромагнитов их писцы пишут прямую линию на поле времени в соответствующих местах. Из-за особенностей размещения катушек электромагнитов их писцы располагаются в разных местах относительно линии скорости и времени. При протекании тока по катушке электромагнит притягивает свой якорь, и его писец опускается вниз на 2-2,8 мм и, находясь в нижнем положении, продолжает записывать прямую линию ниже линии обесточенного состояния катушки.

Наличие белого огня на локомотивном светофоре определяется по скоростемерной ленте косвенно. Нормально он может загораться только после зеленого или желтого огней. В случае регистрации на скоростемерной ленте белого огня после красного делается вывод о том, что белый огонь был включен принудительно с помощью вспомогательной кнопки ВК.

Порядок расшифровки диаграммных лент КПД-3 и ЗСЛ-2М в основном не отличается. Но комплекс КПД-3 более точно регистрирует параметры движения, чем скоростемер ЗСЛ-2М, поэтому для него несколько изменены значения величин, свидетельствующих о нарушениях.

Регистрация на ленте всех огней локомотивного светофора расширяет возможности контроля выполнения машинистом требований инструкции о порядке использования АЛСН.

Диаграммная лента КПД-3 представляет собой чистую полосу металлизированной бумаги, запись на которой производится электроэрозионным способом

- электрической искрой разрушается металлическое покрытие бумажной полосы.


Расшифровку диаграммных лент выполняют с помощью шаблонов с использованием измерительного инструмента (штангенциркуля с заостренными губками и отсчетной лупы) на специальном столе.

Для облегчения расшифровки записей в процессе работы на диаграммной ленте делаются линии и метки. Для упрощения работ и уменьшения трудоемкости при обработке диаграммных лент Инструкцией ЦТ-397 определены кодовые обозначения нарушений безопасности движения и технологии вождения поездов, работы устройств АЛСН, комплексов КПД-3 и тормозного оборудования, а также взысканий за эти нарушения.

Расшифровщики скоростемерных лент и электронных носителей бортовых локомотивных устройств АЛС иногда ошибочно учитывают случаи кратковременного переключения огней локомотивного светофора вида З-Ж-З, Ж-З-Ж, Ж-КЖ-Ж и КЖ-Ж-КЖ при следовании поездов друг за другом по удалению как сбои кодов, хотя показания локомотивного светофора полностью соответствуют показаниям путевого. Такие случаи являются функционально обоснованными переключениями локомотивного светофора и не являются сбоями в работе устройств АЛС.

Для более детального расследования данных случаев с целью определения истинной причины смены сигнала АЛС техником по расшифровке может использоваться запись регистратора РПС. В его энергонезависимой памяти хранятся основные параметры работы аппаратуры САУТ. Далее записанная информация расшифровывается на ПЭВМ. Регистратор позволяет контролировать работу всех блоков и датчиков, входящих в состав локомотивной аппаратуры, и напольных устройств САУТ непосредственно в процессе движения поезда. С его помощью оценивается правильность действий локомотивных бригад.

Следует отметить, что параметры работы локомотивной аппаратуры АЛСН в опытных поездках определялись с помощью дешифрации регистратора РПС, дающего возможность просмотреть запись поездных характеристик с точностью до десятой доли секунды.

В конце 90-х гг. на некоторых дорогах было принято решение демонтировать конденсаторные блоки 1400 мкФ или уменьшить их емкости в общих ящиках АЛСН локомотивов. Это привело к изменению времени включения огней локомотивного светофора после отсутствия кодовых сигналов, которое стало значительно ниже нормативного значения (15-20 с).

С одной стороны, эта мера позволяет улучшить условия безопасности при вьезде локомотива на кодированный участок пути. Исключается также длительное удержание показания белого огня на локомотивном светофоре при сбоях кодов АЛСН на белый огонь.

С другой стороны, повышается вероятность возникновения сбоев кодов на некодированных участках, возникающих, как правило, из-за ложного дешифрирования импульных и гармонических помех. В результате появляются сбои на КЖ с последующим переходом показания локомотивного светофора на красный огонь, что приводит к экстренной остановке поезда. Случаи сбоев кодов периодически фиксируются при следовании по некодированным участкам с повышенной неравномерной намагниченностью элементов верхнего строения пути, а также по стрелочным съездам и изолирующим стыкам.

Для исключения подобных случаев время переключения локомотивного светофора с белого показания на красно-желтое должно составлять порядка 10 с (5-6 кодовых циклов). Поскольку формирование и ложное дешифрирование трех подряд кодовых циклов Ж и 3 на некодируемых участках практически исключено, время перехода с белого на желтый или зеленый огонь для увеличения быстродействия работы локомотивной сигнализации может составлять порядка 6 с (3-4 кодовых цикла).

Немаловажную роль в обеспечении устойчивой работы локомотивной сигнализации играет правильность настройки параметров локомотивной аппаратуры АЛСН в соответствии с требованиями Инструкции по техническому обслуживанию АЛСН (No ЦТ ЦШ 857 от 24.09.2001 г.). К примеру, сбой в работе устройств может возникнуть из-за несоблюдения норм времени замедления реле присутствия кода ПК (1,8-2,2 с на отпускание и не более 0,07 с на срабатывание). В частности, недостаточное замедление и на отпускание, и на притяжение может стать причиной появления проблеска красного огня на локомотивном светофоре во время смены показания КЖ на желтый или зеленый огонь.

В отдельных случаях исправность аппаратуры локомотивной сигнализации АЛСН оценивается только по результатам автоматизированной комплексной проверки локомотива на испытательном шлейфе без снятия блоков усилителя, фильтра и дешифратора с борта локомотива. Такая проверка

- это лишь формальный контроль соответствия показаний локомотивного светофора кодовым сигналам в шлейфе и правильности смены огней светофора.

Следует заметить, что существующие устройства для автоматизированной проверки на шлейфе как локомотивной аппаратуры типовой релейной АЛСН, так и современных систем безопасности КЛУБ-У нуждаются в серьезной модернизации. Необходимо создать принципиально новые технические средства на современной элементной базе, позволяющие контролировать параметры аппаратуры АЛС в автоматическом режиме. Они должны предоставлять возможность оценки индивидуальной помехоустойчивости аппаратуры АЛС конкретного локомотива в соответствии с выбранными критериями. Кроме того, всестороннего анализа и пересмотра требуют действующие алгоритмы проверки аппаратуры АЛС в условиях депо.

Таким образом, даже при исправно функционирующих и соответствующих требованиям нормативной документации путевых и локомотивных устройствах сигнализации в типовой релейной системе АЛСН могут происходить сбои при смене кодовых сигналов в рельсах, обусловленные несовершенством алгоритма работы дешифратора.

Наибольшая вероятность получения таких сбоев возникает при следовании поездов по удалению друг за другом и проезде границ рельсовых цепей. Целесообразно рассмотреть возможность отдельного учета кратковременных сбоев релейного дешифратора ДКСВ (до 4-5 с) в системе АСУ-Ш-2, а также разработать технические решения по изменению алгоритма его работы, при котором контрольная кодовая комбинация сравнивалась бы с предыдущими двумя и решение принималось по совпадающим двум кодовым циклам из трех.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin