[09-2025] Резервы АЛСН в условиях действия электромагнитных помех

[Admin]

Резервы АЛСН в условиях действия электромагнитных помех

А.В. БОРОДКИН, заместитель начальника отдела Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства - филиала ОАО «РЖД»

Аннотация. В статье рассматриваются результаты мероприятий, выполняемых локомотивным комплексом ОАО «РЖД» для снижения сбоев в работе устройств автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН). Особое внимание уделено актуальности изучения вопроса собственной асимметрии приемного тракта АЛСН, в частности влияния неидентичности параметров смежных локомотивных приемных катушек на их компенсирующую способность при подавлении электромагнитных помех. Данный вопрос направлен на выявление неиспользованных технологических резервов АЛСН, которые могли бы повысить её эффективность.
Ключевые слова: автоматическая локомотивная сигнализация, асимметрия, локомотивная катушка, рельсовая линия, сбой в работе, электромагнитные помехи

На сети железных дорог России широко распространены системы регулирования движения поездов, использующие в своем составе индуктивные каналы связи, где в качестве линий передачи сигналов используют рельсовые цепи. Наиболее распространенным применением такого решения является автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия (АЛСН).
Для передачи информации в кабину локомотива о показаниях впередилежащих путевых светофоров в системе АЛСН применяются кодовые комбинации электрических сигналов, которые посылаются в рельсовую цепь навстречу поезду [1]. В качестве селективных признаков таких сигналов применяются временные параметры передаваемых импульсов, а также количество импульсов в кодовом цикле.
Таким образом, последовательности кодовых комбинаций содержат так называемую пассивную паузу, характеризующуюся отсутствием сигнального воздействия. Это представляет значительную сложность для системы обработки АЛСН, поскольку полезная информация поступает в смеси с помехами по одному и тому же индуктивно-рельсовому каналу, что вызывает высокую уязвимость АЛСН к влиянию электромагнитных помех, приводящих к сбоям в её работе [7].

ОАО «РЖД» предпринимает немало усилий для снижения количества сбоев АЛСН, оказывающих существенное влияние на пропускную способность железных дорог. Благодаря принятым мерам за прошедшее десятилетие (2015 — 2024 гг.) удалось достичь уменьшения рассматриваемых нарушений (сбоев) в три раза, или со 146684 случаев в 2015 г. до 45843 - в 2024 г.
Однако в последние годы наблюдений отмечена пониженная тенденция снижения количества сбоев в работе АЛСН, а по итогам 2024 г. имеется незначительный прирост - на 3 % по отношению к 2023 г. Данные показатели свидетельствуют о необходимости разработки и реализации новых решений, направленных на повышение надежности как путевых, так и локомотивных устройств.

Следует отметить, что устройства АЛСН работают в достаточно тяжелых электромагнитных условиях. При этом первичным звеном приемного тракта индуктивно-рельсовой связи АЛСН являются локомотивные приемные катушки, содержание которых в технически исправном состоянии является критичным фактором устойчивой работы локомотивных устройств безопасности.
Комплексное применение накопленного Дирекцией по ремонту тягового подвижного состава (ЦТР) - филиалом ОАО «РЖД» практико-ориентированного опыта в области технического обслуживания и ремонта локомотивных устройств безопасности и расчетно-аналитических практик Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства (ПКБ ЦТ) — филиала ОАО «РЖД» позволило сформулировать правила допускового контроля к эксплуатации локомотивных приемных катушек. Данные правила устанавливают допустимые значения наводимой силовыми линиями магнитного поля сигнального тока АЛСН в обмотках локомотивных приемных катушек электродвижущей силы (ЭДС) при заданных условиях эксплуатации. Наведенная в катушках ЭДС определяет принятую мощность сигнала и, соответственно, достоверность информации, передаваемой с пути в кабину локомотива [3].
Реализованный на практике параметрический контроль, направленный на соответствие характеристик локомотивных приемных катушек области допустимых эксплуатационных значений, позволил существенно сократить количество сбоев АЛСН по причине их неисправностей. Если в 2020 г. было зарегистрировано 1960 случаев сбоев по указанной причине, то к 2024 г. достигнуто их двухкратное снижение до 815.
Анализ нарушений в работе устройств АЛСН на сети железных дорог ОАО «РЖД» показывает достаточно большое количество сбоев, отнесенных к категории так называемых одиночных и составляющих 46,5 % от всех зарегистрированных в 2024 г. случаев. Значительное количество сбоев данной категории свидетельствует о необходимости углубленного изучения вопросов причин их возникновения и минимизации.
Определение причин одиночных сбоев является наиболее затруднительным, поскольку они часто возникают от действия случайного сочетания неблагоприятных факторов, условия возникновения которых на момент проведения расследования установить практически невозможно из-за быстро меняющейся электромагнитной обстановки при движении подвижного состава. Тем не менее, анализ распределения сбоев данной категории показывает, что наибольшее их количество происходит на электрифицированных участках пути. Данное обстоятельство подтверждает выводы, опубликованные в [4, 5] о значительном мешающем влиянии на приемные устройства АЛСН не скомпенсированных помех от обратного тягового тока, протекающего в рельсовых нитях, даже при сравнительно небольшой асимметрии которого возможно проявление неустойчивой работы приемных устройств АЛСН [6].

Одним из распространенных путей повышения устойчивости работы устройств АЛСН является улучшение качества фильтрации помех. Однако величина тягового тока может на порядок превышать величину сигнальных токов, что затрудняет защиту аппаратуры АЛСН только благодаря использованию схемотехнически реализованных электрических фильтров [7]. Поэтому электромагнитная совместимость приемного тракта АЛСН с обратной тяговой сетью дополнительно обеспечивается структурным методом, т.е. схемными решениями путем встречного включения локомотивных катушек, что позволяет компенсировать наведенную в них ЭДС от протекающего по смежным рельсовым нитям в одном направлении тягового тока [8].
Достоинствами упомянутого вида компенсации являются относительная простота реализации и возможность получения высокой степени подавления помех, вызванных влиянием тягового тока, а недостатком — отмеченная в научных публикациях тематического сегмента [9 — 13] возможность появления асимметрии не только при отличии сопротивлений рельсовых нитей, но также при внутренней асимметрии приемного тракта. В соответствие с чем, вопрос неидентичности электрических характеристик пары смежных локомотивных катушек, а также их простран
ственного положения относительно уровня головки и осей соответствующих ходовых рельсов, как источника внутренней асимметрии, носит достаточно актуальный характер и требует дополнительного изучения.

Данная проблема также продиктована возможностью взаимозаменяемости различных типов приемных локомотивных катушек, имеющих отличные друг от друга характеристики, но работающих в одинаковых климатических и электромагнитных условиях. Решение данного вопроса требует проведения комплекса теоретических и экспериментальных исследований, создания соответствующих методик проверки, результаты которых позволят обеспечить додетекторную компенсацию гармонических и импульсных электромагнитных помех на достаточно высоком уровне без существенных материальных затрат и конструктивных изменений тягового подвижного состава.

Библиография

1. Леонов А.А. Техническое обслуживание автоматической локомотивной сигнализации / А.А. Леонов. - М.: Транспорт, 1982. - 255 с.
2. Гумаров А.Р. Обзор систем автоматической локомотивной сигнализации / А.Р. Гумаров, А.В. Авсиевич // Мировая наука. - 2019. - № 12 (33). - С. 462 - 471.
3. Бородкин А.В. Расчетно-аналитическое нормирование эксплуатационных значений измеряемых параметров локомотивных приемных катушек / А.В. Бородкин // Новые вызовы новой науки: опыт теоретического и эмпирического анализа: Сборник статей VII Международной научно-практической конференции, Петрозаводск, 17 апреля 2023 г. -Петрозаводск: Международный центр научного партнерства «Новая Наука» (ИП Ивановская И.И.), 2023. - С. 122 -127.
4. Шаманов В.И. Проблемы электромагнитной совместимости рельсовых цепей с тяговой сетью // Автоматика на транспорте. 2019. Том 5. № 2. - С. 160 -185.
5. Пультяков А.В. Системный анализ устойчивости работы систем автоматической локомотивной сигнализации / А.В. Пультяков, М.Э. Скоробогатов И Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - № 1 (57). - С. 79 - 89.
6. Барышев Ю.А., Табунщиков А.К., Кузьмин В.С., Кизименко Л.И. Электромагнитная совместимость устройств локомотивной сигнализации и подвижного состава // Компетентность / Competency (Russia). - 2020. - № 2 - С. 8 - 11.
7. Шаманов В.И. Электромагнитная совместимость систем железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2013.244 с.
8. Кабецкий А.Г Нормы и методы определения электромагнитной совместимости современных систем автоматической локомотивной сигнализации и электроподвижного состава с асинхронным тяговым приводом на метрополитене / А.Г. Кабецкий, А.Д. Манаков // Автоматика на транспорте. - 2021. - Т. 7, № 4. - С. 503 - 521.
9. Табунщиков А.К. Новые принципы и направления работ по повышению помехоустойчивости АЛСН / А.К. Табунщиков, Ю.А. Барышев, С.М. Якимов // Проблемы безопасности на транспорте: материалы VIII Междунар, науч.-практ. конф., посвящ. Году науки: в 2 ч. 4.1 /М-во трансп. и коммуникаций Респ. Беларусь, Бел. ж. д„ Белорус, гос. ун-т трансп.; под общ. ред. Ю.И. Кулаженко. Гомель: БелГУТ, 2017. - с. 201 - 202.
10. Засов В.А. Компенсация помех в приемниках сигналов автоматической локомотивной сигнализации / В.А. Засов // Автоматика на транспорте. - 2019. - № 1, том 5. -С. 32 - 44.
11. Леушин В.Б. Анализ причин сбоев в системе АЛСН / В.Б. Лешин, К.Э. Блачев, Р.Р. Юсупов//Автоматика, связь, информатика. - 2013. - №4. - С. 14-19.
12. Антоненко В.С., Кравцов Ю.А., Сафро В.М., Чегуров А.Б. Анализ работоспособности автоматической локомотивной сигнализации числового кода / В.С. Антоненко, Ю.А. Кравцов, В.М. Сафро, А.Б. Чегуров// Известия ПГУПС: 2011/1. - С. 101 -112.
13. Леушин В.Б. Помехозащищенность приемника АЛСН с адаптивной схемой бланкирования при приеме кодовых комбинаций в условиях действия импульсных помех / В.Б. Леушин, Р.Р. Юсупов, К.Э. Блачев, Н.Р. Барашкова // Вестник транспорта Поволжья. - 2008. - № 3. - С. 52 - 57.