[09-2014] Трехпроводная схема управления стрелкой в блочном исполнении

[poster334]

Трехпроводная схема управления стрелкой в блочном исполнении

Х.Г. ОФЕНГЕЙМ, инженер Северо-Западного производственного комплекса

А.А. КРАСНОГОРОВ, инженер СЗПК

А.З. КРУПИЦКИЙ, главный специалист ГТСС -филиала РОСЖЕЛДОРПРОЕКТа

С.А. ТАТИЕВСКИЙ, ведущий инженер Управления автоматики и телемеханики ЦДИ

В начале 50-х годов прошлого века широкое распространение на железных дорогах ряда стран получила разработанная инженером В.А. Шариковым двухпроводная схема управления электроприводами постоянного тока. Однако в двухпроводной схеме управления перепутывание линейных проводов Л1, Л2 приводит к ложному контролю положения стрелки. С целью повышения безопасности и надёжности данной схемы управления по заданию Департамента автоматики и телемеханики специалистами института «Гипротранссигналсвязь» совместно с ОАО «ЭЛТЕЗА» был разработан и изготовлен стрелочный пусковой блок типа ПСТ-ИМ на основе трехпроводной схемы управления стрелочным электроприводом переменного тока.

В мае 2014 г. в Северо-Западном производственном комплексе - филиале ОАО «ЭЛТЕЗА» приемочная комиссия с участием представителей Управления автоматики и телемеханики, службы Ш Октябрьской ДИ и ГТСС в соответствии с ОСТ 32.91-97 провела предварительные (заводские) испытания опытных образцов стрелочных пусковых блоков ПСТ-ИМ, РД, РК, применяемых в трехпроводной схеме управления стрелочным электроприводом переменного тока.

Опытные образцы соответствуют требованиям технического задания 24993-00-00T3 при испытании по программе и методике испытаний 24993-00-00ПМ при управлении как одиночной, так и спаренной стрелками. Принято решение об их опытной эксплуатации на полигоне Октябрьской дороги в 2014 г.

Техническое задание на блоки, программа и методика испытаний учитывают все требования к схемам управления стрелочными электроприводами, ранее установленные и утвержденные ЦШ. По ним разрабатывались и испытывались все отечественные схемы управления стрелочными электроприводами, в том числе применяемая в настоящее время пятипроводная схема переменного тока.

Конструктивно блок ПСТ-ИМ выполнен на базе серийного блока ПСТ-И, в котором размещены приборы на одну стрелку. В отличие от него в блоке ПСТ-ИМ устанавливаются приборы на две стрелки, что делает его более экономичным.

Блок ПСТ-ИМ предназначен для применения как в микропроцессорных ЭЦ (ЭЦ-ЕМ), так и в релейных. В последнем случае для управления стрелочным электроприводом данный блок подключается к выходам УВК. Положение остряков стрелки контролируется дополнительными контрольными реле ПК и МК в соответствии с программой и методикой эксплуатационных испытаний.

Сейчас на сети железных дорог в релейных ЭЦ используются две основные схемы управления стрелочными электроприводами:

двухпроводная схема постоянного тока (ее применение в новых проектах запрещено из-за эксплуатационных недостатков и малой надежности);

пятипроводная схема переменного тока (применяется при новом проектировании).

Сравним предлагаемую трехпроводную схему переменного тока с двумя используемыми.

В сравнении с двухпроводной схемой постоянного тока трехпроводная схема по затратам более экономична, так как в ней отсутствуют напольное реверсирующее реле и путевой ящик для его установки. Примененное в двухпроводной схеме контрольное комбинированное реле типа КМШ имеет небольшой срок службы (200 тысяч срабатываний) из-за малого механического ресурса крепления якорей на бронзовых осях. В связи с этим пусковой блок требует ремонта в процессе эксплуатации. В трехпроводной схеме якоря во всех реле закреплены на призмах, механический ресурс которых превышает 50 млн срабатываний.

С учетом коммутационного ресурса контактов реле, примененных в трехпроводной схеме, срок службы пускового блока ПСТ-ИМ составит 25 лет. Это срок службы ЭЦ. Таким образом блок не требует ремонта на протяжении всего времени его эксплуатации. Сейчас на заводе проводятся испытания, подтверждающие этот норматив.

Расход кабеля в этих схемах практически одинаков.

По безопасности трехпроводная схема более надежна, так как она свободна от всех недостатков, выявленных в процессе эксплуатации двухпроводной схемы и создающих угрозу безопасности из-за получения ложного контроля в следующих случаях:

при перепутывании подключения линейных проводов;

при возникновении электрической дуги на коллекторе;

при нарушении последовательности работы поляризованного и нейтрального якорей или несрабатывании поляризованного якоря комбинированного контрольного реле типа КМШ, которое не относится к реле 1-го класса надежности.

В трехпроводной схеме ложный контроль исключен при любом перепутывании подключения линейных проводов. В случае образования переходного сопротивления в местах соединения линейных проводов возникновение электрической дуги невозможно, потому что в этой схеме контрольное напряжение равно 42 В. Также в схеме применены два контрольных (однополярных) реле 1-го класса надежности.

Трехпроводная схема обеспечивает возможность замены двухпроводной схемы постоянного тока в действующих ЭЦ. Из-за равного расхода кабеля замена может быть проведена практически без прокладки дополнительного кабеля за счет переоборудования некоторых постовых устройств и замены стрелочных электродвигателей.

Кроме этого, двухпроводной схеме присущи и другие недостатки:

частые обрывы обмоток коллекторного узла стрелочного электродвигателя постоянного тока, требующего выполнения работ по измерениям и при необходимости замены электродвигателя эксплуатационным штатом;

наличие напольного реверсирующего реле типа ППРЗ, обладающего малой надежностью и малым коммутационным ресурсом;

возникновение сверхнормативных переводных усилий при затянутой фрикции в момент перевода остряков стрелки стрелочным электродвигателем постоянного тока на элементы конструкции стрелочного перевода, которые приводят к отбою рамного рельса, нарушению нормы зазора между остряком и рамным рельсом, образованию люфтов в шарнирных соединениях.

Указанные недостатки двухпроводной схемы, создающие угрозу безопасности движения, побудили создать менее экономичную, но более безопасную пятипроводную схему переменного тока. С 1981 г. при новом проектировании двухпроводная схема была исключена.

В настоящее время в связи с созданием трехпроводной схемы появилась возможность исключить двухпроводную схему не только из нового проектирования, как это принято в настоящее время, но и заменить эту схему во всех эксплуатируемых ЭЦ на сети дорог. Это можно сделать практически без укладки нового кабеля, что требовалось бы в случае проведения этой работы при пятипроводной схеме переменного тока.
Постовые элементы трехпроводной схемы (за исключением фазоконтрольного блока) могут быть размещены в конструкции типового пускового блока ПС-220. Такой блок может быть создан в короткие сроки заводом.

Замена двухпроводной схемы на трехпроводную в действующих ЭЦ должна повысить уровень безопасности и надежности.

В сравнении с пятипроводной схемой переменного тока трехпроводная по затратам также более экономична.

В конструкции пускового блока ПСТ-И для пятипроводной схемы размещены приборы на одну стрелку, а в аналогичном блоке ПСТ-ИМ для трехпроводной схемы - приборы на две стрелки.

В пятипроводной схеме, как и в двухпроводной, применено реле КМШ. Электродвигатели стрелок, расположенные вблизи от поста ЭЦ, подключаются к питающему напряжению без защитного резистора. В результате броски тока могут превышать рабочий ток в 5 раз, что приводит к повышенному износу коммутационной аппаратуры и электропривода.

В соответствии с рекомендациями по включению асинхронных электродвигателей в трехпроводной схеме применен защитный резистор сопротивлением 8,2 Ом, что исключает эти негативные явления.

По расходу кабеля трехпроводная схема более экономична, так как в ней применено три линейных провода, а в пятипроводной - пять.

Трехпроводная схема более безопасна. В ней исключены недостатки, выявленные в процессе эксплуатации пятипроводной схемы и создающие угрозу безопасности из-за возможности получения ложного контроля. Так, в трехпроводной схеме при перепутывании подключения линейных проводов ложный контроль исключен полностью, а в пятипроводной такая защита обеспечена только в двух случаях из трех.

Пятипроводная схема уступает трехпроводной при возникновении переходного сопротивления в местах соединения линейных проводов.

Схема трехпроводного устройства для управления одиночным стрелочным электроприводом переменного тока релейных ЭЦ представлена на рис. 1. Она содержит: электропривод СЭП; блоки РД (резистора, диода) и РК (резистора, конденсатора), размещенные в кабельной муфте УПМ-24; типовой фазоконтрольный блок ФК; реле контроля плюсового ПК и минусового МК положения стрелки. В схему также входит пусковой стрелочный блок ПСТ-ИМ, состоящий из двух комплектов приборов

- плюсовое ПУ и минусовое МУ реле, нейтральное пусковое реле НП, поляризованное пусковое реле ПП и два однополярных реле контроля положения стрелки К1 и К2. Трансформатор TV с двумя вторичными обмотками, одна из которых питает контрольную цепь, а другая

- подключена к выпрямителю, питающему поляризующие обмотки реле К1, К2 и цепь возбуждения реле НП. Конденсаторы С1, С2 исключают замыкание постоянного контрольного напряжения через обмотку трансформатора. FU1 -FU3 - предохранители, после которых устанавливаются резисторы 8,2 Ом, 25 Вт только для стрелок, находящихся на удалении от поста ЭЦ менее 380 м при жиле кабеля диаметром 1 мм и менее 320 м при жиле кабеля диаметром 0,9 мм. Вк, СП, 3, ПУ1, МУ1 -управляющие и контрольные контакты релейной ЭЦ. В случае применения блока ПСТ-ИМ в микропроцессорной ЭЦ (ЭЦ-ЕМ) соответствующие выходы блока подключаются к УВК.

Рассмотрим работу схемы.

Она находится в режиме плюсового контроля электропривода. Контрольные реле К1 и К2 включены. Своими контактами эти реле через контакт 11-12 реле ПП образуют цепь включения реле ПК.

Для перевода электропривода в минусовое положение с помощью контакта МУ1 подается команда на включение реле МУ, которое своим контактом 81-82 подает напряжение на обмотку 1-4 реле НП. Последнее, включаясь, совместное контактом 52-51 реле МУ переключает реле ПП, которое, переключая контакты 21 -22-23 и 71 -72-73, через замкнутые контакты 31-32, 51-52, 61-62 реле Е1П подает в линейные провода Л1, Л2, ЛЗ соответствующие фазы Ф1, Ф2, ФЗ. Включение реле НП приводит к выключению реле К1 и К2. Переключение контакта 81-82-83 реле ПП размыкает цепь обмотки возбуждения 1-4 реле НП.

Появление напряжения в линейных проводах Л1, Л2, ЛЗ приводит к включению электродвигателя Дв электропривода. Ток, протекающий через электродвигатель Дв и блок ФК, создает на выходах 52 и 53 последнего напряжение удержания реле НП.

В начальный момент перевода электродвигатель получает питание от фаз Ф1, ФЗ непосредственно и от фазы Ф2 через цепь C-R3 блока РК. После переключения автоперекпю-чателя электропривода фаза Ф2 подключается к электродвигателю напрямую через контакты 13-14, 41 -42 автопереключателя.

По окончании перевода после переключения автопереключателя фаза Ф2 по линии Л2 через контрольный контакт 31-32 автопереключателя подключается к катоду диода VD1 блока РД. Постоянный ток, протекающий через диод VD1, резисторы R1, R2, обмотку 43-53 реле К2, вызывает включение последнего. Размыкание контакта 31-32 реле К2 приводит к выключению реле НП, которое контактами 31-33, 52-53 и 61-63 подключает цепи рабочих обмоток 4-3 контрольных реле К2 и К1 к цепям R1-VD1 и R2-VD1 соответственно. Появление постоянной составляющей в цепях питания обмоток 4-3 реле К2 и К1 с полярностью, соответствующей полярности напряжения на поляризующих обмотках 1-2 реле К2 и К1, приводит к их включению. Замыкание контактов 61-62 реле К1, 51-52 реле К2, 11-13 реле ПП вызывает срабатывание реле МК,
что соответствует минусовому контролю положения стрелки.

Перевод в плюсовое положение выполняется аналогичным образом при подаче команды управления на реле ПУ с помощью контакта ПУ1.

Схема трехпроводного устройства для управления спаренными стрелочными электроприводами переменного тока релейных ЭЦ представлена на рис. 2.

Обозначения элементов схемы и работа аналогичны схеме на рис. 1. При этом стрелки переводятся последовательно, сначала одна, затем вторая. При возврате стрелок в исходное состояние сначала возвращается вторая, а потом первая.

Экономическая эффективность предлагаемой трехпроводной схемы обеспечивается: за счет использования трех линейных проводов; исключения из устройства сложного комбинированного реле типа КМШ, имеющего малый коммутационный ресурс; снижения потребления электрической мощности контрольной цепью вследствие замены комбинированного контрольного реле КМШ-3000 на высокочувствительные однополярные реле ПЛЗУ-2700/4500; применения серийно выпускаемых приборов. Схема состоит из минимального их количества и сопрягается по конструктивным и установочным параметрам с существующими в настоящее время релейными и микропроцессорными электрическими централизациями.

Безопасность предлагаемой трехпроводной схемы обеспечена следующими факторами:

исключена возможность получения ложного контроля положения стрелки при перепутывании подключения линейных проводов;

исключена возможность получения ложного контроля положения стрелки при повреждении любого элемента схемы устройства;

повреждение любого элемента схемы устройства обнаруживается в момент возникновения этого повреждения;

введена защита обмоток отключенного от источника питания электродвигателя от наведенных в линейных проводах напряжений и уменьшена до безопасного уровня величина напряжения в линейных проводах в режиме контроля положения стрелки из-за замены контрольного комбинированного реле КМШ на реле ППЗУ.

Таким образом, предлагаемая трехпроводная схема управления стрелочными электроприводами переменного тока значительно снижает вероятность появления ложного контроля при любых известных отказах элементов схемы, имеет преимущества в части экономичности, надежности и позволяет устранить недостатки как в проектируемых устройствах, так и в устройствах, находящихся в эксплуатации.

[СЦБот]

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

Перенес: Admin