Admin

Безопасность схем управления стрелочным электроприводом

КОНДРАТЕНКО Сергей Леонидович, Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, старший научный сотрудник, канд. техн, наук, Санкт-Петербург, Россия

Обозначены пути повышения безопасности контрольной цепи схем управления стрелочными электроприводами. Представлены эксплуатационные трудности при реализации новых технических решений в действующих схемах управления стрелочными электроприводами на сети дорог ОАО «РЖД».

Достоверность информации о положении и запирании стрелки является основным условием нормальной и безопасной работы систем управления движением поездов по станции. Автопереключатель стрелочного электропривода (АП) является элементом передачи на пост ЭЦ по кабелю информации о положении и запирании стрелки. Существуют различные типы АП: ножевые (электроприводы СП-6), с микропереключателями (электроприводы ВСП), с герконами (электроприводы СП-6МГ), пакетные и др.

Сейчас на сети ОАО «РЖД» эксплуатируются около 130 тыс. стрелочных электроприводов, из них 70 тыс. оснащены электродвигателями постоянного тока, включенными, в основном, по двухпроводной релейной схеме, 45 тыс. - переменного тока, включенными по пятипроводной релейной схеме, и 15 тыс. используются в системах МПЦ. Из опыта эксплуатации известно, в каких элементах действующих релейных схем управления электроприводом наиболее часто происходят отказы при эксплуатации. Разработчики знают, как исключить эти отказы. Однако реализации схемных изменений препятствуют ограничения, связанные с отсутствием свободных жил в действующих кабельных сетях. Например, в двухпроводной схеме проблемными считаются следующие элементы: напольное реверсирующее реле ППР, ножевые контакты АП электропривода, щеточный узел электродвигателя постоянного тока, искрогасящие конденсаторы.
Для решения проблемы может быть применена четырехпроводная схема управления электроприводом с электродвигателем ЭМСУ-СПМ и независимыми рабочей и контрольной цепями. В этой схеме не используются напольное реле ППР и искрогасящие конденсаторы. В электродвигателе нет щеток, а его электронные силовые ключи внутреннего блока управления коммутируют обмотки.
При этом в рабочей силовой цепи электродвигателя отсутствуют контакты АП. Они включены в слаботочную цепь второго (ХЗ) управляющего входа ЭМСУ-СПМ для дачи разрешения на вращение вала в нужном направлении и на остановку электродвигателя. Такое схемное решение позволяет использовать в электроприводе как ножевой АП, так и АП с микропереключателями, с герконами и др.

Однако для организации независимой контрольной цепи для каждого электропривода требуется изыскать две жилы кабеля от поста ЭЦ до электропривода, следовательно, нужно укладывать дополнительный кабель. Получается, на одной чаше весов - затраты на укладку кабеля, на другой - повышение безопасности, уменьшение отказов и обслуживания напольного оборудования.
Установка ЭМСУ-СП в типовой двухпроводной схеме управления электроприводами постоянного тока взамен электродвигателя МСП (ДПС) с сохранением контактов АП в его рабочей цепи и напольного реле ППР не целесообразна, так как большая часть указанных проблем остается нерешенной.
Электродвигатель ЭМСУ-СПМ эффективен по следующим причинам: самостоятельно включает/ отключает силовую рабочую цепь постоянного тока, обеспечивает допустимое нормированное усилие перевода стрелки. Если схемы управления электроприводами не используют эти функциональные возможности, то применение ЭМСУ бесполезно.
Следует отметить, что ЭМСУ-СПМ имеет второй вход (ХЗ) для управления электродвигателем по слаботочной цепи. Этим он отличается от ЭМСУ-СП.

Применение электродвигателей с электронным внутренним блоком управления в схемах, где рабочая и контрольная цепи совместно проходят в линейных проводах одного кабеля, повышает вероятность получения ложного контроля в традиционной вентильной контрольной цепи. Схемы с разделенными цепями защищены от такой опасности.
В пятипроводной схеме управления электроприводами с электродвигателями переменного тока, по мнению автора, менять MCA на ЭМСУ-СП не следует. По статистике отказы этого простого и надежного трехфазного асинхронного электродвигателя происходят достаточно редко. Это устройство считается безопасным для применения на сети ОАО «РЖД». Кроме того, MCA является элементом защиты от получения ложного контроля при отказах АП электропривода, так как низкоомные обмотки шунтируют контрольную цепь в схеме управления. Автопереключатель электропривода без особых проблем коммутирует рабочую цепь переменного тока.


Включение в существующие типовые схемы с совмещенными рабочей и контрольной цепями электродвигателя с электронным программируемым блоком управления требует доказательства безопасности их применения при вероятных отказах элементов, вызывающих диодный эффект или увеличение усилия перевода стрелки сверх нормы.
Для схем управления, применяемых в системах МПЦ, подходят электроприводы с магнитоуправляемыми контактами АП. Такой автопереключатель закрытого типа не требует обслуживания и сезонного обогрева, имеет низкое стабильное переходное сопротивление контактов.

Опыт эксплуатации электроприводов на российских дорогах показал, что стремление создать универсальный электропривод с одинаковыми двигателями и АП неоправданно. Электропривод, как механизм перевода стрелки, может быть одинаковый, а электродвигатели и АП должны быть разными для обеспечения наилучших условий эксплуатации в конкретной системе ЭЦ.
Все схемы управления электроприводами построены в соответствии с существующими отраслевыми требованиями безопасности, а именно:

• напольный блок БДР должен отключаться от линейных проводов двухполюсно контактами АП электропривода;
• схема должна выявлять одиночный отказ элементов контрольной цепи не позже очередного перевода стрелки, т.е. «накопление» отказов недопустимо;
• схема управления электроприводом и логика работы системы ЭЦ в целом должны определять

степень опасности возникших отказов и исключать ложный контроль;
при использовании в электроприводе электродвигателя с электронным блоком управления недопустимо увеличение усилия перевода стрелки при отказах элементов блока или сбое программы.
Напольные элементы действующих на сети схем управления работают в условиях воздействия механических, климатических и электромагнитных факторов, допустимые значения которых нормированы ГОСТами. Однако при эксплуатации возникают условия и аварийные ситуации, которые выходят за рамки существующих норм. Разработчикам новых схем управления электроприводами необходимо учитывать вероятность возникновения таких ситуаций, как попадание в устройства высоких напряжений при обрыве контактной сети, при грозе, от генераторов локомотивов и др. В настоящее время ГОСТов с требованиями по защите схемы от таких воздействий пока нет.

В результате анализа применяемых схем управления установлено, что в случае невыключения двух одноименных контактов любого типа АП в контрольной цепи создаются условия для получения ложного
контроля. Подобная ситуация может возникнуть, например, когда оба контакта включены последовательно в одной электрической цепи для двухполюсного отключения блока БДР от линейных проводов. Соответственно, они одинаково воспринимают все вредные помехи, возникающие в цепи от внешних электромагнитных влияний. В этом случае могут отказать оба контакта одновременно. Схема управления при очередном переводе электропривода должна это обнаружить и исключить ложный контроль.

Наиболее эффективным способом избежать опасный отказ, связанный с ЭМСУ, является разделение рабочей и контрольной цепей в схеме управления. При таком построении схемы любой отказ электродвигателя не приведет к ложному контролю положения стрелки.
Безопасность двухпроводной схемы с ЭМСУ можно обеспечить другим способом, не требующим увеличения числа жил существующего кабеля. Для этого необходимо создать новое нейтральное силовое реле постоянного тока напольного исполнения, которое непосредственно в путевом ящике у электропривода будет подключать электродвигатель к линейным проводам только на время перевода стрелки.
С точки зрения автора, наиболее эффективной защитой от ложного контроля при отказах АП электропривода является включение второй независимой контрольной цепи с автономным устройством контроля положения стрелки (УК). Совпадение данных о контроле, поступающих от двух источников, дает достоверную информацию о положении стрелки.

Следует отметить, что такие автономные устройства контроля уже разработаны. Имеются также схемы управления электроприводом с автономными УК. Но их применение в качестве второй дублирующей контрольной цепи возможно при строительстве или реконструкции станции, где прокладывается новый кабель. В действующих системах ЭЦ это невозможно из-за нехватки жил действующего кабеля.

Следующий этап повышения безопасности движения поездов по стрелочным переводам, особенно на участках высокоскоростного движения, - это разработка автономных механически независимых от электропривода внешних замыкателей, которые обеспечат более надежное запирание стрелки. Эти устройства также позволят отказаться от существующих внешних замыкателей, работающих только в механической связке с электроприводом. Сотрудники ПГУ ПС готовы принять участие в разработке этих технических средств.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Александр

Наконец-то здравые мысли:

Согласен

__________________
"Не думай. Думаешь - не говори. Думаешь и говоришь - не пиши. Думаешь, говоришь и пишешь - не подписывай. Думаешь, говоришь, пишешь и подписываешь - не удивляйся."
Ф.Э. Дзержинский.

Legon

Даёшь 28 жильную схему управления. Обязательно нужно учесть возможность падающего космического спутника Сатурна прямиком в привод в 4-61 утра по австралийскому времени в период лунного затмения. Сергею пива с воблой.