Одобрено кафедрой
“Автоматика и телемеханика
на железнодорожном транспорте”
Утверждено
Деканом факультета
“Управление процессами
перевозок”
Рабочая программа
и задание на контрольную работу
с методическими указаниями
для студентов V курса
специальности
210700. АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАНИКА И СВЯЗЬ
НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ (АТС)
специализации
210701. АВТОМАТИКА И ТЕЛЕМЕХАНИКА НА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ (АТ)
Разработана на основании примерной учебной программы дан-
ной дисциплины, составленной в соответствии с государственными тре-
бованиями к минимуму содержания и уровню подготовки инженера по
специальности 210700. “Автоматика, телемеханика и связь на железно-
дорожном транспорте”.
Составители: канд. техн, наук, доц. В.А Камнев
канд. техн, наук, доц. Н.А. Цыбуля
Рецензент - канд.техн. наук, доц. Ю.Г. Боровков
Курс- V
Всего часов- 32
лекционные занятия - 12ч
лабораторные занятия - 20ч
контрольные работы - 1 (количество)
курсовой проект (работа) - 1 (количество)
Самостоятельная работа - 68 ч
Зачет - 1 (количество)
Экзамен - 1 (количество)
© Российский государственный открытый технический
университет путей сообщения, 2002
Цель преподавания дисциплины заключается в изуче-
нии теоретических основ построения систем управления
стрелками и сигналами на станциях, а также приобретения
практических навыков по их проектированию, монтажу, эк-
сплуатации и обслуживанию. Это достигается с помощью
лекций, практических занятий в лабораториях, контрольны-
ми и курсовыми работами и, естественно, самоподготовкой
студентов.
Внедрение систем телеуправления на железнодорожных
станциях - эффективное средство повышения пропускной
способности станций и участков железных дорог, поэтому
объем и области применения таких устройств быстро рас-
ширяются. В связи с этим каждый специалист данного про-
филя будет заниматься разработкой, проектированием, про-
изводством, строительством или эксплуатацией устройств
данного типа.
Подготовка студентов по дисциплине «Станционные
системы автоматики и телемеханики» предусматривает под-
робное изучение теоретических положений организации и
методов автоматизации управления станционными объекта-
ми с помощью телемеханических систем, а также практичес-
ких вопросов по конкретным системам электрической цент-
рализации, используемым на железнодорожном транспорте.
Изучение дисциплины «Станционные системы автома-
тики и телемеханики» является одним из основных факторов
подготовки специалистов по профилю работы.
Программа по дисциплине «Станционные системы ав-
томатики и телемеханики» для удобства пользования пред-
ставлена в виде перечня тем, каждая из которых объединяет
логически завершенный материал. По каждой теме указана
соответствующая литература и раздел.
ванных системами электрической централизации. Требова-
ния ПТЭ, Инструкции по сигнализации на железных дорогах
Российской Федерации и Инструкции по движению поездов
и маневровой работе на железных дорогах Российской Феде-
рации. Алгоритмы функционирования систем электрической
централизации.
[1, введение, гл. 1, 2, 7]
[1, гл. 3]
[1, гл. 4]
[1, гл. 5, 6]
[1, гл. 8]
[1, гл. 9, 10]
[1,гл. И]
электрической централизации, системы и устройства элект-
ропитания. Техническое обслуживание устройств электричес-
кой централизации.
[1,гл. 12]
[1, гл. 13, 14]
[1, гл. 16, 19]
[1, гл. 17, 18]
Лекционные занятия - 12 ч
Лабораторные занятия - 20 ч
Курсовая проект - 1 (количество)
Контрольная работа - 1 (количество)
Зачет - 1 (количество)
Экзамен - 1 (количество)
|
№ п/п | Наименование темы | Количество часов |
| 1 |
Понятие о системах электрической централизации станци- онных технологических процессах. Виды систем, их класси- фикация. Организация управления движением поездов на станциях, оборудованных системами электрической централи- зации. Обеспечение безопасности движения поездов на станциях. Маршрутизация передвижений. Построение безопасных схем электрической централизации. Показатели и нормы безопас- ности. Основы построения безопасных устройств на электро- магнитных реле и микроэлектронных элементах. | 2 |
| 2 |
Напольные устройства электрической централизации Стрелочные электроприводы. Схемы управления стрелочным электроприводом. Управляющая, рабочая и контрольная це- пи, требования к ним. Двухпроводная и чегырехпроводная схемы управления. Схемы управления стрелочным электро- приводом переменного тока. Станционные светофоры. Расстановка светофоров на од- нониточном плане станции. Схемы управления светофорами. Станционные рельсовые цепи, их назначение, виды и прин- цип действия. Двухниточный план станции. | 2 |
| 3 |
ЭЦ промежуточных станций. Увязка устройств электриче- ской централизации с автоблокировкой. Современные систе- мы централизации промежуточных станций. Системы электрической централизации для крупных стан- ций. Блочная маршрутная релейная централизация (БМРЦ). Схемы маршрутного набора и исполнительных цепей. Работа устройств. Отмена маршрутов и искусственное размыкание. Современные системы релейной централизации для круп- ных станции. Релейно-процессорные системы централизации. | 2 |
| 4 |
Современные микропроцессорные системы централизации. Безопасные структуры МПЦ. Устройства сопряжения с объек- тами управления и контроля, встроенного контроля и сравне- ния сигналов. Современные системы МПЦ, перспективы раз- вития устройств централизации | 2 |
| 5 |
Механизация и автоматизация сортировочных горок. Уст- ройства автоматики на сортировочных горках: стрелочные электроприводы, светофоры, датчики, скоростемеры и схемы управления ими. Горочная автоматическая централизация, работа устройств при формировании, накоплении и трансля- ции маршрутных заданий. Автоматическое регулирование скорости скатывания отцепов на сортировочных горках. Мик- ропроцессорный комплекс автоматизации работы сортиро- вочных горок | 4 |
5. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
|
№ |
Название и краткое содержание работы |
Количество |
|
1 |
Исследование конструкции стрелочного электропривода |
2 |
|
2 |
Исследование двухпроводной схемы управления |
2 |
|
3 |
Исследование четырехпроводной схемы управления |
2 |
|
4 |
Исследование схемы управления стрелочным |
2 |
|
5 |
Исследование схемы управления входным светофором |
2 |
|
6 |
Исследование устройств ЭЦ промежуточных станций |
2 |
|
7 |
Исследование устройств наборной группы БМРЦ |
2 |
|
8 |
Исследование исполнительных устройств БМРЦ |
2 |
|
9 |
Исследование бесконтактной схемы управления |
2 |
|
10 |
Изучение микроэлектронной системы управления, |
2 |
Для выполнения курсовой работы необходимо не ме-
нее 40 часов.
Для выполнения контрольной работы необходимо не
менее 20 часов.
но-технической конференции Бухарест, 1985. - М.: Транспорт,
1987.
При изучении тем, которые студенты должны прора-
ботать самостоятельном, а также при выполнении курсово-
го проекта необходимо использовать материал, изученный в
следующих дисциплинах:
Современные технические средства механизации и автома-
тизации сортировочных горок предназначены для повышения эф-
фективности и качества процесса расформирования и формирова-
ния составов на сортировочных станциях. Сортировочные горки
средней, большой и повышенной мощности относятся к числу наи-
более технически оснащенных объектов станции и отличаются
спецификой управления всем многообразием горочных технологи-
ческих операций.
Состав при расформировании надвигается маневровым
локомотивом на горку, где при достижении ее вершины рас-
цепляется на отдельные группы вагонов (отцепы), которые
под действием силы тяжести своего веса скатываются по
ускоряющему уклону спускной части горки и направляются
на различные пути сортировочного парка в соответствии с
конечной станцией назначения груза.
По скорости скатывания отцепы делятся на хорошие
бегуны, к которым относятся тяжелые груженые вагоны,
средние и плохие бегуны, к последним следует отнести по-
рожние вагоны. Высоту горки рассчитывают на плохие бе-
гуны, а так как при этом хорошие бегуны могут развить зна-
чительные скорости, то их затормаживают с помощью ва-
гонных замедлителей, устанавливаемых на спускной части
горки в нескольких местах (тормозных позициях).
Автоматическое управление быстродействующими стрелоч-
ными электроприводами, осуществляющими перевод стрелок по
маршрутам следования отцепов, производят системы горочной
автоматической централизации (ГАЦ), среди которых большое рас-
пространение получила система ГАЦ с контролем роспуска (ГАЦ-
КР).
Автоматическое задание скорости надвига состава при
роспуске, управление горочными светофорами и напольны-
ми указателями числа вагонов в отцепах осуществляют сис-
темы автоматического задания скорости роспуска (АЗСР).
Автоматическая реализация заданий по скорости роспуска
осуществляется с помощью систем телеуправления гороч-
ным локомотивом (ТГЛ), состоящих из устройств горочной
автоматической локомотивной сигнализации (ГАЛС) и бор-
товых устройств автоматического регулирования скорости
тепловоза (УБА РСТ).
Автоматический ввод маршрутных заданий отцепов в
ГАЦ производят горочные программно-задающие устройства
(ГПЗУ).
Для автоматического регулирования скорости скаты-
вания отцепов используются системы АРС, которые осуще-
ствляют расчет скоростей и их автоматическую реализацию
посредством управления вагонными замедлителями на тор-
мозных позициях.
Для механизированной передачи документов, в соот-
ветствии с которыми осуществляется оперативное планиро-
вание и управление расформированием составов, применя-
ется пневмопочта.
В настоящее время значительное количество сортиро-
вочных горок оборудовано системами ГАЦ-КР и ГПЗУ, в
меньшей степени - устройствами ГАЛС, АЗСР и АРС, кото-
рые подробно рассмотрены в [2-4]. Эти системы (кроме ГПЗУ)
выполнены преимущественно на релейной и электронной эле-
ментной базе. Однако уже в 80-е годы начались интенсивно
вестись работы по созданию и внедрению нового поколения
горочных систем автоматического управления различного
назначения с широким применением микропроцессорных комплек-
сов и в частности, промышленных компьютеров.
Общее представление о них можно получить из [ 1. гл. 18], а
также из [ 2, 6.3. и 6.5 ].
Целью выполнения настоящей контрольной работы яв-
ляется анализ и исследование станционных систем горочной
автоматики, реализующих функции ГАЦ и АРС.
Прежде, чем приступить к выполнению контрольной
работы, необходимо изучить соответствующие разделы ре-
комендованной литературы.
Решения каждой задачи контрольной работы должны
содержать соответствующий графический материал, расчет-
ные формулы и результаты расчета, оформленные в виде
таблиц, с краткими пояснениями хода решения указанного в
задании варианта задачи. При этом не следует приводить
общие сведения, имеющиеся в литературе по исследуемым
системам и отдельным функциональным блокам.
Для заданной схемы путевого развития сортировочной гор-
ки и заданных технических средств механизации сортировочного
процесса произвести анализ и исследование работы отдельных
устройств системы ГАЦ-КР и комплекса горочного микропроцес-
сорного - КГМ.
На основе анализа функционирования схемы формиро-
вателя задания системы ГАЦ-КР, представленной на рис.1,
указать состояния и последовательность возбуждения реле
при задании маршрута скатывания отцепа и количества ва-
гонов в нем, указанных в табл. 1. Вариант задачи выбирает-
ся по последней цифре шифра студента. Результаты анализа
занести в табл. 2.
16
Таблица 1
Исходные данные | Номер варианта (последняя цифра шифра) | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Маршрут скатывания отцепа | 12 | 15 | 21 | 26 | 28 | 33 | 37 | 44 | 48 | 17 |
Количество вагонов в отцепе | 10 | 19 | 11 | 18 | 12 | 17 | 13 | 16 | 14 | 5 |
Таблица 2
Номер фазы | Состояние реле схемы формирователя заданий | ||||||||
Схема Ф31 | Схема Ф32 | к | Ф1 | Ф2 | ФЗ | ||||
С | Е | С | Е | д | |||||
1 | |||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
4 | |||||||||
5 | |||||||||
6 | |||||||||
7 | |||||||||
8 | |||||||||
“Пострелочный” код маршрута | |||||||||
Исходные данные для расчета Vs приведены в табл. 3.
Тип замедлителя, устанавленного на ПТП, - КНП-5.
С вычислительным алгоритмом по расчету Vs предва-
рительно следует ознакомиться в [ 1, гл. 18].
Таблица 3
Исходные | Номер варианта (последняя цифра шифра) | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Количество вагонов в | 1 | 2 | 3 | 1 | 5 | 1 | 1 | 3 | 2 | 1 |
Тип отцепа | Х | П | С | Х | П | С | Х | С | П | Х |
Длина участка L до | 125 | 112,5 | 112,5 | 100 | 100 | 112,5 | 112,5 | 125 | 137,5 | 137,5 |
Время движения ДТ | 32,25 | 25,15 | 26,50 | 25,95 | 22,40 | 26,50 | 29,15 | 29,40 | 30,70 | 35,40 |
Скорость входа | 14,5 | 16,0 | 15,5 | 14,5 | 16,0 | 15,5 | 14,5 | 15,5 | 16,5 | 14,5 |
Количество | 10 | 3 | 5 | 8 | 14 | 9 | 7 | 12 | 7 | 14 |
Фактическая длина св, | 280 | 90 | 140 | 235 | 410 | 260 | 205 | 370 | 220 | 430 |
Таблица 4
Исходные данные | Тип отцепа | ||
П | С | Х | |
Среднее значение основного удельного сопротивления движению | 1,75 | 1,40 | 1,23 |
Ускорение свободного падения с учетом инерции вращающихся | 9,16 | 9,51 | 9,58 |
Расчетное значение базовой скорости выхода отцепа из ПТП, Vбаз, | 9,0 | 6,5 | 5,0 |
Коэффициент изменения расчетной скорости отцепа в точке | 1,0 | 0,86 | 0,7 |
Максимально-допустимая скорость соударения отцепов, Vс, м/с | 1,4 | 1,4 | 1,4 |
Значение уклона профиля сортировочного пути в зоне КЗП, Iс, ‰ | 1 | 1 | 1 |
Значение ускорения движения отцепа в зоне перед ПТП, а - 10-3, м/с2 | <4,12 | 4,12^6,70 | >6,70 |
Методические указания к выполнению задачи 1
На автоматизированных сортировочных горках используют-
ся маршрутный, программный и автоматический режимы работы
системы ГАЦ-КР. Выбор режима осуществляется дежурным по
горке (ДСПГ) нажатием соответствующей кнопки на пульте (М, П
или А), а последующее переключение цепей - автоматически по-
средством включающих реле ВГ, ВПГ и его повторителей 1 . . .
4ПВПГ.
В маршрутном режиме ДСПГ последовательным нажа-
тием кнопок 0 . . . 9 формирует в блоке ФЗ1 маршрут скаты-
вания отцепа (маршрутное задание - МЗ) в виде двухзначно-
го номера пути. Ввод М3 в режиме М состоит из четырех
фаз:
В схеме формирователя заданий каждой фазе ввода М3
соответствует определенное состояние реле, фиксирующих
требуемую последовательность действий оператора.
Затем теми же кнопками ДСПГ задает количество ва-
гонов КВ (не более 19) в отцепе, которое преобразуется схе-
мой формирователя заданий в двоичнодесятичное число и
передается в блок Ф32 для временного хранения.
Ввод КВ также состоит из четырех последующих ша-
гов (фаз):
При окончании ввода КВ (на шаге 8) информация о М3
и КВ передается в блок регистрации задания РЗ, а затем - в
запоминающее устройство ЗУ.
Если в отделившемся от состава отцепе фактическое
КВ меньше заданного (неправильный расцеп), то в ЗУ запи-
сывается фактическое КВ, подсчитанное счетчиком устрой-
ства контроля головной зоны УКГЗ. Семь ячеек памяти в ЗУ
позволяют хранить оперативную информацию о семи отце-
пах, находящихся в каждый момент времени на спускной ча-
сти горки. Кроме М3 и КВ в ЗУ записывается порядковый
номер отцепа НО, также поступающий из УКГЗ. Адрес ячей-
ки кодируется в двоичном исчислении, а затем осуществля-
ется его трансляция по блокам активных зон в виде задания
ТЗ. В каждой послестрелочной зоне из ЗУ в блок поступает
информация о том, в какое положение должна быть переве-
дена следующая стрелка по маршруту. После прохождения
последней стрелки информация о фактическом и заданном
маршрутах, количестве вагонов и номере отцепа выдается
на печать.
В программном режиме ДСПГ в соответствии с сортиро-
вочным листком последовательным нажатием кнопок на пульте
через блоки Ф31 и Ф32 вводит М3 и КВ в блоки 11Н . . . 1Н
накопителя (не более 11 заданий), откуда они автоматически пе-
редаются в блоки РЗ, ЗУ и ТЗ. По мере освобождения ячеек
памяти накопителя оператор имеет возможность добавлять за-
дания.
В автоматическом режиме задания вводятся от горочного
программно-задающего устройства ГПЗУ в блоки 8Н . . . 1Н
накопителя и затем, по мере реализации, - в блоки РЗ, ЗУ и ТЗ.
ГПЗУ может представлять собой автономное устройство (напри-
мер, ГПЗУ-В) или реализовано в виде одной из функций более слож-
ной автоматизированной системы управления расформированием
составов.
На рис. 1 показана схема формирования заданий систе-
мы ГАЦ-КР. Шифрация маршрута производится пострелоч-
ным кодом, число разрядов которого определяется макси-
мальным числом стрелок ( стрелочных позиций) на маршру-
те скатывания отцепа, которое в нашем случае ( см. рис. 2 )
равно 5 ( две позиции головных стрелок обеспечивают воз-
можность распределения отцепов по 4-м пучкам сортировоч-
ных путей и три позиции пучковых стрелок в распредели-
тельной зоне спускной части горки обеспечивают распреде-
ление отцепов по 8 путям любого из пучков).
В блоке Ф31 каждой позиции головных стрелок соот-
ветствует свое сортировочное реле IC, 2С и пучковых стре-
лок - 1Е, 2Е, 4Е, т.е. команда на перевод любой из стрелок в
маршруте скатывания отцепа фиксируется определенным
реле блока ФЗ1 в соответствии с позиционным номером дан-
ной стрелки. При этом, возбужденному состоянию реле со-
ответствует команда на перевод стрелки в минусовое (-), а
выключенному - в плюсовое (+) положения. В тех случаях,
когда все головные или пучковые стрелки по маршруту скатыва-
ния отцепов находятся в плюсовом положении (соответствующие
сортировочные реле выключены) в блоке ФЗ1 с целью обеспече-
ния определенности работы схемы формирователя заданий пре-
дусмотрено возбужение дополнительных реле: 4С - для головных
стрелок и 8Е - для пучковых стрелок. Количество вагонов шифри-
руется двоично-десятичным кодом с помощью аналогичных реле
в блоке Ф32.
Вначале оператор задает М3, а затем - КВ. Первой при
задании М3 нажимается кнопка, номер которой соответству-
ет номеру пучка (фаза 1), в результате чего срабатывает одно
из кнопочных реле К1 . . . К8 и включается соответствующее
реле 1С . . . 4С в блоке Ф31, при срабатывании которого вык-
лючается защитное реле 3 в том же блоке. При отпускании
кнопки (фаза 2) возбуждается внеблочное реле Ф1, фиксируя
первое нажатие одной из кнопок К, что позволяет при вто-
ром их нажатии задать номер пути в пучке (фаза 3) и возбу-
дить соответ-ствующее реле 1Е . . . 8Е , при срабатывании
которого выключается реле 31 в том же блоке. Отпускание
кнопки (фаза 4) приведет к возбуждению реле Ф2 через замк-
нутые фронтовой контакт реле Ф1 и тыловой контакт реле
ФЗ 1 (повторитель реле 31 блока Ф31).
При третьем нажатии кнопок К (фаза 5) оператор за-
дает ноль или один десяток вагонов в отцепе, что фиксиру-
ется в блоке Ф32 срабатыванием реле 4С или 1С и выключе-
нием реле 3 , а затем после отпускания кнопки (фаза 6) - воз-
буждением реле ФЗ. Наконец, четвертое нажатие кнопки
(фаза 7), соответствующее заданию числа единиц вагонов,
фиксируется реле 1Е . . . 8Е, 1Д и 31.
После отпускания кнопки (шаг 8) срабатывает реле ПМ
в блоке Ф32, с помощью которого осуществляется передача
сформированного М3 и КВ в маршрутном режиме (реле
4ПВПГ выключено) в блок РЗ или в программном режиме - в
блок ИН накопителя (реле 4ПВПГ включено).
Перед выполнением задачи 1 следует изучить работу
схемы формирователя заданий [ 2, с. 43-52 ]. Используя схему
(см. рис.1) и схематический план горки (см. рис. 2), для каж-
дой фазы ввода заданных в табл. 1 маршрута и количества
вагонов в отцепе показать в табл. 2 состояние реле Д, Ф1 . . .
ФЗ, ( « - « - реле под током; « + « - реле без тока) и наимено-
вание включенных кнопочных реле К и реле С, Е блоков ФЗ 1 и
Ф32 (например, KI, IC, 4Е). В последней строке табл. 2 запи-
сать в пострелочном коде положение каждой стрелки в марш-
руте, руководствуясь состоянием реле в блоке Ф31. Напри-
мер, 10110 - вторая и пятая стрелки по ходу движения отцепа в
плюсовом, а первая, третья и четвертая - в минусовом поло-
жениях. Начертить и кратко описать работу схемы при форми-
ровании заданного варианта М3 и КВ.
Одной из важнейших задач, подлежащих решению при
автоматизации сортировочной горки, является автоматичес-
кое регулирование скорости движения отцепов при их ска-
тывании с горки на пути сортировочного парка.
Системы, предназначенные для этой цели, - системы
АРС осуществляют торможение отцепов посредством авто-
матического управления усилием и продолжительностью
нажатия тормозных шин вагонных замедлителей на боковые
поверхности колес скатывающегося отцепа. Замедлители
первой (горочной) тормозной позиции -1 ТП устанавливают-
ся перед (см. рис. 2) или после первой (головной) стрелки спус-
кной части горки. Замедлители второй (пучковой) тормоз-
ной позиции - II ПТ устанавливаются перед первыми пучко-
выми стрелками распределительной зоны спускной части
горки. Замедлители третьей (парковой) тормозной позиции -
ПТП устанавливаются в начале каждого сортировочного
пути. На рис. 2 показан один из возможных вариантов разме-
щения вагонных замедлителей на сортировочной горке, име-
ющей 4 пучка сортировочных путей и один спускной путь
после вершины горки (ВГ), ограждаемый горочным светофо-
ром Г.
Замедлители IТП предназначены для интервального ре-
гулирования скорости скатывания отцепов с целью обеспе-
чения гарантированного разделения на последующих стрел-
ках маршрутов следования смежных отцепов, что, в свою оче-
редь, обеспечивает условия для нормального функциониро-
вания устройств ГАЦ при реализации заданной программы
роспуска.
Замедлители ПТП предназначены для прицельного регули-
рования скорости движения отцепов с целью обеспечения безо-
пасного соединения вагонов на путях сортировочного парка со ско-
ростью, не превышающей допустимого ее значения V, равного 1,4
м/с ( 5км/ч).
Замедлители II ТП предназначены как для интерваль-
ного, так и прицельного регулирования скорости движения
отцепов.
При автоматическом регулировании скорости скаты-
вания отцепов устройствами АРС на каждой ТП решаются
следующие задачи:
Практическая реализация функций системы АРС тре-
бует применения развитых вычислительных средств для рас-
чета задаваемых значений скоростей V3 и определения ис-
ходных данных для расчетных формул на основе численной
обработки данных измерения параметров отцепов и прогно-
зирования текущих параметров замедлителей.
К числу измеряемых параметров отцепа относятся:
К числу прогнозируемых параметров замедлителей ТП
относятся:
Прогнозирование осуществляется на основе использо-
вания нормативных значений параметров замедлителя или
на основе накопления и последующей статистической обра-
ботки данных фактического торможения отцепов конкрет-
ными замедлителями.
Кроме указанных выше данных в памяти системы АРС
хранятся значения длин и уклонов профиля отдельных учас-
тков спускной части горки и сортировочных путей.
Объем и специфика решаемых системами АРС задач по-
требовали для их технической реализации применения микро-
процессорных средств и создания единого комплекса вычисли-
тельных средств для автоматизации процесса расформирова-
ния составов на горках.
К числу первых отечественных микропроцессорных сис-
тем автоматизации работы сортировочных горок относится ком-
плекс горочный микропроцессорный КГМ, который выполнен на
базе применения элементной базы микро ДАТ и реализует фун-
кции систем ГАЦ, АЗСР, ГПЗУ и АРС. При наличии на горке
систем блочной ГАЦ или ГАЦ-КР, последние используются в
качестве резервных систем в случае временного отказа уст-
ройств КГМ.
Расчет заданной скорости выхода отцепа из ПТП - Уз
На рис. 3 представлена схема алгоритма расчета ско-
рости выхода отцепов Vs из ПТП, которая используется в
системе КГМ [ 1 ].
Требуемая скорость выхода отцепа Увых из ПТП зави-
сит от длины Ln свободного пробега отцепа до соединения с
впередистоящими вагонами, среднего ускорения равноуско-
ренного движения отцепа аср на участке длиной Ьсв, значения
скорости движения в конце участка Ьсв - прицельной скорос-
ти Ус , которая не должна превышать допустимую скорость
соударения вагонов Усд , и определяется по следующей фор-
муле:
V = ^(V2-2a L)'. ( 1 )
вых v с ср п7 v 7
Здесь L = L - L :
где Ьсв - длина свободной части пути от ПТП до пос-
леднего стоящего на пути вагона, ограниченная длиной зоны
Ькзп, контролируемой устройствами КЗП;
Ьотц - длина отцепа.
Для каждого типа отцепа (бегуна) можно заранее опреде-
лить базовую скорость Убаз выхода отцепа из ПТП, при которой
данный отцеп остановится в конце участка свободного пробега
максимальной длины: L = L , т.е., V = 0:
= ^(-2а L ] .(2)
баз v ср п.макс 7v 7
Представим формулу (1) в следующем виде:
V = ^(V2-2a L L /L j? (3)
вых v с ср п.макс п п.макс 7v 7
Подставляя V6a3 из формулы (2) в (3), получим :
V = (V 2 + 2 L / L Г .(4 )
вых v с баз п п.макс 7v 7
Аналитическое выражение ( 4 ) принято в системе КГМ
за основу при определении заданного значения скорости V3
выхода отцепа из ПТП.
Устройства КЗП, используемые в КГМ для определе-
ния величины Ьсв, измеряют по запросу системы число сво-
бодных участков пути фиксированной длины AL = 30 м на
выбранном сортировочном пути. При максимальной длине
L = 450 м контролируемой устройствами КЗП зоны сортиро-
вечного пути максимальное возможное число свободных участ-
ков составит -15.
С учетом вышесказанного из выражения ( 4 ) получим
расчетную формулу для определения Уз :
з ’с ’ баз кзп ' кзп.макс ’ 2
Так как длина AL контрольных участков КЗП посто-
янна и известна, то в формуле ( 5 ) под Тш будем понимать
число свободных участков, измеряемое устройствами КЗП
за парковой тормозной позицией ПТП, а под LHn макс - макси-
мальное возможное число свободных участков в зоне КЗП,
равное 15.
С целью уменьшения вероятности соударения отцепов с по-
вышенными скоростями прицельные скорости V выбираются раз-
личными для бегунов раз-личного типа с помощью коэффициента
k: Vc = кУсд , где Усд= 1,4 м/с - макси-мально допустимая ско-
рость соударения отцепов на сортировочных путях. Коэффициент к
(см. табл. 4) может зависеть от типа отцепа (бегуна) и длины Ln.
Чем выше ходовые свойства отцепа (лучше бегун) или чем боль-
ше длина пробега, тем меньшее значение должен иметь коэффици-
ент к. Коэффициент к определяется экспериментально, а затем уточ-
няется и корректируется в процессе эксплуатации системы.
Окончательно формула для определения Vs принимает
следующий вид :
V =^[(kV )2+VJL /15].'
з LV с.д ' баз кзп J
(6)
Рассмотрим пример расчета скорости V3 для условного от-
цепа (среднего бегуна - С), состоящего из двух вагонов.
Для определения в соответствии с алгоритмом (см. рис.
3) значения V6a3, которое выбирается из таблицы предвари-
тельно рассчитанных системой КГМ для различных бегунов
значений базовой скорости, необходимо вначале определить
расчетный тип бегуна (отцепа).
С этой целью алгоритмом КГМ (см. рис. 3, блок 3) пре-
дусмотрено вычисление среднего значения ускорения а рав-
ноускоренного движения отцепа по участку длиной L от пос-
ледней разделительной стрелки до рельсовой цепи, контро-
лирующей свободность (занятость) участка пути с замедли-
телем на ПТП . При вступлении отцепа на рельсовую цепь
ПТП запускается программа, реализующая алгоритм вычис-
ления V.
Блок 1 алгоритма вычисляет среднюю скорость движе-
ния отцепа по участку L . Для равноускоренного движения
отцепа справедливо:
V =L/AT, м/с,
ср ’ ’
(7)
где L - длина участка перед ПТП, м;
ДТ -измеренное время движения отцепа по участ-
ку L, с.
Алгоритм расчета скорости выхода V3 из ПТП
При вьшолнении студентами задания значения L и ДТ выби-
раются из табл. 3, для приводимого примера расчета принимаем:
L= 72 м; ДТ= 17,05 с.
Примечание: условно считаем, что измерение времен-
ных интервалов производится с абсолютной погрешностью,
не превышающей 25 мс.
Подставляя значения L и ДТ в формулу (7), получим :
V = 72 /17,05 = 4,223 м/с .
Из теории равноускоренного движения известно, что:
V=(V+V)/2.(8)
ср v н К 7v 7
Здесь: VH - скорость в начале равноускоренного движе-
ния отцепа с ускорением a; VK - конечная скорость движения
отцепа.
V = V - аДТ.(9)
НК
Подставив VH из формулы (9 ) в ( 8 ), получим: Vcp=VK -
аАТ/2, откуда находим расчетную формулу для вычисления ус-
корения a=2(VK-Vcp) / АТ. В нашем случае, конечная скорость
VK есть ничто иное, как скорость входа Vbx отцепа на участок
ПТП, т.е.:
а = 2(Vbx - Vcp) / AT, м/с2. (10)
Система КГМ, измерив значение скорости входа Vbx от-
цепа на ПТП, в соответствии с формулой (10) осуществляет
вычисление значения а (блок 3 алгоритма). Измерение ско-
рости производится радиолокационным скоростемером типа
РИС-В2 (РИС-ВЗ) в км/ч, при этом ошибка при округлении
значения скорости не превышает по модулю - 0,25 км/ч.
Значения скорости Vbx для различных вариантов зада-
ния приведены в табл. 3. Для нашего примера принимаем зна-
чение Vbx =15,5 км/ч и производим расчет ускорения а по фор-
муле (10):
а = 2( 0,278 ■ 15,5 - 4,233 ) / 17,05 = 10,09 ■ 103 м/с2 .
Расчетный тип отцепа (бегуна) выбираем из табл. 4
по граничным значениям ускорения а в зоне перед ПТП. Так
как а > 6,7 • 10-3 м/с2, то данный отцеп по результатам рас-
чета следует отнести к хорошему бегуну ( X ), в то время,
как по заданию он относится к классу средних бегунов.
Ошибки в определении типа расчетных бегунов могут быть
связаны, главным образом, с инструментальными ошибка-
ми измерения и последующего округления скорости входа
отцепа на ПТП ( Vbx факт Vbx ) или с методической ошибкой,
обусловленной принятым допущением о равноускоренном
движении отцепов в зоне перед ПТП , в то время, как в силу
ряда случайных или объективных, но неучитываемых сис-
темой факторов , фактическое движение отцепов будет от-
личаться от равноускоренного, т.е.: а ^ const.
Для расчетного хорошего бегуна выбираем из табл. 4 рас-
четные значения базовой скорости V6a3 выхода отцепа из ПТП
(V6a3=5 км/ч), и коэффициента к (к = 0,7). Сравнивая аналогичные
параметры для среднего бегуна, можно заранее предположить, что
заданное значение скорости V_ выхода отцепа будет занижено, что
может привести к преждевременной остановке отцепа.
Для определения V3 в соответствии с формулой (6) дан-
ные о Ькзп берутся из табл. 3 по предпоследней цифре шифра
студента. Для нашего примера используем следующие данные:
кв = 250 м; Ькзп = 9.
Приведенные в табл. 4 значения Ькзп есть показания ус-
тройств КЗП до выхода отцепа из ПТП, поэтому эти значе-
ния следует уменьшать на целую часть частного от деления
числа вагонов в отцепе на 2, т.е. при двух вагонах в отцепе :
Подставляя полученные данные в формулу (6), определим
значение V:
3
v3 =л/ (0,7- 1,4)2 + (0,278 ■ 5)2 ■ 8/15^0,960 + 1,03 =
=^W= 1,41 м/с.
Переводя значение V3 в км/ч и округляя его с абсолют-
ной погрешностью по модулю не более 0,25 км/ч, получим:
V3 = 1,41 /0,278 = 5,0 км/ч .
Результаты расчета скорости Vs следует оформить в виде
табл.5.
Таблица 5
Результаты расчета | ||||||||
Вариант | vcp, | 10'3м/с2 | Расчетный | Фактический | L кзп | Lian | V3I | V 4. * с.факт; |
Пример | 4,223 | 10,09 | X | С | 8 | 9 | 5,0 | 0,495 |
Определение фактической скорости соударения отцепов
Для определения фактической скорости Vc соударения
отцепов используем формулу ( 1 ), которую преобразуем к
следующему виду:
V =^V2+2a t = ^V2 + 2a (L -L ),м/с. (11)
При этом, с целью упрощения расчетов допускаем, что
фактическая скорость Vbhi отцепа из ПТП равна заданной
V , т.е. устройства системы КГМ точно отрабатывают зна-
чение V . Усредненное по пути пробега Ln отцепа значение
ускорения движения а определяем по формуле:
СР
аср = g’(ic- wo)10 3, м/с2. (12)
Значения величин g’, i и wo выбираются из табл. 4 для за-
данного фактического типа отцепа. Длину отцепа Тотц вы-
числяем как произведение числа вагонов в отцепе NB на ус-
ловную длину одного 4-х осного вагона, равную 14 м. Значе-
ния Ьсв и NB выбираются из табл.З.
Из табл. 4 для нашего примера имеем: ic = 1%о; g’= g (C)=
=9,51 м/с2; wo = wo(c) = 1,4 Н/кН. По условию задачи: Lcb=250m;
Ьотц=244=28м.
Индекс «с» при g’ и wo указывает на фактическую при-
надлежность отцепа к классу средних бегунов ( С ), в отли-
чие от расчетного типа бегуна ( X ), полученного при опреде-
лении V.
Подставим значения известных переменных в форму-
лы ( 12 ) и ( 11 ) :
аср = 9,51(1 - 1,4)103 = -3,8 ■ 103, м/с2 ;
Vc = V факт = [(0,278 ■ 5,0)2 + 2(-3,8)(250 - 28)10 3 '= <245 '=
=0,495 м/с .
Фактическое значение Усфакт получилось практически в
два раза меньше расчетного значения прицельной скорости:
V = к ■ V = 0,7 ■ 1,4 = 0,98 м/с .
С С.Д. 7 7 7
Последнее объясняется тем, что по причине ошибки измере-
ния фактических параметров движения отцепа значение V3 опреде-
лялось для хорошего бегуна, в то время, как средний бегун, имея
более высокое сопротивление движению (1,4 > 1,23 Н/кН), снизит
свою скорость в конце участка пробега Ln на большую величину,
чем прогнозировалось при расчете V.
В данном конкретном случае ошибка определения V3
не привела, как мы ожидали ранее, к преждевременной оста-
новке отцепа. Однако, в тех случаях, когда подкоренное
выражение при вычислении Vc факт получает отрицательное
значение, имеет место преждевременная остановка отцепа с
образованием «окна» длиной Lo, которая может быть опре-
делена по формуле:
L = ( V2 + 2а L )/2а . ( 13 )
о v з ср п 7 ср v 7
Допустим, например, что в нашем случае был бы фак-
тически не средний бегун, а плохой, т.е.: g’ = g’(n) = 9,16 м/с2;
w = w() = 1,75 Н/кН. Тогда, в соответствии с формулами
(1°1) и (12):
аср = 9,16(1 - 1,75)103 = - 6,87 ■ 10 3 м/с2 ;
V факт = <1,932 - 3,05)' = <1,118), м/с',
т.е. имеет место «окно», длину которого определяем по
формуле ( 13 ):
Lo = (-1,118)/2(- 6,87 ■ 103) = 81,4 м .
При наличии «окна» его значение вносят в табл. 5, пред-
варительно заменив заголовок соответствующего ее столбца
с ^сфакт’ м^с на Lo> м • Преждевременная остановка отцепов
на сортировочных путях приводит к недоиспользованию по-
лезной длины путей для накопления вагонов. Чтобы устра-
нить «окна» необходимо выполнить маневровые операции по
осаживанию вагонов, что требует увеличения интервала меж-
ду роспусками и приводит к дополнительным эксплуатацион-
ным затратам.
Результаты выполнения расчета V х (или L ) занести в
J г с.факт v о 7
табл. 5.
По полученным данным построить график, иллюстрирующий
изменение скорости движения отцепа вдоль сортировочного пути (
в координатах: скорость - путь).
При построении графика допускается отрезки пути по-
казывать условно не в масштабе, в то время, как при изобра-
жении скорости следует придерживаться масштаба, выбира-
емого произвольно по усмотрению студента.
На рис. 4 показан пример построения графика измене-
ния скорости движения отцепа вдоль пути для рассмотрен-
ного выше случая.
Произвести расчет удельной работы, затраченной за-
медлителем птп на торможение отцепа, ( погашаемой энер-
гетической высоты отцепа - Ьтф, м.э.в.), и сравнить ее с рас-
четным нормативным значением - hT, которое для замедли-
теля типа КНП-5 равно 1,2 м.э.в.
Расчетная (нормативная) погашаемая высота отцепа hT
характеризует максимальную удельную работу, совершае-
мую замедлителем при торможении одного 4-х осного пол-
ногрузного вагона и нормативном давлении в тормозной
магистрали, равном 0,65 МПа. Измеряется величина hT в
метрах энергетической высоты (м.э.в.).
Значение йтф можно определить по формуле:
h = ( V 2 - V 2) / 2g’ , м.э.в. ( 14 )
т.ф v вх вых / © ’ V /
Подставляя в уравнение (14) данные из примера расчета при
VBbIx=V3’ ПОЛУ4™3 ЬТф = [ (°’278 • 15,5)2-(0,278 ■ 5,0)2]/2- 9,51 =0,87м.э.в
Следовательно, можно сделать вывод о том, что потребная
удельная тормозная мощность замедлителя для реализации Vs не
превышает значения hT.
График изменения скорости движения отцепа
вдоль сортировочногопути
Рабочая программа
и задание на контрольную работу
с методическими указаниями
Редактор Г.В. Т и м ч е н к о
Компьютерная верстка Д. В. Жарикова
ЛР № 020307 от 28.11.1991
Тип. зак.
Подписано в печать
Печ. л. 2,25
Изд. зак. 60
Офсет.
Тираж 700
Формат 60х90‘/16
Издательский центр РГОТУПСа,
125808, Москва, ГСП-47, Часовая ул., 22/2
Типография РГОТУПСа, 107078, Москва, Басманный пер., 6
Комментарии (0)