Светофоры. Исследование конструкции светофоров и принципов организации светофорной сигнализации
 Скачать 1.46 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Иркутский государственный университет путей сообщения ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СВЕТОФОРОВ И ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ СВЕТОФОРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3 Иркутск 2015 УДК 656.257 – 83: 656.21 В работе исследуются особенности конструкции линзовых светофоров. Изучаются принципы организации светофорной сигнализации на железных дорогах Российской Федерации. Указания предназначены для студентов 3 курса очного обучения и студентов 4 курса заочного обучения по специальности 271501.65 – «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» специализаций 271501.01 – «Строительство магистральных железных дорог» и 271501.02 – «Управление техническим состоянием железнодорожного пути». Ил. 4. Библиогр. 2 назв. Составитель: А.В. Пультяков, к.т.н., доцент кафедры «Автоматика, телемеханика и связь» Рецензент: главный инженер службы Автоматики и телемеханики ВСДИ Е.Г. Солдатенков Лабораторная работа «ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕТОФОРОВ И ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ СВЕТОФОРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ» ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение конструкции линзовых и светодиодных светофоров и ознакомление с принципами организации светофорной сигнализации. ОБОРУДОВАНИЕ: линзовые станционные входной и выходной и перегонный проходной светофоры, светодиодный перегонный проходной светофор. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ Светофор – это стационарный сигнальный прибор, являющийся постоянным сигналом, круглосуточно подающий видимые сигналы огнями своих фонарей в условиях любой видимости, устанавливаемый для ограждения пунктов, требующих этого ограждения. В соответствии с Инструкцией по сигнализации на железных дорогах РФ применяются следующие основные сигнальные цвета: зеленый, желтый, красный. Эти цвета выбраны для сигнализации, потому что по отношению один к другому они достаточно контрастны и безошибочно различаются человеком. Дополнительными цветами являются синий, запрещающий маневровые передвижения, и лунно-белый, разрешающий маневровые передвижения или используемый в качестве пригласительного. Для передачи наиболее ответственного сигнала остановки используют красный цвет, как обладающий резкой контрастностью по отношению к обычному фону, встречающемуся в полосе железных дорог (лес, небо и т.д.), кроме того, красный цвет хорошо воспринимается при сильных и слабых освещенностях. Зеленый цвет, значение которого противоположно значению красного цвета, обладает наибольшей контрастностью по отношению к нему. Светофоры по назначению подразделяются на следующие типы: 1) входные – разрешающие или запрещающие поезду следовать с перегона на железнодорожную станцию; 2) выходные – разрешающие или запрещающие поезду отправиться с железнодорожной станции на перегон; 3) маршрутные – разрешающие или запрещающие поезду проследовать из одного района железнодорожной станции в другой; 4) проходные – разрешающие или запрещающие поезду проследовать с одного блок‐участка (межпостового перегона) на другой; 5) прикрытия – для ограждения мест пересечений железнодорожных путей в одном уровне другими железнодорожными путями, трамвайными путями и троллейбусными линиями, разводных мостов и участков, проходимых с проводником; 6) заградительные – требующие остановки при опасности для движения, возникшей на железнодорожных переездах, крупных искусственных сооружениях и обвальных местах, а также при ограждении составов для осмотра и ремонта вагонов на станционных железнодорожных путях; 7) предупредительные – предупреждающие о показании основного светофора (входного, проходного, заградительного и прикрытия); 8) повторительные – для оповещения о разрешающем показании выходного, маршрутного, въездного (выездного), технологического и о показании горочного, маневрового светофоров, когда по местным условиям видимость основного светофора не обеспечивается; 9) локомотивные – для разрешения или запрещения поезду следовать по перегону с одного блок‐участка на другой, а также предупреждения о показании путевого светофора, к которому приближается поезд; 10) маневровые – разрешающие или запрещающие производство маневров; 11) горочные – разрешающие или запрещающие роспуск вагонов с горки; 12) въездные (выездные) – разрешающие или запрещающие въезд железнодорожного подвижного состава в производственное помещение и выезд из него на железнодорожных путях не общего пользования; 13) технологические – разрешающие или запрещающие подачу или уборку железнодорожного подвижного состава при обслуживании объектов, расположенных на железнодорожных путях не общего пользования (вагоноопрокидывателей, вагонных весов, устройств для восстановления сыпучести грузов, сливо‐наливных устройств и др.). Один светофор может совмещать несколько назначений (входной и выходной, выходной и маневровый, выходной и маршрутный и др.). На магистральных железных дорогах применяют двух-, трех- и четырехзначную светофорную сигнализацию. При двузначной сигнализации, применяемой в полуавтоматической блокировке, сигналы основных светофоров только запрещают или разрешают движение поездов на ограждаемом ими участке пути, не предупреждая об открытом или закрытом положении следующего светофора. На проходных светофорах при трехзначной сигнализации применяют три сигнала (рисунок 1а): один зеленый огонь – «Разрешается движение с установленной скоростью, впереди свободны два или более блок-участка»; один желтый огонь – «Разрешается движение с готовностью остановиться, следующий светофор закрыт»; один красный огонь – «Стой! Запрещается проезжать сигнал». На линиях с интенсивным движением (пригородные участки крупных городов) для пропуска большого числа поездов, в том числе коротких подвижных единиц, необходимо сокращать время между их отправлением. Для этого уменьшают расстояние между проходными светофорами и применяют четырехзначную сигнализацию (рисунок 1б).  Рисунок 1 В этом случае ранее отправленный поезд, за меньшее время, пройдя более короткие блок-участки, дает возможность раньше отправить следующий поезд. Для того чтобы при уменьшении расстояния между проходными светофорами было известно о закрытом светофоре на расстоянии не менее требуемого тормозного пути от него, машинист предупреждается о красном сигнале за два блок-участка, встречая при приближении поезда к закрытому светофору два предупредительных светофора. Из них первый по ходу поезда находится на расстоянии не менее тормозного пути от закрытого светофора и подает предупредительный сигнал (один желтый и один зеленый огни), указывающий, что впереди свободны два коротких блок-участка, и при подходе к следующему светофору с желтым огнем должна быть снижена скорость до установленной. Сигнал следующего по ходу светофора – один желтый огонь, указывает, что свободен один блок-участок. Если впереди свободны три или более блок-участков, то на светофоре горит один зеленый огонь. Таким образом, при четырехзначной сигнализации применяется четыре показания. В светофорной сигнализации, кроме сигналов, используемых при движении на перегоне и по главным путям станций, применяются сигналы, необходимые при движении поездов с отклонением по стрелочным переводам на боковые пути станций, при обгоне попутными и скрещении со встречными поездами. Движение поездов по стрелочным переводам с отклонением допускается со сниженной скоростью. Эта скорость зависит от крутизны кривой перехода поезда по стрелочному переводу на боковой путь. Крутизна характеризуется маркой крестовины стрелочного перевода. При этом скорость движения железнодорожного подвижного состава по стрелочным переводам с крестовиной марки 1/11 и круче должна быть не более 40 км/ч (тип рельсов Р50), по стрелочным переводам с крестовиной марки 1/11 – не более 50 км/ч (тип рельсов Р65), по пологим стрелочным переводам с крестовиной марки 1/18 скорость движения должна быть не более 80 км/ч, а с крестовиной марки 1/22 – не более 120 км/ч. Движение с отклонением по стрелочным переводам может осуществляться и после выходных и маршрутных светофоров, которые могут подавать те же сигналы, что и входные светофоры. Соответственно расположенные перед выходными (маршрутными) входные или маршрутные светофоры должны подавать сигналы аналогично предвходному светофору о скорости у следующего светофора. В качестве источника света в светофорах используют светоизлучающие диоды или лампы накаливания. По типу светофорной головки ламповые светофоры различают линзовые и прожекторные. Традиционно в светофорах в качестве источника света применяются лампы накаливания, причём из-за требования узкой фокусировки луча нить лампы должна быть короткой, поэтому обычно применяют низковольтные лампы. Также такие лампы более устойчивы к вибрациям и к многократным включениям и выключениям, что важно при мигании. Основные типы таких ламп – это ЖС12-15 и ЖС12-25, рассчитанные на напряжение 12 В, мощностью 15 или 25 Вт. Всё чаще на железных дорогах России для уменьшения эксплуатационных расходов используются двухнитевые лампы: одна нить основная со сроком службы 2000 часов, другая резервная со сроком службы 300 часов, включаемая управляющей схемой при перегорании основной нити. Типы таких ламп – это ЖС12-15+15 и ЖС12-25+25. Также в последнее время стали применяться светодиодные светофоры, которые в первую очередь устанавливаются на проходных светофорах (на перегонах), где доступ к светофорам осложнен, и высокая надёжность светодиодных матриц значительно облегчает эксплуатацию светофоров. Также светодиодные светофоры применяются при строительстве микропроцессорных систем централизаций стрелок и сигналов. В них каждый сигнальный комплект представляет собой плоскую матрицу со светодиодами, фокусировка луча происходит для каждого светодиода отдельно встроенной в светодиод линзой. Достоинства таких светофоров – очень хорошая вандалоустойчивость сигнальных комплектов, так как матрица защищена прочным прозрачным материалом, резкость и чёткая видимость показаний начиная со средних расстояний. Также в некоторых случаях (в случае крутых кривых) достоинством является довольно широкий угол видимости. Основной же недостаток такой конструкции – раздражающий и часто даже слепящий эффект матрицы на близких расстояниях. Это зависит не только и не столько от числа светодиодов и суммарной яркости луча, сколько от диаметра линзы и соответственно яркости видимого диска каждого светодиода – при увеличении диаметра линз вплоть до их смыкания между собой этот нежелательный эффект исчезает. Сигнальные огни на светофорах различаются также по режиму горения – непрерывно горящие, нормально не горящие, немигающие и мигающие (периодически загорающиеся и гаснущие). По способу крепления сигнальных головок светофоры подразделяются на мачтовые и карликовые, а также устанавливаемые на мостиках, консолях, фермах мостов, стенах тоннелей и на стенах производственных помещений (на железнодорожных путях не общего пользования). У мачтового светофора сигнальная головка помещается на верху мачты, у карликового – на бетонном или металлическом основании в нижней части габарита приближения строений, а у остальных – соответственно на кронштейнах мостика или консоли и т.д. На светофоре должна быть предусмотрена литерная табличка, содержащая его обозначение. Проходные светофоры автоблокировки обозначаются цифрами, все остальные светофоры – буквами или буквами и цифрами. На двухпутных и многопутных перегонах вновь оборудуемых постоянно действующими устройствами для организации движения по неправильному железнодорожному пути по сигналам локомотивных светофоров литерная табличка должна быть предусмотрена, в том числе и на обратной стороне мачт проходных светофоров. Конструкция линзовых светофоров. Головки линзовых светофоров поставляются заводами-изготовителями с одним, двумя и тремя линзовыми комплектами. Основными частями головки светофора являются линзовые комплекты, которые крепятся к корпусу головки, и козырьки, предохраняющие линзовые комплекты от попадания в них солнечных лучей и лучей прожектора локомотива. Схема линзового комплекта представлена на рисунке 2. Линзовый комплект состоит из чугунного корпуса (2) с вентиляционными отверстиями, предохраняющими линзы от запотевания; наружной бесцветной линзы (3); внутренней цветной линзы (5); ламподержателя (6); электрической лампы мощностью 15, 25 или 35 Вт, напряжением 12 В; козырька (4) и отклоняющей бесцветной вставки (1).  Рисунок 2 Линзы изготовляют ступенчатыми для уменьшения массы и потерь световой энергии. Наружные бесцветные линзы выполняются со ступенями на внутренней поверхности, внутренние цветные линзы изготавливаются со ступенями на наружной поверхности. Назначение отдельных элементов линзового комплекта следующее: внутренняя линза окрашивает луч в необходимый сигнальный цвет и производит первое усиление, наружная линза производит второе усиление луча и фокусирует его. Отклоняющая бесцветная вставка в виде круглого бесцветного стекла обеспечивает видимость сигнального луча на близком расстоянии от светофора, отклоняя часть светового потока под углом 30 о. Если светофор установлен на кривых участках пути, то его оптическая система дополняется наружным рассеивателем. Конструкция светодиодных светофоров. Светооптические светодиодные системы (ССС) предназначены для замены стандартных линзовых комплектов в мачтовых и карликовых железнодорожных светофорах. Различают ССС для мачтовых и карликовых светофоров. Примеры светооптических светодиодных систем представлены на рисунке 3. а) б) в)    Рисунок 3 На рисунке 3а представлен модуль СССК-160, предназначенный для установки в головки карликовых железнодорожных светофоров, управляющих движением и обеспечивающих безопасность движения поездов. Обеспечивают подачу красных, желтых, зеленых, лунно-белых и синих сигналов. Количество единичных светодиодов составляет 68 шт. На рисунке 3б представлен модуль CCCМ-200, предназначенный для установки в головки мачтовых железнодорожных светофоров. Представляет собой светодиодную матрицу из 112 единичных светодиодов российского производства. На рисунке 3в представлен модуль СЖДМ1, предназначенный для установки в головки мачтовых железнодорожных проходных светофоров. Применение сверхярких светодиодов позволило разработать светодиодные модули СЖДМ с малым числом светодиодов – 19 шт. Для питания светодиодных модулей светофоров применяются блоки питания БПС, собранные в корпусе реле НМШ со встроенным фильтром, обеспечивающим питание модуля на расстоянии до 9 км. Общий вид светооптической светодиодной системы приведен на рисунке 4.   Рисунок 4 ССС состоит из корпуса 1, кольца прижимного 2, колпака 3, уплотнителя 4, матрицы светодиодной 5, линзы Френеля 6, устройства защиты 7, гермоввода 8 и монтажного кабеля 9. Для крепления модуля имеются монтажные отверстия 10. Основным элементом ССС является светодиодная матрица со смонтированными на каждом светодиоде линзами Френеля. Светодиодная матрица закреплена во фронтальной части пластмассового корпуса. В задней части корпуса за светодиодной матрицей размещена плата устройства защиты, обеспечивающего согласование ССС с существующими схемами включения. Спереди светодиодная матрица закрыта колпаком из оптического ударопрочного поликарбоната, закрепленного на корпусе с помощью кольца прижимного. Герметизацию ССС обеспечивают закладываемый между корпусом и колпаком уплотнитель и герметичный ввод кабеля. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Изучить классификацию светофоров по назначению. Исследовать устройство линзового светофора. Исследовать устройство светодиодного светофора. Изучить основные показания станционных входных и выходных и перегонных проходных светофоров при трехзначной и четырехзначной сигнализации. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА Отчет составляется каждым студентом индивидуально и должен содержать: Наименование и цель работы. Эскиз линзового комплекта. Эскиз светодиодного комплекта. Ответы на контрольные вопросы. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Классификация светофоров по назначению? Из каких основных частей состоит линзовый светофор? Из каких основных частей состоит светодиодный светофор? На какие группы подразделяют светофоры по способу установки? Основные сигналы в железнодорожной световой сигнализации? Обоснование применения красного, зеленого и желтого цветов в показаниях светофоров? Обоснование применения светооптических светодиодных систем в конструкции светофоров? По какому сигналу светофора осуществляется отправление поезда с главного пути станции по неправильному пути? По какому сигналу светофора осуществляется отправление поезда с главного пути станции по вариантному маршруту? Как регулируется скорость движения подвижного состава при приеме его на станцию с пологими стрелками? Виды сигнализации? ЛИТЕРАТУРА Шалягин Д.В., Цыбуля Н.А., Косенко С.С., Волков А.А. и др. Устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. В двух частях: Учебник для вузов ж.-д. трансп. – М.: Маршрут, 2006. – 848с. Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской федерации. / Утв. приказом Минтранса РФ от 04.06.2012 г. №162 и введены с 1.09.2012 г. – М.: ОАО «РЖД», 2012. – 110 с. |