Общие сведения. Экономической стратегией партии являются кардинальное ускорение научно-технического прогресса, осуществление технической реконструкции народного хозяйства. Первостепенное значение при этом придается быстрому обновлению производственного аппарата путем широкого внедрения передовой техники, наиболее прогрессивных технологических процессов.
Это направление в политике партии целиком и полностью относится к метрополитенам. Перевозочный процесс на метрополитене сложен. В нем органически связаны в единый комплекс путь и искусственные сооружения, подвижной состав и эскалаторы, устройства электроснабжения, автоматики и связи, инженерно-технические установки различного назначения. Об этом красноречиво свидетельствуют следующие цифры. Каждый день в метрополитенах страны приводится в действие более 100 км эскалаторного полотна, около 5,5 тыс. вагонов, из которых формируется множество составов. Интервал между поездами в часы пик достигает 80 с, что позволяет пропускать 45 пар поездов в час. Такой интенсивности движения мировая практика пока не знает. Пассажиры практически не чувствуют, что они находятся под землей. Инженерно-технические установки поддерживают благоприятный микроклимат на станциях и в тоннелях.
Высокий уровень эксплуатации метрополитенов во многом зависит от управления перевозочным процессом. Движение поездов организовано по графикам, разработанным в соответствии со сложившимися пассажиропотоками. График устанавливает размеры движения по часам суток, наиболее рациональный его режим, интервалы между поездами. Он направляет работу всех подразделений, подчиняя их деятельность главному — бесперебойному и безопасному движению поездов, комфортабельности перевозок.
Оперативное управление и контроль за движением поездов и работой оборудования ведутся с диспетчерского центра с использованием средств автоматики и телемеханики. Каждой линией руководит поездной диспетчер, в оперативном подчинении которого находятся электродиспетчер, диспетчер эскалаторов и диспетчер санитарно-технических устройств.
Советские метрополитены отличаются высокой надежностью технических средств, интенсивностью и безопасностью движения, четким выполнением графика, комфортабельностью. Это обусловливает их высокую эффективность. Для примера достаточно упомянуть Московский метрополитен. Уступая в протяженности линий подземкам крупнейших городов мира, он имеет пассажиронапряженность 13 млн. чел. В год на 1 км пути; в Лондоне этот показатель равен 1,5, в Нью-Йорке — 2,7, в Париже — 4,6.
Техника метрополитенов непрерывно совершенствуется. С целью повышения пропускной и провозной способности линий улучшаются характеристики подвижного состава, оборудования и устройств, внедряются прогрессивные способы эксплуатации. Наибольший эффект при этом достигается благодаря применению средств автоматики и телемеханики. На их основе создаются автоматизированные системы управления движением поездов и технологическими процессами. Устройства автоматики и телемеханики регулируют интервальное движение и обеспечивают его безопасность.
Для контроля движения на перегонах и станциях, не имеющих путевого развития, применяется система автоматической сигнализации АЛС частотного типа с автоматическим регулированием скорости АРС. Пропускная способность при этом увеличивается по сравнению с линией, оборудованной автоблокировкой, на 20-25%. Повышается безопасность движения.
Станции с путевым развитием оснащаются средствами маршрутно-релейной централизации с диспетчерским управлением стрелками и сигналами. При необходимости станционными объектами можно управлять с пульта, установленного на станции. Для слежения за управляемыми объектами и участками пути на перегонах система диспетчерской централизации дополняется устройствами диспетчерского контроля. Кроме того, по световым табло диспетчеры могут узнавать номера следующих поездов. Система АЛС и АРС вместе с другими техническими средствами позволяет пропускать до 48 пар поездов в час.
Для поддержания высокой интенсивности движения на метрополитене внедрена комплексная автоматизированная система управления всеми поездами, обращающимися на линии. Она точно обеспечивает рациональный график движения, освобождает машинистов от однообразных, часто повторяющихся при управлении операций.
Автоматизированная система управления поездами состоит из двух подсистем: безопасности движения (устройств АЛС и АРС) и автоведения. Поезда централизованно управляются с помощью комплекса устройств: центрального пункта управления, станционных, путевых и поездных установок. С центрального пункта в соответствии с заданной программой ЭВМ передает в станционные устройства всю необходимую информацию для управления поездами на линии. Станционные устройства на основе этой информации формируют и передают на поезда соответствующие команды.
Благодаря автоматизации управления в кабине поезда может находиться только один человек — машинист, а не два. Машинист следит за приборами и берет на себя управление лишь в исключительных случаях.
Четкое следование поездов по графику возможно при централизованном управлении движением поездов и работой соответствующих устройств из централизованного диспетчерского пункта с максимальным использованием средств автоматики и телемеханики.
Сейчас на метрополитенах СССР используется несколько систем диспетчерского управления движением поездов, управление технологическим оборудованием и устройствами, контроля за пассажиропотоками в зависимости от времени суток, базирующихся на использовании телемеханической аппаратуры и робототехники.
Однако технические параметры применяемых систем не всегда удовлетворяют современным требованиям из-за замедленной передачи информации и отсутствия параллельности операций при контроле за работой объектов.
В большинстве случаев представляется только визуальная информация, а системы телемеханики управляют лишь частью технологического процесса, а не всем комплексом. Это объясняется тем, что до определенного периода, т. е. До передачи метрополитенов Министерству путей сообщения, эти задачи решались каждым метрополитеном обособленно, и при отсутствии достаточной базы для разработок новейших систем автоматизации производственных процессов создание современной комплексной системы управления было затруднено.
В этих условиях особый интерес представляет разработанная система управления технологическим процессом пассажирских перевозок АСУТП-ПП, которая полностью автоматизирует процесс управления и регулирования движением поездов и всего перевозочного процесса метрополитена.
Автоматизация перевозочного процесса метрополитенов позволяет получить ряд преимуществ, главные из которых:
При ручном управлении машинист может оценить точность выполнения графика только при проследовании станций, так как время прохождения поезда через промежуточные сигналы в расписании не указано. Контрольные проверки выполнения графика на линиях Московского и Ленинградского метрополитенов, проведенные в часы пик, показали, что отклонения от графика при ручном управлении вследствие передержки поездов на посадочных станциях достигают 30 с. Автоматическое управление поездами обеспечивает движение поездов с отклонением от графика в особо сложных условиях в пределах 5-10 с.
Точность выполнения графика не только улучшает качество обслуживания, сокращая их время на переезд, но и повышает пропускную способность линий на 20-27%.
Улучшаются также условия труда прежде всего машинистов, диспетчеров, дежурных по станции, за счет снижения интенсификации их труда. При этом появляется возможность пересмотра их задач и функций, направления их деятельности на улучшение работы с пассажирами, изыскание резервов.
Автоматизация управления движением должна обеспечивать установленную скорость движения поездов, строгое соблюдение последовательности остановок поездов на станциях, управление посадкой пассажиров, своевременность отправления поезда со станции, автоматизированную перестановку поезда на пути обратного движения, возможность перехода на ручное управление при нарушении надежности системы или появления препятствий для нормального движения (ограничение скорости, неисправность сигналов и др.).
Автоматизация должна обеспечивать контроль за движением поездов, что подразумевает сравнение реальной ситуации с запрограммированной для корректировки возникающих отклонений, постоянное наблюдение за продвижением поезда по графику движения, оценку ситуации пассажиропотоков для регулирования числа поездов на линии, контроль за работой оборудования, наблюдение за возникающими неисправностями и изменение работы системы для возможности их устранения, запись аварийных ситуаций для последующего анализа.
В современных условиях особого внимания заслуживает внедрение комплексной системы содержания помещений и вагонов в чистоте и порядке, полной автоматизации и роботизации всех уборочных операций за минимально короткое время. Это вызывается не только необходимостью снижения эксплуатационных затрат и улучшением обслуживания пассажиров, но и требованиями ликвидации ручного труда.
Современный уровень автоматизации перевозок на метрополитенах мира весьма высок. Автоматическое управление движением поездов внедрено на некоторых новых линиях метрополитенов Берлина, Лондона, Парижа, Мадрида и др.
Телеконтроль за движением поездов осуществляется в Берлине, Гамбурге, Париже. На некоторых метрополитенах, в частности в Берлине на 9-й линии, в Париже и в Гамбурге на новых линиях, в Лилле оборот поездов осуществляется без машинистов в кабине поезда.
На метрополитенах Советского Союза — самый высокий уровень автоматизации движения поездов, наиболее совершенная система оплаты проезда, основанная на его постоянной стоимости. На Московском, Ленинградском, Харьковском, Киевском и других метрополитенах внедрены новейшие системы автоматического вождения поездов, которые позволяют организовать движение поездов без машинистов.
В 1961 г. На Московском метрополитене была испытана система автономного автоведения поездов. В 1976 г. На Кировско-Выборгской линии Ленинградского метрополитена впервые была применена система КСАУ, которая позволила управлять движением поездов из центрального пункта управления с помощью ЭВМ. В дальнейшем эта система получила большое распространение, прошла серьезную модернизацию и на некоторых линиях советских метрополитенов стала основной.
На Киевском метрополитене внедрена система автоматического управления эскалаторами с применением теленаблюдения, равной которой нет в мире. Аналогичная по своим результатам система теленаблюдения за работой эскалаторов внедрена и на Ленинградском метрополитене.
Автоматическая блокировка. Для интервального регулирования и обеспечения безопасности движения применяется односторонняя автоматическая блокировка. Действие автоблокировки основано на ограждении блок-участков светофорами. Показания светофоров поставлены в зависимость от состояния блок-участков и переключаются автоматически при появлении на них поезда. Контроль свободности или занятости блок-участков поездом осуществляется с помощью электрических рельсовых цепей.
При устройстве рельсовых цепей рельсовая линия делится на последовательные участки, изолированные друг от друга изолирующими стыками. В начале рельсовой цепи подключается источник тока — путевой трансформатор, в конце — путевое реле. Проводниками электрического тока от путевого трансформатора к путевому реле являются ходовые рельсы. По рельсам протекает также и обратный тяговый ток. Для пропуска его в обход изолирующих стыков по концам каждой рельсовой цепи включаются дроссель-трансформаторы. При отсутствии поезда путевое реле находится под током, фиксируя свободность контролируемого участка. При вступлении поезда на рельсовую цепь обмотка путевого реле шунтируется колесной парой, путевое реле обесточивается, фиксируя занятость контролируемого участка.
Для обеспечения высокой степени безопасности движения поездов в рельсовые цепи метрополитена включены по два путевых реле. Оба реле работают совместно и согласованно. Информация о свободности рельсовой цепи признается достоверной только в том случае, если она составлена обоими путевыми реле при нахождении их подтоком. Отказ одного из путевых реле искажает информацию и она расценивается как опасность для движения. Применение двух путевых реле исключает возможность формирования (в случае неисправности одного из них) ложного разрешающего сигнала при наличии фактической опасности для движения.
Условия работы рельсовых цепей на метрополитене имеют свои особенности. Сравнительно низкое напряжение в контактном рельсе (825 В) и наличие на каждом вагоне поезда четырех тяговых двигателей обусловливают большой обратный тяговый ток. В связи с этим дроссель-трансформаторы, включенные в рельсовую цепь, рассчитаны на длительный пропуск обратного тока величиной до 1000 А, протекающего по каждому рельсу. Для защиты рельсовой цепи от влияния гармонической составляющей обратного тягового тока применяется путевое реле типа ДСШ-2 с увеличенной мощностью путевой обмотки. Работа рельсовой цепи в условиях замкнутого металлического тоннеля предъявляет повышенные требования к содержанию рельсовой линии: ходовые рельсы не должны касаться путевого бетона и заземленных металлических конструкций. При нарушении этих условий может появиться утечка обратного тягового тока, способная привести не только к нарушению работы рельсовой цепи, но и к более тяжелым последствиям.
Нормативы первичных параметров рельсовой цепи метрополитена — сопротивление изоляции балласта (rиз = 1 Ом/км) и сопротивление нормативного шунта (Rшн = 0,06 Ом) принимаются такими же, как и для магистральных железных дорог. Объясняется это тем, что линии метро имеют участки на поверхности земли и условия эксплуатации рельсовых цепей те же, что и у магистральных железных дорог. Опыт показывает, что рельсовые цепи, рассчитанные и построенные при указанных первичных параметрах, на метрополитене работают устойчиво во всех основных режимах.
В тоннелях применяются линзовые, малогабаритные светофоры типа «Метро», устанавливаемые на металлическом основании.
Конструкция светофорной головки предусматривает установку на каждое сигнальное показание двух светофорных ламп типа ЖС (железнодорожные, светофорные). Мощность лампы 15 Вт при питающем напряжении 12 В. На наземных участках применяются линзовые светофоры железнодорожного типа, установленные на мачтах высотой 5310 мм над уровнем головок ходовых рельсов. В светофорной головке на каждое сигнальное показание устанавливается по одной лампе типа ЖС мощностью 25 Вт при напряжении 12 В.
Автоблокировка метрополитена в отличие от аналогичных систем магистральных железных дорог дополнена электромеханическим автостопом точечного действия, установленным возле светофора. Автостопы предназначены для принудительного экстренного торможения поезда, если машинист не примет мер к его остановке перед запрещающим сигналом. Остановка поезда в таком случае происходит в пределах защитного участка, выделенного между светофором и ограждаемым им участком. Длину защитного участка принимают равной тормозному пути при экстренном торможении с установленной максимальной скоростью движения.
Рабочим органом автостопа является ударный рычаг, расположенный с правой стороны пути. Он взаимодействует с рамой срывного клапана поездного автостопа. Ударный рычаг может занимать два положения: горизонтальное, соответствующее открытому автостопу, и вертикальное — закрытому. Управляется он с помощью системы шарнирной передачи специальным электроприводом. Для надежного взаимодействия путевого и поездного автостопов ударный рычаг в вертикальном положении должен возвышаться над головками ходовых рельсов на 85+5
К автоблокировке предъявляются высокие эксплуатационные требования, которые устанавливаются Правилами технической эксплуатации метрополитенов. Все светофоры и их автостопы переключаются в запрещающее положение при входе поезда на ограждаемые ими участки, а также в случае нарушения целостности рельсов этих участков. Не допускается включение разрешающих сигналов до полного освобождения ограждаемых участков. Запрещающее показание на светофоре может смениться на разрешающее только после освобождения блок-участка за данным светофором и защитного участка за следующим, сигнал и автостоп которого приняли запрещающее положение. До смены запрещающего сигнала на разрешающий собственный автостоп должен занять открытое положение.
Действие автоблокировки показано на примере работы светофора 1 (рис. 31,а). Блок-участок БУ-1 для светофора 1 является защитным участком, а БУ-3 — ограждаемым. При занятии поездом блок-участка БУ-1 или БУ-3 (рис. 31,б) на светофоре 1 автоматически включается запрещающий сигнал и автостоп А1 принимает закрытое положение. Смена запрещающего сигнала светофора 1 на разрешающий происходит после освобождения поездом блок-участков БУ-1 и БУ-3, контроля наличия на светофоре 3 запрещающего сигнала и при условии закрытого автостопа A3 (рис. 31,в). Такая зависимость гарантирует ограждение проследовавшего поезда следующим светофором. В случае проезда поездом запрещающего сигнала светофора 3 он будет заторможен автостопом A3 и остановлен на участке БУ-3. Включение разрешающего сигнала на светофоре 1 произойдет только после открытия собственного автостопа А1.
Принцип действия автоблокировки
Основными цветами сигнальных огней светофоров приняты красный, желтый и зеленый. Красный огонь светофоров во всех случаях является сигналом, запрещающим движение. Желтый огонь и горящие одновременно желтый и зеленый огни являются предупредительными сигналами. Желтый огонь указывает на то, что впереди имеется свободный блок-участок, следующий светофор имеет запрещающее показание и требуется снизить скорость, чтобы быть готовым остановиться перед запрещающим сигналом. Горящие одновременно желтый и зеленый огни указывают на то, что следующий по ходу поезда светофор горит желтым огнем и скорость движения при подходе к нему должна быть снижена. Зеленый огонь на светофоре разрешает движение с установленной скоростью.
Автоблокировка метрополитена допускает минимальный интервал между поездами с обеспечением из безостановочного и безопасного движения, составляющий суммарную длину двух блок-участков и одного защитного участка. Делением этого расстояния на среднюю скорость движения можно определить межпоездной интервал времени. На перегоне этот показатель зависит от средней скорости движения и может составлять около 60 с, что соответствует пропускной способности 60 пар поездов в час.
Практически такую пропускную способность невозможно реализовать, так как межпоездной интервал увеличивается в зоне станции за счет торможения при остановке, времени стоянки для посадки и высадки пассажиров и разгона при отправлении. Расчетная пропускная способность автоблокировки для 8 вагонных составов при стоянке на станции 30 с составляет 40 пар поездов в час. Межпоездной интервал при этом, равный 90 с, достигается в результате осуществления ряда технических решений: применения четырехзначной сигнализации на подходе к станции и сокращения за счет этого длин блок-участков; включения на входных светофорах разрешающего сигнала при неполном освобождении ограждаемых участков уходящим со станции поездом и автоматическим слежением за режимом его разгона для обеспечения безопасного подхода следующего поезда.
Постоянно растущая потребность в увеличении интенсивности и скорости движения на метрополитенах выдвигает новые, повышенные требования к системам интервального регулирования, главным образом по увеличению пропускной способности и обеспечению безопасности движения поездов.
Устройства автоблокировки не удовлетворяют таким высоким требованиям и не могут быть признаны современными прежде всего из-за ограничений пропускной способности. Кроме того, длины защитных участков на перегоне и подходе к станции рассчитываются на определенную заданную скорость движения, при этом фактическая скорость поезда техническими средствами не ограничивается и должна регулироваться машинистом; автостоп действует только в одной расчетной точке в месте его установки (точечное действие) и не является непрерывно действующим.
Автоматическая блокировка с механоэлектрическим автостопом — один из наиболее надежных способов автоматизации движения поездов при скоростях на перегонах не более 75 км/ч, на промежуточных станциях 55-60 км/ч, на тупиковых станциях не более 40 км/ч.
Если скорость выше, то нет гарантии остановки поезда на ограждаемом участке, т. е. возможен проезд запрещающего сигнала. Учитывая, что скорость поезда не ограничивается никакими устройствами и зависит в основном от машиниста, условия безопасности значительно снижаются.
Все эти особенности требуют новых решений, главным из которых должно быть автоматическое регулирование скорости, исключающее проезд запрещающего сигнала, т. е. скорость должна автоматически устанавливаться такой, чтобы расстояние до места остановки никогда не было меньше тормозного пути.
Автоматическое регулирование скорости и процессов торможения позволяет обеспечить безопасное движение поездов, ликвидировать непроизводительные потери и увеличить пропускную способность линий.
Система автоматической локомотивной сигнализации с автоматическим регулированием скорости АЛС-АРС. Система состоит из путевых и поездных устройств. Путевые устройства с помощью рельсовых цепей определяют свободность пути, формируют кодовые сигналы о допустимой скорости движения и передают их по рельсовой линии на поезд. Поездные устройства непрерывно измеряют фактическую скорость поезда и сравнивают ее с допустимой. Если фактическая скорость не превышает допустимую, то поездные устройства не оказывают влияния на процесс управления поездом. В случае превышения допустимой скорости устройства АЛС-АРС автоматически включают торможение. После снижения скорости до допустимого значения торможение поезда автоматически отключается.
Для гарантированного торможения предусмотрено трехкратное замещение тормозных средств. Первоначально включается электрический тормоз с контролем эффективности его действия. В случае неподтверждения действия электрического тормоза через установленное время включаются электропневматический тормоз и система его контроля. При отказе электропневматического тормоза вступает в действие экстренный пневматический тормоз.
В системе предусмотрено (в зависимости от длины пути, свободного для движения) пять ступеней допустимой скорости: 0, 40, 60, 70 и 80 км/ч. В случае прекращения поступления с пути кодовых сигналов движение может осуществляться со скоростью не более 20 км/ч при нажатой машинистом кнопке бдительности.
Максимальное сближение с препятствием возможно на расстояние тормозного пути при допустимой скорости движения. Изменение ступени допустимой скорости по мере сближения с препятствием позволяет выбрать наиболее рациональный режим движения и получить наибольшую пропускную способность. Пропускная способность линии метрополитена при оборудовании ее устройствами АЛС-АРС увеличивается по сравнению с линией, оборудованной автоблокировкой, на 20-25% и достигает 45- 48 пар поездов в час. Благодаря непрерывному контролю фактической скорости и ограничению ее в пределах допустимой система АЛС-АРС обеспечивает высокую степень безопасности движения поездов.
Основу путевых устройств составляют рельсовые цепи, с помощью которых проверяется состояние пути, определяется число блок-участков, свободных для движения. Рельсовая цепь служит также каналом связи для передачи на поезд информации о допустимой скорости движения. Таким образом, в системе АЛС-АРС по рельсовой цепи одновременно протекают два сигнальных тока: ток частотой 50 Гц, обеспечивающий работу путевых реле, и ток кодовых сигналов АЛС-АРС, предназначенный для передачи на поездные устройства. Принцип построения сигналов АЛС-АРС — частотно-кодовый. Каждой частоте соответствует определенная допустимая скорость движения. Частоте 75 Гц соответствует допустимая скорость 80 км/ч; частоте 125 Гц — 70 км/ч; частоте 175 Гц — 60 км/ч; частоте 225 Гц — 40 км/ч и частоте 275 Гц — 0 км/ч.
Функциональная схема поездных устройств АЛС-АРС
Выбор диапазона частот сделан из условия надежного отфильтрования кодовых сигналов АЛС-АРС от гармонических составляющих тягового тока, кратных току промышленной частоты 50 Гц. Для преобразования тока с частотой 50 Гц в ток сигнальной частоты 75-275 Гц применяется специальный генератор. Кодовые сигналы АЛС-АРС формируются с помощью управляющих реле, которыми контролируется наличие тормозного пути за кодируемым участком.
Поездные устройства АЛС-АРС (рис. 32) предназначены для осуществления непрерывного контроля фактической скорости движения поезда, сравнения ее с допустимой и в случае превышения поездом допустимых значений включения торможения с контролем его эффективности. Поездные устройства состоят из приемных катушек ПК, датчиков скорости ДС1, блоков локомотивных приемников БЛПМ, блоков измерения скорости БИС200А, блока сигнализации БСМ, блока управления БУМ, согласующего устройства СУ-БЛПМ, реле контроля тормозного тока РДТГ, датчика контроля пневматического тормоза ДКПТ и электропневматического клапана экстренного торможения ЭПК. Приемные катушки ПК предназначены для приема кодового сигнала из рельсовой линии и устанавливаются перед первой колесной парой над каждым ходовым рельсом. Датчик скорости ДС1 предназначен для измерения фактической скорости поезда. При вращении колеса датчик генерирует электрические сигналы с частотой, прямо пропорциональной скорости движения поезда.
На оси каждой колесной пары КП первой тележки головного вагона устанавливается по одному датчику ДС1. Применение двух датчиков исключает формирование ложного сигнала при движении поезда с заклиненной колесной парой. Блок локомотивных приемников БЛПМ предназначен для приема, дешифрования и усиления тока сигнальной частоты, воспринимаемой приемными катушками, и содержит два селективных приемника, каждый из которых настроен на прием только одной определенной сигнальной частоты. Блок измерения скорости БИС200А предназначен для определения фактической скорости движения поезда. Он работает совместно с датчиком скорости ДИ-1 и состоит из усилителя, полосовых фильтров и скоростных реле. Блок сигнализации БСМ предназначен для сравнения фактической и допустимой скоростей и формирования команд на торможение или разрешение движения, а также для управления сигнализацией на пульте машиниста. Блок управления БУМ предназначен для выдачи команд, сформированных блоком БСМ, в цепи управления поездом. При фактической скорости меньше допустимой он разрешает движение в режиме, определяемом машинистом поезда. В случае превышения допустимой скорости выдается команда на торможение с предварительным отключением тяговых двигателей и сигнализацией об автоматическом отключении тяговых двигателей и включении торможения. Согласующее устройство СУ предназначено для согласования электрических характеристик локомотивных приемников БЛПМ и приемных катушек ПК. Реле контроля тормозного тока РКТТ предназначено для контроля величины тормозного тока каждого вагона при электрическом торможении от устройств АЛС-АРС. Датчик контроля пневматического торможения ДКПТ контролирует действие пневматического тормоза в случае отказа или неэффективности действия электрического тормоза. Электромагнитный клапан ЭПК предназначен для экстренного торможения путем разрядки тормозной магистрали. Вся аппаратура поездных устройств АЛС-АРС изготовлена в блочном исполнении и установлена в отдельном стативе.
При движении поездов сигнальные частоты от путевых генераторов подаются в рельсовые цепи навстречу поезду. С приемных катушек сигнал поступает на согласующее устройство, а затем на входные фильтры блоков БЛПМ, соединенных последовательно. В соответствующем канале одного из блоков, настроенного на данную частоту, сигнал усиливается и подается в БСМ, где происходит определение допустимой скорости. С блока БСМ выдается информация о допустимой скорости на пульт управления машиниста. Фактическая скорость поезда определяется с помощью осевого датчика ДС1 и блока измерения скорости БИС200А. Информация о фактической скорости поезда поступает на блок сигнализации БСМ и на указатель скорости, расположенный на пульте машиниста.
В блоке БСМ производится сравнение фактической и допустимой скоростей движения. В случае, если фактическая скорость движения превышает допустимую, формируется команда тормоз.
Если фактическая скорость не превышает допустимую, формируется команда ход.
Выдачу команд, сформированных блоком БСМ, осуществляет блок управления БУМ путем воздействия на соответствующие приборы схемы управления поездом. Увязка схемы управления АРС с цепями управления поездом осуществляется с помощью разъединителя цепей РЦ-АРС, который нормально включен и опломбирован.
Система АЛС-АРС впервые была внедрена на Московском метрополитене, коллектив которого принимал активное творческое участие в ее создании. За время эксплуатации системы АЛС-АРС проводились значительные работы по ее совершенствованию. Особое внимание уделялось вопросам повышения надежности системы для обеспечения безопасности движения и возможности использования ее как основного средства сигнализации при движении поездов. Проведенная модернизация позволила контролировать работоспособность машиниста, движение по некодируемым участкам пути, осуществлять выезд из депо с включенными устройствами, исключить скатывание состава в случае остановки его на затяжном уклоне.
Благодаря совершенствованию аппаратуры, технологии ремонта и обслуживания достигнута высокая надежность работы устройств АЛС-АРС.
Особенно большая работа в этом направлении проведена на Харьковском метрополитене, где впервые в нашей стране движение поездов осуществляется одним машинистом по системе АЛС-АРС с погашенными огнями светофоров. При этом автоблокировка выполняет роль резервной системы для вывода с линии поезда в случае неисправности на нем устройств АЛС-АРС.
В 1983 г. учеными ВНИИЖТа в содружестве с коллективом Московского метрополитена разработано дублирующее автономное устройство ДАУ-АРС, использующее в качестве резерва комплект поездной аппаратуры АРС хвостового вагона поезда.
Устройство ДАУ-АРС обеспечивает предупредительную сигнализацию машинисту о допустимой скорости на впереди лежащем участке пути, ограничение скорости движения при отключении основного комплекта аппаратуры, работу устройств при резервном управлении поездом, отключение ходового режима и торможение поезда при отключении устройств АРС.
Разработанная свыше двадцати лет назад система АЛС-АРС прочно вошла в жизнь, получила широкое распространение на метрополитенах нашей страны и ЧССР. В настоящее время она превратилась в основное средство регулирования движения поездов.
Большое значение для дальнейшего развития устройств автоматики имеет создание Московским метрополитеном и МИИТом системы интервального регулирования движения поездов с централизованным размещением аппаратуры. Вынос аппаратуры из тоннеля, имеющего стесненные габариты, и размещение ее на станциях имеет большое практическое значение и позволяет решить целый ряд технических, экономических и социальных задач.
Расположение всей перегонной аппаратуры на стативах в релейном помещении станции позволяет значительно улучшить систему обслуживания устройств, повысить оперативность устранения неисправностей, сократить время нахождения в тоннеле, улучшить тем самым условия труда эксплуатационного персонала. Кроме того, создается возможность организации новой прогрессивной технологии содержания устройств с контролем технических параметров и диагностикой состояния основных элементов устройств автоматики.
Применение устройств с централизованным размещением аппаратуры позволяет широко использовать индустриальные методы строительства и монтажа, уменьшить применение металлоемкого оборудования и конструкций, кабелей и проводов, сократить сроки выполнения монтажных работ. В настоящее время централизованное размещение аппаратуры предусматривается при проектировании всех новых метрополитенов, а также при реконструкции устройств на действующих линиях.
Основу современных систем железнодорожной автоматики и телемеханики составляют рельсовые цепи. Для метрополитенов характерно применение коротких рельсовых цепей (25-100 м), работающих в специфических условиях. По рельсовым нитям передается сигнальный ток в широком диапазоне частот, обратный тяговый ток, содержащий гармонические и импульсные помехи.
Все это потребовало применения большого количества материалоемких дроссель-трансформаторов, кабелей и проводов, аппаратуры и оборудования. На 1 км пути устанавливают до 15 рельсовых цепей, что снижает надежность рельсового пути, не позволяет укладывать длинные сварные плети, ускоряет износ подвижного состава, способствует образованию блуждающих токов. Поэтому наиболее перспективным для метрополитенов является применение бесстыковых рельсовых цепей.
Бесстыковые рельсовые цепи открывают возможность создания качественно новых систем интервального регулирования движением поездов по сигналам АЛС без путевых светофоров с централизованным размещением аппаратуры на станциях.
Бесстыковые рельсовые цепи для метрополитена разработаны ВНИИЖТ, КБ ЦШ и Мосметро и прошли испытания на Московском и Харьковском метрополитенах. В настоящее время на Харьковском метрополитене включены в постоянную эксплуатацию 24 бесстыковые рельсовые цепи. Принято решение о дальнейшем их внедрении на метрополитенах.
На станциях с путевым развитием применяется маршрутно-релейная централизация, разработанная Метрогипротрансом специально для метрополитена. Маршрутно-релейная централизация облегчает управление стрелками и сигналами, позволяет автоматизировать установку маршрутов приема и отправления поездов, оборота и отстоя составов, повышает пропускную способность станции и безопасность движения поездов.
Управление стрелками и сигналами ряда станций на линии метрополитена с одного диспетчерского пункта производится устройствами диспетчерской централизации типа СКЦ-67. Диспетчерская централизация позволяет повысить эффективность диспетчерского руководства движением поездов на метрополитене, более оперативно восстанавливать нарушенный график движения, сократить на станциях штат работников, участвующих в регулировании движения поездов. Диспетчерская централизация типа СКЦ-67 показала высокую надежность работы и в настоящее время применяется на всех метрополитенах страны.
Системы автоведения поездов. В настоящее время на отечественных и зарубежных метрополитенах все большее внимание получают комплексные системы автоматического или автоматизированного управления движением поездов. Комплексные системы автоматического управления движением поездов метрополитена (КСАУДПМ) или автоматизированные системы управления движением поездов метрополитена (АСУДПМ) предназначены для увеличения пропускной и провозной способности линий, повышения безопасности движения, экономии электроэнергии, улучшения культуры обслуживания пассажиров.
КСАУДПМ состоит из системы интервального регулирования, обеспечивающей безопасность движения (автоблокировка с автоматическим регулированием скорости АРС), системы автоведения поездов, радиооповещения пассажиров о поезде.
Система АРС определяет допустимую скорость поезда в зависимости от местоположения впереди идущего поезда и постоянных ограничений скорости. В случае превышения допустимой скорости поездом осуществляется переход на выбег и включение тормозов. При снижении скорости производится переход на режим выбега.
АСУДПМ, кроме указанных систем, включает в себя систему диспетчерского управления и диспетчерской централизации.
Системы автоведения поездов метрополитена (САВПМ), называемые системами автоматического управления поездами (САУП) или «автомашинистами», входящие в состав КСАУДПМ и АСУДПМ, предназначены в основном для повышения точности выполнения графиков движения поездов. Так, на ряде линий Московского метрополитена в часы пик осуществляется движение 42-45 пар поездов в час. Такой напряженный график движения с требуемой точностью его выполнения может быть обеспечен только системами автоведения поездов.
Внедрение систем автоведения поездов метрополитена позволяет снизить расход электроэнергии на 5-10% за счет повышения точности выполнения графика движения, сокращения лишних торможений поездов, применения рациональных режимов ведения поездов и уменьшения времени на прицельное торможение у платформ.
Применение САВПМ облегчает труд машиниста, освобождает его от функций непосредственного управления поездом, сокращает время на перевозку пассажиров.
Системы автоведения поездов метрополитена автоматизируют процессы пуска и разгона, выбирают режимы ведения поезда по перегону с целью выполнения заданного времени хода, обеспечивают подтормаживание по требованию постоянных ограничений скорости, прицельное торможение у платформ, открытие и закрытие дверей, включение радиооповещения, выполнение времени стоянки поезда.
Приоритет в разработке систем автоведения поездов принадлежит Советскому Союзу. Первая система автоведения поездов, названная «автомашинист», была разработана в 1957 г. Научно-исследовательским институтом управляющих и вычислительных машин (НИИ УВМ) для электропоезда пригородного сообщения.
Наибольшее распространение в СССР и за рубежом системы автоведения поездов нашли на метрополитенах, где требуется большая точность выполнения графика движения и остановки поезда у платформы.
САВПМ различаются по степени централизации, алгоритмам управления движением поездов на линии, законам управления времени хода по перегону, алгоритмам управления торможением, аппаратурному исполнению.
Первые испытания системы автоведения поездов проводились в 1962 г. На кольцевой линии Московского метрополитена. Два поезда были оборудованы системой автоведения, названной САУ-М, разработанной НИИ УВМ. САУ-М является автономной системой, построенной на базе специализированной вычислительной управляющей машины на феррит-транзисторных элементах. Отправление поезда со станции производилось нажатием кнопки машинистом. При движении поезда в режиме тяги САУ-М, выполняя тяговые расчеты, определяла момент выключения тяговых двигателей исходя из заданного времени хода по перегону.
Перед участком торможения на каждой станции устанавливалась путевая скоба в качестве датчика коррекции пути. Для управления торможением на станциях САУ-М подводила тяговые расчеты. С целью упрощения алгоритма расчета был разработан модернизированный вариант системы, названной САУ-М2, где применен принцип программного управления торможением поезда.
Системы автоведения САУ-М, САУ-М2 из-за низкой надежности, сложности аппаратурной реализации, отсутствия возможности централизованного управления не нашли распространения на метрополитенах. Опыт эксплуатации САВП способствовал развитию централизованных систем автоведения поездов.
В настоящее время на метрополитенах СССР применяются только централизованные САВПМ. К централизованным системам первого поколения относится программно-моделирующая система автоуправления поездами (ПМСАУП), внедренная на Невско-Василеостровской и Московско-Петроградской линиях Ленинградского метрополитена, и система автоведения, названная САММ, внедренная на Краснопресненской линии Московского метрополитена.
ПМСАУП, разработанная институтом «Гипротранссигналсвязь», включает в себя оборудование ЦПУ, напольные и поездные устройства. Программная машина ЦПУ посылает команды отправления всех поездов с конечных станций в соответствии с графиком движения, записанном на перфоленте. Моделирующая машина ЦПУ посылает команды отправления поездов со всех промежуточных станций и сигнал в момент графикового прохождения поездом контрольной точки на перегоне. При прохождении поездом контрольной точки определяется отклонение фактического момента проследования поезда от графикового Ткт и напольное устройство определяет время дополнительного движения в режиме тяги Тдт по линейной зависимости Тдт (Ткт). По истечении времени Тдт производится отклонение тяговых двигателей. От станции до конца зоны выключения тяговых двигателей проложен шлейф программы хода. Регулируемая часть программы хода, расположенная от контрольной точки, находится под током в течение времени Тдт в случае опоздания поезда. Прицельное торможение на станции в системе ПМСАУП осуществляется поездным устройством.
Система САММ, разработанная МИИТом совместно с Московским метрополитеном, состоит из центрального поста управления, станционных устройств, поездных устройств и напольных программ. В системе САММ реализован интервальный алгоритм управления. ЦПУ задает параметры графика движения, записанного на перфоленте, в виде следующих параметров: интервалов попутного следования, времен стоянки на станциях, времен хода по перегону. Станционные устройства осуществляют управление отправлением поездов со станций и выключение тяговых двигателей на перегоне. Управление временем хода в системе САММ осуществляется по сигналам активных индуктивных датчиков, установленных на пути таким образом, что дополнительное время движения поезда с включенными тяговыми двигателями от одного датчика до другого уменьшает оставшееся время хода на 1 с. Тяговые двигатели отключаются по сигналу СУ над тем датчиком, от которого фактическое оставшееся время хода равно программному. Прицельное торможение осуществляется поездным устройством по напольным программам, установленным внутри рельсовой колеи в виде пассивных индуктивных датчиков. Станционные и поездные устройства выполнены на базе элементов серии «Спектр».
С развитием управляющих вычислительных машин разработаны централизованные системы автоведения поездов метрополитена второго поколения с управляющим вычислительным комплексом (УВК) на ЦПУ. Применение УВК позволило расширить функции ЦПУ. Первой в СССР системой автоведения поездов метрополитена с УВК на ЦПУ является система, названная КСАУП, внедренная в 1976 г. На Кировско-Выборгской линии Ленинградского метрополитена. Эта система автоведения входит в состав комплексной системы управления поездами и работает совместно с АРС. КСАУП разработана институтом «Гипротранссигналсвязь» совместно с Ленинградским метрополитеном.
ЦПУ КСАУП получает информацию о фактическом прибытии и отправлении поездов и формирует команду на отправление поездов и вычисляет дополнительное время хода поезда под током Тдт от контрольной точки как линейную функцию отклонения по отправлению. Информация от Тдт передается на СУ. Станционное устройство по истечении времени Тдт вырабатывает команду на отключение тяговых двигателей, которая передается на поезд через шлейфы. Поездное устройство КСАУП имеет те же функции, что и ПУ ПМСАУП. ПУ КСАУП имеет связь с АРС. Модернизированный вариант системы автоведения, названной КСАУПМ, в настоящее время внедряется на Невско-Василеостровской линии Ленинградского метрополитена.
МИИТом совместно с Московским метрополитеном разработана система автоведения поездов с УВК на ЦПУ, входящая в состав комплексной системы автоматического управления движением поездов метрополитена (КСАУДП). Данная система в настоящее время имеет наибольший полигон внедрения на метрополитенах СССР. КСАУДП в 1979 г. внедрена на Ждановско-Краснопресненской линии Московского метрополитена и первой линии Харьковского метрополитена, в 1980 г. — на Калининской линии Московского метрополитена, в 1983 г. — на первой линии Ташкентского метрополитена.
ЦПУ КСАУДП предназначен для приема сигналов о движении всех поездов на линии и выработки команд управления на отправление поездов со станций и управления временем хода по перегону. Центральный пост управления КСАУДП (рис. 33) построен на базе двух управляющих вычислительных комплексов УВК. Один УВК работает в режиме управления, другой находится в резерве. ЦПУ через устройства согласования с объектом УСО и релейный статив соединен кабельными линиями связи с каждым станционным устройством.
При входе поезда на станцию (из релейного шкафа системы интервального регулирования) сигнал с датчика прибытия поезда через станционное устройство передается на ЦПУ. На основе информации о плановом графике и сигналов фактического прибытия поезда центральным постом управления вырабатывается команда за 5 с до момента программного отправления поезда со станции, которая по кабельным линиям связи передается через шлейф хода на поезд.
Структурная схема КСАУДП
Поездное устройство по сигналу «ход» осуществляет звуковое оповещение машиниста, включение радио-информатора, отпуск тормозов после закрытия дверей, отправление поезда.
По сигналу о прохождении поездом контрольной точки (индуктивного датчика), установленной в начале зоны выключения тяговых двигателей, центральный пост управления вычисляет оставшееся время хода Тос от момента фактического отправления поезда (определяемого по сигналу датчика отправления) до графикового момента прибытия поезда на следующую станцию. По нелинейной зависимости Тдд = f (Тос), хранящейся в памяти УВК для каждого перегона, ЦПУ вычисляет время дополнительного движения Тдт с включенными тяговыми двигателями от контрольной точки. По истечении Тдт центральный пост управления вырабатывает команду на выключение тяговых двигателей, которая с помощью индуктивных датчиков выбега передается на поезд. Датчики выбега устанавливаются равномерно в зоне выключения тяговых двигателей.
На ЦПУ имеется информационное табло, на котором высвечиваются все сигналы о прибытии и отправлении поезда со станций, прохождения контрольных точек и вырабатываемые команды на отправление поездов и выключение тяговых двигателей. Станционные устройства КСАУДП выполняют роль ретрансляторов команд и сигналов между поездным устройством и ЦПУ. Поездное устройство предназначено для приема и обработки команд, поступающих с ЦПУ и реализации прицельного торможения. Прицельное торможение у платформы осуществляется по программам пассивных датчиков, установленных в зоне торможения.
Система автоведения поездов работает совместно с системой безопасности движения, команды АРС имеют приоритет над командами автоведения.
Вышеуказанные системы автоведения поездов не имеют оперативной связи с диспетчером и не удовлетворяют требованиям по точности выполнения времени хода. С повышением интенсивности движения поездов на метрополитенах требуется точность выполнения графика движения в пределах 3-5 с. В связи с этими требованиями в настоящее время рядом организаций МПС ведутся разработки автоматизированных систем управления движением поездов метрополитена (АСУДПМ). В АСУДПМ осуществлено взаимодействие системы диспетчерского управления, диспетчерской централизации, системы обеспечения безопасности движения, системы автоведения и системы связи. АСУДПМ является подсистемой АСУ Метро.
Централизованные системы автоведения АСУДПМ относятся к системам третьего поколения, которые используют вычислительные комплексы на ЦПУ и микропроцессорные устройства на других уровнях. Развитие таких систем идет по двум направлениям. Первое направление предусматривает использование УВК на ЦПУ, микроЭВМ на станции и простых поездных устройств. В этом случае ЦПУ выполняет функции верхнего уровня, определяет времена хода по перегонам, времена стоянок и управляет временем хода по перегону.
Станционные устройства осуществляют управление прицельным торможением и передачу информации. ПУ является в этом случае исполнительным устройством. Такая структура САВПМ требует наличия напольных устройств, например в виде шлейфов в зоне торможения.
Второе направление предусматривает использование УВК на ЦПУ, микроЭВМ на СУ и микроЭВМ или микропроцессорного устройства на ПУ. ЦПУ выполняют только функции верхнего уровня, вырабатывая алгоритм управления временем хода по перегону и временем стоянки. СУ управляет передачей информации между ЦПУ и ПУ. Микропроцессорное поездное устройство регулирует время стоянки, управляет временем хода по перегону, осуществляет прицельное торможение. Наличие микроЭВМ на борту имеет ряд достоинств — повышает точность управления временем хода и торможением за счет периодического измерения фактических параметров движения (при отсутствии напольных программ) для управления временем хода и прицельным торможением, позволяет осуществить диагностику и контроль параметров движения поезда по линии, повышает информативность и «живучесть» системы.
В 1985 г. МИИТом совместно с Харьковским метрополитеном проведены испытания поездного устройства системы автоведения поездов, построенного на базе микроЭВМ. Испытания показали работоспособность микроЭВМ на борту. Применение новых законов управления временем хода по средней скорости и следящего принципа управления прицельным торможением позволило повысить точность выполнения времени хода до 3 с и снизить потери на торможение до 1 с при точности остановки +/- 1 м.
Применение микропроцессорных систем автоведения поездов метрополитена третьего поколения позволяет расширить функции системы без увеличения аппаратуры, повысить качество управления, ускорить процесс внедрения за счет применения готовых промышленных микроЭВМ, совершенствовать алгоритм управления во время эксплуатации без аппаратурных переделок путем изменения программного обеспечения, повысить надежность работы и «живучесть» системы. Внедрение систем автоведения поездов метрополитена третьего поколения намечено начать в 1988 г.
Указанные системы обеспечивают достаточное расстояние между поездами и исключают въезд в опасную зону. В автоматической системе управления это осуществляется с большой точностью и зависит от скорости движения поездов, длины блок-участков и расстояний между станциями.
Максимально допустимая скорость не должна быть выше заданной ни в одной точке перегона. Для осуществления этого условия устанавливаются путевые и поездные устройства, которые, получив информацию с путевых устройств, обеспечивают торможение.
Автоматические устройства осуществляют также функциональный контроль за работой оборудования, его исправностью и передают данные в центр управления для принятия решения о дальнейшем порядке движения или изъятия вагона из поезда для устранения неисправностей.
Автоматические устройства осуществляют не только контроль о следовании поезда, но и передают в центр управления данные о фактическом выполнении заданного графика движения. Постоянное, автоматическое сравнение запрограммированной и фактической ситуаций движения осуществляется ЭВМ, которая принимает решения и передает на поезд требования об изменении того или иного параметра движения.
В последние годы широкое распространение находит система полностью автоматического движения без машиниста. При этом диспетчер центрального пункта управления участка следит за посадкой и высадкой пассажиров, за ситуацией в вестибюлях, на эскалаторах и перронах станций с помощью телевидения, вмешивается, если это необходимо, в процессы движения поездов.
В Советском Союзе на Ленинградском, Харьковском и некоторых участках Киевского метрополитена внедрена система автоведения, которая позволяет обеспечить движение поезда и перестановку составов для обратного движения без машинистов. Это позволило сократить помощников машинистов, временно оставив машинистов для наблюдения за работой автоматических устройств.
Централизованная система диспетчеризации включает в себя ряд телекамер, установленных на станциях, которые передают информацию в диспетчерский центр. При подходе поезда к станции автоматически включается дисплей и подается сигнал приближения поезда диспетчеру или дежурному по станции.
Для каждой станции запрограммировано время стоянки поезда на платформе. Оно может меняться в зависимости от времени суток и времени года. В обычных условиях двери вагонов закрываются автоматически по окончании времени стоянки, диспетчер нажимает кнопку отправления в центре управления, поезд отправляется автоматически.
В необычных условиях, например при увеличении пассажиропотока и времени стоянки, у диспетчера есть возможность отключить автоматические устройства и непосредственно руководить движением поездов.
Для обеспечения безопасности движения в конце каждой платформы установлен ряд световых сигналов, которые включаются при приближении поезда к станции и при его готовности к отправлению. Кроме того, в вагонах непосредственно перед закрытием дверей передаются соответствующие объявления.
Одним из важных элементов системы полной автоматизации является диагностика неисправностей и контроль за техническим состоянием подвижного состава. Информация о техническом состоянии вагонов постоянно поступает в центр управления по индуктивному кабелю. Таким образом, о любой неисправности сразу становится известно дежурному персоналу в центре управления, и здесь решается вопрос о снятии неисправного состава с маршрута.
Предполагается, что в будущем причины неисправностей будут определяться автоматически поездными устройствами и будут устраняться без снятия состава с маршрута — все необходимое для этого будет установлено на каждом вагоне. Таким образом появится возможность устранения повреждений без остановки движения.
Вопросы внедрения новейших средств автоматики движения поездов это одно из главных направлений модернизации и реконструкции метрополитенов.
Новая техника и технология работы Ленинградского метрополитена. Длина линий Ленинградского метрополитена в двухпутном исчислении составляет 81,5 км, число станций — 48. Удельный вес в общегородских перевозках достиг 25%. Ежесуточные перевозки в отдельные дни превышают 2,5 млн. человек. Максимальные размеры движения 38 пар поездов в час. Средняя техническая скорость 46,5 км/ч, участковая скорость 40,8 км/ч. Напряженность перевозок более 10,8 млн. пассажиров на 1 км в год.
Усилиями коллектива метрополитена в тесном содружестве с проектно-изыскательскими институтами Гипротранссигналсвязь и Ленметрогипротранс внедрен ряд автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Применение системы автоуправления поездами дало значительный эффект. Производительность труда локомотивных бригад повысилась почти в два раза за счет высвобождения помощников машинистов. На 2,5% сократилось время следования поездов по участкам.
Расчеты показывают, что это снизило затраты времени для поездки пассажиров и дало экономию общественно полезного времени, равного 0,53 условных рабочих дня на 1000 пассажиров. За счет более стабильного выполнения оптимальных по тяге режимов движения поездов уменьшился расход электроэнергии на 2,5%. Снижена также себестоимость перевозок на 2-3%. Повышена на 2-3% степень использования подвижного состава в эксплуатации.
Система автоуправления обеспечивает высокую точность проследования поездов по графику в пределах +/-5 с на всем пути следования поездов, сокращение времени хода и, следовательно, увеличение пропускной способности (по сравнению с ручным управлением) на станциях на 2,5% и в оборотных тупиках на 7,5%. Внедрение этой системы только на Ленинградском метрополитене позволило высвободить 600 помощников машинистов.
Устройствами автоматического управления движением поездов оборудованы в 1971 г. Московско-Петроградская, Невско-Василеостровская линии. Комплексная система автоматического управления движением поездов (КСАУП) введена также на Кировско-Выборгской линии. Эта система включает средства автоведения и устройства АЛС-АРС.
В последние годы на Невско-Василеостровской и Московско-Петроградской линиях выполнены работы по реконструкции устройств СЦБ с оборудованием этих линий системой автоматического регулирования скорости (АРС) и усилением энергоснабжения, что дало возможность довести пропускную способность этих участков до 44 пар поездов в час. Повышенная надежность и, следовательно, бесперебойность движения поездов обеспечивается благодаря применению на подвижном составе специальной схемы резервного управления.
В целях повышения оперативности руководства движением поездов и для создания лучших условий управления поездами одним машинистом на метрополитене разработана и внедрена на всех участках система поездной радиосвязи с применением двухпроводного волновода и типовых радиостанций ЖР-ЗМ и 43 РСТ 2А ЧМ. Такая система радиосвязи позволяет обеспечить надежную постоянную связь поездных диспетчеров с машинистами при следовании в тоннелях.
Новая система поездной радиосвязи позволяет также при необходимости устанавливать связь машиниста-инструктора, находящегося на станции, с машинистами поездов.
Установка двухпрограммных автоматических поездных радиоинформаторов позволяет без участия машинистов осуществлять оповещение пассажиров в пути следования о маршруте и порядке следования поезда.
Все линии метрополитена оснащены также диспетчерской централизацией. Станции с путевым развитием оборудованы средствами маршрутно-релейной централизации, которая позволяет осуществлять автоматический оборот составов. Для слежения за управляемыми объектами и участками пути на перегонах система диспетчерской централизации дополнена устройствами диспетчерского контроля.
На станциях для повышенной точности выполнения графика движения поездов разработана и внедрена автоматизированная система информации, оповещающая машинистов об отклонении от графика.
На ряде линий установлены устройства автоматического обнаружения нагрева роликовых букс подвижного состава ПОНАБ-3 с устройством, передающим информацию о состоянии вагонов в поезде непосредственно поездному диспетчеру.
Для улучшения организации пассажироперевозок широко внедряется промышленное телевидение. Установками промтелевидения уже оборудованы станции Московско-Петроградской линии, крупный пересадочный узел Невский проспект — Гостиный двор и ряд других линий. Телевидение позволяет поездному и эскалаторному диспетчерам вести наблюдение за пассажирами на эскалаторах, в вестибюлях и на платформах.
В настоящее время на метрополитене наряду с централизованной диспетчерской системой теленаблюдения (ЦДП-линия) внедряется станционная система теленаблюдения с организацией на станции командного пункта, на который возложены функции управления работой всей станции (СУРСТ). Оператор командного пункта имеет возможность управлять пассажиропотоками на станции, осуществлять остановку и пуск эскалаторов, контролировать вход поезда на станцию, снимать напряжение с контактного рельса на станционных путях, использовать громкоговорящее оповещение, выполнять ряд других управленческих операций. Системой СУРСТ уже оборудован ряд станций метрополитена.
Диспетчерский пункт управления эскалаторами
Важным этапом в развитии устройств автоматики по движению поездов явилось внедрение на Ленинградском метрополитене по опыту Московского метрополитена централизованного размещения аппаратуры на станциях. Вынос аппаратуры из тоннеля, имеющего ограниченные габариты, и размещение ее на станциях в релейном помещении на стативах значительно улучшает условия обслуживания устройств. Создается качественно новая прогрессивная технология эксплуатационного содержания устройств, повышается оперативность при устранении возникающих неисправностей, сокращаются до минимума работы, проводимые непосредственно в тоннеле.
На всех эскалаторных станциях эксплуатируется система автоматического и дистанционного управления группами эскалаторов (рис. 34). Она дала возможность автоматизировать процессы пуска, остановки и реверсирования эскалаторов, повысить культуру обслуживания пассажиров за счет более оперативного переключения эскалаторов при изменении пассажиропотоков и пуска их при вынужденных остановках, улучшить условия работы дежурного персонала в машинных залах эскалаторных станций (сократив ночные смены и предоставив общевыходные и праздничные дни отдыха), обеспечить переход на новую технологию текущего обслуживания эскалаторов специализированными бригадами. Экономический эффект от внедрения системы из расчета на одну станцию 4,5 тыс. рублей. С внедрением автоматического и дистанционного управления эскалаторами появилась возможность ликвидировать постоянное дежурство обслуживающего персонала в машинных залах. Успешная эксплуатация эскалаторных станций, переведенных на автоматическое и дистанционное управление, облегчила условия перехода к централизованной системе телеуправления эскалаторами с применением промышленного телевидения.
С целью повышения устойчивости в работе устройств электроснабжения все тяговые подстанции переведены на телеуправление с применением системы телемеханики типа ВРТФ. Это дало возможность высвободить более 100 чел. обслуживающего персонала и получить экономию 150 тыс. рублей в год.
На тяговых подстанциях внедрены кремниево-выпрямительные агрегаты, что также значительно повысило надежность работы устройств электроснабжения. За счет сокращения потерь энергии, модернизации охлаждения оборудования и увеличения межремонтных сроков работы оборудования получен годовой экономический эффект около 50 тыс. рублей.
Выполнены работы по телемеханизации короткозамыкателей контактной сети, что позволило увеличить ночное «окно» для ремонтных работ и повысить уровень производительности труда работников, занятых профилактическим ремонтом.
Для централизованного управления санитарно-техническим оборудованием и контроля за его работой на Ленинградском метрополитене осуществлена телемеханизация устройств сантехники. Применение устройств автоматики и телемеханики для управления и контроля за работой сантехустройств дало возможность повысить оперативность переключения агрегатов тоннельной вентиляции, улучшить контроль за их работой, а также улучшить условия работы дежурного персонала при переключении режимов работы установок, высвободить значительное количество ремонтников.
Осуществляется разработка и внедрение приборных средств системы автоматического контроля и регулирования микроклимата. Приборы контроля за микроклиматом дают возможность передавать на центральный пост данные об относительной влажности, скорости движения воздуха и его запыленности, а также о ряде других микроклиматических параметров после установки необходимых датчиков. В дальнейшем средства автоматического контроля, в сочетании с системой телемеханики, составят основу автоматизированной системы управления санитарно-техническими устройствами метрополитена.
На всех линиях метрополитена внедрена информационно-измерительная система учета и контроля электроэнергии (ИИСЭ-2), которая обеспечивает непрерывное круглосуточное автоматическое снятие показателей со счетчиков подстанций и суммирование полученных данных. Годовые трудозатраты за счет этого сокращены на 50 тыс. рублей. Эти данные обрабатываются на управляющем вычислительном комплексе АСВТ М-6000, который фиксирует показатели расхода электроэнергии на тягу поездов и другие производственные нужды на каждой линии и по каждому предприятию метрополитена.
В 1981 г. На Ленинградском метрополитене создан вычислительный центр, в задачу которого входят разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами и производством.
Вычислительный центр осуществляет выбор оптимальных режимов вождения поездов на основе тяговых расчетов и оптимизации распределения времени хода по расходу электроэнергии, выполняет комплекс задач по бухгалтерскому учету (учет труда и зарплаты, учет основных средств, ежегодный кассовый отчет метрополитенов, учет материальных ценностей) и решает комплекс задач, связанных с материально-техническим снабжением (обеспечивает прием, отпуск и распределение грузов, учет наличия, хранение материальных ценностей на центральном складе метрополитена, оформление бухгалтерских и учетных документов). В вычислительном центре метрополитена освоена обработка данных, поступающих от линейных информационно-телеметрических станций (ЛИТС), установленных на Московско-Петроградской линии, что дает возможность автоматически получать достоверные данные о температурном режиме за любой период.
Для влажной уборки (промывки) тоннеля, стен станций и путевого бетона сконструированы промывочные агрегаты. За время ночного «окна» такой агрегат промывает 5 км тоннеля. Он также используется для уничтожения растительности на парковых путях.
Для ликвидации течей грунтовых вод через обделку тоннелей создана специализированная бригада, которой придан хозяйственный поезд, состоящий из платформ, оснащенных разновысокими подмостками, компрессором К-75, растворонасосами С-251, емкостями для цемента и приготовления растворов, а также другим необходимым оборудованием и инструментом. Бригада осуществляет работы по нагнетанию цементных растворов за обделку с различными добавками.
Для промывки путевых стен создан специальный самоходный агрегат на базе автодрезины. Промывка осуществляется эмульсией и водой с помощью вращающихся цилиндрических щеток.
Производительность агрегата — две боковые станционные стены за ночное «окно».
Для полировки вертикальных мраморных поверхностей облицовки станций и вестибюлей сконструирован станок, обеспечивающий значительное повышение производительности труда рабочих.
Для механизации вывозки мусора из тоннелей применена автодрезина с краном, с помощью которого контейнеры с мусором, находящиеся на станциях и перегонах, разгружаются в емкость, установленную на площадке дрезины.
В целях механизации трудоемких работ по проверке пути сконструированы специальные вагоны: скоростной вагон-путеизмеритель и вагон-дефектоскоп. Вагон-путеизмеритель оборудован устройствами для измерения и автоматической записи путевых параметров: ширины рельсовой колеи, взаимного положения головок рельсов, положения правой и левой рельсовых нитей в плане, их местных просадок. Максимальная скорость движения вагона — 75 км/ч. Использование вагона-путеизмерителя устраняет ручной труд по проверке путей, повышает условия безопасности движения поездов.
Вагон-дефектоскоп предназначен для диагностики путевых рельсов ультразвуковым методом. Результаты контроля на специальной ленте регистрируются быстродействующим самопишущим прибором. Скорость движения вагона по участку — до 60 км/ч.
Обработка данных ультразвукового контроля рельсов вагоном-дефектоскопом осуществляется с помощью ЭВМ. Это повышает достоверность результатов контроля, сокращает сроки выдачи решений, создает возможность использовать данные проверки рельсов в АСУ.
Для перевозки хозяйственных грузов и материалов на линиях с уклонами до 60%о, а также для выполнения маневровых передвижений в депо и на парковых путях на метрополитене на базе вагонов типа Д созданы и успешно эксплуатируются контактно-аккумуляторные электровозы (вместо дизельных), что улучшает микроклимат в тоннеле.
На Ленинградском метрополитене внедрен комплексный метод замены аппаратуры СЦБ и автоведения по поточному циклу, начиная от ремонта аппаратуры в мастерских и кончая ее доставкой и установкой. Такая технология позволила повысить производительность труда обслуживающего персонала на 10% и получить значительную экономию средств.
Все участки, обслуживающие устройства СЦБ, переведены на гарантийный метод содержания приборов, который предусматривает выполнение всего комплекса ремонтно-ревизионных работ устройств автоблокировки. Затем они передаются на обслуживание старшему электромеханику с гарантией безотказной работы в течение шести месяцев. По окончании гарантийного срока цикл ревизионных и ремонтных работ повторяется. Годовой экономический эффект от внедрения гарантийного метода обслуживания в хозяйстве сигнализации и связи оценивается снижением затрат труда на 1000 чел-ч.
Значительная работа по внедрению передовых приемов труда проводится в путевом хозяйстве. Усовершенствован технологический процесс обслуживания устройств пути, контактного рельса, стрелочных переводов. Проведено совмещение труда обходчика пути, стрелочников и тоннельных рабочих по уборке пути на станциях, внедрены новейшие механизмы, облегчающие их работу.
Внедрение этих мер повысило производительность труда стрелочников и тоннельных рабочих более чем на 30%.
В целях повышения роли диспетчерского аппарата, операторов и других эксплуатационных работников в улучшении качества перевозочного процесса, организованы линейные единые диспетчерские смены, куда входят: поездной диспетчер, дежурный по станции, дежурный по блокпосту, диспетчеры служб — электромеханической и сетей и эскалаторной, а также сменные инженеры вычислительного центра по автоведению. Оперативным руководителем единой диспетчерской смены каждой линии является старший поездной диспетчер. Это позволяет эксплуатационным работникам служб и подразделений, входящих в единую смену, более четко взаимодействовать в вопросах выполнения графика движения поездов, улучшения культуры обслуживания пассажиров и повышения надежности работы технических средств.
Положительно сказалось на улучшении содержания вагонов применение службой подвижного состава нестандартизированных средств технической диагностики. Лабораторией автоматического управления поездами разработано и внедрено свыше 20 различных диагностических устройств. Важнейшими из них являются:
Разработаны конструкции серии стендов для диагностирования поездной унифицированной аппаратуры автоведения на основе микропроцессорной техники.
Основным мероприятием по дальнейшему совершенствованию средств диагностики подвижного состава и технического состояния путевых устройств АРС и автоведения явилось создание диагностического вагона-лаборатории. Это позволило систематически проводить измерения электрических параметров и контролировать работу напольных устройств автоведения, АРС и радиосвязи, исследовать взаимосвязь в работе этих устройств и причины помех, возникающих от внешних условий.
Широкое внедрение достижений науки и техники, передового производственного опыта, комплексное развитие социалистического соревнования, укрепление трудовой, технологической и исполнительской дисциплины способствовали повышению эффективности и качества труда тружеников метрополитена.
Несмотря на рост объема перевозок и увеличение размеров движения поездов численность эксплуатационного персонала на 1 км трассы постоянно снижается.
Так, за 15 лет объем перевозок возрос с 418 млн. В 1970 г. До 821 млн. пассажиров в 1985 г., а численность эксплуатационного персонала, приходящегося на 1 км линии, снизилась за этот период со 122 до 95 человек.
Новая техника Киевского метрополитена. Первый участок Киевского метрополитена Святошино-Броварская линия протяженностью 5,2 км с пятью станциями введен в эксплуатацию 6 ноября 1960 г. Сейчас метрополитен имеет две действующие линии протяженностью 32,7 км (в двухпутном исчислении), 27 станций и один пересадочный узел со станции Крещатик на станцию Площадь Жовтневой революции.
Годовая перевозка пассажиров в 1961 г. составила 29,2 млн., а в 1985 г. — около 370 млн. пассажиров. Среднесуточные перевозки пассажиров в 1961 г. составляли 79,9 тыс. чел., в 1985 г. — уже более 1 млн. человек. Удельный вес метрополитена в перевозках пассажиров городскими видами транспорта составлял в 1961 г. 5,2%, в 1985 г. — 23,3%.
В 1986 г. максимальные размеры движения составляли на Святошино-Броварской линии — 40 пар поездов в час (проектная пропускная способность 38 пар поездов в час), на Куреневско-Красноармейской линии — 32 пары поездов в час (проектная пропускная способность — 34 пары поездов в час). На обеих линиях обращаются пятивагонные составы, т. е. станции по своей длине используются на полную проектную мощность. Средняя населенность вагона составляет 67,7 чел., техническая скорость — 46,4 км/ч, участковая — 40,2 км/ч.
Инвентарный парк состоит из вагонов типа Е и их модификаций — вагонов типа 81-717, 81-714.
Метрополитен имеет одно вагонное депо Дарница. В стадии строительства находится второе вагонное депо Оболонь. База ремонта вагонов принята в эксплуатацию в 1984 г. И выполняет необходимый капитальный ремонт и текущий ремонт третьего объема. На станциях метрополитена в настоящее время действует 60 эскалаторов разных типов, общей длиной лестничного полотна более 10 километров.
Все станции оборудованы автоконтрольными пунктами, монеторазменными автоматами, типовыми световыми указателями и пиктограммами, на станциях задействовано централизованное и местное громкоговорящее оповещение, часть станций оснащена переносными радиомикрофонами. Информация дается на русском и украинском языках.
Линии метрополитена оборудованы автоблокировкой и диспетчерской централизацией стрелок и сигналов. Станции с путевым развитием и путевые устройства электродепо оборудованы также устройствами маршрутно-релейной централизации. Совмещенные тягово-понизительные подстанции работают на телеуправлении. На метрополитене проводится целенаправленная работа по повышению содержания технических средств и улучшения качества перевозочного процесса на основе внедрения новейших достижений науки и техники. Главная направленность этих работ — дальнейшее повышение производительности труда за счет высвобождения обслуживающего персонала, сокращение эксплуатационных расходов, планомерный рост культуры обслуживания населения и на основе этого повышение эффективности работы метрополитена. Примерами внедрения новейших достижений науки и техники являются:
Кроме того, завершены работы по вводу в эксплуатацию на Святошино-Броварской линии автоматизированной системы управления и обслуживания санитарно-технических устройств на базе микроЭВМ и системы телемеханики. В последующие годы пятилетки будут выполнены работы по внедрению АСУ-ТП санитарно-технических устройств Куреневско-Красноармейской линии и всего эскалаторного хозяйства.
Ведутся также работы по оборудованию Святошино-Броварской линии системой автоматизированного контроля за допуском работников в тоннель после снятия напряжения, что позволит увеличить протяженность ночного «окна» для ремонтных и профилактических работ.
Коллектив метрополитена постоянно работает над решением вопросов наращивания пропускной способности линий. Завершены работы по внедрению системы резервирования АРС (внедрению дублирующего автономного устройства ДАУ-АРС) на Святошино-Броварской линии, что позволит перейти на использование системы АРС в качестве основного средства организации движения с выключенными светофорами и автостопами автоблокировки, что повысит пропускную способность линии с 40 до 48 пар поездов в час.
Работниками метрополитена разработана и внедрена схема кратковременного отключения системы противоскатывания при трогании поезда с места на Святошино-Броварской линии, что позволяет экономить в год более 1 млн. кВт-ч электроэнергии.
Проведение комплекса мер по повышению производительности труда и эффективности работы позволило снизить за годы одиннадцатой пятилетки численность эксплуатационных работников до 90 человек на 1 км линии, что является лучшим показателем для метрополитенов страны, обеспечить бездотационную работу метрополитена и получить прибыль по перевозкам.
