Горочные системы автоматики и телемеханики

1.2. Система АРС

Скорость скатывания отцепов с горки и остановка их в нужном месте подгоночных путей регулируется вагонными замедлителями. Автоматическое управление ими осуществляется с помощью системы АРС. По способу создания тормозного эффекта вагонные замедлители делятся на зажимающие колесные пары вагонов и не зажимающие (электромагнитные, плунжерные гидравлические, башмачные и др.). Зажимающие вагонные замедлители доминируют на сортировочных горках российских железных дорог. Они содержат механизм, действие которого основано на захвате бандажей колес шинами (балками), выступающими над головкой рельсов с обеих его сторон. Примерная кинематическая схема такого замедлителя показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Кинематическая схема зажимающего

вагонного замедлителя

Замедлитель работает по принципу клещей, которые образуются из двух рычагов: одноплечего 1 и двуплечего 2, насаженных на общую ось 3, укрепленную на опоре 4. Концы рычагов соединены шарнирно с корпусом 5 и штоком 6 тормозного цилиндра. На площадке рычагов уложены тормозные балки 7 с прикрепленными к ним тормозными шинами 8. Положение тормозной системы по отношению к поверхности рельса регулируется пружинами 9. Замедлитель имеет два положения – расторможенное, когда в тормозном цилиндре сжатый воздух отсутствует, и тормозные балки разведены, и заторможенное, при котором тормозные балки под воздействием сжатого воздуха сближаются и захватывают колесо с двух сторон. Сила торможения зависит от давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре, что определяется состоянием электропневматических клапанов системы АРС.

В настоящее время эксплуатируются две разновидности системы: АРС-ЦНИИ и АРС-ГТСС. В системе АРС-ЦНИИ верхняя тормозная позиция (1ТП) обеспечивает необходимые интервалы между отцепами; средняя (2ТП) – как интервалы, так и необходимую дальность пробега отцепов при безопасной скорости соударения их с вагонами, находящимися на подгорочных путях; нижняя (3ТП) является прицельной. В системе АРС-ГТСС позиции 1ТП и 2ТП являются интервальными.
В общем случае скорость выхода отцепа из тормозной позиции описывается уравнением


(1.1)

где – расчетная скорость соударения отцепов (5км/ч);

– ускорение движения отцепа в пределах зоны регулирования;
– расстояние от тормозной позиции до стоящих на пути вагонов;
– дополнительная скорость, которую должен иметь отцеп для преодоления сопротивлений от кривых и стрелок по маршруту своего следования.
Так как скорость и для каждой тормозной позиции известны, то, обозначив , окончательно имеем


. (1.2)

Таким образом, в качестве исходных данных в системе должны быть обозначены ускорение и длинна пробега , а соответствующие технические средства моделировать уравнение 1.2 (рис. 1.3). Ускорение определяется блоком ИЗУ по временным засечкам и прохождения отцепом двух звеньев головного измерительного участка, ограниченных педалями П1, П2, П3.

Рис. 1.3. Структурная схема АРС

где – расстояние от позиции ЗТП до вагонов, стоящих на маршрутном пути;

– длина стрелочной зоны, начинается от позиции 2ТП;
– длина i-го отцепа;
– число движущихся на путь отцепов с учетом распускаемого.
Отметим, что при интервальном торможении ускорение в значительной степени зависит от основного удельного сопротивления в буксовых узлах отцепа, а последнее на ускоряющем уклоне прямо пропорционально силе тяжести отцепа. Следовательно, для такого случая скорость выхода можно рассчитать по весовой категории отцепа . Она определяется как среднее арифметическое весовых характеристик вагонов, входящих в отцеп (легкой, легко-средней, средней, средне-тяжелой, тяжелой и особо тяжелой). С этой целью головной участок горки оборудуется весомером ВМ, представляющий собой пружинную балку с контактной коробкой. В последней находится шесть пар вертикально расположенных контактных групп. Чем сильнее прогибается балка при накате на нее колеса, тем большее количество контактных пружин воспринимает ее прогиб. Число прогибов фиксируется блоком вычисления весовой категории и длинны отцепов ВВКД. Вычисленные значения , , поступают в блок накопителя Н1 и с помощью устройств ГАЦ транслируются к вычислительным средствам второй тормозной позиции. С выхода блока ВВКД рассчитанное значение скорости поступает на устройства управления верхней тормозной позицией УТП1, где сравнивается с фактической скоростью скатывания отцепа , измеренной радиолокационным измерителем РИС1. По результатам сравнения выбирается степень торможения отцепа.
При определении скоростней выхода для позиций 2ТП и 3ТП требуется в качестве исходного значение дальности пробега отцепа . Она определяется по формулам


; (1.3)


; (1.4)

Для определения расстояния в системе предусматриваются устройства контроля заполнения путей подгорочного парка КЗП. С этой целью каждый путь разбивается на участки по 30м каждый, оборудованные бесстыковыми тональными цепями и измерительными трансформаторами. Первичные обмотки трансформаторов включаются в цепь 220В, а вторичные – через контакты путевых реле – последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора. Напряжение, снимаемое с его вторичной обмотки, находиться в пропорциональной зависимости от числа свободных участков подгорочного пути.

Длина стрелочной зоны имеет известное значение, а длина каждого отцепа измеряется подсчетом осей, прошедших через весометр.
Вычислитель скоростей выхода ВСВ для позиций 2ТП и 3ТП является по конструкции общим, поэтому значение скорости поступает в накопитель Н2 и транслируется устройством УТП3. Управление вагонными замедлителями 2ТП и 3ТП осуществляется по результатам сравнения подсчитанных и фактических скоростей скатывания отцепов. На каждой тормозной позиции, кроме автоматического управления, предусматривается ручное управление замедлителями с пульта (ПУ).
В качестве элементной базы в системах АРС-ЦНИИ, АРС-ГТСС широко используются реле, вычислительные трансформаторы, полупроводниковые преобразователи аналоговых величин в дискретные и наоборот.