Системы автоведения поездов метрополитена

Новая техника и автоматизация управления движением поездов метрополитена

Системы автоведения поездов метрополитена

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 «Гипротранссигнал-связь», 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 Т„ по линейной зависимости Тлт (7"кт). 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 Гдт 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 «Гипротранс-сигналсвязь» 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 7’дт от контрольной точки как линейную функцию отклонения по отправлению. Информация от Тат передается на СУ. Станционное устройство по истечении времени Гдт 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. Поездное устройство по сигналу «ход» осуществляет звуковое оповещение машиниста, включение радиоинформатора, 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 Тш = f (Тос), хранящейся в памяти УВК для каждого перегона, ЦПУ вычисляет время дополнительного движения Тдт с включенными тяговыми двигателями от контрольной точки. По истечении Тат 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.

Рис. 33. Структурная схема КСАУДП

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 ка,. :ой 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.

содержание .. 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 ..