Бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Омской области «Сибирский профессиональный колледж»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

учебного занятия по теме

«Общие сведения об элементах систем»

Разработала: преподаватель Ташмакова

Виолетта Геннадьевна

Омск, 2017

1 Учебно-методический план занятия

Специальность: 23.02.01. Организация перевозок и управление на транспорте

(на железнодорожном транспорте).

ОП 12: Системы регулирования.

Преподаватель: Ташмакова В.Г.

Тема: Общие сведения об элементах систем.

Цели:

Обучающие цели:

- изучить определение элемента;

- усвоить классификацию элементов;

- выявить степень усвоения изученного материала об элементах систем.

Развивающие цели:

- продолжать формирование умения анализировать учебную информацию;

- обучать умению самостоятельно работать с учебной и технической

литературой.

Воспитательные цели:

- продолжать развитие коммуникативной культуры;

- воспитывать ответственность за принимаемые решения, критическое

отношение к результатам своей деятельности.

Вид занятия: вводное занятие.

Тип занятия: первичное усвоение знаний.

Оснащение занятия: карточки с заданиями, методические рекомендации по

изучению нового учебного материала.

План занятия:



орг. момент, целевая установка;



теоретические сведения по теме занятия;



выполнение конспекта по теме «Общие сведения об элементах систем»;



подведение итогов занятия.

Домашнее задание: составить тестовое задание по изученной теме.

2 Организационный момент, целевая установка



Организационный

момент

(знакомство

с

группой,

список

группы,

краткий обзор, рекомендуемая литература и т.д.)



Целевая установка

На занятии мы изучим определение элемента систем, назначение и

классификацию элементов, требования по надежности действия элементов.

Преподаватель сообщает, что на занятии студенты будут работать в

командах

при

изучении

нового

материала.

Каждая

команда

получает

контрольное

задание

и

через

определенное

время

один

или

несколько

представителей от команды должны рассказать о результатах выполненного

задания.

Работа

каждой

команды

будет

оцениваться

по

количеству

баллов,

заносимых в таблицу «Экран результативности».

3. Теоретические сведения по теме занятия

3.1 Характеристика систем регулирования

В процессе организации движения поездов основные управляющие

решения принимает человек-оператор (поездной диспетчер, дежурный по

станции

и

др.).

Системы

железнодорожной

автоматики

и

телемеханики

осуществляют непосредственную реализацию принятых решений (перевод

стрелок,

включение

сигнальных

показаний

светофоров,

передача

управляющих

приказов

и

др.),

обеспечивая

выполнение

условий

безопасности движения поездов. При этом такие функции, как управление,

регулирование, контроль, защита, выполняются автоматически.

Системы

регулирования

движения

поездов

повышают

пропускную

способность

железных

дорог,

обеспечивают

безопасность

движения

и

оперативное руководство перевозочным процессом, оказывают влияние на

рост производительности труда работников, связанных с движением поездов.

В зависимости от места применения системы регулирования движения

подразделяются на перегонные и станционные (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Классификация систем регулирования движения поездов

Перегонные системы разрешают или запрещают отправление поезда на

перегон, исключают возможность отправления поезда на занятый перегон

или блок-участок.

Станционные системы обеспечивают взаимную зависимость стрелок и

сигналов

при

приеме

и

отправлении

поездов,

контролируют

положение

стрелок, не допускают их перевод при уже заданном маршруте, замыкают их

в

одном

из

крайних

положений,

при

оборудовании

путей

и

стрелочных

участков рельсовыми цепями, контролируют их свободность или занятость

подвижным составом.

Основными

системами

регулирования

движения

поездов

являются

автоблокировка,

электрическая

и

диспетчерская

централизация,

а

также

средства автоматики сортировочных горок.

Внедрение

устройств

автоблокировки

(АБ)

и

диспетчерской

централизации

(ДЦ)

повышает

пропускную

способность

однопутных

участков на 50-60 %, двухпутных — в 3-5 раз, а оборудование станций

электрической централизацией (ЭЦ) увеличивает пропускную способность

станции на 50-70 %. Участковая скорость при этом на однопутных линиях

возрастает на 10-30 %, на двухпутных — на 20-30 %. Кроме того, на каждые

100 км пути высвобождаются 45-55 человек. Оборудование сортировочных

станций

средствами

механизации

и

автоматизации

производственных

процессов

увеличивает

перерабатывающую

способность

сортировочных

горок на 20-30 %.

Внедрение автоматических систем регулирования движения поездов в

России началось с 1930-х годов. Системы АБ нашли широкое применение на

двух- и однопутных линиях участков с автономной и электрической тягой.

Основной

системой

была

АБ

с

рельсовыми

цепями

переменного

тока

частотой

50

и

25

Гц.

Главным

направлением

модернизации

АБ

являлся

переход к тональным рельсовым цепям (в системах АБТ, АБТЦ), а также

внедрение микропроцессорной элементной базы.

В

комплексе

с

автоблокировкой

получила

применение

система

автоматической

локомотивной

сигнализации

непрерывного

типа

АЛСН,

которая

предотвращает

проезд

запрещающего

сигнала

и

контролирует

бдительность

машиниста,

и

скорость

ведения

им

поезда.

Разработана

и

внедрена автоблокировка без проходных светофоров с централизованным

размещением аппаратуры ЦАБ, в которой регулирование движения поездов

осуществляется

только

средствами

АЛСН.

Для

определения

начала

торможения

вместе

с

АЛСН

применяется

система

автоматического

управления

тормозами

САУТ,

которая

постоянно

совершенствуется.

В

настоящее

время

используется

комплексное

локомотивное

устройство

безопасности

КЛУБ

с

бортовыми

микропроцессорами

взамен

устройств

АЛСН.

С 1946 года для регулирования движения поездов на станциях стали

применять

ЭЦ

релейного

типа.

Затем

была

разработана

и

введена

в

эксплуатацию

маршрутно-релейная

централизация

МРЦ,

которая

резко

сократила время приготовления маршрута и существенно облегчила работу

ДСП.

Совершенствование

этой

системы

привело

к

созданию

блочной

маршрутно-релейной

централизации

БМРЦ,

которая

с

1960

года

стала

типовой для крупных станций.

В

н а с т о я щ е е

в р е м я

в е д у т с я

р а з р а б о т к и

и

в н е д р е н и е

микропроцессорных систем электрической централизации, которые позволят

реализовать

функции

автоматизации

задания

маршрутов

управления

и

контроля за объектами на станции, уменьшить материалоемкость системы и

затраты на монтажные работы, использовать автоматизированные рабочие

места дежурного по станции АРМ-ДСП и дежурного электромеханика АРМ-

ШН. Впервые микропроцессорные системы ЭЦ были введены в постоянную

эксплуатацию на станциях Шоссейная и Калашниково Октябрьской железной

дороги.

Для

диспетчерского

руководства

движением

поездов

получила

распространение

диспетчерская

централизация

ДЦ.

С

ее

помощью

обеспечиваются телеуправление стрелками и сигналами ряда промежуточных

станций и контроль за ними с одного диспетчерского поста.

Первая

система

ДЦ

была

введена

в

эксплуатацию

в

1936

г.

на

однопутном подмосковном участке Люберцы—Куровская.

Системы ДЦ постоянно совершенствовались в части быстродействия и

емкости передаваемой емкости информации по управлению объектами и

контролю

за

ними

и

элементной

базы.

Была

разработана

и

внедрена

в

эксплуатацию частотная система ДЦ «Нева», а затем более совершенная

частотная

система

ДЦ

«Луч».

В

настоящее

время

ведутся

разработки

и

внедрение систем ДЦ на микропроцессорной элементной базе. Примером

такой системы ДЦ может служить ДЦ «Сетунь», а также система передачи

команд телеуправления «СПОК» и др.

Механизация

сортировочных

горок

началась

с

1930-х

годов.

Затем

стала внедряться горочная автоматическая централизация ГАЦ. В 1960-х

годах был разработан комплекс устройств для автоматизации сортировочных

горок,

в

который

вошли

ГАЦ,

системы

автоматического

регулирования

скорости

скатывания

отцепов

АРС,

автоматического

задания

скорости

роспуска

АЗСР

и

телеуправления

горочным

локомотивом

ТГЛ.

В

соответствии с «Программой обновления и развития технических средств

сортировочных

станций

и

горок»

создается

новое

п окол ен и е

микропроцессорных

систем,

которые

соответствуют

современным

требованиям и обеспечивают автоматизацию и механизацию практически

всех

технологических

операций

по

расформированию-формированию

составов на сортировочных станциях и горках.

Большое

значение

для

регулирования

движения

поездов

на

железнодорожном транспорте имеют устройства проводной и радиосвязи.

Устройства связи позволяют вести оперативное управление и координировать

работу подразделений железнодорожного транспорта. Сеть железных дорог

оборудована

поездной

диспетчерской

связью,

а

также

дорожной

диспетчерской связью, магистральной и дорожной связью совещаний. Кроме

этого, широкое применение получили участковая избирательная телефонная

связь, многоканальные системы передачи и автоматизация местной связи. Вся

первичная сеть связи как основа цифровой системы связи организуется по

волоконно-оптическим

и

радиорелейным

линиям

связи,

а

также

линиям

системы

спутниковой

связи.

Общетехнологическая

сеть

связи

(ОбТС)

строится на базе цифровых автоматических телефонных станций АТС-Ц.

Таким

образом,

системы

регулирования

движения

служат

для

автоматизации процессов управления и регулирования движения поездов.

Эти

системы

постоянно

совершенствуются,

благодаря

чему

повышаются

технико-экономиче ские

показатели

эксплуатационной

р а б от ы

железнодорожного транспорта. В настоящее время в указанных системах

осуществляется

переход

на

новую

элементную

базу,

применяются

микроэлектронная

и

микропроцессорная

техника,

малогабаритные

реле

повышенной надежности РЭЛ.

3.2 Элементы систем регулирования

Любая

система

состоит

из

отдельных

элементов.

Под

элементом

системы понимается простейшее (для рассматриваемой системы) устройство,

преобразующее входные сигналы в выходные.

Основные

элементы

систем

регулирования

движения

можно

проклассифицировать по следующим признакам:

•

по способу преобразования сигналов – элементы, выполняющие

количественное,

качественное

и

информационное

преобразование.

При

количественном

преобразовании

входные

и

выходные

сигналы

имеют

одинаковую

размерность,

но

различные

значения,

при

качественном

преобразовании

входные

и

выходные

сигналы

имеют

различную

размерность.

Под

информационным

преобразованием

понимается

отображение на выходах элемента информации о значениях сигналов на его

входах (отображение информации о состоянии входов);

•

по

характеру

зависимости

изменения

выходного

сигнала

от

изменения

входного

сигнала

—

элементы

непрерывного

и

дискретного

действия. Если при непрерывном изменении входного сигнала выходной

сигнал

изменяется

непрерывно,

то

элемент

считается

элементом

непрерывного действия. Если при непрерывном изменении входного сигнала

выходной сигнал изменяется скачкообразно, то элемент считается элементом

дискретного действия.

•

в зависимости от выполняемых функций в системе — начальные

(измерительные),

промежуточные

(управляющие)

и

ко неч ны е

(исполнительные) элементы.

Начальные

(измерительные)

элементы

служат

для

формирования

информации, необходимой для работы системы, например, информации о

состоянии участков пути, положении стрелок, техническом состоянии систем

и

устройств,

включая

элементы

пути

и

подвижного

состава,

значениях

различных параметров устройств СЦБ и внешних воздействий и др. К этому

классу можно отнести и элементы, осуществляющие защиту устройств СЦБ

от

влияния

различных

дестабилизирующих

факторов

(перенапряжений,

помех, влияния других устройств, влияния окружающей среды и др.), а также

источники электропитания и формирователи различных сигналов.

Промежуточные

(управляющие)

элементы

предназначены

для

реализации алгоритмов функционирования систем. Эти элементы выполняют

такие функции, как фиксация, шифрование, передача, прием и расшифровка

управляющих команд (приказов), проверка условий безопасности движения

поездов, реализация логических зависимостей, математические вычисления,

усиление и преобразование сигналов и др.

Конечные (исполнительные) элементы непосредственно воздействуют

на объекты управления.

Рассмотрим назначение основных элементов систем СЦБ.

Датчики предназначены для формирования информации о состоянии

объектов

управления

и

контроля.

Выходная

информация

датчиков,

используемых в системах СЦБ, представлена в виде электрических сигналов.

Датчиками состояния изолированных участков пути (свободное или занятое,

целостность рельсовых нитей) являются рельсовые цепи. Также датчиками

называют устройства, вырабатывающие электрические сигналы (чаще всего

— последовательности импульсов тока), необходимые для работы других

устройств автоматики и телемеханики.

Генераторы

и

электродвигатели

—

это

электрические

машины,

предназначенные

для

преобразования

энергии:

генераторы

преобразуют

механическую

энергию

в

электрическую,

электродвигатели

—

электрическую

энергию

в

механическую.

В

полупроводниковой

и

микроэлектронной

аппаратуре

генератором

называется

электронное

устройство,

вырабатывающее

напряжение

или

ток,

значение

которого

представляет

собой

некоторую

периодическую

функцию

времени

—

гармонические колебания, прямоугольные импульсы, линейно изменяющееся

напряжение (ток), кодовые последовательности.

Горочные

вагонные

замедлители

являются

тормозными

средствами,

предназначенными

для

регулирования

скорости

скатывания

отцепов

на

сортировочных горках.

Защитные

элементы.

Аппаратура

СЦБ

в

процессе

эксплуатации

подвергается воздействиям напряжений и токов, значения которых намного

превышают

допустимые

значения,

установленные

техниче ской

документацией. Причинами перенапряжений являются грозовые разряды, а

также

аварийные

и

коммутационные

процессы

в

электрических

цепях.

Причинами

токовых

перегрузок

являются

короткие

замыкания

в

цепях

питания, аварийные режимы нагрузок, блуждающие токи, попадающие в

цепи

питания,

и

др.

Такие

воздействия

могут

привести

к

нарушению

нормальной

работы

и

выходу

устройств

СЦБ

из

строя.

Для

защиты

аппаратуры СЦБ от внешних электрических воздействий используются такие

элементы, как автоматические выключатели, предохранители, разрядники,

выравниватели.

Автоматические

выключатели

производят

отключение

перегруженной цепи от источника питания с последующим автоматическим

включением питания цепи. Предохранители выполняют ту же функцию, но

без

включения

питания.

В

качестве

средств

ограничения

напряжения

в

защищаемых цепях при превышении установленного уровня используются

разрядники (для защиты от продольных перенапряжений) и выравниватели

(для защиты от поперечных перенапряжений).

В настоящее время широко разрабатываются и внедряются на сети

железных дорог системы и устройства СЦБ, выполненные с применением

микроэлектронных

и

компьютерных

технических

средств,

и

технологий.

Элементами таких систем являются: логические элементы, предназначенные

для выполнения набора логических операций; функциональные элементы,

выполняющие

различные

операции,

связанные

с

хранением

и

преобразованием

аналоговых

и

цифровых

сигналов;

компьютеры

(однокристальные микроЭВМ, промышленные и персональные компьютеры).

Устройства

электропитания

аппаратуры

СЦБ

в

процессе

работы

выполняют различные функции, связанные с преобразованием параметров

электроэнергии (напряжения, тока, частоты). Для этих целей используются

преобразователи,

выпрямители,

трансформаторы.

Для

преобразования

переменного

тока

в

постоянный

(выпрямление

переменного

тока)

используются

выпрямители;

для

преобразования

постоянного

тока

в

переменный — инверторы; для преобразования постоянного тока одного

напряжения

в

постоянный

ток

другого

напряжения

—

конверторы;

для

преобразования

переменного

тока

одного

напряжения

в

переменный

ток

другого напряжения — трансформаторы; для преобразования переменного

тока одной частоты в переменный ток другой частоты — преобразователи

частоты.

Функционирование

микроэлектронных

систем

СЦБ

связано

с

необходимостью обработки информации, представленной как в аналоговой

(непрерывные сигналы), так и в цифровой (цифровые коды) форме. Функции

преобразования сигналов выполняют такие элементы, как аналого-цифровые

и цифро-аналоговые преобразователи.

Бесперебойная

работа

устройств

СЦБ

во

многом

определяется

качеством

(стабильностью)

питающего

напряжения.

Для

поддержания

питающего напряжения или тока в пределах, установленных технической

документацией,

в

состав

выпрямительно-преобразовательных

устройств

входят стабилизаторы.

Усилители

предназначены

для

увеличения

мощности

электрических

сигналов.

Фильтры — частотные, предназначенные для пропуска электрических

сигналов

только

в

определенном

диапазоне

частот,

и

сглаживающие,

служащие для сглаживания (уменьшения амплитуды) пульсаций напряжения.

Реле

в

системах

СЦБ

выполняют

различные

функции,

такие

как

фиксация

управляющих

команд

(воздействий),

фиксация

состояния

контролируемых

объектов,

коммутация

электрических

цепей,

реализация

логических зависимостей и др.

Светофоры

являются

постоянными

сигнальными

приборами,

с

помощью которых подаются видимые сигналы, служащие для обеспечения

безопасности движения поездов, а также для организации движения поездов

и маневровой работы. Сигнал является приказом и подлежит безусловному

выполнению. Работники железнодорожного транспорта должны использовать

все возможные средства для выполнения требования сигнала. Перечень и

значения

сигналов

светофоров

различного

назначения

приведены

в

Инструкции по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации.

Трансмиттеры

предназначены

для

формирования

прямоугольных

импульсов тока. Маятниковые трансмиттеры формируют последовательности

равномерных

импульсов;

кодовые

путевые

трансмиттеры

—

кодовые

комбинации.

Шлагбаумы

используются

для

перекрытия

автодороги

на

железнодорожных

переездах

при

приближении

поезда.

Шлагбаум

устанавливается на железобетонном фундаменте и состоит из закрепленного

в кронштейне-раме заградительного бруса с противовесом, электропривода и

мачты со светофорными головками. Заградительный брус может находиться в

одном

из

двух

положений

—

вертикальном

(переезд

открыт)

и

горизонтальном (переезд закрыт). На магистральных линиях используются

автоматические

шлагбаумы

(автошлагбаумы),

у

которых

перевод

заградительного

бруса

из

одного

положения

в

другое

осуществляется

автоматически.

Электроприводом

называется

устройство,

предназначенное

для

приведения в движение какого-либо механизма (машины) с использованием

электрической

энергии.

В

системах

СЦБ

используются

стрелочные

электроприводы,

электроприводы

автошлагбаумов

и

электроприводы

автостопов

метрополитенов.

Стрелочные

электроприводы

обеспечивают

перемещение

остряков

и

сердечников

крестовин

стрелочных

переводов,

плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу и подвижного

сердечника крестовины к усовику, а также контроль положения стрелок.

Электроприводы

автошлагбаумов

осуществляют

перевод

заградительного

бруса из вертикального положения в горизонтальное и наоборот, а также

контроль

положения

бруса.

Электроприводы

автостопов

метрополитенов

обеспечивают механическое воздействие автостопа на систему торможения

поезда

при

экстренном

торможении

в

случае

проезда

светофора

с

запрещающим показанием.

3.3 Требования к элементам систем регулирования

Элементы являются составной частью систем регулирования движения,

которые

выполняют

ответственные

функции

по

регулированию

и

обеспечению безопасности движения поездов. Поэтому к элементам систем

регулирования движения предъявляется ряд требований:

1)

элементы

должны

быть

простыми

по

конструкции

и

принципу

действия;

2) элемент должен быть совместим со всеми элементами, к которым он

присоединяется при эксплуатации либо в которых применяется в качестве

встроенного

или

съемного

элемента,

по

сопрягаемым

геометрическим

размерам и электрическим характеристикам;

3)

они

должны

обладать

высокой

надежностью

действия

и

защищенностью от помех;

4) должны иметь малые габаритные размеры и массу;

5) быть легко заменяемыми в системе и быть доступными для ремонта

и профилактических осмотров.

6)

конструкция

элемента

должна

обеспечивать

защиту

людей

от

поражения электрическим током во всех условиях и режимах эксплуатации,

указанных в технической документации, и в условиях неисправности;

7)

элемент

должен

быть

пожаробезопасным

во

всех

условиях

и

режимах эксплуатации, указанных в технической документации, и в условиях

неисправности;

8)

при

отказе

работы

элемента

должны

полностью

исключаться

в

системе положения, опасные для движения поездов.

9) исходя из конкретных условий эксплуатации, к элементам может

предъявляться и ряд дополнительных требований, например, к элементам,

которые

размещаются

на

локомотивах

и

в

релейных

шкафах

на

пути,

предъявляются требования по виброустойчивости, защите от атмосферных

воздействий и пыли.

Требования

к

элементам

подлежат

включению

в

техническую

документацию

в

виде

количественных

значений

показателей

и

(или)

качественных характеристик, конкретизирующих предъявляемые требования.

Например,

требование

надежности

к

железнодорожным

светофорам

выражается средней наработкой на отказ - не менее 25000 ч. и средним

сроком службы до списания - не менее 20 лет без регламентной замены.

Требование безотказности к дешифратору числовой кодовой автоблокировки

конкретизируется вероятностью безотказной работы - не менее 0,99 за 1000 ч.

Индуктивно-проводные датчики по требованию надежности должны иметь

среднюю наработку на отказ не менее 8000 ч.

3.4. Вопросы командам по теме занятия

1-е

задание.

Викторина

по

теме

«Общие

сведения

об

элементах

систем».

Каждый правильный ответ добавляет команде по 1 баллу.

1. Укажите основные функции систем регулирования.

2. Укажите классификацию систем регулирования.

3. Поясните назначение перегонных систем.

4. Поясните назначение станционных систем.

5. Объясните эффективность использования систем регулирования.

6. Укажите основные этапы развития систем регулирования.

7. Определите состав комплекса устройств для автоматизации сортировочных

горок.

8. Дайте определение элемента и укажите признаки классификации

элементов систем регулирования.

9. Приведите примеры элементов систем регулирования с указанием их

назначения.

10. Перечислите защитные элементы аппаратуры СЦБ с пояснением их

назначения.

11. Перечислите требования к элементам систем регулирования.

12. Приведите примеры значений количественных показателей,

конкретизирующих требования к элементам.

2-е задание. Тематическое сообщение на 2-3 мин. от каждой команды.

Оценивается ответ по следующим критериям: правильность ответа;

грамотная

речь;

умение

выслушать

ответ

товарищей.

Каждый

критерий

оценивается по пятибалльной системе.

Задание для 1-й команды: сообщение по теме «Характеристика блочной

маршрутно – релейной централизации».

Задание

для

2-й

команды:

сообщение

по

теме

«Автоматическая

и

полуавтоматическая блокировка».

Задание

для

3-й

команды:

сообщение

по

теме

«Диспетчерская

ц

е

н

т

р

а

л

и

з

а

ц

и

я

»

.

3-е задание. Выполните рисунок или схему одного из элементов систем

регулирования.

Номер задания

Количество баллов,

время выполнения

задания

Максимальн

ое

количество

баллов

1-я ком.

2-я ком.

3-я ком.

Задание №1

За правильный ответ по

вопросу 1 балл, 5 мин.

12 баллов

Задание №2

3 критерия по 2 балла, 2-

3 мин.

6 баллов

Задание №3

По 2 балла за правильно

и оригинально

выполненный рисунок, 5

мин.

2 балла

итого

20 баллов

4. Подведение итогов занятия - Таблица 1 - Экран результативности

Итак, сегодня мы в процессе занятия изучили классификацию систем

регулирования и их элементов, а также привели примеры основных

элементов систем регулирования движения и рассмотрели требования к

элементам. В завершении нашего занятия за активную работу студентам

выставляются оценки.

Комментирование отметок работы студентов. Благодарность за работу

на занятии.

Прошу студентов записать ключевые понятия, используемые на учебном

занятии.