САУТ

[boroda4]

САУТ — система автоматического управления торможением поездов. Впервые испытана в 1986 году, широко применяется на железнодорожном транспорте России с начала 1990-х годов. Разработчик системы — НПО САУТ Уральского Отделения ВНИИЖТ. Система состоит из локомотивной и путевой аппаратуры.

 

На сегодняшний день система АЛСН является наиболее распространенным средством, которое обеспечивает условия безопасности движения поездов. Хотя аппаратура АЛСН исключают проезд сигнала с запрещающим показанием, но экстренное торможение поезда при АЛСН происходит только после проезда этого светофора (запрещающего). Да и само по себе применение экстренного торможения влечет за собой значительные негативные последствия:

значительные нагрузки на ПС, вследствие ударных механических воздействий;возможность травмирования пассажиров и т.д.

 

Еще один значительный "минус" АЛСН – это невозможность контролировать снижение скорости поезда в местах, где действуют ограничения. И поэтому выбор скоростного режима в таких условиях возлагается на машиниста. Но не зависимо оттого, что машинист имеет определённые знания и большой опыт работы, не исключены ошибки, которые он может допустить при управлении поездом. При возникновении таких ошибок условия безопасности движения поездов выполняться не будут, так как аппаратура АЛСН не может предотвратить последствий ошибок машиниста, которые связаны с потерей бдительности, поздним включением тормозов, не точным определением расстояния до впереди стоящего светофора или по причине неправильного прогнозирования траектории движения поезда.

 

Все это говорит о необходимости применения систем автоматического управления движением поездов и в первую очередь – системы автоматического управления тормозами (САУТ). При этом необходимо исключить проезд сигналов с запрещающим показанием путём прицельного торможения с плавным регулированием скорости движения поезда во всем диапазоне – от максимальной до нулевой.

 

Модификации приборов САУТ

 

САУТ-У. Построен на цифровых и аналоговых элементах, без использования микропроцессоров. Длины блок-участков, ограничения скорости, уклоны задаются путевыми устройствами САУТ-У, расположенными у каждого проходного, входного, маршрутного светофора и на выходе со станции.

 

САУТ-УМ.

 

САУТ-МП. Построен на базе микропроцессоров Intel 8085. Каждый сигнал между блоками системы передаётся по отдельному проводу. Используются путевые устройства САУТ-У. Часть блоков системы САУТ-УМ перешла в САУТ-МП в неизменном виде.

 

САУТ-Ц. Представляет собой аппаратуру САУТ-МП с добавлением локомотивного блока путевых параметров ЛБПП. Локомотивный блок путевых параметров включает в себя блок электроники БЭ-ЛБПП, в котором хранится база данных с информацией о перегонах и динамик Д-ЛБПП для выдачи речевых сообщений при смене огней и при приближении к опасным местам и станциям.

 

Путевое устройство на выходе со станции передаёт локомотивной аппаратуре числовой код перегона. Длина шлейфа этого устройства задаёт расстояние до первого проходного светофора и воспринимается блоком электроники БЭ-САУТ-МП, код перегона воспринимается блоком электроники БЭ-ЛБПП. При проследовании проходных светофоров локомотивный блок путевых параметров имитирует путевые устройства САУТ-У путём выдачи соответствующих сигналов во входные цепи системы САУТ-МП. Длина блок-участка, ограничение скорости на нём и уклон берётся из локомотивной базы данных.

 

Путевые устройства САУТ-Ц устанавливаются только у предвходного (последнего проходного), входного, маршрутного светофора и на выходе со станции. Внедрение аппаратуры САУТ-Ц позволило сократить количество путевых устройств в 3—4 раза[1].

 

После появления аппаратуры САУТ-ЦМ, новая версия программного обеспечения позволила аппаратуре САУТ-Ц работать по единому с ней алгоритму. Обрабатывается информация с путевых устройств САУТ-ЦМ, в базе данных хранится информация о станциях и перегонах, включая первый блок-участок.  

 

САУТ-Ц/485. Построен на базе микроконтроллеров Siemens SAF-C515C-LM и Atmel AT90S4433-8AI, AT89C51. Представляет собой комплект для замены выработавших ресурс электронных блоков САУТ-Ц. Блок БЭ-ЛБПП исключается из состава аппаратуры, производится замена блока электроники БЭ-САУТ-МП на БЭ-САУТ-Ц/485, добавляется коммутатор САУТ-Ц/485. Через коммутатор к системе подключается динамик, а также, при необходимости, блоки САУТ-ЦМ/485, в частности, блок согласования с КЛУБ-У.

 

САУТ-ЦМ. В локомотивной базе данных хранится информация не только о перегонах, включая первый блок-участок (при приёме кодированного сигнала длина шлейфа игнорируется), но и о станциях. Код маршрута приёма на станцию передаётся на локомотив предвходным, входным и (при необходимости) маршрутным путевым устройством САУТ-ЦМ, действующим аналогично выходному путевому устройству системы САУТ-Ц. Так же принимается информация и от путевых устройств САУТ-Ц (за исключением частоты 23 кГц, к моменту появления системы САУТ-ЦМ уже не используемой).

 

САУТ-ЦМ/485. Построен на базе микропроцессоров Atmel. Функции приёма и обработки различных групп сигналов разнесены по отдельным блокам, которые располагаются вблизи источников сигналов. Связь между блоками осуществляется по интерфейсу RS-485.Локомотивная аппаратура САУТ-ЦМ предназначена для автоматического управления торможением грузовых и пассажирских поездов, обращающихся на участках, оборудованных трех или четырехзначной автоблокировкой или полуавтоблокировкой. САУТ-ЦМ обеспечивает выдачу машинисту более 20 речевых сообщений и дополнительный контроль бдительности, осуществляемый нажатием рукоятки РБ в ответ на отдельные речевые сообщения, начинающиеся словом "ВНИМАНИЕ". Воспроизведение речевых сообщений, связанных с сигнальными показаниями АЛСН, осуществляется при смене кодов АЛСН взамен свистка ЭПК. 

Содержание и количество речевых сообщений может быть изменено и дополнено в условиях эксплуатации путем перепрограммирования "Flash-памяти". 

Отказ одного из двух ДПС САУТ-ЦМ в пути следования не приводит к выключению системы. В этом случае САУТ-ЦМ автоматически переходит к работе с одним ДПС и вводит дополнительный периодический контроль бдительности машиниста при любых показаниях АЛС. Периодический контроль бдительности сигнализирует машинисту о неисправном ДПС и необходимости записи в журнал ремонта. 

 

Алгоритм работы САУТ

 

При движении поезда по «З» показанию локомотивного светофора аппаратура САУТ контролирует максимально допустимую (перегонную или конструкционную) скорость движения. При достижении максимально допустимой скорости разбирается режим тяги, а при её превышении на 2 км/ч производится служебное торможение.

 

При движении поезда по «Ж» показанию локомотивного светофора к проходному светофору с жёлтым огнём или к входному светофору с одним жёлтым огнём аппаратура САУТ в начале блок-участка контролирует максимально допустимую скорость движения, а на расстоянии тормозного пути до светофора с красным показанием (в конце следующего блок-участка) разбирает режим тяги и производит служебное торможение.

 

При движении поезда по «КЖ» показанию локомотивного светофора к светофору с запрещающим показанием аппаратура САУТ в начале блок-участка контролирует максимально допустимую скорость движения, а на расстоянии тормозного пути до светофора разбирает режим тяги и производит служебное торможение.

 

При приближении поезда к участку пути с постоянным ограничением скорости на расстоянии тормозного пути, необходимого для снижения скорости, аппаратура САУТ разбирает режим тяги и производит служебное торможение.

 

При движении поезда по «Ж» показанию локомотивного светофора к входному светофору станции с двумя жёлтыми огнями аппаратура САУТ в начале блок-участка контролирует максимально допустимую скорость движения, а на расстоянии тормозного пути, необходимого для снижения скорости до величины ограничения скорости движения по стрелочному переводу, разбирает режим тяги и производит служебное торможение.

 

При движении поезда по станционному пути на расстоянии тормозного пути, необходимого для снижения скорости до величины ограничения, аппаратура САУТ разбирает режим тяги и производит служебное торможение.

 

При движении поезда по станционному пути к закрытому выходному сигналу аппаратура САУТ предотвращает превышение установленного ограничения скорости и обеспечивает автоматическое служебное торможение поезда до полной остановки перед светофором на расстоянии 10-150 м

 

При несанкционированном движении поезда на расстояние более 3 м система выдаёт речевое сообщение «Внимание! Начало движения». В случае если машинист не подтвердил бдительность нажатием рукоятки РБ, поезд будет остановлен служебным торможением. В зависимости от типа локомотива и модификации системы, движение считается несанкционированным если:

 

реверсивная рукоятка находится в нулевом положении, либо направление движения не совпадает с направлением, установленным реверсивной рукояткой;штурвал контроллера машиниста установлен в нулевое положение.

 

Рассмотрим поведение САУТ на примере рис. 1

 

На рис. 1 изображены траектории, показывающие движение поезда по блок-участку. Программная траектория движения показана пунктирной линией, а фактическая траектория – сплошной линией.

 

Из графика видно, что если фактическая скорость на блок-участке меньше программной (Vф < Vпр), то система САУТ никак не воздействует на процесс ведения поезда. Допустим, из-за сложившейся поездной ситуации машинист начинает увеличивать скорость Vф и её величина станет приближаться к значению программной скорости Vпр. Когда Vфдостигнет значения (Vпр-2) км/ч, на графика это точка "А" (рис. 1), исполнительными элементами САУТ отключится тяга локомотива. Если же, например, на спуске, скорость поезда будет продолжать увеличиваться и начнет превышать программную, то при значении Vф = (Vпр+2) км/ч, на графике это тока "В", исполнительными элементами САУТ включит служебное торможение. Но могут быть случаи, когда и после включения служебного торможения Vф поезда не приводится к Vпр. В таком случае при достижении Vф = (Vпр+6) км/ч включится экстренное торможение.

 

В соответствии с программной траекторией движения, поезд должен остановиться в точке прицельного торможения Sпт. Любое управляюще-измерительное устройство, в том числе и аппаратура САУТ, имеет определенные погрешности соответствующих исполнительных воздействий и вычислений. Поэтому абсолютно точно в заранее заданной точке перед закрытым светофором произвести остановку поезда невозможно. Диапазон расстояний DS (на рис. 1) определяет погрешность системы или область допустимого изменения положения точки прицельной остановки поезда S. Для недопущения проезда сигнала с запрещающим показанием правая граница области S не должна пересекать ординату изолирующих стыков светофора "Ч1".

 

Из всего этого следует, что основное функциональное назначение аппаратуры САУТ заключается в отслеживании фактической скорости поезда, формировании программной траектории движения и осуществлении воздействий на тормозные и тяговые средства поезда, если Vф > Vпр. В случаях, когда Vф < Vпр, элементы устройства САУТ не оказывают влияния на процесс ведения поезда. И еще один значительный "плюс" системы САУТ заключается в том, что если произошла остановка поезда или снижение скорости по заданному ограничению автоматически – аппаратурой САУТ (не машинистом), то этот момент не фиксируется ни какими регистрирующими приборами. Тем самым исключается негативное психологическое влияние работы САУТ на машиниста.

 

 

На аппаратуру САУТ возложены следующие функции:

 

· расчет и индикацию машинисту допускаемой скорости

· контроль за фактической скоростью движения

· отслеживание пройденного расстояния

· производит отключение тяги, служебное или экстренное торможение в зависимости от поездной ситуации

· контроль за действиями машиниста при движении под Ж, К сигналы светофора 

· контроль за троганием на некодируемом участке пути (станции)

· контроль самопроизвольного трогания поезда

Ряд перечисленных здесь функций передаются от устройств безопасности аппаратуре САУТ, т.к именно она управляет тормозной системой поезда. САУТ может взаимодействовать как с пневматическими тормозами, так и с электропневматическими (ЭПТ) тормозами поезда, что позволяет использовать ее не только в грузовом, но и в пассажирском движении. Что характерно, при управлении электропневматическими тормозами аппаратура сама тормозит и сама отпускает тормоза, а вот при управлении пневматическими - только тормозит.

 

Следует отметить, что в аппаратуре САУТ используется совершенно иной способ проверки бдительности. Вместо предварительной световой сигнализации применен речевой информатор. Приятный женский голос воспроизводит двухсловные фразы. Если фраза начинается со слова "Впереди .....", то это просто информация, а если фраза начинается со слова "Внимание ....", то она является ключевой для подтверждения бдительности. Достаточно оригинальный способ проверки при котором требуется осознание сказанного

 

За период серийного производства аппаратуры САУТ-Ц, САУТ-ЦМ на сети оборудовано и эксплуатируется 4724 локомотива. Путевыми устройствами САУТ оборудовано 22443 км двухпутных участков железных дорог. 

Благодаря внедрению САУТ полностью исключено влияние человеческого фактора по функциям, выполняемым системой, и исключены нарушения безопасности, связанные с этим. За период 1990-2002 гг. на локомотивах, оборудованных САУТ было 3 случая проезда из-за выключения машинистом исправной аппаратуры САУТ и 180 проездов запрещающих сигналов в поездной работе на локомотивах, оборудованных другими устройствами безопасности.