Приборы и системы управления локомотивом
УПРАВЛЕНИЕ ЛОКОМОТИВОМ осуществляется из кабины машиниста (кабины управления, поста управления), где находится машинист (или локомотивная бригада). На пульте управления и стенах кабины в положении, удобном для работы, находятся основные приборы и устройства для управления движением, торможения, регулирования скорости, взаимодействия с внешними сигналами, системой блокировки и т. п.
Общие сведения
На электроподвижном составе и тепловозах с электрической передачей принято управление по системе многих единиц, при которой из головного вагона можно осуществлять управление тяговым, тормозным и вспомогательным оборудованием моторных вагонов или при кратной тяге из кабины одного локомотива управлять оборудованием остальных локомотивов, включенных в состав. Система повышает качество управления движением поезда, а опозволяет ряд функций управления от машиниста передать автомашинисту. На российских ж. д. принята телемеханическая система, в которой управление различными объектами осуществляется с помощью кодированных сигналов специальной электронной аппаратуры, находящейся на локомотиве (или моторном вагоне).
Для освоения вождения тяжеловесных и длинносоставных поездов разработана система управления с использованием радиоканалов для локомотивов, рассредоточенных по длине поезда.
Автоматическая локомотивная сигнализация
Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) - служит для передачи машинисту поезда с помощью путевых и локомотивных устройств информации о допустимой скорости движения по блок-участкам рельсового пути. Эта информация отображается на находящемся в кабине машиниста локомотивном светофоре, а также используется в автостопе для формирования команд на автоматическое включение тормозов, если скорость не снижена до необходимого уровня, и регистрируется скоростемером. Кроме того, эта информация используется в системе автоматического управления тормозами (САУТ), автономной системе автоведения поезда и системе контроля бдительности машиниста.
По характеру передачи информации на локомотивы АЛС подразделяются на непрерывную (АЛСН), точечную (АЛСТ) и комбинированную (АЛСК). Устройства АЛСН непрерывно предают информацию на локомотивы по рельсовым линиям, что позволяет машинисту и средствам автоматического обеспечения безопасности своевременно реагировать на изменения поездной ситуации и нарушение целостности рельсовых линий. Устройства АЛСТ передают информацию на локомотивы только в определенных местах («точках»), обычно на границах блок-участков или в местах ограничения скорости. Контроль целостности рельсовых линий при АЛСТ отсутствует. При АЛСК используют устройства непрерывной и точечной АЛС, первые передают на локомотив информацию о поездной ситуации на впередирасположенный участок пути, вторые - информацию о характеристиках пути (кривые, уклоны и т. п.). Увеличение объема информации обеспечивает безопасность движения и позволяет повысить ходовую скорость поездов.
На ж. д. России широко используются системы АЛС первого поколения, выполненные с реле и элементами дискретной электроники. Подобные системы эксплуатируются, в основном, и в других странах. В 1990-е гг. начато широкое внедрение АЛС нового поколения на микроэлектронной базе с применением микропроцессоров.
Кабина машиниста
Кабина машиниста - отдельное помещение на локомотиве или самоходной путевой машине, служащее рабочим местом локомотивной бригады. В кабине машиниста на пульте управления и стенках расположены органы управления, приборы и аппаратура, необходимые для обслуживания силовой установки на тепловозах и дизель-поездах или для регулирования работы электродвигателей на ЭПС, средства обеспечения безопасности движения и контроля бдительности машиниста, средства связи, кран машиниста для управления тормозами. Аналогичное помещение на паровозах называется будкой машиниста, на головных вагонах электропоездов — постом управления. На магистральных локомотивах кабина машиниста расположена в головной части.
Локомотивы промышленного транспорта, маневровые, головные вагоны ЭПС, поезда постоянного формирования, как правило, имеют два поста управления (при движении вперед и назад). Обычно кабина машиниста изготовляется совместно с кузовом локомотива или головного вагона, обшивается тонкими металлическими или пластмассовыми листами, имеет теплоизоляцию. Передняя часть кабины усиливается или располагается достаточно далеко от конца локомотива, но не в ущерб видимости.
В конструкции кабины применяются различные пожаростойкие, сверхпрочные, экологически безопасные материалы, что обеспечивает надежную защиту локомотивной бригады в случае аварий (наездов). Для снижения уровня шума и вибрационных воздействий между металлоконструкциями кабины и кузова помещают шумо- и виброизолирующие материалы (прокладки). Для создания нормальных условий работы локомотивной бригады в кабину подается свежий воздух вентиляторной установкой или кондиционером; установлены холодильники и обогреватели. Кресла машиниста и помощника машиниста имеют специальную конструкцию, отличающуюся необходимыми качествами для работы в движущемся локомотиве. Лобовая часть кабины и боковые стенки застеклены, что обеспечивает достаточную обзорность.
Перспективно изготовление кабин отдельным унифицированным узлом - капсулой, крепящейся к кузову при помощи шумо- и виброизолирующих устройств, которые препятствуют проникновению шума и снижают действие вибраций.
Контроллер машиниста
Контроллер машиниста — электрический аппарат, служащий для управления работой тяговых электродвигателей в тяговом и тормозном режимах на ЭПС, для задания мощности дизеля в тяге и управления режимом электродинамического торможения на тепловозах. С помощью реверсивной рукоятки контроллера машинист изменяет направление движения локомотива.
По конструкции различают контроллеры барабанного, кулачкового и электронного типов. На ЭПС и тепловозах применяют, в основном, контроллеры кулачкового типа с горизонтальными рукоятками, связанными с вертикальными валами, на которых укреплены кулачковые шайбы и элементы (кулачковые контакторы). Контакты кулачковых контакторов подключаются к источнику напряжения бортовой сети 50, 75 или 11О В) и проводам цепей управления и соединяют в нужной комбинации эти цепи.
Каждая рукоятка предназначена для определенных операций управления и имеет несколько фиксированных позиций, соответствующих необходимым включениям и отключениям аппаратов силовой цепи. На ЭПС применяют контроллеры с раздельными рукоятками управления тягой (главная) и электрическим тормозом (тормозная). На тепловозах с электродинамическим тормозом эти функции совмещены в одной рукоятке, которая при перемещении по часовой стрелке от нулевой позиции управляет тягой, а против часовой стрелки - электродинамическим тормозом. Для перехода в режим торможения необходимо дополнительно снять механическую блокировку.
С помощью реверсивной рукоятки через рычаги воздействуют на вал управления реверсором. На ЭПС, оборудованных устройствами электрического торможения, с помощью реверсивной рукоятки обеспечивается не только изменение направления движения, но и выбор скорости (реверсивно-селективная рукоятка). На всех контроллерах одна из рукояток (как правило, реверсивная или реверсивно-селективная) - съемная. Причем она может быть снята с аппарата только в нулевом положении, в которое ее можно установить только после возвращения других рукояток в нулевое положение. Это необходимо потому, что контроллеры, устанавливаются в каждой кабине машиниста, а реверсивная или реверсивно-селективная рукоятка имеется одна на все контроллеры состава, что исключает нарушение правильной работы цепей управления составом с помощью другого контроллера.
Конструкции контроллеров кулачкового типа могут отличаться габаритами, числом позиций, числом кулачковых шайб и элементов и др. В некоторых контроллерах главные рукоятки заменены штурвальными колесами.
На подвижном составе находят применение электронные контроллеры, которые состоят из бесконтактного задатчика позиций и электронного блока. Электронные контроллеры отличаются конструкции задатчика позиций, который может представлять собой вертикальную рукоятку (реже - штурвальное колесо) с тремя положениями ("больше", ноль, "меньше") и с кнопкой "сброс на ноль", либо комбинацию из двух клавиш ("больше" и "меньше") и кнопки "сброс на ноль". Электронный блок (как правило, с микропроцессором) обрабатывает команды задатчика и коммутирует электронными ключами соответствующие цепи управления.
Контроль бдительности машиниста
Контроль бдительности машиниста - осуществляется с целью автоматической остановки поезда в случае не подтверждения машинистом своей бдительности; обеспечивается путевыми и локомотивными устройствами. К путевым относятся устройства полуавтоматической блокировки, автоматической блокировки, автоматической локомотивной сигнализации, к локомотивным - приемник и дешифратор АЛС, электропневматический клапан (ЭПК), датчик фактической скорости, устройство сравнения фактической скорости и скорости контроля бдительности машиниста, измеритель периода времени и рукоятка бдительности.
При движении поезда система АЛС определяет допустимую скорость движения и скорость контроля бдительности машиниста, а устройство сравнения скоростей, если фактическая скорость больше скорости контроля бдительности машиниста, включает измеритель периода времени и машинисту выдается предупредительный сигнал (акустический или световой). В случае потери машинистом бдительности по истечении контрольного времени, равного 6 с, срабатывает ЭПК, происходит разрядка тормозной магистрали и экстренное торможение поезда. Если в течение контрольного времени машинист нажмет рукоятку бдительности (восстановит нормальное состояние ЭПК и "сбросит" измеритель периода времени), экстренной разрядки тормозной системы не произойдет. При фактической скорости поезда ниже скорости контроля бдительности, бдительность машиниста проверяется только при смене сигнала АЛС на более запрещающий. При отсутствии путевых устройств АЛС (например, на линиях с полуавтоматической блокировкой) проверка бдительности осуществляется через 1 - 1,5 мин., независимо от скорости движения.
Реверсор
Реверсор - аппарат, предназначенный для переключения обмоток возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока с целью изменения направления движения подвижного состава. Реверсором управляют дистанционно с помощью реверсивной рукоятки контроллера машиниста. Реверсор представляет собой обычно многополюсный электропневматический переключатель с дистанционным управлением без дугогасительных устройств. Имеет электропневматический привод диафрагменного типа, силовую контактную систему барабанного или кулачкового типа и вспомогательные блокировочные контакты. Наибольшее распространение в системах управления локомотивом получили реверсоры кулачкового типа.