Ленинградский метрополитен: вагоны с автоведением (1967)
Статья начальника технического отдела управления Ленметростроя Н.Севастьянова "Вагоны с автоведением" из журнала "Метрострой" №5 за 1967 год:
В октябре [1967 года] Невско-Василеостровская линия Ленинградского метро будет предоставлена эксплуатационникам для настройки напольной аппаратуры автоведения, обкатки и уточнения режимов автоматического движения поездов по трассе, регулировки точности остановки поездов на станциях, а также увязки схемы работы станционных дверей и системы автоведения.
Со станции "Площадь Ленина" отправляется на перегон поезд. Машинист на пульте включает кнопку автоведения. Перед ним загорается лампочка, сигнализируя, что поездная аппаратура включена. Поезд автоматически останавливается на станции "Чернышевская" и автоматически открываются двери в вагонах. Затем они закрываются и поезд следует дальше. Впереди светофор: сигнал "красный", но машинист не тормозит. Автоматически по сигналу с путевой программы собирается схема "на тормоз" и скорость поезда быстро падает. Свет перекрывается на "зеленый", происходит сброс электротормоза, включаются тяговые двигатели. На станции "Площадь Восстания" поезд также останавливается автоматически. Это проходит испытания состав из модернизированных вагонов типа Е. Участок "Чернышевская" - "Площадь Восстания" оснащён опытной аппаратурой автоведения, которая будет установлена на строящейся Невско-Василеостровской линии.
Новая линия уже сейчас в ходе строительства оснащается напольной аппаратурой системы централизованного программно-автоматического управления движением поездов и радиодиспетчерской связью. Межведомственная комиссия приняла вагоны в эксплуатацию, признав их пригодными для работы на этой линии.
Идея создания вагона, который был бы в заводских условиях оснащён аппаратурой автоведения, возникла в 1963 г. Институт "Гипротрансснгналсвязь" разработал проектное задание и рабочие чертежи на аппаратуру автоведения для вагонов типа Е, а заводы Мытищинский машиностроительный и "Динамо" - техническую документацию на модернизированные вагоны. Опытные вагоны построены по государственному плану создания образцов новых машин, оборудования, приборов и изделий.
Особенности новых вагонов
Модернизированные вагоны, в отличие от серийных вагонов типа Е, имеют следующие конструктивные особенности:
* Расположение дверей в кузове вагона соответствует шагу дверных проемов станций закрытого типа.
* Состав формируется из вагонов трех исполнений: головного Ема, хвостового Емх и промежуточных Ем.
* В головном вагоне выполнен монтаж и установлены комплекты аппаратуры автоведения, поездной радиодиспетчерской связи и радиовещания. В комплект аппаратуры автоведения входят: шкаф автоведения, сигнальный пульт машиниста, четыре приёмных индуктора, установленных на буксах передней тележки, сигнальный звонок.
Комплект радиостанции ЖР-ЗМ для радиодиспетчерской связи состоит из приёмопередатчика, пульта управления (телефона), согласующего устройства, рупорного громкоговорителя, антенны. Радиовещание в вагонах выполнено по схеме Ленинградского метрополитена с использованием полупроводникового усилителя. В хвостовом вагоне установлены сигнальный пульт машиниста и вспомогательные кнопки управления. Там же полностью размещён комплект аппаратуры для радиодиспетчерской связи и поездного радиовещания. Промежуточные вагоны оборудованы дополнительными межвагонными проводами и разъёмами. Несколько изменена электрическая схема вагона, что позволило улучшить его ходовые качества и облегчить привязку схемы автоведения к схеме вагона. Усовершенствована схема контроля и управления вагонными дверями. При эксплуатации составов с автоматическим управлением на станциях закрытого типа поездная бригада не имеет возможности непосредственно наблюдать за посадкой и высадкой пассажиров. Поэтому схема дверной сигнализации предусматривает введение специального дверного реле, контакты которого включены в цепь линейных контакторов. Силовая схема вагона собирается и поезд трогается лишь тогда, когда все двери будут в вагонах закрыты и подан световой сигнал в кабину управления.
В отличие от вагонов предыдущего выпуска, закрытое положение поездных дверей контролируется активным сигналом, то есть двери закрыты - контрольная лампа горит. Дверные блокировки положения вагонных створок на каждом вагоне включены последовательно, что обеспечивает более надежную подачу сигнала о закрытом или открытом положении дверей. При параллельном соединении блокировок, как это выполнено на вагонах типа Г, Д и Е, в случае обрыва цепи одной из блокировок, отсоединения от неё проводов, обгара контакта или повышения его переходного сопротивления, сигнал подастся по-прежнему, а створка двери с поврежденной блокировкой остается без контроля. Для случаев, когда нарушается работа схемы управления дверями или подается запрещающий сигнал на трогание поезда (незакрытие какой-либо створки в поезде), предусмотрена импульсная кнопка, шунтирующая блокировку дверного реле. С её помощью машинист может включить линейные контакторы и привести поезд в движение.
При автоматическом ведении возникают режимы, когда поезд идет на красный сигнал, тормозит и в тот же момент красный сигнал перекрывается на зеленый. В этом случае система автоведения выключает схему торможения и подает сигнал хода. Для смягчения толчков при выключении схемы с ходовых и тормозных позиций в силовую схему вагона вводятся демпферные сопротивления. При разборе схемы торможения сопротивление в цепь тормозного реостата вводится с помощью вновь добавленного линейного контактора ЛК5.
Для питания аппаратуры автоведения радиодиспетчерской связи и цепей управления требуется стабильное напряжение. Применяемый на вагонах метрополитена серий Г, Д и Е глухой заряд аккумуляторной батареи не обеспечивает постоянства напряжения. В эксплуатации наблюдаются колебания напряжения в пределах от 90 до 56 вольт. На серийных вагонах типа Е с электрическими приводами для групповых контроллеров расход энергии резко увеличивается, а ёмкость батарей осталась прежней. Поэтому на модернизированных вагонах ёмкость аккумуляторной батареи повышена с 45 до 60 ампер-часов. Небольшой запас мощности батарей позволит сделать питаемую цепь более жесткой, то есть менее чувствительной к понижению напряжения. Для ограничения верхнего предела напряжения введено реле заряда. С его помощью предполагается поддерживать напряжение в пределах 78-68 вольт.
Поправки эксплуатационников
При подготовке вагонов к опытной эксплуатации работники электродепо "Автово" и института "Гипротранссигналсвязь" выявили в вагонах конструктивные, схемные и технологические дефекты. Оказалось, что конструктивное исполнение схемы управления дверями и дверной сигнализации не отвечает требованиям надёжности. Заводом "Динамо" с участием работников метрополитена и "Гипротранссигналсвизи" разработана новая схема управлении дверями и дверной сигнализацией. Надёжность конструктивного исполнения отдельных элементов дверной схемы была проверена в депо через специальный релейный пускатель.
На серийных вагонах будет изменено крепление кожуха щитка сигнальных ламп. Новая конструкция крепления позволит быстро снимать кожух для замены ламп. Провода цепей автоведения будут присоединены к проводам управления вагона через специальный групповой разъединитель. Это позволит машинисту оперативно отключить схему автоведення от цепей вагона при неисправностях. Расчеты показали, что диаметр крепежных болтов индуктора и толщина задней стенки корпуса кронштейна индуктора недостаточно надёжны. Поэтому решено на серийных вагонах усилить этот ответственный узел устройств автоведения. Также будет улучшена герметизация в местах подсоединения кабелей индуктора к приемным катушкам и мест защиты кабелей брезентовыми рукавами. Шкафы в пассажирском помещении для размещения аппаратуры автоведения и радиостанции оставлены такими же, как в вагонах типа Д, но конструктивно усовершенствованы. На серийных головных вагонах Ема под кузовом на раме вагона со стороны машиниста устанавливается специальный осветитель из четырёх ламп. Совместно со станционным фотоприемником осветитель будет подавать сигнал на открытие станционных дверей, если точность остановки поезда по отношению оси первого станционного дверного проема не превышает ±45 см. При этом полезная ширина вагонного дверного проёма может быть уменьшена максимально не более чем на 25 см. По тормозной программе точность остановки поездов Невско-Василеостровской линии будет такой же, как и на Московско-Петроградской (±30 см). Однако предусмотрена возможность на первый период работы открытие вагонных и станционных дверей при точности остановки поезда ±45 см. 20 осветителей по чертежам "Гипротранссигналсвязь" изготовят объединённые мастерские метрополитена.
Также по требованию института "Гипротранссигналсвязь" на головных и хвостовых вагонах намечено установить вторые авторежимные устройства, сопротивление которых подключается непосредственно к аппаратуре автоведения. Это обеспечит точность остановки поезда на станциях при различных нагрузках в вагонах. Головные и хвостовые вагоны оборудуются педалью безопасности. Нормально в режиме движения поезда это устройство должно находиться в нажатом положении от ноги машиниста. Отключение приведет к срабатыванию пневматических тормозов (вентиль замещения №2) и остановке поезда.
Впереди обкатка, настройка, испытания
Система автоведення на Невско-Василеостровской линии предусматривает автоматическую остановку поезда при наличии запрещающих показаний на проходных светофорах. Завод "Динамо" по условиям перенапряжения на коллекторе двигателей ограничил максимальную скорость движения, а следовательно, и скорость начала торможения на 40‰ уклонах до 65 км/ч, а на профиле, близком к площадке - до 75 км/ч. Торможение на первых пяти позициях до скорости 65-70 км/ч должно быть предусмотрено с задержкой реостатного контроллера - на каждой позиции по 1 сек. Эти ограничения значительно снизили эксплуатационную скорость на Невско-Василеостровской линии. По предварительным расчётам время хода поезда на первый период между конечными станциями будет составлять 10-10.5 мин.
Опытные вагоны приняты комиссией, однако испытания ещё не закончены. Институт "Гипротранссигналсвязь" продолжит экспериментальные работы по увеличению точности остановки вагонов типа Ема. Поскольку серийные вагоны будут конструктивно значительно изменены по сравнению с опытными, заводы Мытищинский машиностроительный и "Динамо" поставят дополнительное оборудование для перемонтажа схемы, смонтируют новую схему дверной сигнализации, установят педаль безопасности.
Вагоны типа Ема и Емх придут в Ленинград без аппаратуры автоведения и радиостанций ЖР-3М. Эта аппаратура на вагонах будет установлена и подключена в депо "Автово" специальной бригадой электриков Мытищинского завода. Её настройку и регулировку выполнят работники дистанции автоматики и связи, а также института "Гипротранссигналсвязь". Работа аппаратуры автоведения на составах будет предварительно проверяться на участке станций "Чернышевская" - "Площадь Восстания".
Перед коллективом электродепо "Автово" стоит задача - подготовить сформированные составы к обкатке на Невско-Василеостровской линии. Такова программа действия для открытия Невско-Василеостровской линии с системой программного управления движения поездов и новыми вагонами.
В октябре [1967 года] Невско-Василеостровская линия Ленинградского метро будет предоставлена эксплуатационникам для настройки напольной аппаратуры автоведения, обкатки и уточнения режимов автоматического движения поездов по трассе, регулировки точности остановки поездов на станциях, а также увязки схемы работы станционных дверей и системы автоведения.
Со станции "Площадь Ленина" отправляется на перегон поезд. Машинист на пульте включает кнопку автоведения. Перед ним загорается лампочка, сигнализируя, что поездная аппаратура включена. Поезд автоматически останавливается на станции "Чернышевская" и автоматически открываются двери в вагонах. Затем они закрываются и поезд следует дальше. Впереди светофор: сигнал "красный", но машинист не тормозит. Автоматически по сигналу с путевой программы собирается схема "на тормоз" и скорость поезда быстро падает. Свет перекрывается на "зеленый", происходит сброс электротормоза, включаются тяговые двигатели. На станции "Площадь Восстания" поезд также останавливается автоматически. Это проходит испытания состав из модернизированных вагонов типа Е. Участок "Чернышевская" - "Площадь Восстания" оснащён опытной аппаратурой автоведения, которая будет установлена на строящейся Невско-Василеостровской линии.
Новая линия уже сейчас в ходе строительства оснащается напольной аппаратурой системы централизованного программно-автоматического управления движением поездов и радиодиспетчерской связью. Межведомственная комиссия приняла вагоны в эксплуатацию, признав их пригодными для работы на этой линии.
Идея создания вагона, который был бы в заводских условиях оснащён аппаратурой автоведения, возникла в 1963 г. Институт "Гипротрансснгналсвязь" разработал проектное задание и рабочие чертежи на аппаратуру автоведения для вагонов типа Е, а заводы Мытищинский машиностроительный и "Динамо" - техническую документацию на модернизированные вагоны. Опытные вагоны построены по государственному плану создания образцов новых машин, оборудования, приборов и изделий.
Особенности новых вагонов
Модернизированные вагоны, в отличие от серийных вагонов типа Е, имеют следующие конструктивные особенности:
* Расположение дверей в кузове вагона соответствует шагу дверных проемов станций закрытого типа.
* Состав формируется из вагонов трех исполнений: головного Ема, хвостового Емх и промежуточных Ем.
* В головном вагоне выполнен монтаж и установлены комплекты аппаратуры автоведения, поездной радиодиспетчерской связи и радиовещания. В комплект аппаратуры автоведения входят: шкаф автоведения, сигнальный пульт машиниста, четыре приёмных индуктора, установленных на буксах передней тележки, сигнальный звонок.
Комплект радиостанции ЖР-ЗМ для радиодиспетчерской связи состоит из приёмопередатчика, пульта управления (телефона), согласующего устройства, рупорного громкоговорителя, антенны. Радиовещание в вагонах выполнено по схеме Ленинградского метрополитена с использованием полупроводникового усилителя. В хвостовом вагоне установлены сигнальный пульт машиниста и вспомогательные кнопки управления. Там же полностью размещён комплект аппаратуры для радиодиспетчерской связи и поездного радиовещания. Промежуточные вагоны оборудованы дополнительными межвагонными проводами и разъёмами. Несколько изменена электрическая схема вагона, что позволило улучшить его ходовые качества и облегчить привязку схемы автоведения к схеме вагона. Усовершенствована схема контроля и управления вагонными дверями. При эксплуатации составов с автоматическим управлением на станциях закрытого типа поездная бригада не имеет возможности непосредственно наблюдать за посадкой и высадкой пассажиров. Поэтому схема дверной сигнализации предусматривает введение специального дверного реле, контакты которого включены в цепь линейных контакторов. Силовая схема вагона собирается и поезд трогается лишь тогда, когда все двери будут в вагонах закрыты и подан световой сигнал в кабину управления.
В отличие от вагонов предыдущего выпуска, закрытое положение поездных дверей контролируется активным сигналом, то есть двери закрыты - контрольная лампа горит. Дверные блокировки положения вагонных створок на каждом вагоне включены последовательно, что обеспечивает более надежную подачу сигнала о закрытом или открытом положении дверей. При параллельном соединении блокировок, как это выполнено на вагонах типа Г, Д и Е, в случае обрыва цепи одной из блокировок, отсоединения от неё проводов, обгара контакта или повышения его переходного сопротивления, сигнал подастся по-прежнему, а створка двери с поврежденной блокировкой остается без контроля. Для случаев, когда нарушается работа схемы управления дверями или подается запрещающий сигнал на трогание поезда (незакрытие какой-либо створки в поезде), предусмотрена импульсная кнопка, шунтирующая блокировку дверного реле. С её помощью машинист может включить линейные контакторы и привести поезд в движение.
При автоматическом ведении возникают режимы, когда поезд идет на красный сигнал, тормозит и в тот же момент красный сигнал перекрывается на зеленый. В этом случае система автоведения выключает схему торможения и подает сигнал хода. Для смягчения толчков при выключении схемы с ходовых и тормозных позиций в силовую схему вагона вводятся демпферные сопротивления. При разборе схемы торможения сопротивление в цепь тормозного реостата вводится с помощью вновь добавленного линейного контактора ЛК5.
Для питания аппаратуры автоведения радиодиспетчерской связи и цепей управления требуется стабильное напряжение. Применяемый на вагонах метрополитена серий Г, Д и Е глухой заряд аккумуляторной батареи не обеспечивает постоянства напряжения. В эксплуатации наблюдаются колебания напряжения в пределах от 90 до 56 вольт. На серийных вагонах типа Е с электрическими приводами для групповых контроллеров расход энергии резко увеличивается, а ёмкость батарей осталась прежней. Поэтому на модернизированных вагонах ёмкость аккумуляторной батареи повышена с 45 до 60 ампер-часов. Небольшой запас мощности батарей позволит сделать питаемую цепь более жесткой, то есть менее чувствительной к понижению напряжения. Для ограничения верхнего предела напряжения введено реле заряда. С его помощью предполагается поддерживать напряжение в пределах 78-68 вольт.
Поправки эксплуатационников
При подготовке вагонов к опытной эксплуатации работники электродепо "Автово" и института "Гипротранссигналсвязь" выявили в вагонах конструктивные, схемные и технологические дефекты. Оказалось, что конструктивное исполнение схемы управления дверями и дверной сигнализации не отвечает требованиям надёжности. Заводом "Динамо" с участием работников метрополитена и "Гипротранссигналсвизи" разработана новая схема управлении дверями и дверной сигнализацией. Надёжность конструктивного исполнения отдельных элементов дверной схемы была проверена в депо через специальный релейный пускатель.
На серийных вагонах будет изменено крепление кожуха щитка сигнальных ламп. Новая конструкция крепления позволит быстро снимать кожух для замены ламп. Провода цепей автоведения будут присоединены к проводам управления вагона через специальный групповой разъединитель. Это позволит машинисту оперативно отключить схему автоведення от цепей вагона при неисправностях. Расчеты показали, что диаметр крепежных болтов индуктора и толщина задней стенки корпуса кронштейна индуктора недостаточно надёжны. Поэтому решено на серийных вагонах усилить этот ответственный узел устройств автоведения. Также будет улучшена герметизация в местах подсоединения кабелей индуктора к приемным катушкам и мест защиты кабелей брезентовыми рукавами. Шкафы в пассажирском помещении для размещения аппаратуры автоведения и радиостанции оставлены такими же, как в вагонах типа Д, но конструктивно усовершенствованы. На серийных головных вагонах Ема под кузовом на раме вагона со стороны машиниста устанавливается специальный осветитель из четырёх ламп. Совместно со станционным фотоприемником осветитель будет подавать сигнал на открытие станционных дверей, если точность остановки поезда по отношению оси первого станционного дверного проема не превышает ±45 см. При этом полезная ширина вагонного дверного проёма может быть уменьшена максимально не более чем на 25 см. По тормозной программе точность остановки поездов Невско-Василеостровской линии будет такой же, как и на Московско-Петроградской (±30 см). Однако предусмотрена возможность на первый период работы открытие вагонных и станционных дверей при точности остановки поезда ±45 см. 20 осветителей по чертежам "Гипротранссигналсвязь" изготовят объединённые мастерские метрополитена.
Также по требованию института "Гипротранссигналсвязь" на головных и хвостовых вагонах намечено установить вторые авторежимные устройства, сопротивление которых подключается непосредственно к аппаратуре автоведения. Это обеспечит точность остановки поезда на станциях при различных нагрузках в вагонах. Головные и хвостовые вагоны оборудуются педалью безопасности. Нормально в режиме движения поезда это устройство должно находиться в нажатом положении от ноги машиниста. Отключение приведет к срабатыванию пневматических тормозов (вентиль замещения №2) и остановке поезда.
Впереди обкатка, настройка, испытания
Система автоведення на Невско-Василеостровской линии предусматривает автоматическую остановку поезда при наличии запрещающих показаний на проходных светофорах. Завод "Динамо" по условиям перенапряжения на коллекторе двигателей ограничил максимальную скорость движения, а следовательно, и скорость начала торможения на 40‰ уклонах до 65 км/ч, а на профиле, близком к площадке - до 75 км/ч. Торможение на первых пяти позициях до скорости 65-70 км/ч должно быть предусмотрено с задержкой реостатного контроллера - на каждой позиции по 1 сек. Эти ограничения значительно снизили эксплуатационную скорость на Невско-Василеостровской линии. По предварительным расчётам время хода поезда на первый период между конечными станциями будет составлять 10-10.5 мин.
Опытные вагоны приняты комиссией, однако испытания ещё не закончены. Институт "Гипротранссигналсвязь" продолжит экспериментальные работы по увеличению точности остановки вагонов типа Ема. Поскольку серийные вагоны будут конструктивно значительно изменены по сравнению с опытными, заводы Мытищинский машиностроительный и "Динамо" поставят дополнительное оборудование для перемонтажа схемы, смонтируют новую схему дверной сигнализации, установят педаль безопасности.
Вагоны типа Ема и Емх придут в Ленинград без аппаратуры автоведения и радиостанций ЖР-3М. Эта аппаратура на вагонах будет установлена и подключена в депо "Автово" специальной бригадой электриков Мытищинского завода. Её настройку и регулировку выполнят работники дистанции автоматики и связи, а также института "Гипротранссигналсвязь". Работа аппаратуры автоведения на составах будет предварительно проверяться на участке станций "Чернышевская" - "Площадь Восстания".
Перед коллективом электродепо "Автово" стоит задача - подготовить сформированные составы к обкатке на Невско-Василеостровской линии. Такова программа действия для открытия Невско-Василеостровской линии с системой программного управления движения поездов и новыми вагонами.