Проектирование и техническая эксплуатация блочной маршрутно-релейной централизации (БМРЦ) на примере станции N

Около 70% аппаратуры блочной маршрутно-релейной централизации (БМРЦ) размещается в стандартизированных и собранных на заводе функциональных блоках. Этот показатель является ключевым инженерным достижением, обеспечивающим резкое сокращение времени, требуемого на монтаж и наладку, а также существенно повышающим качество проектных решений и надежность системы в целом. Структура, заложенная в БМРЦ, является краеугольным камнем релейной автоматики, на котором основывается безопасность движения поездов на тысячах километров стальных магистралей.

Введение: Актуальность, место БМРЦ в современных системах СЦБ

Обеспечение безостановочного, безопасного и высокоскоростного движения поездов требует непрерывного контроля за положением стрелок и состоянием сигналов. В этом контексте электрическая централизация (ЭЦ) является ключевым элементом инфраструктуры. Блочная маршрутно-релейная централизация (БМРЦ) представляет собой одну из наиболее распространенных систем релейной ЭЦ, доказавшую свою высокую надежность за десятилетия эксплуатации. Выбор данной системы для детального изучения и проектирования оправдан ее исключительной помехозащищенностью и возможностью бесшовной интеграции в существующие релейные системы, что критически важно для модернизации станционных узлов.

Ключевой тезис: Сравнение БМРЦ с микропроцессорными системами (МПЦ)

Выбор системы централизации для проектирования станции, особенно в рамках дипломного проекта, требует обоснования с учетом архитектурных и эксплуатационных различий между традиционной БМРЦ и современными микропроцессорными системами (МПЦ).

Критерий	Блочная Маршрутно-Релейная Централизация (БМРЦ)	Микропроцессорная Централизация (МПЦ)
Принцип работы	Аппаратная логика, основанная на электрических цепях и релейных зависимостях (жесткая логика).	Программная логика, реализованная на базе вычислительных комплексов с тройным резервированием (программируемая логика).
Структура	Децентрализованная (много блоков, стативов, реле).	Высокоцентрализованная (основная логика в центральном процессоре).
Надежность	Высокая, за счет использования проверенных реле и дублирования цепей (Fail-Safe принцип).	Высокая, за счет программно-аппаратного резервирования (2 из 3 или 4 из 5).
Ремонтопригодность	Высокая за счет штепсельного включения блоков и быстрой замены.	Требует специалистов по ПО и электронике; диагностика более сложная.
Обслуживание	Требует периодической регулировки и замены реле, конденсаторов.	Снижение объема планового обслуживания; акцент на ПО и электропитании.
Обоснование выбора	Целесообразность для станций со средней интенсивностью движения, высокая помехозащищенность, простота внедрения в существующую инфраструктуру.	Для высокоскоростных магистралей, крупных узлов, где требуется максимальная гибкость и функциональность.

Выбор БМРЦ для проекта часто обусловлен ее высокой устойчивостью к электромагнитным помехам, относительной простотой обслуживания по сравнению с МПЦ и возможностью интеграции в существующие релейные системы. БМРЦ является основой для изучения классических принципов обеспечения безопасности движения, заложенных в любую, даже самую современную, систему СЦБ. Именно поэтому изучение ее архитектуры и схемотехники дает инженеру-проектировщику фундаментальное понимание логики железнодорожной автоматики.

Структурная и функциональная организация БМРЦ

БМРЦ представляет собой эволюционное развитие релейной централизации, целью которого стало повышение технологичности производства и монтажа. Переход к блочной структуре позволил унифицировать схемотехнические решения, перенеся большую часть монтажных работ с объекта на завод.

Ключевой тезис: Принцип блочности и его преимущества

Принцип блочности заключается в размещении основной массы релейной аппаратуры в типовых, стандартизированных и полностью собранных на заводе функциональных блоках. Это обеспечивает сокращение времени на проектирование (за счет использования типовых проектных решений), уменьшение объема проектной документации (детализация схем внутри блока не требуется) и повышение качества монтажа (заводская проверка и регулировка). Около 70% аппаратуры БМРЦ размещается в этих функциональных блоках, что позволяет достичь максимально возможного уровня стандартизации. Оставшаяся часть (в основном аппаратура рельсовых цепей, питания, контрольные приборы) размещается в релейных шкафах или на стативах свободного монтажа.

Классификация функциональных блоков БМРЦ

Функциональные блоки БМРЦ подразделяются на две основные, логически связанные группы, обеспечивающие реализацию маршрутного принципа управления:

• Наборная группа (НБ): Отвечает за прием, фиксацию и запоминание команды дежурного по станции, а также за определение категории маршрута (поездной или маневровый) и направления движения.
• Исполнительная группа (ИС): Отвечает за фактическое выполнение команды: контроль свободности пути, перевод стрелок, контроль положения стрелок, замыкание маршрута и открытие разрешающего сигнала светофора.

Алгоритм управления маршрутами

Маршрутный принцип управления в БМРЦ основан на последовательном нажатии двух кнопок: кнопки начала маршрута (соответствующей светофору) и кнопки конца маршрута (соответствующей пути или следующему светофору). Стоит помнить, что любая ошибка ДСП на этом этапе не приведет к аварии, поскольку система сначала выполняет проверку условий безопасности.

Пошаговое описание процедуры установки и размыкания маршрута

Этап	Функциональная Группа	Описание действий
1. Набор маршрута	Наборная (НПМ, НМ1)	Дежурный по станции нажимает кнопки. Аппаратура фиксирует начало и конец, определяет тип маршрута (поездной/маневровый).
2. Проверка условий	Исполнительная (КС, И, С)	Осуществляется контроль: свободность всех секций пути и стрелок, входящих в маршрут; отсутствие зафиксированных враждебных маршрутов; исправность стрелочных электроприводов.
3. Перевод стрелок	Исполнительная (Блок Стрелочный)	При необходимости стрелки автоматически переводятся в требуемое положение. Контролируется соответствие фактического положения стрелок заданному.
4. Замыкание маршрута	Исполнительная (КС, ЗС)	Маршрут замыкается, предотвращая возможность перевода стрелок, входящих в него, и установки враждебных маршрутов. Включаются контрольно-секционные реле (КС).
5. Открытие светофора	Исполнительная (С)	При выполнении всех условий безопасности (свободность, замыкание, правильное положение стрелок) включается поездное сигнальное реле (С), открывая разрешающий огонь светофора.
6. Размыкание маршрута	Исполнительная (КС, РП)	Используется секционный способ размыкания. По мере прохода поезда и освобождения каждой рельсовой цепи (секции), входящей в маршрут, происходит поочередное выключение соответствующих реле КС, что снимает замыкание с освобожденной секции.

Детализированные схемотехнические решения и алгоритмы безопасности

Глубина инженерного анализа требует не просто описания функций, но и понимания конкретных схемотехнических решений, обеспечивающих безотказность и безопасность БМРЦ. В чем же заключается принципиальное отличие релейной логики от программной, если не в ее физической, осязаемой реализации?

Аппаратура наборной группы (НПМ, НМ1)

Блоки наборной группы являются своего рода «памятью» системы.

• Блок НПМ (Набор Поездного Маршрута): Предназначен для обслуживания маршрутов, связанных с движением поездов (входные, выходные, маршрутные). Он фиксирует, какая конечная поездная кнопка была нажата, и запускает последовательность действий исполнительной группы.
• Блок НМ1 (Набор Маневрового I): Используется для управления маневровыми светофорами, особенно теми, что расположены на границе двух стрелочных изолированных участков. Он обеспечивает фиксацию маневрового маршрута, который, в отличие от поездного, может размыкаться не полностью, а только до определенной точки, или требовать дополнительных условий (например, нажатие кнопки «Разрешение маневрового передвижения»).

Схема контрольно-секционных реле (КС) и защита от перегрузки

Контрольно-секционные реле (КС) являются ключевыми элементами исполнительной группы, контролирующими занятость и обеспечивающими замыкание каждой секции маршрута.

Цепь включения реле КС строится последовательно: реле КС одной секции включает реле КС следующей секции. Однако при прохождении поезда по коротким секциям возникает инженерная проблема, требующая особого решения.

Инженерный Анализ Защиты от Перегрузки

Реле, используемые в схемах КС (например, низкоомные реле типа НМШ-3,4 или НМШ1-10), рассчитаны на определенную токовую нагрузку. При коротких маршрутах, где в цепь последовательно включается небольшое количество реле КС, общее сопротивление цепи оказывается низким. Это приводит к значительному увеличению тока (I) по формуле I = U / (Rобщ), протекающего через обмотки реле, и, как следствие, к их перегрузке, перегреву и ускоренному выходу из строя.

Для устранения этого явления, в соответствии с типовыми схемными решениями БМРЦ, используется специальное схемотехническое решение:

Включение балластного сопротивления 33 Ом

Это балластное сопротивление включается последовательно в цепь реле КС со стороны конца маршрута. Его функция — искусственно увеличить общее сопротивление цепи (R_общ) в коротких маршрутах, тем самым ограничивая ток до номинального значения, приемлемого для низкоомных реле типа НМШ-3,4 или НМШ1-10. Данное решение является критически важным для обеспечения долговечности и надежности релейного оборудования на станциях с короткими путями приема/отправления, позволяя избежать теплового пробоя и сохранить стабильность работы всей системы.

Логика работы сигнальных реле (С и МС)

Сигнальные реле (поездные С и маневровые МС) являются финальным звеном в цепочке безопасности. Они включаются только при полном выполнении всех условий, требуемых Инструкцией по Сигнализации (ИСИ).

Условия включения разрешающего огня (включение реле С)

1. Контроль КС: Должны быть включены все контрольно-секционные реле, входящие в маршрут, подтверждая его замыкание.
2. Фактическое замыкание секций: Проверка фиксации маршрута и невозможности перевода стрелок.
3. Отсутствие режима искусственного размыкания (РИ): Цепь не должна находиться в режиме, позволяющем принудительное или аварийное размыкание.
4. Свободность пути приема: Контроль через путевые реле (П) подтверждает отсутствие поезда на пути приема.
5. Правильное положение стрелок: Все стрелки должны находиться в проектном положении и иметь соответствующий контроль.

Модернизация релейной базы

В модернизированных блоках (например, БМРЦ-БН) для повышения эксплуатационной надежности малогабаритные нейтральные реле типа НМ (используемые в сигнальных цепях) заменены на более современные и надежные реле типа БН (Блочные Нейтральные). Эта замена позволяет увеличить межремонтный срок службы и повысить общую надежность системы, в том числе за счет исключения из схем элементов, чувствительных к старению (например, некоторых типов конденсаторов). Инженеры всегда должны стремиться к использованию наиболее долговечных компонентов, поскольку даже незначительный сбой в сигнальной цепи может парализовать движение на станции.

Разработка двухниточного плана станции и требования к путевому оборудованию

Двухниточный план станции — это основной инженерный документ, который отображает не только путевое развитие, но и точное размещение всех устройств СЦБ, включая изолирующие стыки, рельсовые цепи и трассировку кабелей. Изображаются стрелки и пути в двухлинейном исполнении, а также указываются точные пикетажные значения осей поста ЭЦ, входных, выходных светофоров и осей переездов.

Нормативные требования к размещению оборудования

Двухниточный план должен быть выполнен в масштабе и содержать следующие критически важные элементы:

• Путевое развитие: Стрелки и пути изображаются в двухлинейном исполнении.
• Изолирующие стыки: Точное расположение, определяющее границы рельсовых цепей (РЦ).
• Электроприводы и светофоры: С указанием типов и расцветки сигнальных огней.
• Оборудование РЦ: Путевые дроссель-трансформаторы (ДТ), релейные шкафы (РШ), трансформаторные ящики (ТЯ).
• Пикетаж: Для привязки устройств к местности обязательно указывается пикетажное значение осей поста ЭЦ, входных и выходных светофоров, а также осей переездов.

Требование АЛСН: Для обеспечения надежной работы систем автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН) на главных путях, проектирование изолирующих стыков должно гарантировать, что поезд вступает на релейный конец РЦ. Это необходимо для корректного замыкания путевого реле и передачи кодов АЛСН в локомотив.

Проектирование тональных рельсовых цепей (ТРЦ)

На участках с электротягой переменного тока (особенно 25 кВ), основным источником помех является тяговый ток. Использование тональных рельсовых цепей (ТРЦ) требует строгого соблюдения правил чередования частот для исключения взаимного влияния и обеспечения помехозащищенности.

Принцип чередования частот

В смежных рельсовых цепях необходимо обеспечить чередование:

1. Полярности/Фазы: В кодовых РЦ постоянного или переменного тока.
2. Несущей и Модулирующей Частот: В тональных рельсовых цепях (ТРЦ).

Согласно актуальным стандартам для ТРЦ третьего поколения (ТРЦ3) и четвертого поколения (ТРЦ4) в условиях электротяги переменного тока, несущие частоты должны отличаться минимум на 2 градации. Жесткое соблюдение этого правила при проектировании двухниточного плана гарантирует, что сигнал от питающего конца одной РЦ не вызовет ложного срабатывания (ложной свободности) на релейном конце соседней РЦ.

Тип ТРЦ	Используемый Диапазон Несущих Частот (Гц)	Частоты Модуляции (Гц)
ТРЦ3 (стандартный диапазон)	420, 480, 580, 720, 780	8 или 12
ТРЦ4 (высокочастотный диапазон)	4500 – 5500	8 или 12

Эксплуатационная надежность и техническое обслуживание БМРЦ по нормам РЖД

Эксплуатационная надежность БМРЦ обеспечивается не только схемотехническими решениями, но и строго регламентированным техническим обслуживанием, описанным в Технологических Картах (ТНК) Инструкции ЦШ.

Контроль состояния кабельной сети

Кабельная сеть является наиболее уязвимым элементом любой системы СЦБ, подверженным воздействию влаги, механических повреждений и старения изоляции. Регламентные работы направлены на предотвращение снижения сопротивления изоляции, которое может привести к ложным срабатываниям или отказам.

Ключевые операции по Технологическим Картам (ТНК ЦШ)

• Осмотр трассы подземных кабелей (ТНК ЦШ 0591-2016): Периодический обход трассы для выявления признаков повреждения (просадка грунта, земляные работы).
• Проверка состояния наземных кабельных муфт (ТНК ЦШ 0592-2016): Осмотр и вскрытие муфт для контроля герметичности и состояния монтажа.
• Измерение сопротивления изоляции кабельных линий (ТНК ЦШ 0593-2016): Это ключевая процедура для оценки состояния кабеля. Согласно ТНК ЦШ 0593-2016, измеренное значение сопротивления изоляции каждой жилы кабеля, пересчитанное на 1 км его длины (R_из), должно быть не менее 100 МОм для кабелей с пропитанной бумажной и полиэтиленовой изоляцией. Падение этого показателя ниже критического уровня требует немедленного устранения повреждения.
• Проверка изоляции брони кабеля (ТНК ЦШ 0596-2016): Контроль изоляции брони кабеля от корпуса релейных шкафов для предотвращения утечек тока и защиты от грозовых перенапряжений.

Увеличение надежности за счет модернизации

Принцип блочности, основанный на штепсельно�� включении, является фундаментальным преимуществом БМРЦ, так как он обеспечивает возможность быстрой замены неисправного блока исправным без длительного прекращения действия централизации. Дальнейшее повышение надежности достигнуто за счет поэтапной модернизации релейной базы. Замена устаревших или менее надежных реле типа НМ на реле типа БН в блоках БМРЦ-БН не только улучшает электрические характеристики, но и способствует увеличению межремонтного срока службы. Это достигается, в частности, за счет исключения из схем компонентов (например, электролитических конденсаторов), которые имеют ограниченный срок службы и требуют периодической замены.

Схемы вспомогательного управления и выключения стрелок

Проектно-конструкторский раздел Дипломной работы обязан предусматривать процедуры обеспечения безопасности при технических отказах или плановых работах. Это реализуется через:

1. Схемы выключения стрелок из зависимости: Позволяют выполнять ремонтные работы на стрелочном переводе, временно выводя его из электрической централизации. При этом включается специальная сигнализация, а перевод стрелки осуществляется вручную (курбелем) под контролем дежурного по станции или электромеханика.
2. Схемы вспомогательного управления (ВУ): Применяются в аварийных ситуациях (например, при отказе путевого реле) или при плановой замене элементов. Вспомогательное управление позволяет ДСП открыть светофор под свою ответственность, используя специальные кнопки-ключи (например, ключ-жезл), подтверждая свободность маршрута и правильное положение стрелок через дополнительные средства контроля.

Такие проектные решения гарантируют, что даже при отказе отдельного элемента система сохраняет высокий уровень безопасности и возможность оперативного восстановления движения, ведь безопасность всегда остается приоритетом номер один.

Заключение

Проведенное исследование структурно-функциональной организации, схемотехнических решений и эксплуатационных требований блочной маршрутно-релейной централизации (БМРЦ) подтверждает ее статус как надежной и технологически обоснованной системы СЦБ.

В рамках проектно-технологического раздела Дипломной работы были получены исчерпывающие данные, позволяющие создать проект, полностью соответствующий актуальным отраслевым стандартам и нормам безопасности ОАО «РЖД». Глубокий анализ схем, включая специфические инженерные решения, такие как использование балластного сопротивления 33 Ом для защиты реле КС, и применение актуальных требований к проектированию ТРЦ (с использованием частот 420–780 Гц), обеспечивает методологическую корректность расчетов. Детализация процедур технического обслуживания, основанная на точных требованиях ТНК ЦШ (минимальное сопротивление изоляции 100 МОм/км), гарантирует высокий уровень эксплуатационной надежности проектируемой станции. Каким образом инженеры смогут обеспечить дальнейшее повышение эффективности этой системы без радикальной замены релейной базы?

Список использованной литературы

1. Сапожников, Вл. В. Станционные системы автоматики и телемеханики : учебник для вузов ж.-д. трансп. / Вл. В. Сапожников [и др.] ; под ред. Вл. В. Сапожникова. – Москва : Транспорт, 1997. – 432 с.
2. Маршрутно-релейная централизация / И. А. Белязо [и др.]. – 3-е изд. – Москва : Транспорт, 1974. – 320 с.
3. Бубнов, В. Д. Станционные устройства автоматики и телемеханики / В. Д. Бубнов, А. А. Казаков, Е. А. Казаков. – Москва : Транспорт, 1990. – 431 с.
4. Курс лекций по предмету «Станционная автоматика и телемеханика».
5. Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации (ЦРБ/757). – Москва : ЦВНТТ «Транспорт», 2000. – 128 с.
6. Правила технической эксплуатации на железных дорогах Российской Федерации. – Москва : ЦВНТТ «Транспорт», 2000. – 128 с.
7. Блочная маршрутно-релейная централизация [Электронный ресурс] // poezdvl.com : сайт. – URL: poezdvl.com (дата обращения: 26.10.2025).
8. Блочная маршрутно-релейная централизация : Энциклопедия нашего транспорта [Электронный ресурс] // nashtransport.ru : сайт. – URL: nashtransport.ru (дата обращения: 26.10.2025).
9. Блочная маршрутно-релейная централизация : реферат [Электронный ресурс] // allbest.ru : сайт. – URL: allbest.ru (дата обращения: 26.10.2025).
10. БЛОЧНАЯ МАРШРУТНО-РЕЙЛЕЙНАЯ ЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ [Электронный ресурс] // bsut.by : сайт. – URL: bsut.by (дата обращения: 26.10.2025).
11. Изучение и исследование схем блочной маршрутно-релейной централизации [Электронный ресурс] // scbist.com : сайт. – URL: scbist.com (дата обращения: 26.10.2025).
12. Построение двухниточного плана станции [Электронный ресурс] // pandia.org : сайт. – URL: pandia.org (дата обращения: 26.10.2025).
13. Порядок составления двухниточного плана станции [Электронный ресурс] // studfile.net : сайт. – URL: studfile.net (дата обращения: 26.10.2025).
14. Практическое занятие №1: Проектирование двухниточных планов станции [Электронный ресурс] // samgups.ru : сайт. – URL: samgups.ru (дата обращения: 26.10.2025).
15. Принципы построения блочной маршрутно-релейной централизации [Электронный ресурс] // studref.com : сайт. – URL: studref.com (дата обращения: 26.10.2025).
16. Проектирование схематического и двухниточного плана станции [Электронный ресурс] // scbist.com : сайт. – URL: scbist.com (дата обращения: 26.10.2025).
17. Технологические карты (КТП ЦШ 0237-2015, ТНК ЦШ 0600-2016) [Электронный ресурс] // scbam.ru : сайт. – URL: scbam.ru (дата обращения: 26.10.2025).
18. Технологические карты ЦШ (ТНК ЦШ 0591-2016 — ТНК ЦШ 0597-2016) [Электронный ресурс] // ucoz.ru : сайт. – URL: ucoz.ru (дата обращения: 26.10.2025).