Расчет работоспособности рельсовой цепи

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Иркутский государственный университет путей сообщения

Кафедра «АТ»

Курсовая работа

Расчет работоспособности рельсовой цепи

Выполнил:

студент группы АТС -01-1

уч. шифр Б-06-АТС-167к

Иванов С.Д.

Проверил:

преподаватель

Трофимов Ю.А.

Иркутск, 2011



Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет режимов работы РЦ

3. Расчет нормального режима

4. Расчет шунтового режима

5. Расчет контрольного режима

6. Расчет режима АЛС

7. Расчет режима короткого замыкания

Заключение

Список использованной литературы

шунтовой трансформатор ток замыкание



Введение

Рельсовая цепь является основным элементом современных систем автоматики и телемеханики, регулирующих движение поездов на железных дорогах. Она выполняет функции датчика информации о свободности и целости рельсового пути изолированного участка, а также используется в качестве телемеханического канала связи между проходными светофорами и между путевыми и локомотивными устройствами.

Рельсовой цепью называют совокупность рельсовой линии и аппаратуры, подключаемой к ней в начале и конце. Проводами рельсовой линии РЛ служат рельсы железнодорожного пути.

Рельсовая линия - это электрическая цепь с равномерно распределенными параметрами (продольное электрическое сопротивление рельсов и проводимость изоляции между рельсами). Изоляцией между проводами рельсовой линии являются шпалы, балласт и земляное полотно.

Рельсовые цепи были и остаются самым малонадежным элементом железнодорожной автоматики и телемеханики, вследствие подверженности отрицательного влияния на устойчивость их работы, меняющегося в широких пределах сопротивления изоляции и возникающих переходных сопротивлений в местах скреплений рельсов между собой и подсоединения к ним аппаратуры рельсовых цепей, приносящим более 50% отказов в работе этих устройств.

Фазочувствительные РЦ частотой 25 Гц при электротяге переменного тока применяются на станциях с путевым приемником ДСШ-16 или перегонах, оборудованных усовершенствованной самопроверяемой модернизированной автоблокировкой с путевым приемником типа ДСШ-15.

Питание этих станционных фазочувствительных рельсовых цепей частотой 25 Гц осуществляется от схемы сфазированных преобразователей частоты ПЧ50/25. Напряжения питания путевых обмоток ПХЛ-- ОХЛ и местных обмоток ПХМ--ОХМ путевого реле сдвинуты по фазе на 90⁰, что обеспечивает идеальные фазовые соотношения в реле без дополнительных фазосдвигающих элементов в схеме.

На релейном конце параллельно реле включен защитный блок ЗБ-ДСШ, представляющий собой LC фильтр, настроенный в резонанс на частоте 50 Гц. Блок ЗБ-ДСШ выполняет роль заграждающего фильтра от помех на частоте тягового тока 50 Гц. На частоте сигнального тока 25 Гц блок ЗБ-ДСШ имеет емкостное сопротивление и совместно с индуктивностью путевой обмотки реле образует параллельный контур с большим сопротивлением на частоте 25 Гц сигнального тока.

Условные обозначения на принципиальной схеме:

- R₀=2,2 Ом - нерегулируемый резистор;

- QF - автоматический выключатель многократного действия типа АВМ;

- FV - выравниватель оксидно-цинковый ВОЦН-220;

- FU=20 А - предохранитель;

- ЗБ-ДСШ - защитный блок.



1. Исходные данные

Тип анализируемой РЦ - станционная двухниточная РЦ частотой 25 Гц с двумя дроссель-трансформаторами типа ДТ-1-150 и фазочувствительными реле типа ДСШ-13, кодируемая с питающего конца. Электротяга переменного тока.

Параметры рельсовой линии:

- длина РЦ ;

- удельное сопротивление рельсов ;

- минимальное удельное сопротивление изоляции рельсовой линии ;

- cопротивление кабеля между изолирующими трансформаторами и путевым реле ;

- сопротивление соединительных проводов между дроссель-трансформатором и релейным изолирующим трансформатором ;

- коэффициент поверхностной утечки .

Электрические характеристики рельсовой цепи:

- сопротивление путевого реле ;

- идеальный приведенный угол реле ДСШ-13 ;

- рабочее напряжение путевого реле ;

- рабочий ток путевого реле ;

- коэффициент надежного возврата путевого реле ;

- приведенный коэффициент возврата путевого реле ;

- сопротивление ограничивающего резистора ;

- допустимый коэффициент перегрузки путевого реле;

- коэффициенты четырехполюсника ДТ-1-150 релейного конца:

; ; ; ;

- питающего конца:

; ; ; ;

- коэффициенты четырехполюсника ИТ типа ПРТ-А для релейного конца при коэффициенте трансформации :

; ; ; ;

- сопротивление защитного блока ЗБ-ДСШ ;

- нормативный ток АЛСН ;

- коэффициент, учитывающий колебание напряжения источника питания от номинального значения =1,025;

- коэффициент схемы при двух дроссель-трансформаторах S₁ = S₂=1;

- коэффициент взаимной индукции рельсов М₁₂=.

2. Расчет режимов работы РЦ

При анализе и расчете РЦ её обычно заменяют общей схемой, состоящей из каскадного соединения трех четырехполюсников: Н, РЛ и К. Четырехполюсники Н и К замещают промежуточную и защитную аппаратуру соответственно питающего и релейного концов; четырехполюсник РЛ замещает только рельсовую линию и называется рельсовым четырехполюсником. Последний может замещать рельсовую линию во всех основных режимах - нормальном, шунтовом и контрольном. При проектировании и расчетах РЦ четырехполюсники обычно идеализируют и рассматривают как линейные, пассивные и однородные.

Схема замещения фазочувствительной РЦ:



Коэффициенты четырехполюсника аппаратуры питающего конца:

А_н=3,382е^-j9,797є

В_н=0,774е^j2.123є Ом

С_н=0,302е^-j60є См

D_н=0,333е ^j0є

Коэффициенты четырехполюсника аппаратуры релейного конца:

А_к=0,022е ^-j45.147є, В_к=6,816e ^j11.129є Ом, С_к=0,115е ^-j71.661є См, D_к=59,698е ^-j8.505є

3. Расчет нормального режима

Нормальным режимом называется такое состояние исправной и свободной от подвижного состава РЦ, при котором путевой приемник выдает дискретную информацию «Свободно».

В нормальном режиме необходимо выделять 2 состояния:

- рабочее - когда при наихудших условиях для передачи сигналов по рельсовой линии на вход приемника должен поступать сигнал рабочего уровня;

- перегрузки - когда при наилучших условиях для передачи сигналов на вход приемника должен поступать сигнал не выше допустимого уровня перегрузки.

Схема замещения РЦ в нормальном режиме:

Коэффициент распространения волны в рельсовой линии:

.

Волновое сопротивление рельсовой линии:

.

Коэффициенты рельсового четырехполюсника:

;

;

.

Напряжение и ток в конце рельсовой линии:

;

Напряжение и ток в начале рельсовой линии:

;

Минимальные значения напряжения и тока питающего трансформатора:

.

Угол расстройки реле:

,

где . Действие сигнала, поступающего на вход фазочувствительного приемника, уменьшается пропорционально , поэтому для компенсации этого напряжения ток и мощность источника должны быть увеличены в соответствии с соотношениями:



;

Для трансформатора типа ПРТ-А можно принять , поэтому коэффициент, учитывающий градацию напряжения

.

Фактический минимальный ток ПЧ:

.

Мощность, потребляемая рельсовой цепью в нормальном режиме:

.

Обратное входное сопротивление четырехполюсника :

.

Прямое входное сопротивление четырехполюсника :



Прямой коэффициент снижения тока в четырехполюснике К:

Максимальное сопротивление передачи общей схемы замещения РЦ в нормальном режиме и минимальном сопротивлении изоляции:

Минимальное сопротивление передачи общей схемы замещения РЦ в нормальном режиме и сопротивлении изоляции близкому к бесконечности:

.

Коэффициент перегрузки реле:

.

. При расчете фазочувствительных РЦ следует учитывать особенности реле ДСШ, срабатывание которых зависит не только от величины напряжения на путевом элементе _ПЭ, но и от угла сдвига фазы этого напряжения относительно опорного напряжения, роль которого выполняет напряжение, подаваемое на местный элемент реле ДСШ _МЭ. Векторная диаграмма фазовых соотношений реле ДСШ при двухфазной системе питания:



Вывод: работу РЦ в нормальном режиме оценивают коэффициентом перегрузки. Он равен отношению фактического напряжения на путевом приемнике к рабочему. Значение коэффициента перегрузки не превышает максимально допустимый, равный . Полученное в результате расчетов значение коэффициента перегрузки , следовательно, РЦ в нормальном режиме будет работать.

4. Расчет шунтового режима

Шунтовым режимом называется такое состояние РЦ, при котором ее путевой приемник выдает дискретную информацию “Занято” при наложении в любой точке РЛ поездного шунта сопротивлением не ниже нормативного.

Шунтовой режим рассчитывается путем определения коэффициента шунтовой чувствительности на релейном конце и на питающем конце , которые определяются сравнением допустимого напряжения и фактического минимального напряжения , определенного в расчете нормального режима РЦ.

Для всех РЦ принято сопротивление нормативного шунта Rшн=0,06 Ом.

Схема замещения фазочувствительной РЦ в шунтовом режиме:

Коэффициенты четырехполюсника рельсовой линии при наложении нормативного шунта на релейном конце:

;

;

;

Полное сопротивление передачи при шунтировании на релейном конце. Коэффициент шунтовой чувствительности на релейном конце:

;

,



где - аргумент комплекса сопротивления передачи .

;

Коэффициенты четырехполюсника рельсовой линии при наложении шунта на питающем конце:

; ;

;

.

Полное сопротивление передачи при шунтировании на питающем конце:

Коэффициент шунтовой чувствительности на питающем конце:

,

;



где - аргумент комплекса сопротивления передачи .

Вывод: критерием оценки шунтового режима служит коэффициент чувствительности к поездному шунту , определяемый как отношение напряжения надежного выключения приемника к фактическому напряжению на путевом приемнике. Шунтовой режим выполняется, если при наложении нормативного шунта в любой точке рельсовой линии. Полученное значение коэффициента чувствительности на релейном конце равно 1,207, что , а на питающем конце он равен 0,996, что . Для того, чтобы , необходимо увеличить допустимое напряжение на питающем конце - .

5. Расчет контрольного режима

Контрольным режимом называется такое состояние РЦ, при котором путевой приемник выдает информацию о занятости участка при полном электрическом разрыве рельса в любой точке рельсовой линии.

Критерием надежности контрольного режима служит безразмерный относительный коэффициент чувствительности К_кп , значение которого должно отвечать соотношению : .

Схема замещения фазочувствительной РЦ в контрольном режиме:



Коэффициент, учитывающий взаимную индукцию рельсов:

.

Коэффициенты четырехполюсника рельсовой линии при повреждении рельса:

;

;

Сопротивление передачи РЦ в контрольном режиме:

Коэффициент чувствительности к поврежденному рельсу:

,

;

где - аргумент комплекса сопротивления передачи .

;

Вывод: в контрольном режиме критерием надежности является коэффициент чувствительности РЦ к обрыву рельсовой нити, который должен быть больше единицы. Значение коэффициента чувствительности РЦ к обрыву в данной рельсовой цепи составляет 2,083. Следовательно, в данном режиме рельсовая цепь также будет обеспечивать требования эксплуатации и надежно выдавать показания о повреждении рельсовой нити.

6. Расчет режима короткого замыкания

Под режимом короткого замыкания подразумевается режим работы генератора при расположении нормативного поездного шунта в начале РЛ, т.е. в точке подключения к ней генератора (р = 1). В РЦ переменного тока функции дополнительного генератора может выполнять основной генератор, если кодовые сигналы АЛСН накладываются на питающий конец. Расчет этого режима производится для определения мощности источника питания РЦ.

Схема замещения фазочувствительной РЦ в режиме короткого замыкания:



При отсутствии в схеме замещения четырехполюсников РЛ и К их коэффициенты:

Сопротивление аппаратуры питающего конца в режиме КЗ:

;

Ток КЗ:

.

Мощность, потребляемая РЦ в режиме КЗ от источника питания:

.

Вывод: полная мощность, расходуемая РЦ в режиме короткого замыкания от источника питания составляет . Исходя из исходных данных, преобразователь частоты ПЧ может выдавать 100 ВА. Из этого следует, что условие режима короткого замыкания выполнено. Ток короткого замыкания также не превышает ток источника питания, равный 5,4 А. Таким образом условия режима короткого замыкания выполнены.

7. Расчет режима АЛС

Режимом АЛС называется такое состояние исправной занятой РЦ, при котором в рельсовой петле создается уровень кодового сигнала, достаточный для надежного действия локомотивного приемника, расположенного на удаленном от источника питания конце РЛ.

Для создания необходимого соотношения уровня полезного сигнала и сигнала помехи на участках с электротягой переменного тока величина сигнального тока под приемными катушками АЛС должна быть не меньше 1,4 А, а для участков с электротягой постоянного тока и автономной - 1,2 А.

Режим АЛС рассчитывают при наложении нормативного шунта на удаленном от генератора АЛС конце РЛ при ее максимальном нормативном удельном сопротивлении, минимальными нормативными удельном сопротивлении изоляции и напряжении источника питания.

Схема замещения фазочувствительной РЦ в режиме АЛС:

При отсутствии в схеме замещения четырехполюсника К - коэффициенты:

. Сопротивление передачи РЦ в режиме АЛС:



Фактический ток под приемными катушками АЛС:

.

Коэффициент режима АЛС:

Вывод: критерием надежности в режиме АЛС является отношение фактического минимального тока в РЛ при наложении нормативного поездного шунта к нормативному току АЛС, при котором локомотивный приемник работает устойчиво. Это отношение должно быть больше единицы. В результате расчетов было получено значение этого отношения (К_АЛС) равное 1,562. Это значение превышает единицу. Делаем вывод, что в данном режиме рельсовая цепь будет обеспечивать необходимый ток для нормального функционирования локомотивного приемника.



Заключение

По результатам расчетов нормального, контрольного режимов, а также режимов АЛС и КЗ, можно сделать вывод, что станционная двухниточная РЦ частотой 25 Гц с двумя дроссель-трансформаторами типа ДТ-1-150 и фазочувствительными реле типа ДСШ-13, кодируемая с питающего конца, является работоспособной в условиях пониженного сопротивления изоляции. При этом условия шунтового режима будут выполняться, если на питающем конце повысить уровень допустимого напряжения.

Таким образом, учитывая вышесказанное, рельсовая цепь будет являться совершенной с технической точки зрения и обеспечивать все требования, вытекающие из условий безопасности движения поездов.



Список использованной литературы

1. Путевая блокировка и авторегулировка: Учебник для вузов. Н.Ф. Котляренко, А.В. Шишляков, Ю.В. Соболев и др; Под ред. Н.Ф. Котляренко. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. - 408 с.

2. Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник / В.С. Аркатов, Н.Ф. Котляренко, А.И. Баженов, Т.Л. Лебедева; под ред. В.С. Аркатова. - М.: Транспорт, 1982. - 360 с.

Размещено на Allbest.ru

...