Специальные измерения и техническая диагностика устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на транспорте»

Специальные измерения и техническая диагностика устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи

Введение

Дисциплина - “Специальные измерения и техническая диагностика устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи” (СИТД) - важное звено в профессиональной подготовке инженера - электрика, так как его практическая деятельность связана с организацией и проведением пуско-наладочных и профилактических измерений в аппаратуре автоматики, телемеханики и связи (АТС), а также с проведением процедур поиска неисправностей и восстановления работоспособности эксплуатируемых устройств. Решение задачи обеспечения достаточного уровня надежности и работоспособности устройств автоматики определяется умением обслуживающего персонала осуществлять наиболее рациональные процедуры измерения и диагностики.

Изучив дисциплину студент должен знать основные виды и методы измерений, применяемых в технике АТС; принципы построения и основные характеристики средств измерений; способы обеспечения экономически обоснованных рациональных, достоверных измерений; методы обработки результатов измерений; методы технического диагностирования устройств; методы автоматизации измерений; основы организации метрологического надзора за состоянием средств измерений.

Уметь рационально и правильно использовать средства и методы измерений в практической работе; выбирать оптимальный метод измерения и соответствующие средства измерений с целью получения достоверных результатов измерений; проводить обработку и оценку результатов измерений; строить алгоритмы диагноза и проводить процедуры поиска неисправностей в устройствах железнодорожной АТС; осуществлять метрологический контроль правильности функционирования средств измерений.

Иметь представление о тенденциях развития методов и средств измерений и технического диагностирования систем, принципах построения автоматизированных систем измерений.

Изучение данной дисциплины требует знаний теоретических основы автоматики и телемеханики (ТОАТ); систем автоматики и телемеханики на перегонах и станциях (АТП и ССАТ); основ метрологии, стандартизации и электрических измерений.

Фундаментальность полученных знаний по курсу, кроме самостоятельного изучения по рекомендованной литературе, обеспечивается прослушиванием лекций, выполнением лабораторных и контрольной работ.

1. Рабочая программа

Дисциплины “Специальные измерения и техническая диагностика устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи” (СИТД) по специальности “Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте”.

Форма обучения заочная

Курс -6 Самостоятельные работы:

Семестр - 11,12

Лекции - 10 часов Контрольная работа -12 семестр

Лаборатор. работы - 8 часов Форма контроля:

Экзамен - 12 семестр

Сам. работа студ. - 160 часов Зачет - 11 семестр

Всего - 178 часов

1.1 Тематическое содержание дисциплины

1.1.1 Структура дисциплины

Таблица 1.1

№	Разделы (темы) дисциплины	Всего	Количество часов, отведенных на изучение разделов по видам занятий
темы		часов	лекции	лаб.зан	СРС
	11 семестр
1.	Основные сведения о метрологии	6	2	-	4
2.	Погрешности и математическая обработка результатов измерений	6	-	-	6
3.	Средства измерений общего применения	12	-	-	12
4.	Методы и средства измерений в устройствах автоматики и телемеханики	78	4	4	70
	12 семестр
5.	Техническая диагностика систем железнодорожной автоматики, телемеханики.	68	4	4	60
6.	Измерение в устройствах проводной связи	4	-	-	4
7.	Радиотехнические измерения в устройствах железнодорожной связи	4	-	-	4
	ИТОГО	178	10	8	160

1.1.2 Содержание дисциплины

6 курс, 11 семестр. Лекции - 6 часов.

Тема 1,2. Основные сведения о метрологии. Погрешности и математическая обработка результатов измерений. 2 часа

Лекция 1. Измерения и информация. Система единиц и виды измерений. Метрологическая служба и организация проверки средств измерений на железнодорожном транспорте. Особенности измерения в устройствах автоматики и телемеханики. Погрешность измерений. Классификация погрешностей. Обработка результатов прямых измерений. Оценка погрешностей косвенных измерений.

Тема 4. Методы и средства измерений в устройствах автоматики и телемеханики. 4 часа

Лекция 2. Измерения в рельсовых цепях. Определение первичных параметров. Методы холостого хода, короткого замыкания, двух коротких замыканий. Проверка чередования полярности и фаз в смежных рельсовых цепях. Регулировка рельсовых цепей в эксплуатационных условиях. Регулировочные таблицы. Методы проверки исправности изоляции стрелочных переводов. Прибор измеритель сопротивления балласта (ИСБ-1).

Лекция 3. Проверка и испытания аппаратуры электрической, горочной и диспетчерской централизации. Проверка аппаратуры автоблокировки на испытательных стендах. Проверка аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН), устройство контрольных пунктов АЛСН. Измерения в электроприводах. Определение места повреждения кабельных линий. Измерение сопротивления изоляции электрического монтажа.

Тема 6, 7. Измерения в устройствах проводной связи. Радиотехнические измерения в устройствах железнодорожной связи.

Измерение в устройствах проводной связи. Радиотехнические измерения при настройке, ремонте и эксплуатации радиоустройств.

6 курс, 10 семестр. Лекции - 4 часа.

Тема 5. Техническая диагностика систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. (4 часа).

Лекция 1. Основные понятия и определения технической диагностики. Классификация задач, способов, средств и методов технической диагностики. Методы построения тестов диагностирования. Выбор контролируемых параметров в устройствах АТ. Датчики контроля в системах диагностики. Основные требования, принципиальные схемы. Поиск отказов в аппаратуре рельсовых цепей, электрической централизации, релейной полуавтоматической блокировки, в устройствах автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации. расчет оптимальных сроков технического обслуживания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Лекция 2. Системы технического диагностирования. Структурная схема системы ПОНАБ, ДИСК. Аппаратура, техническое обслуживание. Перспективы развития средств измерения и технического диагностирования в системах АБ, ЭЦ, ГАЦ.

1.1.3 Лабораторные работы

Таблица 1.2

№	Наименование	Место проведения	Кол-во часов
	11 семестр
1	2	3	4
2.	Испытание дешифраторных ячеек кодовой автоблокировки.	323	2
3.	Проверка блоков электрической централизации и горочной автоматической централизации.	323	2
	12 семестр
3.	Изучение оптимальных алгоритмов поиска неисправностей в кодовой автоблокировки, рельсовых цепях, в стрелочном электроприводе (Программа АОS).	322	2
4.	Исследование функциональных возможностей диагностической системы ДИСК - БКВЦ.	323	2
	ИТОГО		8

1.1.4 Самостоятельная работа студентов

В соответствии с учебным планом специальности 3602 в 12 семестре предусматривается выполнение контрольной работы № 1 [8].

Контрольная работа выполняется в виде пояснительной записки объемом не более 10 листов рукописного текста. Чертежи выполняются на миллиметровой бумаге.

1.2 Методическое обеспечение дисциплины

Список основной [1-3] и дополнительной [4-9] литературы приведен в конце данных учебно-методических материалов.

2. Теоретическая часть

2.1 Основные сведения о метрологии, Погрешности и математическая обработка результатов измерений

2.1.1 Измерения и информация

Сложный процесс производства измерений тесно связан с получением полезной информации, т. е. сведений ранее неизвестных получателю. Рассматривая измерения как способ получения информации, заметим, что она может сохраняться в течение любых промежутков времени или изменяться во времени, может переходить из пассивной формы (при хранении информация никак себя не проявляет) в активную, когда информация непосредственно участвует в процессе определения, управления и построения той или иной структуры. Можно говорить и об обратном ее свойстве - переходе ее из активной формы в пассивную, т. е. запоминания или записи информации.

В этом состоит сложность измерительного процессе как процессе опознавания неизвестного нам объекта. Еще Галилей учил: “измеряй все доступное измерению и делай доступным все недоступное ему”. К этому можно добавить и слова Кельвина: “каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить”. Трудность понятия измерений заключается в их кажущейся простоте.

Чтобы управлять, необходимо, прежде всего, точно измерять параметры, по которым происходит управление объектом, в том числе и качеством работы устройств автоматики, телемеханики и связи. Это тем более относится к железнодорожным системам, осуществляющим не только управление и регулирование, но и обеспечивающим безопасность движения поездов, исключающим всякий риск в нарушении процессе перевозок грузов и пассажиров.

Если в философском аспекте измерения является важным универсальным методом познания физических явлений и процессов, в научном - осуществляют связь теоретических положений с экспериментом, то в техническом аспекте измерения - это способы и методы получения количественной и качественной информации об объекте управления и контроля, без которой невозможно успешное выполнение условий технологического процесса.

Этим и определяется единство понятий измерение и получение качественной информации. Наука об измерениях называется метрологией, в задачи которой входит извлечение количественной и качественной информацией о свойствах объектов и процессов. Совокупность физических и математических методов, используемых для получения измерительной информации с заданной точностью и достоверностью, определяет методы метрологии.

2.1.2 Система единиц и виды измерений

Метрология включает в себя такие понятия, как общая теория измерении, единицы физических величин и их системы, методы и средства измерении, эталоны и образцовые средства измерении, основы обеспечения единства измерении, методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерении рабочим средствам (приборам) измерении.

Под физической величиной в качественном отношении понимают общее свойство, а в количественном отношении - индивидуальное свойство для каждого объекта.

Измерение можно рассматривать как нахождение физической величины опытным Метрология включает в себя такие понятия, как общая теория измерений, единицы физических величин и их системы, методы и средства измерений, эталоны и образцовые средства измерений, основы обеспечения единства измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам (приборам) измерений.

Под физической величиной в качественном отношении понимают общее свойство, а в количественном отношении - индивидуальное свойство для каждого путем с помощью специальных технических средств, как сравнение интересующей нас величины с величиной, принятой за единицу. Часто термин “величина” применяют неправильно, например, говорят “величина тока - 10 А”. Но ток - это величина, лучше в этом случае сказать или написать “ток - 10 А”. Каждая величина измеряется опытным путем с использованием средств измерений (измерительные приборы и системы).

Различают основные и производные физические величины. Основная физическая величина - это величина, входящая в систему единиц и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы, например, масса, время, температура.

Производная физическая величина - это величина, входящая в систему и определяемая через основные величины этой системы, например, ускорение, мощность.

Система единиц состоит из нескольких основных единиц и ряда производных.

В международной системе единиц СИ принято 7 основных единиц, через которые наиболее удобно определяются остальные единицы. К основным единицам относятся: массы - килограмм (кг), длины - метр (м), времени - секунда (с), силы тока - ампер (А), силы света - кандела (кд), термодинамической температуры - кельвин (к), единица количества вещества - моль, две дополнительные единицы - радиан для плоского угла и стерадиан для телесного угла, а также свыше 100 производных единиц.

Обозначение единиц, названных в честь великих ученых, принято писать с прописной, остальные строчными буквами.

Прописной буквой также обозначаются кратные приставки: Т- тера, Г- гига, М - мега.

В случае, когда отношение двух одноименных величин изменяется в очень широких пределах в обе стороны от 1, применяют логарифмическую величину. Например, бел (Б), децибел (дб), равный 0,1 Б, октаву, бит, непер.

Измерения подразделяются на прямые, косвенные и совместные.

Прямые измерения - это такие измерения, при которых искомое значение величины определяется непосредственно прибором: ток - амперметром, длина - линейкой и т. д.

При косвенных измерениях искомое значение величины определяется через другие величины, связанные известной зависимостью: мощность в электрической цепи постоянного тока через напряжение и ток, фазовые соотношения - методом трех вольтметров и т. д.

Совместные измерения производятся одновременно для двух или нескольких разноименных величин, чтобы найти зависимости между ними. Например, определение температурного коэффициента резисторов, при котором одновременно измеряется сопротивление и температура.

В практике известны и специальные виды измерении, к которым относятся: приемо-сдаточные, профилактические, аварийные.

Приемо-сдаточные измерения производят при внедрении новых или модернизированных систем автоматики, телемеханики и связи с целью установления соответствия параметров данной системы нормам и требованиям технического задания и технических условии на данную систему. Профилактические измерения выполняют с целью установления соответствия параметров системы и отдельных ее узлов и блоков номинальным значениям параметров с последующей регулировки, ремонтом аппаратуры и заменой вышедших из строя элементов, узлов и блоков.

Аварийные измерения проводятся с целью установления характера и места аварии, а также определения причин и лиц, ответственных за аварию.

2.1.3 Погрешность измерений

Несовершенство средств измерений, ошибки операторов приводят к тому, что значения измерений величин Х определяются с некоторым приближением различной точности.

Отклонение результатов измерений от истинных значений измеряемой величины называют погрешностью измерений. Тогда неизвестное истинное значение заменяют действительным значением Х найденным экспериментальным путем и максимально приближающимся к истинному.

Погрешность может быть выражена в абсолютных и относительных единицах.

Абсолютная погрешность

(2.1)

Абсолютная погрешность не всегда позволяет оценить точность измерения. Поэтому используют понятие относительной погрешности , т. е. отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах

(2.2)

Погрешность показаний, которая возможно при работе прибора в нормальных условиях, называют основной. Измерительные приборы характеризуются номинальной относительной погрешностью

(2.3)

где - абсолютная погрешность;

В- показания прибора при измерении величины Х .

Приведенной относительной погрешностью

(2.4)

где х_max - максимальная абсолютная погрешность;

- предельное значение шкалы прибора.

По величине приведенной погрешности, т. е. по точности, приборы делят на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Каждое число определяет в процентах приведенную основную погрешность прибора.

Обычно абсолютная величина погрешности прибора по всей шкале примерно одинакова, поэтому номинальная относительная погрешность измерения тем больше, чем меньше наблюдаемый на шкале отсчет.

Погрешности можно разделить на 3 группы: систематические, грубые, или промахи, и случайные. Ошибки измерений разделяют по источникам их возникновения на инструментальные, личные и внешние и по признаку закономерности их возникновения.

Пример. Рассчитать приведенную погрешность прибора при измерении сопротивления и поправку прибора, если омметр имеет неравномерную шкалу, длина которой равна 100 мм.

Измеренное омметром значение сопротивления равно 620 Ом. действительное значение сопротивления, измеренное образцовым прибором, равно 650 Ом. На шкале омметра точка действительного значения сопротивления отстоит на 1,3 мм от точки измеренного значения. Тогда приведенная погрешность прибора

Абсолютная (систематическая) погрешность омметра

Поправка прибора равна величине с обратным знаком, т. е. 30 Ом.

Точность измерения оценивается величиной наибольшей практически возможной относительной погрешности

(2.5)

Практически при измерениях необходимо учитывать и пределы

шкалы измерительного прибора. Так , измеряя напряжение 20 В прибором класса точности 0,5 с тремя пределами: 3, 15 и 150 В и используя шкалу определим погрешность

Из этого следует, что такое использование прибора не лучший способ измерения. Так как измеряемая величина 20 В больше размерности шкалы 15 В, то можно использовать эталонный магазин сопротивлений, который не внесет добавочной ошибки, и таким образом получить предел измерения 30 В, тогда возможная погрешность составит

т. е. уменьшится в 5 раз.

2.2 Методы и средства измерений в устройствах автоматики и телемеханики

2.2.1 Проверка исправности стыковых соединителей

Наиболее часто отказы рельсовых цепей связаны с обрывом стыковых соединителей, перемычек, тяговых и сигнальных джемперов; повреждением изоляции изолирующего стыка, стрелочной гарнитуры, крестовины; с понижением сопротивления изоляции и другие. Для поиска, неисправностей применяют информационные диаграммы, представляющие собой целесообразную последовательность действий обслуживающего персонала для обнаружения отказа за минимальное время. Как правило, поиск отказов в рельсовой цепи обычно сводится к определению места обрыва или короткого замыкания. При этом примерное соотношение случаев обрыва и короткого замыкания составляет 1: 3 в неразветвленных и 1: 5 в разветвленных рельсовых цепях.

Подавляющее число случаев обрыва рельсовой цепи приходится на обрыв стыковых соединителей, что связано с их неудачной конструкцией и нарушением технологии при установке.

Согласно Инструкции по техническому обслуживанию устройств сигнализации, централизации и блокировки один раз в две недели электромонтер проверяет исправность соединителей и перемычек. Нормативные сопротивления стыковых соединителей выражаются в метрах эквивалентной длины целого рельса и составляют для: медных приварных соединителей - 9 м; стальных приварных соединителей - 36 м; стальных штепсельных соединителей - 123 м. Сопротивление постоянному току 1 м рельса Р50 - 3,33 10^-5 Ом.

При наличии стыковых соединителей различных типов сопротивление рельсовых стыков в большинстве случаев равно от 1 до 20 м эквивалентной длины; при их отсутствии сопротивление стыков равно от 2 до 200 м эквивалентной длины.

В эксплуатации используют различные способы повышения надежности работы стыковых соединителей, наиболее эффективный из которых - дублирование. Для стыка с дублированными соединителями вероятность отказа в зависимости от периода профилактических работ на один - два порядка меньше, чем для стыка с одним соединителем.

Для измерения сопротивления соединителей применяются стыкоизмерители типов ЦНИИ-56 и ИЭСС-1М (рис. 2.1), имеющие различную конструкцию. При подключении измерителя необходимо следить за тем, чтобы рельсовые накладки и стыковые соединители полностью находились между зажимами К1 и О и между зажимами и рельсовой нитью был хороший контакт.

Рис. 2.1. Схема стыкоизмерителя типа ИЭСС-1М (а) и его подключения (б)

При - электротяге постоянного тока измерительный прибор стыкоизмерителя - гальванометр G работает от тягового тока, протекающего по рельсовой нити, а при электротяге переменного тока и автономной тяге - от источника питания - сухого элемента GB с током короткого замыкания порядка 30 А или от переносного аккумулятора (показано штриховой линией). Схема прибора собрана по принципу неполного моста, дополняемого двумя плечами при установке стыкоизмерителя на путь (сплошной рельс длиной 1 м и стык рельсов с двумя концами рельсов общей длиной 1 м).

После подключения прибора переключатель SA необходимо установить в такое положение, чтобы уравновесить мост, т. е. добиться нулевого показания гальванометра G. При этом выполняется условие равновесия моста, заключающееся в том, что произведения сопротивлений противоположных плеч равны. Обозначив суммарное сопротивление от точки к1 до точки подключения переключателя через R1, а от точки подключения переключателя до точки К2 через R2, можно записать R1_{м рельса}* R1 = R _стыка* R₂ , откуда R _стыка=R1_{м рельса} * ( R₁ / R₂).

Соотношение R₁ / R₂ определяет, во сколько раз сопротивление стыка больше сопротивления отрезка целого рельса длиной 1 м. величина этого соотношения нанесена на шкале прибора. При сопротивлении резисторов, указанных на рис. 2.1, а, стыкоизмеритель позволяет измерить сопротивление стыка, не превышающее 9 м эквивалентной длины, т. е. фактически предназначен только для измерения медных соединителей. Изменив сопротивления резисторов (значения сопротивлений, данные в скобках), можно расширить пределы измерения прибора до 200 м эквивалентной длины, что позволяет измерять сопротивления стыковых соединителей любых типов.

В случае если не требуется большая точность при измерении сопротивления стыковых соединителей, может быть использован метод вольтметра-амперметра (рис.2.2). Гальванометром G измеряют падение напряжения U_R на резисторе R₀ и падение напряжения U_{R ст} на стыковом соединителе. Тогда, очевидно, сопротивление стыкового соединителя R_ст = R₀ (U_{R ст} / U _{R о} ).



Рис. 2.2. Схема измерения сопротивления стыков методом вольтметра-амперметра

Наиболее важна проверка электрической целости стыковых и стрелочных соединителей при техническом обслуживании необтекаемых параллельных ответвлений стрелочных изолированных участков, так как обрыв цепи необтекаемых ответвлений может привести к ложному контролю свободности стрелочной секции. При отсутствии описанного выше прибора исправность дублированных необтекаемых соединителей и стыковых соединителей можно проверять токоизмерительными клещами типа Ц-91 с помощью фиксации тока в каждом из соединителей при наложении на конец ответвления нормативного шунта.

Электрическую целость стыковых соединителей необтекаемых ответвлений можно проверять также наложением нормативного шунта на конец этого ответвления

При поиске отказов в рельсовой цепи часто требуется определить обрыв или повышение сопротивления в месте соединения элементов рельсовой линии. Для этого измеряют напряжение между рельсовыми нитями до и после соединителя или же измеряют напряжение на каждом соединителе по обеим рельсовым нитям.

При измерении напряжения на переменном токе и использовании прибора Ц4380 повышение чувствительности может достигаться измерением напряжения амперметром переменного тока этого прибора на шкале 0,006 А. Максимальное полное отклонение стрелки прибора будет иметь место при напряжении на соединителе 0,09 В. В то же время полное отклонение стрелки вольтметра переменного тока в приборе Ц4380 при напряжении 0,3 В, т. е. при измерении амперметром напряжения прибор в три раза чувствительней.

На участках с автономной тягой при ложном контроле занятости рельсовой цепи для приблизительного обнаружения места обрыва стыкового соединителя применяют способ, приведенный на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема определения места обрыва стыкового соединителя

К тросам на питающем конце рельсовой цепи подключают вольтметр PV, который покажет скачкообразное увеличение или уменьшение напряжения в тот момент, когда поезд хвостом или головой проследует за неисправный стыковой соединитель. Этот метод сокращает время обнаружения отказа.

Для измерения сопротивления соединителей применяются и активные омметры, содержащие источник тока и измерительную схему, но при практических измерениях интересует не абсолютное значение сопротивления, а его соответствие определенным нормам.

2.2.2 Проверка исправности изолирующих элементов рельсовых цепей

Одной из основных причин отказов рельсовых цепей является снижение сопротивления изоляции элементов рельсовой линии: изолирующих стыков, стрелочных гарнитур и других элементов.

Проведенные измерения показали, что сопротивление исправной изоляции указанных элементов в зависимости от некоторых условий колеблется от 100 Ом до нескольких килоом, а сопротивление изоляции, непригодной к эксплуатации, менее 50 Ом.

Наиболее характерным отказом изолирующего стыка с металлическими накладками является нарушение боковой изоляции в болтах накладок. Поэтому состояние изолирующих стыков контролируется в основном измерением "рельс-накладка". Исходя из того, что нормативное сопротивление изоляции 50 Ом, можно проверять сопротивление изоляции накладки вольтметром с внутренним сопротивлением 50 Ом. При отсутствии такого прибора параллельно входу высокоомного вольтметра устанавливают резистор сопротивлением 51 Ом.

При автономной тяге измерение стыка 1 сводится к определению напряжений (рис. 2.4, а).

Рис. 2.4. Схема измерения изоляции накладок изолирующего стыка

Если напряжения U_p2H1 < 0,5 U _{p1 p2} и U_p2H2 < 0,5 U _{p1 p2} , а U_p4H1 < 0,5 U _{p3 p4} и U_p4H2 < 0,5 U _{p3 p4} , то сопротивление изоляции накладки Н1 и Н2 относительно рельсовых нитей PI и РЗ больше 50 Ом, т. е. соответствует нормативному. Если хотя бы одно из указанных неравенств не выполняется, то изоляция накладок H1 или H2 относительно рельса PI или РЗ нарушена. Аналогично определяют исправность изоляции стыка 2.

Указанный метод измерения основан на том, что между рельсовыми нитями прикладывается к последовательной схеме из сопротивлений измерительного вольтметра (51 Ом), подключенного к одной из рельсовых нитей и накладке, и сопротивления изоляции между этой накладкой и противоположным рельсом. При этом чем больше сопротивление изоляции между накладкой и рельсом, тем меньше напряжение на измерительном вольтметре, подключенном между этой накладкой и противоположным рельсом. Эквивалентная схема (рис. 2.4, б) поясняет распределение напряжений при подключении измерительного вольтметра к рельсу PI и накладке нЗ.

Сопротивление изоляции "рельс-накладка" можно определить с помощью пяти измерений в соответствии со схемами (рис. 2.5, а) и последующего расчета.

Приведенный способ может быть использован для измерения сопротивления изоляции "рельс-накладка" во всех изолирующих стыках на электрифицированных участках, а также на внутренних стыках стрелочных секций неэлектрифицированных участков. На стыках без дроссель-трансформаторов данный способ можно применять, если противоположный стык зашунтировать сопротивлением R_ш = 10 Ом (рис.2.5, б).



Рис. 2.5. измерение сопротивления изоляции "рельс-накладка" на электрифицированном (а) и неэлектрифицированном (б) участках

Отыскание короткого замыкания в элементах рельсовых цепей (изолирующие стыки, стяжные полосы, железобетонные шпалы) упрощается при использовании индикаторов тока, основным элементом которых является индукционная катушка. При протекании по рельсу или другому элементу, на который наложена индукционная катушка переменного тока или импульсного постоянного тока в последней наводится э. д. с. Для определения мест короткого замыкания большое распространение получил измеритель рельсовой цепи типа ИРЦ58 (рис.2.6, а), содержащий катушку индуктивности К, усилительную схему У на двух транзисторах VTI, VT2 и измерительный прибор ИП.

Рис. 2.6. Принципиальные схемы измерителей мест короткого замыкания рельсовой цепи

Для измерения можно применять катушку К без усилителя с чувствительным стрелочным прибором П, подключаемым через выпрямитель В (рис. 2.6, б,).

Отсутствие усилителя позволяет обходиться без источника питания, однако чувствительность прибора снижается. Эти схемы обладают слабой частотной селективностью и поэтому их использование на участках с электротягой затруднительно. Для аналогичных цепей может быть использован прибор ИРЦ 25/50. Индикатор тока электрических рельсовых цепей типа ИРЦ 25/50 предназначен для индикации присутствия в рельсах и других элементах станционных и перегонных рельсовых цепей сигнальных токов на частотах 25 и 50 Гц, в том числе на частоте 25 Гц при больших мешающих воздействиях переменных тяговых токов промышленной частоты и сигнальных токов частотой 50 Гц.

Индикатор (рис. 2.7) построен по схеме частотно - избирательного приемника прямого усиления. С измеряемой цепи сигнал снимается индуктивным способом - катушкой индуктивности К, что исключает влияние индикатора на режим работы измеряемой цепи. Сигнал с катушки поступает на вход согласующего устройства СУ1, согласовывающего относительно высокое сопротивление катушки К с низким входным сопротивлением электрического фильтра Ф. Одновременно СУ1 усиливает сигнал с катушки К.

Рис. 2.7. Структурная схема индикатора тока электрических рельсовых цепей типа ИРЦ 25/50

Электрический фильтр Ф настраивается на частоту сигнального тока в измеряемой цепи. С его выхода сигнал поступает на согласующий каскад СУ2 и далее на два канала индикации: канал стрелочной индикации, имеющий усилитель У1, выпрямитель VD и прибор ИП; канал световой индикации, состоящий из усилителя У2 и светоизлучающего диода CD, обеспечивающего индикацию в темное время суток. В индикаторе предусмотрена перестройка с частоты 25 Гц на частоту 50 Гц, осуществляемая переключателем SA. При этом фильтр Ф перестраивается на другую частоту, измеряется коэффициент усиления СУ1 и изменяется схема включения секций катушки К.

Чувствительность прибора выбрана такой, чтобы при индикации наличия сигнального тока полное отклонение стрелки ИП наблюдалось при токах в измерительной цепи около 3 А, а начало свечения светоизлучающего диода - при токах около 0,5 А. Прибор обладает высокой избирательностью. Максимальный ток промышленной частоты, при котором сохраняется работоспособность прибора, - до 200 А. Индикатор питается от источника постоянного тока номинальным напряжением 9 В.

Для индикации состояния изоляции элементов рельсовых цепей на дорогах разработано много различных схем. Интересный прибор разработан на Западно-Сибирской дороге России (рис.2.8).

Постоянное напряжение 4,5 В батареи GB с помощью транзисторов VTI и VT2 преобразуется в переменное, которое далее выпрямляется выпрямительным мостом VD3 -VD6 и подается на конденсатор C1. Через резистор R3 конденсатор заряжается до напряжения пробоя динистора VD7. Динистор разряжается на последовательную цепочку, содержащую один из резисторов R5, R6 или R7 (подключаемые переключателем SA), и измеряемое сопротивление R_x . После окончания разряда конденсатор С1 опять заряжается от преобразователя и процесс повторяется.



Рис. 2.8. Принципиальная схема индикатора и вариантов его подключения

Напряжение с подключенного резистора R5, R6 или R7 подается на вход порогового устройства, выполненного на микросхеме DA1, порог срабатывания которого определяется сопротивлением резистора R8 и стабилитроном VD9. Сопротивления резисторов R5, R6 и R7 подобраны таким образом, чтобы падение напряжения на них при разряде конденсатора С1 в случае снижения сопротивления R_х было достаточным для срабатывания порогового устройства. Контролируемые сопротивления изоляции резистора R_х при подключении резисторов R5, R6 и R7 соответственно 2, 20 и 200 Ом. Если R_х меньше указанных значений при соответствующем положении переключателя SA, срабатывает пороговое устройство, импульс с выхода которого через конденсатор С2 поступает на вход схемы индикации, выполненной на транзисторе VT10 и тиристоре VSI, и загорается лампа HL.

Питание схемы индикатора включают кнопкой SB1 только на период измерения. Существует несколько вариантов подключения индикатора ИИ к различным элементам изоляции рельсовых цепей (рис. 2.8, б, в и г).

2.2.3 Проверка чередования полярности в рельсовых цепях

Для безопасности движения большое значение имеет правильное чередование полярности тока в рельсах соседних рельсовых цепей. Имели место случаи, когда при сходе изолирующих стыков из-за одинаковой полярности в смежных рельсовых цепях переводились стрелки под подвижным составом и принимали поезда на занятый путь.

Поэтому необходимо строгое соблюдение правильности чередования полярности в рельсовых цепях и ее периодическая проверка. При правильном чередовании полярности исключается ложное срабатывание путевых реле при повреждении изолирующих стыков.

Чередование полярности тока проверяют регулярно в соответствии с графиком технологического осмотра. Кроме того, такую проверку следует выполнять после замены аппаратуры питающего конца рельсовой цепи или после работ, связанных с отключением кабельных жил, дроссельных и бутлежных перемычек прибором типа Ц4380, индикатором ИП4П и путем замыкания изолирующих стыков.

В смежных рельсовых цепях постоянного тока при импульсном и непрерывном питании чередование полярности определяют вольтметром. Вольтметр включают сначала по одну сторону изолирующих стыков, а затем, поменяв концы проводов прибора, - по другую. В случае если стрелка прибора отклонится в одну сторону, чередование полярностей правильное. Если стыкуются двухниточные рельсовые цепи с дроссель-трансформаторами (рис. 2.9, а) при правильном чередовании фаз U₁ = (U_1рц + U_2рц )/2, a U₂ = (U_1рц - U_2рц )/2, то признаком такого чередования фаз является выполнение условия U₁ >U₂. Если указанными измерениями из-за помех не удается достоверно убедиться в выполнении требуемого неравенства, то следует замкнуть один из изолирующих стыков и убедиться в реакции путевых реле на это замыкание.

Правильность чередования фаз при стыковании двухниточных рельсовых цепей без дроссель-трансформаторов проверяют измерением напряжений в соответствии со схемой (рис. 2.9, б). Условие правильного чередования полярности: меньшее из U₃ и U₄ больше большего из U₁ и U₂ , т. е. min (U₃ , U₄) > max (U₁ , U₂). При отсутствии уверенности в выполнении данного неравенства необходимо замкнуть изолирующие стыки и убедиться в правильности чередования полярности.

Правильность чередования полярности при стыковании двухниточной и однониточной рельсовой цепи (рис. 2.9, в) проверяют таким образом.

Рис. 2.9. порядок проверки чередования полярности при стыковании двухниточных рельсовых цепей с дроссель-трансформаторами (а), двухниточных рельсовых цепей без дроссель-трансформаторов (б), двухниточной и однониточной рельсовых цепей (в) и однониточных (г)

Отключают напряжение на вторичной обмотке питающего трансформатора в двухниточной рельсовой цепи. Замыкают изолирующие стыки. Необходимо убедиться, что сектор путевого реле двухниточной рельсовой цепи перемещается вниз.

При стыковании однониточных рельсовых цепей (рис. 2.9, г) чередование полярности правильное, если выполняются условия U₃ <U₁ и U₃< U₂.

Правильность чередования полярности при стыковании двухниточной рельсовой цепи и непрерывном питании с импульсной рельсовой цепью или рельсовой цепью числового кода проверяют замыканием изолирующих стыков при отключенном напряжении питания в рельсовой цепи с непрерывным питанием. При правильном чередовании полярности сектор путевого реле рельсовой цепи с непрерывным питанием должен двигаться в сторону нижнего ролика.

Для проверки правильности чередования полярности при стыковании двух однониточных или двух двухниточных рельсовых цепей, питаемых от одной фазы, может быть использован индикатор проверки чередования полярности ИПЧП (рис. 2.10).

Прибор имеет две одинаковые фазочувствительные схемы, выполненные на транзисторах VT1 и VT2. Коллекторное питание на каждый транзистор формируется из напряжения на рельсах рельсовой цепи 1.

Рис. 2.10. Схема индикатора проверки чередования полярности

Для этого служат трансформаторы TI и Т2 и выпрямительные диоды VDI и VD2. В базовые цепи транзисторов подается сигнал от рельсовой цепи 2 через трансформаторы ТЗ и Т4. При этом фаза сигнала на базе транзистора VT1 противоположна фазе сигнала на базе транзистора VT2.

При правильном чередовании транзистор VT1 открывается в течение каждого полупериода сигнального тока. В цепи коллектора этого транзистора включен стрелочный прибор II1, отклонение стрелки которого свидетельствует о правильности чередования полярности на стыке. Транзистор VT2 открываться не будет, и стрелка прибора П2 не отклоняется.

При неправильном чередовании полярности транзистор VT1 будет закрыт, а на каждом полупериоде сигнального тока открывается транзистор VT2. Отклонение стрелки прибора П2 свидетельствует о нарушении правильности порядка чередования полярности.

В рельсовых цепях числовой кодовой автоблокировки частотой 25 и 50 Гц чередования фаз тока в смежных рельсовых цепях не требуется, так как защита сигнальных реле от ложного возбуждения при работе путевого реле от источника соседней осуществляется схемой дешифраторной ячейки.

Защита проверяется при занятой рельсовой цепи и замыкании изолирующих стыков. При этом сигнальные реле желтого и зеленого огней не должны возбуждаться.

2.2.4 Измерение шунтовой чувствительности и сопротивления изоляции рельсовой линии

Шунтовую чувствительность рельсовых цепей проверяют по графику технологического обслуживания и после резкого изменения погодных условий. Для этого на рельсовую цепь накладывают типовой шунт с нормативным сопротивлением 0,06 Ом. В двухниточных рельсовых цепях шунт накладывают на питающем и на релейном концах. в разветвленных рельсовых цепях шунтовую чувствительность измеряют на питающем и релейном концах, а также на всех параллельных ответвлениях. При наличии в разветвленной рельсовой цепи нескольких путевых реле, шунтовой эффект достаточно проверить по путевому реле, которое контролирует шунтируемое ответвление.

В однониточных рельсовых цепях шунтовую чувствительность проверяют при наложении шунта по всей длине рельсовой цепи через каждые 100 м. Шунтирование рельсовой цепи определяют по состоянию путевого реле при наложении шунта: путевое реле нейтрального типа должно полностью отпускать якорь, замыкая свои тыловые контакты; сектор двухэлементного реле должен опускаться и его фронтовые контакты размыкаться; якорь импульсного путевого реле может частично трогаться с места при импульсах тока, но тыловые контакты при этом не должны размыкаться.

Шунтовая чувствительность зависит от чистоты поверхности головок рельс. Покрытие головки рельсов ржавчиной, буксовой смазкой, снегом, песком или шлаком вызывает резкое повышение сопротивления между рельсом и поверхностью катания колесных пар, что может привести к потере шунта. При сильных морозах - минус (25 - 35) градусов на дорогах наблюдались случаи потери шунта под подвижными единицами из-за образования тончайшей изолирующей пленки на рельсах.

При наличии указанных недостатков должны быть приняты меры к их устранению. Загрязненные поверхности рельсов можно очищать при неоднократном пропуске локомотива по участку пути. Для удаления изолирующей пленки головки рельсов шлифуют электрошлифовальным поездом.

Шунтовую чувствительность целесообразнее всего проверять при промерзшем балласте (высокое сопротивление изоляции) и максимальном напряжении в питающей сети. При этом складываются самые неблагоприятные условия для шунтирования рельсовых цепей.

При измерении удельного сопротивления изоляции рельсовой линии без отключения приборов рельсовой цепи применяют прибор типа ИСБ-1. Принцип работы прибора основан на измерении входного сопротивления длинной линии z_bx , которое равно волновому сопротивлению z_b.. Прибор типа ИСБ-1 работает на частоте 5 кГц и при сопротивлении изоляции в диапазоне от 0,2 до 1,0 Ом км для обеспечения приемлемой точности его следует подключить к рельсовой линии на расстоянии не менее 200-400 м от точек подключения аппаратуры, при этом z_bx z_b /2. Измеренное сопротивление изоляции относится к ограниченному участку рельсовой линии. Если необходимо определить среднее удельное сопротивление изоляции по длине рельсовой цепи, то измерения проводят в n точках пути через каждые 250-300 м.

Приближенно удельное сопротивление изоляции можно определить измерением на частоте 25 и 50 Гц модуля входного сопротивления | z_bx | рельсовой линии длиной l, разомкнутой на конце (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Схема измерения удельного сопротивления изоляции методом холостого хода

При этом удельное сопротивление изоляции определяется по выражению: г_и = | z_bx l | , где z_bx = U_bx / l_bx . Если удельное сопротивление изоляции более 1,0 Ом км при l < 1,2 км, то погрешность измерений на частотах сигнального тока 25 и 50 Гц не превышает 10%. Погрешность тем меньше, чем больше фактическое сопротивление изоляции.

2.2.5 Проверка и испытания аппаратуры электрической и горочной централизации

Для испытания релейных блоков электрической централизации, блоков маршрутного набора и блоков горочной автоматической централизации в контрольных испытательных пунктах дистанций сигнализации и связи используют специальный унифицированный стенд.

Стенд позволяет производить следующие операции по испытанию релейных блоков.

1. Проверка правильности монтажа блоков.

2. Измерение сопротивлений резисторов в цепях блоков методом амперметра и вольтметра.

3. Измерение электрических и временных характеристик реле, входящих в блоки.

4. Измерение сопротивления изоляции монтажа блоков.

Унифицированный испытательный стенд представляет собой металлический корпус, на котором размещены различные коммутационные и измерительные приборы.

На верхней поверхности корпуса стенда установлены две штепсельные розетки для включения блоков.

Между этими розетками имеется гнезда ГН для проверки электрических характеристик реле, подключаемых к измерительным приборам от свободной штепсельной розетки "Б'" с помощью однопроводного шнура со штепселем и контактной пластинкой.

На передней наклонной панели корпуса стенда расположены.

1. Тумблер "Вкл. 220" - выключатель питания стенда от сети переменного тока. Нормальное положение - нижнее.

2. Электросекундомер типа ПВ-53Щ для измерения временных характеристик реле блока. Включается тумблерами С и ВС.

3. Переносной комбинированный прибор - вольтамперметр типа Ц56/1, имеющий самостоятельные цепи для измерения напряжения и тока при проверке электрических характеристик реле.

4. Кнопка КШ - кнопка шунта амперметра Ц56/1. Предназначена для исключения кратковременного обрыва цепи тока при переключении пределов измерения амперметра под нагрузкой. Используется при проверке характеристик токовых реле.

5. Кнопка КИ - кнопка измерений, при нажатии - подключает вольтметр Ц56/1 к питанию СПБ - СМБ для проверки его напряжения, при нормальном положении подключает вольтметр к питанию ПСХ и ОСХ для измерения характеристик реле.

6. Реостат РСП - 170 Ом регулировки напряжения при измерении характеристик реле. Нормальное положение движка - нижнее до отказа. Нормально отключен, включается тумблером ЗП и ключом ПП.

7. Тумблер ЗП - выключатель регулировки питания СПБ и СМБ. Нормальное положение - нижнее. Реостат РСП отключен.

8. Тумблер С - выключатель секундомерного реле СР при проверке временных характеристик реле. Нормальное положение - нижнее.

9. Тумблер ВС - выключатель вспомогательного секундомерного реле СВР при измерении замедлений реле. Нормальное положение - нижнее.

10. Вольтметр типа М-5-2 со шкалой 15-0-15 В для проверки отсутствия сообщений в цепях блока. Включается кнопкой КВ, при этом над ним загорается лампочка.

11. Тумблер М - выключатель параллельной цепи в схеме реле СВР для измерения замедления реле блока с помощью переключателя 1 - 10. Нормальное положение - нижнее.

12. Тумблер Р - выключатель дополнительного сопротивления для проверки характеристик низкоомных реле по току. Нормальное положение - нижнее, сопротивление отключено.

13. Ключ ПП - переключатель рода тока при измерении характеристик реле. При ПП "+" (вверх) - ток постоянный; при ПП "-" (вниз) - ток переменный. Нормальное положение - среднее.

14. Кнопка КВ - кнопка вольтметра М5, возвратная, держать нажатой до успокоения стрелки вольтметра (1 - 2 сек).

15. Тумблер КПЛ - выключатель контроля горения ламп и контрольных реле стенда. Нормальное положение - нижнее.

16. Тумблер 1П - трехпозиционный переключатель полярности питания ПСХ - ОСХ для проверки характеристик реле. Нормальное положение среднее.

17. Тумблер 2П - переключатель схемы проверяемых блоков. Нормальное положение при проверке блоков ЭЦ и БМН - нижнее, при проверке блоков ГАЦ - верхнее. Во избежание перегорания предохранителей во время измерений блоков не переключать.

18. Ключи ПИ - трехпозиционные блочные переключатели (44 шт.) по максимальному числу выводов испытуемого блока, с контрольными лампочками над каждым ключом. Нормальное положение - среднее. Проверка цепей П - верхнее положение. Измерение параметров И - нижнее положение.

19. Гнездо ГН - для проверки характеристик реле блока.

На левой боковой стенке корпуса стенда установлены 9 парных гнезд питания. Здесь же установлены 7 предохранителей цепей питания.

На правой боковой стенке корпуса установлены 3 розетки для подключения настроечных колодок, индивидуальных для каждого типа проверяемого блока. Настроечные колодки служат для подачи питания СПБ и СМБ на выводы испытуемого блока и создания соответствующей коммутации схемы при проверке определенного типа блока. Настроечные колодки имеют маркировку типа блока.

Внутри стенда установлены 44 контрольных реле для каждого блочного трехпозиционного переключателя. Имеются также и другие вспомогательные приборы.

До начала проверки блоков стенд приводят в рабочее положение и проверяют исправность его работы. При этом проверяют правильность установки заданного релейного блока в штепсельном разъеме и соответствие настроечной колодки, установленной на правой боковой стенке стенда, проверяемому блоку; нормальное положение приборов наклонной панели стенда; работу контрольных реле и целостность нитей ламп стенда.

Если какая-либо лампочка не загорится, то лампочка или контрольное реле проверяемого ряда неисправны. Одновременно на стенде может проверяться только один какой-либо блок.

Проверка блоков на стенде производится по индивидуальной для каждого типа блока схеме испытаний и программе при строгом соблюдении порядка указанных в ней действий.

Программа испытаний состоит из отдельных операций, обозначенных римскими цифрами I, II, III и т. д. различающих группы проверяемых цепей; номеров действий, обозначенных цифрами 1, 2, 3 и т. д., различающих отдельные проверяемые цепи блока; наименований и положение ключей и переключателей; граф "Результат" и "Что проверяется".

При проверки в каждом действии должны переключаться только те ключи, которые указаны в данном действии. Остальные ключи остаются в том положении, в каком они были перед данным действием до окончания операции.

Для по контактной проверки монтажа блоков используется питание СПБ, СМБ и СОБ от схемы выпрямителя внутри стенда. В эту схему питания, кроме того, входят: настроечные колодки, тумблеры 2П и 3П и трехпозиционные ключи ПИ с контрольными реле и лампочками.

При возбуждении контрольного реле над одноименным ключом загорается белая лампочка, сигнализирующая об исправности цепи замкнутого контакта реле, что и отмечается в программе испытаний. Если горение ламп и состояние реле в блоке не соответствует программе, то это указывает на ошибку в монтаже блока. По виду и количеству отклонений от программы испытаний можно судить о характере ошибки и найти ее.

Таким образом, оперируя ключами стенда, и, следя за состоянием контрольных ламп стенда и работой реле в блоке, можно проверить наличие или отсутствие различных цепей в блоке при всех положениях реле, возможных при эксплуатации блока.

Стенд позволяет проверять отсутствие сообщений между различными цепями испытуемого блока, если такие сообщения не предусмотрены монтажной схемой.

Как правило, такие сообщения выявляются по горению лишних ламп, не предусмотренных программой, так как при нормальном положении ключей все выводные клеммы блоков подключены к обмоткам контрольных реле, чувствительность которых ограничена. Поэтому, если не предусмотренное схемой сообщение цепей будет неявное, а через большое сопротивление, то контрольное реле может не сработать. Для выявления таких "скрытых" сообщений в проверяемом блоке, в схеме стенда предусмотрен вольтметр.

Унифицированный стенд обеспечивает возможность проверки электрических характеристик реле блока, как по постоянному, так и по переменному току.

Для подачи постоянного или переменного напряжения на проверяемые реле в стенде предусмотрен отдельный источник питания, состоящий из выпрямителя, реостата РСП, тумблеров ПП, 1П, Р, шнура для проверки реле "Гн-Б'" и ключей ПИ в соответствии с программой.

Обмотка проверяемого реле блока подключается к стенду с помощью отдельного провода, один конец которого - штепсель вставляется в гнездо "Гн", а второй - пластинка - в свободную блочную штепсельную розетку Б' или Б к соответствующему выводу по схеме испытания блока, что отмечается в программе специальным обозначением.

...