Исследование режимов работы рельсовых цепей в устройствах автоматики и телемеханики на перегонах

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В РФ железнодорожный (ж/д) транспорт занимает ведущее место в перевозках грузов и пассажиров. Главная задача, решаемая на ж/д транспорте всеми его службами, хозяйствами и организационными мероприятиями заключается в обеспечении непроизводственного нормального (штатного) протекания основного технологического процесса движения поездов. Для обеспечения штатного протекания этого процесса необходимо выполнение двух основополагающих требований:

1. Обеспечение безопасности движения поездов;

2. Обеспечение необходимой потребной пропускной способности.

Устройства ж/д автоматики и телемеханики или системы безопасности по своей технической природе предназначены для обеспечения этих двух требований. Нормальное функционирование транспортного конвейера зависит от четкой и слаженной работы всех элементов системы безопасности.

Одним из ответственных элементов систем безопасности является рельсовая цепь (РЦ). РЦ используют как путевой датчик и телемеханический канал непрерывного типа в автоматической блокировке, автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа, электрической и диспетчерской централизациях.

Данная курсовая работа посвящена расчету кодовой рельсовой цепи переменного тока 50 Гц. В ней производится расчет основных (нормальный, шунтовой, контрольный) режимов работы рельсовой цепи.

Основным технологическим документом РЦ является регулировочная таблица. В связи с этим в курсовом проекте осуществляется расчет для конкретной длины по путевому приемнику.

1. Назначение и основные функции РЦ в устройствах автоматики и телемеханики на перегонах

РЦ получили наибольшее распространение для обнаружения переменных препятствий, так как могут использоваться в качестве основного средства обнаружения препятствий на сети ж/д. РЦ - это электромеханическое устройство, которое использует рельсы в качестве проводников электрических сигналов, на одном конце которого находится источник питания, на другом - приемник в виде электромагнитного реле.

РЦ является основным датчиком информации о занятости или свободности от переменных препятствий участков пути перегонов и элементарных секций станций, а так же телемеханическим каналом связи между стационарными, путевыми и локомотивными устройствами.

Таким образом, РЦ выполняют две основные эксплуатационные функции:

1. функция датчика информации о свободности или занятости пути на перегонах и станциях;

2. телемеханический канал связи между путевыми устройствами и путевыми и локомотивными устройствами.

Применительно к РЦ можно выделить их достоинства:

1. обнаруживается переменное препятствие в виде излома рельса;

2. способ обладает автоматизмом восстановления;

3. способ технически прост.

Но так же есть недостатки применения РЦ:

1. относительно большая дискретность в определении местонахождения препятствия;

2. значительное усложнение конструкции верхнего пути и повышение расходов на его содержание;

3. как правило, наиболее вероятно, излом рельса осуществляется непосредственно под составом, т.е. факт возникновения излома рельса не может быть зафиксирован.

Данные недостатки можно предупредить следующими способами: совершенствование существующих систем (применение микропроцессоров), а так же применение в сочетании с другими способами контроля.

2. Режимы работы РЦ и особенности их исследования с использованием эксплуатационных критериев безопасности движения поездов

К основным режимам работы относятся: нормальный, шунтовой, контрольный.

Нормальный режим работы РЦ - это такое её технологическое состояние, при котором происходит передача по рельсам электрических сигналов от источника к приемнику и в пределах блок участка (б/у) отсутствует переменное препятствия в виде поезда или излома рельса.

В нормальном режиме работы (р.р.) приемник должен находиться в рабочем состоянии (якорь притянут, фронтовые контакты замкнуты), что обеспечивает требования надежности в работе.

В нормальном р.р. проявляется специфическое эксплуатационное свойство РЦ - эффект перезагрузки. Это эффект превышения уровня сигнала на входе путевого или локомотивного приемников над порогом срабатывания, при котором эти приемники находятся в рабочем состоянии.

В расчетном виде задача исследования нормального р.р. заключается в количественной оценке проявления эффекта перезагрузки при самых наихудших, наиболее неблагоприятных расчетных условиях нормального р.р. этими условиями является такие значения параметров элементов РЦ при которых имеет место минимальный уровень сигнала на входе путевого приемника (ПП) или локомотивного приемника (ЛП);

1. Минимальное напряжение источника питания (Uп мин);

2. Максимальное сопротивление рельса;

3. Минимальное сопротивление изоляции рельсовой линии;

Для двухниточных РЦ - , для станционных однониточных РЦ - . Это справедливо для РЦ с одноэлементным путевым приемником, реагирующих только на амплитуду сигнала из рельсовой линии.

4. разброс параметров элементов приемопередающей аппаратуры принимается таким, чтобы были минимальным уровень сигнала на входе ПП и ЛП. Это максимальное значение элементов, включенных последовательно относительно приемника и минимальное значение элементов , включенных параллельно относительно приемника.

На практике нормальный р.р. часто называют регулирующим р.р., т.к. в соответствии с наиболее распространенным на практике первым способом регулировки РЦ, значение регулирующего элемента определяется для каждой длины рельсовой линии при неблагоприятных условиях нормального р.р.

Количественная оценка выполнения нормального р.р. осуществляется с использованием критерия перегрузки. Для РЦ с одноэлементным ПП критерием перегрузки при фактических (произвольных) условиях нормального р.р. называется отношение модуля напряжения или р.р. и фактических условиях для нормального р.р. к соответственно модуля напряжения или тока срабатывания.

;

Важно определить минимальный критерий перегрузки, который будет при наихудших условиях. Нормальный р.р. обеспечивается, если значение критерия перегрузки () при наихудших условиях нормального р.р. оказывается не ниже так называемого коэффициента запаса (). Для РЦ с одноэлементным ПП:

;

где - минимальные модули тока и напряжения ПП при наихудших условиях нормального р.р.

Шунтовой режим работы РЦ - это такое ее технологическое состояние, при котором в пределах б/у находится подвижная единица и необходимо обеспечить контроль ее наличия.

Подвижная единица в виде целого поезда, отдельного локомотива, отцепившегося вагона и т.д. в электрическом отношении обладает сопротивлением поездного шунта, составляющее сотые и десятые доли Ома. В Шунтовом р.р. приемники РЦ должны находится в нерабочем состоянии, чем обеспечивается требование безопасности движения поездов.

Шунтовой режим работы характеризуется проявлением второго специфического свойства РЦ - шунтового эффекта. Это эффект снижения уровня сигнала на входе ПП и ЛП при наличии подвижной единицы до уровня надежного возврата, при котором эти приемники находятся в нерабочем состоянии.

В расчетном виде задача шунтового р.р. заключается в количественной оценке проявления шунтового эффекта при самых наихудших, наиболее неблагоприятных расчетных условиях шунтового р.р. Этими условиями называются такие значения параметров элементов РЦ, при которых имеет место максимальный уровень сигнала на выходе ПП и ЛП:

1. максимальное напряжение источника питания;

2. минимальное сопротивление рельсов;

3. максимальное сопротивление изоляции рельсовой линии.

. Но это относится только к РЦ с одноэлементным ПП, реагирующим на амплитуду сигнала из рельсовой линии.

4. критическое значение координаты () - место положения поездного шунта вдоль рельсовой линии, измеряемое от конца рельсовой линии, где подключается приемная аппаратура. Определенное критическое значение, при котором наиболее слабо проявляется шунтовой эффект (имеет место максимальный уровень сигнала на входе ПП) или место наихудшей шунтовой чувствительности;

5. разброс параметров элементов приемопередающей аппаратуры принимается таким, чтобы был максимальный уровень сигнала на входе ПП и ЛП. Это минимальное значение сопротивления элементов включенных последовательно относительно приемника и максимальное значение сопротивления элементов включенных параллельно относительно приемника.

Физически сопротивление поездного шунта состоит из n - ого количества сопротивлений колесных пар, включенных параллельно, и переходных сопротивлений между колесами и рельсами. Поэтому чем длиннее и тяжелее состав и меньше скорость его движения, тем меньше общее сопротивление поездного шунта. Но с точки зрения безопасности движения поездов уже при вступлении на РЦ первой колесной пары, должен быть шунтовой эффект. Поэтому за поездной шунт принимается сопротивление одной колесной пары.

Существует три критерия безопасности работы шунтового режима:

1. абсолютная шунтовая чувствительность - максимальное сопротивление поездного шунта () при котором на входе ПП и ЛП обеспечивается уровень надежного возврата при самых наихудших условиях шунтового р.р.

В качестве критерия абсолютной шунтовой чувствительности вводится нормативное сопротивление поездного шунта: ;

Условие выполнения шунтового р.р.:

2. относительная шунтовая чувствительность ().Это отношение абсолютной шунтовой чувствительности к нормативной.

Указанные критерии неудобны тем, что требуется дополнительно определить модуль и аргумент сопротивления поездного шунта, т.к. на частоте свыше 100 Гц сопротивление поездного шунта является комплексным, поэтому удобнее пользоваться третьим критерием.

3. чувствительность к нормативному шунту (), который предполагает, что в пределах рельсовой линии располагается шунт нормативной величины.

Для РЦ с одноэлементным ПП критерий чувствительности к нормативному шунту представляет собой отношение модуля напряжения или тока надежного возврата к соответственно максимальному значению модуля тока или напряжения на входе токового приемника при неблагоприятных условиях шунтового р.р. и значении поездного шунта равному нормативному:

;

Значение критериев шунтового р.р. зависят от координаты .

Значение этой координаты, при котором имеет место минимальные величины критериев, называется критическим ().

Контрольный режим работы РЦ - это такое ее технологическое состояние, при котором в пределах б/у имеет место обрыв в одном месте одной рельсовой нити и необходимо осуществить контроль наличия этого препятствия.

В контрольном р.р. ЛП и ПП должны находится в нерабочем состоянии (якорь опущен, тыловые контакты замкнуты) в чем проявляется требование безопасности движения поездов.

Контрольный р.р. характеризуется проявлением третьего специфического свойства РЦ - обрывного эффекта или эффекта чувствительности к обрыву рельсовой нити. Это эффект снижения уровня сигнала на входе ПП или ЛП до уровня надежного возврата, при котором эти приемники находятся в нерабочем состоянии.

Рельсы лежат на шпалах, а шпалы на земле, что приводит к тому, что сопротивление рельсовой линии относительно земли не велико. При обрыве рельсовой нити сохраняется электрическая цепь между источником и приемником. Таким образом, уровень сигнала на входе ПП и ЛП в контрольном режиме работы зависит от координаты обрыва рельса () вдоль рельсовой линии, измеряемой от конца РЛ, где подключена приемная аппаратура, и от сопротивления рельсовой линии. Значение величины и , при которых имеет место максимальный уровень сигнала на входе ПП или ЛП называется критическим. Для количественной оценки выполнения контрольного р.р. используется критерий чувствительности к обрыву рельсовой нити ().

Для одноэлементного ПП критерием чувствительности называется отношение модуля напряжении или тока надежного возврата к максимальному значению модуля напряжения или тока на входе приемника реле при наихудших условиях:



3. Регулировка РЦ в устройствах автоматики и телемеханики на перегонах

В процессе эксплуатации, РЦ должны содержаться таким образом, чтобы на ПП напряжение соответствовало расчетной величине. Для этого необходимо выполнять регулировку РЦ. Под регулировкой РЦ в системах ж/д автоматики и телемеханики понимается техническое обеспечение основной эксплуатационной функции РЦ по обнаружению переменных препятствий на пути. Регулировочным элементом для РЦ переменного тока является напряжение на вторичной секционированной обмотке питающего трансформатора.

Регулировка РЦ осуществляется на основе предварительно рассчитанных регулировочных таблиц, содержащих необходимые электрические величины, подлежащие строгому контролю при эксплуатации.

Существует два способа регулировки РЦ. При обоих способов регулировка РЦ осуществляется изменением напряжения на вторичной обмотке питающего трансформатора.

1. Нормируется минимально допустимое напряжение источника питания в нормальном р.р. и условиях, наиболее неблагоприятных для этого режима. При этом способе расчет РЦ ведется на основе нормативной величины минимального сопротивления изоляции рельсовой линии .

Эта нормативная величина составляет для двухниточных перегонных и станционных РЦ - , а для станционных РЦ - .

Значение напряжения питания является минимально допустимым, так как при этом значении обеспечивается в нормальном р.р. и условиях, неблагоприятных для этого режима, минимально возможный уровень сигнала на входе приемного реле - напряжение и ток срабатывания с учетом заданного коэффициента запаса .

Этот способ обладает двумя недостатками. Во - первых, при эксплуатации РЦ сопротивление изоляции часто оказывается ниже нормативной величины, т.е. . При этом требуется перерегулировка РЦ. Во - вторых, этот способ не позволяет установить резерв работоспособности регулируемой РЦ, которым является минимально возможное сопротивление изоляции рельсовой линии по условиям обеспечения основных р.р.

Определив по первому способу регулировки минимально допустимое напряжение источника питания в нормальном р.р. для каждой длины рельсовой линии, затем для этих же длин проверяется выполнение шунтового и контрольного р.р. при условиях неблагоприятных для этих режимов.

Однако, при эксплуатации РЦ сопротивление изоляции рельсовой линии часто оказывается ниже нормы (). Для обеспечения нормального р.р. при пониженном сопротивлении изоляции рельсовой линии необходимо увеличить питающее напряжение РЦ. Но в этом случае при некотором повышенном значении питающего напряжения не будет обеспечиваться шунтовой или контрольный р.р. регулируемой РЦ. Таким образом, для каждой длины рельсовой линии существует максимально допустимое питающее напряжение РЦ по условиям обеспечения шунтового и контрольного режимов. Этому напряжению на вторичной обмотке питающего трансформатора соответствует минимально возможное сопротивление изоляции рельсовой линии , и, как правило оно ниже своего нормативного значения , т.к. осуществляется повышение напряжения источника питания. Величина определяет резерв работоспособности регулируемой РЦ.

2. Второй способ основан на нормировании максимального значения напряжения на вторичной обмотке питающего трансформатора. В этом случае для каждой длины (диапазон длин) РЦ рассчитывается максимально допустимое напряжение на вторичной обмотке питающего трансформатора по условиям обеспечения шунтового и контрольного р.р. регулируемой РЦ. Величины напряжений и являются максимально допустимыми, так как они обеспечивают при неблагоприятных условиях соответственно шунтового и контрольного р.р. регулируемой РЦ на входе приемника напряжение и ток надежного возврата, т.е максимально допустимы уровень сигнала приемника по условиям выполнения шунтового и контрольного р.р. В качестве значения регулировочного элемента выбирается меньше из двух полученных значений напряжений:

.

Это напряжение устанавливается на вторично обмотке питающего трансформатора и в процессе эксплуатации регулируемой РЦ не может быть увеличено. Если же при установленном напряжении питания РЦ нормальный р.р. не обеспечивается, то РЦ считается аварийной. В этом случае по разрешению руководства дистанцией сигнализации напряжение на вторичной обмотке питающего трансформатора увеличивается до необходимой величины. Однако, при этом осуществляется ежедневное измерение сопротивления изоляции рельсовой линии. Как только будет зафиксировано увеличение сопротивления изоляции рельсовой линии, напряжение на вторичной обмотке питающего трансформатора снижается до нормативной величины. Если же сопротивление изоляции рельсовой линии удерживается низким в течение длительного времени, то длина регулируемой РЦ должна быть уменьшена.

В настоящее время на сети ж/д в основном используется первый способ регулировки (он более простой). Для участков же с низким сопротивлением изоляции рельсовой линии используется второй способ. Однако было бы целесообразным использовать для всех участков ж/д второй способ регулировки, который повышает эффективность работы РЦ.

В курсовом проекте проводятся необходимые расчеты для составления строки регулировочной таблицы по второму способу регулировки РЦ.

4. Принципиальная схема рельсовых цепей заданного варианта

В данной курсовом проекте изучается кодовая рельсовая цепь переменного тока частотой 50 Гц с реле ИМВШ - 110 для участков железных дорог с электрической тягой переменного тока.

На перегонах с электротягой переменного тока промышленной частоты 50 Гц применяются кодовые рельсовые цепи переменного тока частотой 50 Гц. При такой частоте сигнального тока создается возможность передачи его по рельсам с минимальными потерями, а также обеспечение простых и надежных средств преобразования тока по частоте.

Кодовая РЦ переменного тока 50 Гц, обеспечивает передачу по рельсовой линии кодовых сигналов для увязки между показаниями светофоров и действия АЛС. Кодовые сигналы КЖ, Ж или З посылаются контактами трансмиттерного реле в зависимости от состояния впереди лежащих блок - участков.

Для согласования высокого сопротивления с низким волновым сопротивлением рельсовой линии на обоих концах рельсовой цепи имеются согласующие трансформаторы ИТ. Эти трансформаторы вместе с автоматическими выключателями QF обеспечивают защиту аппаратуры и обслуживающего персонала от перенапряжений, которые могут возникать при значительной асимметрии тягового тока или при нарушении целости рельсовой линии.

Защита аппаратуры от воздействия тягового тока и грозовых разрядов, осуществляется с помощью разрядников РВН-250.

Для пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков устанавливаются дроссель - трансформаторы типа ДТ-1-150 без воздушного зазора с коэффициентом трансформации n = 3.

В качестве путевого приёмника используется импульсное реле ИМВШ - 110. От мешающего влияния тягового тока и его гармонических составляющих импульсное путевое реле защищено электрическим фильтром типа ФП-25.

Рис. 1. Кодовая рельсовая цепь переменного тока частотой 50 Гц с реле ИМВШ - 110 для участков железных дорог с электротягой переменного тока

5. Инженерные методы расчета режимов работы рельсовых цепей с использованием общей и основной расчетных схем замещения

Параметры общей схемы замещения рельсовой цепи заданного варианта.

Общая схема замещения получается на основании известной (принципиальной) схемы исследуемой РЦ, в которой основные узлы (передающая аппаратура, рельсовая линия, приемная аппаратура) замещаются эквивалентными четырехполюсниками. Таким образом, общей электрической схемой замещения РЦ любого вида называется электрическая схема, состоящая из каскадного соединения трех характерных четырехполюсников Nн, Nрл, Nк, которые замещают соответственно устройство согласования в начале рельсовой линии, рельсовую линию и устройство согласования в конце рельсовой линии.

Общая схема замещения РЦ переменного тока изображена на рис.5.1. На этом рисунке приняты следующие обозначения:

векторы напряжения и тока источника питания РЦ (в нормальном р.р. , в шунтовом р.р. , в контрольном р.р. );

четырехполюсник в начале рельсовой линии, замещающий устройство согласования в начале линии (УСН) или питающую аппаратуру РЦ;

коэффициенты четырехполюсника ;

четырехполюсник в конце рельсовой линии, замещающий устройство согласования в конце линии (УСК) или приемную аппаратуру РЦ;

коэффициенты четырехполюсника ;

четырехполюсник рельсовой линии, структура и параметры которого, т.е. коэффициенты, зависят от р.р. РЦ ( в нормальном режиме , в шунтовом р.р. , в контрольном р.р. );

коэффициенты четырехполюсника ;

коэффициенты четырехполюсника ;

Рис. 2

коэффициенты четырехполюсника ;

эквивалентный четырехполюсник всей РЦ, замещающей каскадное соединение трех четырехполюсников , , ( в нормальном режиме , в шунтовом р.р. , в контрольном р.р. );

коэффициенты четырехполюсника ;

коэффициенты четырехполюсника ;

коэффициенты четырехполюсника ;

Z'вхн - обратное входное сопротивление питающей аппаратуры в начале рельсовой линии;

Zвхк - прямое входное сопротивление приемной аппаратуры в конце рельсовой линии;

Zр - входное сопротивление приемника РЦ;

- векторы напряжения и тока в начале рельсовой линии ( в нормальном режиме , в шунтовом р.р. , в контрольном р.р. );

векторы напряжения и тока соответственно в конце рельсовой линии м в путевом приемнике РЦ при наиболее неблагоприятных условий в нормальном режиме (), в шунтовом р.р. (), в контрольном р.р. ().

Главной особенностью общей схемы замещения является использование конкретных параметров приемо - передающей аппаратуры РЦ. Это определяет область применения общей схемы замещения для анализа известных РЦ с заданными принципиальными схемами и всеми параметрами.

С помощью общей схемы замещения решается первая типовая задача по определению значения регулировочного элемента РЦ. При этом можно воспользоваться двумя способами решения:

1. последовательный пересчет;

2. эквивалентные преобразования.

Способ последовательного пересчета предполагает определение значения регулировочного элемента РЦ (напряжения и тока источника питания) с использованием основных уравнений четырехполюсника, в которых напряжение и ток на входе четырехполюсника выражается через напряжение и ток на выходе четырехполюсника. Пересчет напряжений и токов осуществляется последовательно по каждому четырехполюснику общей схемы замещения в направлении, обратному распространению электрических сигналов. По общей схемы замещения, изображенной на рис.5.1 величину регулировочного питания можно определить, используя следующие уравнения соответственно четырехполюсников ,,:

.

.

.

В уравнении присутствуют коэффициенты рельсового четырехполюсника в нормальном режиме работы.

Способ эквивалентного преобразования общей схемы замещения предполагает при определении значения регулировочного элемента оставить в схеме замещения один эквивалентный четырехполюсник всей РЦ, замещающий три каскадно соединенные четырехполюсника ,,. Матрица коэффициентов четырехполюсников определяется из следующего матричного уравнения:

.

Порядок перемножения матриц в уравнении определяется строго по направлению передачи электрических сигналов. В результате перемножения матриц получаем следующее выражение для коэффициентов четырехполюсника :



В уравнениях присутствуют коэффициенты А, В, С, D рельсового четырехполюсника в нормальном режиме работы.

Можно определить искомые значения регулировочного элемента из следующих уравнений:

.

.

В курсовом проекте целесообразнее воспользоваться способом последовательного пересчета.

Название общей схемы замещения связано с тем, что любую РЦ в общем виде можно представить в виде каскадного соединения трех характерных четырехполюсников ,,.

Параметрами общей схемы замещения РЦ называются значения коэффициентов четырехполюсника в начале рельсовой линии и значения коэффициентов четырехполюсника в конце рельсовой линии. Для определения этих параметров необходимо для конкретной схемы РЦ определить содержание четырехполюсников и , которые замещают более элементарные четырехполюсники.

Рис. 3

Параметры основной схемы замещения РЦ заданного варианта.

Основная схема замещения РЦ позволяет исследовать как известные, так и вновь проектируемые РЦ.

Основной схемой замещения РЦ называется математическая модель, состоящая из включенных определенным образом двух двухполюсников и одного четырехполюсника.

При проектировании (синтезе) новых РЦ, они представляются в виде основной схемы замещения, а затем определяются параметры этой схемы. Это является первым этапом проектирования (синтеза).

Для известных РЦ основная схема замещения может быть получена из общей схемы замещения путем проведения эквивалентных электрических преобразований, правомерность которых определяется фактом линейности четырехполюсников в начале и в конце рельсовой линии. Передающая аппаратура РЦ в соответствии с методом эквивалентного генератора преобразуется в одну ветвь с идеальным источником напряжения, ЭДС которого обозначается , а внутреннее сопротивление - величиной обратного входного сопротивления питающей аппаратуры . Приемная аппаратура РЦ в соответствии с методом эквивалентной нагрузки преобразуется в одну ветвь с входным сопротивлением приемной аппаратуры .

Основная схема замещения РЦ переменного тока имеет конфигурацию, представленную на рисунке 3. обобщенными параметрами основной схемы замещения являются ,, , , .

Основная схема замещения включает в себя один четырехполюсник и является более простой. С использованием этой схемы решаются все задачи анализа и синтеза РЦ. При инженерных расчетах с ее помощью удобно решать вторую типовую практическую задачу по определению значений эксплуатационных критериев безопасности р.р. исследуемых РЦ.

Из обобщенных параметров основной схемы замещения для инженерных расчетов в курсовом проекте необходимо определить входные сопротивления и . В соответствии использованием методами эквивалентных преобразованием искомые величины выражаются через конкретные параметры общей схемы замещения следующим образом:

;

Рис. 4

6. Инженерные расчеты рельсовой цепи заданного варианта.

Исследование рельсовой цепи заданного варианта в нормальном режиме работы.

Расчет значения регулировочного элемента в виде напряжения на вторичной обмотке питающего трансформатора исследуемой РЦ в нормальном режиме работы с использованием общей схемы замещения.

При исследовании нормального режима работы в курсовом проекте необходимо рассчитать и построить для заданной длины рельсовой цепи график функциональной зависимости:

где - значение регулировочного элемента ( модуль напряжения источника питания в нормальном режиме работы ), В; - минимальное сопротивление изоляции рельсовой линии, ;

Функциональная зависимость, рассчитываем для одного значения величины = 1 при заданных значениях рабочих напряжений и тока срабатывания приемника рельсовой цепи, в которых учтен коэффициент запаса .

Для решения поставленной задачи используется общая схема замещения рельсовой цепи переменного тока в нормальном режиме работы. Особенности этой схемы замещения является учет наихудших условий нормального режима работы, при которых обеспечивается минимально допустимый уровень сигнала на входе приемника - напряжение и ток срабатывании (векторы , ).

Искомая величина модуля напряжения источника питания рельсовой цепи в нормальном режиме работы по схеме замещения определяется способом последовательного перечета с использованием следующих уравнений:

.

.

В расчетах за начало отсчета принимается вектор тока срабатывания, т.е.

.

Коэффициенты рельсового четырехполюсника в нормальном режиме работы для симметричной рельсовой линии определяются из следующих выражений:

;

;

;

где - постоянная распространения электро - магнитной волны в симметричной рельсовой линии переменного тока; - волновое сопротивление симметричной рельсовой линии переменного тока, Ом; z - удельное нормативное сопротивление рельсовой петли, Ом/км; - удельное минимальное сопротивление изоляции рельсовой линии, ; - длина рельсовой линии, км.

Рис. 5

Исследование РЦ заданного варианта в шунтовом режиме работы.

Определение критических характеристик шунтового режима работы исследуемой РЦ с использованием основной схемы замещения.

В общем случае для определения критических характеристик шунтового режима работы необходимо исследовать на минимум функцию модуля сопротивления передачи основной схемы замещения рельсовой цепи в шунтовом режиме работы от двух аргументов:

где - координата, учитывающая место положения поездного шунта нормативной величины R = 0.06 Ом вдоль рельсовой линии, км; - удельное сопротивление изоляции рельсовой линии, учитываемое в шунтовом режиме работы, .

В функциональной зависимости координата отсчитывается от конца рельсовой линии, где подключается приемная аппаратура.

При критических значениях аргументов величина функции принимает минимальное значение

Для типовых рельсовых цепей переменного тока с одноэлементным путевым приемником, которые рассматриваются в курсовом проекте, исходя из следующих известных положений:

1) критическое значение сопротивления изоляции рельсовой линии равно бесконечной величине:

2) критическое значение координаты соответствует нахождению шунта на одном из концов рельсовой цепи, где меньше значение модуля входных сопротивлений приемопередающей аппаратуры:

.

.

При исследовании шунтового режима работы в курсовом проекте необходимо для заданной длины рельсовой цепи рассчитать величину модуля напряжения источника питания (регулировочного элемента) при заданных напряжении и токе надежного возврата путевого реле.

Для решения поставленной задачи используется общая схема замещения рельсовой цепи переменного тока в шунтовом режиме работы, изображенная на рисунке 6.2. Особенностью этой схемы замещения является учет наихудших условий шунтового режима работы, при которых обеспечивается максимально допустимый уровень сигнала на входе приемника - напряжение и ток надежного возврата (векторы , ).

Расчет значения регулировочного элемента в виде напряжения на вторичной обмотке питающего трансформатора исследуемой РЦ в шунтовом режиме работы с использованием общей схемы замещения.

Искомая величина модуля напряжения источника питания рельсовой цепи в шунтовом режиме работы по схеме замещения на рис. 6.2 определяется способом последовательного пересчета с использованием следующих уравнений:

В расчетах за начало отсчета принимается вектор тока надежного возврата, т.е.

Рельсовый четырехполюсник в шунтовом режиме работы при бесконечном значении сопротивления изоляции рельсовой линии имеет следующую простую Т-образную схему замещения с сосредоточенными параметрами.

Рис. 6

Коэффициенты четырехполюсника данной схемы определяются из следующих выражений:

В формулах необходимо представить величину в зависимости от соотношения:

.

Исследование РЦ заданного варианта в контрольном режиме работы.

Определение критических характеристик контрольного режима работы исследуемой РЦ с использованием основной схемы замещения.

В общем случае для определения критических характеристик контрольного режима работы необходимо исследовать на минимум функцию модуля сопротивления передачи основной схемы замещения РЦ в контрольном режиме работы от двух аргументов:

где - координата, учитывающая местоположение обрыва рельсовой нити вдоль рельсовой линии, отсчитываемая от конца рельсовой цепи, где подключается приемная аппаратура, км; - удельное сопротивление изоляции рельсовой линии, учитываемое в контрольном режиме работы, .

При критических значениях аргументов величина функции принимает минимальное значение .

Для инженерных расчетов контрольного режима работы с учетом того, что в типовых РЦ модули сопротивлений приемо - передающей аппаратуры по концам рельсовой линии примерно равны, принимается местоположение критической координаты места обрыва рельсовой нити в середине рельсовой линии, т.е. .

Критическое значение сопротивления изоляции рельсовой линии определяется с использованием инженерного метода постоянной критической величины модуля :

,

где - аргумент удельного сопротивления рельсовой петли, Град.

Как показывают исследования, модуль величины изменяется незначительно при больших изменениях величин , поэтому для каждой частоты сигнального тока можно найти некоторую величину модуля , которую принимают при ориентировочных инженерных расчетах контрольного режима работы РЦ.

Величина критического значения сопротивления изоляции рельсовой линии в контрольном режиме определяется из выражения:

,

где - заданная длина рельсовой линии, км; - модуль удельного сопротивления рельсовой петли

Расчет значения регулировочного элемента в виде напряжения на вторичной обмотке питающего трансформатора исследуемой РЦ в контрольном режиме работы с использованием общей схемы замещения.

При исследовании контрольного режима работы в курсовом проекте необходимо для заданной длины РЦ рассчитать величину модуля напряжения источника питания (регулировочного элемента) при заданных напряжении и токе надежного возврата путевого реле.

Для решения поставленной задачи используется общая схема замещения рельсовой цепи переменного тока в контрольном режиме работы. Особенностью этой схемы замещения является учет наихудших условий контрольного режима работы, при которых обеспечивается максимально допустимый уровень сигнала на входе приемника - напряжение и ток надежного возврата (векторы и ).

Искомая величина модуля напряжения источника питания РЦ в контрольном режиме работы по схеме замещения на рис. 6.3. определяется способом последовательного пересчета с использованием следующих уравнений:

В расчетах за начало отсчета принимается вектор тока надежного возврата, т.е.

Коэффициенты рельсового четырехполюсника в контрольном режиме работы аналитически выражаются в удобном для расчета виде через функции рельсовых цепей следующим образом:

Функции рельсового четырехполюсника при обрыве рельсовой нити в середине рельсовой линии, нулевом значении коэффициента поверхностной проводимости по верхнему слою балласта и шпалам p = 0 и с учетом наличия или отсутствия дроссель - трансформаторов на обоих концах рельсовой линии определяются из следующих выражений:

где:

S = 1 - при наличии дроссель - трансформаторов на обоих концах рельсовой линии;

- при отсутствии дроссель - трансформаторов на обоих концах рельсовой линии;

- постоянная земляного тракта.

Заключение

В курсовом проекте, выполненным на тему: «Исследование режимов работы рельсовых цепей в устройствах автоматики и телемеханики на перегонах», получены следующие основные результаты:

1. Сформировано назначение и определены основные функции в системах обеспечения безопасности движения поездов;

2. Определены основные режимы работ и сформированы эксплуатационные критерии безопасности для их оценки;

3. Представлена в полном виде принципиальная схема перегонной кодовой РЦ переменного тока частотой 50 Гц с реле ИМВШ - 110 для участков железных дорог с электрической тягой переменного тока;

4. Разработан алгоритм расчета перегонной кодовой РЦ переменного тока частотой 50 Гц с реле ИМВШ - 110 для участков железных дорог с электрической тягой переменного тока;

5. Рассчитаны параметры основной и общей схем замещения перегонной кодовой РЦ переменного тока частотой 75 Гц с реле ИМВШ - 110 для участков железных дорог с электрической тягой переменного тока;

6. Определены критические характеристики нормального, шунтового и контрольного р.р. исследуемой РЦ;

7. Рассчитаны напряжения источника питания, необходимые для обеспечения нормального, шунтового и контрольного р.р. исследуемой РЦ при критических характеристиках этих режимов.

рельсовый шунтовый приемопередающий расчетный

Список используемых источников

1. Аркатов В.С., Баженов А.И., Котляренко Н.Ф., «Рельсовые цепи магистральных железных дорог». Справочник, -2-ое издание, - М: Транспорт, 1992 г.

2. Брылеев А.М., Кравцов Ю.А., Шишляков А.В., «Теория, устройство и работа рельсовых цепей». - М: Транспорт, 1978 г.

3. Аркатов В.С., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. «Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание». - М: Транспорт, 1990 г.

4. Виноградова В.Ю. «Перегонные системы автоматики».

Размещено на Allbest.ru

...