Рельсовые цепи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рельсовые цепи



Содержание

1. Конструкция и функции рельсовых цепей

2. Классификация рельсовых цепей

3. Принципиальные схемы рельсовых цепей

4. Особенности тональных рельсовых цепей

Контрольные вопросы и задания

Библиографический список



1. Конструкция и функции рельсовых цепей

рельсовый цепь светофор автоблокировка

Рельсовыми цепями (РЦ) называют электрические цепи, проводниками тока в которых являются рельсовые нити. Рельсовые цепи - основной элемент практически всех систем СЖАТ.

В зависимости от назначения систем СЖАТ рельсовые цепи, используемые в них, обеспечивают решение, таких задач, как включение запрещающего сигнала светофора при занятом участке пути или изломе рельса; исключение перевода стрелки под составом; контроль приближения поезда к станции или к переезду, контроль освобождения переезда; территориальная селекция локомотива при передаче на него информации и ряда других задач.

Конструкция традиционной РЦ в самом простом виде изображена на рис. 1. Видно, что рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь, содержащую источник питания ИП, нагрузку в виде путевого приемника Пр и рельсовою линию РЛ в качестве соединительных проводов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Конструкция рельсовой цепи

Путевыми приемниками в традиционных РЦ являются электромагнитные реле. Для обеспечения лучшего протекания тока на рельсовых стыках устанавливают стыковые соединители СС: при автономной тяге поездов - стальные штепсельные или приварные, при электрической тяге - медные приварные. При нарушении технологии установки или при механических воздействиях в процессе эксплуатации стыковые соединители не всегда обеспечивают требуемое переходное сопротивление, что приводит к отказу всей рельсовой цепи. На долю стыковых соединителей приходится до 40% всех отказов рельсовых цепей. Поэтому заслуживают внимания тарельчатые пружины, которые предложено устанавливать на стыковых болтах вместо витковых шайб. Электрический контакт, обеспечиваемый тарельчатыми пружинами, является стабильным и позволяет обойтись без стыковых соединителей. Опыт эксплуатации таких соединений показал их высокую надежность, долговечность и экономичность.

Положительный эффект для РЦ обеспечивает также применение длинномерных сварных рельсовых плетей длиной 400 и более метров, что исключает необходимость установки стыковых соединителей.

Для защиты от взаимного влияния смежных РЦ они электрически разделяются изолирующими стыками ИС. Изолирующие стыки организуют путем изоляции элементов креплений рельсового стыка от рельсов. Для этого устанавливают фибровые прокладки между рельсами и металлическими накладками особого профиля, втулки и шайбы для болтов, прокладки между торцами рельсов. Более надежными являются стыки с накладками, опрессованными высокопрочным изолирующим материалом. На бесстыковых путях для изолирующих стыков рекомендуется применять клееболтовые конструкции, в которых для изоляции и обеспечения требуемой механической прочности стыка используется несколько слоев стеклоткани, пропитанной эпоксидным компаундом.

В общем случае рельсовые цепи выполняют следующие функции:

1. Контроль состояния участка пути (свободен, занят).

2. Контроль целости рельсов.

3. Передача информации между светофорами в кодовых системах автоблокировки.

4. Передача информации с напольных устройств на локомотив.

При свободной РЦ сигнальный ток протекает от источника питания ИП по рельсовым нитям и обмотке путевого реле. Путевое реле возбуждено и фиксирует свободное состояние участка пути и исправность рельсовой цепи. При вступлении поезда путевое реле шунтируется малым сопротивлением колесных пар и отпускает свой якорь, фиксируя занятость участка пути.

При изломе рельса обрывается цепь питания путевого реле, и оно обесточивается.

Для передачи информации сигнальный ток может быть представлен в кодовом виде. Причем этот сигнал используется как для передачи информации между светофорами, так и для передачи на локомотив. В традиционных системах для кодирования информации широкое распространение получил числовой код, при котором сообщения различаются числом импульсов в каждой кодовой посылке. В новых перспективных типах РЦ используются двоичные помехозащищенные коды.

К рельсовым цепям предъявляются следующие требования:

1. РЦ должны бесперебойно функционировать без проведения сезонной регулировки при минимальном удельном сопротивлении изоляции рельсовой линии 1,0 Ом·км для магистральных линий, 0,5 Ом·км для однониточных РЦ и 0,37 Ом·км для рельсовых цепей сортировочных горок.

2. Фиксация шунта должна производиться в течение времени, не превышающего установленную норму.

3. РЦ должны обеспечивать надежную и беспрепятственную канализацию обратного тягового тока.

4. Опасные отказы и повреждения аппаратуры рельсовых цепей при пробое изолирующих стыков должны быть исключены.

5. РЦ должны без искажений передавать сигналы, необходимые для нормальной работы автоматической локомотивной сигнализации.

6. Рельсовые цепи должны быть защищены от опасного и мешающего влияния:

· обратного тягового тока;

· смежных РЦ и рельсовых цепей параллельного пути;

· рельсовых цепей наложения;

· сигналов автоматической локомотивной сигнализации;

· поездного оборудования централизованного электроснабжения вагонов;

· линий электропередач высокого напряжения.

7. На электрифицированных участках РЦ должны надежно работать в условиях заземления на одну рельсовую нить сооружений и конструкций, имеющих связь с землей.

Рассмотренная структура РЦ является традиционной и получила широкое распространение в действующих устройствах СЦБ. В новом строительстве применяются тональные рельсовые цепи, структура которых имеет существенные отличия (см. п. 2.4).

РЦ работают в сложных условиях мешающего влияния тягового тока, низкого и изменяющегося в широких пределах сопротивления изоляции рельсовой линии, заземления на рельсы металлических конструкций, имеющих контакт с землей. Поэтому, наряду с совершенствованием рельсовых цепей, постоянно ведутся работы по созданию альтернативных устройств, выполняющих те же функции. Так, были разработаны путевые шлейфы и датчики контроля проследования поезда, система счета осей, радиолокационные устройства, разнообразные устройства контроля проследования поезда в полном составе и другие устройства контроля свободности участков пути. Однако они пока не могут заменить РЦ в полной мере.



2. Классификация рельсовых цепей

При разработке рельсовых цепей должны быть обеспечены:

- надежное и в полном объеме выполнение рельсовой цепью функций, требуемых в данной системе;

- максимально возможная предельная длина РЦ;

- устойчивая работа РЦ при заданных значениях внешних воздействий;

- защита от мешающего и опасного воздействия помех, влияния смежных РЦ и рельсовых цепей параллельных путей;

- надежный пропуск обратного тягового тока;

- отсутствие опасных состояний при пробое изолирующих стыков;

- оптимальные соотношения стоимости и надежности РЦ.

Стремление использовать в каждом случае наиболее простые и надежные РЦ с учетом требований конкретных условий применения привело к большому разнообразию типов РЦ. При этом РЦ могут выполнять все четыре указанные функции (см. п. 2.1) или только часть из них. Многообразие типов РЦ вызвано также непрерывным развитием науки и техники, что приводит к разработке и внедрению новых, более совершенных типов РЦ. В настоящее время на железных дорогах России применяется более 30 типов и 800 разновидностей РЦ, которые различаются по ряду признаков. В данной работе выделено 9 признаков классификации РЦ.

1. По области применения:

1.1. Перегонные. К перегонным рельсовым цепям предъявляются требования большой длины; выполнения, по возможности, всех четырех функций; обеспечения надежного пропуска обратного тягового тока.

1.2. Станционные. Для станционных рельсовых цепей допускается меньшая предельная длина, требуется выполнение только двух первых функций. Поэтому они могут быть проще и, следовательно, надежнее.

1.3. Прочие. Эти рельсовые цепи применяются на сортировочных горках, в устройствах обнаружения перегретых букс и в ряде других устройств. В частности они могут выполнять роль точечных датчиков, точечных каналов передачи информации на локомотив, осуществлять контроль состояния перегона в полуавтоматической блокировке. К таким РЦ исходя из их назначения могут предъявляться особые требования по выполняемым функциям, быстродействию, достоверности работы, чувствительности и надежности или, наоборот, более простые требования.

2. По роду сигнального тока:

2.1. РЦ постоянного тока. Достоинства - наличие автономного резервного источника питания в виде аккумуляторной батареи, малая потребляемая мощность. Недостаток - низкая помехозащищенность, сложность обслуживания аккумуляторных батарей. Поэтому РЦ постоянного тока широко применялись при ненадежном электроснабжении на участках с автономной тягой поездов; в новом строительстве не применяются.

2.2. РЦ переменного тока. Обладают более высокой помехозащищенностью за счет применения частоты сигнального тока, отличной от частоты помех (в основном помех тягового тока и его гармонических составляющих). Кроме того, переменный сигнальный ток позволяет использовать его не только для контроля состояния участка пути, но и для передачи информации на локомотив. В настоящее время наибольшее распространение получили частоты 50 и 25 Гц. На перегонах при автономной тяге - 50 или 25 Гц в зависимости от перспектив внедрения электрической тяги, при тяге постоянного тока - 50 Гц, при тяге переменного тока - 25 Гц. На станциях в новом строительстве используют РЦ с частотой сигнального тока 25 Гц, как работающие более устойчиво. В перспективных тональных рельсовых цепях применяют частоты тонального диапазона (см. п. 2.4).

3. По режиму питания:

3.1. С непрерывном питанием. Такие РЦ являются простыми и надежными за счет отсутствия элементов, работающих в динамическом режиме.

3.2. С импульсным питанием. Применение импульсного питания позволило увеличить предельную длину РЦ до 2600 м по сравнению с 1500 м при непрерывном питании и повысить помехозащищенность.

3.3. С кодовым питанием. РЦ числового кода обладают достоинствами импульсных РЦ и, кроме того, способны передавать информацию.

4. По типу путевого приемника:

4.1. РЦ с электромагнитными реле в качестве путевых приемников. В настоящее время применяются одноэлементные реле (нейтральные или поляризованные) и двухэлементные (фазочувствительные реле типа ДСШ).

4.2. РЦ с бесконтактными приемниками. Использование микроэлектронных элементов и микропроцессорной техники позволяет существенно улучшить характеристики путевых приемников (надежность, чувствительность, долговечность), увеличить коэффициент возврата приемника, расширить функциональные возможности (например, создать адаптивный приемник).

В любом случае путевой приемник должен обладать пороговыми свойствами для различения состояния рельсовой цепи по уровню сигнала.

5. По конфигурации рельсовых путей:

5.1. Неразветвленные. К таким рельсовым цепям относятся рельсовые цепи с рассмотренной выше структурой.

5.2. Разветвленные. Разветвленные рельсовые цепи характеризуются наличием ответвлений рельсовой линии и применяются на участках пути, содержащих стрелочные переводы. В таких РЦ необходимо обеспечить контроль ответвлений, пропуск сигнального тока по этим ответвлениям, исключить шунтирующее действие металлических соединений между рельсовыми нитями (крестовина переводной кривой, сквозные полосы, соединительные тяги электропривода).

6. По способу разделения смежных РЦ:

6.1. С изолирующими стыками. Наличие ИС позволяет просто решить проблему исключения взаимного влияния смежных РЦ, обеспечивает четкую фиксацию границ рельсовых цепей. Однако изолирующие стыки являются самым ненадежным элементом систем железнодорожной автоматики. На их долю приходится 27% всех отказов. Это приводит к необходимости защиты путевого приемника от выхода из строя при действии тока смежной РЦ, а также защиты от опасных отказов в случае пробоя ИС.

6.2. С электрическими стыками. Электрические стыки представляют собой параллельные резонансные контуры, которые включают на концах рельсовых линий (РЛ). Емкость каждого контура образована конденсатором, индуктивность - отрезком рельсовой нити и шлейфом, уложенным в колее специальным образом. Резонансные контуры оказывают большое сопротивление проникновению сигнального тока одной РЦ в смежную.

6.3. Неограниченные РЦ. Эти рельсовые цепи не имеют специальных схемных или конструктивных решений для ограничения распространения сигнального тока по рельсовым линиям. Поэтому должны быть предусмотрены меры для исключения взаимного влияния неограниченных РЦ. К таким рельсовым цепям относятся тональные РЦ, достоинства и недостатки которых подробно описаны в п. 2.4. Неограниченные РЦ в настоящее время часто называют бесстыковыми или рельсовыми цепями без изолирующих стыков.

7. По способу связи приемной аппаратуры с рельсовой линией в бесстыковых РЦ:

7.1. С кондуктивной (гальванической) связью. Приемная аппаратура подключается к рельсам непосредственно или через согласующий трансформатор.

7.2. С индуктивной связью. Аппаратура принимает сигнал из РЛ в виде ЭДС, наводимой в индуктивности (приемных катушках), расположенной в непосредственной близости от рельсов. Индуктивную связь целесообразно использовать в рельсовых цепях наложения, что позволяет увеличить ее предельную длину. Приемной катушкой при этом является проволочный шлейф длиной 30-45 м, укладываемый внутри колеи вдоль рельсов. Практического применения такие РЦ не получили.

8. По виду тяги поездов. Тяга поездов бывает автономная, электрическая постоянного тока и электрическая переменного тока. Наличие электрической тяги приводит к необходимости решения вопросов пропуска обратного тягового тока в обход изолирующих стыков и защиты аппаратуры РЦ от тягового тока и его гармонических составляющих.

9. По способу пропуска обратного тягового тока различают однониточные и двухниточные РЦ. В однониточных РЦ (рис. 2) тяговый ток I_т протекает по одной рельсовой нити и передается в смежную РЦ по тяговым соединителям (медный трос).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Однониточная рельсовая цепь

Достоинство однониточных РЦ - простая и дешевая конструкция. Недостатки - малая предельная длина; мешающее влияние тягового тока (ответвление тягового тока I_то через аппаратуру РЦ показано на рис. 2.2 пунктирной линией); ненадежный путь для тягового тока, протекающего по одной рельсовой нити; невозможность использования автоматической локомотивной сигнализации. Поэтому однониточные РЦ применяют в основном на боковых некодируемых станционных путях.

В двухниточных РЦ с каждой стороны изолирующих стыков устанавливают дроссель-трансформаторы ДТ, средние точки основных обмоток которых соединены перемычкой (рис. 3). Эти дроссель-трансформаторы используются и для подключения аппаратуры РЦ к рельсовой линии.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Двухниточная рельсовая цепь

Тяговый ток I_т (на рис. 2.3 показан стрелками) протекает по обеим рельсовым нитям, разделяясь в идеальном случае на равные части. В обход изолирующих стыков эти токи пропускаются следующим образом - по полуобмоткам основной обмотки ДТ одной РЦ, по перемычке и полуобмоткам ДТ смежной РЦ. При этом магнитные потоки в сердечнике ДТ от тягового тока каждой полуобмотки взаимно уничтожаются, что исключает мешающее влияние на аппаратуру РЦ. Сигнальный ток I_с протекает по полуобмоткам дроссель-трансформаторов в одном направлении и наводит в дополнительной обмотке соответствующую ЭДС.

В реальных условиях деление тягового тока на две равные части не происходит из-за неравенства сопротивлений рельсовых нитей. Кроме того, асимметрия тягового тока возникает при разных условиях утечки тягового тока на землю из-за заземления различных напольных конструкций на одну рельсовую нить. Поэтому в дополнительной обмотке ДТ наводится ЭДС помехи от разностного тягового тока. Защита путевого реле от мешающего влияния помехи осуществляется фильтром Ф.

Вторым негативным проявлением асимметрии тягового тока является подмагничивание сердечника ДТ, что приводит к уменьшению сопротивления основной обмотки сигнальному току и нарушению нормальной работы РЦ. Для исключения подмагничивания при электрической тяге постоянного тока применяются ДТ с воздушным зазором сердечника. При тяге переменного тока вредные последствия насыщения сердечника устраняются выбором параметров элементов схемы.

3. Принципиальные схемы рельсовых цепей

Рассмотрим упрощенные принципиальные схемы основных традиционных рельсовых цепей, получивших в настоящее время наибольшее распространение.

Кодовые рельсовые цепи с частотой сигнального тока 50 Гц применяются на перегонах в кодовой автоблокировке при автономной тяге и тяге постоянного тока (рис. 4).

Назначение основных элементов:

П - путевой трансформатор с секционированной вторичной обмоткой для регулирования напряжения питания рельсовой цепи в зависимости от ее длины.

Z_О - индуктивное ограничивающее сопротивление. Защищает питающую аппаратуру РЦ от разрушения путем исключения короткого замыкания при вступлении колесных пар поезда на питающий конец рельсовой линии. Его величина выбрана таким образом, чтобы обеспечить необходимое входное сопротивление аппаратуры на питающем конце РЛ (см. п. 3.6).



Рис. 4. Кодовая рельсовая цепь частотой 50 Гц

Т - контакты трансмиттерного реле. Трансмиттерное реле работает в такт с импульсами передаваемых посылок числового кода. При этом его контакты, замыкая и размыкая цепь питания, модулируют несущий сигнал.

С1, С2 - искрогасящие конденсаторы. Решают две задачи - уменьшают искрообразование на контактах реле Т; уменьшают реактивную составляющую сопротивления нагрузки, что повышает коэффициент полезного действия рельсовой цепи.

Р - разрядник для защиты аппаратуры от перенапряжений, возникающих при аварии контактной сети.

ДТ - дроссель-трансформатор, обеспечивающий пропуск тягового тока в обход изолирующих стыков, подключение аппаратуры к рельсовой линии, согласование сопротивлений аппаратуры и рельсовой линии.

ЗБФ - защитный блок-фильтр защищает путевой приемник от гармонических составляющих тягового тока и от большого напряжения, которое поступает из смежной рельсовой цепи при пробое изолирующих стыков.

И - импульсное путевое реле поляризованного типа с выпрямителем, настройка якоря - с преобладанием. Срабатывает в такт с импульсами принимаемых кодовых посылок и своими контактами воздействует на дешифратор кодовой АБ.

При автономной тяге в рассмотренной рельсовой цепи дроссель-трансформаторы не применяют, вместо разрядников используют нелинейные резисторы (варисторы) для защиты приборов от грозовых разрядов, на релейном конце для согласования сопротивлений устанавливают изолирующий трансформатор.

При электрической тяге переменного тока в кодовой АБ применяются кодовые рельсовые цепи с частотой сигнального тока 25 Гц (рис. 5).

Отличая этой РЦ от предыдущей заключаются в следующем:

· вместо питающего трансформатора ПТ применяется статический преобразователь частоты типа ПЧ50/25, позволяющий получить выходное напряжение от 5 до 175 В через каждые 5 В;

· вместо индуктивного сопротивления Z_О по экономическим соображениям использован активный резистор R_О;

· вместо блока ЗБФ применяется фильтр ФП типа ФП-25;

· применен ДТ без воздушного зазора с малым коэффициентом трансформации (n=3). Этим обеспечивается защита обслуживающего персонала и исключается пробой изоляции дополнительной обмотки ДТ при большой асимметрии тягового тока из-за обрыва одной рельсовой нити;



Рис. 5. Кодовая рельсовая цепь частотой 25 Гц

· установлены автоматические выключатели многократного действия АВМ для защиты аппаратуры и обслуживающего персонала при большой асимметрии тягового тока;

· применены изолирующие (согласующие) трансформаторы ИТ, осуществляющие согласование сопротивлений рельсовой линии с аппаратурой и обеспечивающие надежное срабатывание АВМ.

На станциях в системах электрической централизации применяют более простые и надежные фазочувствительные рельсовые цепи с частотой сигнального тока 25 или 50 ГЦ (рис. 6).

Отличительной особенностью этих рельсовых цепей является непрерывное питание и использование в качестве путевых реле двухэлементных секторных реле типа ДСШ, которые обеспечивают следующие положительные качества РЦ:

· высокая надежность;

· высокая помехозащищенность;

· малая потребляемая мощность;

· простая реализация защиты от опасного влияния смежных РЦ при пробое изолирующих стыков.

Рис. 6. Фазочувствительная рельсовая цепь

Назначение основных элементов:

С₀ - емкостной ограничитель. Исключает режим короткого замыкания при вступлении поезда на питающий конец РЛ; обеспечивает необходимые фазовые соотношения сигналов местной и путевой обмоток путевого реле; компенсирует индуктивную составляющую сопротивления нагрузки с целью уменьшения мощности, потребляемой РЦ;

R₀ - защищает аппаратуру от короткого замыкания в случае пробоя конденсатора С₀ при нахождении поезда на питающем конце РЛ;

С_р - согласовывает требуемый уровень тока АЛС с допустимым уровнем сигнала на путевом приемнике; обеспечивает необходимые фазовые соотношения и требуемое входное сопротивление на релейном конце РЛ.

В новом строительстве независимо от вида тяги применяют РЦ с частотой сигнального тока 25 Гц, которые работают более устойчиво.

Необходимо отметить, что типовые схемы рассмотренных рельсовых цепей включают в себя еще ряд элементов. Так, в кодовой РЦ частотой 50 ГЦ схема искрогашения является более сложной, во всех кодовых РЦ предусмотрена перестройка схем при смене направления движения поездов, фазочувствительные РЦ могут дополняться схемами включения кодовых сигналов АЛС на питающем, на релейном или на обоих концах РЦ и т. д.

Рассмотрим проблемы, связанные с пробоем изолирующих стыков, и как они решаются в рельсовых цепях разных типов.

Пробой изолирующих стыков может привести к следующим негативные последствия:

1. Выход из строя путевого приемника под действием полного напряжения, которое поступает от источника питания смежной РЦ без потерь в рельсовой линии.

2. Ложное возбуждение путевого реле или ложная импульсная работа.

3. Прием более разрешающего кодового сигнала от передатчика смежной РЦ.

Последствия первого типа исключаются соответствующим выбором путевого приемника или применением элементов защиты, рассмотренных выше.

Опасность ложного возбуждения путевого реле в импульсных РЦ и РЦ числового кода исключается дешифраторами. Дешифраторы расценивают непрерывно включенное состояние путевого реле как непредусмотренное и переводят систему в защитное состояние.

Импульсная работа путевого реле от источника питания смежной РЦ в рельсовых цепях постоянного тока с импульсным питанием исключается применением поляризованных реле с настройкой якоря на преобладание и чередованием полярности импульсов в смежных РЦ.

В фазочувствительных РЦ ложное возбуждение реле ДСШ исключается использованием свойств фазовой селективности этого реле и чередованием мгновенных полярностей напряжений питания смежных РЦ (изменением фазы питания на 180⁰ путем переключения вторичных обмоток путевых трансформаторов).

Опасный отказ при приеме более разрешающего кодового сигнала из смежной РЦ в рельсовых цепях числового кода исключается специальным построением дешифратора (см. п. 4.3.3).

В тональных РЦ с изолирующими стыками или без них взаимное влияние РЦ исключено чередованием частот и разнесением рельсовых цепей с одинаковыми частотами на достаточное расстояние.

4. Особенности тональных рельсовых цепей

Рельсовыми цепями тональной частоты, или тональными рельсовыми цепями (ТРЦ) называют рельсовые цепи, частота сигнального тока которых находится в диапазоне тональных частот.

Особенностями ТРЦ являются:

· применение бесконтактной аппаратуры;

· возможность удаления аппаратуры РЦ на значительные расстояния от РЛ;

· возможность работы без изолирующих стыков;

· питание двух смежных РЦ от одного генератора, подключение путевых приемников смежных РЦ к общей точке РЛ по одной паре жил кабеля.

На рис. 7 показана структура, поясняющая принцип построения ТРЦ.

Сигнальный ток частотой F1 или F2 от генераторов Г подается в рельсовую линию, по которой распространяется в обе стороны от точки подключения. От генератора Г1 питается рельсовая цепь 1, от генератора Г 2/3 - рельсовые цепи 2 и 3 и т. д.

Путевые приемники ПП1 и ПП2, ПП3 и ПП4 подключаются к общим точкам релейных концов смежных РЦ. Приемники обладают свойствами частотной селекции и пороговыми свойствами, т. е. реагируют на сигнал определенной частоты и амплитуды. Путевые реле ПР на выходах приемников нормально возбуждены. При нахождении подвижной единицы (или изломе рельса), например, на 4П путевое реле ПР4 обесточивается. Возбуждение этого реле от сигнального тока рельсовой цепи 3П исключено из-за большого затухания частоты F2 в приемнике ПП4(F1).

Рис. 7. Принцип построения тональных рельсовых цепей

Исключается и возможность возбуждения этого реле сигнальным током частоты F1 от генератора Г1 рельсовой цепи 1П из-за естественного затухания в рельсовой линии на протяжении трех РЦ (1П, 2П и 3П). Расчеты показывают, что уровень помехи от этого сигнала будет примерно в 100 раз ниже уровня полезного сигнала, поступающего от генератора собственной РЦ.

В отдельных случаях (при малой длине РЦ 2П и 3П и высоком уровне сигнала в 1П) предусматривается применение и чередование трех частот.

Рассмотренная аппаратура размещается в станционном помещении или в релейных шкафах АБ и соединяется с рельсовой линией при помощи сигнального кабеля. На поле (непосредственно у пути) размещаются устройства согласования и защиты УСЗ.

Диапазон несущих частот сигнального тока (400…800 Гц) принят исходя из условия обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик ТРЦ. Конкретные частоты в этом диапазоне были выбраны в промежутках между гармониками тягового тока и тока промышленной частоты. Гармонические составляющие постоянного тягового тока имеют частоты 300, 600, 900, … Гц, переменного тягового тока - 50, 150, 250, ... Гц. При некоторых режимах работы тяговых двигателей возможно появление частоты 100 Гц. Причем, чем выше частота, тем ниже уровень гармоники. Поэтому в тональных рельсовых цепях 3-го типа (ТРЦ3) были приняты несущие частоты 420, 480, 580, 720 и 780 Гц, что позволяет использовать эти ТРЦ при любом виде тяги.

В связи с отсутствием изолирующих стыков, шунтовой режим ТРЦ наступает не только при нахождении подвижной единицы на участке пути между генератором и приемником, но и при нахождении в некоторой зоне за пределами подключения этих приборов. Эту зону называют зоной дополнительного шунтирования. Так, например, при приближении подвижной единицы на расстояние L_ш от точки подключения генератора Г4/5 (см. рис. 2.7) путевое реле ПР5 обесточивается. Величина L_ш зависит от несущей частоты и удельного сопротивления балласта и в предельном случае составляет 10_15% от длины рельсовой цепи. Это приводит к тому, что ТРЦ не позволяют достоверно фиксировать границы блок-участков.

Поэтому для системы АБТ (автоблокировка с тональными рельсовыми цепями) были разработаны тональные рельсовые цепи 4-го типа (ТРЦ4) с частотами несущего сигнала в диапазоне 5 кГц. Зона дополнительного шунтирования ТРЦ4 не превышает 12 м.

Максимальная длина рассмотренных ТРЦ L_max=1000 м (для ТРЦ4 - 300 м). Выполнение всех режимов работы ТРЦ обеспечивается при r_иmin=0,7 Омкм. ТРЦ может использоваться и с изолирующими стыками. При этом ее предельная длина увеличивается до 1300 м.

К тональным рельсовым цепям относятся также рельсовые цепи, используемые в микроэлектронной системе АБ-УЕ (диапазон частот 1900 - 2800 Гц). Отличие этих ТРЦ от рассмотренных заключается в том, что они являются кодовыми. Для передачи информации между светофорами и на локомотив используется двоичный помехозащищенный код с применением двукратной фазоразностной манипуляции.

Рассмотрим положительные качества ТРЦ, вытекающие из указанных выше особенностей.

В выбранном диапазоне несущих частот уровень гармонических составляющих тягового тока меньше, чем при более низких частотах. Это позволило повысить помехозащищенность РЦ и чувствительность приемников и, как следствие, снизить мощность, потребляемую ТРЦ.

Кроме того, применение более высоких частот позволяет легче реализовать добротные фильтры меньших габаритов и улучшить защищенность приемников от влияния соседних частот.

Отсутствие контактных реле, работающих в импульсном режиме, улучшает показатели надежности и долговечности аппаратуры, снижает расходы на обслуживание. Известно, что среди приборов СЦБ наибольшее число отказов приходится на дешифраторы кодовой автоблокировки, трансмиттерные реле и импульсные путевые реле.

Возможность удаления аппаратуры от рельсовых линий на достаточно большие расстояния обеспечивает экономическую целесообразность применения ТРЦ в следующих случаях:

В системах АБ с централизованным размещением аппаратуры.

Для контроля свободности перегона и исправности рельсов в системе ПАБ, что повышает безопасность движения и дает возможность внедрения систем диспетчерской централизации.

Для организации защитных участков необходимой длины в кодовой и импульсно-проводной АБ. При этом установка дополнительных релейных шкафов и линейных высоковольтных трансформаторов в пределах блок-участка не требуется.

В качестве РЦ наложения для получения требуемой длины участков приближения к переезду. Это позволяет сократить до минимума преждевременность закрытия переезда.

На участках с пониженным сопротивлением балласта.

Возможность работы ТРЦ без изолирующих стыков дает следующие преимущества:

Исключается самый ненадежный элемент СЖАТ - изолирующие стыки.

Отпадает необходимость установки дорогостоящих дроссель-трансформаторов для пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков. При этом уменьшается число отказов по причине обрыва и хищений перемычек и снижаются затраты на обслуживание.

Улучшаются условия протекания обратного тягового тока по рельсовым нитям.

Сохраняется прочность пути с длинномерными рельсовыми плетями.

Защита от взаимного влияния ТРЦ осуществляется чередованием частот генераторов и применением в путевых приемниках безопасных фильтров для разделения этих частот. Для повышения защищенности от гармоник тягового тока и для защиты от влияния РЦ параллельного пути применяется амплитудная модуляция сигнального тока частотой 8 или 12 Гц.

Питание двух смежных РЦ от одного общего источника сигнального тока (генератора) и подключение путевых приемников к общей точке РЛ сокращает число аппаратуры и расход кабеля для соединения аппаратуры с рельсовой линией, уменьшает количество используемых частот сигнального тока и позволяет просто реализовать рельсовые цепи без изолирующих стыков.

Недостатками ТРЦ являются малая предельная длина и наличие зоны дополнительного шунтирования.

В настоящее время тональные рельсовые цепи благодаря эксплуатационным, техническим и экономическим преимуществам находят все более широкое применение на железных дорогах и линиях метрополитенов страны.

В новом строительстве применяют системы АБ и электрической централизации только с тональными рельсовыми цепями.



Контрольные вопросы и задания

1. Для чего в рельсовых цепях предназначены изолирующие стыки?

2. Прочитайте требования к рельсовым цепям и выясните, чем вызвано каждое из них.

3. Чем вызвано большое разнообразие типов РЦ, эксплуатируемых на сети железных дорог?

4. Разберите достоинства и недостатки кодовой РЦ по пунктам классификации. Проведите аналогичный анализ для тональной РЦ.

5. С какой целью в кодовой рельсовой цепи применяется два искрогасящих конденсатора?

6. Как в кодовой РЦ обеспечивается защита от опасного отказа при пробое изолирующих стыков? А в фазочувствительной РЦ?

7. Почему в кодовых РЦ для защиты от пробоя изолирующих стыков не применяют чередование мгновенных полярностей напряжения питания?

8. Вспомните основные особенности тональных РЦ.

9. Перечислите достоинства тональных РЦ. Чем вызвано каждое из них?

10. Почему тональные РЦ имеют меньшую предельную длину, чем, например, кодовые?



Библиографический список

1. Котляренко Н.Ф. и др. Путевая блокировка и авторегулировка. - М.: Транспорт, 1983.

2. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики / Под ред. Ю.А. Кравцова. - М.: Транспорт, 1996.

3. Кокурин И.М., Кондратенко Л.Ф. Эксплуатационные основы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, 1989.

4. Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл.В. Дискретные устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. - М.: Транспорт, 1988.

5. Лисенков В.М. Теория автоматических систем интервального регулирования. - М.: Транспорт, 1987.

6. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Талалаев В.И. и др. Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики. - М.: Транспорт, 1997.

7. Аркатов В.С. и др. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание. - М.: Транспорт, 1990.

8. Казаков А.А. и др. Системы интервального регулирования движения поездов. - М.: транспорт, 1986.

9. Казаков А.А. и др. Автоблокировка, локомотивная сигнализация и автостопы. - М.: Транспорт,

10. Бубнов В.Д., Дмитриев В.С. Устройства СЦБ, их монтаж и обслуживание: Полуавтоматическая и автоматическая блокировка. - М.: Транспорт, 1989.

11. Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн. 1. - М.: НПФ "Планета", 2000.

12. Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн. 2. - М.: НПФ "Планета", 2000.

13. Дмитриев В.С., Минин В.А. Системы автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты. - М.: Транспорт, 1992.

14. Дмитриев В.С., Минин В.А. Совершенствование систем автоблокировки. - М.: Транспорт, 1987.

15. Федоров Н.Е. Современные системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями. - Самара: СамГАПС, 2004.

16. Брылеев А.М. и др. Автоматическая локомотивная сигнализация и авторегулировка. - М.: Транспорт, 1981.

17. Леонов А.А. Техническое обслуживание автоматической локомотивной сигнализации. - М.: Транспорт, 1982.

18. Леушин В.Б. Ограждающие устройства на железнодорожных переездах: Конспект лекций. - Самара: СамГАПС, 2004.

19. Автоблокировка с рельсовыми цепями тональной частоты без изолирующих стыков для двухпутных участков при всех видах тяги (АБТ-2-91): Методические указания по проектированию устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте И-206-91. - Л.: Гипротранссигналсвязь, 1992.

20. Автоблокировка с рельсовыми цепями тональной частоты без изолирующих стыков для однопутных участков при всех видах тяги (АБТ-1-93): Методические указания по проектированию устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте И-223-93. - Л.: Гипротранссигналсвязь, 1993.

21. Автоблокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением оборудования (АБТЦ-2000): Типовые материалы для проектирования 410003-ТМП. - С-Пб.: Гипротранссигналсвязь, 2000.

22. Схемы переездной сигнализации для переездов, расположенных на перегонах при любых средствах сигнализации и связи (АПС-93): Технические решения 419311-СЦБ.ТР. - С-Пб.: Гипротранссигналсвязь, 1995.

Размещено на Allbest.ru

...