Режимы работы и основные требования

Постольку рельсовая линия используется как задающий элемент автоматизированной системы, методически удобно различать три вида внешних воздействий на рельсовую линию (рис. 2.34): непрерывные воздействия, связанные с изменением параметров рельсовой линии от внешних факторов (температуры, влажности и др.); дискретные воздействия, изменяющие структуру схемы замещения рельсовой линии при наложении поездного шунта, полном электрическом разрыве рельса и повреждении любого узла рельсовой цепи; непрерывные или дискретные помехи, которые не влияют на параметры или структуру схемы замещения цепи, а вызывают вследствие электрического и магнитного влияния или гальванической связи появление на входе приемника мешающих или опасных электродвижущих сил или токов.

Рис. 2.34. Схема воздействий на рельсовую цепь

Реакция цепи на все эти воздействия проявляется в изменении уровня и фазы сигнала на входе путевого приемника.

При заданном сопротивлении приемника уровень сигнала определяется током или напряжением на входе, а фаза сигнала – фазовым сдвигом их относительно опорного (местного) напряжения U_м. В тех случаях, когда источником в РЦ являются трансформаторы и аккумуляторы с малым внутренним сопротивлением, можно практически считать, что эти источники имеют не зависящее от нагрузки напряжение U, т. е. являются генераторами напряжения. Поскольку ток на входе приемника I_п=U/Z_п, то при U=const реакция цепи на внешнее воздействие характеризуется изменением сопротивления передачи всей цепи Z_п.

Заданная реакция цепи на внешнее воздействие получится в том случае, если сопротивление Z_п будет изменяться соответствующим образом при каждом воздействии. Такой характер изменения этого сопротивления достигается правильным выбором схем и параметров всех узлов РЦ, в том числе и путевого приемника.

В РЦ применяются приемники с дискретным выходом (рис. 2.35), граничные характеристики 1 которых определяются током (напряжением) срабатывания I_ср и током (напряжением) несрабатывания I_нср, при этом I_нср=k_вI_cp, где k_в < 1 - коэффициент возврата приемника.

Чем совершеннее дискретный приемник, тем выше его коэффициент возврата и тем уже область между его граничными характеристиками.

Дискретный приемник имеет два устойчивых состояния, соответствующих областям надежного срабатывания 2 и несрабатывания 3. Нижняя граница области 2 определяется рабочим уровнем сигнала I_р. В расчетах и исследованиях принимают I_p=k_ЗсрI_cp, где k_Зср - коэффициент запаса по срабатыванию (1,0 – для электромагнитных и индукционных реле при непрерывном питании, т.е. U_p= U_ср и I_p=I_cp; 1,2 - для импульсных путевых реле, т.е. U_p = 1,2·U_ср и I_р = 1,2·I_cр).

Верхняя граница области 2 определяется допустимым для данного конкретного приемника сигналом перегрузки I_рпер=k_перI_р, где k_пер>1–допустимый коэффициент перегрузки приемника берется по паспорту реле.

Верхняя граница области 3 характеризуется уровнем сигнала надежного несрабатывания I_ннcр=k_знсрI_нcр, где k_знср < 1 - коэффициент запаса по несрабатыванию приемника [0,6 - для электромагнитных реле; 0,9 - для индукционных (секторных) реле переменного тока и поляризованных импульсных реле постоянного тока]. Разрывы между граничными характеристиками приемника 1 и областями 2 и 3, определяемые коэффициентами запаса k_зср и k_знср, повышают надежность работы приемника в реальных условиях, но снижают его эксплуатационный коэффициент возврата. С учетом этих коэффициентов вводится понятие о коэффициенте надежного возврата приемника k_вн=k_вk_знср/k_зср.

Рис. 2.35. Граничная характеристика и области работы дискретного приемника

Указанные на рис. 2.35 граничные характеристики приемника справедливы лишь при постоянном напряжении генератора U. Если же напряжение генератора из-за изменения напряжения питающей сети колеблется от минимума до максимума, то расширяется область граничных характеристик приемника и, следовательно, уменьшается его коэффициент надежного возврата. В этом случае при расчетах и анализе рельсовых цепей принимается приведенный коэффициент надежного возврата k'_вн=k_вн/k_и, где k_и=U_max/U_min – допустимый коэффициент колебания напряжения источника 1,26 – для аккумуляторов, работающих в буфере с выпрямителями; 1,21 – для трансформаторов, питающихся от высоковольтных линий; 1,05 – для статических параметрических преобразователей частоты, которые обладают частичной способностью стабилизации выходного напряжения.

Сопротивление Z_п исправной и свободной цепи во всем диапазоне непрерывного воздействия должно изменяться так, чтобы на вход приемника поступал сигнал, соответствующий области 2. При обоих видах дискретного воздействия сопротивление Z_п должно увеличиться настолько, чтобы уровень сигнала на входе приемника достаточно снизился и находился в области 3. Последнее требование определяется характером дискретного приемника, который и при наложении шунта и повреждении рельса выдает на выходе информацию, эквивалентную занятости путевого изолированного участка.

Дискретное воздействие при обеих формах не является стабильным, и степень его влияния на сопротивление Z_п зависит от дополнительных факторов: изменения координаты шунта на рельсовой линии, вероятности возникновения повреждения рельса в любой точке рельсовой линии, влияния обходных путей через смежные цепи и др.

Из-за указанных обстоятельств синтез схемы РЦ по заданной ее реакции на дискретные и непрерывные воздействия является довольно сложным и не всегда применимым для инженерных или учебных целей, тем более, что разрешимые задачи синтеза имеют множество решений. Поэтому при анализе исследуется реакция цепи на каждое воздействие отдельно и сложный процесс работы цепи расчленяется на три основных режима, соответствующих различным воздействиям: нормальный, когда цепь исправна и свободна; шунтовой, когда рельсовая линия шунтирована колесными парами; контрольный, когда рельсовая нить повреждена.

Так как во всех этих режимах рельсовая линия может находиться в любой фазе непрерывного воздействия, то для упрощения задачи выбирается такая его фаза, при которой создаются наиболее тяжелые условия для каждого из рассматриваемых режимов. Поскольку непрерывное воздействие выражается в изменении первичных параметров рельсовой линии, можно считать, что на условия работы цепи в каждом из режимов влияют независимые переменные величины: проводимость изоляции у _и, сопротивление рельсов z, напряжение генератора U, относительная координата рельсовой линии р. Относительная координата рельсовой линии (рис. 2.36) p=x/l, где l - длина рельсовой линии, м; х – абсолютная координата рельсовой линии, численно равная расстоянию от координаты до приемного конца, м

Значения абсолютной и относительной координат изменяются в пределах: 0<x<l, 0<p<1.

Рис. 2.36. Абсолютная и относительная координаты рельсовой линии

В нормальном режиме уровень сигнала на входе приемника должен быть не ниже уровня надежного срабатывания, поэтому критическим для этого режима является такой набор значений независимых переменных, при котором создаются наиболее тяжелые условия для передачи сигналов по рельсовой линии, т. е. когда затухание сигнала в ней будет максимальным: z _mах (максимальное удельное сопротивление рельс), y _max (максимальная удельная проводимость изоляции) и U_min (минимальное напряжение источника питания).

Для нормального режима понятие о критической координате прямого смысла не имеет, так как при свободной и исправной РЦ на рельсовой линии нет ни шунта, ни поврежденного рельса. В этом случае можно считать, что для данной РЦ шунт и место повреждения рельса находятся вне пределов рельсовой линии, т. е. 0 > р > 1.

В шунтовом режиме, наоборот, уровень сигнала на входе приемника должен быть не выше уровня его надежного несрабатывания, поэтому критическим для этого режима является такой набор значений независимых переменных параметров, при котором создаются наиболее благоприятные условия для передачи сигналов по рельсовой линии: z _min, y _иmin, U_max и p _шкр., где p _шкр критическая относительная координата наложения шунта (место, на которое при наложении шунта сопротивление передачи оказывается минимальным).

В контрольном режиме, так же как и в шунтовом, уровень сигнала на входе приемника не должен быть выше уровня его надежного несрабатывания, поэтому критический набор значений независимых переменных тоже должен соответствовать наилучшим условиям для передачи сигналов по рельсовой линии.

Однако при разрыве рельса создается совершенно иное изменение структуры схемы замещения рельсовой линии, чем при шунтовом режиме, из-за того, что при полном электрическом разрыве одного из рельсов электрически не разрывается тракт передачи сигналов, поскольку создаются обходные пути места разрыва по земле. Вследствие этого критическое значение проводимости изоляции g_икp при контрольном режиме лежит в пределах g_иmin <g_икp<g_иmаx. Поэтому критический набор значений независимых переменных для контрольного режима составляют z_mах, g_икp, U_max и р_кпкр (табл. 2.2).

В связи с тем, что на перегонах с автоблокировкой (АБ) и на станциях с электрической централизацией (ЭЦ) накладываются устройства автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия, основные виды РЦ должны проектироваться с учетом режима АЛСН, при котором проверяется надежная работа локомотивных устройств по заданному (нормативному) току, который должен быть в рельсах под приемными катушками локомотива при вступлении его на самый удаленный участок от источника тока РЦ, т.е. при р_ш = 0.

По существу режим АЛСН является нормальным режимом РЦ по условиям работы локомотивного приемника, поэтому критический набор значений переменных параметров будет таким же, как и в нормальном режиме по путевому приемнику, но критическая координата р_ш = 0 (см. табл. 2.2).

Характер влияния указанных переменных величин на различные режимы зависит от схемы, параметров аппаратуры и длины рельсовой линии.

Таблица 2.2

Таблица критического набора переменных для режимов работы рельсовой цепи

Кроме того, действие генератора при анализе и синтезе цепей должно проверяться в режиме короткого замыкания линии, т. е. при нахождении поездного шунта нулевого сопротивления на питающем конце (р _ш = 1). Такая проверка особенно важна для цепей переменного тока, так как напряжение генератора и сопротивление ограничителя в этих цепях могут варьироваться в широких пределах, отчего условия работы генератора будут резко изменяться. Требования режима короткого замыкания во многих случаях являются определяющими для выбора аппаратуры питающего конца и особенно параметров ограничителя.

Таким образом, наиболее сложные виды РЦ проектируются с учетом работы путевого и локомотивного приемников в четырех режимах: нормальном, шунтовом, контрольном и АЛС, а по условиям работы генератора – с учетом режима короткого замыкания линии.

Помимо этого, РЦ должны защищаться от различного рода помех, которые могут вызывать подачу ложной информации о свободном или занятом состоянии изолированного участка. Помехи первого вида особенно опасны и обычно появляются в цепях с непрерывным питанием: в цепях постоянного тока – от блуждающих постоянных токов или переходных токов от сетей поездного освещения или отопления, а в цепях переменного тока – от гармонических составляющих тягового тока или токов утечки осветительных сетей. Помехи второго вида проявляются при импульсном или некоторых видах кодового питания.

Для защиты РЦ от помех на электрифицированных участках приходится усложнять их схемы или переходить на сигнальный ток другой частоты и коренным образом менять схему РЦ.

По действующим в РФ техническим условиям в РЦ должно также контролироваться появление замыкания в изолирующих стыках. В тех случаях, когда РЦ выполняют также функции телемеханических каналов связи, параметры их элементов выбирают так, чтобы искажения электрических сигналов, несущих информацию, не превышали установленных допусков.

При разработке новых и усовершенствовании существующих схем необходимо стремиться к тому, чтобы каждая РЦ была не только совершенной с технической точки зрения и обеспечивала все требования, вытекающие из условий безопасности движения поездов, но и являлась бы в максимальной мере экономичной – имела возможно большую длину, потребляла малое количество электроэнергии, не требовала большого расхода кабеля и применения дорогой аппаратуры, не нуждалась в больших затратах средств и времени на обслуживание и пр., а также была универсальной, т. е. могла применяться в различных эксплуатационных условиях.

Схемы рельсовых цепей

Рельсовые цепи постоянного тока. На неэлектрифицированных линиях по рельсовым цепям про­текает лишь сигнальный ток: мешающее действие тягового тока здесь отсутствует. Ввиду этого на таких линиях могут быть при­менены рельсовые цепи любого типа: постоянного или переменного тока, с непрерывным или импульсным питанием. Практически на линиях с автономной тягой (тепловозная) широко при­меняют рельсовые цепи постоянного тока, которые наиболее прос­ты по устройству и потребляют малую мощность.

К достоинствам рельсовых цепей постоянного тока следует от­нести возможность их резервного электропитания от аккумуляторов, что особенно важно для участков с ненадежным электроснабжением. Аппаратуру располагают в релейных шкафах, а источники питания (выпрямители и аккумуляторы) — в батарейных, устанавливаемых рядом с релейными.

В рельсовой цепи с непрерывным питанием (см. рис. 2.37) ис­пользуют нейтральное путевое реле АНШ2-2 с сопротивлением об­моток 2 Ом. Ток срабатывания реле АНШ2-2 равен 135 мА, ток отпускания —55 мА, коэффициент возврата —0,407, мощность сра­батывания —36,5 мВт. Рельсовая цепь получает питание от вып­рямителя ВАК-14. Для резервного питания предусмотрен аккуму­лятор АБН-72 или АБН-80 (аккумулятор блокировочный с намазными пластинами емкостью 72 или 80 ампер часа), работающий в режиме среднего тока.

В качестве ограничителя применен регулируемый резистор 6 Ом. Для действия устройств автоматической локомотивной сигнализа­ции схема допускает возможность ее кодирования с питающего или релейного конца (на рис. 2.37 включение устройств АЛС не показано).

Для контроля замыкания изолирующих стыков предусматривают чередование полярности тока в смежных рельсовых цепях. В слу­чае замыкания изолирующих стыков токи смежных цепей компенси­руются и путевые реле обеих свободных рельсовых цепей отпус­кают свои якоря, чем контролируется исправность изолирующих стыков. Для лучшей компенсации сигнальных токов в смежных цепях по обе стороны от изолирующих стыков размещают питающие или релейные концы.

Если изолирующие стыки замыкаются при занятой рельсовой цепи, то создается возможность подпитки путевого реле от источника смежной рельсовой цепи, в то время как свой источник питания зашунтирован. Таким образом, контроль замыкания изолирующих стыков отсутствует как раз в тот момент, когда он более всего необходим. К недостаткам рельсовых цепей постоянного тока с непрерывным питанием следует отнести также малую предельную длину (до 1500 м), отсутствие защиты от блуждающих токов, в том числе от обратных токов вагонного освещения и отопления при центральном источнике электроснабжения пассажирских поездов. Рельсовые цепи постоянного тока с непрерывным питанием используются только на станциях участков, не подверженных влиянию блуждающих токов. На перегонах при автоблокировке применяют импульсные рельсовые цепи (рис. 2.38). Периодическое замыкание (импульс) и размыкание (интервал) цепи питания производятся контактом непрерывно работающего маятникового транс­миттера МТ. В качестве импульсно-путевого реле ИП служит импульсное поля­ризованное реле ИМШ-0,3. Ток срабатывания реле равен 280 мА, отпускания—135 мА; мощность срабатыва­ния 24,4 мВт. Контакты импульсного реле вследствие их непре­рывного переключения не могут быть использованы в цепях конт­роля свободности блок-участков и включения ламп светофоров, поэтому на релейном конце дополнительно устанавливают его пов­торитель — реле П, работающее от конденсаторного дешифратора и удерживающее якорь непрерывно притянутым при импульсной работе реле И.

В интервале, когда замкнут тыловой контакт реле ИП, заря­жается конденсатор С1 через резистор R. Во время импульса, когда замыкается фрон­товой контакт реле И, конденсатор С1 разряжается на обмотку реле П и конденсатор С2 через резистор R. Реле П возбуждается, и конденсатор С2 заряжается. В следующем интервале заряжается конденсатор С1, а реле П в течение интервала получает питание от конденсатора С2. В импульсе ток от конденсатора С1 протекает через обмотку реле П и конденсатор С2. Таким образом, при импульсной ра­боте реле ИП непрерывно переключает свой контакт в цепи кон­денсаторного дешифратора. Реле П, получая питание в каждом импульсе от конденсатора С1, а в каждом интервале — от конденсатора С2, непрерывно удерживает якорь притянутым. При вступлении на рельсовую цепь поезда или нарушении це­лостности рельсовой нити прекращается импульсная работа реле ИП, тыловой контакт его будет непрерывно замкнут, и конденсатор С1 не сможет разрядиться на обмотку реле П и конденса­тор С2. После разряда конденсатора С2 (примерно 1 с) реле П отпускает якорь, фиксируя занятость рельсовой цепи.

Импульсная рельсовая цепь по сравнению с рельсовой цепью не­прерывного питания имеет более высокую чувствительность к шунту и излому рельса, так как отпускание якоря реле П будет обеспечено, если ток в обмотке реле ИП снизится до тока непритяжения якоря. Отпускание якоря реле И гарантируется в интервале между импульсами, поэтому предельная длина импульсной цепи равна 2600 м.

В импульсных рельсовых цепях постоянного тока путевое реле всегда размещают на выходном конце блок-участка, т. е. импульсы для питания реле посылаются по ходу поезда. Это позволяет использовать контакты путевого реле для включения кодов АЛС при вступлении поезда, предвари­тельного зажигания светофоров и подаче извещений на станцию и переезд о приближении поезда. Кроме того, такое размещение приборов исключает мешающее действие импульсов постоянного тока на локомотивные приемные устройства АЛС.

Ложная работа импульсного реле от тока смежной цепи при замыкании изолирующих стыков исключается чередованием поляр­ностей тока в смежных рельсовых цепях. Импульсное путевое реле ИМШ-0,3 срабатывает только от импульсов тока соб­ственной цепи. При попадании тока другой полярности в его об­мотку от источника смежной цепи под действием тока обратной полярности усилие на якорь будет направлено в сторону замыкания тылового контакта.

Рельсовые цепи переменного тока 50 Гц с малогабаритной аппа­ратурой (рис. 2.39, а) широко используют на некодированных путях станций без электротяги. Такое название они получили на ранней стадии внедрения благодаря использованию в схеме малога­баритных трансформаторов ПТМ на питающем конце и РТ-3 на релейном. Размеры и масса этих трансформаторов в несколько раз меньше путевых трансформаторов ПОБС.

Наряду с трансформаторами ПТМ в качестве питающих приме­няют также трансформаторы ПРТ-А, а на релейном — ПРТ-А и СТ-3, ограничителем является резистор R_o; путевое реле — АНВШ2 – 2400.

Предельная длина рельсовой цепи, при которой обеспечиваются все режимы, составляет 1500 м. Мощность, потребляемая рельсовой цепью предельной длины, равна примерно 30 ВА.

Питающие и релейные трансформаторы размещают у пути в трансформаторных ящиках или релейных шкафах, а путевое реле — на посту ЭЦ или в помещении дежурного по станции. Провода между релейным трансформатором и путевым реле не дублируют при длине кабеля до 1500 м.

Рис. 2.39. Рельсовые цепи переменного тока 50 Гц

с малогабаритной аппаратурой

Предельная длина кодируемой рельсовой цепи составляет 1200 м. При шунтировании входного конца рельсовой цепи и минимальном сопротивлении изоляции ток АЛС в рельсах должен быть не менее 1,2 А. При кодировании с релейного конца включают резистор R_К.

Для контроля замыкания изолирующих стыков вторичные обмот­ки путевых трансформаторов включают так, чтобы обеспечивалось чередование мгновенных полярностей тока в смежных цепях, а по обе стороны изолирующего стыка устанавливают одноименные при­боры (реле-реле или трансформатор-трансформатор). По этой же причине полярность кодового тока при кодировании с релейного конца должна совпадать с полярностью тока путевого трансформа­тора и быть противоположной полярности тока смежной рельсовой цепи.

В случае замыкания изолирующих стыков вследствие противоположного направления тока от трансформаторов смежных цепей

общий ток снижается и становится меньше тока отпускания реле. Оба путевых реле отпускают якоря, и замкнувшиеся стыки бла­годаря этому могут быть своевременно обнаружены. Однако, если рельсовая цепь занята поездом, и в этот момент произошло за­мыкание изолирующих стыков, то путевое реле будет получать питание только от источника смежной цепи. При этом если под­вижная единица находится вблизи от замкнувшихся изолирующих стыков, то оба путевых реле будут зашунтированы, так как сопро­тивление рельсов, входящее в сопротивление шунта, будет невелико.

При некотором удалении подвижной единицы от поврежденных изолирующих стыков (на 250 м и более), когда в сопротивление шунта будет входить сопротивление рельсов от подвижной единицы до стыков, возможно срабатывание путевого реле от источника смежной цепи. Поэтому указанный контроль замыкания изолирую­щих стыков является недостаточно надежным, и такие рельсовые цепи требуют более тщательного осмотра, особенно изолирующих стыков при обслуживании устройств. Эти рельсовые цепи применяют в основном для оборудования путевых и стрелочных участков, по которым не проходят поездные маршруты, — для маневровых районов, подъездных путей и т. п. На перегонах такие рельсовые цепи не применяют.

Фазочувствительные рельсовые цепи переменного тока 50 Гц с путевыми реле ДСШ-12 (рис. 2.40, а) применяют на станциях участков с любым видом тяги. В качестве питающего используют трансформатор ПОБС-2А, ограничителем является резистор R₀=2,2 Ом. Согласование вы­сокого сопротивления (600 Ом) путевой обмотки реле ДСШ с низким входным сопротивлением рельсовой цепи (примерно 1 Ом) осуществляется релейным трансформатором СОБС-2А. С помощью конденсатора С_р, включенного последовательно с путевой обмоткой реле, достигается сдвиг фазы напряжения на путевой обмотке по отношению к напряжению местной обмотки на угол примерно 90°, необходимый для нормальной работы фазочувствительного реле. Предельная длина рельсовой цепи 1500 м, потребляе­мая мощность при предельной длине 80 В·А (максимальная — 100 В·А). Дублирование жил кабеля между релейным трансформа­тором и путевым реле не требуется при длине кабеля до 2000 м.

Рис. 2.40. Фазочувствительная рельсовая цепь переменного тока 50 Гц

Фазочувствительная рельсовая цепь допускает наложение коди­рования с питающего и релейного концов (рис. 2.40, б). Для кодирования с релейного конца в качестве кодового используют трансформатор ПОБС-ЗА и дополнительно включают резистор R_К= 1,2 Ом. При шунтировании входного конца рельсовой цепи ток АЛС в рельсах должен быть не менее 1,2 А. После освобож­дения рельсовой цепи в большом интервале кода срабатывает путе­вое реле, и рельсовая цепь переходит из режима кодирования в нормальный.

Для исключения срабатывания путевого реле от тока смежной цепи при замыкании изолирующих стыков в смежных цепях вто­ричные обмотки путевых трансформаторов включают так, чтобы обеспечивалось чередование мгновенных полярностей тока. Первич­ные обмотки включают в одну и ту же фазу. При этих усло­виях в случае замыкания изолирующих стыков от источника смеж­ной цепи через путевую обмотку будет протекать ток, противополож­ный по фазе (сдвинут на угол 180°). Под действием этого тока соз­дается отрицательный вращающий момент, стремящийся повернуть сектор реле вниз, к упорному ролику. Этим исключается срабатыва­ние путевого реле от источника смежной цепи.

Для этой же цели при кодировании с релейного конца мгновен­ную полярность кодового тока устанавливают противоположной полярности тока питания смежной рельсовой цепи.

Замыкание изолирующих стыков при свободных рельсовых це­пях контролируется за счет взаимной компенсации сигнальных токов смежных рельсовых цепей. При этом фиксируется занятость одной или обеих смежных рельсовых цепей.

При новом проектировании и строительстве на станциях участ­ков с автономной тягой, как правило, применяют рельсовые це­пи переменного тока 25 Гц с фазочувствительными путевыми реле.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: