Что такое рельсовые цепи наложения
Рельсовая цепь: определение, виды и основные параметры
Опубликовано 21.06.2021 · Обновлено 06.11.2021
Железнодорожный путь является сложным инженерным сооружением, и не так очевидно, что он еще используется в системах централизации и блокировки, а также, на электрифицированных участках, рельсовые плети являются «второй контактной сетью», доводя низший потенциал для пропуска обратного тягового тока. Рельсы — это токопроводящие элементы электрической цепи, причем, как правило, одновременно нескольких. О том, что же такое рельсовые цепи, как они работают, какие существуют виды и их основные параметры — расскажем в данном материале.
Эта статья предназначена для студентов железнодорожных ВУЗов или профессиональных железнодорожников, а также для технически-продвинутых романтиков. Для обывателей, желающих понять, что же такое рельсовая цепь и для чего она нужна, есть материал здесь.
Что такое Рельсовая цепь?
Рельсовой цепью называется электрическая цепь, включающая источник питания и потребителей (в числе которых может быть путевое реле), в качестве токопроводящих элементов которой выступают рельсовые нити пути.
На базе рельсовых цепей строятся многие системы железнодорожной автоматики и телемеханики: автоблокировка, АЛСН (автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия), централизация стрелочных переводов и сигналов светофоров, системы диспетчерского контроля, переездная сигнализация и другие.
Таким образом можно выделить основное предназначение рельсовых цепей:
Выше представлена инфографика, с классификацией рельсовых цепей. Далее разберем подробно, что представляет из себя каждая из них.
Для разделения различных рельсовых цепей применяется так называемый изолирующий стык, или изостык, в котором по-сути установлена диэлектрическую прокладку между двумя рельсами.
Рельсовые цепи по принципу действия
Базово рельсовые цепи делятся на две категории: нормально замкнутые (1) и нормально разомкнутые (2). Как известно любая электрическая цепь должна включать источник электродвижущей силы и потребителей электрической энергии. В любых рельсовых цепях всегда присутствует источник питания и приемник, однако в зависимости от принципа действия рельсовой цепи их взаиморасположение может быть различным. В нормально-разомкнутых цепях источник питания и приемник расположены на одном ее конце, в то время как в нормально-замкнутых источник и приемник находятся на противоположных концах цепи.
Нормально-замкнутая рельсовая цепь
В нормально-замкнутых РЦ в тот момент, когда ни одна колесная пара подвижного состава не находится на контролируемом участке, катушка путевого реле находится под током и сигнализирует свободность участка и целостность цепи.
Такие цепи могут работать в четырех режимах:
Катушка реле, расположенная на противоположном конце цепи от источника питания, оказывается под напряжением, таким образом сердечник катушки втягивается, замыкая контакты реле и сигнализируя свободное состояние контролируемого участка. Путевое реле должно надежно удерживать якорь в притянутом состоянии (при непрерывном питании) или надежно срабатывать от каждого импульса (при импульсном питании).
Неблагоприятными условиями в данном режиме работы являются: минимальное напряжение источника, минимальное сопротивление изоляции и максимальное сопротивление рельсов.
В данном режиме одна колесная пара замыкает рельсовую цепь шунтируя ее за счет низкого сопротивления колесной пары. Весь ток начинает протекать через колесную пару, создавая своего рода короткое замыкание, а для исключения высоких токов которого используется дополнительное сопротивление (на схеме R0). Соответственно электрический ток в катушке сигнального реле прекращается, и реле переходит в состояние «Занятость участка».
Неблагоприятными условиями являются: максимальное напряжение источника, минимальное сопротивление рельсов, максимальное сопротивление изоляции.
Шунтовая чувствительность рельсовой цепи должна быть не менее 0,06 Ом.
Неблагоприятными условиями являются: максимальное напряжение источника, минимальное сопротивление рельсов, критическое сопротивление изоляции.
Данный режим соответствует наезду колесной пары поезда на входной конец рельсовой цепи.
Ток в рельсах под приемными катушками локомотива должен быть не менее расчетного, необходимого для надежной работы устройств АЛС на локомотиве.
Минимальный расчетный ток д.б. не менее:
Неблагоприятные условия совпадают с нормальным режимом работы.
Нормально-разомкнутая рельсовая цепь
В таких цепях при отсутствии колесной пары на контролируемом участке, путевое реле обесточено. Источник питания и реле находятся рядом друг с другом на одном конце цепи, при этом к одному полюсу питания подключается одна рельсовая плеть, а противоположная подключается к катушке реле, второй вывод которой подключается к другому полюсу питания.
В момент наезда на контрольный участок колесная пара замыкает электрическую цепь, и в катушке реле появляется ток. Есть данные о том, что такие цепи обладают большим быстродействием при определении занятости участка. Это происходит из-за того, что якорь реле быстрее притягивается к катушке, нежели под действием пружины, возвращается в исходное состояние. Но однозначным преимуществом нормально-разомкнутой рельсовой цепи является экономия кабелей, так как в качестве проводов используются непосредственно рельсы. Одновременно с этим такая цепь лишена важного качества — возможности контролировать свою целостность и исправность элементов, и это ограничивает ее использование только сортировочными горками.
Параметры рельсовых цепей
Рельсовые цепи работают на различных схемах питания, с разным характером подачи сигнального тока, от чего зависят их параметры. В качестве сигнального применяется как постоянный, так и переменный ток. В случае с переменным током его частота варьируется от 25, 50 Гц, либо частоты от 420 — 780 Гц и 4,5 — 5,5 кГц, в тональном режиме работы.
При передаче сигнального тока от источника к потребителю на преодоление электрического сопротивления среды приходится тратить часть энергии, помимо сопротивления рельсовых нитей имеют место токи утечки, возникающие через низкое сопротивление изоляции. Рельсовая цепь хоть и изолирована от земли, все же конкретное сопротивление этой изоляции зависит от балласта, на котором лежит путь, от материала шпал, загрязнения пути, температуры и влажности среды (наличия осадков), зазора между балластом и подошвой рельса. Железобетонные шпалы обладают меньшим сопротивлением изоляции и уступают шпалам из дерева, по этому применяются дополнительные резиновые прокладки между рельсом и шпалой. Минимальное сопротивление изоляции в норме должно быть не менее 1 Ом*км, зимой 100 Ом*км. Удельное сопротивление зависит от частоты тока и тем выше, чем выше частота.
Также источник питания может работать в нескольких режимах: непрерывном, импульсном и кодовом. Последний применяется для передачи сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Действующие показания светофора кодируются специальным устройством, и передаются по рельсам на приемные катушками, установленные на любом локомотиве или самоходном подвижном составе.
Обратный тяговый ток
Любая рельсовая нить для электродвижущего подвижного состава выполняет роль низшего потенциала по отношении к контактной сети. Токи, протекающие от локомотива к тяговой подстанции, достигают огромных значений, и безусловно могут повлиять на работу рельсовых цепей. Обратный тяговый пропускается по одной нити цепи в случае с однониточными цепями, или по двум нитям, в двухниточных рельсовых цепях. Основной проблемой является разделение разных рельсовых цепей, соединенных для прохождения тягового тока. И если в однониточных цепях тяговый ток попеременно может передаваться по одной из нитей, то в двухниточных цепях приходится устанавливать разделяющие дроссель-трансформаторы. Стоит отметить, что в однониточных цепях невозможна передача сигналов АЛСН, а значит их применение сильно ограничено.
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-300×188.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-1000×625.jpg» width=»1000″ height=»625″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-1000×625.jpg» alt=»Дроссель-трансформатор обратного тягового тока рельсовой цепи | Дроссель-трансформатор обратного тягового тока рельсовой цепи | Движение24″class=»wp-image-46797″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-300×188.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-1000×625.jpg 1000w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-768×480.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-1536×960.jpg 1536w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-2048×1280.jpg 2048w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-520×325.jpg 520w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-720×450.jpg 720w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-320×200.jpg 320w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Дроссель-трансформатор обратного тягового тока рельсовой цепи | Движение24″ /> Дроссель-трансформатор
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-300×188.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-1000×625.jpg» width=»1000″ height=»625″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-1000×625.jpg» alt=»Дроссель-трансформатор внутри, что внутри коробок вдоль железнодорожных путей | Дроссель-трансформатор внутри, что внутри коробок вдоль железнодорожных путей | Движение24″class=»wp-image-46800″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-300×188.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-1000×625.jpg 1000w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-768×480.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-1536×960.jpg 1536w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-2048×1280.jpg 2048w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-520×325.jpg 520w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-720×450.jpg 720w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-320×200.jpg 320w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Дроссель-трансформатор внутри, что внутри коробок вдоль железнодорожных путей | Движение24″ /> Дроссель-трансформатор с открытой крышкой
Параметры дроссель-трансформаторов
Первые цифры в названии определяют полное сопротивление переменному сигнальному току частотой 50 Гц (0,2 и 0,6), вторые цифры определяют номинальный тягового тока, на который рассчитана основная обмотка (500 и 1000 А на каждый рельс).
Основная обмотка дроссель-трансформатора выполнена из медной шины большого сечения и имеет малое сопротивление постоянному тяговому току (от 0,0008 до 0,0024 Ом).
У дроссель-трансформатора ДТ-0,2 дополнительная обмотка имеет несколько выводов, что позволяет устанавливать различные коэффициенты трансформации (7, 10, 13, 17, 23, 30, 33, 40). Основная обмотка содержит 14 витков из медной шины сечением 100 мм2 для ДТ-0,2-500 и 221 мм2 для ДТ-0,2-1000. Поскольку в рельсовых цепях практически применяют дроссель-трансформаторы ДТ-0,2 с коэффициентом трансформации 17 или 40, с 1985 г. завод выпускает ДТ-0,2, имеющие только один коэффициент трансформации (17 или 40). Дроссель-трансформаторы с коэффициентом 40 имеют на крышке маркировку n=40, а с коэффициентом 17— не имеют маркировки.
У дроссель-трансформатора ДТ-0,6 дополнительная обмотка имеет только два вывода, коэффициент трансформации равен 15. Основная обмотка содержит 16 витков медной шины сечением 100 и 243 мм2 для ДТ-0,6-500 и ДТ-0,6-1000 соответственно.
Основные элементы рельсовой цепи
Рельсовые соединители
Стальной штепсельный рельсовый стыковой соединитель состоит из двух стальных проволок диаметром 5 мм, заваренных по концам в штепселя конической формы. Длина соединителя в развернутом виде 1276 мм.
Стальной приварной рельсовый соединитель состоит из куска стального троса диаметром 6 мм, заваренного по концам в стальные наконечники (манжеты). Длина соединителя в выпрямленном состоянии 200 мм, масса 36 г. Стальные приварные соединители устанавливают на участках без электротяги.
На электрифицированных участках применяют приварные медные рельсовые соединители Такие соединители предназначены для уменьшения сопротивления не только сигнальному, но и тяговому току. Соединитель представляет собой гибкий медный трос длиной 200 мм, заваренный по концам в стальные наконечники (манжеты).
Изолирующие стыки
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-300×188.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-1000×625.jpg» width=»1000″ height=»625″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-1000×625.jpg» alt=»изолирующий стык рельсовой цепи, изостык, стык покрашенный краской | изолирующий стык рельсовой цепи, изостык, стык покрашенный краской | Движение24″class=»wp-image-46793″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-300×188.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-1000×625.jpg 1000w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-768×480.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-1536×960.jpg 1536w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-2048×1280.jpg 2048w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-520×325.jpg 520w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-720×450.jpg 720w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-320×200.jpg 320w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»изолирующий стык рельсовой цепи, изостык, стык покрашенный краской | Движение24″ />
Изолирующие стыки устанавливают для электрического разделения смежных рельсовых цепей. Изолирующий стык состоит из двух металлических накладок фасонной формы, стянутых болтами. Болты изолированы от рельса изолирующими втулками. Между накладками и рельсами установлены изолирующие прокладки, а между торцами смежных рельсов — стыковая изолирующая прокладка. Изолирующий стык крепят навесу без сдвоенных шпал.
На участках бесстыкового пути устраивают высокопрочный стык с пазухами между накладками и рельсом, заполненными изолирующей композицией. При помощи болтов обеспечивается необходимое сжатие склеиваемых поверхностей на период отвердения клеевого шва.
Схемы рельсовых цепей
Рельсовая цепь постоянного тока с импульсным питанием
В импульсных рельсовых цепях постоянного тока путевое реле всегда размещают на выходном конце блок-участка — импульсы для питания реле посылаются по ходу поезда.
Кодовые рельсовые цепи переменного тока 50 Гц без дроссель-трансформаторов
Применяют на перегонах участков без электротяги с учетом последующей электрификации или там, где не предусмотрен переход на электротягу, но имеется надежный источник электроснабжения переменного тока 50 Гц от основной и резервной линий.
Рельсовая цепь постоянного тока с непрерывным питанием
Для контроля замыкания изолирующих стыков предусматривают чередование полярности тока в смежных рельсовых цепях.
Рельсовые цепи постоянного тока с непрерывным питанием используются только на станциях участков, не подверженных влиянию блуждающих токов.
Рельсовые цепи переменного тока
Двухниточная рельсовая цепь с дроссель-трансформаторами и фазочувствительным путевым реле ДСШ-12 или ДСР-12
Двухниточная рельсовая цепь с дроссель-трансформаторами и фазочувствительным путевым реле ДСШ-12 или ДСР-12
Однониточные рельсовые цепи переменного тока 50 Гц
Разветвленные рельсовые цепи
В случае кодирования бокового пути размещение стрелочных соединителей по типовой схеме изоляции не обеспечивает нормальной работы устройств АЛС в маршрутах приема поездов на боковой путь и отправления с бокового пути.
Используемая литература
Автор:
Иван Беляев, ЖД-эксперт
[Статья] Схемы рельсовых цепей с наложением кодовых сигналов АЛС—АРС
При создании устройств АЛС—АРС проверили два варианта рельсовых цепей. Первый вариант предусматривал питание путевого и локомотивного приемников токами одной и той же частоты. Преобразователь частоты (генератор) устанавливали на станции и по магистральной линии, проходящей вдоль перегона, на сигнальные точки подавали ток частотами АЛС—АРС (f1—f4). На сигнальной точке контактами коммутирующих реле выбирался ток требуемой частоты и питание через усилитель подавалось в рельсовую цепь и на местный элемент путевого реле (рис. 5.13).
Рельсовые цепи с магистральным питанием, в которых путевые реле работают от тока с частотами от 75, 125, 175 и 225 Гц, обеспечивают надежную защиту от влияний тяговых токов. Однако при этом требуются магистральные цепи для тока каждой сигнальной частоты, что вызывает необходимость применения кабелей большой емкости, проходящих через все сигнальные точки, а также большего числа контактов для переключения элементов схемы при необходимости изменения частоты сигнального тока.
Предпочтение было отдано второму варианту, при котором путевой приемник работает от тока промышленной частоты, а для локомотивного приемника в рельсовые цепи параллельно накладываются сигнальные токи частотой 75, 125, 175, 225 и 275 Гц. В схеме применены разделительные фильтры для исключения взаимного влияния двух источников, подающих в одну цепь токи различных частот.
Первые рельсовые цепи с наложением частот АЛС— АРС имели дроссели типа ДОМБ-ЮОО и низкоомные реле типа ДСР-9М. Сигнальный ток (частотой 50 Гц) в рельсовой линии около 5 А, а на реле — порядка 1 А. Было установлено, что при воздействии на путевую обмотку двухэлементного реле токов двух частот одновременно, а на местную обмотку тока одной рабочей частоты сектор начинает вибрировать. Вибрация тем больше, чем ближе частота мешающего воздействия к частоте сигнального тока рельсовой цепи и чем выше уровень мешающего воздействия. Наибольшая вибрация сектора наблюдается при наложении тока АЛС— АРС частотой 75 Гц, который равен 4,5—5 А. Для помехоустойчивости путевых реле их путевые обмотки были включены параллельно, а местные — последовательно, что обусловило повышение тока промышленной частоты в рельсовой цепи вдвое и изменило соотношение «сигнал—помеха».
Повышением тока на путевом элементе и снижением в местном элементе создали условия для устойчивой работы путевого реле при наложении в рельсовую цепь токов с частотами АЛС—АРС.
При переходе на рельсовые цепи с дроссель-трансформаторами типа ДТМ-0,17 и реле типа ДСШ-2 (рис. 5.14), а также для повышения помехоустойчивости путевые обмотки реле включили последовательно, а местные — параллельно.
Рельсовые цепи с наложением сигнального тока АЛС—АРС имеют ряд преимуществ в эксплуатации: упрощается регулировка и обслуживание рельсовых цепей; снижается потребляемая мощность токов повышенной частоты по сравнению со схемой магистрального питания, так как не требуется питать этим током местные обмотки путевых реле. Это позволяет уменьшить габаритные размеры и удешевить преобразователи сигнальной частоты.
Рельсовая цепь питается от путевого трансформатора СПТ типа ПОБС-5А. На питающем конце предусмотрен фильтр, состоящий из индуктивности L типа РОБС-ЗА и последовательно соединенного конденсатора С емкостью 30 мкФ. Индуктивность L представляет собой большое сопротивление для сигнальных токов АЛС—АРС и исключает их замыкание через питающий трансформатор. Конденсатор С настраивает питающий конец рельсовой цепи в резонанс на частоте 50 Гц.
[Статья] Электрические рельсовые цепи
Рельсовыми цепями называются устройства, выполняющие следующие функции: контроль состояния участков пути (свободное или занятое); контроль целостности рельсовых нитей; передача информации с пути на локомотив [1,19].
В зависимости от места применения (системы СЦБ) рельсовые цепи делятся на перегонные, станционные и горочные.
В зависимости от принципа действия рельсовые цепи делятся на нормально замкнутые и нормально разомкнутые.
Структурная схема нормально замкнутой рельсовой цепи показана на рис. 5.1. Основными элементами рельсовой цепи являются источник питания ИП, рельсовая линия PJ1, путевой приемник ПП, устройства защиты и согласования УЗС.
Принцип действия нормально замкнутой рельсовой цепи состоит в следующем. При свободном участке (см. рис. 5.1, а) ток /с от источника питания протекает по рельсовой линии к путевому приемнику (этот ток называется сигнальным). Путевой приемник находится в состоянии «включен», чем фиксируется свободность участка (отсутствие на участке подвижных единиц) и целостность рельсовых нитей.
При вступлении на участок колесной пары КП подвижной единицы (рис. 5.1, б) часть сигнального тока протекает через колесную пару, а часть /пп — через обмотку путевого приемника. Так как электрическое сопротивление колесной пары намного меньше сопротивления обмотки приемника, то сила тока /кп будет намного больше, чем /пп. Сила тока /пп будет недостаточной для включения ПП, поэтому путевой приемник будет находиться в состоянии «выключен», чем фиксируется занятость участка подвижным составом.
Рельсовая цепь, по сути, является электрической цепью, и занятие участка подвижный единицы равносильно наложению шунта (электрическому соединению) на два проводника электрической цепи. Поэтому при описании работы рельсовых цепей употребляется термин «шунтирование» в смысле электрического соединения двух рельсовых нитей (замыкания их каким-либо проводником электрического тока — колесной парой, посторонним предметом и др.). При этом колесные пары подвижного состава называют поездным шунтом, а уменьшение значения напряжения (силы тока) на путевом приемнике рельсовой цепи при наложении поездного шунта на рельсы — шунтовым эффектом, В случае нарушения целостности рельсовой линии (излом или изъятие рельса и др.) цепь д ля нормального протекания сигнального тока не создается (рис. 5.1, в), и путевой приемник будет находиться в состоянии «выключен».
Устройства защиты и согласования обеспечивают защиту аппаратуры рельсовой цепи от опасных и мешающих воздействий тягового тока (на электрифицированных участках), от перенапряжений и помех, вызванных атмосферными явлениями (грозовые разряды — удары молнии) или коммутационными процессами в различных электрических цепях, а также обеспечивают согласование высокого сопротивления аппаратуры рельсовой цепи и низкого сопротивления рельсовой линии.
Нормально замкнутые рельсовые цепи применяются на перегонах — в системах автоблокировки, автоматической переездной сигнализации и системах контроля подвижного состава на ходу поезда, и на станциях — в системах электрической централизации стрелок и светофоров.
Структурная схема нормально разомкнутой рельсовой цепи показана на рис. 5.2, где обозначения основных элементов аналогичны рис. 5.1.
Принцип действия нормально разомкнутой рельсовой цепи состоит в следующем. При свободном участке (см. рис. 5.2, а) трансформатор ПТ работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода /j, протекающий от источника питания по первичной обмотке ПТ, создает на резисторе R падение напряжения, недостаточное для включения путевого приемника. Путевой приемник находится в состоянии «выключен», чем фиксируется свободное состояние участка.
При вступлении на участок колесной пары КП подвижной единицы (рис. 5.2, 6) трансформатор ПТ получает нагрузку, и по его вторичной обмотке через колесную пару протекает ток /2. Сила тока /] увеличивается и создает на резисторе R падение напряжения, достаточное для включения путевого приемника. Путевой приемник находится в состоянии «включен», чем фиксируется занятое состояние участка.
Недостатком нормально разомкнутых рельсовых цепей является невозможность непрерывного контроля целостности рельсовых нитей.
Нормально разомкнутые рельсовые цепи применяются на сортировочных горках в системах горочной автоматической централизации. Для защиты от перевода стрелок под отцепом горочные рельсовые цепи дополняются различными датчиками (датчиками прохода колес, ФЭУ, РТД-С, ИПД), которые обеспечивают дополнительную фиксацию вступления отцепа на контролируемый участок.
В зависимости от рода сигнального тока различают рельсовые цепи постоянного и переменного тока. У последних в качестве сигнального может использоваться переменный ток на частотах 25; 50; 75 Гц, а также в диапазонах тональных частот (420—780 Гц, 4545—5555 Гц).
В зависимости от вида сигналов, поступающих в рельсовую линию, различают рельсовые цепи с непрерывным питанием, импульсные и кодовые. У импульсных рельсовых цепей сигнальный ток подается в рельсовую линию в виде равномерных импульсов, у кодовых — в виде кодовых комбинаций.
В зависимости от характера путевого развития контролируемого участка рельсовые цепи делятся на неразветвленные и разветвленные.
В зависимости от способа организации протекания тягового тока по рельсовым нитям рельсовые цепи делятся на однониточные и двухниточные.
Различают пять режимов работы рельсовых цепей: нормальный, шунтовой, контрольный, автоматической локомотивной сигнализации и короткого замыкания.
Нормальный режим соответствует свободному состоянию рельсовой цепи и исправному — рельсовой линии. В этом режиме ток протекает по рельсовой линии от источника питания к путевому приемнику. На входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации свободного состояния рельсовой цепи.
Шунтовой режим соответствует занятому состоянию рельсовой цепи. В этом режиме на входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации занятого состояния рельсовой цепи при наложении в любой точке рельсовой линии поездного шунта с сопротивлением, меньшим или равным нормативному.
Сопротивление поездного шунта Кт складывается из сопротивления колесных пар подвижного состава и переходного сопротивления «колесо—рельс». Значение Rm зависит от количества осей, шунтируюших рельсовую цепь, скорости движения подвижного состава, состояния поверхностей головок рельсов и др. Чем выше значение Rm, тем выше значение силы тока (напряжения) на путевом приемнике при занятой рельсовой цепи, т.е. тем хуже шунтовой эффект. Наибольшее значение сопротивления поездного шунта, при котором значение силы тока (напряжения) на путевом приемнике снижается до значения силы тока (напряжения) надежного отпускания или непритяжения якоря, называется шунтовой чувствительностью рельсовой цепи. Из-за ржавчины, загрязнения, обледенения, напрессовки снега на головках рельсов шунтовая чувствительность рельсовых цепей снижается, что может привести к необеспечению шунтового режима.
Чем выше шунтовая чувствительность рельсовой цепи, тем при бблыпем значении сопротивления поездного шунта будет обеспечиваться шунтовой режим. Минимальная (нормативная) шунтовая чувствительность рельсовых цепей должна составлять 0,06 Ом (для рельсовых цепей на спускной части сортировочной горки — 0,5 Ом). Значение 0,06 Ом выбрано в качестве нормативного, так как приблизительно равно сопротивлению одной колесной пары. В этом случае шунтовой режим работы рельсовой цепи будет обеспечен при вступлении на нее хотя бы одной колесной пары.
Контрольный режим соответствует свободному состоянию рельсовой цепи и неисправности рельсовой линии (обрыв). В этом ре-
жиме на входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации неисправного (занятого) состояния рельсовой цепи при изломе или изъятии рельса в любой точке рельсовой линии.
Режим автоматической локомотивной сигнализации соответствует исправному занятому состоянию рельсовой цепи. В этом режиме уровень кодовых сигналов, протекающих по рельсовой линии, должен быть достаточным для надежной работы локомотивного приемника АЛ С, расположенного на удаленном от источника кодового тока конце рельсовой цепи.
Режим короткого замыкания соответствует наложению поездного шунта на питающем конце рельсовой цепи. В этом режиме сила тока короткого замыкания не должна превышать допустимого номинального значения для источника питания рельсовой цепи.
Рельсовая линия представляет собой электрическую цепь, проводниками которой являются рельсы, изолированные между собой иш jtivuiKi. гиилишрш — шилирующис элементы, шпалы, оалласт-ный слой. При передаче энергии по таким проводникам происходят ее потери. Причинами потерь энергии являются падение напряжения на продольном сопротивлении рельсовых нитей и утечка тока в землю через шпалы и балласт.
Условия передачи энергии (сигналов) по рельсовой линии определяются ее первичными параметрами — удельным сопротивлением рельсов и удельным сопротивлением балласта.
Под удельным сопротивлением рельсов понимается сопротивление обеих нитей со стыковыми соединителями и накладками, отнесенное к 1 км рельсовой линии (т.е. сопротивление рельсовой петли длиной 1 км). Единицы измерения — Ом/км. Обозначение — гр или Zp (для рельсовых цепей постоянного тока гр — действительное число, для рельсовых цепей переменного тока Zp — комплексное число).
Значение удельного сопротивления рельсов в рельсовых цепях постоянного тока зависит от типа рельсов и типа стыковых соединителей. С увеличением номера типа рельсов (от Р43 до Р75) удельное сопротивление рельсов уменьшается, так как увеличивается площадь поперечного сечения рельса. Значение удельного сопротивления рельсов в рельсовых цепях переменного тока зависит от частоты сигнального тока и типа стыковых соединителей. С увеличением частоты сигнального тока удельное сопротивление рельсов увеличивается. Значения удельного сопротивления рельсов типа Р65 приведены в [30].
Под удельным сопротивлением балласта (или сопротивлением изоляции между рельсовыми нитями) понимается сопротивление току утечки из одной рельсовой нити в другую через шпалы и балласт, отнесенное к 1 км рельсовой линии. Единицы измерения — Ом-км. Обозначение — гб или z^.
Значение удельного сопротивления балласта зависит от типа и состояния балласта, типа и состояния шпал. Состояние балласта определяется температурой и влажностью воздуха, а также степенью загрязненности. Максимальное сопротивление балласта будет при низких температуре и влажности, минимальное — при высоких температуре и влажности. Загрязнение балласта веществами, содержащими соль (засоление), приводит к снижению его сопротивления. Значение удельного сопротивления балласта может изменяться в широких пределах. Нормативное расчетное значение (при котором шунтового и контрольного режимов работы рельсовой цепи) в соответствии с [30] принимается: для двухниточных рельсовых цепей — 1 Ом-км, однониточных — 0,5 Ом-км, разветвленных — 0,5 Ом-км; для рельсовых цепей на спускной части сортировочных горок — 0,3 Ом-км, для нормально разомкнутых горочных — 3 Ом-км.
Процесс распространения волн по рельсовой линии характеризуется ее вторичными параметрами — коэффициентом распространения и волновым сопротивлением.
Волновое сопротивление характеризует сопротивление рельсовой линии бегущей волне напряжения. Единицы измерения — Ом. Обозначение — RB или 2В.
Коэффициент распространения характеризует затухание волны и степень запаздывания волны по фазе при распространении на единицу длины. Единицы измерения — i/км. Обозначение — у. Затухание рельсовой цепи возрастает с увеличением ее длины и уменьшением сопротивления балласта.
Связь между первичными и вторичными параметрами выражается следующими соотношениями:
Значения напряжения и силы тока на релейном конце рельсовой цепи зависят от параметров источника питания (напряжение) и рельсовой линии (удельное сопротивление рельсов и удельное сопротивление балласта), а в шунтовом и контрольном режиме — также от места наложения шунта и места повреждения рельсовой линии соответственно. Для каждого режима работы можно определить наихудшие условия, т.е. условия, при которых наиболее высока вероятность необеспечения режима.
Для нормального режима и режима АЛСН наихудшими являются условия, при которых уровень сигнала на входе путевого приемника (на выходе рельсовой линии) уменьшается, для шунтового, контрольного режимов и режима короткого замыкания — условия, при которых уровень сигнала на входе путевого приемника увеличивается (см. табл. 5.1). В контрольном режиме ток утечки при минимальном значении сопротивления балласта может протекать в обход места разрыва рельсовой линии. Значение удельного сопротивления балласта (сопротивления изоляции), при котором ток на входе путевого приемника оказывается максимальным, называется критическим.
Необеспечение нормального режима может привести к неисправности «ложная занятость», т.е. к определению занятого состояния рельсовой цепи при фактически свободном. В результате становится невозможно установить маршрут и открыть светофор, либо происходит перекрытие светофора с разрешающего показания на запрещающее, что может привести к задержкам поездов.
Необеспечение шунтового режима может привести к неисправности «ложная свободность», т.е. к определению свободного состояния рельсовой цепи при фактически занятом. В результате появляется возможность установить маршрут на занятый путь, перевести стрелку под составом, включить разрешающее показание на ограждающем занятый участок светофоре, что является опасным, так как может привести к аварии или крушению поездов, гибели или ранениям людей, нанесению значительного материального ущерба.
Необеспечение контрольного режима также является опасным, так как может привести к крушению поезда. Необеспечение режима AJIC вызывает нарушения (сбои) в работе устройств АЛСН, что может привести к задержкам поездов.
Необеспечение режима короткого замыкания может привести к выходу из строя аппаратуры питающего конца рельсовой цепи (источника питания).
Элементы рельсовой линии. Рельсовая линия представляет собой рельсовые нити, состоящие из звеньев длиной 12,5 и 25 м (стыковой путь) или плетей длиной, достигающей длины перегона (бесстыковой путь;, отдельные звенья или плети i, J (рис. Э. J) соединяются при помощи стальных накладок 4, затянутых болтами 3, образуя рельсовые стыки. Увеличение электрического сопротивления рельсового стыка сигнальному току из-за образования ржавчины на внутренних поверхностях рельсов и накладок, попадания грязи между рельсами и накладками или в места болтовых соединений может привести к нарушению нормальной работы рельсовой цепи. Сопротивление стыка может изменяться от тысячных долей ома до нескольких ом. Для обеспечения устойчивой работы рельсовой цепи необходимо, чтобы сопротивление стыков было минимальным. Для уменьшения сопротивления рельсовых стыков, т.е. для улучшения токопроводности стыков, устанавливаются стыковые рельсовые соединители 2 и 6.
Согласно Нормам технологического проектирования устройств СЦБ [30] рельсовые цепи должны проектироваться с применением приварных стыковых рельсовых соединителей:
на участках с электротягой постоянного тока — медных сечением 70 мм2 или сталемедных сечением 120 мм2;
на участках с электротягой переменного тока — медных сечением 50 мм2, сталемедных сечением 70 мм2 или стальных сечением 120 мм2; на участках с автономной тягой — стальных.
Приварной стыковой соединитель (рис. 5.4, а) представляет собой гибкий проволочный трос 1 (медный, стальной оцинкованный или сталемедный), заваренный по концам в стальные манжеты 2 [41].
Стыковые соединители должны дублироваться в следующих случаях: на перегонах —* на всех рельсовых стыках; на станциях — на главных и боковых путях, по которым предусматривается безостановочный пропуск поездов, а также по маршрутам следования пассажирских и пригородных поездов.
Основные стыковые соединители привариваются к шейке рельса (2 на рис. 5.3, а и б), дублирующие приварные — к подошве рельса (6 на рис. 5.3, а). В качестве дублирующих также могут применяться штепсельные стальные или сталемедные стыковые соединители (бна рис. 5.3, б).
Штепсельный стыковой соединитель (рис. 5.4, 6) состоит из двух проволок /, концы которых приварены к головкам 2штепселей 5. Штеп-сели забиваются в просверленные в рельсах отверстия. Для того чтобы избежать повреждения колесами подвижного состава, штепсельные соединители закрепляются в специальных держателях—клипсах ( 7 на рис. 5.3, б). Диаметр каждой проволоки у стальных штепсельных соединителей — 5 мм, у сталемедных — 4 или 6 мм.
Для обеспечения протекания сигнального тока по элементам стрелочных переводов в разветвленных рельсовых цепях устанавливаются стрелочные соединители — штепсельные стальные или сталемедные. Конструктивное исполнение стрелочных соединителей показано на рис. 5.5, а [41], где обозначены: 1 — штепсели; 2 — гибкий проволочный трос (стальной оцинкованный или сталемедный); 5—шайбы; 4
гайки. В зависимости от назначения применяются стальные и сталемедные стрелочные соединители четырех типов [33], отличающиеся по длине, диаметру троса и конструкции штепселя (безгаечное или гаечное крепление к рельсу). Стальные соединители имеют длину 600; 1200; 3300 и 6700 мм и диаметр троса 6,2 или 8,2 мм. Сталемедные соединители также имеют длину 600; 1200; 3300; 6700 мм, а диаметр троса — 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 4,0 мм. Количество проводов у сталемедных стрелочных соединителей может быть 2,3,4 или 6.
Соединители, используемые для обеспечения протекания обратного тягового тока по элементам стрелочных переводов, называют электротяговыми. Электротяговые соединители имеют гаечное крепление к рельсу. Конструктивное исполнение электротяговых соединителей показано на рис. 5.5, б [41], где обозначены: 1 — штепсели; 2— гибкий проволочный трос (медный, сталемедный или сталеалю-миниевый); 3— шайбы; 4— гайки. Медные соединители имеют длину 600; 1200; 2800 или 3300 мм, площадь поперечного сечения 50 или 70 мм2. Соединители сечением 50 мм2 применяются на участках с электротягой переменного тока, сечением 70 мм2 — на участках с электротягой постоянного тока. Сталемедные соединители имеют длину 900; 1500; 2600; 3300; 3500; 3800 или 4500 мм, площадь поперечного сечения 70; 95 или 120 мм2. Сталеалюминиевые соединители имеют длину 900; 1500; 2600; 3300; или 3800 мм, площадь поперечного сечения 70 или 150 мм2. Увеличение площади поперечного сечения позволяет использовать соединители для пропуска большего обратного тягового тока. Например, сталеалюминиевые элекгро-тяговые соединители сечением 70 мм2 рассчитаны на ток 225 А, диаметром 150 мм2 — на ток 445 А.
Технические характеристики рельсовых стыковых, стрелочных и электротяговых соединителей различных типов приведены в [41].
Участки пути, оборудованные рельсовыми цепями, отделяются друг от друга изолирующими стыками. Изолирующие стыки обеспечивают электрическую изоляцию смежных рельсовых цепей для того, чтобы сигнальный ток рельсовой цепи не оказывал влияния на работу путевых приемников других рельсовых цепей (рис. 5.6).
Применяются следующие типы изолирующих стыков: с объемными металлическими накладками; клееболтовые; клееболтовые сборные (с металлокомпозитными накладками); с композитными накладками.
Наиболее распространены изолирующие стыки с объемными металлическими накладками, устроенные следующим образом (рис. 5.7): две накладки 1 и 5, изолированные от рельса 3 изолирующими прокладками (боковыми 2Ь 4 и нижней 8)у стянуты болтами 7. Болты изолированы от рельсов изолирующими втулками 6, а смежные рельсы друг от друга — стыковой изолирующей прокладкой 9. Монтаж таких изолирующих стыков производится непосредственно на месте установки. На рис. 5.7, а показана установка изолирующего стыка на участке с деревянными шпалами, на рис. 5.7, б — на участке с железобетонными шпалами.
В клееболтовом изолирующем стыке (рис. 5.8, а) накладки 7, 5 и болты 6 изолируются от рельсов 3 и друг от друга при помощи специальной клеевой массы 2, 4, состоящей из нескольких слоев стеклоткани, пропитанной эпоксидным клеем (эпоксидной смолой). Торцы смежных рельсов также изолированы друг от друга изолирующими прокладками. Такие стыки изготавливаются в заводских условиях как единое целое с рельсами, и поэтому обладают более высокой механической прочностью, чем изолирующие стыки с металлическими накладками. Однако в случае выхода клееболтового изолирующего стыка из строя его ремонт невозможен, а замена требует замены рельсов, что в условиях интенсивного движения поездов не всегда представляется возможным.
Для сокращения эксплуатационных расходов, связанных с заменой изолирующих элементов разработаны сборные клееболтовые изолирующие стыки, установка которых может производиться непосредственно на месте при капитальном ремонте пути, сплошной смене рельсов или в процессе текущего содержания пути. Устройство клееболтового изолирующего стыка с металлокомпозитными накладками показано на рис. 5.8, б, где обозначены: 7, 4— накладки; 2— изолирующая втулка; 3 — рельс; 5— изолирующая прокладка; 6— гайка; 7— болт; 8— металлическая обечайка. Применение клея холодного отвердевания позволяет производить монтаж изолирующего стыка непосредственно в пути.
В последние годы широко применяются изолирующие стыки с композитными накладками разработки НПП «АпАТэК». Устройство такого изолирующего стыка показано на рис. 5.9, где обозначены: 1 — гайка; 2— шайба пружинная; 5, 6— накладки; 4— рельс; 5— верхний изолирующий слой; 7— болт с изоляцией; 8— нижний изолирующий слой.
Изолирующие стыки «АпАТэК» характеризуются высокой прочностью и повышенными усталостными характеристиками, обладают хорошими антикоррозийными свойствами и низким влагонасы-щением, грибостойкостью, не подвержены воздействиям кислотных и щелочных продуктов, а также нефтепродуктов и масел. Композитные накладки не подвержены излому, а для крепления элементов изолирующего стыка используются высокопрочные детали.
Изолирующие стыки также устанавливаются для исключения шунтирования рельсовых цепей элементами стрелочных переводов и глухих пересечений. На рис. 5.10 и 5.11 [52] показаны места установки изолирующих стыков, рельсовых стыковых, стрелочных и электротяговых соединителей на стрелочных переводах (рис. 5.10, а),
и двойных перекрестных съездах (рис. 5.10, б), а также на глухих пересечениях (рис. 5.11).
Дроссель-трансформаторы используются на электрифицированных участках и предназначены для пропуска обратного тягового тока в обход изолирующих стыков, подключения аппаратуры рельсовых цепей к рельсам, подключения отсасывающих фидеров тяговых подстанций, заземления на рельсы путевых устройств СЦБ, релейных шкафов, искусственных сооружений.
Основными элементами дроссель-трансформатора (рис. 5.12) являются магнитопровод и две обмотки — основная 1 и дополнительная б. Магнитопровод выполнен из листовой электротехнической стали в виде сердечника 5 или сердечника с ярмом 4, между которыми имеется воздушный зазор. Электрические схемы обмоток дроссель-трансформаторов показаны на рис. 5.13. Количество витков в обмотках определяется типом дроссель-трансформатора и коэффициентом трансформации [41]. Основная обмотка состоит из двух секций и имеет три вывода (см. рис. 5.13). Крайние выводы Al, А2 основной обмотки дроссель-трансформатора соединены с выводами Я 11 (см. рис. 5.12), которые соединяются с рельсами дроссельными перемычками. Средний вывод К основной обмотки (см. рис. 5.13) соединен с выводом 10 (см. рис. 5.12), который соединяется междроссельной перемычкой со средним выводом дроссель-трансформатора смежной рельсовой цепи для пропуска обратного тягового тока в обход изолирующих стыков. Кроме того, к средним выводам дроссель-трансформаторов подсоединяются отсасывающие фидеры тяговых подстанций, заземляемые конструкции (устройства), а также средние точки дроссель-трансформаторов других рельсовых цепей для пропуска обратного тягового тока. К выводам Б1, Б2 (см. рис. 5.13) дополнительной обмотки при помощи кабеля подключается аппаратура рельсовой цепи.
Магнитопровод и обмотки (см. рис. 5.12) размещаются в чугунном корпусе 2, закрытом крышкой 3с резиновым уплотнителем. У сдвоенных дроссель-трансформаторов типа 2ДТ в одном корпусе размещены два магнитопровода с обмотками; средние выводы К основных обмоток соединены внутри корпуса и имеют общий внешний средний вывод К^щ (см. рис. 5.13). Для разделки кабеля Толян добавил 12.04.2010 в 20:59
Длина зоны дополнительного шунтирования изменяется в зависимости от значения сопротивления балласта и может достигать 10 % от длины рельсовой цепи. С целью уменьшения зоны дополнительного шунтирования и исключения перекрытия светофора перед движущимся поездом у каждого проходного светофора автоблокировки устраиваются две короткие рельсовые цепи (длиной до 300 м), а место подключения аппаратуры ТРЦ удаляется от ординаты установки проходного светофора на расстояние 40 м по ходу движения поезда.
Нагрузкой путевых приемников ПП — путевыми реле ТРЦ — являются нейтральные малогабаритные реле постоянного тока типа АНШ2-310 с последовательно включенными обмотками.
Питание аппаратуры ТРЦ осуществляется от трансформаторов типа ПОБС-5МП. Цепи питания путевых генераторов и приемников гальванически развязаны. В цепи питания каждого генератора установлен предохранитель на номинальную силу тока 2 А, в цепи питания каждого приемника — на 1 А. Установка отдельных предохранителей обеспечивает работоспособность остальных рельсовых цепей при выходе из строя одного из приборов в результате короткого замыкания.
Для согласования аппаратуры ТРЦ с рельсовой линией используются путевые трансформаторы ПТтипа ПОБС-2А (ПОБС-2Г), а на участках с электротягой, если смежные рельсовые цепи разделены изолирующими стыками, — дроссель-трансформаторы.
Для защиты от асимметрии тягового тока устанавливаются защитные резисторы Rj (два параллельно или последовательно соединенных резистора) и автоматические выключатели QF типа АВМ2-5 и АВМ2-15; для защиты от перенапряжений — выравниватели Р/типа ВСЩН-380 (при электротяге переменного тока) и ВОЦН-22С1 (при автономной тяге и электротяге постоянного тока). Для защиты от бросков кодового тока в моменты коммутации контактов трансмит-терных реле, а также для защиты от токов асимметрии при длине кабеля между путевыми ящиками ПЯ и постом ЭЦ до 2 км устанавливаются защитные резисторы RK.
Кодовые сигналы AJICH могут передаваться как с питающего, так и с релейного конца ТРЦ. Схемы кодирования токами AJICH подключаются через конденсаторы Срц емкостью 4 мкФ. Схемы кодирования станционных рельсовых цепей строятся в соответствии со схемными решениями [46], перегонных — в соответствии со схемными решениями [49].
В системах контроля подвижного состава на ходу поезда (ДИСК, КТСМ) в качестве датчика вступления поезда на участок контроля используется рельсовая цепь наложения (РЦН) — электронная педаль типа ЭП-1 (ЭП-1А), схема которой показана на рис. 5.39. Это короткая, с зоной действия до 50 м, бесстыковая рельсовая цепь тональной частоты.
В состав аппаратуры питающего конца РЦН входят генератор (задающий каскад на транзисторе VT1 и усилитель мощности на транзисторах VT2, VT3), согласующий трансформатор Т2, фильтр L1— С5—С6 и ограничительный резистор R4. В состав аппаратуры релейного конца РЦН входят фильтр L2—С8—С9, согласующий трансформатор ТЗ, схема выпрямления VD1—VD4 и импульсное реле И. Питание РЦН осуществляется от источника переменного напряжения 12 В.
РЦН работает следующим образом. Задающий каскад генератора создает незатухающие колебания в настроенном на частоту 5 кГц контуре, образованном обмоткой 1—4 трансформатора Т1 и конденсатором С1. Терморезистор R5 и резистор R3 обеспечивают стабильность частоты, формируемой генератором, при изменениях температуры окружающей среды.
Электрические колебания частотой 5 кГц с вторичных обмоток 5—6 и 7—8 трансформатора Т1, усиленные усилителем мощности, поступают на первичную обмотку трансформатора Т2, который выполняет функцию согласования высокоомной аппаратуры РЦН и низкоомной рельсовой линии. Первичная обмотка Т2, на которую также подается напряжение питания 12 В, образуете конденсатором С2 контур, настроенный в резонанс с генератором на частоту 5 кГц. Напряжение с вторичной обмотки 4—5 трансформатора Т2 подается в рельсовую линию через фильтр L1—C5—С6, который настроен на частоту 5 кГц и обеспечивает защиту аппаратуры питающего конца РЦН от влияния тягового тока и тока АЛСН. Резистор R4 защищает схему от перегрузок — ограничивает ток короткого замыкания при шунтировании рельсовой цепи.
Сигнальный ток частотой 5 кГц из рельсовой линии через защитный фильтр L2—С8—С9 поступает на первичную обмотку 1—2 согласующего повышающего трансформатора ТЗ. Функции фильтра
L2—С8—С9 аналогичны фильтру LI—С5—Сб. С вторичной обмотки ТЗ напряжение через выпрямительный мост VD1—VD4 подается на обмотку импульсного реле И типа ИР1-3000. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения на выходе выпрямительного моста установлен конденсатор С7.
Двухниточный план станции
Двухниточный план станции составляется на основании схематического (однониточного) плана. На рис. 5.40 показан фрагмент двухниточного плана станции при автономной тяге, на рис. 5.41 — станции, оборудованной рельсовыми цепями тональной частоты, при электротяге переменного тока [50]. Условно-графические обозначения элементов двухниточного плана станции показаны в табл. 5.8.
Кроме обозначений, показанных в табл. 5.8, на двухниточном плане станции также позываются: мосты, путепроводы, водопропускные трубы, пассажирские и грузовые платформы, надземные и подземные коммуникации, влияющие на производство кабельных работ и монтаж напольных устройств СЦБ; заземляемые на рельсы или средние точки дроссель-трансформаторов конструкции и сооружения (кроме опор контактной сети); расстояния от оси поста ЭЦ до осей искусственных сооружений, упоров тупиков, границ платформ и других сооружений, расстояния от переездных светофоров (автошлагбаумов) до ближайшего рельса, ширина проезжей часта автодороги на переезде.
Расстояния (ординаты) светофоров и остряков стрелок от оси поста ЭЦ (при МКУ — от оси пассажирского здания) и типы стрелочных гарнитур указываются в отдельных таблицах.
При разработке двухниточного плана станции учитываются следующие требования к изоляции разветвленных рельсовых цепей [30]. В изолированную секцию (стрелочный участок) могут входить не более трех одиночных стрелочных переводов (в том числе имеющих крестовины с НПК), не более двух перекрестных стрелочных переводов или не более одного перекрестного и двух одиночных стрелочных переводов*. Изолирующие стыки на стрелочных переводах и приборы рельсовых цепей размещаются таким образом, чтобы сигнальный ток обтекал рамные рельсы всех стрелок изолированного участка и стрелочные соединители, а на стрелках, имеющих крестовины с НПК, — сердечник крестовины. При этом все ответвления рельсовых цепей длиной более 60 м, а также все ответвления, входящие в поездные маршруты приема и отправления независимо от их длины (кроме ответвлений съездов и глухих пересечений) оборудуются путевыми реле.
Для станций электрифицированных участков составляется схема канализации обратного тягового тока, которая показывается на двухниточ-ном плане или выполняется отдельным чертежом (рис. 5.42) [50]. На схеме изображаются рельсовые цепи с дроссель-трансформаторами, электротяговые соединители и неэлеюрифицированные пут.
Обратный тяговый ток должен проходить по обеим нитям главных путей на станциях, поэтому эти пути оборудуются только двух-ниточными рельсовыми цепями. Остальные пути и изолированные участки могут быть оборудованы как двухниточными, так и однони-точными рельсовыми цепями.
Для пропуска обратного тягового тока дроссель-трансформаторы соединяются между собой через средние выводы. Отсасывающие линии тяговых подстанций также присоединяются к средним выводам дроссель-трансформаторов главных путей. Дроссель-трансформаторы, к которым подключаются отсасывающие линии, должны устанавливаться типа ДТ-0,2(0,6)-1000 при электротяге постоянного тока, ДТ-1-300 при электротяге переменного тока и иметь междроссельные перемычки удвоенного сечения.
Для соединения средних выводов дроссель-трансформаторов между собой и с рельсами, а также для соединения тяговых нитей однониточных рельсовых цепей используются дроссельные, междроссельные и электротяговые соединители (перемычки).
Каждая рельсовая цепь, а также электрифицированные тупики, не оборудованные рельсовыми цепями, должны иметь не менее двух выходов для тягового тока. Для рельсовой цепи с одним дроссель-трансформатором подключение его среднего вывода осуществляется по одному из следующих вариантов: к среднему выводу смежного дроссель-трансформатора (расположенного у того же изолирующего стыка); к среднему выводу несмежного дроссель-трансформатора соседней рельсовой цепи двумя соединителями, проложенными в разных шпальных ящиках; к средним выводам двух разных дроссель-трансформаторов двумя соединителями, проложенными в разных шпальных ящиках; в кольцевую обвязку средних выводов дрос-сель-трансформаторов нескольких рельсовых цепей, включая рельсовую цепь главного пути, и др.
При составлении схемы канализации тягового тока необходимо выполнять следующее условие: при нарушении цепи прохождения сигнального тока в результате повреждения (обрыва стыкового соединителя, обрыва перемычки между дроссель-трансформатором и рельсом и др.) обходная цепь для сигнального тока, проходящая по междупугным и междроссельным перемычкам и двухниточным рельсовым цепям других путей станции, должна включать в себя не менее 10 двухниточных рельсовых цепей частоты 25 Гц, не менее 6 двухни-точных рельсовых цепей частоты 50 Гц, а для ТРЦ длина обходной цепи должна быть не менее четырехкратной длины самой длинной рельсовой цепи в контуре. Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы на обмотках путевых реле поврежденной рельсовой цепи уровень сигнального тока, протекающего по обходной цепи, был бы недостаточным для притяжения якоря (сектора) реле.
Техническое обслуживание рельсовых цепей
Перечень и периодичность основных работ по техническому обслуживанию станционных и перегонных рельсовых цепей [13] приведены в табл. 5.9, горочных рельсовых цепей [14] — в табл. 5.10. Порядок выполнения всех видов работ определяется технологическими картами, приведенными в [53].
До начала выполнения работ по проверке правильности чередования полярностей или фаз напряжений (Технологическая карта № 4) необходимо: проверить состояние изолирующих стыков, обращая внимание на отсутствие ржавчины или зафязнения головок рельсов; измерить значения напряжений на путевых реле.
Чередование полярностей напряжений в рельсовых цепях постоянного тока с непрерывным и импульсным питанием проверяется следующим образом (рис. 5.43): сначала измерительный прибор (вольтметр*) включается по одну сторону изолирующих стыков (7), затем (с изменением порядка подключения соединительных проводов прибора к рельсам) — по другую (2). Если стрелка прибора при обоих подключениях отклоняется в одну и ту же сторону, значит чередование полярностей выполнено правильно.
Чередование полярностей напряжений в смежных двухниточных рельсовых цепях переменного тока (фазочувствительных), оборудованных дроссель-трансформаторами, проверяется следующим образом (рис. 5.44, а). Измеряется значение напряжения Щ по обе стороны одного из изолирующих стыков; измеряются значения напряжений U2 по разным нитям колеи смежных рельсовых цепей. Если выполняется условие Щ > Uj, чередование полярностей выполнено правильно.
Чередование полярностей напряжений в смежных двухниточных рельсовых цепях, не оборудованных дроссель-трансформаторами, проверяется следующим образом (рис. 5.44, б). Замыкается один изолирующий стык и измеряются напряжения t/j, и Щ. Если выполняются условия Щ> Щ\\Щ> и2 (Щ
Щ + Uj), то чередование полярностей выполнено правильно. Затем аналогичная проверка производится при замыкании двух изолирующих стыков.
Проверку правильности чередования полярностей в двухниточных рельсовых цепях можно проводить без измерений значений напряжений. Для этого необходимо замкнуть один из изолирующих стыков и проверить реакцию путевых реле смежных рельсовых цепей.
При стыковании двухниточной и однониточной рельсовых цепей проверка выполняется путем одновременного замыкания двух изолирующих стыков. Если путевое реле двухниточной рельсовой цепи обесточивается, то чередование полярностей выполнено правильно.
Чередование полярностей напряжений в двух однониточных рельсовых цепях проверяется следующим образом (рис. 5.45). Измеряются напряжения Щ, t/> и Щ без замыкания изолирующих стыков. Если выполняются условия Щ 0,5 L/p или > 0,5t/p, то неисправна изоляция соответственно со стороны первого (Р1) или второго (Р2) рельса. Для определения места пробоя изоляции следует использовать индикатор тока ИРЦ 25/50(75), кратковременно замыкая перемычкой гарнитуру с рельсом со стороны исправной изоляции.
Изолирующие элементы рельсовых цепей (изолирующие стыки, сережки остряков, стяжные полосы и распорки стрелочных переводов, шпалы), обслуживаемые работниками дистанции пути, проверяются только в случае нарушения нормальной работы рельсовой цепи с целью установления места и причины отказа.
При визуальном осмотре изолирующих стыков следует проверять: торцевой зазор в изолирующем стыке (5—8 мм), наличие торцевой изолирующей прокладки, отсутствие «наката», металлической стружки и пыли на торцах рельсов стыка, отсутствие выдавливания из стыка боковых изолирующих прокладок (допустимый выступ из-под накладок 4—5 мм), отсутствие касания балласта элементами стыка.
Состояние изолирующего стыка в основном определяется значением сопротивления изоляции «рельс—накладка»: считается, что при значении этого сопротивления менее 50 Ом изолирующий стык непригоден для дальнейшей эксплуатации. Определить состояние изоляции при автономной тяге можно следующим образом (рис. ь.4/, а). Вольтметром, параллельно которому включается шунт сопротивлением 51 Ом, измеряются значения напряжений t/pip2 (между рельсами Р1 и Р2) и ^Р2Н2> ^Р4Н1> ^Р4Н2 между рельсами Р2, Р4 и накладками HI, Н2. При выполнении соотношений f/p2Hl ^Р4Н1 ^Р4Н2 0^^РЗР45 то неисправна изоляция между накладкой HI и рельсом РЗ и т.д.). Состояние изоляции «рельс—накладка» на изолирующем стыке 2 определяется аналогично.
На электрифицированных участках на изолирующих стыках с дроссель-трансформаторами значения сопротивлений «рельс—накладка» определяются по схеме, показанной на рис. 5.47, б. Измеряются значения напряжения Щ\?2 (между рельсами Р1 и Р2 по обе
стороны изолирующего стыка) и напряжений £/рхн1» ^Р2Н1> ^Р1Н2» ^Р2Н2 ^ЖДУ соответствующими рельсами и накладками. Значения сопротивлений «рельс—накладка» определяются по формулам:
Аналогично определяются значения сопротивлений «рельс—накладка» на изолирующих стыках без дроссель-трансформаторов, но при этом противоположный изолирующий стык необходимо за-шунтировать сопротивлением 10 Ом (на рис. 5.47, б показано пунктиром).
Изоляция изолирующих стыков в однониточных рельсовых цепях также проверяется при помощи измерений по схеме, показанной на рис. 5.47. При выполнении соотношений С/р1Н1