Меню

Принцип работы рельсовой цепи постоянного тока

Рельсовые цепи постоянного тока

Глава 9

РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ ПРИ АВТОНОМНОЙ ТЯГЕ

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, паровая) 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. 8.1) 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, 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. 8.1 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 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 при­меняютимпульсные рельсовые цепи (рис. 9.1). Периодическое за­мыкание (импульс) и размыкание (интервал) цепи питания произ­водятся контактом непрерывно работающего маятникового транс­миттера. В качестве путевого реле И служит импульсное поля­ризованное реле ИР1-0,3 или 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.

Рис. 9.1. Схема импульсной рельсовой цепи постоянного тока

В интервале, когда замкнут тыловой контакт реле И, заря­жается конденсатор С1 через резистор R и диод VD1 одновре­менно ток протекает через дроссель L, в котором запасается энергия магнитного поля. Во время импульса, когда замыкается фрон­товой контакт реле И, конденсатор С1 разряжается на обмотку реле П и конденсатор С2 через резистор R и дроссель L; одновре­менно на этих элементах выделяется энергия, накопленная в дросселе. 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 и дросселя протекает через обмотку реле П и конденсатор С2. Таким образом, при импульсной ра­боте реле И непрерывно переключает свой контакт в цепи кон­денсаторного дешифратора. Реле П, получая питание в каждом импульсе от конденсатора С1 и дросселя, 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 И, 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.

Схема дешифратора обеспечивает защиту от токов помех пе­ременного кодового тока АЛС, а также исключает возможность срабатывания путевого реле П при занятой рельсовой цепи в случае повреждения отдельных элементов схемы. Если через обмотку импульсного реле протекают непрерывные блуждающие токи или произошло механическое заедание якоря (импульсное реле не отно­сится к реле I класса надежности), его импульсная работа прек­ращается, и после разряда конденсаторов С1 и С2 на обмотку реле П последнее отпустит якорь.

При замыкании изолирующих стыков и занятой рельсовой цепи в обмотку импульсного реле может попадать переменный кодовый ток АЛС 50 Гц (на схеме не показано). Якорь реле И начинает вибрировать с частотой 50 Гц, так как это реле является быстродействующим. При этом возможно замыкание его фронтового контакта. Для исключения срабатывания путевого реле П в цепь разряда конденсатора С1 включен ограничивающий дроссель L с большим индуктивным сопротивлением (первичная обмотка трансформатора типа СТ-3). Индуктивное сопротивление дросселя L препятствует нарастанию напряжения на обмотке реле П и конденсаторе С2 до напряжения срабатывания. Исправность дросселя контролируется при нормальной работе дешифратора: в случае замыкания дрос­селя напряжение на реле П становится недостаточным для его срабатывания.

Схема дешифратора исключает возможность ложного возбужде­ния путевого реле и при других неисправностях схемы: обрыве или пробое конденсаторов С1 и С2, обрыве или пробое диодов VD1 и VD2, а также при сочетании ряда повреждений; случайном за­мыкании (сваривании) всех трех контактов импульсного реле (реле П и конденсатор С2 будут зашунтированы диодом VD1). Диод VD1 разделяет цепи заряда и разряда конденсатора С1. Диод VD2 защищает контакт реле И от искрообразования. Обрыв диода VD2 не контролируется, однако это повреждение не может при­вести к ложному возбуждению путевого реле, а вызывает на кон­такте реле И сильное искрение, что приведет лишь к преждевре­менному износу контакта.

При новом проектировании и строительстве автоблокировки ис­пользуют схему релейного дешифратора (рис. 9.2). В нем исполь­зуют дополнительные реле: повторитель импульсного реле И1 типа ИМШ1-1700, медленнодействующий повторитель ПИ типа АНШМ2-760 и его повторитель ПИ1 типа АНШ2-700 и основное реле П типа АНШ2-700. Кремневые диоды VD2, VD3 и VD4 обес­печивают замедление реле на отпускание, а диод VD1 исключает попадание циркулирующих через диод VD2 и обмотку реле ПИ токов в другие цепи.

Рис. 9.2. Схема релейного дешифратора

Схема релейного дешифратора сложна, но она обеспечивает более высокую устойчивость работы за счет исключения электроли­тических конденсаторов, параметры которых могут изменяться от продолжительности их работы и температуры окружающей среды. В этой схеме достигается более стабильное время отпускания якоря путевого реле (в пределах 0,9—1 с), благодаря чему обеспечивается удовлетворительный режим подачи кодовых сигналов АЛС при вступлении на рельсовую цепь поезда.

Схема релейного дешифратора отвечает всем требованиям бе­зопасности, которые были рассмотрены выше применительно к кон­денсаторному дешифратору, в том числе при обрывах и замыканиях диодов и обмоток реле, а также при замыкании (сваривании) всех трех контактов импульсного реле.

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 И 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 подачи 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 ИР 1-0,3 или 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.

Достоинствами рельсовых цепей постоянного тока являются их простота, надежное резервирование питания от аккумуляторных батарей и малое потребление электроэнергии. Мощность, потребля­емая рельсовой цепью, составляет примерно 19 В×А с учетом потерь в выпрямителе.

Читайте также:  Первое тепловое действие электрического тока

Однако эти рельсовые цепи имеют ряд недостатков. Хотя им­пульсная рельсовая цепь исключает возможность ложного срабаты­вания от блуждающих токов, но наличие этих токов приводит к отпусканию якоря путевого реле П. На путевом светофоре появ­ляется красный огонь вместо разрешающего при свободном блок-участке, что может привести к задержкам в движении. Блуждающие токи могут иметь и импульсный характер. В этом случае не исклю­чается возможность ложного возбуждения путевого реле. Поэтому при систематическом влиянии блуждающих токов, например от электрического транспорта, применять импульсные рельсовые цепи постоянного тока не представляется возможным; в этом случае необходимо использовать рельсовые цепи переменного тока. Другим недостатком импульсных рельсовых цепей постоянного тока является влияние так называемых токов аккумуляторного эффекта, особенно на участках с железобетонными шпалами. Эти токи являются следствием действия электрохимических процессов, протекающих в верхнем строении пути. Рельсовая линия как бы запасает энергию, на­копленную в течение импульса. В интервале, когда импульсное реле должно отпускать якорь за счет тока аккумуляторного эффекта, оно удерживает его притянутым, и нормальное действие автоблокировки при этом нарушается. Для защиты реле от мешающего действия токов аккумуляторного эффекта применяют специальные схемы за­щиты. Например, питание осуществляется импульсами чередую­щейся полярности, когда вместо интервала посылают ток обратной полярности, компенсирующий ток аккумуляторного эффекта. Это усложняет схему.

Применяемые для резервного питания аккумуляторы критичны к изменению температуры окружающей среды. Для их размещения необходимы специальные батарейные шкафы, требующие тщательно­го ухода и частого осмотра. Емкость аккумуляторов не обеспе­чивает возможности действия АЛС при резервном питании, что снижает эффективность применения АЛС на линиях с автономной тягой. Аппаратуру рельсовых цепей постоянного тока необходимо размещать непосредственно у пути, допустимая длина соединитель­ного кабеля составляет несколько десятков метров.

Указанные недостатки ухудшают эксплуатационно-технические показатели системы автоблокировки постоянного тока с импульсными рельсовыми цепями. На участках с автономной тягой при новом проектировании и строительстве, как правило, применяют рельсо­вые цепи переменного тока.

На линиях, подлежащих электрификации, применяют рельсо­вые цепи переменного тока, аналогичные рельсовым цепям для участков с электротягой, но без дроссель-трансформаторов. На сред­них и крупных станциях, как правило, применяют рельсовые цепи переменного тока.

Источник

Назначение и принцип действия рельсовой цепи.

Рельсовой цепью называется электрическая цепь, проводниками которой являются рельсовые нити участка железнодорожного пути, используемые для передачи электрических сигналов.

Рельсовые цепи предназначены для контролясвободного и занятого состояния участков пути и целостности рельсовых нитей. Рельсовые цепи обеспечивают непрерывную передачу на подвижной состав информации, необходимой для управления и регулирования движения поездов.

Рельсовая цепь содержит источник тока (питающий трансформатор ПТ), приемник тока (путевое реле П) и рельсовые нити участка пути в качестве проводников.

Схема рельсовой цепи.

Ic — сигнальный ток;

ИС – изолирующие стыки.

Ток, подаваемый в рельсовую цепь для контроля ее состояния, называют сигнальным(или блокировочным)током рельсовой цепи. В большинстве случаев в качестве источника тока применяют трансформатор, а в качестве приемника тока – путевое реле или специальный путевой приемник, на выходе которого включено путевое реле. Поэтому место подключения источника тока к рельсам называют питающим или трансформаторным концом рельсовой цепи (П или Т), а приемника тока – релейнымконцом (Р).

Смежные обособленные участки электрически изолируются друг от друга
с помощью изолирующих стыков, которые служат физической границей между рельсовыми цепями. Сигнальный ток замыкается в пределах собственной рельсовой цепи, не оказывая влияния на работу смежных рельсовых цепей.

На месте изолирующего стыка между концами рельсов имеется зазор в пределах
8 – 12 мм, в который устанавливают фибровые пластины. Они имеют профиль рельса и должны выступать за подошву рельсов, чтобы металлическая пыль, пленки стружки, попадающие на концы рельсов смежных рельсовых нитей, не могли создавать токопроводящего мостика и вызвать нарушение нормальной работы рельсовой цепи. Концы рельсов затем скрепляют между собой накладками и болтами.

Тип изолирующего стыкаопределяется способом изолирования болтов и накладок и применяемого при этом материала.

В настоящее время в основном используют изолирующие стыки клееболтового типа. Их изготавливают в стационарных условиях, скрепляя два типовых рельсовых звена металлическими накладками 1, обклеенными с внутренней стороны стеклотканью 2 с помощью эпоксидного клея. Стержни 3 болтов также обклеивают стеклотканью, чтобы не допустить электрического контакта с рельсами. При сборке стыка концы рельсов также покрывают эпоксидным клеем и накладки оказываются не только стянутыми болтами, но и приклеенными к шейкам рельсов. Изолирующие стыки клееболтового типа по сравнению с другими типами являются более надежными по механической прочности и изоляционным свойствам.

Клееболтовой изолирующий стык Изолирующий стык с лигнофолевыми
накладками

Изолирующие стыки композитного типа собирают с накладками из электроизоляционных материалов. Лигнофолевые накладки 3 – продукт прессовки целлюлозы. При закреплении лигнофолевых накладок под головки болтов 4 и гайки 1 прокладывают металлические пластины 2, не перекрывающие изолирующий стык. Таким образом устанавливаются четыре металлические накладки, по две с каждой стороны изолирующего стыка. Поэтому болты, стягивающие лигнофолевые накладки, не изолируют от шейки рельсов. Изоляционные свойства изолирующих стыков с лигнофолевыми накладками достаточно высокие, но по механическим свойствам они уступают стыкам с металлическими накладками.

Рельсовая линия состоит из отдельных рельсов, которые соединяются между собой с помощью температурных стыков. Для обеспечения устойчивой работы рельсовой цепи температурные стыки должны хорошо проводить электрический ток; такие стыки называют токопроводящими. Электропроводимость обеспечивают приварные стыковые соединители. Они состоят из медного гибкого провода площадью поперечного сечения не менее 95 мм 2 , заваренного по концам в стальные наконечники — манжеты. Манжеты стыкового соединителя приваривают к нерабочей грани головки рельсов на расстоянии 100 мм от торца рельсов на 12 – 15 мм ниже поверхности катания. Механическую прочность приварки проверяется постукиванием молоточка по наконечникам рельсового соединителя; при некачественной приварке наконечник отрывается полностью или частично. Плохой электрический контакт вызывает нагрев соединителя при протекании обратного тягового тока по рельсовой нити. Электрическое сопротивление приварного электросоединителя не должно превышать сопротивление сплошного рельса длиной 1,5 м.

Приварной стыковой соединитель:

1 — свободный зазор; 2 — манжета; 3 — медный трос; 4 — хомутик;
5 — зона сплавления медных жилок латунным припоем

В экстренных случаях вместо отдельных приварных соединителей, вышедших из строя, разрешается устанавливать временные соединители, прикрепляемые, к подошве рельса специальными зажимами — струбцинами. Не позднее, чем через трое суток, такие соединители должны быть заменены приварными.

Временный стыковой соединитель:

1 — кабель диаметром 14.3 мм;
2 — специальный болт (струбцина);
3 — гайка;
4 — пружинная шайба;
5 — контактная скоба

Рельсовая цепь в отличие от других видов электрических цепей имеет низкое сопротивление изоляции. Изоляторами рельсовой цепи являются шпалы, лежащие в бетоне или балласте. Из–за плохой изоляции между рельсами возникают токи утечки с одной рельсовой нити на другую, что усложняет работу рельсовых цепей, требует постоянного контроля за их состоянием.

Электрическое сопротивление, оказываемое току утечки в рельсовой цепи, называют сопротивлением изоляции или сопротивлением балласта.

Виды рельсовых цепей.

По способу пропускания обратного тягового тока по ходовым рельсам рельсовые цепи делятся на двухниточные и однониточные.

В двухниточных рельсовых цепях обратный тяговый ток протекает по двум рельсовым нитям. Для его пропуска в обход изолирующих стыков на границе двух смежных рельсовых цепей устанавливают два путевых дросселя или дроссель — трансформатора.

Двухниточная
рельсовая цепь

Iт — обратный тяговый ток; М – тяговый двигатель электропоезда.

Путевой дроссель имеет одну, основную, обмотку из медной шины большого сечения с двумя крайними выводами и выводом средней точки обмотки. Крайние выводы при помощи дроссельных тяговых соединителей подключаются к рельсам, а средние выводы двух смежных путевых дросселей соединяются между собой медной шиной, создавая обратному тяговому току путь в обход изолирующих стыков.

Путевые дроссель – трансформаторы отличаются от путевых дросселей наличием дополнительной обмотки, которая вместе с основной обмоткой образует трансформатор. Дополнительная обмотка используется для подключения приборов питающего и релейного концов рельсовой цепи.

В однониточнойрельсовой цепи обратный тяговый ток, в ее пределах, протекает по одной рельсовой нити.

Однониточная рельсовая цепь

Iт – обратный тяговый ток;
М – тяговый двигатель электропоезда.

Для пропуска обратного тягового тока в обход изолирующего стыка устанавливают между противоположными рельсовыми нитями косой тяговый соединитель.

В однониточной рельсовой цепи рельсовую нить, по которой протекает обратный тяговый ток, называют тяговой нитью, а по которой обратный тяговый ток не протекает – сигнальной или блокировочной нитью.

Так как для пропуска обратного тягового тока должно использоваться не менее двух (тяговых) нитей, то тяговые нити разных путей в определенном порядке объединяют между собой уравнивающими тяговыми соединителями.

Однониточные рельсовые цепи, в основном, применяют в депо; в тоннеле – на перекрестных съездах. В местах перехода с однониточных рельсовых цепей на двухниточные тяговую нить соединяют со средней точкой дроссель – трансформатора ближайшей двухниточной рельсовой цепи.

Читайте также:  Электрический ток его использование электрические цепи

По конфигурации рельсовые цепи повторяют путевое развитие и делятся на неразветвленные и разветвленные.

Неразветвленные рельсовые цепи устраивают в пределах изолированных участков, не имеющих ответвлений. Такие рельсовые цепи имеют один питающий и один релейный конец.

Неразветвленная рельсовая цепь

ПТ — питающий трансф-тор;

П — путевое реле;
Со, Ср – конденсаторы;

ДТ — путевой дроссель-трансформатор;
Ic — сигнальный ток.

Разветвленныерельсовые цепи устраивают там, где имеются ответвления (стрелочные секции) и пересечения путей. Такие рельсовые цепи имеют один питающий и 2 или 3 релейных конца в зависимости от числа ответвлений. Разветвленная рельсовая цепь имеет контроль свободности, когда свободны все ее ответвления, и контроль занятости, когда занято хотя бы одно ответвление или питающий конец.

Разветвленная рельсовая цепь

ПТ – питающий трансформатор;
Р1, Р2 – релейные концы рельсовой цепи;
П -1, П — 2 – путевые реле;
Со, Ср – конденсаторы;

Ic – сигнальный ток;
ССП – соединитель стрелочного перевода.

По способу изоляции смежных рельсовых цепей различают рельсовые цепи с изолирующими стыками и бесстыковые (тональные) рельсовые цепи.

Рельсовые цепи с изолирующими стыками– это цепи, которые питаются сигнальным током одинаковой частоты – 50 Гц. В них точно фиксируется граница между смежными рельсовыми цепями.

Источник

Лекция 4. Принцип действия, устройство и основные типы рельсовых цепей

Рельсовой цепью называется электрическая цепь, в кото­рой в качестве проводников тока попользуются рельсовые ни­ти железнодорожного пути.

Основное назначение рельсовых цепей (р.ц.) состоит в автоматическом контроле состояния участков пути: заняты они подвижным составом или свободны и исправны. Кроме того, р. ц. выполняют функции контроля целости рельсовых ни­тей и в ряде случаев служат каналами связи между проход­ными светофорами ,по увязке сигнальных показаний и переда­че их на локомотив.

В простейшем виде р.ц. состоит из следующих основных элементов: рельсовой линии (рельсовых нитей со стыковыми соединителями, шпал и балласта) РЛ, ограниченной с обеих сторон изолирующими стыками ИС для электрического раз­деления соседних рельсовых цепей, и подключенных на одном ее конце источника питания (например, выпрямителя ПВ) с ограничителем Ко, а на другом — путевого реле Л (рис. 6).

При свободном состоянии участка пути протекающий по рельсам ток попадает в путевое реле, в результате чего якорь его притягивается и, замыкая фронтовые контакты, фиксирует свободное состояние участка. С момента вступления поезда в пределы контролируемого участка пути ток замыкается в ос­новном через колесные пары подвижного состава, имеющие малое электрическое сопротивление. Путевое реле, зашунтированное малым сопротивлением, отпускает свой якорь и за­мыкает тыловые контакты, фиксируя занятие участка поездом.

При нахождения поезда на питающем конце р.ц. источник питания оказывается замкнутым лишь на очень малое сопро­тивление колесных пар и поэтому ток в цепи резко возрастает. Для предотвращения в этом случае выхода из строя источника питания устанавливается сопротивление Ко, которое .ограни­чивает ток источника, не допуская увеличения его сверх уста­новленных пределов.

Для предотвращения потери электрического контакта в рельсовых стыках и уменьшения их сопротивления применя­ются стыковые соединители.

На неэлектрифицированных участках железных дорог при­меняются, как правило, р.ц. постоянного тока, которые по способу питания различаются: с непрерывным питанием, ког­да протекающий в р.ц. ток является непрерывным (см. рис. 6), и с импульсным питанием, когда в р.ц. ток протекает в виде повторяющихся импульсов (рис. 7).

Для импульсного питания р.ц. используется непрерывно работающий маятниковый трансмиттер МТ, который система­тически замыкая и размыкая свои контакты в цепи источника питания р.ц., посылает в рельсовую линию импульсы постоян­ного тока. Основным источником питания р.ц. является путе­вой выпрямитель ПВ, который резервируется на случай отсут­ствия переменного тока аккумуляторной батареей ПБ.

Приемником импульсов на релейном конце р.ц. служит импульсное путевое реле ИП. В силу импульсного характера работы это реле не может быть использовано непосредственно для управления сигнальными устройствами. Поэтому на ре­лейном конце устанавливается еще основное путевое реле Л, включаемое через дешифратор ДШ. При импульсной работе ИП реле П удерживает свой якорь постоянно притянутым. Если реле ИП обесточивается или, наоборот, непрерывна ста­новится под ток вследствие воздействия, например, посторон­него источника питания, то путевое реле П обесточивается, фиксируя тем самым наиболее безопасное состояние рельсо­вой цепи..

Кроме высокой защищенности от воздействий посторонних источников питания, импульсная р.ц. обеспечивает работу при длине до 2600 м в то время, как длина р.ц. с непрерывным питанием не превышает 1500 м.

На электрифицированных участках железных дорог устра­иваются рельсовые цепи переменного тока. На этих участках, как известно, контактный провод является прямым проводом для тягового тока электровозов, а обратным проводом служат рельсовые нити и земля.

Если обратный тяговый ток пропускается по обеим рельсо­вым нитям, то устраиваемая р.ц. переменного тока называет­ся двухниточной (в отличие от однониточной, где обратный тяговый ток пропускается только по одной рельсовой нити). В этом случае для пропуска обратного тягового тока в обход изолирующих стыков по каждую сторону от них устанавлива­ются дроссель-трансформаторы (рис. 8). Каждый дроссель-трансформатор имеет две обмотки: основную со средним вы­водом и дополнительную. Основная обмотка включается в рельсы, а ее средняя точка соединяется с такой же точкой дроссель-трансформатора смежной р.ц.

От подстанции по контактному проводу тяговый ток посту­пает в двигатели электровоза, а далее через колесные пары попадает в рельсы, разветвляясь на две части. У изолирующих стыков эти токи складываются; протекая по обеим половинам основной обмотки дроссель-трансформатора и по соединительному тросу подходят к средней точке соседне­го дроссель-трансформатора, где вновь разветвляются и протекают по рельсовым нитям соседней, р.ц. в направлении тя­говой подстанции. Указанные токи протекая по обеим половинам основных обмоток дроссель-трансформато­ров, имеют противоположные направления. Если эти токи рав­ны, т.е. результирующий магнитный поток оказывается равным нулю и, следовательно, индуктирование тягового тока в дополнительных обмотках дроссель-трансформаторов не возможно. Этим достигается исключение влияния тягового тока на аппа­ратуру р.ц., которая подключается к дополнительным обмот­кам дроссель-трансформаторов: на питающем конце — источ­ник сигнального тока ИСТ, а на релейном — путевой прием­ник ПП (путевое реле).

Ток от источника питания ИСТ, замыкаясь по дополни­тельной обмотке дроссель-трансформатора, индуктирует в его основной обмотке ЭДС, под действием которой в рельсовой линии протекает сигнальный ток . Этот ток проходит по всей основной обмотке дроссель-трансформатора релейного конца р.ц. и поэтому создаваемый им магнитный поток индук­тирует в дополнительной обмотке ЭДС, обеспечивающую сра­батывание путевого приемника.

В реальных условиях эксплуатации тяговые токи вследствие имеющейся всегда некоторой асимметрии сопро­тивления рельсовых нитей распределяются в рельсах неравно­мерно. Это приводит к возникновению на дополнительных обмотках дроссель — трансформаторов переменных напряжений тягового тока, которые могут неблагоприятно сказываться на работе р.ц. Для защиты р.ц. от этих влияний предусматри­ваются фильтры ЗБФ (рис.9), ФП-25 (рис. 10), а частота сиг­нального тока выбирается всегда отличной от частоты тягово­го тока. При этом в условиях электротяги постоянного тока, как правило, применяется промышленная частота 50 Гц, что позволяет обойтись простым источником сигнального тока — трансформатором ПТ (см. рис. 9). При электротяге переменного тока. для питания р.ц. применяется частота 25 Гц и по­этому в качестве источника сигнального тока используется преобразователь частоты ПЧ 50/25 (рис. 10).

Рельсовые цепи переменного тока по способу питания де­лятся на кодовые (импульсные) и непрерывного питания. Максимальная длина кодовых р.ц. составляет 2600 м, поэто­му они применяются в основном на (перегонах в устройствах . числовой кодовой автоблокировки, . Кодовые сигналы, посы­лаемые в р.ц., отличаются друг от друга числом импульсов в течение одного кодового цикла.

Кодовый характер питания р.ц. позволяет использовать одну и ту же аппаратуру как для работы р.ц., так и для пе­редачи информации на локомотив о показаниях впереди рас­положенных светофоров, а также увязать сигнальные показа­ния смежных светофоров между собой без использования для этого специальных линейных проводов.

Для посылки импульсов кодированного тока в рельсовую линию служит трансмиттерное реле Т, фронтовой контакт ко­торого замыкает цепь путевого трансформатора П Т как в ко­довой р.ц. 50 Гц, так и р.ц. 25 Гц.

Кодовая р.ц. 50 Гц в качестве составных элементов вклю­чает дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,6-500 и ДТ-0,2-500, рассчитанные на пропуск по каждому (рельсу тягового тока 500 А, поскольку при электротяге постоянного тока с напряжением контактной сети 3 кВ тяговый ток имеет большую вели­чину (см. рис. 9). Кодовая р.ц. 25 Гц, применяемая при элек­тротяге переменного тока с напряжением контактной сети 27 кВ, использует дроссель-трансформаторы ДТ-1-150, пропу­скающие по каждой половине основной обмотки тяговый ток 150 А (см. рис. 10). Для повышения напряжения на релейном конце этой р. ц. до необходимой величины, определяемой на­пряжением срабатывал™ путевого реле, устанавливается изо­лирующий трансформатор И Т.

Читайте также:  Баланс мощностей в цепи постоянного тока погрешность

Рельсовые цепи переметного тока 25 Гц с непрерывным пи­танием применяются на станциях, если их длина не превыша­ет 1500 м. В качестве путевого реле в этих р. ц. используется фазочувствительное реле типа ДСШ, срабатывание которого зависит не только от величины напряжения на его путевой об­мотке, но и от фазы этого напряжения по отношению к напря­жению местного элемента реле. Такая зависимость существенно повышает защищенность путевого реле от действия различного рода помех, а защитный блок ЗБ-ДСШ предохраняет реле ,от возможных перенапряжений на релейном конце рель­совой цепи. Назначение остальных элементов такое же, как в кодовой р.ц. (рис. 11).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



Принцип работы рельсовой цепи постоянного тока

Практически во всех системах железнодорожной автоматики и телемеханики используются рельсовые цепи, так как они являются наиболее простыми датчиками информации о занятости или свободности участка пути. Основные функции, которые выполняют рельсовые цепи:

— автоматически контролируют свободное или занятое состояние участков пути;

— исключают перевод стрелок под составом;

— контролируют целость рельсовых нитей;

— обеспечивают передачу кодовых сигналов от одной сигнальной установки к другой и с пути на локомотив.

Принцип работы рельсовых цепей заключается в следующем: рельсовые звенья являются хорошими проводниками электрического тока, поэтому если к одному концу рельсовой линии подключить источник питания, который будет посылать электрический сигнал, а с другой стороны подключить приемник этого сигнала, то при свободном состоянии контролируемого участка по рельсам будет протекать электрических ток. Принцип работы РЦ поясняет рис. 11.6 .

Рис. 11.6. Принцип работы РЦ: а – РЦ свободна; б – РЦ занята

Путевой приемник срабатывает от полученного сигнала и выдает информацию о свободности участка, если же на контролируемом участке находится подвижная единица, то ток на путевой приемник не попадает, так как он проходит через колесные пары, и путевой приемник выдает информацию о занятости участка пути.

Основные элементы рельсовой цепи представлены на рис. 11.7, а именно:

– рельсовая линия, которая состоит из рельсовых нитей (1), стыковых соединителей (2) для электрического соединения отдельных рельсовых звеньев и изолирующих стыков (3), обеспечивающих электрическое разделение смежных рельсовых цепей;

– аппаратура питающего конца, для питания рельсовой цепи;

– аппаратура релейного конца, для определения состояния рельсовой цепи (занята / свободна) путевым приёмником.

Рис. 11.7. Основные элементы рельсовой цепи

В качестве путевого приемника чаще всего используется электромагнитное реле, свойства реле замыкать фронтовые контакты при наличии на его обмотках напряжения срабатывания и тыловые контакты при снижении напряжения до значения отпадания якоря используются для контроля состояния участков пути и целости рельсов. При свободном состоянии контролируемого участка замыкается цепь между общим и фронтовым контактами и выдается информацию о свободности, если замыкается цепь между общим и тыловым контактами – о занятости контролируемого участка пути.

В настоящее время на железных дорогах существует большое разнообразие условий работы и возможностей использования рельсовых цепей в системах железнодорожной автоматики и телемеханики. В результате на сегодняшний день применяется большое количество их различных видов. Условно рельсовые цепи можно разделить на наиболее характерные группы, которые отличаются следующим: принципом действия, родом сигнального тока, режимом питания, типом путевого приемника, способом канализации тягового тока, местом применения, элементной базой.

1. По принципу действия рельсовые цепи разделяются на нормально замкнутые и нормально разомкнутые.

1.1. Нормально замкнутые. При свободном состоянии контролируемого участка пути, путевое реле находится под током и все элементы обтекаются сигнальным током, т.е. осуществляется контроль их исправного состояния (ранее рассмотренные рельсовые цепи).

1.2. Нормально разомкнутые. Принцип работы нормально разомкнутых РЦ поясняет рис. 11.8.

При свободном состоянии участка пути путевой приемник обесточен и при этом выдает информацию о свободности. Это достигается следующим образом: при свободности контролируемого участка пути питающий трансформатор (ПТ) работает в режиме холостого хода и на путевом приемнике (ПП) напряжение не достаточно для срабатывания; при вступлении подвижной единицы на контролируемый участок, трансформатор начинает работать в режиме короткого замыкания, ток в первичной обмотке возрастает и напряжение на сопротивлении R также возрастает, в результате путевое реле срабатывает. Недостатком такой рельсовой цепи является отсутствие контроля целости рельсовых нитей и возможности перевода стрелки под составом.

Рис. 11.8. Принцип работы нормально разомкнутых РЦ

2. По роду сигнального тока рельсовые цепи делятся на постоянного и переменного тока.

2.1. Рельсовые цепи постоянного тока (имеют ограниченное применение и в настоящее время больше не проектируются). Применяются на участках с автономной тягой, где отсутствуют дополнительные источники питания.

2.2. Рельсовые цепи переменного тока применяются как на электрифицированных участках (постоянного и переменного тока), так и на участках с автономной тягой. Существуют различные рельсовые цепи переменного тока, в зависимости от частоты используемого сигнального тока:

– работающие на частотах 25, 50 или 75 Гц, наибольшее распространение получили РЦ с частотой сигнального тока 25 Гц, РЦ частотой
50 Гц применяются только на участках с автономной тягой;

– рельсовые цепи тональной частоты, работающие на частотах 420–780 Гц и 4,5–5,5 кГц.

3. По режиму питания рельсовые цепи разделяются с непрерывным, импульсным и кодовым питанием.

3.1. В РЦ с непрерывным питанием сигнальный ток подается в рельсовую линию постоянно без перерывов.

3.2. В РЦ с импульсным и кодовым питанием источник питания подключается к рельсовой линии не постоянно, а периодически. Путевой приёмник срабатывает от каждого импульса, чувствительность таких рельсовых цепей к шунту и излому рельса выше, чем у РЦ с непрерывным питанием. Кроме того, основным достоинством данных РЦ является защита от опасных ситуаций, т.е. путевой приёмник не может выдать информацию о свободности рельсовой цепи от воздействия посторонних источников питания.

4. По типу путевого приемника рельсовые цепи разделяют:

4.1. РЦ с одноэлементными путевыми приемниками.

4.2. РЦ с двухэлементными путевыми приемниками (фазочувствительные).

4.3. РЦ с электронными путевыми приемниками;

4.4. РЦ с микропроцессорными путевыми приемниками.

5. По способу пропуска обратного тягового тока различают однониточные и двухниточные рельсовые цепи. Для того, чтобы понять как обратный тяговый ток попадает в рельсовую линию приведен ниже приведен рисунок (рис. 11.9).

Рис. 11.9. Схема электроснабжения

Тяговый ток (Iт) от тяговой (ТП) подстанции протекает по контактному проводу (КП) и попадает через токоприёмник (Т) на электровоз в тяговый двигатель (ТД), через колесные пары обратный тяговый ток (Iо) попадает в рельсовые нити, по которым от возвращается обратно на тяговую подстанцию. Для электрического разделения смежных рельсовых цепей вся рельсовая линия разделена изолирующими стыками, которые препятствую протеканию тока. Для пропуска обратного тягового тока необходимо создать определённые условия.

5.1. Однониточные рельсовые цепи обеспечивают протекание тягового тока по одной рельсовой нити рельсовой линии (рис. 11.10).

Рис. 11.10. Схема протекания тягового тока в однониточных рельсовых цепях

5.2. Двухниточные рельсовые цепи обеспечивают протекание тягового тока по двум рельсовым нитям рельсовой линии, при этом обеспечиваются лучшие условия для работы рельсовых цепей (рис. 11.11).

Рис. 11.11. Принцип протекание тягового тока через дроссель-трансформатор

Дроссель-трансформатор имеет две обмотки: основную обмотку с большим сечением проводов, подключаемую к рельсовым нитям, и дополнительную для подключения источников питания или путевых приемников. Тяговые полутоки протекают в обход изолирующих стыков через основные полуобмотки дроссель-трансформаторов и междудроссельную перемычку.

Тяговые полутоки в каждой рельсовой нити протекают в одном направлении. Дойдя до следующего дроссель-тансформатора они, проходя через обе половины основной обмотки, стекаются к средней точке и по междудроссельной перемычке суммарный ток попадает к средней точке дроссель-трансформатора. Далее ток разветвляется по обоим половинам основной обмотки и снова в виде полутоков протекает по рельсовым нитям до изолирующих стыков, которые обтекает с помощью следующей пары дроссель-трансформатоов.

Рис. 11.12. – Разветвленная цепь

6. По месту применения рельсовые цепи разделяются на неразветвленные и разветвлённые.

6.1. Неразветвленные РЦ (ранее рассмотренные рельсовые цепи).
В таких цепях один источник питания, один путевой приемник, на рельсовой линии нет ответвлений, т.е. отсутствуют стрелочные переводы.

6.2. Разветвленные ­­– применяются на станциях для контроля свободного состояния участков пути, стрелочных секций и наиболее эффективного использования путевого развития при поездной и маневровой работе. Рельсовая цепь называется разветвлённой, если на контролируемом участке находится хотя бы один стрелочный перевод (рис. 11.12).

7. В зависимости от применяемой элементной базы рельсовые цепи разделяются на:

7.1) РЦ с электромагнитным путевым приемником;

Источник