РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ Основные понятия и определения Термины

РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ Основные понятия и определения

Термины и определения рельсовая цепь РЦ: Устройство электрического контроля состояния рельсового участка. тональная рельсовая цепь: Рельсовая цепь, использующая сигнальный ток тональной частоты Однониточная рельсовая цепь: РЦ, в которой по одному изолированному рельсу пропускается только сигнальный ток, а по другому рельсу тяговый и сигнальный токи. неразветвленная рельсовая цепь: Рельсовая цепь на участке пути, не содержащем стрелок. разветвленная рельсовая цепь: рельсовая цепь наложения: бесстыковая рельсовая цепь: Рельсовая цепь стрелочно путевой секции или содержащая более одного приёмника сигнального тока. Дополнительная рельсовая цепь, организованная на другой сигнальной частоте в пределах основной без влияния на её работу. Устройство электрического контроля рельсового участка сигнальным током тональной частоты, не требующим для разделения смежных рельсовых цепей установки изолирующих стыков

изолирующий стык: Стыковое соединение рельсов железнодорожного пути, электрически изолирующее их друг от друга с целью разделения рельсового пути на участки рельсовых цепей. стыковой соединитель: Электропроводный соединитель на стыке рельсов для пропуска сигнального и тягового токов. дроссельтрансформатор: Путевое устройство для пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков рельсовых цепей с разделением тягового и сигнального токов. Некодируемый участок, примыкающий к занятому блок защитный участок: участку, и используемый для безопасной автоматической остановки следующего поезда со скорости до 60 км/час. перегон: блок-участок: Часть железнодорожной линии, ограниченная смежными станциями, разъездами, обгонными пунктами или путевыми постами. Часть перегона при автоблокировке или при автоматической локомотивной сигнализации, применяемой как самостоятельное средство сигнализации и связи, ограниченная проходными светофорами (границами блок участков) или проходным светофором (границей блок участка) и станцией (границей станции).

Основные положения Рельсовыми цепями (РЦ) называют электрические схемы, содержащие источник питания, путевой приемник, проводниками сигнального тока в которых являются рельсовые нити. В системах железнодорожной автоматики и телемеханики, применяемых на железных дорогах Российской Федерации (РФ), рельсовые цепи осуществляют: • Контроль свободности или занятости рельсовой линии; • Контроль полного излома рельса; • Передачу телемеханической информации для увязки сигнальных показаний проходных светофоров в системах автоблокировки (АБ); Передачу телемеханической информации в системы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС)

В системах электрической централизации (ЭЦ) стрелок и сигналов рельсовые цепи обеспечивают: • При установке маршрутов: • Контроль свободности ходовых и негабаритных секций; • Контроль свободности приемоотправочных путей; • Контроль свободности первого участка удаления при автоблокировке на перегоне • Предварительное и полное замыкание маршрута • При автоматическом размыкании маршрутов – контроль действительного проследования подвижной единицы за счет, слежения за последовательностью занятия и освобождения рельсовых цепей элементов путевого плана входящих в маршрут • При отмене маршрутов – контроль свободности ходовых и негабаритных секций • При передачи стрелок на местное управление – контроль свободности секции на которой расположена данная стрелка • Исключение перевода стрелок при занятой индивидуального управления секции командами маршрутного и • Автоматическую смену разрешающих сигнальных показания станционного светофора на запрещающее при вступлении поезда на маршрут • Специальный алгоритм перекрытия маневрового сигнала

В системах автоматической блокировки рельсовые цепи обеспечивают: • Автоматическую смену разрешающих сигнальных показаний проходного светофора на запрещающее при вступлении поезда на ограждаемый блок-участок • Контроль свободности блок-участков перегона • В системах кодовой автоблокировки обеспечивают передачу информации для увязки сигнальных показаний проходных светофоров • Контроль действительного проследования подвижной единицы за счет, слежения за последовательностью занятия и освобождения рельсовых цепей входящих в блок-участок • Организацию защитных участков. • Организацию контроля свободности блок-участков перегона для выполнения смены направления движения

В системах автоматической переездной сигнализации (АПС) рельсовые цепи обеспечивают: • Фиксацию вступления подвижной единицы на участок приближения к переезду (подача извещение для закрытия) • Фиксацию освобождения подвижной единицей участка удаления • Закрытое состояния переезда, при нахождении подвижной единицы на участках приближения и в зоне переезда

В соответствии с технологическими функциями опасными отказами рельсовых цепей являются: • Ложная свободность рельсовой линии • Ложная фиксация исправного состояния рельсовой линии при полном изломе рельса

Конструктивно рельсовая цепь представляет собой электрическую схему, содержащую источник питания ИП, нагрузку в виде путевого приемника Пр и рельсы в качестве соединительных проводников (рельсовою линию РЛ). Соседние РЦ разделяются друг от друга изолирующими стыками (ИС)

Основные элементы Изолирующие стыки ИС. Смежные рельсовые цепи разделяются изолирующими стыками для защиты от их взаимного влияния. Изолирующие стыки организуют путем изоляции элементов креплений рельсового стыка от рельсов.

Итоговая таблица анализа измерений магнитного поля в изолирующих стыках с композитными накладками «Ап. АТэ. К» на различных участках пути. Пункт программы На однопутном участке пути разгона с переменным тяговым током. На многопутном участке пути разгона с переменным тяговым током. На однопутном участке пути разгона с постоянным тяговым током На многопутном участке пути разгона с постоянным тяговым током На однопутном участке пути торможения с переменным тяговым током На многопутном участке пути торможения с переменным тяговым током На однопутном участке пути торможения с постоянным тяговым током На однопутном участке пути постоянного движения с переменным тяговым током На многопутном участке пути постоянного движения с переменным тяговым током На однопутном участке пути постоянного движения с постоянным тяговым током стыкования Переменный т. т. Постоянный т. т. Макс. зн. Мин. зн. Ср. зн. Э. Э. Э. 203 108 143 196 6 69 199 о 96 84 53 69 146 54 92 170 177 203 12 9 108 80 85 143 236 7 111 188 147 167 296 203 236 8 0 6 185 121 82

Результаты измерений магнитного поля в изолирующих стыках разной конструкции. Конструкция изолирующего стыка Значения напряженности магнитного поля, Э Максимальные Минимальные Средние Объемлющие накладки 40 6 19 Традиционный клееболтовой 36 5 25 Металлокомпозитный «Ап. АТэ. К» 32 2 14 40 20 25 Композитные накладки 296 0 106 Металлополимерные накладки 172 14 77 Фрезерованные металлические накладки с изолирующей прокладкой

Изолирующий межрельсовый стык со схематичным обозначением возникающего магнитного поля

Топография магнитного поля в исходном изолирующем стыке и после установки магнитопроводящего торцевого изолятора

Внешний вид полиуретанового торцевого изолятором из стыка НМ 1 (М 5) 2 после 8 месяцев эксплуатации

GUR 4150 70%(20% P 20; 80% 2500 НМС) GUR 4150

Стыковые соединители СС Для обеспечения лучшего протекания тока на рельсовых стыках устанавливают стыковые соединители СС: при автономной тяге поездов – стальные штепсельные или приварные, при электрической тяге – медные приварные При нарушении технологии установки или при механических воздействиях в процессе эксплуатации стыковые соединители не всегда обеспечивают требуемое переходное сопротивление, что приводит к отказу всей рельсовой цепи

Дроссель – трансформаторы Разделение сигнального и тягового токов в РЦ обеспечивает дроссель – трансформатор Дроссель трансформаторы используют также для подключения к рельсам отсасывающих фидеров тяговых подстанций, заземления на тяговые рельсы путевых устройств СЦБ, шкафов, мостов, путепроводов, газопроводов и т. п. При электротяге переменного тока используют ДТ без воздушного зазора в магнитной системе (ДТ 1 и 2 ДТ 1) При электротяге используют ДТ с воздушным зазором ДТ 0, 2 и ДТ 0, 6 в магнитной системе. Это связано с отсутствием намагничивания в ДТ при переменном тяговом токе.

Протекая по половинам тяговой обмотки, обратный тяговый ток Т I наводит в магнитной системе ДТ 1 два магнитных потока, направленных навстречу другу. Эти потоки взаимно компенсируются, в результате чего ток Т I в сигнальную обмотку не трансформируется. Через дроссельную перемычку этот ток поступает в ДТ 2 смежной РЦ, а затем по полуобмоткам тяговой обмотки в рельсы. Таким образом, в ДТ 2 ток Т I также не трансформируется в сигнальную обмотку Сигнальный ток CА I′ , поступающий от аппаратуры питающего конца РЦ А, наводит в магнитной системе ДТ 1 магнитный поток, в результате чего в тяговой обмотке ДТ 1 возникает сигнальный ток CА I. Этот ток протекает по рельсам, обеспечивая контроль свободности РЦ А. Аналогично на релейном конце сигнальный ток CБ I протекает по обеим половинам тяговой обмотки ДТ 2 в одном направлении, в результате чего трансформируется в сигнальную обмотку, где возникает ток CБ I′ , поступающий к аппаратуре релейного конца РЦ Б.

Разрядники вентильные низковольтные типа РВНШ-250 Разрядник штепсельный РВНШ 250 предназначен для защиты от перенапряжений электрических цепей аппаратуры автоматики с рабочим напряжением до 360 В и обеспечивает мгновенное гашение дуги сопровождающего тока В разряднике РВНШ 250 применен вентильный диск типа СН 2. Сопротивление диска, включенного последовательно с искровым промежутком, имеет резко выраженную вентильную характеристику: при повышении напряжения выше рабочего (пробивного – 850 В) сопротивление диска быстро уменьшается, а при снижении резко возрастает.

Классификация рельсовых цепей По принципу действия Нормально – разомкнутые Рельсовая цепь, у которой при свободном состоянии контролируемого участка пути путевое реле находится в обесточенном состоянии Преимуществами нормально разомкнутой РЦ являются: минимальный расход кабеля для подключения аппаратуры (так как релейный и питающий концы совмещены); повышенная реакция на шунт – минимальное время выдачи команды о занятости участка пути. Реле притягивает якорь быстрее, чем отпускает его Недостатком нормально разомкнутой РЦ является отсутствие постоянного контроля исправностей элементов и целостности рельсовых нитей, что приводит к возможности перехода рельсовой цепи в опасное состояние ложной свободности при фактической ее занятости. Нормально разомкнутые РЦ имеют ограниченное распространение: применяются только на сортировочных горках, где их длина минимальна, и они находятся под постоянным контролем обслуживающего персонала

Нормально замкнутые. Рельсовая цепь, у которой путевое реле находится под током при свободном состоянии контролируемого участка пути и исправности элементов РЦ Недостатками нормально замкнутых РЦ являются: большое количество соединительных проводов (кабеля) между аппаратурой питающего, релейного концов и рельсовой линией; замедленная реакция на шунт (реле медленнее отпускает якорь, чем притягивает его)

По типу сигнального тока: РЦ постоянного тока РЦ переменного тока Достоинства – наличие автономного резервного источника питания в виде аккумуляторной батареи, малая потребляемая мощность. Недостаток – низкая помехозащищенность, сложность обслуживания аккумуляторных батарей. Поэтому РЦ постоянного тока широко применялись при ненадежном электроснабжении на участках с автономной тягой поездов; в новом строительстве не применяются Обладают более высокой помехозащищенностью за счет применения частоты сигнального тока, отличной от частоты помех (в основном помех тягового тока и его гармонических составляющих). Кроме того, переменный сигнальный ток позволяет использовать его не только для контроля состояния участка пути, но и для передачи информации на локомотив. В настоящее время наибольшее распространение получили частоты 50 и 25 Гц. На перегонах при автономной тяге – 50 или 25 Гц в зависимости от перспектив внедрения электрической тяги, при тяге постоянного тока – 50 Гц, при тяге переменного тока – 25 Гц. На станциях в новом строительстве используют РЦ с частотой сигнального тока 25 Гц, как работающие более устойчиво. В перспективных тональных рельсовых цепях применяют частоты тонального диапазона

По конфигурации рельсовых путей: Разветвленные рельсовые цепи характеризуются наличием ответвлений рельсовой линии и применяются на участках пути, содержащих стрелочные переводы. В таких РЦ необходимо обеспечить контроль ответвлений, пропуск сигнального тока по этим ответвлениям, исключить шунтирующее действие металлических соединений между рельсовыми нитями (крестовина переводной кривой, сквозные полосы, соединительные тяги электропривода). Неразветвленные. Рельсовая цепь на участке пути, не содержащем стрелок.

По способу разделения смежных РЦ: Наличие ИС позволяет просто решить проблему исключения взаимного влияния смежных РЦ, обеспечивает четкую фиксацию границ рельсовых цепей. Однако С изолирующими стыками. изолирующие стыки являются самым ненадежным элементом систем железнодорожной автоматики. На их долю приходится 27% всех отказов. Это приводит к необходимости защиты путевого приемника от выхода из строя при действии тока смежной РЦ, а также защиты от опасных отказов в случае пробоя ИС Эти рельсовые цепи не имеют специальных схемных или конструктивных решений для ограничения Без изолирующих стыков. распространения сигнального тока по рельсовым линиям. Поэтому должны быть предусмотрены меры для исключения взаимного влияния неограниченных РЦ. К таким рельсовым цепям относятся тональные РЦ

По области применения: К перегонным рельсовым цепям предъявляются требования большой длины; выполнения, по возможности, всех четырех функций; обеспечения надежного пропуска обратного тягового тока. Перегонные. Станционные. Горочные Наложения Для станционных рельсовых цепей допускается меньшая предельная длина, требуется выполнение только двух первых функций. Поэтому они могут быть проще и, следовательно, надежнее. Быстродействующие рельсовые цепи Дополнительная рельсовая цепь, организованная на другой сигнальной частоте в пределах основной без влияния на её работу.

По типу путевого приемника: в качестве путевых приемников. В настоящее время применяются одноэлементные реле (нейтральные или РЦ с электромагнитными реле поляризованные) и двухэлементные (фазочувствительные реле типа ДСШ). Использование микроэлектронных элементов и микропроцессорной техники позволяет существенно РЦ с микроэлектронными улучшить характеристики путевых приемников (надежность, приемниками чувствительность, долговечность), увеличить коэффициент возврата приемника, расширить функциональные возможности (например, создать адаптивный приемник).

По режиму питания: Такие РЦ являются простыми и надежными за счет С непрерывном питанием. отсутствия элементов, работающих в динамическом режиме РЦ числового кода обладают достоинствами импульсных РЦ, а именно увеличенной длиной рельсовых цепей до 2600 м. Кроме С кодовым питанием. того, они обеспечиваю передачу информации для увязки сигнальных показаний проходных светофоров. Недостатком таких РЦ является износ аппаратуры, работающей в динамическом режиме.

По способу пропуска обратного тягового тока В однониточных РЦ тяговый ток Iт протекает по одной рельсовой нити и передается в смежную РЦ по тяговым соединителям (медный трос). Достоинство однониточных РЦ – простая и дешевая однониточные РЦ. конструкция. Недостатки – малая предельная длина; мешающее влияние тягового тока; ненадежный путь для тягового тока, протекающего по одной рельсовой нити; невозможность использования автоматической локомотивной сигнализации. Поэтому однониточные РЦ применяют в основном на боковых некодируемых станционных путях. с каждой стороны изолирующих стыков устанавливают дроссель Двухниточные РЦ трансформаторы ДТ, средние точки основных обмоток которых соединены перемычкой. Эти дроссель трансформаторы используются и для подключения аппаратуры РЦ к рельсовой линии.

По частоте сигнального тока Низкочастотные 25 Гц Высокочастотные 50 Гц 79 Гц; 83 Гц 420, 480, 580, 720, 780 Гц (с частотой манипуляции 8 или 12 Гц) ТРЦ 3 4545, 5000, 5555 Гц (с частотой манипуляции 8 или 12 Гц) ТРЦ 4 1953, 2170, 2441, 2790 Гц 475, 525, 575, 625, 675, 725, 775, 825, 875 и 925 Гц )с частотной модуляцией сигнала)

Режимы работы рельсовых цепей • Нормальный режим (НР) • Шунтовой режим (ШР) • Контрольный режим (КР) • Режим АЛС (АЛС) • Режим короткого замыкания источника питания (КЗ ИП) • Режим короткого замыкания локомотивной сигнализации (КЗ ЛС) • Шунтовой режим зоны дополнительного шунтирования (ШР з. ДШ)

Режимы работы рельсовых цепей Нормальный режим При отсутствии подвижной единицы на контролируемом участке от источника питания по рельсам и обмотке путевого реле протекает сигнальный ток Ic, который обеспечивает его надёжное включение путевого реле. Контакты 11 и 12 путевого реле замкнуты, и эта цепь используется для получения сигнала о свободности рельсовой цепи.

. коэффициент перегрузки Uрф – фактическое напряжение на путевом приемнике Uр – его рабочее напряжение Нормальный режим выполнен, если

Шунтовой режим При наличии на контролируемом участке подвижной единицы оба рельса электрически соединены и путевое реле оказывается шунтированным весьма малым сопротивлением колесных пар, которое подключено параллельно обмотке реле. По выполняемой функции колёсные пары для рельсовой цепи выполняют роль шунта. В результате ток в обмотке путевого реле П резко снижается, и оно отпускает свой якорь. При этом контакты 11 12 размыкаются и замыкаются 11 13, последними в схемы автоматики подаётся сигнал о занятости рельсовой цепи, то есть, о наличии поезда на контролируемом участке. Достоверность фиксации фактического нахождения поезда на контролируемом участке является важнейшим условием обеспечения безопасности движения.

коэффициент шунтовой чувствительности Uрн – напряжение надежного несрабатывания путевого приемника Uршф – фактическое напряжение на путевом приемнике при наложении в любой точке рельсовой линии нормативного поездного шунта (Rшн=0, 06 Ом) Шунтовой режим выполнен, если

Контрольный режим При отсутствии подвижной единицы на контролируемом участке и нарушению целостности РЛ (лопнувший или изъятый рельс) от источника питания по рельсам протекает сигнальный ток Ic, значение которого на входе приемника уменьшается, но не становится равным нулю из за наличия обходных цепей. Величина тока Ic на входе путевого приемника П должна быть меньше тока надежного отпадания якоря реле П. Контакты 11 и 12 путевого реле разомкнуты, что соответствует защитному состоянию РЦ “ложной занятости”

коэффициент чувствительности к повреждению рельса Uрн – напряжение надежного несрабатывания путевого приемника Uрфк – фактическое напряжение на путевом приемнике при изломе рельса Критерием выполнения контрольного режима при изломе рельса в любой точке является условие

Режим автоматической локомотивной сигнализации Для обеспечения восприятия кодовых посылок сигнального тока в рельсовой линии приемными устройствами локомотива, величина Ic в рельсах под приемными катушками локомотива должна быть не менее: 1, 2 А при автономной тяге 2 А — при электротяге постоянного тока и частоте сигнального тока 50 Гц 1, 4 А—при электротяге переменного тока и сигнальном токе частотой 25

Iлф – фактический минимальный ток в рельсовой линии при наложении поездного шунта на удаленном от генератора кодовых сигналов АЛС конце рельсовой линии Iлн – нормативный ток АЛС, при котором локомотивный приемник работает устойчиво Критерием выполнения режима АЛС является условие

Величина нормативного тока АЛС Частота тока АЛС Род тяги 50 Гц 175 Гц 1, 4 1, 2 0, 28 – Автономная 25 Гц 2, 0 0, 28 1, 4 – 0, 28 Электротяга постоянного тока Электротяга переменного тока

Режим короткого замыкания источника питания При наличии колесной пары подвижной единицы на питающем конце рельсовой цепи, происходит короткое замыкание источника питания. В этом случае выделяемая источником питания мощность не должна превышать номинальную

В этом режиме требуется, чтобы мощность Sкз и ток короткого замыкания Iкз при самых неблагоприятных условиях ( ) не превышали допустимых номинальных мощности и тока источника питания, определяемых техническими характеристиками. Величины сопротивления рельсов и изоляции влияния на режим короткого замыкания не оказывают.

Параметры рельсовой цепи

Первичные параметры рельсовых цепей удельное активное сопротивление рельсовых нитей (рельсов) Z(Ом/км) , Удельным электрическим сопротивлением рельсов называют сопротивление рельсовой петли, образованной двумя рельсовыми нитями, длиной 1 км. 0 25 50 75 175 420 480 580 720 780 4500 5000 5500 влияет не только удельное сопротивление материала рельсов и сечение рельсов, но и явление поверхностного эффекта и потери на перемагничивание стали. Поэтому активное сопротивление рельсов переменному току зависит от частоты сигнального тока и его величины. модуль, Ом/км 0, 2 0, 5 0, 8 1, 07 2 4, 9 5, 4 6, 2 7, 4 7, 9 43, 8 48, 7 53, 6 аргумент, град. 0 52 65 68 72 79 80 80 80, 5 81 88 88 88 Частота сигнального тока, Гц Величина Z с ростом частоты индуктивная составляющая величины Z преобладает над активной

удельная проводимость изоляции рельсовой линии gи (См/км) или удельное сопротивление изоляции (балласта) rи (Ом км) Сопротивлением изоляции rи называется сопротивление, оказываемое току утечки из одной рельсовой нити в другую через шпалы и балласт. Оно зависит от температуры и влажности воздуха, типа применяемых шпал, качества и состояния балласта и может изменяться в широких пределах. является распределенным параметром, имеет большую величину, изменяется в широких пределах и оказывает наибольшее влияние на работу РЦ. Проводимость изоляции складывается из электронной проводимости рельсов и металлических деталей скреплений рельсов со шпалами, ионной проводимости электролита, находящегося в шпалах, балласте и грунте, а также проводимости границы раздела элементов с электронной и ионной проводимостями. На производстве чаще пользуются понятием "сопротивление балласта". при слабом загрязнении поверхности и старых деревянных шпалах минимальные удельные сопротивления изоляции при использовании различных материалов балласта находятся в следующих пределах: – для щебеночного – 2 Ом км; – для гравийного – 1, 5 Ом км; – для песчаного – 1 Ом км.

Сопротивление изоляции зависит от состояния балласта и принимает следующие значения: – при мокром балласте – 1 Ом км; – при влажном балласте – 2 Ом км; – при сухом слабо промерзшем балласте – 50 Ом км; – при сильно промерзшем балласте – 50… 100 Ом км. Эти параметры обеспечиваются при наличии зазора между подошвами рельсов и балластом не менее 3 см. Подошвы рельсов от железобетонных шпал, обладающих низким сопротивлением, изолируются специальными резиновыми прокладками. Лучшим материалом для балласт ного слоя, с точки зрения изоляции между рельсовыми нитями, а также рельсами и землей, является щебень для неразветвленных ТРЦ – 0, 80 Ом км; для ТРЦ стрелочных участков – 0, 50 Ом км; максимальное (для всех видов ТРЦ) – 50 Ом км и более Удельное сопротивление изоляции перегонной рельсовой линии принято: минимальное 0, 6 Ом км по существующим путям минимальное 1, 0 Ом км по новому пути; максимальное 50 Ом км и более. Минимальное значение сопротивления изоляции для всех типов материалов балласта принимается равным 1 Ом км.

удельная индуктивность рельсовой линии L (Гн/км) складывается из внутренней индуктивности (индуктивность каждой рельсовой нити) и внешней индуктивности (индуктивность двухпроводной электрической линии и взаимная индуктивность двух контуров "рельс земля"). Наличие индуктивного сопротивления приводит к существенному увеличению полного удельного сопротивления рельсов переменному току удельная емкость рельсовой линии C (Ф/км) складывается из емкости между рельсами как обкладками конденсатора с воздухом и балластом в качестве диэлектрика, псевдоемкости (поляризационной емкости) электролита, емкости слоя между металлом и электролитом. На низких частотах емкость РЛ сказывается незначительно, поэтому в расчетах не учитывается.

вторичные, или волновые параметры рельсовой линии коэффициент распространения волны коэффициент затухания α и фазовый коэффициент β

волновое сопротивление Ом коэффициенты четырехполюсника рельсовой линии Реальные сопротивления изоляции и петли для конкретной длины рельсовой линии при известных их удельных значениях определяются по формулам

Наихудшие условия работы РЦ в различных режимах Параметр Uн, В Z, Ом/км rи, Ом км Режим работы РЦ Нормальный min max min Шунтовой max min max Контрольный max min критич. АЛС min max Короткое замыкание max – –

Функциональная схема рельсовой цепи

Кодовые рельсовые цепи

Место применение: Разделение смежных РЦ: Перегонные пути Изолирующими стыками Чередование КПТШ Защита от КЗИС: Схемные решения КАБ принцип действия: нормально замкнутые.

Наложение кодирование АЛС: Размещение аппаратуры АЛСН децентрализованное 50 Гц Частота сигнального тока 75 Гц 25 Гц

Кодовые РЦ для автономной тяги

Питающий трансформатор ПОБС-3 понижает напряжение на питающем конце, он же используется для настройки напряжения рельсовой цепи (благодаря секционированной вторичной обмотке, используя последовательное или встречное включение секций, можно получать на выходе различные напряжения).

Реактор РОБС играет роль ограничительного сопротивления, т. е. обеспечивает шунтовой эффект (без этого элемента колеса поезда и путевое реле получали бы одинаковое напряжение, например как два электроприбора, включенных в розетку) и защищает питающий трансформатор от к. з. при нахождении поезда на питающем конце.

Контакт трансмиттерного реле передает коды АЛС в рельсовую цепь. Обмотка трансмиттерного реле получает питание от определенной шайбы трансмиттера КПТШ (БКПТ), вырабатывающего коды (код выбирает автоблокировка в зависимости от свободности последующих участков: следующий блок-учсвободно асток занят – КЖ, впереди свободен один бу – Ж, два бу – З). Для передачи кода в РЦ используется усиленный тройник из сплава Ср. Кд. Контакты КПТШ (БКПТ) не рассчитаны на коммутацию таких мощных цепей, как рельсовая цепь. КПТШ (БКПТ) на схеме РЦ отсутствует. Трансмиттерное реле не принадлежит к первому классу надежности, но это не отражается на безопасности движения, т. к. работа этого реле повторяется путевым реле и контролируется дешифратором. Выход из строя реле приводит к защитному отказу – ложной занятости. С 80 -х годов усиленный контакт трансмиттерного реле заменяется бесконтактным коммутатором тока БКТ, тем самым устраняется искрообразование на этом контакте.

Емкости, включенные на питающем конце, образуют с дополнительной обмоткой ДТ параллельный колебательный контур, настроенный на частоту 50 Гц. Такое включение позволяет уменьшить мощность, потребляемую рельсовой цепью. Также емкости снижают искрообразование на контакте трансмиттерного реле (искрообразование на контакте может возникать при размыкании контакта, в этом случае индуктивная нагрузка (дополнительная обмотка ДТ) создает на контакте напряжение, в несколько раз превышающее напряжение питания, и образуется искра).

Разрядник РВН-250 обеспечивает защиту аппаратуры РЦ от атмосферного перенапряжения (удар молнии). При ударе молнии в рельсовой цепи может появиться импульс напряжения в несколько киловольт длительностью несколько микросекунд. В этом случае происходит пробой воздушного промежутка в разряднике и аппаратура защищается от перенапряжения. При напряжениях менее 250 Вольт воздушный промежуток не пробивается (пробой возникает при напряжении ~ 1 к. В).

Фильтр ЗБФ используется в кодовых РЦ частотой 50 Гц для защиты путевого реле от гармоник тягового тока и перенапряжения на путевом реле, возникающем при пробое изостыков.

Постоянный тяговый ток содержит в себе переменные составляющие (гармоники), оставшиеся после выпрямления переменного тока. При наличии асимметрии (неравенство тяговых токов в двух рельсах, существует всегда из-за неравного сопротивления двух рельсовых плетей или неравного сопротивления между рельсом и землей у двух плетей) токи асимметрии усиливаются релейным дроссель-трансформатором и могут привести к неверной работе импульсного реле (реле перестанет повторять импульсы трансмиттерного реле, или они будут искажены, т. е. рельсовая цепь будет фиксировать ложную занятость). Фильтр ЗБФ содержит электрический фильтр. Емкость Сф и катушка Lф образуют последовательный колебательный контур, настроенный в резонанс на частоту сигнального тока 50 Гц. Так как сопротивление последовательного колебательного контура на резонансной частоте минимально, то для сигнального тока фильтр имеет низкое сопротивление, для гармоник тягового тока (частоты 300, 600, 900 и т. д. Гц) сопротивление контура велико – помеха сильно ослабляется. При пробое изостыков напряжение питающего конца соседней рельсовой цепи (это напряжение в несколько раз выше напряжения собственного питающего конца РЦ, т. к. расстояние от него значительно меньше) увеличивается релейным ДТ и может привести к сгоранию обмотки путевого реле. Фильтр ЗБФ содержит дроссель L, который нормально (нет перенапряжения) имеет большое сопротивление сигнальному току (~ 4 к. Ом). При перенапряжении дроссель L насыщается и его сопротивление резко падает ( ~ 20 Ом), перенапряжение прикладывается к резистору Rд.

Путевое реле ИМВШ (ИВГ) срабатывает от каждого импульса, подаваемого в РЦ трансмиттерным реле. Контакты реле не используются напрямую для проверки свободности участка, т. к. работают в импульсном режиме (кодах КЖ, Ж, З). Свободность участка проверяет дешифратор автоблокировки. Если путевое реле не работает в импульсном режиме (под током или без тока) или повторяет коды не своего КПТШ (в случае пробоя изостыков), то дешифратор считает участок занятым.

Реле ИВГ более новое, чем ИМВШ, имеет больший ресурс коммутаций за счет смачивания тройника в ртути и отсутствия искрообразования на контакте. Недостатком ИВГ является необходимость подогрева в зимних условиях (предотвращение замерзания ртути). Оба реле не относятся к первому классу надежности, но это не отражается на безопасности движения, т. к. работа этих реле контролируется дешифратором.

Реле ИВГ Геркон состоит из стеклянной оболочки 5, в торцы которой впаяны подвижный 1 и неподвижные 4, 3 плоские контакты из магнитомягкого материала. Под воздействием внешнего магнитного поля подвижный контакт 1 перемещается, размыкая тыловой и замыкая фронтовой контакты. Для обеспечения стабильности переходного сопротивления и износостойкости контактов в зону контактирования 2 по капиллярам подвижного контакта поступает ртуть из резервуара. При температуре окружающей среды ниже 38°С происходит замерзание ртути, поэтому в корпусе реле устанавливается для обогрева резистор.

Кодовая РЦ частотой 25 Гц

В целях повышения надежности работы реле ИВГ М на выходе фильтра ФП 25 включаются два встречно соединенных стабилитрона Д 1 и Д 2 типа Д 815 Б, с порогом срабатывания 6, 1… 7, 5 В.

От мешающего влияния тягового тока и его гармо нических состав ляющих импульсное путевое реле защищено электрическим фильтром ФП типа ФП 25. Он содержит три параллельных контура С 1 Т 1, C 2 T 2, C 3 L и конденсатор С 4. Контуры С 1 Т 1 и С 2 Т 2 настроены на частоту сигналь ного тока 25 Гц, и, обладая на этой частоте большим сопротивлением, они не шунтируют ток частотой 25 Гц. Контур C 3 L настроен на частоту 50 Гц и является заградительным элементом на этой частоте. Фильтр ослабляет сигнал на частоте 50 Гц не менее чем в 100 раз. На сигнальной частоте 25 Гц этот контур имеет индуктивное сопротивление, которое совместно с конденсатором С 4 образует последова тельный резонансный контур, настроенный на частоту 25 Гц, чем обеспечивается малое затухание фильтра на сигналь ной частоте 25 Гц.

Защита РЦ. От искрообразования на контакте трансмиттерного реле – емкости. От гармоник тягового тока – фильтр ЗБФ. От перенапряжения на обмотке путевого реле при пробое стыков – фильтр ЗБФ. От ложной свободности пробое стыков – дешифратор (не включает разрешающее показание, если путевое реле принимает код не своего КПТШ). От атмосферного перенапряжения (молнии) – разрядник РВН или керамический выравниватель ВОЦШ (скачок перенапряжения, вызванный молнией, закорачивается через воздушный промежуток РВН или снизившееся сопротивление ВОЦШ).

Фазочувствительные РЦ

Место применение: Станционные пути Перегонные пути Разделение смежных РЦ: Изолирующими стыками ДСШ 12 – в РЦ 50 Гц на участках с электротягой постоянного тока Тип используемых реле: ДСШ 13 – в РЦ 25 Гц на участках с электротягой переменного тока ДСШ 13 А – в РЦ 25 Гц на участках с автономной тягой ДСШ 16 – для участков с электротягой переменного тока и автономной тягой ДСШ 15 – для участков с электротягой постоянного тока

Защита от КЗИС: Чередование мгновенных полярностей Наложение кодирование АЛС: АЛСН АЛС-ЕН

а – схема распределения магнитных потоков местного и путевого элементов; б - схема распределения индуктируемых токов в подвижном секторе реле

Векторная диаграмма магнитных потоков, токов и напряжений в путевом и местном элементе реле ДСШ

Схема с разделением релейных и кодирующих проводов

Перегонная фазочувствительные РЦ

С 1 Ф 1 ~ 220 В ВК ИП ФМС 1, КТ 1, VCC 1 INTEST VCC 1 От контактов реле выбора кодовой комбинации Fг К ГЗ Ф 2 ФМС УМ ДГН КТ 2, VCC 2 OUTTEST ИД Д 1 А Ключ Выход к БТКУ Ф Д 2 ~ 220 В С 2

Выбор К Выбор СГ К 0 К 1 К 2 К 3 К 4 К 5 К 6 К 7 К 8 К 9 К 10 К 11 К 12 К 13 К 14 К 15 ХТ 2/А 0 ХТ 2/А 9 ХТ 2/А 8 ХТ 2/А 7 ХТ 2/А 6 ХТ 2/А 5 ХТ 2/В 0 ХТ 2/В 9 ХТ 2/В 8 ХТ 2/В 7 ХТ 2/В 6 ХТ 2/В 5 ХТ 2/С 0 ХТ 2/С 9 ХТ 2/С 8 ХТ 2/С 7 СГ 0 СГ 1 СГ 2 СГ 3 СГ 4 СГ 5 СГ 6 СГ 7 СГ 8 СГ 9 СГ 10 СГ 11 СГ 12 СГ 13 СГ 14 СГ 15 ХТ 1/С 2 ФС ЕН 220 В ПХ ХТ 2/А 1 ХТ 2/В 1 ОХ БТКУ-Ф 1 1 1 3 ХТ 1/А 2 ХТ 1/А 4 1 5 2 7 1 3 1 КЖ ПН 2 3 3 5* 3 2 (3 3) 2 4 7 1 7: 1 8 2 5: 2 6 3 7: 3 8 4 5: 4 6 4 Короткие перемычки на колодках БТКУ Ф ХТ 1/В 1 Диагностика ХТ 1/А 0 ХТ 1/А 9 ХТ 1/А 8 ХТ 1/А 7 ХТ 1/А 6 ХТ 1/А 5 ХТ 1/В 0 ХТ 1/В 9 ХТ 1/В 8 ХТ 1/В 7 ХТ 1/В 6 ХТ 1/В 5 ХТ 1/С 0 ХТ 1/С 9 ХТ 1/С 8 ХТ 1/С 7 П ХТ 1/В 2 ХТ 1/В 3 ХТ 1/В 4 2 3 4 НФС 1 М РЭЛ 1 400 НФС 5 6

Двухфазная система питания рельсовых цепей 25 Гц с фазочувствительными путевыми приемниками типа ДСШ

Недостатки фазочувствительных РЦ • Наличие изолирующих стыков для разделения смежных РЦ • Наличие дополнительной аппаратуры для организации кодирования РЦ • Высокое энергопотребление аппаратурой РЦ • Маленькая максимальная длина РЦ

Недостатки фазочувствительных РЦ • Значительные масса-габаритные размеры аппаратуры • Необходимость разделения по частотам сигнального и тягового токов • Необходимость установки дополнительно аппаратуры для работы при частоте 25 Гц

Назначение ячейки ВУ-1: • Формирование огибающей сигнала АЛСН; • Формирование сигнала АЛС-ЕН; • Питание модуля БВУ.

СN 1 СN 2 ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО RST WATH FLO DOG RST WATH DOG FLO СЦП A СЦП B ROM МП 3 48/5 1 АLS 1 NKS PLM 1 FS 0 2 FS 0 1 FS 1 2 FS 1 PLM 2 АLS 2 NKS

Логический модуль БВУ DS 1 D, M, 2 D, M KEYEPK 1, 2 0 K KAБ 2 CLEPK CN 2 ”БКР 1 3” БВС DS 1 D, M, 2 D, M RESA, B 1, 2 FS 0 RST INTCA 1, 2 FS 1 РК СНС RXT ЭК ВУ 1 1, 2 ALS TXD 1, 2 NKS ”CAN” EPKCHK 2 EPKCHK 1 KEYEPK 1 A, B KEYEPK 2 A, B RESA, B INTCA INTCB ВУ 2 ВПД СБ 2 ВУ 2 ВПД DA DB CLEPK CN 1 ”БКР 1 1” DS 1 D, M, 2 D, M KEYEPK 1, 2 0 K KAБ 2 ”СНС” RCT RCC RCR ”РС” CN 2 RCT RCC RCR CN 1 123456789 В ЦО 2 EPKCHKA, B 0 KA, B К П EPKCHKA, B 0 KA, B ЦО 1 DA DB CEPK KАБ 2 B ACTA, B ACT 2 ACT 1 FEPK 2 CAN ACTA, B FEPK СБ 1 УК 1 УК 2

Назначение ячейки ВУ-2: • Декодирование сигналов АЛСН, АЛС-ЕН; • Энергонезависимое хранение битов настройки частоты АЛСН; • Выдача информации в CAN согласно дескрипторов BVU_STATE A, B.

АЛС ЕН В АЛС ЕН А АЛСН А 1. Не прошли внутренние тесты; 2 FS 0 TXD RXD 50 Гц Э 2. Нет сообщений; 50 Гц А 75 Гц 25 Гц МК A RXD МК B 2 FS 150 Гц Э 1 FS 1 TXD 3. Несравнение по светофору; 4. Несравнение по допустимой скорости; TXD RXD 5. Несравнение по длине блок участка; оптопары 6. Несравнение по целевой скорости; 7. Несравнение по свойствам от БВУ. 1 FS 0 драйвер CAN BVU_STATE A драйвер CAN CAN BVU_STATE B

Параметрический преобразователь частоты

Рельсовые цепи тональной частоты

Место применение: Станционные пути Перегонные пути Изолирующими стыками (Станционные пути) Разделение смежных РЦ: Частотами несущими и моделирующими (перегонные пути) Защита от КЗИС: Чередование частот

Наложение кодирование АЛС: АЛСН АЛС-ЕН децентрализованное Размещение аппаратуры централизованное

Графики несущего, моделирующего и амплитудномодулированного сигналов тональной рельсовой цепи

В связи с отсутствием изолирующих стыков шунтовой режим ТРЦ наступает не только при нахождении подвижной единицы на участке пути между генератором и приемником, но и при нахождении в некоторой зоне за пределами подключения этих приборов. Эту зону называют зоной дополнительного шунтирования.

Разновидности аппаратуры ТРЦ Параметры Некоторые характеристики и особенности Первое поколение +5…+400 С Второе поколение -45…+650 С Унифицирована для любого сопротивления балласта и вида тяги, уменьшены габариты и количество аппаратуры, повышена помехозащищенность ЦАБс, АБТ, АБТЦ АБТ 420, 480, 580, 720, 780 4545, 5000, 5555 ~17, 5 В; ~35 В ГП 8, 9, 11 ГП 11, 14, 15 (ГП 3/8, 9, 11 ГП 3/11, 14, 15) ФПМ 8, 9, 11 ФПМ 11, 14, 15 ПП… (ПП 1…) 10 видов для железных дорог и 10 для метро ~17, 5 В; ~35 В ГРЦ 4 (ГП 4) ЦАБ Несущие частоты, Гц 425, 475 ЦАБ-М, АРС метро-политенов 425, 475, 575, 725, 775 Напряжение питания блоков Г ~17, 5 В ГРЦ У Тип блока ПГМ ПУ 1 ПТ Ф ПТЦ ФП 8, 9 ФП 11, 14, 15 ПРЦ… 10 видов для жел. дорог и 10 для метро УПКЦ… 4 типа Четвертый тип (ТРЦ 4) -45…+650 С Уменьшена зона дополнительного шунтирования -45…+650 С Взаимозаме-няема с аппаратурой 1 -го поколения Область применения Пр Третий тип (ТРЦ 3) ФРЦ 4 (ФРЦ 4 Л) ПРЦ 4… (ПРЦ 4 Л…) (ПРЦ 4 Л 1…) 6 видов

Достоинства ТРЦ Отсутствие изолирующих стыков Невосприимчивость к сопротивлению балласта Возможность организовать централизованное размещение оборудования Малая потребляемая мощность Отсутствие влияния частот гармоник тягового тока Отпадает необходимость установки дорогостоящих дроссельтрансформаторов для пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков. При этом уменьшается число отказов по причине обрыва и хищений перемычек и снижаются затраты на обслуживание

Достоинства ТРЦ Улучшаются условия протекания обратного тягового тока по рельсовым нитям Кроме того, применение более высоких частот позволяет легче реализовать добротные фильтры меньших габаритов и повысить защищенность приемников от влияния соседних частот

Недостатки ТРЦ Наличие большого количества аппаратуры на одну РЦ Маленькая длина РЦ Наличие зоны дополнительного шунтирования Централизованное размещение оборудования Наличие дополнительных схем для контроля кабеля

Параметрический преобразователь частоты