1.3.3.Расчет рельсовых цепей с использованием четырехполюсной модели

Классическая методика расчета РЦ [1, 4] предусматривает замещение ее составных частей эквивалентными четырехполюсниками, параметры которых выбираются исходя из наихудших условий для каждого из режимов работы. Исходными данными для расчета являются: принципиальная схема РЦ и параметры ее аппаратуры; длина РЛ; длины соединительных кабелей; частота сигнального тока и тока АЛС; диапазоны изменения сопротивления изоляции и сопротивления рельсов; уровни сигналов срабатывания, отпускания (несрабатывания) и перегрузки путевого и локомотивного приемников, а также коэффициенты их возврата; допустимые колебания напряжения источника питания.

Задачей расчетов является нахождение допустимого диапазона напряжений источника питания, при котором обеспечивается работа РЦ во всех режимах.

1.3.3.1.Расчет нормального режима

Для обеспечения работы РЦ в нормальном режиме (рельсовая цепь свободна и исправна), необходимо выполнение двух предельных условий:

1) при минимальном напряжении источника питания и наихудших условиях для передачи сигнала, напряжение (ток) на входе путевого приемника должны быть не ниже значений надежного срабатывания;

2) при максимальном напряжении источника питания и наилучших условиях для передачи сигнала, напряжение (ток) на входе путевого приемника должны быть не выше значений допустимой перегрузки.

Критериями первого условия являются напряжение , ток и мощность источника питания, при которых путевой приемник надежно срабатывает. Критерием второго условия служит соотношение , где – максимальный, а – допустимый коэффициент перегрузки путевого приемника.

Для расчета составляется схема замещения РЦ (рис. 1.2) и находятся параметры входящих в нее четырехполюсников: Н (аппаратура питающего конца), РЛ (рельсовая линия) и К (аппаратура приемного конца). Затем находятся параметры общей матрицы эквивалентного четырехполюсника

, (1.32)

причем коэффициенты четырехполюсника РЛ определяются с учетом наихудших условий для передачи сигнала (минимальное сопротивление изоляции и максимальное сопротивление рельсов). На участках с электротягой сопротивление изоляции принимается с учетом заземления контактных опор.

При известных значениях напряжения и тока срабатывания путевого приемника, минимальные напряжение и ток источника питания находятся из выражений

. (1.33)

С учетом колебаний напряжения в питающей сети, номинальное напряжение источника

, (1.34)

где – коэффициент нестабильности сети, учитывающий допустимое уменьшение напряжения по сравнению с номинальным.

Для рельсовых цепей переменного тока номинальное напряжение сети принимается равным 230 В, минимально допустимое – 197 В, максимальное – 245 В. Таким образом, , а .

Фактическое напряжение питания определяется конструктивными особенностями источника. Если рельсовая цепь питается от путевого трансформатора с секционированными выходными обмотками, то фактическое напряжение выбирается не менее номинального с учетом ступенчатой регулировки напряжения (для трансформаторов ПОБС-3 эти градации составляют 5,5 В). В рельсовых цепях тональной частоты обеспечивается плавная регулировка выходного напряжения генератора, поэтому фактическое напряжение устанавливается равным номинальному (расчетному).

Для расчета фактической перегрузки путевого приемника необходимо определить максимальное напряжение на его входе при наилучших условиях для передачи сигнала. При этом напряжение источника будет равно , где – коэффициент нестабильности сети, учитывающий допустимое увеличение напряжения по сравнению с номинальным. Параметры общей матрицы эквивалентного четырехполюсника должны определяться с учетом максимального сопротивления изоляции РЛ и минимального сопротивления рельсов. Обычно с этой целью принимают , где – длина РЛ. Тогда

, (1.35)

где – входное сопротивление путевого приемника.

Максимальное напряжение на входе путевого приемника не должно превышать допустимого (паспортного) значения.

Для оценки работы приемника также используют максимальный коэффициент перегрузки

, (1.36)

который может быть рассчитан через сопротивления передачи эквивалентного четырехполюсника при различных условиях распространения сигнала.

Полная мощность источника питания

, (1.37)

где – сопряженный комплекс фактического тока источника питания.

Расчетная мощность не должна превышать предельно допустимую для выбранного источника питания.

Если в процессе расчета выясняется, что РЦ не обеспечивает работу в нормальном режиме, то производится уточнение исходных данных (длина РЛ, минимальное сопротивление изоляции), и, при необходимости, корректировка параметров элементов аппаратуры. Окончательные результаты расчета нормального режима принимаются за основу для расчета РЦ в остальных режимах работы.