2.2.Структура, особенности и схема включения аппаратуры тональных рельсовых цепей первого и второго типов

В системе ЦАБ используются ТРЦ первого типа (ТРЦ1) с аппаратурой первого поколения. В системе ЦАБ-М используются ТРЦ второго типа (ТРЦ2) с аппаратурой второго поколения. ТРЦ1 и ТРЦ2 имеют идентичную схему включения аппаратуры, различие заключается в самой аппаратуре.

Ряд блоков аппаратуры первого поколения ТРЦ предназначен только для эксплуатации на постах ЭЦ в отапливаемых помещениях. Диапазон же рабочих температур аппаратуры ТРЦ второго поколения находится в пределах от минус 40 до + 60 °С. Аппаратура ТРЦ первого и второго поколений взаимозаменяема и имеет идентичные параметры.

Структурная схема ТРЦ1 (ТРЦ2) приведена на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 – Структурная схема ТРЦ1 (ТРЦ2)

Питание БРЦ 1РЦ и 2РЦ осуществляется от одного общего питающего (передающего) конца сигнальным током f 8/8 (формируется генератором 1/2Г1). БРЦ 3РЦ и 4РЦ получают питание аналогичным образом, но уже от генератора 3/4Г2, который вырабатывает сигнал f 9/12. БРЦ 2РЦ и 3РЦ имеют совмещенный приемный (релейный) конец. Сигнальный ток f 8/8 воспринимается на приемных концах 1РЦ и 2РЦ селективными приемниками 1П1 и 2П1, настроенными на этот сигнал. Аналогично на приемных концах 3РЦ и 4РЦ путевые приемники воспринимают сигнал f 9/12.

Передающий тракт питающего конца БРЦ, в общем случае, состоит из генератора Г, усилителя У, выходного трансформатора ВТ, путевого фильтра ФП, кабельной линии и согласующего путевого трансформатора ПТ. Приемный тракт БРЦ состоит из путевого трансформатора ПТ, кабельной линии и путевого приемника П. Вся аппаратура БРЦ размещается в релейном помещении поста ЭЦ. Согласующие путевые трансформаторы ПТ находятся в путевых ящиках (ПЯ) у РЛ. Связь между ПЯ и релейной осуществляется посредством кабельной линии.

В ТРЦ1 использовалась аппаратура ТРЦ первого поколения следующих типов:

1) Г – генератор путевой с модулятором ПГМ;

2) У – путевой усилитель ПУ-1;

3) ВТ – путевой трансформатор ПТЦ

4) ФП – путевой фильтр Ф8,9 и Ф11,14,15;

5) П – устройство приемного конца УПКЦ (8/8…15/12);

6) ПТ – путевой трансформатор ПОБС-2А.

В ТРЦ2 использовалась аппаратура ТРЦ второго поколения следующих типов:

1) Г – генератор рельсовой цепи ГРЦ;

2) У – путевой усилитель ПУ-1М;

3) ВТ – путевой трансформатор ПТЦ-М;

4) ФП – путевой фильтр ФП8,9 и ФП11,14,15;

5) П – приемник рельсовой цепи ПРЦ (8/8…15/12);

6) ПТ – путевой трансформатор ПОБС-2А.

Одна из разновидностей классической схемы включения аппаратуры ТРЦ первого и второго типов с использованием индивидуального передающего комплекта аппаратуры приведена на рис. 2.4. Схемой предусматривается возможность передачи в БРЦ сигналов частотной (цепи Ф1, Ф2) и числовой (R_и, С_и) АЛС. Питание соседних БРЦ 1РЦ и 2РЦ сигнальным током, например, f 8/8 (несущая частота 425 Гц, частота модуляции – 8 Гц) осуществляется от одного передающего конца посредством комплекта передающей аппаратуры, содержащего: путевой генератор 1/2Г1 типа ПГМ (ГРЦ), путевой усилитель 1/2У типа ПУ-1 (ПУ-1М), выходной трансформатор 1/2ВТ типа ПТЦ (ПТЦ-М), фильтр путевой 1/2ФП типа Ф8,9 (ФП8,9), дополнительный регулируемый резистор 1/2R_д, разрядник 1/2FV, предохранитель 1/2FU, защитный регулируемый резистор 1/2R_з и согласующий путевой трансформатор 1/2ПТ типа ПОБС-2А. Предохранитель, разрядник, защитный резистор и путевой трансформатор находятся в путевом ящике (ПЯ), который находится у рельсовой линии. Вся остальная аппаратура расположена в релейном помещении поста ЭЦ. Связь между аппаратурой, расположенной в релейном помещении и на пути, осуществляется посредством кабельной линии. Типы блоков аппаратуры ТРЦ первого поколения (ТРЦ1) указаны без скобок, аппаратура ТРЦ2 приведена в скобках.

Рисунок 2.4 – Схема включения аппаратуры ТРЦ1 (ТРЦ2)

Цепи 1/2R_и, 1/2С_и; 1/2Ф1, 1/2Ф2 предназначены для подачи в БРЦ сигналов числовой и частотной АЛС соответственно. Генератор 1/2Г1 формирует АМ сигнал, который с его выводов 3, 31 подается для усиления на вход путевого усилителя 1/2У (выводы 13, 22). Установкой внешних перемычек на разъеме генератор может быть настроен на один из десяти АМ сигналов: f 8/8, f 8/12, f 9/8, f 9/12, f 11/8, f 11/12, f 14/8, f 14/12, f 15/8, f 15/12. Выбор конкретного сигнала определяется установкой внешних перемычек на разъеме генератора согласно проекту. Для получения несущих частот используются следующие внешние перемычки: 425 Гц – 12, 23; 475 Гц – 12, 21; 575 Гц – 12, 22; 725 Гц – 12, 13; 775 Гц – 12, 11. Для образования модулирующей частоты 12 Гц устанавливается перемычка на выводы 33, 41, 42 генератора. При использовании модулирующей частоты 8 Гц установка перемычки 33, 41, 42 не требуется. Модулированный по амплитуде сигнал на выходе генератора (выводы 3, 31) получается при установке перемычки 4, 32.

Так, для получения, например, сигнала f 8/8 необходимо установить перемычки 12, 23 и 4, 32. Питается генератор от шин С, МС (выводы 1, 2). Выработанный генератором 1/2Г1 сигнал f 8/8 подается на вход путевого усилителя 1/2У (выводы 13, 22), работающего в ключевом режиме. Усиленный сигнал с выхода путевого усилителя (выводы 4, 23, 3) подается на первичную обмотку выходного (согласующего) трансформатора 1/2ВТ (выводы 1, 2, 3). Входное сопротивление путевого усилителя типа ПУ-1 при напряжении на его входе 5 В в диапазоне частот (75…800) Гц не менее 300 Ом. Выходное напряжение ПУ-1 при отдаваемой в нагрузку мощности 40 ВА не менее 30 В. КПД усилителя не менее 85 %.

Трансформатор 1/2ВТ применяется в качестве выходного для путевого усилителя 1/2У и согласовывает его с нагрузкой. Со вторичной обмотки трансформатора напряжение АМ сигнала подается на вход путевого фильтра 1/2ФП (выводы 11, 71). Необходимый уровень АМ сигнала в БРЦ устанавливается путем встречного или последовательного (согласного) соединения вторичных секционированных обмоток трансформатора (Н, К) внешними перемычками и подключением нагрузки (фильтра 1/2ФП) к соответствующим выводам вторичной обмотки 1/2ВТ (выводы 4…13). Гальваническое разделение между выходом ПУ-1 и РЦ обеспечивает возможность питания путевых усилителей разных БРЦ и передающих устройств частотной АЛС от общего питающего трансформатора.

Максимальное напряжение, подводимое к первичной обмотке выходного трансформатора 1/2ВТ типа ПТЦ (выводы 1, 3) – 50 В. Максимальная мощность вторичных обмоток трансформатора составляет 50 ВА. Со вторичной обмотки трансформатора 1/2ВТ АМ сигнал подается на вход путевого фильтра 1/2ФП (выводы 11, 71).

Фильтр служит для выделения основной гармоники сигнального тока, подаваемого в БРЦ и согласования аппаратуры усиления сигнала с кабельной линией. Одновременно с ограничением спектра АМ сигнала, поступающего с выхода путевого усилителя, работающего в ключевом режиме, фильтр защищает усилитель от воздействия непрерывных и импульсных перенапряжений, возникающих в БРЦ. Фильтр имеет два исполнения – Ф8,9 (ФП8,9) и Ф11,14,15 (ФП11,14,15). Тип (исполнение) фильтра выбирается в зависимости от значения частоты несущей сигнального тока. Фильтр выполнен по схеме последовательного колебательного LC контура, содержащего трансформатор (L) и набор конденсаторов (С). Входные выводы фильтра 11, 71. Выходные – 11, 12. Добротность контура фильтра не менее 4. Конденсаторы фильтра соединены одним выводом между собой и выводом 13. Другие выводы конденсаторов фильтра соединены с выводами платы фильтра 73, 72, 81, 82, 83, 23 соответственно. Установкой внешних перемычек между этими выводами (в зависимости от длины кабеля) и выводом 71 фильтр настраивается в резонанс на частоты основных гармоник передаваемых в БРЦ сигналов. Резонанс фиксируется по достижению максимального напряжения на выходе фильтра при примерном равенстве напряжений на индуктивности и емкости фильтра. Так, фильтр Ф8,9 (ФП8,9) может настраиваться в резонанс на частоты 425 и 475 Гц, а фильтр Ф11,14,15 (ФП11,14,15) – на частоты 575, 725 и 775 Гц. Например, настройка фильтра Ф8,9 в резонанс на частоту сигнала 425 Гц осуществляется установкой внешней перемычки между выводами 71 и 72 разъема фильтра, но могут быть, при необходимости, использованы и другие перемычки (варианты настройки). Выходное напряжение снимается с выводов 11 и 12 фильтра, при этом коэффициент трансформации (примерно 1,3) обеспечивает согласование передающей аппаратуры с кабельной линией из условия получения входного сопротивления питающего конца БРЦ примерно 0,4 Ом.

Полоса пропускания фильтра для немодулированного сигнала 32 Гц, избирательность по соседнему каналу 10 дБ, сопротивление на резонансной частоте (6 – 7) Ом. Величина напряжения входного сигнала не более 40 В. Фильтр обеспечивает выделение основной гармоники из сигнала прямоугольной формы, поступающего на его вход от путевого усилителя типа ПУ-1 (работающего в ключевом режиме из условия получения максимального КПД). Поэтому на выходе фильтра наблюдается сигнал практически синусоидальной формы. Таким образом, в БРЦ передается синусоидальный сигнал. Форма АМ сигнала аппаратуры передающего тракта БРЦ представлена на рис. 2.5.

С выхода фильтра 1/2ФП (выводы 11, 12) АМ сигнал через выходные цепи фильтров частотной АЛС (1/2Ф1 и 1/2Ф2) и цепи передачи числовых кодовых сигналов (1/2R_и и 1/2С_и ), а также дополнительного резистора 1/2R_д через кабельную линию поступает на первичную обмотку согласующего трансформатора 1/2ПТ типа ПОБС-2А. Цепи передачи частотной и числовой АЛС имеют на частотах БРЦ (400…800 Гц) незначительное сопротивление и поэтому существенно не влияют на прохождение сигнального тока БРЦ. На передающем и приемном концах БРЦ для получения необходимого по условиям их работы входного сопротивления по концам устанавливаются дополнительные регулируемые резисторы R_д.

Рисунок 2.5 – Форма сигнала аппаратуры передающего тракта БРЦ

Сопротивление этих резисторов зависит от длины кабеля, устанавливается в процессе регулировки ТРЦ и определяется по формуле: R_д = (10 – L_к)50 Ом, где L_к – длина соединительного кабеля, км. С изменением длины кабеля от 0 до 10 км, сопротивление резистора R_д изменяется от 500 до 0 Ом (шаг 50 Ом). При длине соединительного кабеля более 10 км, R_д = 0. Таким образом, резистор R_д в широких пределах компенсирует затухания соединительных линий различной длины и исключает шунтирование сигнала АЛС при коротких длинах кабеля в зоне шунтирования. Для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений на первичной обмотке согласующего путевого трансформатора 1/2ПТ устанавливается разрядник 1/2FV типа РВНШ-250 или РКН-600.

Путевой трансформатор 1/2ПТ предназначен для согласования низкого сопротивления рельсовой линии с относительно высоким сопротивлением аппаратуры БРЦ. Коэффициент трансформации 1/2ПТ равен 38, при этом входными являются выводы первичной обмотки 1, 4 с перемычкой 2-3, а выходными – выводы II₃, III₃ (перемычка II₄, III₁).

В путевом ящике (1/2ПЯ) размещают, кроме трансформатора и разрядника, предохранитель 1/2FU и защитный резистор 1/2R_з. Защитные резисторы (R_з) обеспечивают нормативное сопротивление конца БРЦ (передающего или приемного) и защищают аппаратуру от асимметрии тягового тока. Оптимальные сопротивления по концам 0,2 – 0,4 Ом обеспечиваются с учетом возможного сопротивления соединительных проводов (перемычек) между путевым трансформатором и рельсовыми нитями 0,15 Ом. Предохранитель 1/2FU защищает аппаратуру БРЦ от воздействия тягового тока. В качестве предохранителей возможно использование автоматических выключателей типа АВМ2-15А. На участках с электротягой для выравнивания токов асимметрии могут устанавливаться дроссель-трансформаторы ДТ-0,2, ДТ-0,6 или ДТ1-150, подключаемые без дополнительных обмоток.

Подключение аппаратуры приемного (релейного) конца аналогично подключению передающего (питающего) конца. В состав аппаратуры приемного конца БРЦ могут входить один (1П1) или два последовательно соединенных по входу селективных приемника смежных РЦ (2П1 и 3П2), которые питаются от разных генераторов сигнальными токами f 8/8 и f 9/12. Для приема АМ сигналов БРЦ служат путевые приемники типа УПКЦ или ПРЦ. Сигнал из рельсовой линии через согласующие трансформаторы 1ПТ и 2/3ПТ и кабельную линию поступают на входы (выводы 11, 43) путевых приемников 1П1 (УПКЦ-8/8) рельсовой цепи 1РЦ, 2П1 (УПКЦ-8/8) рельсовой цепи 2РЦ и 3П2 (УПКЦ-9/12) БРЦ 3РЦ.

Настройка входного контура путевого приемника обеспечивает выделение сигнала с несущей частотой, соответствующей типу данного приемника. Для сигналов с другими несущими частотами входной контур представляет низкое сопротивление и эти сигналы приемником не воспринимаются.

На рис. 2.4 приемники 1П1 и 2П1 питаются от генератора 1/2Г1(f 8/8) и имеют соответствующую настройку (УПКЦ-8/8), а приемник 3П2 питается от генератора 3/4Г2 (на схеме не показан) сигнальным током f 9/12 и также настроен на эту частоту (УПКЦ-9/12). К выходам приемников подключены путевые реле 1П, 2П и 3П (типа АНШ2-1230), контролирующие состояние (свободное или занятое) соответствующих БРЦ (1РЦ, 2РЦ и 3РЦ). Для повышения устойчивости работы путевого реле при проследовании поездом границы зоны дополнительного шунтирования, когда наблюдается колебание сигнала на входе приемника (особенно при движении на малых скоростях) к выводам 23-62 приемника подключается фронтовой контакт своего путевого реле или его повторителя, с помощью которого изменяется порог срабатывания путевого приемника.

Питание аппаратуры передающего и приемного трактов БРЦ осуществляется от разных трансформаторов (ТР1 и ТР2), номинальным напряжением 17,5 В (шины С, МС и С1, МС1). Передача сигналов АЛС может осуществляться как с приемного, так и с передающего концов БРЦ, и начинается с момента вступления поезда на данную РЦ.

Для образования числовых кодовых сигналов служит кодовый трансмиттер, например, КПТ-5. Кодовые сигналы передаются в РЦ контактом трансмиттерного реле, включенным во вторичную обмотку кодового трансформатора КТ типа ПОБС-3А (на схеме не показаны). Цепочка R_и и С_и, обеспечивая прохождение сигналов БРЦ и частотной АЛС, одновременно выполняет роль искрогасящего контура при передаче кодовых сигналов числовой АЛС. Для формирования и передачи сигналов АЛС числового кода может использоваться бесконтактная аппаратура. При этом вместо кодового трансмиттера устанавливаются три блока формирователей кодов типа ФК, а вместо трансмиттерных реле блоки силового кодирования типа БСК.

Сигналы частотной АЛС представляются комбинациями двух частот. Они образуются генераторами типа ПГ-АЛС, которые перестраиваются на разные частоты контактами вспомогательных реле В и поступают в БРЦ через фильтры АЛС Ф1 и Ф2 типа ФП-АЛС (выводы 21, 42).

Структурная схема образования двух сигнальных частот в частотной системе АЛС приведена на рис. 2.6. Для образования каждой из частот служит свой индивидуальный комплект путевых устройств частотной АЛС. Он служит для формирования, усиления и передачи в кабельную линию сигналов частотной АЛС. Количество индивидуальных комплектов соответствует удвоенному количеству передающих и приемных концов РЦ. В состав одного комплекта входят: генератор 1Г1 типа ПГ-АЛС (ПГ-АЛСМ), путевой усилитель 1У1 типа ПУ-1 (ПУ-1М), выходной согласующий трансформатор 1ВТ1 типа ПТЦ (ПТЦ-М) и фильтр 1Ф1 типа ФП-АЛС (ФП-АЛСМ). Состав второго комплекта аналогичен. Сигналы АЛС вырабатываются генераторами 1Г1 и 1Г2. Для усиления их сигналов используются усилители 1У1 и 1У2. С выходных согласующих трансформаторов 1ВТ1 и 1ВТ2 сигналы частотной АЛС поступают на входы фильтров АЛС 1Ф1 и 1Ф2, настроенных в резонанс на соответствующие частоты контактами вспомогательных реле 1В1 – 1В3. С выхода фильтров сигналы АЛС передаются через путевой трансформатор 1ПТ (рис. 2.4.) в БРЦ 1РЦ. Для каждой частоты, передаваемой от одного фильтра (например, 1Ф2), выходное сопротивление второго фильтра (1Ф1), сопротивление цепи передачи числовой АЛС (1С_и, 1R_и), а также входное сопротивление путевого приемника 1П1 незначительны по сравнению со входным сопротивлением кабеля. Вследствие этого всякие изменения параметров цепей передачи и приема (например, перестройка фильтра 1Ф1 на различные частоты, замыкание и размыкание контакта трансмиттерного реле числовой АЛС, включение одного или двух путевых приемников с различными частотами настройки и т.д.) практически не сказываются на уровне сигналов АЛС в рельсах. Мощность, потребляемая РЦ в режиме АЛС, зависит от длины кабеля. Чем короче кабель, тем она меньше. Начало и конец передачи сигналов частотной АЛС определяются контактом реле 1КВ (его контакты шунтируют входы ПУ-1 – выводы 13, 22) и в БРЦ частоты АЛС не поступают. Передача кодовых сигналов частотной АЛС на выходной конец БРЦ осуществляется с момента вступления поезда на ее входной конец, т.е. в зону дополнительного шунтирования (при этом реле 1КВ становится под ток). Передача информации на локомотив осуществляется с помощью непрерывных одночастотных сигналов из комбинаций двух частот. Для образования кодовых сигналов частотной АЛС используются специальные частоты, приведенные в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Обозначение сигнальной частоты	f1	f2	f3	f4	f5	f6	f7
Частота, Гц	75	125	175	225	275	325	375

Рисунок 2.6 – Структурная схема образования двух сигнальных частот АЛС

Частота 75 Гц используется только на метрополитенах.

На рис. 2.7 представлен вариант распределения перегонных кодовых сигналов частотной АЛС в системе ЦАБ. Передающие устройства частотной АЛС так же как и БРЦ, делятся на индивидуальные, относящиеся только к одной точке подключения к рельсовой цепи, и групповые, относящиеся ко всем точкам подключения.

Рисунок 2.7 – Вариант распределения перегонных кодовых сигналов частотной АЛС в системе ЦАБ на линиях железнодорожного транспорта

На рис. 2.8 приведены параметры и осциллограммы АМ сигналов в контрольных точках примерной ТРЦ2 метрополитена.

Рисунок 2.8 – Параметры и осциллограммы АМ сигналов в контрольных точках примерной ТРЦ2 метрополитена