2.10.Тональные рельсовые цепи четвертого типа

2.10.1.Структура, особенности и схема включения аппаратуры тональных рельсовых цепей четвертого типа

Использование ТРЦ в различных системах автоблокировки с путевыми светофорами для разграничения блок-участков (вместо изолирующих стыков) потребовали создания бесстыковых рельсовых цепей, оптимизированных по обеспечению их работы при низком сопротивлении балласта и получению требуемой точности фиксации границ блок-участков.

Таким требованиям соответствуют БРЦ тонального диапазона частот в области 4,5…5,5 кГц, получивших название тональных рельсовых цепей четвертого типа – ТРЦ4.

ТРЦ4 впервые были применены в системе автоблокировки типа АБТ в местах установки проходных светофоров и на переездах. Эти РЦ характеризуются относительно небольшими зонами дополнительного шунтирования (15…20) м, длина их не превышает 300 м.

Наличие таких РЦ в зоне установки путевого светофора позволяет обеспечить условия для применения типовых систем АЛС с относительно низкими частотами.

Как уже было отмечено ранее, особенностью бесстыковых РЦ является то, что они не имеют определенной точки шунтирования рельсовой цепи, т.е. имеют так называемую зону дополнительного шунтирования, длина которой является переменной величиной, зависящей от многих факторов (сопротивления балласта, рельсов, напряжения питания и т.д.). В связи с этим для исключения перекрытия светофора перед поездом при приближении его к точке подключения путевого приемника необходимо принять дополнительные меры. В качестве таких мер в системе АБТ предусматривается в зоне проходного светофора устройство так называемого «электрического» стыка в виде двух дополнительных высокочастотных укороченных РЦ типа ТРЦ4.

Для организации таких РЦ используются несущие частоты 4500, 5000 или 5500 Гц с частотой модуляции 8 или 12 Гц. Длина РЦ при этом принимается в пределах 150-250 м. Зона дополнительного шунтирования таких РЦ составляет не более 15 м.

Кроме того, дополнительной мерой, исключающей появление красного огня на проходном светофоре перед приближающимся поездом, является перенос места установки проходного светофора на 20 м от точки подключения питающего конца высокочастотной РЦ навстречу движению поезда.

Один из вариантов структурной схемы ТРЦ4 системы АБТ приведен на рис. 2.21.

В таких системах АБ блок-участок может состоять из двух ТРЦ4 (А, Б) и одной (двух) ТРЦ3 (С).

420/8; 480/12 – сигнальные токи ТРЦ3

5,0/8; 4,5/12 – сигнальные токи ТРЦ4

А, Б, С – БРЦ (А, Б – ТРЦ4, С – ТРЦ3)

ПЯ – путевой ящик

ПТ – путевой трансформатор

– проходной светофор АБ

ПС, ПА, ПБ – путевые приемники (ПС – ПП, ПА, ПБ – ПРЦ4)

А/Б Г, С Г – путевые генераторы (А/Б Г – ГРЦ4, С Г – ГП)

А/Б ФР, С ФП – путевые фильтры (А/Б ФР – ФРЦ4, С ФП – ФПМ)

РШ АБ – релейный шкаф АБ

– питающий конец РЦ

– релейный конец РЦ

Рисунок 2.21 – Структурная схема ТРЦ4 системы АБТ

Основная длина блок-участка (БУ) контролируется ТРЦ3, а его граница («электрический» стык) фиксируется общим питающим концом двух ТРЦ4 (генератор А/Б Г типа ГРЦ4), который подключается к рельсам на некотором расстоянии (20 м) за путевым светофором по ходу поезда), определяемом точностью фиксации границы БУ.

Особенностью таких систем автоблокировки (АБТ) является наличие совмещенных приемо-передающих концов БРЦ, что обеспечивается существенной разницей частот в ТРЦ3 и ТРЦ4.

ТРЦ4 А и Б (рис. 2.21) питаются сигнальным током 5,0/8, который вырабатывает общий питающий конец этих РЦ, состоящий из генератора А/Б Г типа ГРЦ4 и фильтра А/Б ФР типа ФРЦ4. Селективные приемники ПА и ПБ воспринимают этот сигнал, тем самым контролируя свободное состояние РЦ А и Б. Последовательно с приемником ПА типа ПРЦ4 включен приемник ПС типа ПП, который контролирует состояние РЦ С. Приемный конец РЦ Б совмещен с питающим концом РЦ С, т.е. приемник ПБ (ПРЦ4) последовательно соединен с путевым фильтром ФП (ФПМ) РЦ С, через который от генератора Г (ГП) РЦ С в рельсовые цепи С и Б подается сигнальный ток 480/12. Приемник ПБ (ПРЦ4) контролирует состояние РЦ Б.

Аппаратура рельсовых цепей ТРЦ4 автоблокировки АБТ, оптимизированных по условию обеспечения в них требуемых зон дополнительного шунтирования, содержит следующие функциональные блоки: путевой генератор ГРЦ4, путевой фильтра ФРЦ4, путевой приемник ПРЦ4.

Блоки ГРЦ и ФРЦ имеют одну разновидность, каждый из них внешними перемычками может быть настроен для работы на одной из трех несущих частот: 4,5; 5,0 или 5,5 кГц.

Блок путевого приемника ПРЦ4 имеет шесть разновидностей (исполнений), отличающихся несущей частотой и частотой модуляции рабочего сигнала. Он имеет следующие обозначения: ПРЦ4,5/8; ПРЦ4,5/12; ПРЦ5,0/8; ПРЦ5,0/12; ПРЦ5,5/8 и ПРЦ5,5/12. Первая цифра в обозначении приемника указывает частоту несущей в килогерцах, а вторая – частоту модуляции в герцах (8 или 12).

Аппаратура рассчитана на установку как в постовых условиях, так и в шкафах АБ. Она выполнена на базе типовых конструктивных решений. Генератор ГРЦ4 представляет собой конструкцию, выполненную на базе реле НШ. Основанием конструкции блока ПРЦ4 является плата реле ДСШ. Фильтр ФРЦ4 конструктивно размещен в корпусе реле НМШ.

Рабочий диапазон температур окружающей среды для аппаратуры ТРЦ4 от минус 40 до + 60 ^оС.

В настоящее время изготавливаются следующие блоки аппаратуры ТРЦ4 четвертого поколения: генератор ГП4 и приемник ПП4. Оба блока выполнены на базе реле НШ. Блоки ГРЦ4, ГП4, ПРЦ4 и ПП4 имеют световую индикацию работоспособного состояния. Генераторы ГРЦ4 и ГП4, аналогично ГП (ГП3), имеют ручку для регулировки выходного напряжения. Характеристики блоков ГРЦ4 и ГП4, а также ПРЦ4 и ПП4 идентичны.

Вместо генератора ГРЦ4 (ГП4) может использоваться универсальный генератор ГПУ, настраиваемый на любую комбинацию несущих и модулирующих частот диапазона ТРЦ4 (см. п. 2.7). По параметрам выходных сигналов ГПУ аналогичен генераторам ГРЦ4 (ГП4), но в отличие от них питается от источника переменного напряжения 220 В.

Генератор ГРЦ4. Предназначен для образования и усиления АМ сигналов и содержит: выпрямитель, генераторы несущих и модулирующих частот, предварительный усилитель, регулятор выходного напряжения и выходной усилитель.

Номера выводов блока ГРЦ4 для установки внешних перемычек, соответствующих различным несущим частотам, представлены ниже:

Несущая частота, Гц	4545	5000	5555
Выводы для установки внешних перемычек:
– на генераторе несущей	12-21	12-22	12-23
– на фильтре	81-63	81-82	–

При внешней перемычке 62-42 частота модуляции ГРЦ4 составляет 8 Гц, а при перемычке 62-33 – 12 Гц.

Схемы предварительного усилителя, регулятора напряжения и выходного усилителя аналогичны таким же схемам в генераторе ГП.

Настройка в резонанс на несущую частоту фильтра, состоящего из трансформатора и конденсатора, обеспечивается внешними перемычками на блоке, указанными выше. Питание на выходной усилитель подается внешними перемычками на выводах блока 11-13 и 51-53.

В режиме непрерывного сигнала при перемычке 83-72 генератор обеспечивает на выходе 52-32 напряжение 12 В при номинальном сопротивлении нагрузки 10 Ом. Выходное напряжение регулируется переменным резистором в пределах 2-12 В. Режим непрерывного сигнала (несущей) может быть установлен при проверке блока путем замыкания выводов 73, 62. При АМ сигнале выходное напряжение ГРЦ4 составляет примерно 1–6,5 В.

Для получения большей мощности выходного сигнала к предварительному усилителю ГРЦ4 может быть подключен мощный путевой усилитель ПУ1 или ПУ3. В этом случае перемычки 83-72, 11-13 и 51-53 не устанавливают, вход ПУ1 подключают к выводам 61, 83 ГРЦ4, а вывод 61 соединяют внешней перемычкой с общим выводом 2.

Напряжение питания: 35 В (50 Гц) с допустимым отклонениями от 31,5 до 36,8 В (выводы 41,43). Выходное напряжение снимается с выводов 32, 52.

В ГРЦ4 аналогично ГП, предусмотрена сигнализация (оптическая) его исправной работы.

При оценке мощности, потребляемой ГРЦ4 от сети питания, следует иметь в виду, что мощность, потребляемая транзисторными каскадами и операционным усилителем, примерно такая же, как у генератора ГП. Она зависит от выходной мощности. Мощность же, потребляемая цифровыми интегральными микросхемами, составляет примерно 10 ВА и от выходной мощности не зависит.

Путевой приемник ПРЦ4. Принципиальная схема приемника идентична схеме ранее рассмотренного приемника ПП. Отличие заключается лишь в том, что входной фильтр приемника может настраиваться на одну из несущих частот: 4,5; 5,0 или 5,5 кГц. Для этого трансформаторы каждого контура имеют ряд дополнительных отводов.

Напряжение модулированного сигнала на входе ПРЦ4 (выводы 11, 43), соответствующее чувствительности его срабатывания, составляет 0,12 В. Это значение соответствует немодулированному входному току 1,6 мА. В остальном устройство и работа блока ПРЦ4 не отличается от блока ПП, рассмотренного ранее.

Выводы питания ПРЦ4 – 21, 22. Номинальное напряжение питания – 17,5 В (50 Гц) с допустимыми пределами изменения от 15,7 до 18,4 В.

Величина напряжения постоянного тока на выходе ПРЦ4, нагруженного на реле АНШ2-1230, при наличии на входе АМ сигнала с номинальными частотами и рабочим напряжением, должна быть не менее 4,6 В.

Фильтр ФРЦ4. Основное назначение фильтра состоит в защите генератора ГРЦ4 от токов АЛС в диапазоне частот 25–325 Гц. Кроме этого, фильтр обеспечивает требуемое по условиям выполнения основных режимов работы рельсовой цепи сопротивление аппаратуры питающего конца. При этом выходное сопротивление его с учетом внутреннего сопротивления генератора составляет 120–160 Ом.

Входной сигнал от генератора ГРЦ4 (выводы 32, 52) подается на выводы 1, 3 блока ФРЦ4 (рис. 2.22).

Рисунок 2.22 – Схема фильтра ФРЦ4

Выходной сигнал снимается с выводов 23-4. При частоте несущей 5,5 кГц внешние перемычки на блоке не устанавливают. Фильтр настраивают на частоту 5,0 кГц подключением конденсатора С2 к конденсатору С1 при установке внешней перемычки на блоке между выводами 23-43. При перемычке 23-63 фильтр настраивают на частоту 4,5 кГц.

Один из вариантов включения аппаратуры ТРЦ4 в системе АБТ приведен на рис. 2.23 применительно к БУ между светофорами 8 и 6.

В релейном шкафу светофора 6 располагается аппаратура РЦ А и Б (ТРЦ4), а также передающая аппаратура РЦ С (ТРЦ3) за светофором 6 и путевой приемник РЦ С (ТРЦ3) перед светофором 6.

Питание сигнальным током 5,0/8 РЦ А и Б на границе БУ обеспечивается от генератора А/Б Г (ГРЦ4). Сигнальный ток с частотой несущей 5,0 кГц и частотой модуляции 8 Гц с выхода генератора (выводы 32, 52) А/Б Г через путевой фильтр А/Б ФР (выводы 4, 23) типа ФРЦ4 через путевой трансформатор А/Б ПТ поступает в РЛ.

Передающий конец этих РЦ подключается на расстоянии 15 – 20 м за светофором 6 и является условным «электрическим» стыком границы блок-участка. Этот сигнал из РЦ А принимает путевой приемник ПА (ПРЦ4). По этой же кабельной паре проводов приемник ПС (ПП8/8) одновременно принимает сигнал 420/8 из РЦ С перед светофором 6 на частоте несущей 420 Гц и частоте модуляции 8 Гц. Состояние РЦ С и А при этом фиксируется путевыми реле ПС и ПА соответственно.

РЦ Б контролируется путевым реле БП, включенным на выходе путевого приемника ПБ (ПРЦ4).

Приемный конец РЦ Б совмещен с передающим концом РЦ С за светофором 6. В связи с этим последовательно со входом (выводы 11, 43) путевого приемника ПБ включен выход (выводы 12, 61) путевого фильтра С ФП (ФПМ8,9,11). При этом сигнал с несущей частотой 480 Гц и частотой модуляции 12 Гц вырабатывается генератором СГ (ГП8,9,11) и подается на вход путевого фильтра (выводы 11, 71) С ФП (ФПМ8,9,11).

Таким образом, для подключения приемника ПБ и генератора СГ используется одна и та же пара проводов сигнального кабеля.

Вариант включения аппаратуры АБТ, в котором в качестве путевых генераторов ТРЦ3 (рельсовая цепь С) и ТРЦ4 (рельсовая цепь А/Б) использованы генераторы ГПУ, приведен на рис. 2.24.

Эти схемы можно использовать на линиях с любым видом тяги. При этом на участках с автономной тягой автоматические выключатели АВМ2-15А (F) не устанавливают. На этих участках возможно также вместо защитных резисторов R_з в путевых ящиках использовать кабельные резисторы R_к = 400 Ом, устанавливаемые в релейном шкафу (изображены штриховой линией).

На участках с электротягой постоянного тока для выравнивания тягового тока в рельсовых нитях у каждого светофора необходимо устанавливать дроссель-трансформатор типа ДТ-0,6. Место его установки может находиться между светофором и точкой подключения питающего конца. РЦ. На участках с электротягой переменного тока ДТ можно не устанавливать.

На участках с низким сопротивлением балласта при длинах РЦ до 500 м у фильтра ФПМ используется выход 12, 63, а на участках с нормальным сопротивлением балласта при длинах РЦ до 1000 м используется выход 12, 61 блока ФПМ.

Если питающий конец ТРЦ3 не совмещен с приемным концом ТРЦ4, то на нем можно не устанавливать резисторы R_з и R_к. В качестве выходных выводов фильтра ФПМ в этом случае используется выход 12, 62 на участках с низким сопротивлением балласта и выход 12, 61 на участках с нормальным сопротивлением балласта.

Для пропуска тягового тока через изолирующие стыки на границе станций можно использовать дроссель-трансформаторы ДТ-0,2 и ДТ-0,6 (с разомкнутой дополнительной обмоткой) при электрической тяге постоянного тока или ДТ1-150 и ДТ-0,6 при электротяге переменного тока.

Рисунок 2.23 – Схема включения аппаратуры ТРЦ4

Рисунок 2.24 – Схема включения аппаратуры ТРЦ4 с использованием генераторов ГПУ

На участках с электрической тягой постоянного тока для работы устройств АЛС используется частота 50 Гц, на участках с электрической тягой переменного тока – частота 25 Гц. При автономной тяге можно применять частоту 50 или 75 Гц.

Защита приборов ТРЦ от асимметрии тягового тока осуществляется с помощью установки автоматических выключателей АВМ2 и резисторов R_з.

В ТРЦ4 при наличии переездов, для работы устройств переездной сигнализации предусматривается сокращенная зона восстановления путевых приемников, примыкающих к переезду (L_дш не более 20 м).

Схемы ТРЦ предусматривают кодирование токами АЛС как с питающего, так и с релейного концов.

На двухпутных участках АБ при движении по неправильному пути для передачи сигналов АЛС используется дополнительный конденсатор (4 мкФ), устанавливаемый в путевом ящике ПЯ и работающий с конденсатором С_рц по переключаемой схеме.

Для питания канала передачи АЛС применяются кодовые трансформаторы КТ типа ПОБС-3А, устанавливаемые на группу РЦ. Количество РЦ, подключаемых к одному КТ, определяется проектом.

Согласование питающих и приемных концов ТРЦ с РЛ осуществляется с помощью путевых трансформаторов ПТ типа ПОБС-2А с коэффициентом трансформации n = 38.

Для связи аппаратуры ТРЦ, располагаемой на посту ЭЦ или в РШ, с напольными устройствами (ПЯ) используется симметричный сигнальный кабель с парной скруткой жил.

Защита ТРЦ от взаимного влияния обеспечивается чередованием несущих частот и частот модуляции.

Допускается совмещение приемных концов ТРЦ3 и ТРЦ4, а также приемного конца ТРЦ4 с питающим концом ТРЦ3.