Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь

на железнодорожном транспорте»

Т. М. Леванова И. А. Дубров

Неразветвленная рельсовая цепь переменного тока

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплинам: «Системы автоматики и телемеханики ж.-д. транспорте»

(специальность 190402 – «Автоматика, телемеханика

и связь на ж.-д. транспорте»);

«Автоматика, телемеханика и связь на ж.-д. транспорте»

(специальность 190701 – «Организация перевозок

и управление на ж.д. транспорте);

«Устройства автоматики и СЦБ на ж.-д. транспорте»

(специальности 280102 – «Безопасность технологических процессов

и производств» и 280202 – «Инженерная защита окружающей среды»)

Екатеринбург

2013

Основные сведения по теории рельсовых цепей

Рельсовая цепь (РЦ) это электрическая цепь, состоящая из источника тока, рельсов, используемых в качестве проводников тока (рельсовой линии) и приемника – путевого реле.

Функции, выполняемые РЦ

1. Датчик свободности или занятости участка пути подвижным составом.

2. Контроль целостности рельсовых нитей.

3. Телемеханический канал передачи информации в системах автоматической блокировки (АБ) и автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).

4. Пропуск обратного тягового тока (ОТТ) на электрифицированных участках железной дороги.

Классификация рельсовых цепей

По схеме включения путевого реле: нормально замкнутые и нормально разомкнутые.

Схема простейшей нормально замкнутой РЦ приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема нормально замкнутой рельсовой цепи

К одному концу рельсовой линии, называемому питающим, подключен аккумулятор Акк и ограничительное сопротивление Ro, а к другому, называемому релейным, обмотка путевого реле П. Границами РЦ являются изолирующие стыки, отделяющие рельсовую линию от рельсов смежных РЦ.

В нормальном состоянии, при отсутствии поезда, по цепи протекает электрический ток, называемый сигнальным, путевое реле включено. При вступлении на участок пути подвижной единицы происходит замыкание рельсов между собой и большая часть тока будет протекать не по обмотке путевого реле, а по колесным парам поезда, имеющим очень низкое электрическое сопротивление и выполняющим роль шунта. Реле П остается без тока и выключается. При возникновении любой неисправности (отключение питания, обрыв проводников, излом рельса) цепь разрывается, реле выключится и покажет ложную занятость пути, что является защитным отказом и не несет непосредственной угрозы для безопасности движения. Таким образом, путевое реле нормально замкнутой РЦ будет включено только при ее свободности от подвижного состава и исправности, а во всех остальных случаях – выключено. Переменное сопротивление R₀ служит для защиты источника питания от короткого замыкания при вступлении поезда на питающий конец рельсовой линии, а так же для регулировки силы тока в обмотке путевого реле.

Данная схема применяется повсеместно, поэтому в дальнейшем будем рассматривать именно нормально замкнутые РЦ.

Нормально разомкнутая РЦ не обтекается током при отсутствии поезда и не отвечает требованиям безопасности движения поездов, поэтому данный вид РЦ используется только на сортировочных станциях, где нет пассажирского движения.

По способу питания: с непрерывным, с импульсным питанием и кодовые. В схемах с непрерывным питание источник подключен к рельсам постоянно. В схемах с импульсным питанием источник подключается периодически (во время импульсов), что позволяет сократить расход электроэнергии и увеличить длину рельсовой линии. В кодовых рельсовых цепях сигнальный ток подается в рельсовую линию посылками, отличающимися числом импульсов и интервалов между ними, что позволяет еще и передавать по рельсовой цепи определенную информацию.

По роду сигнального тока: постоянного тока, переменного тока низкой частоты – 50 и 25 Гц и переменного тока тональной (звуковой) частоты в диапазоне от 420 до 780 Гц. РЦ постоянного тока применяются ограниченно, только на участках с автономной тягой, РЦ частотой 50 Гц применяются на участках с электрической тягой постоянного тока, РЦ частотой 25 Гц при электрической тяге переменного тока, а тональные рельсовые цепи (ТРЦ) – при любом виде тяги.

По наличию стрелочных переводов: на разветвленные и неразветвленные.

Первичные электрические параметры рельсовой линии

Удельное электрическое сопротивление рельсов – электрическое сопротивление обеих рельсовых нитей (рельсовой петли) длиной 1 км. Удельное сопротивление рельсов r_р = 0,2–0,8 Ом/км зависит от типа рельсов, типа и состояния стыковых соединителей. Стыки между рельсами одной нити подразделяются на токопроводящие и изолирующие. Токопроводящие стыки должны обеспечивать надежный пропуск сигнального и тягового тока, могут быть сварными (бархатный путь), с медными приварными или стальными штепсельными соединителями. Изолирующие стыки, наоборот, должны исключать попадание сигнального тока из одной рельсовой цепи в другую. Существует две конструкции изолирующих стыков: с металлическими накладками и полиэтиленовыми изолирующими прокладками и с диэлектрическими стеклотекстолитовыми накладками.

Удельное электрическое сопротивление изоляции рельсовой линии – сопротивление, оказываемое току утечки из одной рельсовой нити длиной 1 км в другую через балласт и шпалы. Удельное сопротивление изоляции между рельсами (сопротивление балласта) r_и = 0,1–200 Ом·км, зависит от состояния верхнего строения пути – чистота, влажность и тип балласта, подрезка балласта, наличие гнилых и треснувших шпал, исправность изоляции анкерных болтов в железобетонных шпалах.

Режимы работы рельсовых цепей

Существует три основных режима работы РЦ:

– нормальный – когда рельсовая цепь исправна и свободна от подвижного состава, путевое реле включено;

– шунтовой – наступает при занятии РЦ подвижным составом, путевое реле выключено;

– контрольный – наступает в случае неисправности РЦ (излом или изъятие рельса), путевое реле выключено.

Кроме того, выделяют два подрежима шунтового режима:

– режим короткого замыкания – наступает при вступлении поезда на питающий конец РЦ;

– режим АЛСН – существует только в кодируемых РЦ и обеспечивает надежную передачу кодов АЛС на локомотив.

На работу РЦ во всех режимах оказывают влияние первичные параметры рельсовой линии и напряжение источника питания U_ИП. Невыполнение хотя бы одного из основных режимов работы РЦ приводит к нарушению нормального действия устройств СЦБ, снижению пропускной способности и безопасности движения поездов. Поэтому РЦ периодически проверяются и регулируются. Наихудшие условия для выполнения основных режимов приведены в табл. 1.

Кроме того, на выполнение шунтового режима влияет сопротивление колесных пар подвижной единицы и ее местоположение по длине рельсовой линии. Максимальное сопротивление шунта, при котором ток в путевом реле становится ниже тока отпускания и происходит выключение путевого реле, называется шунтовой чувствительностью R_Ш. В любой точке любой РЦ шунтовая чувствительность должна быть не менее значения нормативного шунта R_ШН, принятого равным 0,06 Ом.

Таблица 1

Наихудшие условия и последствия невыполнения основных режимов РЦ

Режим	rи	rр	Uип	Отказ
Нормальный	min	max	min	П↓ – ложная занятость
Шунтовой	max	min	max	П↑ – ложная свободность
Контрольный	критическое*	min	max	П↑ – неконтролируемый излом рельса

Необходимо отметить, что не любой дефект рельса приводит к размыканию тока в электрической рельсовой цепи (излом головки рельса, несквозные трещины, сколы, раковины, излом рельса в зоне стыка и др.), поэтому наличие контрольного режима не гарантирует безопасность движения в полной мере. Для выявления этих и других дефектов необходима периодическая проверка состояния верхнего строения пути визуальным осмотром и путем ультразвуковой дефектоскопии. Данные работы выполняются работниками службы пути с применением ручных дефектоскопных тележек, а также вагонов-дефектоскопов и вагонов-путеизмерителей.