3.Основные сведения по теории рельсовых цепей

Рельсовые цепи являются основным элементом, обеспечивающим пространст­венное разделение поездов, поэтому их надежная работа, в первую очередь, обеспечивает безопасность движения поездов.

Известно много видов рельсовых цепей, различающихся схемой, системой питания, типом путевых приемников, способом пропуска тягового тока и другими элементами. Однако общим для всех видов рельсовых цепей является то, что в них для передачи энергии используется рельсы (рис. 1), то есть рельсовой называется цепь особого вида, в которой для передачи энергии используются рельсы. В качестве источника питания используется аккумулятор. Сопротивление Ro служит для регулирования тока, потребляемого рельсовой цепью, а приемником является нейтральное реле. Чтобы исключить влияние соседних рельсовых цепей друг на друга, их разделяют между собой изолирующими стыками, которые ставятся вместо обычного стыка по концам рельсовой цепи.

Если рельсовая цепь свободна от подвижного состава, то ток от источника протекает по рельсам и путевое реле держит якорь притянутым. Этот режим работы рельсовой цепи называется нормальным, или регулировочным.

При вступлении подвижного состава на рельсовую цепь колесные пары шунтируют путевое реле; ток, потребляемый от источника, резко возрастает, увеличивается падение напряжения на сопротивления Ro, соответственно уменьшается напряжение между рельсами, и путевое реле отпускает свой якорь, подавая сигнал в другие системы железнодорожной автоматики. Этот режим называется шунтовым. Для обеспечения шунтового режима необходимо, чтобы Ro было не менее определенной величины. Поэтому нельзя выводить реостат Ro полностью. Путевое реле должно также отпускать свой якорь при изломе или изъятой рельса. Режим, в котором работает рельсовая цепь в этом случае, носит название контрольного.

Рельсовые цепи служат не только для контроля свободности или целостности рельсовых нитей, но также для передачи на локомотив информации о показаниях впередилежащих сигналов. Надежная передача этой информации возможна только в том случае, когда при вступлении поезда на релейный конец рельсовой цепи ток в рельсах от источника переменного тока составляет не менее 1,2-2 А. Данный режим называется режимом АЛСН (автоматическая локомотивная сигнализация непрерывная)

Сложность выполнения этих режимов заключается в том, что рельсовая линия работает в очень тяжелых условиях, прежде всего, вследствие низкого сопротивления изоляции между рельсами Это сопротивление называется сопротивлением изоляции(балласта) Rб и может изменяться в широких пределах.

оно имеет чисто активный характер.Такое сопротивление, отнесенное к одному километру рельсовой линии, называется удельным сопротивлением изоляции г_и и

измеряется в Ом*м. При более низком сопротивлении необходимо проводить мероприятия, направленные на повышение сопротивления изоляции между рельсами (подрезка балласта или его полная замена, замена гнилых шпал и т.п.), максимальная величина г„ может достигать 200 Ом км.

Сопротивление рельсов также изменяется: понижается зимой и повышается летом. При этом под электрическим сопротивлении рельсов всегда понимается сопротивление рельсовой петли (обеих рельсовых нитей), состоящие из сопротивления собственно рельсов и рельсовых стыковых соединителей. Сопротивление рельсов, отнесенное к 1 км пути, называется удельным и измеряется в Ом/км. Сопротивление рельсов постоянному току изменяется от 0,1 до 0,6 Ом/км в зависимости от температуры и типа рельсовых соединителей.

Для переменного тока сопротивление рельсов носит комплексный характер и состоит из активной и индуктивной составляющих. Поэтому сопротивление рельсов в значительной степени зависит от частоты сигнального тока. Для частоты 50 Гц удельное сопротивление рельсов при медных приварных соединителях принимается Ом/км. Сопротивление изоляции и рельсов называется первичными параметрами рельсовой линии Более подробно эти вопросы рассмотрены в [3, с. 39 - 60];[4 с. 7 - 29], [3 с. 5 -29];[1 с.49-55].

Рельсовые цепи должны устойчиво работать в различных условиях. Поэтому расчет каждого режима должен проводиться для самых неблагоприятных сочетаний первичных параметров. Учитывая, что напряжение источника питания также может изменятся в каких-то пределах, наиболее тяжелые условия для всех режимов рельсовых цепей приведены в табл. 1.

Таблиц* I

Режим	Сопротивление рельсов	Сопротивление изоляции	Напряжение источника
Нормальный	Максимальное	Минимальное	Минимальное
Шунтовой	Минимальное	Максимальное	Максимальное
Контрольный	То же	Критическое	Максимальное
Режим АЛСН	Максимальное	Минимальное	Минимальное

Рельсовая линия является линией с распределительными параметрами, и поэтому связь напряжений и токов в начале и конце линии выражается следующими уравнениями:

Uн = AU_k+BI_k;

Iн = CU_k + DI_k, где: Uн, 1н - напряжение и ток в начале линии; Uк, Ik - напряжение и ток в конце линии; А = chyl.

В = Z_B*shyl, Ом

С= shyl/Z_B, 1/Ом D = chyl; - коэффициенты рельсового четырехполюсника; l - длина линии, км

Величина Z_B называется волновым сопротивлением линии и показывает, какое сопротивление оказывает линия пробегающей волне одного направления. Через первичные параметры Zв определяется по следующей формуле:

.

Величина у - коэффициент распространения:

1 /Ом.

Так как у - комплексная величина, то она может быть записана:

Примем Z_k=Z_B ,в этом случае