МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ СССР

ЛЕНИНГРАДСКИЙ

ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА имени академика В.Н. ОБРАЗЦОВА

Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах»

Приемные устройства алсн

Методические указания

к лабораторной работе П-16 по курсу

«Автоматика и телемеханика на перегонах»

ЛЕНИНГРАД

1990

Целью лабораторной работы является оценка факторов, влияющих на функционирование приемных устройств автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа /АЛСН/ на основе числового кода, изучение электрических схем локомотивного усилителя типа УК 25/50М-Д и исследование его основных технических характеристик.

I общие сведения

Для передачи информации по каналам АЛСН, в качестве которых используются рельсовые цепи, в системах интервального регулирования движения поездов /ИРДП/ необходимо решить ряд сложных технических задач. Главными из них являются обеспечение достаточной надежности аппаратуры и высокой достоверности передачи информации.

Требование к надежности локомотивной аппаратуры, в том числе к ее приемным устройствам, объясняется тем, что типовая система АЛСН построена по наиболее простому одноканальному варианту без элементов дублирования, при котором отказ любого прибора в последовательной цепочке канал ведет к отказу всей системы. При этом ухудшаются условия ведения поезда, нарушается контроль скорости движения и бдительности машиниста, то есть уменьшается безопасность движения поездов.

В рассматриваемой типовой системе АЛСН на базе числового кода, выполненной на дискретных элементах, срок наработки на отказ составляет практически не менее 2000 часов.

С такими параметрами надежности требуется организация постоянной службы технического обслуживания АЛСН в локомотивных депо.

Для этой цели созданы специальные подразделения – контрольно-испытательные пункты /КИП АЛС/ и контрольные пункты автоматической локомотивной сигнализации /КП АЛС/.

Требования к высокой достоверности команд, передаваемых от напольных устройств ИРДП к локомотивным, более жесткие. Это объясняется тем, что в ряде случаев АЛСН служит основным средством сигнализации для машиниста о состоянии впередилежащих блок-участков, то есть непосредственно обеспечивает безопасность движения. Поэтому при создании новых систем АЛСН на базе средств микропроцессорной техники принято, что вероятность необнаружения ошибки в информации, используемой для управления движением поездов, должна составлять величину не более при среднем интервале обработки информации, не содержащей ошибок, равном 50-ти годам /I/. /Напомним, что информация, передаваемая стандартным телеграфным кодом, имеет вероятность ошибки … /. При разработке типовой системы АЛСН на базе числового кода таких требований к достоверности информации не предъявлялось, она допускает кратковременную ложную сигнализацию на локомотивном светофоре. Поэтому АЛСН используется как дублирующая система сигнализации совместно с автоблокировкой.

2. Оценка условий передачи сигналов алсн по рельсовой цепи

Сигнальный ток образует вокруг рельсов переменное электромагнитное поле, которое воздействует на приёмные катушки, размещенные перед первой колесной парой локомотива над каждым рельсом. Обмотки приемных катушек включены согласно, т.к. сигнальный ток в рельсах имеет противоположное направление, благодаря чему ЭДС, наведённые в них, суммируются.

Величина ЭДС, наводимой в каждой приемной катушке сигнальным током Iс, определяется из выражения, В

/1/

где – частота сигнального тока АЛСН, – индукция магнитного поля,

– число витков приемной катушки, – площадь сечения сердечника приемной катушки.

На практике величину ЭДС Eпк приемных катушек находят так же по

формуле, B

/2/

где – экспериментально полученное значение взаимной индукции определенных типов катушек и рельсов.

Вместе с полезными сигналами АЛСН на приемные катушки локомотива оказывают существенное влияние электромагнитные помехи, вызванные целым рядом факторов. Доминируют среди них помехи, образуемые тяговыми токами и их гармоническими составляющими.

Для тягового тока рельсовая цепь не образует замкнутого контура. Поэтому его составляющие, протекающие по обоим рельсам, действуют в одном направлении. ЭДС, наводимые ими в приемных катушках, направлены встречно. При равенстве составляющих тягового тока суммарная ЭДС, индуктированная электромагнитными помехами тягового тока, будет близка к нулю.

Воздействие тягового тока и его гармонических составляющих, то есть гармонических или сосредоточенных помех, объясняется асимметрией тяговых токов в рельсах. Явление асимметрии тяговых токов возникает при неравенстве сопротивлений рельсов, например, вследствие обрывов стыковых соединителей в одном из них, неравенстве сопротивлений изоляции рельсов относительно земли и по другим причинам.

ЭДС помехи , наводимая в каждой из приемных катушек локомотива, как следствие асимметрии тяговых токов, может быть определена на основе формулы /2/.

При электротяге переменного тока доминирующее мешающее влияние оказывают основная частота и ее нечетные гармоники: 50, 150, 250, 350 Гц и т.д. Исследованиями установлено, что при тяговом токе величиной до 250 А расчетные токи асимметрии для указанных выше гармоник следует принять в пределах: 30; 8,0; 3,6: 1,8 А и т.д., соответственно, что превышает нормативную минимальную величину сигнального тока 1,4 А.

При электротяге постоянного тока доминирующее мешающее влияние на приемные катушки локомотива оказывают четные гармоники промышленной частоты, кратные 300 Гц /300, 600, 900,,, Гц/. Это связано с особенностью построения выпрямителей и фильтров тяговых подстанций. Расчетный ток асимметрии для четных гармоник тягового тока принят равным 10 А, что также в несколько раз превышает минимальное значение сигнального тока АЛСН, составляющего для этого вида тяги величину 2 А.

Из изложенного следует, что для защиты от гармонических помех локомотивных устройств АЛСН необходимо применять узкополосные фильтры, представляющие собой большое сопротивление как для четных, так и для нечетных гармоник тягового тока. При этом частоты сигнального тока не должны быть кратными частоте тягового тока и его гармонических составляющих.

Не менее существенное мешающее влиянии на работу бортовой аппаратуры АЛСН оказывают импульсные помехи. Причина их возникновения связана в основном с резким изменением переходных сопротивлений между бандажами колесных пар электровоза и рельсами. В результате этих явлений в приемных катушках локомотива возникают мощные электромагнитные импульсы, осуществляющие “раскачку” локомотивного фильтра на частоте сигнального тока. Поэтому импульсные помехи не могут быть подавлены локомотивным фильтром.

На основании экспериментов было установлено следующее:

- амплитуда сигнала помехи может превышать уровень информационного сигнала;

- с ростом частоты сигнального тока влияние помех будет уменьшаться, а пик их интенсивности приходится на частоту 50 Гц;

- длительность импульсных помех не превышает 0,2 с, причем основная их часть имеет длительность, не превышающую 0,1 с. Поэтому для защиты от импульсных помех следует применять ограничение сигнала как по амплитуде, так и по времени.

Источниками как сосредоточенных, так и импульсных помех может являться также энергетическое оборудование локомотива. В первую очередь, это относится к локомотивному генератору, который используется для питания устройств АЛСН, а также для питания схем управления локомотивом и цепей поездного освещения.

При синтезе схем локомотивных устройств АЛСН были учтены также следующие особенности их работы:

- для электропитания устройств АЛСН /10…15 В/ должен использоваться генератор постоянного тока напряжением 50 В, который не обладает высокой стабильностью выходного напряжения;

- уровень сигнального тока в рельсах возрастает в 10…15 раз при движении локомотива к датчику кодов рельсовой цепи;

- диапазон температур, при которых усилитель должен сохранять работоспособность, составляет -40…+50С;

- значительный уровень вибрации;

- невозможность ремонта силами локомотивной бригады.