Частина іі

7. Рейкові кола.

7.1 Призначення і принцип дії.

Рейковим колом називається електричне коло, провідниками якого є рейкові нитки колії. Рейкове коло є основним елементом всіх пристроїв залізничної автоматики і телемеханіки: автоблокування, автоматичної локомотивної сигналізації, електричної централізації стрілок і сигналів, диспетчерського контролю руху поїздів, автоматичної переїзної сигналізації і цілого ряду інших систем. В цих системах РК виконують різноманітні і відповідальні функції. Вони автоматично безперервно контролюють стан колійних дільниць на перегонах і станціях, цілісність рейкових ниток, виключаючи можливості прийому поїзда на зайняту колію, не дозволяють перевести стрілку під рухомим складом, а також забезпечують індикацію контролю вільності чи зайнятості колій чи стрілок на апараті керування; з їх допомогою передаються кодові сигнали на локомотив для дії пристроїв АЛС, забезпечується зв’язок між показами світлофорів в кодовому АБ; в системах переїзної сигналізації вони забезпечують автоматичний контроль наближення поїздів до переїздів і подальший контроль їх руху. РК є основою всіх розроблених систем автоматичного керування і контролю руху поїздів на залізниці, значно підвищуючи безпеку руху поїздів.

РК вперше були використані в 1872 р. протягом багатьох років продовжується їх впровадження на залізницях різних країн. Численні спроби замінити РК більш досконалими засобами до даного часу не дали очікуваних результатів. Такі пристрої мають лише обмежене використання або находяться на стадії розробки і експлуатаційних випробувань.

Практично неможливо одержати в інших пристроях такі чудові властивості РК як надійність і безпомилкову фіксацію вільності і зайнятості колійних дільниць рухомим складом, не обладнаним спеціальними пристроями чи при рухові рухомого складу з несправними пристроями; автоматичний контроль цілісності рейеових кіл; автоматичне відновлення нормальної і безпечної роботи без спеціальних запам’ятовуючих пристроїв після відключення і наступного включення джерела живлення чи при заміні апаратури і обладнання; безперервний безпосередній зв’язок між поїздами і станом колії та багато інших переваг.

Разом із цим РК мають і багато недоліків, що знижують їх експлуатаційно-технічну ефективність: залежність їх роботи від стану верхнього шару колії (баласту, шпал, рейок, з’єднувачів, інших елементів); кліматичних умов (найбільш несприятливі райони з суворим кліматом і райони, в яких спостерігаються значні коливання температури і вологи); погіршення шунтового ефекту при забрудненій поверхні рейок і колісних пар; значні затрти праці і засобів на технічне обслуговування та ряд інших недоліків. Тому створення нових і покращення діючих РК поєднюється з науковими дослідженнями і розробкою пристроїв, які б могли замінити РК.

Як будь-яке електричне коло, найпростіше РК постійного струму з безперервним живленням (мал..8.1) має джерело живлення, в даному випадку колійний випрямляч ВАК – 14 (випрямляч акумуляторний купроксний), що працює в буферному режимі з акумулятором АБМ-80 (автоблокувальний з намазними пластинами на номінальну ємність 80 А год.). Джерело живлення підключають до рейкових ниток через обмежувач струму – регульований резистор Ro. На іншому кінці кола до рейкових ниток підключать колійний приймач – нейтральне колійне реле П. Суміжні РК розділяють одне від іншого ізолюючими стиками ІС. При вільності кола через обмотку колійного реле протікає струм; якір реле притягує, а його загальні і фронтові контакти замкнуті. Ці контакти використовуються в колах керування і контролю (автоблокування, електричної централізації, переїзної сигналізації та в інших пристроях).

При в’їзді на РК рухомого складу збільшується струм джерела живлення за рахунок замикання його через колісні пари, що мають низький електричний опір. Збільшення струму призводить до збільшення спаду напруги на обмежувачі (при перебуванні поїзда на живлячому кінці практично вся напруга джерела падає на резисторі Ro); різко зменшується спад напруги на обмотці колійного реле, воно відпускає якір, замикаються тилові контакти реле і контролюється зайнятість РК.

Зменшення струму (напруги) в обмотках реле під дією колісних пар називається шунтовим ефектом, а колісні пари в даному випадку називають поїзним шунтом. В електричний опір поїзного шунта входить опір самих колісних пар і перехідний опір між бандажами коліс і рейками. Для залізничних колій за номінальне значення опору прийнято 0,06 Ом. Такий опір може мати одна колісна пара у легкій рухомій одиниці разом з перехідним опором між бандажами і чистими головками рейок.

Мал. 7.1 Схема РК постійного струму

Шунтовий ефект в РК в значній мірі забезпечується обмежуючим резистором Ro. При його відсутності у випадку більшої потужності джерела живлення під дією поїзного шунта відбувалося б лише збільшення струму джерела, а напруга на рейках (заначить і на зажимах колійного реле) і реле могло залишитись в збудженому стані. Таким чином, основним призначенням обмежувача є забезпечення шунтового ефекту РК. Одночасно він зменшує струм при перебуванні поїзда на живлячому кінці, захищаючи джерело від руйнувань. В РК постійного струму обмежувач використовують і для регулювання РК. Наявність обмежувача в РК є обов’язковою. В РК змінного струму в ролі обмежувача можна використовувати котушку (індуктивний опір) і конденсатор (ємнісний опір).

Колійне реле фіксує не тільки зайнятість РК рухомим складом, але і цілісність рейкових ниток колії. У випадку повного злому рейки порушується коло живлення колійного реле, воно відпускає свій якір, фіксуючи несправність рейкової нитки. Властивість РК контролювати справність рейкових ниток називається чутливістю до пошкоджень рейок.

Основні вимоги до РК і порядок їх роботи визначені правилами технічної експлуатації залізничних колій України (ПТЕ). При викладенні вимог до пристрої АБ, електричної централізації та інших систем, в яких використовуються рейкові кола. При автоблокуванні всі світлофори повинні автоматично закриватись з входом поїзда на огороджені ним блок-дільниці, а також у випадку порушення цілісності РК цих дільниць.

На станціях, розміщених на лініях, обладнаних АБ і НАБ, з допомогою РК повинна виключатися можливість відкриття сигналу при встановлені маршруту на зайняту колію і забезпечуватися контроль зайнятості колій і стрілочних секцій на апараті керування.

На станціях з електричною централізацією РК, крім того виключають можливість переводу стрілок під рухомим складом.

В системі автоматичної переїзної сигналізації, в тому числі і при автоматичних шлагбаумах, з допомогою РК забезпечується подача сигналу зупинки в сторону автомобільної дороги, а в системі автоматичної повідомлюваної сигналізації – сигналу повідомлення про наближення поїзда за час, необхідний для попереднього звільнення переїзду від транспортних засобів до підходу поїзда до переїзду.

Автоматичні шлагбауми залишаються в закритому стані, а автоматична сигналізація продовжує діяти до повного звільнення переїзду поїздом, що фіксується за допомогою РК.