ВВЕДЕНИЕ

Железные дороги играют решающую роль в выполнении перевозок важнейших грузов, обеспечивающих бесперебойное функционирование промышленного комплекса страны.

С целью повышения качества транспортного обслуживания грузовладельцев, пассажиров–прежде всего это касается скорости и надежности доставки–в настоящее время он подвергнут коренному реформированию.

Решение стратегической задачи повышения эффективности работы компании АО «НК КТЖ» невозможно без оснащения железных дорог современными и надежными техническими средствами. При этом особая роль принадлежит средствам автоматики и связи. Основой всех систем железнодорожной автоматики являются рельсовые цепи (РЦ), выполняющие функции датчиков информации о местонахождении подвижного состава, а также используемые как телемеханические каналы для передачи информации между путевыми устройствами и между путевыми и поездными устройствами.

Электрические рельсовые цепи применяют на железных дорогах всего мира. Ученые многих стран создают принципиально новые устройства, способные выполнять те же функции, что и рельсовые цепи. В частности, разработаны системы с использованием путевых шлейфов, счетчиков осей, радиолокационных устройств.

Однако специалистами признано, что эти устройства по надежности и функциональным возможностям значительно уступают рельсовым цепям. С возрастанием скоростей и интенсивности движения поездов повышаются требования к рельсовым цепям. 

Следовательно, специалист, связанный с разработкой, проектированием, эксплуатацией и строительством систем железнодорожной автоматики и телемеханики, должен не только хорошо знать основные направления развития современных способов контроля состояния участков пути, принципы работы различных типов рельсовых цепей, методы защиты их от влияния тягового тока и других источников повышенного напряжения, но и уметь выполнять регламентные работы по их текущему содержанию, своевременно выявлять и устранять повреждения.Разработчиками РЦ и систем АБ является группа ученых ВНИИЖТа под руководством В.С. Дмитриева иВ.А. Минина.

ДП 1303000. 15.

Оборудование системой автоблокировки с тональными рельсовыми цепями

Литература

Масса

Масштаб

Изм

Лист

Документ№

Подпись

Дата

У

Выполнил

Кругляков Д

Руководитель

Маженова Ш.

Т.контроль

Рахметова Б.

Лист

Листов

Н.контроль

Мукашева Р.

Введение

АТК «АЭСиИТ»

Рецензия

Заведующий

Ергазина А.

Название тональных рельсовых цепей появилось в 90-м году,хотя рельсовые цепи с тональными частотами и бесконтактной аппаратурой были разработаны и начали применяться гораздо раньше.

Прежде чем рассматривать основные принципы работы электронных рельсовых цепей, необходимо отметить, что в различных источниках они могут иметь разное название: электронные рельсовые цепи; бесстыковые рельсовые цепи; рельсовые цепи тональной частоты. Название электронные рельсовые цепи указывает на элементную базу, применяемую в их конструкции. Бесстыковые (БРЦ) в отличие от рельсовых цепей, использующих сигнальные частоты 25, 50, 75 Гц и изолирующие стыки на границах смежных участков пути, могут применяться без изолирующих стыков. В дальнейшем мы их будем называть просто рельсовыми цепями тональной частоты (ТРЦ). Как говорит само название, для питания ТРЦ используются сигнальные токи диапазона тональных частот.

Современные системы железнодорожной автоматики и телемеханики, применяемые на железных дорогах для регулирования движения поездов, автоматизации процесса расформирования составов на сортировочных горках, а также для обеспечения безопасности движения, строятся на использовании электрических рельсовых цепей как основных путевых датчиков и телемеханических каналов.

За последние годы внедрено и создано большое количество новых видов рельсовых цепей. Значительно изменился и характер работы рельсовых цепей в связи с применением железобетонных шпал, повышенной частоты сигнального тока, полупроводниковых приборов.

1. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

1. Рельсовые цепи назначение

Рельсовые цепи служат для контроля свободного или занятого состояния участка пути на перегонах и станциях, контроля целостности рельсовых линий, передачи кодовых сигналов с путевых устройств на локомотив и между путевыми устройствами.

При передаче сигнального тока от источника питания к путевому реле, часть энергии теряется за счёт падения напряжения на сопротивлении рельсовых нитей и утечек тока через сопротивление изоляции. Сопротивление изоляции рельсовой цепи зависит от типа балласта и шпал, их загрязнения, температуры и влажности окружающей среды, зазора между балластом и подошвами рельса и практически не изменяется при изменении частоты сигнального тока от 0 до 2000 Гц. Хорошими изоляционными свойствами обладают щебень и гравий, худшими — песок. Железобетонные шпалы имеют меньшее сопротивление по сравнению с деревянными, поэтому подошвы рельсов изолируются от них резиновыми прокладками. Установлена норма минимального удельного сопротивления изоляции для всех видов балласта — 1 Ом·км. В зимнее время сопротивление изоляции может достигать 100 Ом·км.Удельное сопротивление рельсовой цепи зависит от частоты сигнального тока и увеличивается от 0,5 Ом/км при частоте 25 Гц до 7,9 Ом/км при частоте 780 Гц. Для стабилизации сопротивления рельсовых нитей, состоящих из звеньев, скреплённых накладками, на токопроводящих стыках устанавливаются стыковые соединители.

По принципу действия рельсовые цепи разделяются на нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые. В нормально-замкнутых рельсовых цепях, при свободном состоянии контролируемого участка, путевое реле находится под током, контролируя свободность участка и исправность всех элементов. В нормально-разомкнутых рельсовых цепях, при свободном состоянии контролируемого участка, путевое реле находится в обесточенном состоянии. Преимуществами нормально-разомкнутых рельсовых цепей являются более высокое быстродействие при фиксации занятости контролируемого участка пути (так как реле быстрее притягивает якорь, чем отпускает) и меньший расход кабеля (поскольку питающий и релейный конец рельсовой цепи совмещены). Однако в нормально-разомкнутых рельсовых цепях не контролируется исправность элементов и целостность рельсовых нитей, поэтому они применяются только на сортировочных горках.

Существуют три основных режима работы нормально-замкнутых рельсовых цепей:

- нормальный — рельсовая цепь свободна от подвижного состава;

- шунтовой — хотя бы одна колёсная пара подвижного состава находится на рельсовой цепи;

- контрольный — нарушена целостность рельсовой цепи.

В нормальном режиме сигнальный ток протекает по рельсовым нитям от источника к путевому реле, фронтовые контакты которого замыкаются, чем фиксируют свободность контролируемого участка.

В шунтовом режиме рельсовые нити замыкаются между собой через малое сопротивление колёсных пар, резко уменьшается сила тока, протекающего через путевое реле, которое размыкает фронтовые контакты и замыкает тыловые, чем фиксирует занятость контролируемого участка.

В контрольном режиме ток через путевое реле уменьшается (но не до нуля, из-за распространения тока через балласт в обход места разрыва), в результате чего фиксируется занятость контролируемого участка.

Для питания рельсовых цепей может использоваться постоянный или переменный сигнальный ток. Рельсовые цепи постоянного тока применяются на участках с автономной тягой, переменного — на участках, как с автономной, так и с электрической тягой.

Режим питания рельсовых цепей может быть:

- непрерывный - используется в рельсовых цепях, контролирующих станционные пути и стрелочные переводы; рельсовые цепи могут дополняться аппаратурой кодирования (при этом кодирование рельсовой цепи включается при определении её занятости);

- импульсный - применяется для питания рельсовых цепей постоянным током;

- кодовый - применяется в системах кодовой автоблокировки на перегонах.

В рельсовых цепях используются одноэлементные, двухэлементные, электронные и микропроцессорные путевые реле. Двухэлементные (фазочувствительные) реле имеют путевую обмотку, включенную в рельсовую цепь и местную обмотку. Срабатывание реле происходит при одинаковой частоте тока в путевой и местной обмотке и сдвиге фаз между ними на определённый угол. Достоинством фазочувствительных реле является надёжная защита от влияния тягового тока и других помех. Для контроля занятости стрелочных переводов используются разветвлённые рельсовые цепи, которые могут иметь два или три путевых реле.

Для разделения смежных рельсовых цепей на границах контролируемых участков устанавливаются изолирующие стыки. При повреждении (сходе) изолирующих стыков должно быть исключено влияние источника питания одной рельсовой цепи на путевое реле смежной цепи, путевые реле обеих цепей должны фиксировать ложную занятость. Для этого в рельсовых цепях с непрерывным питанием при использовании постоянного тока чередуется полярность источников питания смежных цепей, при использовании переменного тока — чередуются фазы. Контроль схода стыка в кодовых рельсовых цепях осуществляется схемным путём. Тональные рельсовые цепи на перегонах работают без изолирующих стыков. Взаимные влияния исключаются применением на смежных участках сигналов с различными несущими частотами и частотами модуляции. Обратный тяговый ток может пропускаться по одной нити рельсовой цепи (однониточные цепи) или по двум рельсовым нитям (двухниточные цепи). В двухниточных рельсовых цепях для пропуска тока в обход изолирующего стыка используются дроссель-трансформаторы. Возникающая, вследствие неравенства сопротивления нитей или сопротивления изоляции, асимметрия тягового тока оказывает неблагоприятное воздействие на работу АЛСН и не должна превышать 10 А. Однониточные рельсовые цепи проще двухниточных, так как в них отсутствуют дроссель-трансформаторы, но из-за неравномерности распределения тягового тока невозможна работа АЛСН, поэтому однониточные рельсовые цепи используются только на некодируемых станционных путях, парковых, деповских путях и в тупиках.

1.2 Анализ существующих рельсовых цепей

Современные системы железнодорожной автоматики и телемеханики, применяемые на железных дорогах для регулирования движения поездов, автоматизации процесса расформирования составов на сортировочных горках, а также для обеспечения безопасности движения, строятся на использовании электрических рельсовых цепей как основных путевых датчиков и телемеханических каналов.

За последние годы внедрено и создано большое количество новых видов рельсовых цепей. Значительно изменился и характер работы рельсовых цепей в связи с применением железобетонных шпал, повышенной частоты сигнального тока, полупроводниковых приборов.

Большой вклад в теорию, практику ио усовершенствованию и проектированию существующих и созданию новых видов рельсовых цепей внесли ведущие специалисты ВНИИЖТ (ВНИИАС): М. И. Вахнин, Н. Ф. Пенкин, В. А. Минин, В. С. Дмитриев, В. С. Лучинин, А. А. Талыков, А. П. Разгонов, М. А. Покровский, А. В. Шишляков, ЦШ, ЛИИЖТ: Н. О. Рогинский, ГТСС: П. С. Манусевич, Е. В. Никитина, Д. П. Лаптев, А. И. Ушкалов, Т. Л. Лебедева, Ю. В. Соболев, МИИТа: А. М. Брылеев, Ю. А. Кравцов.Рельсовой цепью называется электрическая цепь, проводниками которой служат рельсовые нити железнодорожного пути (рис. 6.1). На рис. 6.2 приведено устройство изолирующего стыка в рельсовой цени. Рельсовые цепи являются основным элементом всех устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации, электрической централизации стрелок и сигналов, диспетчерского контроля движения поездов, автоматической переездной сигнализации и ряда других систем.

В этих системах рельсовые цепи выполняют разнообразные и ответственные функции. Они автоматически непрерывно контролируют состояние путевых участков на перегонах и станциях и целостность рельсовых нитей, исключая возможность приема поезда на занятый путь, не позволяют перевести стрелку под составом, а также обеспечивают индикацию контроля свободности или занятости путей и стрелок на аппарате управления; с их помощью передаются кодовые сигналы на локомотив для действия устройств автоматической локомотивной сигнализации, обеспечивается увязка между показаниями светофоров в кодовой автоблокировке; в системах переездной сигнализации они обеспечивают автоматический контроль приближения поездов к переездам и последующий контроль их проследования. Рельсовые цепи являются основой всех разрабатываемых систем автоматического управления и контроля движения поездов на железнодорожном транспорте, в значительной мере повышая безопасность движения поездов.

Рельсовые цепи впервые были применены в 1872 г., и вот уже в течение более 100 лет продолжается их внедрение на железнодорожном транспорте различных стран. Многочисленные попытки заменить рельсовые цепи более совершенными средствами до настоящего времени не дали ожидаемых результатов. Такие устройства нашли лишь ограниченное применение или находятся в стадии разработки и эксплуатационных испытаний. Трудно или практически невозможно получить в других устройствах такие замечательные свойства рельсовых цепей, как надежное и практически безошибочное фиксирование свободности и занятости путевых участков подвижным составом, не оборудованным специальными устройствами, или при следовании его с неисправными устройствами; автоматический контроль целостности рельсовых нитей; автоматическое восстановление нормальной и безопасной работы без специальных запоминающих устройств после отключения и последующего включения источника питания или при замене аппаратуры и оборудования; непрерывная непосредственная связь между поездами и состоянием пути и ряд других преимуществ.

Вместе с тем рельсовые цепи имеют ряд недостатков, снижающих их эксплуатационно-техническую эффективность: зависимость их работы от состояния верхнего строения пути (балласта, шпал, рельсов, соединителей и других элементов), климатических условий (наиболее неблагоприятны районы с суровым климатом, а также районы, в которых наблюдаются значительные колебания температуры и влажности); ухудшение шунтового эффекта при загрязненности поверхности рельсов и колесных пар; значительные затраты труда и средств на техническое обслуживание и ряд других недостатков. Поэтому создание новых и совершенствование существующих рельсовых цепей совмещаются с научными исследованиями и разработкой устройств, которые могли бы заменить рельсовые цепи.

По устройству и электрическим параметрам рельсовые цепи значительно отличаются от воздушных линий связи и электропередачи, провода которых размещены на большом расстоянии от земли, хорошо электрически изолированы друг от друга и от несущих их опор, а отдельные части проводов в стыках надежно соединены между собой. Поэтому электрические параметры линий связи и электропередачи достаточно стабильны, причем сопротивление изоляции проводов между собой и по отношению к земле достаточно велико. По сравнению с ними рельсовые цепи находятся в более тяжелых условиях, так как их проводники — рельсы — слабо электрически изолированы от земли и друг от друга; изоляторами рельсов являются шпалы, погруженные в балластный слой.

Шпалы и балласт в значительной мере изменяют свою электрическую проводимость в зависимости от наличия в них влаги, изменений окружающей температуры и других факторов. Поэтому сопротивление изоляции рельсовой цепи, или, как принято его называть, сопротивление балласта, получается очень низким и весьма нестабильным (изменяется от 0,25 до 100 Ом • км).