Министерство Путей Сообщения
Российской Федерации
Петербургский Государственный Университет
Путей Сообщения
Кафедра
“Автоматика и телемеханика на железных дорогах”
Рельсовые цепи
Методические указания к лабораторной работе УПП-5
для студентов специальности
“Управление процессами перевозок”
Санкт-Петербург
2000
Целью работы является изучение электрических схем рельсовых цепей, знакомство с аппаратурой и основными режимами работы.
Назначение и элементы рельсовой цепи.
Рельсовой цепью (РЦ) называют устройство, состоящее из некоторой длины рельсовой линии, которая используется для передачи электрических сигналов, и аппаратуры, подключаемой к ней в начале (питающие приборы) и в конце (приёмники, путевые реле). [1].
В системах железнодорожной автоматики РЦ выполняют ответственные функции:
определяют свободность или занятость участков пути подвижным составом;
контролируют полный разрыв (излом) рельсовых нитей и исправность других элементов;
служат в качестве канала связи для передачи информации от одного до другого светофора и на локомотив в систему автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).
Рельсовые цепи автоматически непрерывно контролируют свободность и занятость рельсовых нитей путевых участков на перегонах и станциях, исключая возможность приёма поезда на занятый путь, не позволяют перевести стрелку под составом, а также обеспечивают контроль свободности или занятости путей и стрелок на пульте управления дежурного (ДСП) и диспетчера (ДНЦ); в системах переездной сигнализации они обеспечивают автоматический контроль приближения поездов к переездам и последующий контроль их проследования.
Рельсовые цепи, являясь основой всех систем автоматического управления и контроля движения поездов на железнодорожном транспорте, выполняют важные и ответственные задачи, повышая безопасность движения поездов.
Рельсовые цепи впервые были применены в 1872 году, и вот уже в течение 100 лет широко используются на железнодорожном транспорте различных стран. В настоящее время на сети отечественных железных дорог используется более 30 типов и 800 разновидностей РЦ.
Рельсовая цепь (рис.1) состоит из рельсовой линии, которая имеет рельсовые нити 11 и стыковые соединители 10, изолирующих стыков 9, обеспечивающих электрическое разделение смежных РЦ; аппаратуры питающего конца, состоящего из регулируемого резистора 5, находящегося в релейном шкафу 4; устройств питания - аккумулятора 3 и выпрямителя 1, размещённых в батарейном шкафу 2; аппаратуры релейного конца, содержащей приёмник – путевое реле 16, расположенное в другом релейном шкафу 15. Аппаратура питающего и релейного концов в релейных шкафах соединяется с кабельными стойками 7, 13 жилами кабеля 6 и 14 и далее стальными тросами 8, 12 с рельсовыми нитями [2].
При свободности РЦ через обмотку путевого реле 16 протекает ток, якорь реле притянут, а его общие и фронтовые контакты замкнуты. Эти контакты используются в схемах управления и контроля (автоблокировки, электрической централизации, переездной сигнализации и в других устройствах).
Основные режимы работы рельсовых цепей
При отсутствии поездов на РЦ свободность участка пути определяется включенным состоянием путевого реле (нормальный режим работы). При наличии хотя бы одной колёсной пары (шунтовой режим) или излома рельсов (контрольный режим) занятость участка пути определяется выключенным состоянием путевого реле.
Таким образом, рельсовая линия является воспринимающим элементом, структура и параметры которого изменяются. В зависимости от вида воздействия на рельсовую линию работа РЦ может быть разбита на отдельные режимы работы:
нормальный режим – рельсовая линия исправна и свободна;
шунтовой режим – рельсовая линия исправна и занята;
контрольный режим – рельсовая линия имеет обрыв рельса, питающего или релейного конца.
В нормальном режиме работы РЦ путевое реле П включено, так как через его обмотку протекает ток от источника питания (рис.2, а). Когда поезд вступает на РЦ (рис. 2,б), увеличивается ток источника питания за счёт замыкания его через колёсные пары, имеющие низкое электрическое сопротивление; возрастание тока вызывает увеличение падения напряжения на ограничителе (при нахождении поезда на питающем конце практически всё напряжение падает на резисторе R0); резко уменьшается падение напряжения на обмотке пу-
тевого реле, оно отпускает якорь, замыкаются тыловые контакты реле, осуществляющие контроль занятости рельсовой цепи.
Снижение тока (напряжения) в обмотках реле под действием колёсных пар называется шунтовым эффектом, а колёсные пары в данном случае называются поездным шунтом. В электрическое сопротивление поездного шунта входит сопротивление самих колёсных пар и переходное сопротивление между бандажами колёс и рельсами. Для отечественных железных дорог нормативное значение поездного шунта принято 0.06 Ом.
Шунтовой эффект в РЦ в значительной мере обеспечивается ограничивающим резистором R0. При его отсутствии в случае большой мощности источника питания под воздействием поездного шунта произошло бы лишь возрастание тока источника, а напряжение на рельсах (а значит и на зажимах обмотки путевого реле) практически не изменилось бы, и реле могло остаться включенным.
Таким образом, основным назначением ограничителя является обеспечение шунтового эффекта РЦ.
Резистор R0 снижает ток при нахождении поезда на питающем конце, защищая источник питания от разрушения (от короткого замыкания).
В РЦ постоянного тока ограничитель R0 используется, кроме того, для регулировки рельсовой цепи. Наличие ограничителя является обязательным для любой РЦ. В РЦ переменного тока в качестве ограничителя может применяться реактор (индуктивное сопротивление) или конденсатор (ёмкостное сопротивление).
Путевое реле фиксирует не только занятость РЦ поездом, но и электрическую целостность рельсовых нитей пути. В случае излома или изъятия рельса (рис. 2, в) нарушается цепь протекания тока путевого реле, последнее отпускает якорь, фиксируя неисправность рельсовой линии. Свойство РЦ контролировать исправность рельсовых нитей называется чувствительностью к излому (повреждению) рельса.
Нарушение целостности рельсовой лини снижает ток в путевом реле до конечного значения Iр2, а не до нуля. Это объясняется тем, что рельсовая нить до и после места обрыва имеет некоторое конкретное сопротивление по отношению к земле (сопротивление rи1 и rи2), которые создают цепь для протекания тока в обход места повреждения.
При использовании РЦ как телемеханического канала нормируется уровень сигналов в рельсах – режим АЛС.
Кроме того, в РЦ проверяется режим работы источника питания при шунтировании поездом рельсовой линии на питающем конце – режим короткого замыкания (КЗ).
Таким образом, работа РЦ рассматривается в пяти режимах: три первых указанных режима (нормальный, шунтовой и контрольный) характеризуют условия работы путевого приёмника; режим АЛС – условия работы локомотивного приёмника; режим КЗ – условия работы источника питания или генератора.