Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Устройство и анализ работы рельсовых цепей. Учебно-методическое пособие.pdf
Нормативное сопротивление рельсовой петли для рельсов марки Р65
на частоте 50 Гц составляет
= 0,8
. Сопротивление изоляции приня-
то равным 1 Ом*км. Длина рельсовой линии 2,5 км. Входные сопротивления аппаратуры питающего и релейного конца равны соответственно
.
= 0,26
и
.
= 0,19
. Точка «0 км» соответствует релейно-
му концу рельсовой цепи, точка «2,5 км» – питающему концу.
Различие шунтовой чувствительности по концам рельсовой цепи
обусловлено различием сопротивлений аппаратуры питающего и релейного концов.
Снижение сопротивлений по концам рельсовой цепи может привести
к уменьшению шунтовой чувствительности ниже значения нормативного
сопротивления шунта, т. е. шунтовой режим перестанет выполняться.
В рельсовых цепях постоянного тока сопротивления по концам рельсовой цепи не допускают регулирования и зависят только от сопротивления источника питания, сопротивления обмотки реле, сопротивления соединительных проводов. Ввиду высоких значений этих сопротивлений, далеких от требуемых по условиям работы, в рельсовых цепях постоянного
тока наблюдается довольно высокая шунтовая чувствительность, но хуже
выполняется контрольный режим.
В рельсовых цепях переменного тока сопротивления по концам
можно регулировать за счет подключения аппаратуры рельсовых цепей
через согласующие трансформаторы. Эквивалентное сопротивление
трансформатора с подключенной аппаратурой определяется формулой
= , (4.12)
где – коэффициент трансформации; – сопротивление нагрузки.
4.3. Исследование шунтового режима
Для правильного функционирования рельсовой цепи отношение со-
противления передачи в нормальном
и шунтовом
но быть меньше приведенного коэффициента возврата
31
режимах долж-
.
Предельные условия обеспечения шунтовой чувствительности будут,
если неравенство заменить равенством. В соответствии с выражениями
(2.8) и (4.5) получим
=
.
+ +
+ +(
.
+ (
.
+ )[
.
.
+ )
.
.
+ ()]
.
Принимая допущение о равенстве входных сопротивлений по кон-
цам
.
=
.
=
и учитывая, что в нормальном режиме коэффици-
.
енты четырехполюсника рельсовой линии A и D равны, можем записать
=
2
.
2
+ +
.
.
+
+
+
.
+ ()
.
.
Подставляем значения коэффициентов четырехполюсника рельсовой
линии в нормальном режиме
=
2
2
.
ch
.
+ +
()
+
.
+
.
+
+ ()
.
()
sh
.
Для проверки шунтовой чувствительности по концам при = 0 или
= 0 уравнение примет вид
2
.
=
cos(
2
.
)
+
+ +
32
.
.
+
+
sin(
.
)
.
Полученное уравнение можно использовать для исследования выполнения шунтового режима в зависимости от параметров элементов, длины, первичных параметров рельсовой линии.
На рис. 4.4 приведены кривые, характеризующие выполнение шунтового режима в зависимости от длины рельсовой цепи переменного тока
частотой 50 Гц с различными сопротивлениями по концам.
1,4
Zвх.о = 0,05
1,2
1
0,8
k'вн = 0,583
0,6
Zпо/Zпош
0,4
Zвх.о = 0,2
Ом
Zвх.о = 0,5
Ом
0,2
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Длина рельсовой линии, км
Рис. 4.4. Выполнение шунтового режима для рельсовых цепей
с различными сопротивлениями по концам
Ом
На рис. 4.5 приведены зависимости выполнения шунтового режима
для рельсовых цепей различной длины при различных сопротивлениях по
концам. Расчеты выполнены для частоты сигнального тока в рельсовой
линии 50 Гц.
33
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
Zпо/Zпош
0,4
0,3
l = 3,0 км
l = 2,5 км
l = 0,1 км
0,2
0 0,1 0,2 0,3 0,4
Входное сопротивление по концам, Ом
Рис. 4.5. Зависимости выполнения шунтового режима для рельсовых цепей
различной длины при различных сопротивлениях по концам
Для выполнения шунтового режима предпочтительнее иметь более
высокое сопротивление по концам рельсовой цепи.
4.4. Проверка выполнения шунтового режима
Во всех видах рельсовых цепей наименьшая шунтовая чувствитель-
ность наблюдается на концах. Поэтому для проверки выполнения шунто-
вого режима достаточно наложить нормативный шунт
= 0,06 Ом по-
очередно на питающий и релейный конец и для каждого случая определить ток и напряжение источника питания (рис. 4.6).
Выражения для вычисления коэффициентов рельсового четырехпо-
люсника при наложении шунта на питающий конец будут иметь вид
–
–
–
–
= ;
=
= 1 +
= 1;
;
.
34
А
С
В
D
z
р
U’
I’
к шр
n
n
n
n
U
шр
U’
н шр
I’
н шр
U
н шр
I
н шр
А
С
В
D
р
р
р
р
U
к шр
I
к шр
А
С
В
D
шр
шр
шр
шр
R
шн
zl
r
и
= ∞
к шр
I
от (нн)
А
С
В
D
z
р
U’
I’
к шп
n
n
n
n
U
шп
U’
н шп
I’
н шп
U
н шп
I
н шп
А
С
В
D
р
р
р
р
U
к шп
I
к шп
А
С
В
D
шп
шп
шп
шп
zl
r
и
= ∞
к шп
I
от (нн)
R
шн
а)
б)
Рис. 4.6. Схемы замещения для расчета рельсовых цепей в шунтовом
режиме: а – шунт на релейном конце; б – шунт на питающем конце
Коэффициенты рельсового четырехполюсника на релейном конце
можно вычислить по выражениям
–
–
–
–
= 1 +
=
= ;
= 1.
;
;
Далее необходимо найти напряжение источника питания, при кото-
ром реле встает под ток по выражениям (2.3).
Найденные значения следует сравнить с максимальным напряже-
нием источника, полученным по результатам расчета нормального режима. Шунтовая чувствительность будет удовлетворительной, когда модуль максимального напряжения источника в нормальном режиме будет
меньше модуля напряжения при наложении шунта на каждом конце
рельсовой цепи.
35
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите наихудшие условия для выполнения шунтового режима.
Как они влияют на схему замещения рельсовой цепи в шунтовом режме?
2. Каким образом моделируется наложение шунта на рельсовую
цепь?
3. Запишите выражения для вычисления коэффициентов рельсового
четырехполюсника при наложении шунта.
4. Запишите выражение для определения сопротивления передачи в
шунтовом режиме.
5. Что такое шунтовая чувствительность?
6. Изобразите график зависимости шунтовой чувствительности от
места наложения шунта.
7. От чего зависит шунтовая чувствительность? Где наблюдается
наибольшее и наименьшее значения шунтовой чувствительности?
8. Что такое приведенный коэффициент возврата? Что он характери-
зует?
9. Как сопротивления по концам рельсовой линии влияют на шунто-
вую чувствительность?
10. Как быстро проверить выполнение шунтового режима для кон-
кретной рельсовой цепи?
36
5. АНАЛИЗ КОНТРОЛЬНОГО РЕЖИМА
5.1. Параметры четырехполюсника рельсовой линии в кон-
трольном режиме
В контрольном режиме рельсовая цепь должна фиксировать повреждение рельсовой линии, возникшее в результате излома (рис. 5.1) или
изъятия рельса.
Рис. 5.1. Излом рельса
Повреждение рельса изменяет структуру схемы замещения рельсовой линии, происходит увеличение сопротивления передачи и снижается
ток в путевом реле. Реакция рельсовой цепи на возникновение излома
рельса должна быть такой, чтобы приемник надежно выключился.
Исследуем влияние повреждения рельса на изменение параметров
рельсовой линии, вследствие которого происходит увеличение сопротивления передачи всей рельсовой цепи. Рассмотрим схему замещения рельсовой цепи и будем считать, что рельсовая линия имеет сосредоточенные
параметры (рис. 5.2).
37
Рис. 5.2. Схема замещения рельсовой линии в контрольном режиме
В нормальном режиме, когда рельсовые нити исправны, рельсовую
линию можно заменить Т-образной эквивалентной схемой (рис. 5.2, а), где
38
– удельное сопротивление одной рельсовой нити,
– удельное сопро-
тивление балласта одной рельсовой нити по отношению к земле.
Если в точке, расположенной на расстоянии x от релейного конца,
рельс будет поврежден (рис. 5.2, б), то электрического разрыва цепи не
произойдет из-за создавшихся обходных путей места повреждения через
балласт. Схема замещения рельсовой линии в этом случае приведена на
рис. 5.2, в. Сопротивления балласта поврежденных отрезков рельсов дли-
ной x и (l – x
) равны соответственно
нам. Сопротивление балласта теперь равно
рельсов
и
выключаются из схемы замещения. Следовательно,
и
(
и приложены к их середи-
)
, а отрезки сопротивления
при повреждении рельса происходит уменьшение сопротивление балласта
в два раза, а также вместо выключенных отрезков рельсов включаются последовательно с оставшимися отрезками рельсов сопротивления балласта
и
(
. Указанные изменения и приводят к увеличению сопротивления
)
передачи рельсовой линии и к снижению тока в путевом реле при контрольном режиме.
Величина приращения сопротивления зависит как от расположения
места повреждения шунта – расстояния x, так и от величины сопротивле-
ния балласта
. Минимальное значение сопротивления передачи наблюда-
ется при повреждении рельса посредине рельсовой линии при условии, что
сопротивления по концам рельсовой цепи равны.
Рассмотрим зависимость сопротивления передачи рельсовой линии в
контрольном режиме от сопротивления балласта. При уменьшении сопротивления балласта к нулю сопротивление передачи будет стремиться к
бесконечности – ток из рельсов будет растекаться по балласту. Если сопротивление балласта, возрастая, будет стремиться к бесконечности, то
сопротивление передачи также устремится в бесконечность – электрическая цепь будет разорвана в месте повреждения. Очевидно, что должно
существовать некоторое критическое сопротивление изоляции (балласта),
при котором сопротивление передачи имеет минимальное значение.
39
Для анализа контрольного режима составляется схема замещения
рельсовой линии, в которой:
– неповрежденные участки рельсов представляются четырехполюс-
никами обычной рельсовой линии с величинами
и , соответствующим
наихудшим условиям для выполнения контрольного режима;
– в месте излома последовательно четырехполюсникам включается
сопротивление
(рис. 5.3).
Рис. 5.3. Четырехполюсник рельсовой линии в контрольном режиме
Выражения коэффициентов общего четырехполюсника рельсовой
линии получаются перемножением матриц, соответствующих каждому из
четырехполюсников. После перемножения матриц и преобразований для
и
произвольного места повреждения на расстоянии
от концов рельсо-
вой линии получим
–
= cos(
= sin()+ cos(
–
=
–
–
sin(
= cos(
)
+
)
+
)
+
sin(
sin(
cos(
)
cos(
)
)
sin(
)
sin(
cos(
)
;
)
;
)
;
)
.
Когда место повреждения расположено точно по средине рельсовой
линии (
=
=
), выражения примут более простой вид
– = = cos(
)
+
sin(
)
;
40