Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Рельсовые цепи. Конспект лекций
.pdf
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь
на железнодорожном транспорте»
Конспект лекций
по дисциплинам «Автоматика и телемеханика на перегонах»
и «Эксплуатация технических средств обеспечения движения
поездов» для студентов специальности
23.05.05 – «Системы обеспечения движения поездов»
всех форм обучения
Екатеринбург
УрГУПС
2019
УДК 656.259.12
Р35
Рельсовые цепи : конспект лекций / А. Н. Попов [и др.]. − Ека-
теринбург : УрГУПС, 2019. – 80 с.
Р35
Содержатся сведения по теории рельсовых цепей, рассматривается аппа-
ратура рельсовых цепей постоянного тока, кодовых рельсовых цепей, рельсовых цепей с двухэлементным приемником и тональных рельсовых цепей.
Конспект предназначен для обучающихся по специальности 23.05.05 –
«Системы обеспечения движения поездов» всех форм обучения.
УДК 656.259.12
Издано по решению редационно-издательского совета университета
Авторы: А. Н. Попов – доцент кафедры «Автоматика, телемеханика и связь
Рецензенты: В. Н. Коваленко – заведующий кафедрой «Автоматика, телемеха-
на железнодорожном транспорте», канд. техн. наук, УрГУПС
С. В. Бушуев – доцент кафедры «Автоматика, телемеханика и связь
на железнодорожном транспорте», канд. техн. наук, УрГУПС
С. С. Кокорин – доцент кафедры «Автоматика, телемеханика и связь
на железнодорожном транспорте», УрГУПС
К. В. Гундырев – доцент кафедры «Автоматика, телемеханика
и связь на железнодорожном транспорте», УрГУПС
ника и связь на железнодорожном транспорте», канд. техн. наук,
УрГУПС
В. Б. Леушин – профессор кафедры «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», канд. техн. наук,
СамГУПС
Учебное издание
РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ
Редактор С. В. Пилюгина
Верстка С. Н. Наймушиной
Подписано в печать 06.03.19. Формат 60х84/16. Усл. печ. л. 4,6. Тираж 50 экз. Заказ 13
620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66
УрГУПС
© Уральский государственный университет
путей сообщения (УрГУПС), 2019
Введение .............................................5
1. Основные сведения по теории рельсовых цепей ........6
1.1. Нормальный режим работы рельсовых цепей .........12
1.2. Шунтовой режим работы рельсовых цепей ...........15
1.3. Контрольный режим работы рельсовых цепей ........17
2. Рельсовые цепи постоянного тока ....................19
2.1. Рельсовая цепь постоянного тока с непрерывным
питанием ...........................................19
2.2. Рельсовая цепь постоянного тока с импульсным
питанием ...........................................21
2.3. Аппаратура рельсовых цепей постоянного тока .......24
2.3.1. Выпрямители типа ВАК......................24
2.3.2. Маятниковый трансмиттер ...................25
3. Рельсовые цепи переменного тока ....................29
3.1. Кодовая рельсовая цепь переменного тока
частотой 50 Гц ......................................29
3.2. Кодовая рельсовая цепь переменного тока
частотой 25 Гц ......................................37
3.3. Рельсовая цепь переменного тока частотой 50 Гц
с двухэлементным путевым реле .......................42
3.4. Аппаратура рельсовых цепей переменного тока .......47
3.4.1. Кодовый путевой трансмиттер ................47
3.4.2. Трансмиттерное реле ........................50
3.4.3. Защитный блок-фильтр ......................54
4. Рельсовые цепи тональной частоты ..................56
4.1. Общие сведения .................................56
4.2. Аппаратура ТРЦ .................................57
4.2.1. Генератор путевой ..........................57
4.2.2. Путевой фильтр.............................62
3
4.2.3. Приемник путевой ..........................64
4.2.4. Уравнивающий трансформатор................69
4.2.5. Устройства защиты и согласования ............70
4.3. Схема контроля схода стыков ......................71
4.4. Расчет и проектирование ТРЦ......................72
4.5. Техническое обслуживание ТРЦ....................73
4.6. Перспективы развития ТРЦ........................77
Библиографический список ...........................79
4
Рельсовая цепь служит в качестве датчика, позволяющего
определить наличие подвижного состава на участке пути и проконтролировать целостность рельсовых нитей на этом участке.
Рельсовая цепь является одним из основных элементов железнодорожной автоматики и телемеханики. Такие системы, как автоблокировка, электрическая централизация стрелок и сигналов
и диспетчерская централизация для определения возможности
использования участков пути в маршруте следования поезда, используют информацию, получаемую от рельсовых цепей.
Рельсовые цепи работают на железных дорогах мира
с 1867 года, их конструкция и принцип действия продолжают
совершенствоваться, но до сих пор не найдено альтернативного
решения, способного полностью их заменить.
Конспект лекций содержит сведения из теории, описание
и принцип действия аппаратуры рельсовых цепей. Конспект лекций предназначен для обучающихся по специальности 23.05.05 –
«Системы обеспечения движения поездов», специализации
«Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте»,
изучающих дисциплины «Автоматика и телемеханика на перегонах» и «Эксплуатация технических средств обеспечения движения поездов».
5
Рельсовая линия
Питающий
конец
Релейный
конец
R
o
АккП
Рельсовая цепь – основной элемент, обеспечивающий про-
странственное разделение поездов, поэтому ее надежная работа
обеспечивает безопасность движения поездов.
Известно много видов рельсовых цепей, различающихся схе-
мой, системой питания, типом путевых приемников, способом
пропуска тягового тока и другими элементами. Все виды рельсовых цепей используют для передачи сигналов рельсы. Рельсовой
называется электрическая цепь особого вида, в которой для передачи энергии используются рельсы. В простейшей рельсовой
цепи в качестве источника питания используется аккумулятор,
приемником является нейтральное реле (рис. 1.1). Для регулирования тока, потребляемого рельсовой цепью, и защиты от короткого замыкания источника питания колесной парой служит резистор
R
. Чтобы исключить влияние соседних рельсовых цепей друг на
о
друга, их разделяют между собой изолирующими стыками.
Рис. 1.1. Структурная схема простейшей рельсовой цепи
Ток от источника протекает по одному из рельсов, через об-
мотку реле и возвращается к источнику по другому рельсу. Если
6
рельсовая цепь свободна от подвижного состава, то путевое реле
держит якорь притянутым. Этот режим работы рельсовой цепи
называется нормальным, или регулировочным. При вступлении
подвижного состава на рельсовую цепь колесные пары шунтируют путевое реле, основная часть тока от источника протекает
через них. Ток в обмотке реле уменьшается, оно отпускает свой
якорь, размыкая контакты. При этом рельсовая цепь работает
в шунтовом режиме. При изломе или изъятии рельса путевое
реле тоже должно отпустить свой якорь, когда это происходит,
рельсовая цепь работает в контрольном режиме. Рельсовая линия используется также для передачи на локомотив сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа
(АЛСН), несущей информацию о показаниях расположенных
впереди светофоров. Для работы АЛСН требуется поддержание
тока в рельсах на уровне 1,2–2 А, что также сказывается на работе
рельсовых цепей, поэтому при выполнении расчетов проверяется
работа рельсовых цепей в режиме АЛСН.
Часть тока протекает между рельсовыми нитями, шунтируя
обмотку реле. С увеличением длины рельсовой линии сопротивление изоляции между рельсами будет уменьшаться, а токи
утечки – расти. При некоторой длине рельсовой линии нормальный режим перестанет выполняться – реле не будет притягивать
якорь.
Сопротивление изоляции рельсовой линии может изменяться
в широких пределах в зависимости от влажности и температуры.
Поэтому максимальная длина рельсовой линии, при которой выполняется нормальный режим работы, также будет зависеть от
внешних условий. На практике требуется, чтобы рельсовая цепь
всегда выполняла нормальный режим. Для этого в эксплуатации
поддерживают сопротивление изоляции выше установленного
порога. Используется удельное значение сопротивления изоляции. Сопротивление изоляции, отнесенное к одному километру
рельсовой линии, называется удельным сопротивлением изоляции rи и измеряется в Ом ∙ км. В эксплуатации стараются, чтобы r
было выше, чем 1 Ом ∙ км. При более низком сопротивлении проводят специальные мероприятия, направленные на повышение
и
7
сопротивления изоляции между рельсами (подрезка балласта или
его полная замена, замена гнилых шпал и т. п.).
На работу рельсовых цепей оказывает влияние электрическое
сопротивление рельсов. Под сопротивлением рельсов всегда понимается сопротивление рельсовой петли (обеих рельсовых нитей), состоящее из сопротивления собственно рельсов и рельсовых стыковых соединителей. Сопротивление рельсов, отнесенное
к 1 км пути, называется удельным. Для переменного тока сопротивление рельсов носит комплексный характер и состоит из активной и индуктивной составляющих. Для сигналов, частотой до
1000 Гц, емкостное сопротивление оказывает пренебрежительно
малое влияние и не учитывается. Таким образом, сопротивление
рельсов в значительной степени зависит от частоты сигнального тока. Для частоты 50 Гц удельное сопротивление рельсов при
медных приварных соединителях принимается z = 0,80e
j 65
Ом/км.
Сопротивление изоляции рельсовой линии и сопротивление
рельсов называется первичными электрическими параметрами
рельсовой линии.
Условия выполнения режимов противоречивы. На выполнении нормального режима и режима АЛСН благоприятно скажется повышение тока от источника питания, снижение сопротивления рельсов и увеличение сопротивления между рельсовыми
нитями, но при этом хуже будут выполняться шунтовой и контрольный режимы. Рельсовые цепи должны устойчиво работать
в различных условиях, поэтому расчет каждого режима должен
проводиться для самых неблагоприятных сочетаний первичных
параметров. Наихудшие условия для выполнения режимов работы рельсовых цепей приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Наихудшие условия работы рельсовых цепей
Режим
Нормальный Максимальное Минимальное Минимальное
Шунтовой Минимальное Максимальное Максимальное
Контрольный Минимальное Критическое Максимальное
Режим АЛСН Максимальное Минимальное Минимальное
8
Сопротивление
рельсов
Сопротивление
изоляции
Напряжение
источника
Рельсовая линия является линией с распределенными пара-
н кк
U AU BI
н кк
нн
UI
,
кк
UI
ви
.jg=α+ b
к кв
U IZ
U U chl U shl
метрами, поэтому связь напряжений и токов в начале и конце линии выражается следующими уравнениями:
;
,
где
= +
I CU DI= +
,
– напряжение и ток в начале линии;
– напряжение и ток в конце линии;
A = chgl;
B = Zв · chgl; Ом;
C = chgl / Z
; 1/Ом;
в
A = chgl; – коэффициенты рельсового четырехполюсника;
l – длина линии, км.
Величина Z
называется волновым сопротивлением линии
в
и показывает, какое сопротивление оказывает линия пробегающей волне одного направления. Через первичные параметры Z
определяется по следующей формуле:
.
ОмZ zr= ⋅
Величина g
– коэффициент распространения волны
z
1/ .
r
и
км
g=
в
Так как g
на в виде
Примем Zк = Z
– комплексная величина, то она может быть записа-
, в этом случае
в
= ⋅
= ⋅ g+ ⋅ g
нк к
;
.
9
Или
22
ll ll
+−
l
g
l l jl
U Ue Ue e
−g −α − b
le−α
jle−b
Отсюда
g −g g −g
UU U
нк к
ee ee
=⋅ +⋅
.
U Ue
= ⋅
нк
.
Или
=⋅=⋅⋅
кн н
.
Аналогичное выражение можно получить для тока. Множитель
представляет собой убывающую величину и показыва-
ет, по какому закону уменьшается напряжение и ток в рельсовой
линии, включенной на согласованную нагрузку, и поэтому α называется коэффициентом затухания.
Множитель
показывает, на какой угол отстает вектор тока
или напряжения падающей волны на конце линии по отношению
к вектору тока или напряжения в начале линии, поэтому b называется коэффициентом фазы.
Схема замещения любой рельсовой цепи может быть представлена как цепочка из трех последовательно соединенных
четырехполюсников. При этом первый четырехполюсник Н замещает аппаратуру питающего конца, второй – аппаратуру рельсовой линии и третий К – аппаратуру релейного конца (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Общая электрическая схема замещения рельсовой цепи
Такая схема замещения называется общей и служит главным
образом для инженерных расчетов, т. е. таких, когда все элементы
рельсовой цепи известны.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]