2.2.2. Основные режимы работы рельсовых цепей

Нормальный режим– это такое состояние рельсовой цепи, когда она свободна от подвижной единицы, исправна и в устройства автоматики и телемеханики выдается информация о свободности. Ток от источника питания протекает по рельсовым нитям, попадает на путевой приемник, в котором замыкается цепь между общим и фронтовым контактом (рис. 2.18,а).

Шунтовой режим– такое состояние рельсовой цепи, при котором на контролируемом участке находится хотя бы одна колесная пара. Принцип работы РЦ в шунтовом режиме объясняет рис. 2.20.

От источника питания по рельсовым нитям протекает ток. Так как сопротивление колесной пары очень маленькое (0,06 Ом), то ток, проходя по пути наименьшего сопротивления, проходит через колесные пары, а на путевой приемник попадает лишь незначительная часть тока, которой не достаточно для замыкания контактов реле. В результате в путевом приемнике замыкается цепь между общим и тыловым контактами и в устройства автоматики и телемеханики выдается информация о занятости контролируемого участка.

Для оценки работоспособности рельсовой цепи в шунтовом режиме используют критерий шунтовой чувствительность Кш, который также называют абсолютной шунтовой чувствительностью. Абсолютная шунтовая чувствительность представляет собой то минимальное значение шунтовой чувствительности Кш min для данной рельсовой цепи, которое определено расчетом или экспериментом при наиболее неблагоприятных условиях для шунтового режима. Шунтовой режим выполняется без угрозы контроля ложной свободности рельсовой линии, если Кш пр > Кшн, где Кши – сопротивление нормативного шунта (для магистральных железных дорог 0,06 Ом).

Контрольный режим– такое состояние рельсовой цепи, когда электрическая целостность рельсовых нитей повреждена (поврежден или изъят рельс) на контролируемом участке (рис. 2.21).

Так как путь для прохождения тока через рельсовые нити разорван, то ток проходит через балластный слой через сопротивление изоляции (балласта) r_из, но значение этого тока значительно снижается. В результате в путевом приемнике напряжение снижается до напряжения отпадания и выдается информация о занятости контролируемого участка.

В шунтовом и контрольном режимах путевой приемник выдает информацию о занятости, т. е. и при занятости рельсовой цепи и при повреждении либо изъятии рельса. Но для устройств автоматики это не имеет принципиального значения, так как в обоих случаях контролируемый участок будет закрыт для движения.

2.2.3. Классификация рельсовых цепей

В настоящее время на железных дорогах существует большое разнообразие условий работы и возможностей использования рельсовых цепей в системах железнодорожной автоматики и телемеханики. В результате на сегодняшний день применяется большое количество их различных видов. Условно рельсовые цепи можно разделить на наиболее характерные группы, которые отличаются следующим: принципом действия, родом сигнального тока, режимом питания, типом путевого приемника, способом канализации тягового тока, местом применения, элементной базой.

1. По принципу действия рельсовые цепи разделяются на нормально замкнутые и нормально разомкнутые.

1.1. Нормально замкнутые. При свободном состоянии контролируемого участка пути, путевое реле находится под током и все элементы обтекаются сигнальным током, т.е. осуществляется контроль их исправного состояния (ранее рассмотренные рельсовые цепи).

1.2. Нормально разомкнутые. Принцип работы нормально разомкнутых РЦ поясняет рис. 2.22.

Рис. 2.22. Принцип работы нормально разомкнутых РЦ

При свободном состоянии участка пути путевой приемник обесточен и при этом выдает информацию о свободности. Это достигается следующим образом: при свободности контролируемого участка пути питающий трансформатор (ПТ) работает в режиме холостого хода и на путевом приемнике (ПП) напряжение не достаточно для срабатывания; при вступлении подвижной единицы на контролируемый участок, трансформатор начинает работать в режиме короткого замыкания, ток в первичной обмотке возрастает и напряжение на сопротивлении R₀ также возрастает, в результате путевое реле срабатывает. Недостатком такой рельсовой цепи является отсутствие контроля целости рельсовых нитей и возможности перевода стрелки под составом.

2. По роду сигнального тока рельсовые цепи делятся на постоянного и переменного тока.

2.1. Рельсовые цепи постоянного тока (имеют ограниченное применение и в настоящее время больше не проектируются). Применяются на участках с автономной тягой, где отсутствуют дополнительные источники питания.

2.2. Рельсовые цепи переменного тока применяются как на электрифицированных участках (постоянного и переменного тока), так и на участках с автономной тягой. Существуют различные рельсовые цепи переменного тока, в зависимости от частоты используемого сигнального тока:

– работающие на частотах 25, 50 или 75 Гц, наибольшее распространение получили РЦ с частотой сигнального тока 25 Гц, РЦ частотой 50 Гц применяются только на участках с автономной тягой;

– рельсовые цепи тональной частоты, работающие на частотах 420–780 Гц и 4,5–5,5 кГц.

3. По режиму питания рельсовые цепи разделяются с непрерывным, импульсным и кодовым питанием.

3.1. В РЦ с непрерывным питанием сигнальный ток подается в рельсовую линию постоянно без перерывов.

3.2. В РЦ с импульсным и кодовым питанием источник питания подключается к рельсовой линии не постоянно, а периодически. Путевой приёмник срабатывает от каждого импульса, чувствительность таких рельсовых цепей к шунту и излому рельса выше, чем у РЦ с непрерывным питанием. Кроме того, основным достоинством данных РЦ является защита от опасных ситуаций, т.е. путевой приёмник не может выдать информацию о свободности рельсовой цепи от воздействия посторонних источников питания.

4. По типу путевого приемника рельсовые цепи разделяют:

4.1. РЦ с одноэлементными путевыми приемниками.

4.2. РЦ с двухэлементными путевыми приемниками (фазочувствительные).

4.3. РЦ с электронными путевыми приемниками;

4.4. РЦ с микропроцессорными путевыми приемниками.

5. По способу пропуска обратного тягового тока различают однониточные и двухниточные рельсовые цепи. Для того, чтобы понять как обратный тяговый ток попадает в рельсовую линию приведен ниже приведен рисунок (рис. 2.23).

Рис. 2.23. Схема электроснабжения

Тяговый ток (I_т) от тяговой (ТП) подстанции протекает по контактному проводу (КП) и попадает через токоприёмник (Т) на электровоз в тяговый двигатель (ТД), через колесные пары обратный тяговый ток (I_о) попадает в рельсовые нити, по которым от возвращается обратно на тяговую подстанцию. Для электрического разделения смежных рельсовых цепей вся рельсовая линия разделена изолирующими стыками, которые препятствую протеканию тока. Для пропуска обратного тягового тока необходимо создать определённые условия.

5.1. Однониточные рельсовые цепи обеспечивают протекание тягового тока по одной рельсовой нити рельсовой линии (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Схема протекания тягового тока в однониточных рельсовых цепях

5.2. Двухниточные рельсовые цепи обеспечивают протекание тягового тока по двум рельсовым нитям рельсовой линии, при этом обеспечиваются лучшие условия для работы рельсовых цепей (рис. 2.25).

Рис. 2.25. Принцип протекание тягового тока через дроссель-трансформатор

Дроссель-трансформатор имеет две обмотки: основную обмотку с большим сечением проводов, подключаемую к рельсовым нитям, и дополнительную для подключения источников питания или путевых приемников. Тяговые полутоки протекают в обход изолирующих стыков через основные полуобмотки дроссель-трансформаторов и междудроссельную перемычку.

Тяговые полутоки в каждой рельсовой нити протекают в одном направлении. Дойдя до следующего дроссель-тансформатора они, проходя через обе половины основной обмотки, стекаются к средней точке и по междудроссельной перемычке суммарный ток попадает к средней точке дроссель-трансформатора. Далее ток разветвляется по обоим половинам основной обмотки и снова в виде полутоков протекает по рельсовым нитям до изолирующих стыков, которые обтекает с помощью следующей пары дроссель-трансформатоов.

6. По месту применения рельсовые цепи разделяются на неразветвленные и разветвлённые. 6.1. Неразветвленные РЦ (ранее рассмотренные рельсовые цепи). В таких цепях один источник питания, один путевой приемник, на рельсовой линии нет ответвлений, т.е. отсутствуют стрелочные переводы. 6.2. Разветвленные применяются на станциях для контроля свободного состояния участков пути, стрелочных секций и наиболее эффективного использования путевого развития при поездной и маневровой работе. Рельсовая цепь называется разветвлённой, если на контролируемом участке находится хотя бы один стрелочный перевод (рис. 2.26). 7. В зависимости от применяемой элементной базы рельсовые цепи разделяются на: 7.1) РЦ с электромагнитным путевым приемником; 7.2) электронные; 7.3) микропроцессорные.