Лабораторная работа № 1 исследование горочной рельсовой цепи Цель работы

Изучить устройство и аппаратуру горочных рельсовых цепей, научиться проводить регулировку нормально разомкнутых ГРЦ, а также провести исследование режимов работы нормально разомкнутой ГРЦ 50 Гц.

Приборы и аппаратура

1. Реле НВШ1 - 800.

2. Трансформатор ПТМ.

3. Переменный резистор 400 Ом - 2 шт.

4. Переменный резистор 1,1 Ом - 1шт.

5. Амперметр переменного тока до 0,75 А.

6. Вольтметр переменного тока.

7. Макет рельсовой цепи.

1. Краткие теоретические сведения

Горочные рельсовые цепи (ГРЦ) предназначены для контроля наличия отцепов на изолированных участках сортировочной горки. ГРЦ являются основными путевыми датчиками непрерывного принципа действия, данные из которых передаются в системы горочной автоматической централизации (ГАЦ) и автоматического регулирования скорости скатывания отцепов (АРС) для автоматизации и механизации операций переработки составов на сортировочных горках.

ГРЦ эксплуатируются в особых специфических условиях, поэтому к ним предъявляются следующие основные требования:

- надежная фиксация занятости ГРЦ, особенно стрелочных участков, что должно исключать возможность перевода стрелки под отцепом и передачи ложного маршрута для очередного отцепа;

- минимальное время фиксации занятости и освобождения участка, что позволяет увеличить максимальную скорость отцепа и сократить интервал между отцепами с целью увеличения перерабатывающей способности горки;

- ГРЦ должны сохранять работоспособность при снижении сопротивления изоляции до 3 Ом (при длине секции 11,5 м), что связано с сильным загрязнением на горках балласта и поверхности шпал сыпучими и жидкостными грузами (кислота, соль, нефтепродукты, угольная пыль и т.п.);

- ГРЦ должна сохранять работоспособность при увеличении сопротивления поездного шунта до 0,3 – 0,5 Ом, что связано с сильным загрязнением поверхности рельс на горках изолирующей пылью, техническим маслом, смазкой и др.

На сортировочных горках применяют два принципиально различных типа ГРЦ: нормально замкнутые, в которых путевое реле находится во включенном состоянии при свободном участке и исправной рельсовой цепи, и нормально разомкнутые, в которых путевое реле находится в выключенном состоянии при свободном участке. В настоящее время на сортировочных горках в Украине используются следующие типы ГРЦ:

- нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 50 Гц, используются при автономной тяге и электротяге постоянного тока;

- нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 25 Гц, используются при любом виде тяги;

- переключаемые ГРЦ переменного тока 25 Гц (нормально разомкнутая при работе ГАЦ и нормальна замкнутая при установке организованных маршрутов);

- нормально замкнутые ГРЦ переменного тока 50 Гц с малогабаритной аппаратурой, используются при автономной тяге и электротяге постоянного тока;

- вентильные ГРЦ, используются при любом виде тяги;

- ГРЦ с управляемым вентилем (тиристорные ГРЦ), используются при любом виде тяги.

Нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 50 Гц.

Нормально разомкнутые рельсовые цепи переменного тока 50 Гц применяют на стрелочных изолированных участках и путях механизированных горок при автономной тяге и электрической тяге на постоянном токе. В этих горочных рельсовых цепях используют путевые реле типа НВШ1 – 800 или НРВ1 – 1000. Схема нормально разомкнутой рельсовой цепи переменного тока 50 Гц с двумя дополнительными педалями приведена на рис. 1.1.

Схема нормально разомкнутой ГРЦ переменного тока 50 Гц содержит следующие элементы:

- стрелочное путевое реле СП типа НВШ1 – 800 или НВШ1 – 1100, которые включают по схеме однополупериодного выпрямления с раздельным включением катушек;

- путевой трансформатор ПТ типа ПТМ (ПТМ-А), устанавливается в трансформаторных ящиках в непосредственной близости к изолирующим стыкам и подключается к рельсам с помощью тросовых перемычек сопротивлением не более 0,2 Ом. Для бесстрелочных участков длиной до 50 м допускается размещение до шести трансформаторов ПТМ в одном трансформаторном ящике. Если ГРЦ удалены от трансформаторного ящика, то используется соединение от ящика до кабельной стойки с помощью кабеля, а от кабельной стойки до рельсов – тросовой перемычкой, при этом общее сопротивление кабеля и троса не должно быть больше 0,5 Ом;

- реле контроля напряжения В типа АСШ2–110;

- ограничивающий резистор R0 – 400 Ом (0,2 А);

- резисторы R1 - 400 Ом (0,2 А), резистор R2 (430 Ом, 30 Вт) устанавливается только для реле НРВ1 – 1000;

- две бесконтактные магнитные педали П1 и П2 типа ПБМ – 56;

- блок медленнодействующих повторителей БМП – 62.

Рис. 1.1. Схема нормально разомкнутой рельсовой цепи переменного тока 50 Гц

Если рельсовая цепь свободна, то во вторичной обмотке трансформатора ПТ протекает небольшой ток, значение которого определяется сопротивлением балласта (не должно быть меньше 3 Ом). В результате этого в первичной обмотке трансформатора ПТ также протекает небольшой ток, и падение напряжения на резисторе R1 будет недостаточно для включения реле СП. При занятии ГРЦ отцепом (сопротивление шунта не более 0,5 Ом) происходит увеличение тока, как во вторичной, так и в первичной обмотках трансформатора ПТ. Это приведет к увеличению падения напряжения на резисторе R1, в результате чего реле СП включается.

Для защиты ГРЦ от кратковременного пропадания шунта используются магнитные педали типа ПБМ-56 совместно с блоком медленнодействующих повторителей педальных реле БМП-62. При проходе колесной пары над педалью П1 срабатывает педальное реле ПД1, которое включает медленнодействующие повторители ОПСП и ПОСП с общим суммарным замедлением 1,9 – 2,1 с. Контакты последних подключают параллельно первичной обмотке трансформатора ПТ последовательно включенные резисторы R3 и R4 с общим сопротивлением 1500 Ом, что приведет к включению реле СП. На изолированных участках, головных и первых пучковых стрелках устанавливают по две педали, а на остальных стрелочных участках по одной педали.

Для исключения возможности перевода стрелки при потере шунта в момент прохождения длиннобазных вагонов, ГРЦ оснащаются фотоэлектрическим устройством, которое фиксирует наличие вагона на стрелочном изолированном участке за счет перекрытия светового луча рамой вагона.

В зависимости от назначения нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 50 Гц делятся на три типа:

• тип 1 – на бесстрелочных путевых участках и изолированных стрелочных участках, не включенных в горочную автоматическую централизацию (ГАЦ). Не имеет педалей и блоков медленодействующих повторителей;

• тип 2 – на всех изолированных стрелочных участках, включаемых в ГАЦ и расположенных за первыми стрелками пучков по ходу роспуска. Содержит одну педаль и один блок медленодействующих повторителей;

• тип 3 – на изолированных стрелочных участках головных стрелок и первых стрелках пучков по ходу роспуска, показана на рис. 1.1. Содержит две педали и один блок медленодействующих повторителей.

Регулировка ГРЦ. Нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 50 Гц сразу регулируются на наихудшие условия работы, что исключает необходимость в сезонной регулировке. Перед регулировкой данной ГРЦ необходимо отключить вторичную обмотку трансформатора ПТМ от рельсовых нитей, и подключить резистор с сопротивлением, эквивалентным минимальному сопротивлению изоляции и соединительных проводов – 3,2 Ом. Сопротивление R0 должно составлять 40 Ом при тросовом соединении, и 10-20 Ом присоединении кабель-трос. В соответствии с напряжением сети путем изменения сопротивления резистора R1 устанавливают на обмотке реле СП напряжение в соответствии с регулировочной таблицей. Затем измеряют напряжение на реле СП при наложении на ГРЦ нормативного шунта и воздействии на педаль. Значения напряжений должны находиться в пределах указанных в регулировочной таблице, при минимальном сопротивлении изоляции (3 Ом) и максимальном значении ().

Допустимые значения параметров ГРЦ переменного тока 50 Гц:

- минимальное сопротивление изоляции рельсовой цепи – 3 Ом;

- нормативное сопротивление поездного шунта рельсовой цепи – 0,3 Ом;

- допустимое колебание напряжения питающей сети – 200...240 В;

- время с момента наложения шунта до фиксации занятости – не более 0,35 с;

- максимальная длина рельсовой цепи – 50 м;

- потребляемая мощность - 7 ВА (при свободной ГРЦ), 22 ВА (при занятой ГРЦ и сопротивлении соединительных проводов Rсп = 0,2 Ом) и 14 ВА (при занятой ГРЦ и сопротивлении соединительных проводов Rсп = 0,5 Ом);

- при наложении нормативного шунта сопротивлением 0,3 Ом время срабатывания путевого реле не должно превышать 0,15 с;

- при снятии шунта и при наихудших условиях (сопротивление изоляции равно 3 Ом, а напряжение в сети 240 В) время отпускания путевого реле не должно превышать для реле НВШ1 –800 0,3 с и реле НРВ1 – 1000 0,35 с.

Нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 25 Гц.

Нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 25 Гц, схема которой приведена на рис. 1.2, предназначены для сортировочных горок и маневровых районов станций при любом виде тяги. Данный тип ГРЦ проектируют на всех новых и подвергающихся реконструкции автоматизированных горках, а так же в маневровых районах станций. В этих ГРЦ применяют путевые реле типа ИМВШ – 110 или ИРВ – 110.

Питание ГРЦ 25 Гц производится от преобразователя частоты ПЧ 50/25 – 150, при этом каждый преобразователь питает два луча (мощность каждого луча 75 Вт). Количество ГРЦ, подключаемых к одному лучу, зависит от количества одновременно занятых участков и мощности, потребляемой ими в свободном и занятом состоянии. С целью увеличения количества ГРЦ подключаемых к одному лучу, их объединяют поперек направления скатывания отцепов, что позволяет подключать к одному преобразователю частоты до 25 ГРЦ.

Схема нормально разомкнутой ГРЦ переменного тока 25 Гц содержит следующие элементы:

- путевое реле (ИС или И) типа ИМВШ-110 или ИРВ-110;

- обратный повторитель путевого реле (П или СП) типа НМШ1-1800;

- реле контроля напряжения (3В, 4В) типа АСШ2-110, которое осуществляет контроль напряжения (110 В, 25 Гц) на выходе каждой полуобмотки преобразователя ПЧ50/25-150. Реле 3В и 4В необходимо подключать после последней рельсовой цепи. Если подключить контрольное реле до рельсовых цепей, как показано для реле 4В на рис. 1.2, то обрыв луча 4 не приведет к выключению реле 4В и может привести к аварии;

- преобразователь частоты 1ТПЧ типа ПЧ 50/25-150 с блоком конденсаторов БК;

- ограничивающий резистор R0 – 360 Ом (ПЭ-25);

- релейный резистор Rp – 180 Ом (ПЭ-25);

- путевой трансформатор ПТ типа ПТМ-А (ПТМ), требования к подключению и размещению ПТ аналогичны ГРЦ 50 Гц;

- две бесконтактные магнитные педали П1 и П2 типа ПБМ – 56;

- блок медленнодействующих повторителей БМП – 62;

- фильтр путевой типа ФП – 25, используется в ГРЦ на электрифицированных участках для защиты путевого реле от тягового тока. Путевой фильтр устанавливается на электрифицированных участках ГРЦ, а также на трех ближайших к ним.

Если ГРЦ свободна, то по обмоткам II и III путевого трансформатора протекает небольшой ток, значение которого определяется сопротивление балласта. Это обуславливает малый ток в первичной обмотке трансформатора и напряжение на резисторе Rp будет недостаточно для включения путевого реле 31ИС. Занятие ГРЦ отцепом вызовет шунтирование вторичной обмотки путевого трансформатора и срабатывание путевого реле 31ИС, что в свою очередь выключит стрелочное путевое реле 31СП, контакты которого используются в системе ГАЦ.

Рис. 1.2. Схема нормально разомкнутой рельсовой цепи переменного тока 25 Гц

Подключение путевого реле к резистору Rp через фильтр ФП-25 приводит к потере энергии и требует увеличения коэффициента трансформации трансформатора ПТ. Для ГРЦ с фильтром ФП-25 необходимо поставить перемычку между выводами 5-7 вторичной обмотки трансформатора ПТ, а для ГРЦ без фильтра между выводами 4-7. Горочная рельсовая цепь с фильтром при свободном состоянии потребляет мощность 4,1 ВА, а без фильтра 2,4 ВА. При занятом состоянии ГРЦ с фильтром потребляет мощность 10 ВА, а без фильтра 6,1 ВА.

На электрифицированных участках для пропуска обратного тягового тока используют только однониточные рельсовые цепи. Для равномерного распределения тяговые нити соседних (параллельных) путей соединяют между собой и с отсасывающим фидером. На участках с автономной тягой рельсовые цепи могут быть как однониточными, когда одна из рельсовых нитей является общей для двух или более смежных рельсовых цепей, так и двухниточными, когда обе рельсовые нити смежных рельсовых цепей разделены изолирующими стыками.

В зависимости от назначения нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 25 Гц делятся на четыре типа:

• тип 1 – на бесстрелочных путевых участках и изолированных стрелочных участках, не включенных в горочную автоматическую централизацию (ГАЦ). Не имеет педалей и блоков медленодействующих повторителей;

• тип 2 – на всех изолированных стрелочных участках, включаемых в ГАЦ и расположенных за первыми стрелками пучков по ходу роспуска. Содержит одну педаль и один блок медленодействующих повторителей;

• тип 3 – на изолированных стрелочных участках головных стрелок и первых стрелках пучков по ходу роспуска, показана на рис. 1.1. Содержит две педали и один блок медленодействующих повторителей;

• тип 4 – переключаемая рельсовая цепь, для бесстрелочных путевых участков и изолированных стрелочных участков, входящих в маршруты приема и отправления.

Регулировка ГРЦ. Нормально разомкнутые ГРЦ переменного тока 25 Гц не требуют сезонной регулировки. Перед регулировкой данной ГРЦ необходимо отключить вторичную обмотку трансформатора ПТМ от рельс, и подключить резистор с сопротивлением, эквивалентным минимальному сопротивлению изоляции и соединительных проводов – 3,2 Ом, либо 3,5 Ом при соединении кабель-трос. При этом напряжение на путевом реле не должно быть более 2 В. Если после этого подключить трансформатор к рельсам и напряжение на путевом реле окажется более 2 В, то необходимо принимать меры по очистке балласта. Затем измеряют напряжение на путевом реле при наложении на ГРЦ нормативного шунта, значение напряжения должно быть не менее 3,2 В при снижении питающего напряжения 25 Гц до 105 В.

Параметры ГРЦ 25 ГЦ аналогичны параметрам ГРЦ 50 Гц, за исключением значения нормативного сопротивления поездного шунта, которое в ГРЦ 25 Гц составляет 0,5 Ом, и временные характеристики ее работы определяются для обратного повторителя путевого реле СП.

В общем, нормально разомкнутые ГРЦ обладают следующими преимуществами:

- простота аппаратной реализации;

- высокая скорость срабатывания;

- высокая шунтовая чувствительность;

- возможность подключения кабеля, идущего с поста только к одному концу рельсовой цепи.

Недостатком нормально разомкнутых ГРЦ является отсутствие автоматического контроля исправности элементов схемы.