Надёжность / кустов / курсак 1-3 Ас / 1 и 2 разделы

1.1 Вибір і характеристика рейкового кола

Згідно до завдання на ділянці використовується електротяга змінного струму, частота сигнального струму 25Гц, колійний приймач - ІП. Довжина нерозгалуженого рейкового кола - 1000м. Таким чином було вибране кодове рейкове коло змінного струму частотою 25Гц. Ці рейкові кола використовують на перегонах, а також на ділянках приближення станцій.

1.1.1 Загальна характеристика

Кодові рейкові кола відносяться до універсального виду кіл, які з урахуванням різних частот змінного сигнального стуму та варіантів схем використовуються при будь-якому виді тяги. Це коло має імпульсний характер живлення, завдяки якому має підвищену чутливість до шунта та зламу рейки. Це рейкове коло має високу стійкість до завад, оскільки при імпульсному режимі виключається можливість появи небезпечної відмови у випадку дії на приймач тягового струму. Кодове рейкове коло забезпечує контроль своєї ділянки з урахуванням стану наступної, від цього залежать числові ознаки сигнального коду, що комутується в лінію. Це дозволяє використовувати рейкове коло в якості телемеханічного каналу звязку між сигнальними установками та реалізувати кодову АБ без спеціальних лінійних дротів між прохідними світлофорами. Крім цього апаратура передаючого кінця та рейкова лінія являється також частиною телемеханічного каналу для управління локомотивними пристроями АЛСН. У останніх забезпечений схемний неперервний контроль асинхронного режиму роботи трансмітерних та імпульсних реле сусідніх кіл. З метою досягнення такого режиму у нормальних умовах та забезпечення при цьому нормальної роботи АБ передбачено чергування у рейкових колах кодових колійних трансмітерів з різною довжиною імпульсів кодових циклів. Це забезпечує захист рейкового кола від небезпечної дії імпульсів сигнального струму суміжного рейкового кола при короткому замиканні ізолюючих стиків.

1.1.2 Опис схеми рейкового кола

Рисунок 1.1 – Принципова схема кодового рейкового кола змінного струму частотою 25 Гц

У якості пристрою живлення даних РК застосовується перетворювач частоти (ПЧ) типу ПЧ50/25 потужністю 100 ВА. ПЧ розташовано в релейній шафі (РШ), а живлення відбувається від високовольтної лінії АБ.

Колійним приймачем даних РК виступає реле типу ИМВШ-110, яке також розташовано в РШ. Імпульсне реле сприймає коди (імпульси) від колійних трансмітерів типу КПТШ-515 або КПТШ-715, встановлених на живлячому кінці РК. Для захисту колійного приймача від завад зворотного тягового струму та перевантаження при короткому замиканні ізолюючих стиків використано фільтр типу ФП-25. А для того, щоб узгодити вхідний опір фільтра з низьким хвильовим опором лінії застосовується ізолюючий трансформатор.

Для пропуску зворотного тягового струму на стиках суміжних рейкових кіл встановлено спарені дросель-трансформатори (ДТ) типу 2ДТ-1-150. Також з їх допомогою відбувається передача сигнального струму від джерела в рейкову лінію, а на релейному кінці із рейкової лінії через апаратуру РК на колійний приймач.

Щоб захистити пристрої РК від тягових струмів вище 10 А, які можуть з’явитися при їх асиметрії в рейкових нитках застосовано автоматичні вимикачі типу АВМ-1.

Кодування сигналами АЛСН відбувається з живлячого та релейного кінців на частоті 25 Гц.

Таблиця 1.1 – Елементи кодового рейкового кола змінного струму частотою 25 Гц

Назва елементу	Позначення	Тип
1	2	3
Колійний приймач	И	ІМВШ-110
Фільтр	ФП	ФП-25
Колійний трансформатор	ИТ, Тс	ПРТ-А
1	2	3
Дросель-трансформатор	2ДТ	2ДТ-1-150
Дросель-трансформатор	ДТс	ДТ-0,6-500С
Перетворювач частоти	ПЧ (ДПЧ)	ПЧ50/25-100
Автоматичні вимикачі	QF	АВМ-15А

1.1.3 Розрахункові потужності

Вибране рейкове довжиною 1000м споживає наступні розрахункові потужності.

Таблиця 1.2 – Розрахункові потужності джерела живлення частотою 25 Гц, що споживаються кодовими рейковими колами частотою 25 Гц від перетворювача частоти [1]

Рейкове коло	ℓрк , м	Рсв, Вт	Qсв, вар	Scв, В*А	Рзан, Вт	Qзан, вар	Sзан, В*А
З двома ДТ	1000-1200	35	8,9	36	13,4	13,8	19,5

1.1.4 Регулювання рейкового кола

Метою регулювання рейкових кіл є підтримання на обмотках колійних реле напруг, при яких виконуються нормальний, шунтовий та контрольний режими роботи. Рейкові кола змінного струму регулюють зміною напруги на вторичній обмотці колійного трансформатора або перетворювача. Суть регулювання в тому, що у відповідності зі схемою та регулювальною таблицею для рейкового кола даної довжини напруга на реле встановлюється з урахуванням реального стану баласту.

1.2 Складання схеми заміщення та розробка алгоритмів розрахунку режимів

Для розрахунку і дослідження рейкового кола застосовано схеми заміщення. Тобто схеми, які представляють відомі схеми рейкових кіл через А-параметри. У загальному випадку схема заміщення включає в собі каскадне з’єднання трьох чотириполюсників (ЧП). Початку рейкового кола із апаратурою (П), безпосередньо рейкової лінії (РЛ) та кінця рейкового кола з відповідною апаратурою (К). До складу чотириполюсника П входять такі елементи рейкового кола як: резистор Rо, ізолюючий трансформатор, дросель-трансформатор, опір зєднувальних дротів. До складу чотириполюсника К входять: дросель-трансформатор, який встановлений на релейному кінці, ізолюючий трансформатор, опір зєднувальних дротів. Кожний з елементів також представлений у вигляді чотириполюсника.

Для кожного з п’яти режимів роботи рейкового кола: нормальний, шунтовий, контрольний, режим АЛС та режим короткого замикання(КЗ), складається відповідна схема заміщення.

1.2.1 Характеристика нормального режиму роботи рейкового кола

Нормальним режимом називається такий такий режим роботи, коли рейкове коло справне та вільне від рухомих одиниць, при якому колійний приймач видає дискретну інформацію «Вільно» . Така інформація буде видаватися надійно, якщо в правильно спроектованому та відрегульованому рейковому колі будуть чітко виконуватися дві умови:

- при найбільш несприятливих умовах для передачі енергії [,], рівень сигналу на вході одноелементного приймача відповідає його робочому струму або рівень і фаза сигнала на вході ФЧП відповідає його обертаючому моменту ;

- при критичному сполученні значень основних параметрів, що відповідають сприятливим умовам для передачі енергії , рівень сигналу на вході одноелементного приймача не перевищує його допустиму перегрузку по струму (напрузі) або рівень і фаза сигналу на вході ФЧП не перевищує його перегрузку по обертаючому моменту .

1.2.1.1 Складання схеми заміщення рейкового кола у нормальному режимі

Схема заміщення кодового рейкового кола 25 Гц з колійним приймачем реле типу ИМВШ-110 для нормального режиму роботи, яке зображено на рисунку 1.1, приведена на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема заміщення кодового рейкового кола 25Гц

1.2.1.2 Розробка алгоритму розрахунку рейкового кола у нормальному режимі

Критерієм оцінки нормального режиму є коефіцієнт перевантаження, який визначається як відношення фактичного значення сигналу на вході приймача до робочого значення сигналу. При розрахунку нормального режиму слід визначити напругу джерела живлення в залежності від параметрів колійного приймача та враховуючи коефіцієнт поширення γ та хвильовий опір Zв рейкової лінії.

1.2.2 Характеристика шунтового режиму роботи рейкового кола

Шунтовим режимом називається такий стан Рк, при якому його приймач видає дискретну інформацію «Зайнято» при накладанні в будь-якій точці рейкової лінії поїздного шунта , що має опір не нижче нормативного.

Критерієм надійності шунтового режима являється відношення:

,

де - коеффіцієнт шунтової ччутливості до нормативного поїздного шунта для будь-якої відносної координати рейкової линії, який вираховується при критичних значеннях основних параметрів для цього режиму.

1.2.2.1 Складання схеми заміщення рейкового кола у шунтовому режимі

Рисунок 1.3-Схема заміщення РК у шунтовому режимі

1.2.2.2 Розробка алгоритму розрахунку рейкового кола у шунтовому режимі

Критерієм розрахунку шунтового режиму є чутливість рейкової колії до накладання нормативного шунта Кшн. Для визначення коефіцієнту чутливості знайдено допустиме значення напруги в шунтовому режимі. Для цього повний опір передачі при шунті перемножено на робочий струм колійного приймача. А також використано фактичне значення напруги, яке береться з розрахунку нормального режиму.

1.2.3 Характеристика контрольного режиму роботи рейкового кола

Контрольним режимом називається такий стан РК, при якому колійний приймач передє дискретну інформацію, еквівалентну «Зайнято» , при повному електричному розриві рейкової нитки в будь-якій точці рейкової линії.

Критерієм надійності контрольного режима служить співвідношення:

,

де - коеффіцієнт чутливості кола до обірваної (пошкодженої) нитки, який знаходиться при критичному наборі основних параметрів для цього режима .

1.2.3.1 Складання схеми заміщення рейкового кола у контрольному режимі

Рисунок 1.4 - Схема заміщення РК у контрольному режимі

1.2.3.2 Розробка алгоритму розрахунку рейкового кола у контрольному режимі

Контрольний режим розраховується виходячи із таких понять як: критичний опор ізоляції Riз та місце пошкодження рейки. Цей режим характеризується коефіцієнтом чутливості до пошкодження рейки – відношення допустимої напруги при контрольному режимі до фактичної напруги, що була визначена при розрахунку нормального режиму роботи. Для визначення допустимої напруги слід перемножити коефіцієнт повернення реле, його робочий струм та опір передачі загальної схеми заміщення при контрольному режимі.

1.2.4 Характеристика режиму АЛС

Режимом АЛС називається такий стан справного зайнятого РК, при якому в рейковій петлі створюється рівень кодового сигнала, достатній для надійної роботи локомотивного приймача, розміщеного на віддаленому від генератора АЛСН кінці рейкової лінії.

Критерієм надійності режима АЛСН являється співвідношення:

,

де - фактичний мінімальний струм в рейковій лінії при накладанні нормативного поїздного шунта на віддаленому від генератора кодових сигналів АЛСН кінці рейкової лінії і критичному сполученні основних параметрів для цього режима.

1.2.4.1 Складання схеми заміщення рейкового кола у режимі АЛС

При розрахунку режиму АЛС за критерій оцінки береться коефіцієнт АЛС – це відношення фактичного струму АЛС до нормативного. Для визначення фактичного струму розраховується опір передачі для даного режиму. Схема заміщення приведена на рисунку 1.5.

Рисунок 1.5 - Схема заміщення РК у режимі АЛС

1.2.4.2 Розробка алгоритму розрахунку рейкового кола у режимі АЛС

1.2.5 Характеристика режиму короткого замикання

Режим короткого замикання - це режим роботи генератора при розміщенні нормативного поїздного шунта на початку рейкової лінії, тобто в точці підключення до неї генератора.

До критеріїв режиму короткого замикання відносять струм і потужність генератора.

Зазвичай струм і потужність короткого замикання перевищують струм і потужність при нормальному режимі.

1.2.5.1 Складання схеми заміщення рейкового кола у режимі короткого замикання

Рисунок 1.6 - Схема заміщення РК у режимі КЗ

1.2.5.2 Розробка алгоритму розрахунку рейкового кола у режимі короткого замикання

Даний режим характеризується струм Ікз та потужністю Sкз джерела живлення. Для визначення цих параметрів розраховується вхідний опір короткого замикання. А потім із урахуванням фактичного значення напруги розраховуються безпосередньо Ікз та Sкз.