ТЗА / КП / ТЗА Строєв / 1

1.2 Складання схеми заміщення та розробка алгоритмів розрахунку режимів

При аналізі та розрахунку рейкові кола замінюють схемою заміщення. Вона складається із каскадного з’єднання трьох чотирьохполюсників Н, РЛ і К, які заміщують відповідно апаратуру на початку рейкової лінії, рейкову лінію та апаратуру в кінці рейкової лінії. В схему заміщення включаються тільки ті елементи, які приймають участь в процесі передачі електричної енергії від джерела живлення до приймача.

Розрізняють п’ять режимів роботи рейкового кола: нормальний, шунтовий, контрольний, режим АЛСН та режим к.з.

Для спрощення розрахунків, РК представляють відповідною математичною моделлю (схемою заміщення) для кожного режиму. Залежно від виду вживаної схеми заміщення розрізняють чотирьохполюсні і багатополюсні моделі. Класичний метод розрахунку заснований на використанні чотирьохполюсних моделей.

Для кожного з режимів використовують свою схему заміщення.

По завданню курсової роботи, потрібно розрахувати кодове рейкове коло змінного струму 50 Гц при електротязі постійного струму, що зображена на рисунку 1.1. Складемо для нього схему заміщення у нормальному режимі.

Рисунок 1.2 – Схема заміщення кодового РК для нормального режиму

В якості джерела живлення виступає колійний трансформатор ПТ.

Нормальний режим характеризується вільністю рейкової лінії від рухомого складу та справністю рейок. При цьому потрібно забезпечити надійну роботу приймача, при якій він видає дискретну інформацію “вільно”.

Для забезпечення роботи РК в нормальному режимі необхідне виконання двох граничних умов:

1) при мінімальній напрузі джерела живлення і якнайгірших умовах для передачі сигналу, напруга (струм) на вході путнього приймача повинні бути не нижче за значення надійного спрацьовування;

2) при максимальній напрузі джерела живлення і якнайкращих умовах для передачі сигналу, напруга (струм) на вході путнього приймача повинні бути не вище за значення допустимого перевантаження.

Критеріями першої умови є напруга , струм і потужність джерела живлення, при яких колійний приймач надійно спрацьовує. Критерієм другої умови служить співвідношення ,

де - максимальний, а - допустимий коефіцієнт перевантаження колійного приймача.

При розрахунку РК в нормальному режимі потрібно визначити мінімальну напругу джерела живлення. Відомі первинні параметри рейкової лінії: опір ізоляції РЛ Rіmin та питомий опір рейок Z ( вибирається в залежності від частоти сигнального струму з таблиці )[4]. Використовуючи первинні параметри визначаю вторинні параметри: коефіцієнт поширення γ та хвильовий опір Zв. Далі розраховуємо третинні параметри ( А-параметри ) рейкової лінії для нормального режиму. Вони будуть змінюватись в залежності від режиму. Параметри чотирьохполюсників Н і К постійні і не залежать від режимів роботи рейкового кола.

Вся схема рейкового кола між джерелом живлення і колійним приймачем може бути замінена загальним ЧП, коефіцієнти якого розраховуються як добуток матриць коефіцієнтів чотирьохполюсників Н, РЛ і К. Коли відомі коефіцієнти загального ЧП і параметри реле ( робоча напруга та струм ), знаходимо мінімальну напругу Umin і струм Imin джерела живлення.

За значенням Umin потрібно встановити напругу на колійному трансформаторі як найближче більше від Umin.

Для забезпечення роботи РК в шунтовому режимі (рейкове коло заняте рухомим складом), необхідно, щоб при максимальній напрузі джерела живлення і якнайкращих умовах для передачі сигналу, напруга (струм) на вході колійного приймача були не вище за значення його надійного відпуску (неспрацьовування).

Критерієм шунтового режиму є коефіцієнт шунтової чутливості

,

де, — напруга надійного відпуску (неспрацьовування) путнього приймача;

— фактична напруга на вході путнього приймача при накладенні на РЛ нормативного шунта і якнайкращих умовах для передачі сигналу.

В шунтовому режимі РК її приймач повинен видавати дискретну інформацію “зайнято” при накладанні в будь-якій точці рейкової лінії поїзного шунта, що дорівнює нормативному або менше нормативного.

Схема заміщення РК для шунтового режиму показана на рисунку 1.3.

Рисунок 1.3 - Схема заміщення кодового РК для шунтового режиму

Розрахунок проводять так, як і для нормального режиму, послідовним обчисленням напруги і струму на вході кожного ЧП каскадної схеми заміщення РК. Розраховую коефіцієнти ЧП, що заміщують РЛ довжиною l при накладанні нормативного шунта опором Rшн на відстані Х від релейного кінця. Далі визначаю допустимі напруги в шунтовому режимі на релейному та живлячому кінцях РК з урахуванням Uфmin, що був знайдений у нормальному режимі.

Рівень сигналу на колійному приймачі залежить від координати точок накладення шунта. Тому в загальному випадку розрахунок шунтового режиму слід виконувати кілька разів, з метою знаходження тієї координати, в якій шунтова чутливість мінімальна.

Характер зміни шунтовій чутливості залежить від модулів і аргументів вхідних опорів чотириполюсників по відношенню до рейкової лінії.

Для забезпечення роботи РК в контрольному режимі (обрив рейкової нитки) необхідно, щоб при максимальній напрузі джерела живлення і якнайкращих умовах для передачі сигналу напруга (струм) на вході колійного приймача були не вище за значення його надійного відпуску (неспрацьовування).

Критерієм контрольного режиму є коефіцієнт чутливості до пошкодженої рейки

де, — фактична напруга на вході путнього приймача при обриві рейкової нитки і якнайкращих умовах для передачі сигналу.

На відміну від шунтового режиму, найбільш сприятливі умови для розповсюдження сигналу в контрольному режимі складаються при деякому критичному значенні опору ізоляції, і при знаходженні місця обриву в критичній точці РЛ. Тому в загальному випадку розрахунок контрольного режиму слід виконувати кілька разів, з метою знаходження тієї координати, в якій чутливість до пошкодженої рейки мінімальна.

Дослідженнями встановлено, що критичний опір ізоляції зростає із зменшенням коефіцієнта поверхневої провідності, збільшенням довжини РЛ, частоти сигнального струму і модулів вхідних опорів чотириполюсників Н і До по відношенню до рейкової лінії. При рівності цих опорів критичне місце обриву знаходиться посередині РЛ.

Схема заміщення для контрольного режиму показана на рисунку 1.4.

Рисунок 1.4 - Схема заміщення кодового РК для контрольного режиму

Контрольний режим слід розрахувати при критичному опорі ізоляції Riкр та критичній відстані Хкр від кінця РЛ до місця пошкодження рейки, коли чутливість до обриву рейкової лінії Ккп відповідає мінімальному модулю опора передачі в контрольному режимі.

Режимом АЛСН називається такий стан справної зайнятою РК, при якому в рейковій петлі на віддаленому від генератора кінці РЛ створюється рівень кодового сигналу, достатній для надійної дії локомотивного приймача.

Нормативний струм АЛСН при електротязі змінного струму складає - 1,4 А.

У кодових РК змінного струму використовуються одні і ті ж сигнали для передачі по РЛ інформації між прохідними світлофорами і між колійними і локомотивними пристроями. При цьому живлення РК здійснюється назустріч рухомому потягу. У РК з накладенням кодових сигналів АЛСН, зокрема, в тональних рейкових ланцюгах, використовуються два канали: один для забезпечення роботи колійного приймача, інший - для локомотивного приймача. Посилка кодових сигналів в РЛ може передбачатися з обох кінців РК.

Критерієм надійності режиму АЛСН є відношення

де, — фактичний мінімальний струм в рейках при накладенні нормативного шунта на віддаленому від генератора кінці РЛ. Якнайгіршими умовами для режиму АЛС є такі ж, що і для нормального режиму - мінімальна напруга джерела, мінімальний опір ізоляції РЛ і максимальний опір рейок.

Схема заміщення для режиму АЛСН показана на рисунку 1.5.

Рисунок 1.5 - Схема заміщення кодового РК для режиму АЛСН

Коефіцієнти ЧП заміщення рейкової лінії розраховуються аналогічно нормальному режиму при Rimin та питомим опором рейок, що відповідають несущій частоті кодових сигналів АЛСН. Мінімальну напругу та струм кодового трансформатора можна розрахувати так же, як і в нормальному режимі.

Під режимом короткого замикання (к.з.) розуміється режим роботи джерела (сигнального або кодового струму) при розташуванні шунта потягу в точках підключення цього джерела до РЛ. При цьому опір шунта можна приймати рівним нулю, оскільки за якнайгірших умов РК повністю зайнята рухомим складом.

Критеріями режиму к.з. є струм і потужність генератора, що розраховуються при його максимальній вихідній напрузі. Зазвичай струм і потужність к.з. більше, ніж в нормальному режимі. Проте в схемах РК з обмежувачем місткості таке співвідношення може не дотримуватися.

Схема заміщення для режиму к.з. показана на рисунку 1.6.

Рисунок 1.6 - Схема заміщення кодового РК для режиму к.з.