41

1.2 Складання схеми заміщення та розробка алгоритмів розрахунку режимів

Для кожного режиму функціонування рейкового кола складається відповідна схема заміщення.

При аналізі та розрахунку рейкові кола заміняють схемою заміщення, яка складається з каскадного з’єднання трьох чотириполюсників: початку(П), рейкового кола(РК) та кінця(К), які заміщають 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.

Схеми заміщення відбивають роботу конкретного приладу або пристрою. Чотириполюсник Н та К у загальному випадку повинен вважатися несиметричним. Чотириполюсник РЛ у нормальному режимі симетричний, а в шунтовому режимі і контрольному режимі можуть бути симетричними і несиметричними. У шунтовому режимі це визначається місцем накладення шунта. У контрольному режимі це визначається місцем ушкодження рейкової нитки. Для кожного з режимів роботи використовують свою схему заміщення. При цьому в розрахунках усіх режимів рейкового кола коефіцієнти чотириполюсників Н і К для кожної конкретної схеми приймаються незмінними.

На рисунку 1.2 наведена схема заміщення рейкового кола в нормальному режимі роботи. Даний режим характеризується тим, що рейкове коло вільне від потягу та всі його елементи знаходяться в справному стані.

На рисунку 1.3 представлена схема заміщення рейкового кола у шунтовому режимі, який характеризується тим, що потяг знаходиться на рейковій лінії на вхідному релейному кінці.

Рисунок 1.3 – Схема заміщення у шунтовому режимі

На рисунку 1.4 наведена схема заміщення рейкового кола в контрольному режимі, коли спостерігається злам або вилучення рейки.

Рисунок 1.4 – Схема заміщення в контрольному режимі

Схеми заміщення для останніх режимів роботи рейкового кола розглядаються як частинні випадки загальної схеми заміщення зображеної на рисунку 1.5.

Для режиму АЛС розглядається загальна схема заміщення при відсутності чотириполюсника кінця та підключенні нормативного шунту до чотириполюсника рейкової лінії, при цьому параметри чотириполюсника рейкової лінії змінюються залежно від місця знаходження шунту. Схема заміщення рейкового кола при режимі АЛС зображена на рисунку 1.5

Рисунок 1.5 – Схема заміщення в режимі АЛС

При складанні схеми заміщення для режиму короткого замикання не враховуються чотириполюсники кінця та рейкової лінії при цьому опір R=0 під’єднується до чотириполюсника початку.

На рисунку 1.6 зображена схема заміщення рейкового кола в режимі КЗ, коли потяг знаходиться на рейковій лінії даної ділянки на живлячому кінці.

Рисунок 1.6 – Схема заміщення в режимі КЗ

Розрахунок рейкового кола ведеться по схемах заміщення конкретно для кожного режиму. На першому етапі складаються матриці чотириполюсника початку та чотириполюсника кінця, ці матриці знаходять шляхом перемноження матриць чотириполюсників елементі які входять у даний чотириполюсник. Перемноження матриць відбувається у напрямку передачі сигналу. Наступним етапом є розрахунок нормального режиму, у якому треба визначити параметри живлячого трансформатора або перетворювача частот в залежності від вхідних параметрів колійного приймача при найбільшому загасанні у рейковій лінії.

Розрахунок ведеться з кінця рейкового кола, з урахуванням всіх елементів які впливають на передачу сигналу. Спочатку, за допомогою основних рівнянь чотириполюсників знаходимо напругу та струм на кінці рейкової лінії. Аналогічно по знайденим значенням знаходимо напруги та струм на початку рейкової лінії та мінімальні напругу та струм перетворювача частоти який виступає у ролі джерела живлення. Далі знаходимо номінальні напругу та струм перетворювача частоти з урахуванням коливань напруги у мережі. Критерієм оцінки нормального режиму є коефіцієнт перевантаження реле, який представляє собою відношення фактичного значення сигналу визначаючого спрацювання приймача рейкового кола, до порогового значенню сигналу при якому спрацьовує приймач, іншими словами, це відношення напруги або струму на вході приймача при нормальному режимі та фактичних умовах роботи до напругу або струму спрацювання.

Алгоритм розрахунку рейкового кола у нормальному режимі зображений на рисунку 1.7

Наступним етапом є розрахунок шунтового режиму. Цей режим характеризує такий стан рейкового кола, при якому її приймач видає дискретну інформацію “0” при накладанні у любому місці рейкової лінії поїзного шунту опором не нижче нормативного. Критерієм оцінки шунтового режиму є коефіцієнт шунтової чутливості, який у розрахунку визначається як відношення допустимої напруги у шунтовому режимі до фактичної напруги джерела живлення. Допустиме значення напруги у шунтовому режимі знаходиться як перемноження повного опору передачі при шунті на робочий струм колійного приймача. Фактичне значення напруги джерела живлення береться з розрахунку нормального режиму.

Алгоритм розрахунку рейкового кола у шунтовому режимі зображений на рисунку 1.8

Рисунок 1.7 – Алгоритм розрахунку рейкового кола у нормальному

Рисунок 1.8 – Алгоритм розрахунку рейкового кола у шунтовому режим

При розрахунку шунтового режиму треба виявити значення змінних параметрів при яких рейкове коло буде працездатне. Коефіцієнт шунтової чутливості повинен бути більше одиниці.

Контрольним режимом називається такий стан рейкового кола , при якому колійний приймач передає дискретну інформацію “зайнято ” при повному розриві рейкової ниті у точці рейкової лінії. Контрольний режим розраховується при найгірших умовах для цього режиму. Найгіршими умовами для контрольного режиму вважаються ті умови, при яких сигнал на вході колійного приймача максимальний для даного режиму, а саме напруга джерела живлення максимальна, опор ізоляції - критичний, опор рейкових нитей - мінімальний, опор елементі ввімкнених послідовно мінімальний, опор елементів ввімкнених паралельно - максимальний, точка зламу - критична. Критерієм оцінки контрольного режиму є коефіцієнт чутливості до пошкодженої рейки, який повинен бути більше одиниці.

Контрольний режим розраховується аналогічно шунтовому режиму, методом порівняння напруг, тільки замість допустимого значення напруги у шунтовому режимі, береться допустима напруга при контрольному режимі. Ця напруга знаходиться при перемноженні значення опору передачі загальної схеми заміщення при контрольному режимі на робочий струм колійного приймача з урахуванням приведеного коефіцієнта повернення реле.

Алгоритм розрахунку рейкового кола у контрольному режимі зображений на рисунку 1.9

Режимом АЛС називається такий стан зайнятого рейкового кола, при якому у рейковій петлі встановлюється рівень кодового сигналу, достатнього для надійної дії локомотивного приймача, розташованим на віддаленому від генератора АЛС кінці рейкової лінії.

При розрахунку рейкового кола в режимі АЛС треба визначити опор передачі, фактичний мінімальний струм в рейковій лінії при накладанні нормативного шунту. Нормативний струм повинен забезпечуватися вже при вступі рухомої одиниці на початок рейкового кола. Критерієм оцінки режиму АЛС є коефіцієнт АЛС який показує на скільки фактичний струм перевищує нормативний, цей коефіцієнт повинен бути більше одиниці. Коефіцієнт АЛС знаходиться як відношення фактичного струму АЛС спостерігаємого у рейковій лінії до нормативного струму. Фактичний струм знаходиться як відношення фактичної напруги джерела живлення до опору передачі рейкової лінії у режимі АЛС.

Алгоритм розрахунку рейкового кола у режимі АЛС зображений на рисунку 1.10

Рисунок 1.9 – Алгоритм розрахунку рейкового кола у контрольному режимі

Рисунок 1.10 – Алгоритм розрахунку рейкового кола у режимі АЛС

Під режимом короткого замикання розуміється режим роботи генератора при розташуванні нормативного поїзного шунту на початку рейкової лінії, тобто у точці підключення до неї генератора.

При розрахунку рейкового кола у режимі короткого замикання треба визначити струм короткого замикання, потужність джерела живлення. Потужність у режимі короткого замикання у значній мірі від узгодження обмежуваного опору та вхідного опору рейкового кола. Струм короткого замикання знаходиться як відношення фактичної напруги джерела живлення до опору короткого замикання, відповідно опор короткого замикання знаходиться як співвідношення параметра В до параметра D чотириполюсника початку. Потужність рейкового кола у режимі короткого замикання знаходиться при перемножені фактичної напруги джерела живлення на спряжений комплекс струму

Алгоритм розрахунку рейкового кола у режимі КЗ зображений на рисунку 1.11

Рисунок 1.11 – Алгоритму розрахунку рейкового кола у режимі КЗ