Какой режим работы рельсовой цепи показан на рисунке

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.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Тема лекции 6

Режимы работы рельсовых цепей

К рельсовым цепям предъявляют разнообразные требования, обусловленные специфичностью их работы. Выполнение этих тре­бований обеспечивает надежность действия систем автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте. При этом наиболь­шее внимание уделяют предотвращению подачи ложной информации о свободности РЦ, поскольку это нарушает условия безопасности движения поездов.

Основные требования к РЦ следующие. При от­сутствии подвижного состава на РЦ путевой приемник должен надежно фиксировать ее свободность. При шунтировании в любой точке рельсовой линии хотя бы одной колесной парой, а также при полном изломе рельса должно фиксироваться занятое со­стояние. В кодовых и кодированных рельсовых цепях с вступлени­ем поезда на входной конец под приемными катушками должен обес­печиваться нормативный ток АЛС, необходимый для действия прием­ных локомотивных устройств.

В соответствии с этими требованиями различают основные ре­жимы работы РЦ — нормальный, шунтовой, контроль­ный и режим АЛС. Во всех указанных режимах РЦ долж­ны надежно функционировать во всем диапазоне изменения парамет­ров рельсовой линии, колебания напряжения источников питания, а также в условиях воздействия помех тягового тока и от других источников. РЦ должны исключать опасные положения при замыкании изолирующих стыков, когда путевой приемник полу­чает сигналы из смежной цепи. Следует отметить, что требования к различным режимам большей частью являются противоречивыми, т. е. значения переменных параметров, которые являются благопри­ятными в одном режиме, в другом оказываются неблагоприятными. Правильно сконструированная и отрегулированная РЦ должна удовлетворять требованиям всех режимов.

Нормальный (регулировочный) режим соответствует свободному состоянию РЦ. В этом режиме путевое реле при непре­рывном питании надежно удерживает якорь в притянутом положе­нии, а при импульсном питании надежно срабатывает от каждого импульса при самых неблагоприятных условиях. Неблагоприятными условиями для нормального режима являются те, которые приводят к снижению тока в путевом реле, т. е. минимальное напряжение источника питания, максимальное сопротивление рельсов и мини­мальное сопротивление изоляции. Если в этих условиях обеспечи­вается нормальная работа путевого реле, то при всех других ус­ловиях (повышение напряжения источника питания, снижение сопро­тивления рельсов и повышение сопротивления изоляции) она тем более будет обеспечена.

Шунтовой режим соответствует занятости РЦ под­вижным составом. В этом режиме путевое реле при непрерывном пи­тании должно надежно отпускать якорь, а при импульсном (кодо­вом) питании исключаться срабатывание реле от импульсов тока. Поскольку требования шунтового режима противоположны требова­ниям нормального, то и неблагоприятные условия этого режима также противоположны условиям нормального режима.

Рекомендуемые материалы

Неблагоприятными условиями для шунтового режима являются те, которые приводят к увеличению тока в путевом реле: макси­мальное напряжение источника питания, минимальное сопротивле­ние рельсов и максимальное сопротивление изоляции, которое для данного режима в расчетах принимается равным бесконечности, т. е. считается, что отсутствует утечка тока через шпалы и бал­ласт. Если шунтовой режим при этих условиях обеспечивается, то при всех других условиях он также будет обеспечиваться.

Надежность работы РЦ в шунтовом режиме харак­теризуется шунтовой чувствительностью, которая со­ответствует максимальному значению сопротивления. Включение это­го сопротивления между рельсами приводит к отпусканию якоря путевого реле. Шунтовая чувствительность в соответствии с действующими техническими условиями должна быть не менее 0,06 Ом. Ее проверяют наложением на рельсы испытательного нормативного шунта сопротивлением 0,06 Ом, при наложении которого в любой точке рельсовой линии путевое реле должно отпускать якорь (непрерывное питание) или не должно перебрасывать якорь (импульсное питание). Для колесных пар вводят предельное сопротивление, которое должно быть не более 0,06 Ом.

Действительное сопротивление поездного шунта, создаваемого колесными парами подвижного состава, обычно составляет тысяч­ные доли Ома, поэтому шунтирование цепи скатами поезда осущест­вляется, как правило, с большим запасом по надежности. При на­личии ржавчины на поверхности рельсов или колесных пар, обле­денения и загрязнения рельсов, особенно при шунтировании лег­кими подвижными единицами, сопротивление поездного шунта уве­личивается. Однако во всех случаях оно не должно превышать 0,06 Ом.

Шунтовая чувствительность цепи зависит от сопротивления по ее концам. Чем выше сопротивление по концам, тем выше ее шунтовая чувствительность при прочих равных условиях, так как бо­лее высокое сопротивление легче шунтируется поездным шунтом. Если сопротивления по концам РЦ не равны между со­бой, то шунтовая чувствительность выше на том конце, на котором выше сопротивление. Таким образом, по условиям обеспечения шунтового режима сопротивления по концам должны выбираться по возможности более высокими.

Контрольный режим, или режим поврежденного рельса, соответ­ствует нарушению целостности рельсовой нити (лопнувший или изъятый рельс) при свободной РЦ. В этом режиме путевое реле не должно срабатывать, т. е. требования этого ре­жима совпадают с требованиями шунтового режима. Поэтому и не­благоприятными условиями для него будут такие, которые приво­дят к увеличению тока в реле. Очевидно, что этим условиям со­ответствует максимальное напряжение источника питания и мини­мальное сопротивление рельсов. Однако в отличие от шунтового режима неблагоприятные условия контрольного режима создаются не в случае максимального сопротивления изоляции, а при не­котором критическом его значении. Это объясняется тем, что при r_и = ¥, что соответствует отсутствию утечки тока через балласт, в  случае лопнувшего рельса или при его изъятии нарушается цепь тока для путевого реле и создаются хорошие условия для отпуска­ния якоря реле.

При минимальном сопротивлении изоляции напряжение на реле также минимально, и в случае повреждения рельса незначительное снижение тока в реле приводит к прекращению его работы. Небла­гоприятные условия создаются при некотором критическом сопро­тивлении изоляции, когда в случае повреждения рельса цепь тока сохраняется (за счет протекания тока через балласт) и в то же время сопротивление изоляции достаточно велико, что приводит к увели­чению тока реле.

Контрольный режим обеспечивается тем лучше, чем ниже сопро­тивления по концам (по условиям обеспечения контрольного режима сопротивление по концам РЦ должно выбираться по возможности более низким). При низком сопротивлении по концам увеличение сопротивления передачи, вызванное повреждением рель­са, приводит к более резкому уменьшению тока в путевом приемни­ке, что повышает чувствительность к повреждению рельса.

Если сопротивление по концам велико, то изменение сопротив­ления передачи, вызванное повреждением рельса, сказывается ме­нее резко, поэтому чувствительность РЦ в контроль­ном режиме снижается. Таким образом, требования к выбору со­противлений по концам по условиям шунтового и контрольного ре­жимов являются противоположными.

На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено, что в используемом на железных дорогах СНГ диа­пазоне частот оптимальные сопротивления по концам должны нахо­диться в пределах 0,2—0,4 Ом. При этом обеспечивается работа РЦ во всех режимах.

Режим АЛС соответствует вступлению поезда на входной конец РЦ. В этом режиме ток в рельсах под приемными катушками локомотива должен быть не менее расчетного, необходи­мого для надежной работы приемных устройств АЛС на локомотиве. Минимальный расчетный ток должен быть не менее 1,2 А при авто­номной тяге, 2 А — при электротяге постоянного тока и частоте сигнального тока 50 Гц, 1,4 А — при электротяге переменного то­ка и сигнальном токе частотой 25 или 75 Гц. Требования этого режима совпадают с требованиями нормального режима, так как в режиме АЛС необходимо обеспечить заданный ток на релейном конце в самых неблагоприятных условиях. Поэтому неблагоприятные усло­вия режима АЛС совпадают с неблагоприятными условиями нор­мального режима — минимальное напряжение источника питания, максимальное сопротивление рельсов и минимальное сопротивление изоляции.

Режим короткого замыкания соответствует моменту шунтирования питающего конца РЦ колесными парами подвижного состава. Этот режим не является основным, при нем проверяется лишь то, что мощность короткого замыкания при максимальном напряжении не превышает допустимую номинальную мощность ис­точника питания.

Неблагоприятные условия для всех рассмотренных режимов ра­боты РЦ приведены в табл. 1.

                                                                           Таблица 1

Условия работы РЦ во всех режимах при задан­ных нормативных параметрах рельсовой линии и оптимальном выбо­ре сопротивлений по концам зависят от длины рельсовой цепи, часто­ты сигнального тока, коэффициента возврата путевого приемника и других факторов.

Длина РЦ во многом определяет условия ее работы во всех режимах. Предельную допустимую длину при заданной час­тоте сигнального тока выбирают такой, чтобы РЦ ра­ботала надежно во всех режимах. Если длина рельсовой цепи ниже предельно допустимой, то она работает в более легких условиях, и все режимы в ней обеспечиваются с некоторым запасом.

В большинстве случаев предельная длина РЦ опре­деляется по условиям контрольного режима. Достаточно точным критерием выбора длины РЦ для различных частот сиг­нального тока является параметр γ1, т. е. затухание рель­совой линии, которое должно оставаться приблизительно постоян­ным. Так как с увеличением частоты тока γ также возрас­тает, то предельная длина РЦ уменьшается.

Расчетная предельная длина РЦ с частотой сиг­нального тока 25 Гц l_пред =3500 м (практически она приня­та равной 2500 м); 50 Гц- lпред=3000 м (принята 2600 м); 75 Гц- l_пред=2700 м (принята 2600 м). При более высоких частотах сигнального тока предельная длина уменьшается примерно обратно пропорционально корню квадратному из частоты сигнально­го тока (рис. 1).

Рис. 1. График зависимости предельной длины рельсовой цепи

от частоты сигнального тока

Предельная длина зависит от коэффициента возврата путевого приемника (путевого реле), который в значительной мере опреде­ляет чувствительность рельсовой цепи к шунту и повреждению рельса. Коэффициент возврата характеризует отношение рабочего тока (напряжения) к току (напряжению), при котором надежно фиксируется занятость рельсовой цепи. Применительно к РЦ непрерывного питания с путевым реле коэффициент возврата реле

Кв = Iо /Iр,

где Iо и Iр — соответственно токи отпускания и срабатывания путевого реле.

Для большей гарантии обеспечения шунтового и контрольного режимов принято, чтобы фактическая сила тока в обмотках реле в шунтовом и контрольном режимах не превышала 60% тока отпуска­ния якоря реле. Поэтому расчетный коэффициент надежного воз­врата

Квн=0,6×Iо/Iр.

Учитывая, что значение Кв для большинства путевых реле не превышает 0,5, для надежного обеспечения шунтового и контроль­ного режимов необходимо, чтобы ток в обмотках реле РЦ с непрерывным питанием при наложении шунта или поврежде­нии рельса составлял не более 30% тока срабатывания (рис. 2,а). При таком низком коэффициенте возврата все режимы РЦ постоянного тока надежно обеспечиваются, если длина РЦ не превышает 1500 м.

Лекция «Руководство, лидерство и власть» также может быть Вам полезна.

Рис. 2. График работы рельсовой цепи в нормальном и шунтовом

 режимах

В импульсных РЦ отпускание якоря реле обеспе­чивается в каждом интервале между импульсами (рис. 2, б). Поэтому для обеспечения шунтового и контрольного режимов доста­точно, чтобы при наложении шунта или повреждении рельса ток в обмотках снижался до значения, обеспечивающего надежное несра­батывание реле. Этот ток (Iнн) принимают равным 75% рабочего тока. Коэффициент возврата импульсной РЦ составляет

Квн=Iнн/Iр=0,75Iр/Iр=0,75.

Более высокий коэффициент возврата обусловливает высокую чувствительность этой РЦ к шунту и повреждению рельса. Это позволяет увеличить предельную длину до 2600 м. При этом обеспечивается такая же чувствительность к шунту и повреж­дению рельса, как и РЦ с непрерывным питанием дли­ной 1500 м. Однако неправильно было бы считать, что только при импульсном питании может быть достигнуто повышение коэффициен­та возврата и как следствие этого предельной длины РЦ. Имеются технические средства, позволяющие реализовать высокий коэффициент возврата и при непрерывном питании. Имеются схемы РЦ, в ко­торых реализуется Квн, близкий к единице, при непрерывном сигналь­ном токе в рельсах.

На условия работы и выбор предельной длины РЦ оказывают влияние пределы изменения напряжения источника пита­ния, поскольку нормальный режим должен обеспечиваться при мини­мальном напряжении источника питания. Чем стабильнее напряже­ние источника питания, тем лучше условия работы РЦ и при прочих равных условиях может быть достигнута более высо­кая ее предельная длина. В соответствии с требованиями ПТЭ отклонение от установлен­ных норм напряжений допускается в сторону уменьшения не более 10%, а в сторону увеличения — не более 5%.

Железнодорожный путь является сложным инженерным сооружением, и не так очевидно, что он еще используется в системах централизации и блокировки, а также, на электрифицированных участках, рельсовые плети являются «второй контактной сетью», доводя низший потенциал для пропуска обратного тягового тока. Рельсы — это токопроводящие элементы электрической цепи, причем, как правило, одновременно нескольких. О том, что же такое рельсовые цепи, как они работают, какие существуют виды и их основные параметры — расскажем в данном материале.

Эта статья предназначена для студентов железнодорожных ВУЗов или профессиональных железнодорожников, а также для технически-продвинутых романтиков. Для обывателей, желающих понять, что же такое рельсовая цепь и для чего она нужна, есть материал здесь.

Что такое Рельсовая цепь?

Рельсовой цепью называется электрическая цепь, включающая источник питания и потребителей (в числе которых может быть путевое реле), в качестве токопроводящих элементов которой выступают рельсовые нити пути.

​На базе рельсовых цепей строятся многие системы железнодорожной автоматики и телемеханики: автоблокировка, АЛСН (автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия), централизация стрелочных переводов и сигналов светофоров, системы диспетчерского контроля, переездная сигнализация и другие.

Таким образом можно выделить основное предназначение рельсовых цепей:

• Контроль занятости участка пути;
• Контроль целостности рельсовой линии;
• Обеспечение передачи сигналов по рельсовым цепям на локомотив для работы АЛСН.

Выше представлена инфографика, с классификацией рельсовых цепей. Далее разберем подробно, что представляет из себя каждая из них.

Для разделения различных рельсовых цепей применяется так называемый изолирующий стык, или изостык, в котором по-сути установлена диэлектрическую прокладку между двумя рельсами.

Рельсовые цепи по принципу действия

Базово рельсовые цепи делятся на две категории: нормально замкнутые (1) и нормально разомкнутые (2). Как известно любая электрическая цепь должна включать источник электродвижущей силы и потребителей электрической энергии. В любых рельсовых цепях всегда присутствует источник питания и приемник, однако в зависимости от принципа действия рельсовой цепи их взаиморасположение может быть различным. В нормально-разомкнутых цепях источник питания и приемник расположены на одном ее конце, в то время как в нормально-замкнутых источник и приемник находятся на противоположных концах цепи.

Нормально-замкнутая рельсовая цепь

В нормально-замкнутых РЦ в тот момент, когда ни одна колесная пара подвижного состава не находится на контролируемом участке, катушка путевого реле находится под током и сигнализирует свободность участка и целостность цепи.

Такие цепи могут работать в четырех режимах:

• Нормальный режим работы, когда состав отсутствует на участке:

Катушка реле, расположенная на противоположном конце цепи от источника питания, оказывается под напряжением, таким образом сердечник катушки втягивается, замыкая контакты реле и сигнализируя свободное состояние контролируемого участка. Путевое реле должно надежно удерживать якорь в притянутом состоянии (при непрерывном питании) или надежно срабатывать от каждого импульса (при импульсном питании).​

Неблагоприятными условиями в данном режиме работы являются: минимальное напряжение источника, минимальное сопротивление изоляции и максимальное сопротивление рельсов.​

• Шунтовый режим:

В данном режиме одна колесная пара замыкает рельсовую цепь шунтируя ее за счет низкого сопротивления колесной пары. Весь ток начинает протекать через колесную пару, создавая своего рода короткое замыкание, а для исключения высоких токов которого используется дополнительное сопротивление (на схеме R0). Соответственно электрический ток в катушке сигнального реле прекращается, и реле переходит в состояние «Занятость участка».

Неблагоприятными условиями являются: максимальное напряжение источника, минимальное сопротивление рельсов, максимальное сопротивление изоляции.​

 Шунтовая чувствительность рельсовой цепи должна ​быть не менее 0,06 Ом.

• В третьем, контрольном режиме работы, нарушается целостность рельсовой цепи, соответственно реле размыкается, при отсутствии падения напряжения на R0.

Неблагоприятными условиями являются: максимальное напряжение источника, минимальное сопротивление рельсов, критическое сопротивление изоляции.​

• Четвертый режим работы АЛС

Данный режим соответствует наезду колесной пары поезда на входной конец рельсовой цепи.​

Ток в рельсах под приемными катушками локомотива должен быть не менее расчетного, необходимого для надежной работы устройств АЛС на локомотиве.​

Минимальный расчетный ток д.б. не менее:​

1. 1,2 А при автономной тяге;​
2. 2 А при электротяге постоянного тока (частота сигн.тока=50 Гц);​
3. 1,4 А при электротяге переменного тока (частота сигн.тока=25 Гц).​

​Неблагоприятные условия совпадают с ​нормальным режимом работы.​

Нормально-разомкнутая рельсовая цепь

В таких цепях при отсутствии колесной пары на контролируемом участке, путевое реле обесточено. Источник питания и реле находятся рядом друг с другом на одном конце цепи, при этом к одному полюсу питания подключается одна рельсовая плеть, а противоположная подключается к катушке реле, второй вывод которой подключается к другому полюсу питания.

В момент наезда на контрольный участок колесная пара замыкает электрическую цепь, и в катушке реле появляется ток. Есть данные о том, что такие цепи обладают большим быстродействием при определении занятости участка. Это происходит из-за того, что якорь реле быстрее притягивается к катушке, нежели под действием пружины, возвращается в исходное состояние. Но однозначным преимуществом нормально-разомкнутой рельсовой цепи является экономия кабелей, так как в качестве проводов используются непосредственно рельсы. Одновременно с этим такая цепь лишена важного качества — возможности контролировать свою целостность и исправность элементов, и это ограничивает ее использование только сортировочными горками.

Параметры рельсовых цепей

Рельсовые цепи работают на различных схемах питания, с разным характером подачи сигнального тока, от чего зависят их параметры. В качестве сигнального применяется как постоянный, так и переменный ток. В случае с переменным током его частота варьируется от 25, 50 Гц, либо частоты от 420 — 780 Гц и 4,5 — 5,5 кГц, в тональном режиме работы.

При передаче сигнального тока от источника к потребителю на преодоление электрического сопротивления среды приходится тратить часть энергии, помимо сопротивления рельсовых нитей имеют место токи утечки, возникающие через низкое сопротивление изоляции. Рельсовая цепь хоть и изолирована от земли, все же конкретное сопротивление этой изоляции зависит от балласта, на котором лежит путь, от материала шпал, загрязнения пути, температуры и влажности среды (наличия осадков), зазора между балластом и подошвой рельса. Железобетонные шпалы обладают меньшим сопротивлением изоляции и уступают шпалам из дерева, по этому применяются дополнительные резиновые прокладки между рельсом и шпалой. Минимальное сопротивление изоляции в норме должно быть не менее 1 Ом*км, зимой 100 Ом*км. Удельное сопротивление зависит от частоты тока и тем выше, чем выше частота.

Также источник питания может работать в нескольких режимах: непрерывном, импульсном и кодовом. Последний применяется для передачи сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Действующие показания светофора кодируются специальным устройством, и передаются по рельсам на приемные катушками, установленные на любом локомотиве или самоходном подвижном составе.

Обратный тяговый ток

Любая рельсовая нить для электродвижущего подвижного состава выполняет роль низшего потенциала по отношении к контактной сети. Токи, протекающие от локомотива к тяговой подстанции, достигают огромных значений, и безусловно могут повлиять на работу рельсовых цепей. Обратный тяговый пропускается по одной нити цепи в случае с однониточными цепями, или по двум нитям, в двухниточных рельсовых цепях. Основной проблемой является разделение разных рельсовых цепей, соединенных для прохождения тягового тока. И если в однониточных цепях тяговый ток попеременно может передаваться по одной из нитей, то в двухниточных цепях приходится устанавливать разделяющие дроссель-трансформаторы. Стоит отметить, что в однониточных цепях невозможна передача сигналов АЛСН, а значит их применение сильно ограничено.

Параметры дроссель-трансформаторов

Первые цифры в названии определяют полное сопротивление переменному сигнальному току частотой 50 Гц (0,2 и 0,6), вторые цифры определяют номинальный тягового тока, на который рассчитана основная обмотка (500 и 1000 А на каждый рельс).​

Основная обмотка дроссель-трансформатора выполнена из медной шины большого сечения и имеет малое сопротивление постоянному тяговому току (от 0,0008 до 0,0024 Ом).​

У дроссель-трансформатора ДТ-0,2  дополнительная обмотка имеет несколько выводов, что позволяет устанавливать различные коэффициенты трансформации (7, 10, 13, 17, 23, 30, 33, 40). Основная обмотка содержит 14 витков из медной шины сечением 100 мм2 для ДТ-0,2-500 и 221 мм2 для ДТ-0,2-1000. Поскольку в рельсовых цепях практически применяют дроссель-трансформаторы ДТ-0,2 с коэффициентом трансформации 17 или 40, с 1985 г. завод выпускает ДТ-0,2, имеющие только один коэффициент трансформации (17 или 40). Дроссель-трансформаторы с коэффициентом 40 имеют на крышке маркировку  n=40, а с коэффициентом 17— не имеют маркировки.​

У дроссель-трансформатора ДТ-0,6  дополнительная обмотка имеет только два вывода, коэффициент трансформации равен 15. Основная обмотка содержит 16 витков медной шины сечением 100 и 243 мм2 для ДТ-0,6-500 и ДТ-0,6-1000 соответственно.​

Основные элементы рельсовой цепи

Рельсовые соединители

Стальной штепсельный рельсовый стыковой соединитель состоит из двух стальных проволок диаметром 5 мм, заварен­ных по концам в штепселя конической формы. Длина соедини­теля в развернутом виде 1276 мм.  ​

Стальной приварной рельсовый соединитель состоит из куска стального троса диаметром 6 мм, заваренного по концам в стальные наконечники (манжеты). Длина соединителя в выпрямленном состоянии 200 мм, масса 36 г. Стальные приварные соединители устанавливают на участках без электротяги.​

На электрифицированных участках применяют приварные медные рельсовые соединители   Такие соединители предназначены для уменьшения сопротивления не только сигнальному, но и тяговому току. Соединитель представляет собой гибкий медный трос длиной 200 мм, заваренный по концам в стальные наконечники (манжеты).

Изолирующие стыки

Изолирующие стыки устанавливают для электрического разделения смежных рельсовых цепей. Изолирующий стык состоит из двух металлических накладок фасонной формы, стянутых болтами. Болты изолированы от рельса изолирующими втулками. Между накладками и рельсами установлены изолирующие прокладки, а между торцами смежных рельсов — стыковая изолирующая прокладка. Изолирующий стык крепят навесу без сдвоенных шпал.​

На участках бесстыкового пути устраивают высокопрочный стык с пазухами между накладками и рельсом, заполненными изолирующей композицией. При помощи болтов обеспечивается необходимое сжатие склеиваемых поверхностей на период отвердения клеевого шва.

Схемы рельсовых цепей

Рельсовая цепь постоянного тока с импульсным питанием

В импульсных рельсовых цепях постоянного тока путевое реле всегда размещают на выходном конце блок-участка — импульсы для питания реле посылаются по ходу поезда. 

Кодовые рельсовые цепи переменного тока 50 Гц без дроссель-трансформаторов 

Применяют на перегонах участков без электротяги с учетом последующей электрификации или там, где не предусмотрен переход на электротягу, но имеется надежный источник электроснабжения переменного тока 50 Гц от основной и резервной линий.

Рельсовая цепь постоянного тока с непрерывным питанием

Для контроля замыкания изолирующих стыков предусматривают чередование полярности тока в смежных рельсовых цепях.​

Рельсовые цепи постоянного тока с непрерывным питанием используются только на станциях участков, не подверженных влиянию блуждающих токов. ​

Рельсовые цепи переменного тока

Двухниточная рельсовая цепь с дроссель-трансформаторами и фазочувствительным путевым реле ДСШ-12 или ДСР-12

Двухниточная рельсовая цепь с дроссель-трансформаторами и фазочувствительным путевым реле ДСШ-12 или ДСР-12​

Однониточные рельсовые цепи переменного тока 50 Гц​

АВМ -автоматические выключатели многократного действия для защиты аппаратуры от случайного повышения тягового тока

Разветвленные рельсовые цепи​

В случае кодирования бокового пути размещение стрелочных соединителей по типовой схеме изоляции не обеспечивает нормальной работы устройств АЛС в маршрутах приема поездов на боковой путь и отправления с бокового пути. ​

Это обусловлено тем, что при проследовании поезда по стрелке на боковой путь   имеются участки, в которых кодовый ток полностью отсутствует или значительно ослаблен. Такие участки (рис. а) обозначены буквами а, b, с.​ В маршруте приема на боковой путь при типовом размещении соединителя в участках а и с кодовый ток  полностью отсутствует, а на участке b ослаблен.​ Для повышения надежности действия АЛС при следовании поезда на боковой путь стрелочные соединители необходимо размещать по схеме (рис. б).​ Соединители 1 и 2 обеспечивают протекание всего кодового тока по участку а, а на участках b и с — большей его части.

Используемая литература

• Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учеб. для вузов/ Ю. А. Кравцов, В. Л. Нестеров, Г. Ф. Лекута и др.; под ред. Ю. А. Кравцова. М.: Транспорт, 1996. 400с.
• Википедия: Рельсовая цепь
• Интернет-ресурс ppt-online.org