Рельсовые цепи.

В основу построения почти всех систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) положены рельсовые цепи (РЦ). РЦ называется устройство, использующее рельсовые нити как проводники электрического тока. Электрический ток, протекающий по рельсовым нитям, обозначают «сигнальным» током (Ic).

В СЖАТ рельсовые цепи:

- контролируют состояние (свободность, занятость) участков пути;

- определяют целостность рельсов;

- служат в качестве канала для передачи сигналов.

В СЖАТ используют большое число различных видов РЦ.

РЦ классифицируются в зависимости от:

- области применения:
станционные, перегонные, горочные и т.д.:

- рода сигнального тока:
постоянного тока, переменного тока низких частот (25, 50, 75, 100 Гц);
переменного тока тональных частот (100 … 5,5 КГц);

- способа канализации тягового тока:
однониточные, двухниточные с дроссель – трансформаторами;

- типу приемников:
одноэлементные, двухэлементные;

- конструкции:
разветвленные или неразветвленные,
бесстыковые или с изолирующими стыками,
нормально – замкнутые или нормально – разомкнутые.

 

Наибольшее распространение в системах ЖАТ получили двухниточные нормально – замкнутые РЦ.

РЦ включает в себя три функциональных узла:

- рельсовую линию (две рельсовых нити);

- питающий конец;

-
приемный (релейный) конец.

 

 

Рассмотрим далее назначение и роль отдельных приборов и элементов основных функциональных узлов РЦ.

Изолирующие стыки (ИС).

Изолирующие стыки устанавливают на границах отдельных участков пути для разделения сигнальных токов в смежных РЦ.

ИС работают в трудных условиях, под воздействием больших динамических нагрузок от поездов на рельсы. На них также воздействуют климатические факторы: влага и колебания температуры. Изменение длины рельсовых звеньев под влиянием температуры ведет к механическому разрушению стыков. Все это означает, что изолирующий материал такого стыка должен иметь большую механическую прочность.

Применение получили два типа ИС:
- разборный ИС с фибровой изоляцией (поставляется комплект деталей, в том числе торцевые прокладки, прокладки под накладки, а также изолирующие втулки, одеваемые на болты); (Рис1)

- неразборный клееболтовой ИС. (Рис2)

 

рис.1 рис.2

Наиболее частый отказ ИС – пробой изоляции прокладок и болтов, а также сгон стыков (когда торцевая изолирующая прокладка выдавливается при расширении рельсовых звеньев или плетей, образование наклепов в торцах рельсоНорма на сопротивление ИС – 50 ОМ. Исследованиями установлено, что реально сопротивление ИС может находиться в пределах 100…2000 ОМ, а иногда и выше.

Порядок расстановки ИС в РЦ регламентируется методическими указаниями института «Гипротранссигналсвязь».

Стыковые соединители (СС) устанавливают для стабилизации и уменьшения сопротивления рельсовой линии.

СС в зависимости от способа крепления к рельсу, подразделяют на штепсельные и приварные, а от материала для их изготовления – на стальные и медные. Область применения СС:
Тепловозная тяга: стальной штепсельный (2 провода диаметром 5 мм);
стальной приварной (трос диаметром 7 мм).

 

Как известно, СС является одним из ненадежных элементов РЦ, т.к. часто наблюдается обрыв СС.

Как можно повысить надежность этого элемента?

Из практики известны следующие способы:

1. Дублирование СС.

2. Совершенствование конструкции СС (например, фартучный соединитель).

3. Применение бесстыкового пути.

4. Совершенствование конструкции рельсового стыка (например, графитовая смазка и тарельчатые пружины).

При дублировании применяют также медный штепсельный соединитель. Крепление приварных СС (основных) производится к головке рельсов.

По условиям обеспечения целостности рельса (безопасности движения поездов) и технологии сверления отверстия, допускается крепление штепсельного СС только к шейке рельса.

Разделка соединительного кабеля, связывающего аппаратуру РЦ (поста ЭЦ или релейного шкафа) и рельсовую линию, производится в кабельных стойках (КС), путевых ящиках (ПЯ) или дроссель – трансформаторах (ДТ) в зависимости от вида тяги и области применения (перегоны, станция), размещаемых непосредственно у рельсовой линии. На структурной схеме РЦ указанные устройства обозначены как «устройства согласования».

Непосредственное подключение сигнального тока к рельсам осуществляют тросовые или дроссельные соединители (перемычки).

подключение ПЯ

подключение КС

 

На участках с тепловозной тягой применяют стальные тросовые

перемычки (от КС и ПЯ).

Все виды перемычек крепятся к рельсам болтовым штепсельным соединением от ДТ и штепсельным соединением от КС и ПЯ.

Аппаратура питающего и релейного концов РЦ располагается в релейных шкафах (РШ) или на постах ЭЦ.

Из релейных шкафов и постов ЭЦ соединительный кабель обеспечивает связь с напольными устройствами РЦ.

 

Режимы работы РЦ

Рц имеет следующие режимы работы:

 

- нормальный режим: рельсовая линия исправна и свободна от подвижного состава;

- шунтовой режим: рельсовая линия исправна и занята подвижным составом;

- контрольный режим: рельсовая линия имеет излом рельса (или обрыв стыковых или стрелочных соединителей);

- режим короткого замыкания: шунтирование питающего конца РЦ для проверки работоспособности источника питания по допустимой мощности;

- режим работы АЛС: РЦ занята подвижным составом, приборы АЛС воспринимают импульсы сигнального тока определенного уровня.

 

Реакция РЦ на указанные режимы работы проявляется в изменении уровня и фазы сигнального тока, поступающего в П (фазочувствительный приемник/реле) вследствие чего он может находиться или во включенном или в выключенном состоянии. В нормальном режиме П выдает дискретную информацию «свободно» (фронтовой контакт реле П замкнут), а в шунтовом и контрольном режимах – «занято» (фронтовой контакт реле П разомкнут).

Первичные параметры РЦ:

Условия передачи сигнального тока по рельсовой линии – как всякой электрической цепи с распределенными параметрами – зависят от первичных параметров РЦ:

- удельного сопротивления рельсов Z Ом/км;

- удельного сопротивления изоляции (балласта) Rб Ом*км.

РЦ должна надежно функционировать во всех режимах непрерывно и круглогодично при самых неблагоприятных условиях, т.е при:

- изменении в широком диапазоне сопротивления балласта под влиянием климатических условий (дождь, сухо, мороз) или его загрязненностью солями, металлической пылью;

- изменении сопротивления рельсовой линии из-за плохого состояния стыковых соединителей;

- колебание напряжения ИП, которое в соответствии с ГОСТ составляет от +5% до –10 номинального и т.д.

При техническом обслуживании станционных рельсовых цепей производится проверка их работы в нормальном и шунтовом режимах, а также в режимах АЛС, а выполнение контрольного режима и режима короткого замыкания проверяется расчетным и опытным путем при разработке РЦ. На перегонах в шунтовом режиме РЦ не проверяются.