Вход — sdo.rzd.ru/lms 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:
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
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.
Неблагоприятными условиями являются: максимальное напряжение источника, минимальное сопротивление рельсов, критическое сопротивление изоляции
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. не менее:
- 1,2 А при автономной тяге;
- 2 А при электротяге постоянного тока (частота сигн.тока=50 Гц);
- 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
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
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 50 Гц с малогабаритной аппаратурой широко используют на некодированных путях станций без электротяги
Фазочувствительные рельсовые цепи переменного тока 50 Гц. с путевыми реле ДСР-12 или ДСШ-12 применяют на станциях участков с автономной тягой, подлежащих электрификации
Двухниточная рельсовая цепь с дроссель-трансформаторами и фазочувствительным путевым реле ДСШ-12 или ДСР-12
Может применяться на всех путях и стрелочных путевых участках станций
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. Соединители 1 и 2 обеспечивают протекание всего кодового тока по участку а, а на участках b и с — большей его части.
Вся информация, изложенная в данной статье, носит исключительно теоретический характер. Вмешиваться в штатную работу железных дорог законодательно запрещено, за это предусмотрена как административная, так и уголовная ответственность!
На железнодорожных форумах можно наткнуться на видео, в котором молодые люди с помощью обыкновенного провода замыкают рельсы перед светофором между собой, происходит небольшой щелчок с искрением, и светофор меняет сигнал с «зеленого» на «красный». После размыкания рельсов смены показаний светофора не происходит, он так и остался в запрещающем положении. Молодые люди на видео ничего не поясняют, так что никакого положительного контекста выделить в их действе не получается. Что же на самом деле происходит с светофором, и почему так делать нельзя, поговорим в данном материале.
Что такое рельсовая цепь и автоблокировка
На железной дороге для организации интервального движения поездов, а также в целях обеспечения безопасности от столкновений применяется так называемая «автоблокировка«. Более подробно об этом изобретении можно прочитать здесь, а сейчас ограничимся тем, что оно обеспечивает смену сигнала железнодорожного светофора на «красный» при проезде через него первого вагона электропоезда или локомотива, при этом и предшествующие светофоры также изменят показания: ближайший светофор на «желтый», а следующий уже на «зеленый». Такая смена сигналов будет происходит при каждом пересечении поездом всех последующих светофоров.
А каким образом автоблокировка «понимает», что поезд проехал определенный участок, или находится в данный момент на нем?
Это происходит благодаря Рельсовой цепи (если вы ищите профессиональный материал по данной теме, переходите сюда). Каждая рельсовая нить полностью электрически изолирована от другой рельсовой нити, а через определенные промежутки в каждой нити устанавливается изолирующий стык, разделяющий рельсовые цепи на так называемые «блок-участки». На сегодняшний день применяются несколько разновидностей рельсовых цепей, но основной принцип заключается в следующем. Одна рельсовая нить в начале блок-участка подключается к плюсовой клемме источника постоянного напряжения, а другая к минусовой. В конце блок участка две рельсовые нити подключены к специальному «Путевому реле», катушка которого притягивает сердечник, так как ток спокойно протекает через нее. Замкнутое положение реле означает, что на блок участке не находится ни одна единица подвижного состава.
Каждая колесная пара вагона или локомотива сделана из стали, и, соответственно, является проводником электрического тока, с небольшим сопротивлением из-за огромного сечения. Так что когда колесная пара проезжает изолирующий стык, она сразу замыкает рельсовую цепь, являясь своего рода «шунтом».
Теперь электрический ток уже не может протекать в катушке реле, так как его полностью забирает шунтирующая колесная пара. Реле размыкается — соответственно блок участок считается занятым, а светофоры переключают показания на «красный», предыдущий светофор на «желтый», и следующий уже «зеленый».
Что произойдет если замкнуть рельсовую цепь проволокой или проводом?
Понятное дело, что замыкая рельсы между собой с помощью токопроводящего элемента, коим может быть кусок проволоки, провода или вообще любая подходящая железяка, реле автоблокировки воспримет это действие аналогично тому, что на данный участок вдруг свалился вагон. Соответственно произойдет переключение светофора, что приведет к полной остановке движения на данном участке на то время, пока сцбисты (так называют инженеров, занимающихся эксплуатацией систем централизации и блокировки) не выяснят в чем причина, ведь может быть от грузового поезда отцепился последний вагон и покатился назад.
Проблемы поджидают и машинистов поездов, следующих по предыдущим блок-участкам. Резкая смена сигналов на «красный» и «желтый» вызовет автоматическое срабатывание экстренного торможения, в ходе которого пассажиры вполне могут попадать с полок и получить травмы.
Что будет за такие проделки?
Таких шутников, снимающих ролики в популярную соцсеть, умеют отлавливать. Причем им светит довольно серьезная ответственность, как административная, так и уголовная. Кстати от того, получит ли какой-нибудь пассажир травму в результате экстренного торможения, и будет зависеть тяжесть наказания. А ущерб, причиненный таким пассажирам, придется выплачивать из своего кармана, или кармана родителей.
Также не стоит думать, что железная дорога не выкатит иск на компенсацию убытков в результате вынужденного простоя. Многие пассажиры могут иметь другие билеты на руках, и опоздание в аэропорт обязательно обернется в копеечку, которую у РЖД отсудит опоздавший пассажир, а РЖД уже отсудит с пойманного нарушителя.
Такой эксперимент может вылиться в серьезные траты, административный арест, обязательные работы или вообще срок в тюрьме.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 октября 2015 года; проверки требуют 7 правок.
Рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь, в которой имеется источник питания и нагрузка (путевое реле), а проводниками электрического тока служат рельсовые нити железнодорожного пути.
Очень упрощённая схема работы рельсовой цепи. Ток от источника (слева) идёт по рельсовым нитям к путевому реле, управляющему светофором. В отсутствие подвижного состава на блок-участке путевое реле запитано и светофор показывает разрешающее показание. При коротком замыкании (шунтировании) рельсовой цепи колёсной парой подвижного состава сигнальный ток проходит через неё, а путевое реле обесточивается, переключая показание светофора на запрещающее.
Устройство и принцип действияПравить
Рельсовые цепи служат для контроля свободного или занятого состояния участка пути на перегонах и станциях, контроля целостности рельсовых линий, передачи кодовых сигналов с путевых устройств на локомотив и между путевыми устройствами.
Параметры рельсовых цепейПравить
При передаче сигнального тока от источника питания к путевому реле, часть энергии теряется за счёт падения напряжения на сопротивлении рельсовых нитей и утечек тока через сопротивление изоляции. Сопротивление изоляции рельсовой цепи зависит от типа балласта и шпал, их загрязнения, температуры и влажности окружающей среды, зазора между балластом и подошвами рельса и практически не изменяется при изменении частоты сигнального тока от 0 до 2000 Гц. Хорошими изоляционными свойствами обладают щебень и гравий, худшими — песок. Железобетонные шпалы имеют меньшее сопротивление по сравнению с деревянными, поэтому подошвы рельсов изолируются от них резиновыми прокладками. Установлена норма минимального удельного сопротивления изоляции для всех видов балласта — 1 Ом·км. В зимнее время сопротивление изоляции может достигать 100 Ом·км.
Удельное сопротивление рельсовой цепи зависит от частоты сигнального тока и увеличивается от 0,5 Ом/км при частоте 25 Гц до 7,9 Ом/км при частоте 780 Гц. Для стабилизации сопротивления рельсовых нитей, состоящих из звеньев, скреплённых накладками, на токопроводящих стыках устанавливаются стыковые соединители.
Виды рельсовых цепейПравить
По принципу действия рельсовые цепи разделяются на нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые. В нормально-замкнутых рельсовых цепях, при свободном состоянии контролируемого участка, путевое реле находится под током, контролируя свободность участка и исправность всех элементов. В нормально-разомкнутых рельсовых цепях, при свободном состоянии контролируемого участка, путевое реле находится в обесточенном состоянии. Преимуществами нормально-разомкнутых рельсовых цепей являются более высокое быстродействие при фиксации занятости контролируемого участка пути (так как реле быстрее притягивает якорь, чем отпускает) и меньший расход кабеля (поскольку питающий и релейный конец рельсовой цепи совмещены). Однако в нормально-разомкнутых рельсовых цепях не контролируется исправность элементов и целостность рельсовых нитей, поэтому они применяются только на сортировочных горках.
Существуют три основных режима работы нормально-замкнутых рельсовых цепей:
- нормальный — рельсовая цепь свободна от подвижного состава;
- шунтовой — хотя бы одна колёсная пара подвижного состава находится на рельсовой цепи;
- контрольный — нарушена целостность рельсовой цепи.
В нормальном режиме сигнальный ток протекает по рельсовым нитям от источника к путевому реле, фронтовые контакты которого замыкаются, чем фиксируют свободность контролируемого участка. В шунтовом режиме, рельсовые нити замыкаются между собой через малое сопротивление колёсных пар, резко уменьшается сила тока, протекающего через путевое реле, которое размыкает фронтовые контакты и замыкает тыловые, чем фиксирует занятость контролируемого участка. В контрольном режиме ток через путевое реле уменьшается (но не до нуля, из-за распространения тока через балласт в обход места разрыва), в результате чего фиксируется занятость контролируемого участка.
Для питания рельсовых цепей может использоваться постоянный или переменный сигнальный ток. Рельсовые цепи постоянного тока применяются на участках с автономной тягой, переменного — на участках как с автономной, так и с электрической тягой.
Режим питания рельсовых цепей может быть:
- непрерывный — используется в рельсовых цепях, контролирующих станционные пути и стрелочные переводы; рельсовые цепи могут дополняться аппаратурой кодирования (при этом кодирование рельсовой цепи включается при определении её занятости);
- импульсный — применяется для питания рельсовых цепей постоянным током;
- кодовый — применяется в системах кодовой автоблокировки на перегонах.
В рельсовых цепях используются одноэлементные, двухэлементные, электронные и микропроцессорные путевые реле. Двухэлементные (фазочувствительные) реле имеют путевую обмотку, включенную в рельсовую цепь и местную обмотку. Срабатывание реле происходит при одинаковой частоте тока в путевой и местной обмотке и сдвиге фаз между ними на определённый угол. Достоинством фазочувствительных реле является надёжная защита от влияния тягового тока и других помех.
Для контроля занятости стрелочных переводов используются разветвлённые рельсовые цепи, которые могут иметь два или три путевых реле.
Разделение смежных рельсовых цепейПравить
Для разделения смежных рельсовых цепей на границах контролируемых участков устанавливаются изолирующие стыки. При повреждении (сходе) изолирующих стыков должно быть исключено влияние источника питания одной рельсовой цепи на путевое реле смежной цепи, путевые реле обеих цепей должны фиксировать ложную занятость. Для этого в рельсовых цепях с непрерывным питанием при использовании постоянного тока чередуется полярность источников питания смежных цепей, при использовании переменного тока — чередуются фазы. Контроль схода стыка в кодовых рельсовых цепях осуществляется схемным путём.
Тональные рельсовые цепи на перегонах работают без изолирующих стыков. Взаимные влияния исключаются применением на смежных участках сигналов с различными несущими частотами и частотами модуляции.
Канализация обратного тягового токаПравить
Обратный тяговый ток может пропускаться по одной нити рельсовой цепи (однониточные цепи) или по двум рельсовым нитям (двухниточные цепи). В двухниточных рельсовых цепях для пропуска тока в обход изолирующего стыка используются дроссель-трансформаторы. Возникающая вследствие неравенства сопротивления нитей или сопротивления изоляции асимметрия тягового тока оказывает неблагоприятное воздействие на работу АЛСН и не должна превышать 10 А. Однониточные рельсовые цепи проще двухниточных, так как в них отсутствуют дроссель-трансформаторы, но из-за неравномерности распределения тягового тока невозможна работа АЛСН, поэтому однониточные рельсовые цепи используются только на некодируемых станционных путях, парковых, деповских путях и в тупиках.
Рельсовые цепи (РЦ) в устройствах СЦБ являются основным элементом железнодорожной автоматики и телемеханики. Рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь, в которой имеется источник питания и нагрузка (путевое реле), а проводниками электрического тока являются рельсовые нити железнодорожного пути. Электрическая схема простейшей рельсовой цепи (рис. 1) состоит из питающего конца, рельсовой линии и релейного конца. На питающем конце рельсовой цепи устанавливается аккумулятор 2, работающий в буферном режиме с выпрямителем 1 типа ВАК, или путевой трансформатор ПТ (или преобразователь час-
Рис. Устройство рельсовой цепи тоты типа ПЧ, или генератор тональной частоты типа ГП). Питание поступает в рельсовую линию через резистор RQ, который обеспечивает отпускание якоря путевого реле при занятии рельсовой цепи поездом (шунтовой эффект РЦ).
Рельсовая линия имеет две рельсовые нити 7, которые состоят из отдельных рельсовых звеньев, соединенных между собой токопроводящими стыковыми соединителями 8 для уменьшения электрического сопротивления рельсовых нитей. В зависимости от рода тяги на участке и выбранного способа крепления к рельсу стыковые соединители бывают трех типов. На участках с автономной тягой применяют стальные штепсельные или приварные соединители. На электрифицированных участках используют медные приварные соединители. Рельсовые нити изолированы друг от друга деревянными или железобетонными шпалами 9. Рельсовые линии смежных рельсовых цепей разделяют с помощью изолирующих стыков 6 с металлическими накладками или клееболтовых стыков. Изолирующие стыки должны обеспечивать надежную электрическую изоляцию и механическую прочность верхнего строения пути. Поэтому их изготавливают из изолирующих материалов, обладающих значительной механической прочностью и сохраняющих достаточную работоспособность в условиях влажности. Клееболтовой изолирующий стык, изготовляющийся в заводских условиях, обладает высокой механической прочностью, так как он составляет единое целое вместе с рельсом.
Рис. Схема включения дросселя- трансформатора в рельсовые цепи
На электрифицированных участках у изолирующих стыков в рельсовой линии устанавливают дроссель-трансформаторы ДТ (рис. 2), которые обеспечивают пропуск обратного тягового тока /т по рельсовым нитям в обход изолирующих стыков. Дроссель-трансформатор имеет две обмотки: основную и дополнительную. Основная обмотка имеет три вывода — два крайних подключают к рельсовым нитям, а средний соединяют со средним выводом дроссель- трансформатора смежной рельсовой цепи. К выводам дополнительной обмотки подключают приборы рельсовой цепи.
На релейном конце (см. рис. 1) сигнальный ток из рельсовой линии принимает путевое реле П постоянного или переменного тока, которое фиксирует состояние рельсовой цепи (занятое или свободное от подвижного состава) и передает эту информацию для работы различных систем регулирования движения поездов.
Между путевым реле и рельсами в некоторых видах рельсовых цепей могут включаться следующие приборы: изолирующий или повышающий трансформатор, защитный фильтр и др. Аппаратура питающего и релейного концов, расположенная в релейном шкафу или на посту ЭЦ, кабелем 3 через кабельную стойку 4 или путевую коробку, установленных вблизи железнодорожного пути, тросовую перемычку 5 подключается к рельсовым нитям железнодорожного пути.
Принцип работы рельсовой цепи заключается в том, что величина тока, поступающего от источника к путевому реле через рельсовую линию, зависит от состояния участка пути. При свободном участке сигнальный ток от источника питания по рельсовым нитям протекает по обмотке путевого реле П, отчего реле возбуждается и притягивает якорь, замыкая фронтовые контакты и фиксируя свободность и исправность рельсовой цепи. Возбужденное состояние реле П продолжается до момента вступления на рельсы подвижного состава или разрыва рельсовой нити пути вследствие изъятия или излома рельса, обрыва стыкового соединителя или другого повреждения.
При занятости путевого изолированного участка железнодорожным подвижным составом происходит шунтирование рельсовых нитей малым сопротивлением скатов поезда. Сигнальный ток в обмотке путевого реле резко снижается, так как сопротивление обмотки путевого реле намного больше сопротивления скатов поезда. Путевое реле отпускает якорь, размыкает фронтовые и замыкает тыловые контакты, чем и осуществляет контроль занятости рельсовой цепи поездом. Отпускание якоря путевого реле при вступлении поезда на рельсовую цепь называют шунтовым эффектом рельсовой цепи, а сопротивление колесной пары с учетом переходного сопротивления между поверхностью колеса и головкой рельса — сопротивлением шунта. В случае обрыва рельсовой нити путевое реле П также обесточивается и замыкает тыловые контакты, фиксируя неисправность рельсовой нити.
Таким образом, рельсовые цепи предназначены для непрерывного контроля свободности или занятости путевых изолированных участков на железнодорожных станциях и перегонах, электрической целостности рельсовых нитей, связи движущегося поезда с путевыми и локомотивными светофорами, а также для исключения перевода стрелок под железнодорожным подвижным составом. Так как рельсовые цепи обеспечивают контроль целостности рельсовой нити, они являются надежным и эффективным средством повышения безопасности движения на перегонах и железнодорожных станциях.