Каково особое электрическое сопротивление нитей рельсов?

СДО Ответы

СДО 2022 Локомотивные бригадыСДО 2021 Локомотивные бригадыСДО 2021 Все профессииМВПС ЦДМВ Машинистам электропоездов 2022ССПС 2022КурсыБезопасные методы и приёмы работы на высоте 2020 ВСИБ УЦПКВыполнение вспомогательных работ по управлению локомотивом и ведению поезда, техническое обслуживание локомотива для периодического повышения квалификации 1 раз в три года помощников машиниста локомотива Сев-Кав УЦПК 2022Действия в ситуациях угрожающих жизни и здоровьюДействия локомотивной бригады при отказе в работе технических средствДействия при нестандартных ситуациях связанных с неудовлетворительной работой автотормозов грузового поездаДействия при нестандартных ситуациях связанных с неудовлетворительной работой автотормозов пассажирского поездаДействия работников хозяйства перевозок, связанных с движением поездов и маневровой работой, в аварийных и нестандартных ситуацияхДеловая перепискаИтоговое тестирование дистанционного курса по теме «Управление локомотивом (тепловозом) и действия в аварийных и нестандартных ситуациях (тепловоз)»Как организовать рабочее времяКак проанализировать проблемную ситуациюКлассификация негабаритных грузов. Порядок производства маневровой работы с транспортёрами и вагонами, загруженными негабаритными грузами, порядок постановки их в поездаКурс целевого назначения для повышения квалификации локомотивных бригад по теме «Основы менеджмента безопасности движения» Мск УЦПК 2022Курсы целевого назначения. Тема Управление локомотивом и действия в аварийных и нестандартных ситуациях (Тепловоз)Курсы целевого назначения. Тема «Управление локомотивом и действия в аварийных и нестандартных ситуациях» (Электровоз)Личная мотивацияОбязанности работника по соблюдению трудовой дисциплины и требований по охране труда. Правила внутреннего трудового распорядка ЦДОказание помощи при вынужденной остановке поезда на перегонеОМБД-12 (зачет)Организация движения поездов на железнодорожном транспортеОсновы менеджмента безопасности движения

Основы менеджмента безопасности итоговая аттестацияОсновы противодействия и предупреждения коррупцииОсобенности действий машиниста электровоза, помощника машиниста электровоза по обеспечению безопасности движения при управлении тяговым подвижным составомОсобенности конструкции, управления и обслуживания магистральных электровозов серии 2(3)ЭС5КОсобенности конструкции, управления и обслуживания магистральных электровозов серии 2(3)ЭС5К Сев УЦПК 2022Основные типы продольного профиля станционных путей. Порядок расчёта норм закрепления подвижного состава. Порядок действий работников хозяйства перевозок по закреплению подвижного состава в случае усиления ветраПорядок организации маневровой работы на железнодорожных станциях, в том числе при запрещающих показаниях маневровых светофоров 3 квартал 2020 РХДПравила управления тормозами железнодорожного подвижного состава и эксплуатация систем безопасности движения (Сев УЦПК 2022)Предупреждение и противодействие коррупции в ОАО «РЖД». Общий курсПредупреждение и противодействие коррупции в ОАО «РЖД». Специальный курсУправление тормозами железнодорожного подвижного состава, использование устройств и систем безопасности движения и действия локомотивных бригад при возникновении нестандартных ситуацийУправление тормозами железнодорожного подвижного состава, использование устройств и систем безопасности движения и действия локомотивных бригад при возникновении нестандартных ситуаций — Зачет

Различают пять режимов работы рельсовых цепей: нормальный, шунтовой, контрольный, автоматической локомотивной сигнализации и короткого замыкания.

Нормальный режим соответствует свободному состоянию рельсовой цепи и исправному — рельсовой линии. В этом режиме ток протекает по рельсовой линии от источника питания к путевому приемнику. На входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации свободного состояния рельсовой цепи.

Шунтовой режим соответствует занятому состоянию рельсовой цепи. В этом режиме на входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации занятого состояния рельсовой цепи при наложении в любой точке рельсовой линии поездного шунта с сопротивлением, меньшим или равным нормативному.

Сопротивление поездного шунта Кт складывается из сопротивления колесных пар подвижного состава и переходного сопротивления «колесо—рельс». Значение Rm зависит от количества осей, шунтируюших рельсовую цепь, скорости движения подвижного состава, состояния поверхностей головок рельсов и др. Чем выше значение Rm, тем выше значение силы тока (напряжения) на путевом приемнике при занятой рельсовой цепи, т. тем хуже шунтовой эффект. Наибольшее значение сопротивления поездного шунта, при котором значение силы тока (напряжения) на путевом приемнике снижается до значения силы тока (напряжения) надежного отпускания или непритяжения якоря, называется шунтовой чувствительностью рельсовой цепи. Из-за ржавчины, загрязнения, обледенения, напрессовки снега на головках рельсов шунтовая чувствительность рельсовых цепей снижается, что может привести к необеспечению шунтового режима.

Чем выше шунтовая чувствительность рельсовой цепи, тем при бблыпем значении сопротивления поездного шунта будет обеспечиваться шунтовой режим. Минимальная (нормативная) шунтовая чувствительность рельсовых цепей должна составлять 0,06 Ом (для рельсовых цепей на спускной части сортировочной горки — 0,5 Ом). Значение 0,06 Ом выбрано в качестве нормативного, так как приблизительно равно сопротивлению одной колесной пары. В этом случае шунтовой режим работы рельсовой цепи будет обеспечен при вступлении на нее хотя бы одной колесной пары.

Контрольный режим соответствует свободному состоянию рельсовой цепи и неисправности рельсовой линии (обрыв). В этом ре- жиме на входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации неисправного (занятого) состояния рельсовой цепи при изломе или изъятии рельса в любой точке рельсовой линии.

Режим автоматической локомотивной сигнализации соответствует исправному занятому состоянию рельсовой цепи. В этом режиме уровень кодовых сигналов, протекающих по рельсовой линии, должен быть достаточным для надежной работы локомотивного приемника АЛ С, расположенного на удаленном от источника кодового тока конце рельсовой цепи.

Режим короткого замыкания соответствует наложению поездного шунта на питающем конце рельсовой цепи. В этом режиме сила тока короткого замыкания не должна превышать допустимого номинального значения для источника питания рельсовой цепи.

Условия передачи энергии (сигналов) по рельсовой линии определяются ее первичными параметрами — удельным сопротивлением рельсов и удельным сопротивлением балласта.

Под удельным сопротивлением рельсов понимается сопротивление обеих нитей со стыковыми соединителями и накладками, отнесенное к 1 км рельсовой линии (т. сопротивление рельсовой петли длиной 1 км). Единицы измерения — Ом/км. Обозначение — гр или Zp (для рельсовых цепей постоянного тока гр — действительное число, для рельсовых цепей переменного тока Zp — комплексное число).

Значение удельного сопротивления рельсов в рельсовых цепях постоянного тока зависит от типа рельсов и типа стыковых соединителей. С увеличением номера типа рельсов (от Р43 до Р75) удельное сопротивление рельсов уменьшается, так как увеличивается площадь поперечного сечения рельса. Значение удельного сопротивления рельсов в рельсовых цепях переменного тока зависит от частоты сигнального тока и типа стыковых соединителей. С увеличением частоты сигнального тока удельное сопротивление рельсов увеличивается. Значения удельного сопротивления рельсов типа Р65.

Под удельным сопротивлением балласта (или сопротивлением изоляции между рельсовыми нитями) понимается сопротивление току утечки из одной рельсовой нити в другую через шпалы и балласт, отнесенное к 1 км рельсовой линии. Единицы измерения — Ом-км. Обозначение — гб или z^.

Значение удельного сопротивления балласта зависит от типа и состояния балласта, типа и состояния шпал. Состояние балласта определяется температурой и влажностью воздуха, а также степенью загрязненности. Максимальное сопротивление балласта будет при низких температуре и влажности, минимальное — при высоких температуре и влажности. Загрязнение балласта веществами, содержащими соль (засоление), приводит к снижению его сопротивления. Значение удельного сопротивления балласта может изменяться в широких пределах. Нормативное расчетное значение (при котором шунтового и контрольного режимов работы рельсовой цепи) в соответствии с принимается: для двухниточных рельсовых цепей — 1 Ом-км, однониточных — 0,5 Ом-км, разветвленных — 0,5 Ом-км; для рельсовых цепей на спускной части сортировочных горок — 0,3 Ом-км, для нормально разомкнутых горочных — 3 Ом-км.

Процесс распространения волн по рельсовой линии характеризуется ее вторичными параметрами — коэффициентом распространения и волновым сопротивлением.

Волновое сопротивление характеризует сопротивление рельсовой линии бегущей волне напряжения. Единицы измерения — Ом. Обозначение — RB или 2В.

Коэффициент распространения характеризует затухание волны и степень запаздывания волны по фазе при распространении на единицу длины. Единицы измерения — i/км. Обозначение — у. Затухание рельсовой цепи возрастает с увеличением ее длины и уменьшением сопротивления балласта.

Значения напряжения и силы тока на релейном конце рельсовой цепи зависят от параметров источника питания (напряжение) и рельсовой линии (удельное сопротивление рельсов и удельное сопротивление балласта), а в шунтовом и контрольном режиме — также от места наложения шунта и места повреждения рельсовой линии соответственно. Для каждого режима работы можно определить наихудшие условия, т. условия, при которых наиболее высока вероятность необеспечения режима.

Для нормального режима и режима АЛСН наихудшими являются условия, при которых уровень сигнала на входе путевого приемника (на выходе рельсовой линии) уменьшается, для шунтового, контрольного режимов и режима короткого замыкания — условия, при которых уровень сигнала на входе путевого приемника увеличивается. В контрольном режиме ток утечки при минимальном значении сопротивления балласта может протекать в обход места разрыва рельсовой линии. Значение удельного сопротивления балласта (сопротивления изоляции), при котором ток на входе путевого приемника оказывается максимальным, называется критическим.

Необеспечение нормального режима может привести к неисправности «ложная занятость», т. к определению занятого состояния рельсовой цепи при фактически свободном. В результате становится невозможно установить маршрут и открыть светофор, либо происходит перекрытие светофора с разрешающего показания на запрещающее, что может привести к задержкам поездов.

Необеспечение шунтового режима может привести к неисправности «ложная свободность», т. к определению свободного состояния рельсовой цепи при фактически занятом. В результате появляется возможность установить маршрут на занятый путь, перевести стрелку под составом, включить разрешающее показание на ограждающем занятый участок светофоре, что является опасным, так как может привести к аварии или крушению поездов, гибели или ранениям людей, нанесению значительного материального ущерба.

Необеспечение контрольного режима также является опасным, так как может привести к крушению поезда. Необеспечение режима AJIC вызывает нарушения (сбои) в работе устройств АЛСН, что может привести к задержкам поездов.

Необеспечение режима короткого замыкания может привести к выходу из строя аппаратуры питающего конца рельсовой цепи (источника питания).

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.

Зависимость от температурыПравить

В полупроводниках и диэлектриках удельное электрическое сопротивление уменьшается. Это объясняется тем, что с увеличением температуры увеличивается концентрация основных носителей заряда.

Величина, учитывающая изменение удельного электрического сопротивление от температуры называют температурным коэффициентом удельного сопротивления.

Обобщение понятия удельного сопротивленияПравить

Кусок резистивного материала с электрическими контактами на обоих концах

Удельное сопротивление можно определить также для неоднородного материала, свойства которого меняются от точки к точке. В этом случае оно является не константой, а скалярной функцией координат — коэффициентом, связывающим напряжённость электрического поля   и плотность тока   в данной точке. Указанная связь выражается законом Ома в дифференциальной форме:

Эта формула справедлива для неоднородного, но изотропного вещества. Вещество может быть и анизотропно (большинство кристаллов, намагниченная плазма и т. ), то есть его свойства могут зависеть от направления. В этом случае удельное сопротивление является зависящим от координат тензором второго ранга, содержащим девять компонент. В анизотропном веществе векторы плотности тока и напряжённости электрического поля в каждой данной точке вещества не сонаправлены; связь между ними выражается соотношением

В анизотропном, но однородном веществе тензор   от координат не зависит.

Тензор   симметричен, то есть для любых   и   выполняется.

Как и для всякого симметричного тензора, для   можно выбрать
ортогональную систему декартовых координат, в которых матрица   становится диагональной, то есть приобретает вид, при котором из девяти компонент   отличными от нуля являются лишь три:  ,   и. В этом случае, обозначив   как  , вместо предыдущей формулы получаем более простую

Величины   называют главными значениями тензора удельного сопротивления.

Единицы измеренияПравить

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 декабря 2019 года; проверки требуют 15 правок.

Уде́льное электри́ческое сопротивле́ние (удельное сопротивление) — физическая величина, характеризующая способность материала препятствовать прохождению электрического тока, выражается в Ом·метр. Удельное электрическое сопротивление принято обозначать греческой буквой ρ. Значение удельного сопротивления зависит от температуры в различных материалах по-разному: в проводниках удельное электрическое сопротивление с повышением температуры возрастает, а в полупроводниках и диэлектриках — наоборот, уменьшается. Величина, учитывающая изменение электрического сопротивления от температуры, называется температурный коэффициент удельного сопротивления. Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной проводимостью (удельной электропроводностью). В отличие от электрического сопротивления, являющегося свойством проводника и зависящего от его материала, формы и размеров, удельное электрическое сопротивление является свойством только вещества.

Электрическое сопротивление однородного проводника с удельным сопротивлением ρ, длиной l и площадью поперечного сечения S может быть рассчитано по формуле (при этом предполагается, что ни площадь, ни форма поперечного сечения не меняются вдоль проводника). Соответственно, для ρ выполняется

Рельсовая цепь

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.

Связь с удельной проводимостьюПравить

В изотропных материалах связь между удельным сопротивлением   и удельной проводимостью   выражается равенством

В случае анизотропных материалов связь между компонентами тензора удельного сопротивления   и тензора удельной проводимости   имеет более сложный характер. Действительно, закон Ома в дифференциальной форме для анизотропных материалов имеет вид:

Из этого равенства и приведённого ранее соотношения для   следует, что тензор удельного сопротивления является обратным тензору удельной проводимости. С учётом этого для компонент тензора удельного сопротивления выполняется:

Тонкие плёнкиПравить

Сопротивление тонких плоских плёнок (когда её толщина много меньше расстояния между контактами) принято называть «удельным сопротивлением на квадрат»,   Этот параметр удобен тем, что сопротивление квадратного куска проводящей плёнки не зависит от размеров этого квадрата, при приложении напряжения по противоположным сторонам квадрата. При этом сопротивление куска плёнки, если он имеет форму прямоугольника, не зависит от его линейных размеров, а только от отношения длины (измеренной вдоль линий тока) к его ширине L/W:   где R — измеренное сопротивление. В общем случае, если форма образца отличается от прямоугольной, и поле в плёнке неоднородное, используют метод ван дер Пау.

• Чем сопротивление проводника отличается от удельного сопротивления проводника (рус.) ?. Литература, математика, русский язык, физика, география, история, астрономия и обществознание. Дата обращения: 6 июня 2022.
• Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 93. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
• Чертов А. Г. Единицы физических величин. — М.: «Высшая школа», 1977. — 287 с.
• Никулин Н. В., Назаров А. С. Радиоматериалы и радиокомпоненты. — 3-е изд. — М.: Высшая школа, 1986. — 208 с.
• Давыдов А. С. Теория твёрдого тела. — М.: «Наука», 1976. — С. 191—192. — 646 с.
• Шувалов Л. А. и др. Физические свойства кристаллов // Современная кристаллография / Гл. ред. Б. К. Вайнштейн. — М.: «Наука», 1981. — Т. 4. — С. 317.

Удельное электрическое сопротивление некоторых веществПравить

Разброс значений обусловлен разной химической чистотой металлов, способами изготовления образцов, изученных разными учеными, и непостоянством состава сплавов.

Значения даны при температуре t = 20 °C. Сопротивления сплавов зависят от их химического состава и могут варьироваться. Для чистых веществ колебания численных значений удельного сопротивления обусловлены различными методами механической и термической обработки, например, отжигом проволоки после волочения.