Вход — sdo.rzd.ru/lms Электрические характеристики рельсовых цепей и основные требования, предъявляемые к ним
Основными электрическими характеристиками рельсовых цепей являются нормативные значения сопротивлений рельсов, балласта и шунта. Модуль нормативного удельного сопротивления рельсов зависит от частоты сигнального тока (0—75 Гц), вида стыковых соединителей и изменяется от 0,1 до 1,07 Ом/км. Нормативное минимальное сопротивление балласта (сопротивления утечки между рельсовыми нитями) равно
1 Ом-км. Нормативное сопротивление калиброванного шунта равно 0,06 Ом. Сопротивление калиброванного шунта эквивалентно сопротивлению поездного шунта, состоящего из последовательно соединенных сопротивлений колесной пары и двух переходных сопротивлений колесная пара — рельс. КРЦ предъявляют следующие основные требования:
- Путевое реле свободной РЦ должно надежно притягивать якорь при минимально допустимом напряжении источника питания, минимальных сопротивлениях балласта и максимальном рельсов.
- Путевое реле занятой РЦ или зашунтированной в любой точке нормативным шунтом должно надежно отпускать якорь при максимально допустимом напряжении источника питания, минимальном сопротивлении рельсов и максимальном балласта.
- Путевое реле должно отпускать якорь при лопнувшем рельсе, а также при его подключении к источнику питания смежной РЦ при коротком замыкании изолирующих стыков смежных РЦ. Путевое реле должно надежно отпускать или не притягивать якорь при снижении тока в его обмотке до значения: менее 60% номинального тока отпускания (90% — для секторных реле) в РЦ с непрерывным питанием; менее тока надежного непритяжения в импульсных РЦ.
Предупреждение и устранение неисправностей СЦБ — Поиск причины отказов рельсовых цепей
Страница 26 из 42
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПОИСКА ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ
Подавляющее большинство отказов в рельсовых цепях происходит из·за повышенного затухания в рельсовой цепи, которое может быть вызвано полным обрывом или повышением сопротивления в цепи (стыковые соединители, джемпера, перемычки), или же уменьшенным сопротивлением изоляции вплоть до полного короткого замыкания (изоляция на стрелке, изолирующие стыки, балласт, посторонние предметы). Таким образом, поиск отказов в рельсовой цепи обычно сводится к определению места обрыва или короткого замыкания. При этом примерное соотношение случаев обрыва и короткого замыкания составляет 1:3 в неразветвленных рельсовых цепях и 1:5 в разветвленных. Несмотря на то, что отказы в аппаратуре питающего и релейного концов составляют малую долю отказов рельсовой цепи, при выяснении причины отказа вначале следует проверить именно эти элементы, тем более что их проверка занимает незначительное время. В качестве примера на рис. 32 приведена информационная диаграмма поиска отказов в разветвленной рельсовой цепи электрической централизации с лучевым питанием и с путевыми реле, расположенными на посту, при отсутствии электротяги. Прежде чем приступить к проверке, следует убедиться, что ложно занята только одна рельсовая цепь из всего луча, а остальные цепи этого луча ложной занятости не имеют. Диаграмма составлена исходя из тою, что электромеханик в момент получения извещения о повреждении находится на посту, если же он в это время находится на поле, в непосредственной близости от поврежденной рельсовой цепи и имеет при себе измерительный прибор, то можно приступать к поиску повреждения и измерению напряжения на вторичной обмотке релейного трансформатора. Если напряжение окажется больше напряжения притяжения путевого реле, то дальнейшую проверку следует вести на посту, начиная с проверки № 1, в противном случае все постовые проверки выполнять нет необходимости. Аналогичный принцип поиска причины отказа может быть принят для перегонных рельсовых цепей. В тех случаях когда нет ясного представления о «нормальном» значении напряжения на различных элементах рельсовой цепи, измеряют для сравнения те же значения на соседних рельсовых цепях.
Рис. Информационная диаграмма поиска отказов в разветвленной рельсовой цепи электрической централизации
Хороший эффект дает введение специальных паспортов на каждую станционную рельсовую цепь, где наряду с напряжением на путевом реле указываются измеренные значения напряжения на рельсах питающего и релейного кондов, на ограничивающем резисторе, на входе фильтра и т. , причем для сухого и мокрого балласта. Наличие паспорта позволяет быстро ориентироваться в характере отказа и причине его возникновения. Наиболее подробная форма паспорта электрических параметров рельсовой цепи, разработанная на Юго-Западной дороге, предусматривает запись результатов следующих проверок: измерения напряжений на путевом реле, на входе путевого фильтра, на рельсах релейного и питающего концов, на вторичной обмотке питающего трансформатора, а также остаточного напряжения на путевом реле при наложении испытательного шунта; тока локомотивной сигнализации и асимметрии тягового тока; сопротивлений релейного и питающего концов; правильности чередования фаз смежных рельсовых цепей; визуальной проверки состояния изолирующих стыков и балласта. Ниже рассматриваются характерные причины нарушений работы рельсовых цепей и меры по их предотвращению.
Основные режимы работы рельсовых цепей
Рельсовые цепи обеспечивают надежность действия систем регулирования и условия безопасности движения поездов, поэтому к их работе предъявляют ряд требований. При свободной от железнодорожного подвижного состава РЦ путевое реле должно надежно фиксировать ее свободное состояние при самых неблагоприятных условиях работы. При нахождении на РЦ хотя бы одной колесной пары или при полном изломе рельса путевое реле должно отпускать якорь и фиксировать занятое состояние РЦ при самых неблагоприятных условиях ее работы. В случае электрического замыкания изолирующих стыков и поступления в РЦ тока от источника питания смежной РЦ путевое реле не должно притягивать якорь и надежно фиксировать в этом случае ложную занятость РЦ, т. ее неисправное состояние.
В соответствии с этими требованиями РЦ должна работать в трех основных режимах: нормальном, шунтовом и контрольном. На условия работы РЦ в этих режимах влияют независимые переменные величины: сопротивление балласта и рельсов, напряжение источника питания, причем каждая из переменных величин в том или ином режиме влияет по разному.
Нормальный (регулировочный) режим соответствует свободному от подвижного состава состоянию рельсовой цепи. В этом режиме через путевое реле П (рис. 5, а) протекает ток, при котором якорь реле надежно удерживается в притянутом положении или надеж-
Рис. Режимы работы рельсовой цепи но притягивается (при импульсном питании) при самых неблагоприятных для данного режима условиях работы.
Неблагоприятными условиями для работы РЦ в нормальном режиме являются те, которые приводят к снижению тока /р в путевом реле до величины тока отпускания или непритяжения якоря реле. К снижению рабочего тока /р в путевом реле приводят: увеличение сопротивления рельсовых нитей при нарушении целостности стыковых соединителей, увеличение тока утечки через балласт из-за уменьшения сопротивления балласта (вследствие загрязнения балласта и неблагоприятных метеорологических условий), снижение напряжения источника питания.
Для определения требуемого напряжения на зажимах реле при свободной РЦ в зависимости от ее длины и состояния балласта производятся расчеты РЦ. На основании этих расчетов составлены регулировочные таблицы, с помощью которых регулируют РЦ с учетом всех неблагоприятных условий работы в нормальном режиме.
Шунтовой режим соответствует занятому подвижным составом состоянию рельсовой цепи. В этом режиме при занятии рельсовой цепи подвижным составом (рис. 5, б) происходит электрическое соединение (шунтирование) рельсовых нитей колесными парами, имеющими незначительное сопротивление по сравнению с сопротивлением обмотки путевого реле. При этом напряжение на реле П должно снижаться до значения напряжения отпускания и якорь должен быть надежно отпущен при самых неблагоприятных условиях шунтового режима. Неблагоприятными условиями для работы РЦ в шунтовом режиме являются те, которые приводят к увеличению тока в путевом реле, а именно: наибольшее напряжение источника питания, наименьшее сопротивление рельсов, наибольшее сопротивление балласта.
Основной характеристикой работы рельсовой цепи в шунтовом режиме является шунтовал чувствительность. Шунтовая чувствительность представляет собой наибольшее сопротивление поездного шунта, при замыкании которым рельсовой линии происходит снижение тока (напряжения) в путевом реле до величины тока (напряжения) отпускания якоря реле. Эта величина всегда переменная и зависит от количества колесных пар на рельсовой цепи и величины переходного сопротивления между бандажом колеса и головкой рельса. По действующим техническим условиям шунтовая чувствительность не должна быть менее 0,06 Ом. Эта наименьшая величина шунтовой чувствительности проверяется наложением на рельсы испытательного нормативного шунта сопротивлением 0,06 Ом. При наложении этого шунта в любой точке на рельсовую линию путевое реле должно отпустить якорь.
Контрольный режим (рис. 5, в) соответствует свободному, но неисправному состоянию РЦ (лопнувший рельс, изъятие рельса). В этом случае прекращается нормальное прохождение тока по рельсовой линии, и путевое реле должно отпустить свой якорь при самых неблагоприятных условиях работы в контрольном режиме. При лопнувшем рельсе через путевое реле продолжает протекать ток /ф (фактический) по обходному пути через балласт (см. рис. 5, в). Несмотря на уменьшение величины этого тока, он может оказаться достаточным для удержания якоря путевого реле и контроля лопнувшего рельса не получится.
Таким образом, наихудшими условиями контрольного режима, которые приводят к увеличению тока /ф, будут: наибольшее напряжение источника питания, наименьшее сопротивление рельсов и критическое сопротивление балласта (сопротивление балласта при определенном расстоянии от конца РЦ до места повреждения, когда цепь тока сохраняется благодаря утечке его через балласт, сопротивление которого настолько велико, что приводит к увеличению тока реле).
РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ
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.
Электрические рельсовые цепи (РЦ) служат для непрерывной проверки состояния рельсовых участков пути на перегонах и станциях (свободность или занятость участков, целость рельсов). Некоторые виды РЦ применяют также для передачи кодовых сигналов автоблокировки (АБ) и сигналов автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН). Основными элементами РЦ являются: источник питания постоянного или переменного тока; ограничивающее (активное или реактивное) сопротивление; дроссель-трансформаторы (на участках с электротягой); рельсы со стыковыми и рельсовыми соединителями; изолирующие стыки для изоляции отдельных частей рельсовых нитей; путевой приемник (путевое реле). Рельсовые цепи разделяют по основным признакам: назначению — перегонные (АБ или ПАБ), станционные, для сортировочных горок, для автоматических ограждающих устройств;
схемам включения — нормально замкнутые и нормально разомкнутые (для сортировочных горок);
роду сигнального тока — постоянного и переменного тока (частотой 25, 50, 75 Гц и тональной частоты);
способу питания — с непрерывным, импульсным или кодовым;
виду рельсовой линии — неразветвлейные и разветвленные;
использованию рельсов для пропуска тягового тока — двух- и однониточные;
виду тяги — для электрической тяги постоянного, переменного тока и автономной тяги;
типу путевого приемника — для постоянного тока с нейтральным, поляризованным или комбинированным реле; для переменного тока с одно- или двухэлементным (фазочувствительным) реле;
способу наложения кодовых сигналов AЛCH — с непрерывным наложением (кодовая АБ) или с предварительным (на станциях при задании маршрута);
месту наложения кодовых сигналов AЛCH — с питающего, релейного концов или с обоих концов РЦ.
Различают три основных режима работы РЦ: нормальный, шунтовой и контрольный. В нормальном и
шунтовом режимах контролируется соответственно свободность и занятость рельсовых нитей исправной РЦ колесными парами подвижного состава; в контрольном фиксируется излом рельса РЦ. На станциях и перегонах применяют следующие типы РЦ (рекомендуемые к применению отмечены*; в скобках указаны длины рельсовых цепей в метрах; для станционных РЦ в числителе указаны длины неразветвленных РЦ, в знаменателе — разветвленных, равная сумме длин всех ее рельсовых участков):
а) станционные:
импульсная с путевыми реле ИРВ-110, ИМВШ-110— на участках удаления с кодовой АБ и АЛСН частотой 25 Гц при электрической тяге переменного тока и на станциях стыкования двух родов электрической тяги (1200/900);
фазачувствительная с путевым реле ДСШ-13 — на участках с ЭЦ, кодовой АБ и АЛСН частотой 25 Гц при электрической тяге переменного тока, на станциях стыкования двух родов электрической тяги (1200/500) и при автономной тяге (1500/900);
фазочувствительная с предварительным кодированием на частоте 50 Гц с путевым реле ДСШ-13А — на участках с кодовой АБ и АЛСН частотой 50 Гц при электрической тяге переменного тока (1200/750);
фазочувствительная с наложением АЛСН частотой 50 Гц с путевым реле ДСШ-13А — на участках с кодовой АБ н АЛСН частотой 50 Гц при автономной тяге (1200/700);
б) перегонная:
кодовая с путевыми реле ИРВ-110, ИМВШ-110, ИВГ — на перегонах, участках удаления (приближения) станций с АБ и АЛСН частотой 25 Гц при электрической тяге переменного тока (2500).
а) станционная:
импульсная с путевыми реле ИРВ-110, ИМВШ-110— на участках с ЭЦ, ДЦ и АЛСН частотой 75 Гц при электрической тяге переменного тока и на станциях стыкования двух родов электрической тяги (1250/900);
б) перегонная:
кодовая с путевым реле ИМВШ-110 — на участках с кодовой АБ и АЛСН частотой 75 Гц при электрической тяге переменного тока (2500).
а) станционные:
однониточная с путевыми реле НВШ1-800 (НМВШ2- 1000/1000), АНВШ2-2400 — на некодируемых путях в горловинах, коротких участках приемо-отправочных путей при электрической тяге постоянного тока (900/500);
однониточная фазочувствительная с путевым реле ДСШ-12 — на некодируемых путях и горловинах при электрической тяге постоянного тока (1100/500);
двухниточная фазочувствительная с путевыми реле ДСР-12, ДСШ-12 — на участках с кодовой АБ и АЛСН частотой 50 Гц при электрической тяге постоянного тока (1500/700) и автономной тяге (1500/900);
станционная с путевыми реле НВШ 1-800, НМВШ2- 900/000 (НМВШ2-1000/1000) — на главных приемо-отправочных путях и стрелочных изолированных участках линий с ЭЦ, АБ и АЛСН частотой 50 Гц при автономной тяге (1500/750); с малогабаритной аппаратурой и с путевыми реле АНВШ2-2400 (НВШ 1-200), НМВШ2- 900/900 (НМВШ2-1000/1000) — на приемо-отправочных путях и стрелочных секциях с АБ и АЛСН частотой 50 Гц при автономной тяге (1500/500);
фазочувствительная с конденсатором в цепи местного элемента»1 с путевыми реле ДСШ-12, ДСШ-13 — на промежуточных станциях при наличии резервного питания от аккумуляторной батареи и полупроводниковых преобразователей при автономной тяге (1500/900);
фазочувствительная с конденсаторным контролем ответвлений и с путевым реле ДСШ-12 — на стрелочных участках (0/600);
б) перегонная:
кодовая с путевыми реле ИРВ-110, ИМВШ-110 — на участках с АБ, АЛСН частотой 50 Гц при электрической тяге постоянного тока и автономной тяге (2600).
а) станционные:
с непрерывным питанием и с путевыми реле НШ2-2,. АНШ2-2 — на промежуточных станция при автономной тяге (1500/900);
с импульсным питанием и с путевыми реле ИР 1-2,. ИМШ1-2 — на промежуточных станциях на участках с АБ и ДЦ при отсутствии надежно резервируемых источников переменного тока частотой 50 Гц при автономной тяге (1500/900);
б) перегонная:
с импульсным питанием и с путевыми реле ИР-0,3,. ИМШ-0,3 — на перегонах при отсутствии надежно резервируемых источников переменного тока частотой 50 Гц при автономной тяге (2600). Основными руководящими техническими документами для проектирования и эксплуатации рельсовых цепей являются нормали по РЦ для сигнальных частот 0; 25; 50 и 75 Гц.