Рельсовые цепи на участках с автономной тягой

Тема лекции 9

Рельсовые цепи на участках с автономной тягой

На неэлектрифицированных линиях по рельсовым цепям про­текает лишь сигнальный ток: мешающее действие тягового тока здесь отсутствует. Ввиду этого на таких линиях могут быть при­менены рельсовые цепи любого типа: постоянного или переменного тока, с непрерывным или импульсным питанием. Практически на линиях с автономной тягой (тепловозная, паровая) широко при­меняют рельсовые цепи постоянного тока, которые наиболее прос­ты по устройству и потребляют малую мощность.

К достоинствам рельсовых цепей постоянного тока следует от­нести возможность их резервного электропитания от аккумуляторов, что особенно важно для участков с ненадежным электроснабжением. Аппаратуру располагают в релейных шкафах, а источники питания (выпрямители и аккумуляторы) — в батарейных, устанавливаемых рядом с релейными.

В рельсовой цепи с непрерывным питанием ис­пользуют нейтральное путевое реле АНШ2-2 с сопротивлением об­моток 2 Ом. Ток срабатывания реле АНШ2-2 равен 135 мА, ток отпускания —55 мА, коэффициент возврата —0,407, мощность сра­батывания —36,5 мВт. Рельсовая цепь получает питание от вып­рямителя ВАК-14. Для резервного питания предусмотрен аккуму­лятор АБН-72, работающий в режиме среднего тока.

В качестве ограничителя применен регулируемый резистор 6 Ом. Для действия устройств автоматической локомотивной сигнализа­ции схема допускает возможность ее кодирования с питающего или релейного конца.

Для контроля замыкания изолирующих стыков предусматривают чередование полярности тока в смежных рельсовых цепях. В слу­чае замыкания изолирующих стыков токи смежных цепей компенси­руются и путевые реле обеих свободных рельсовых цепей отпус­кают свои якоря, чем контролируется исправность изолирующих стыков. Для лучшей компенсации сигнальных токов в смежных цепях по обе стороны изолирующих стыков размещают питающие или релейные концы.

Рекомендуемые материалы

Если изолирующие стыки замыкаются при занятой рельсовой цепи, то создается возможность подпитки путевого реле от ис­точника смежной рельсовой цепи, в то время как свой источник питания зашунтирован. Таким образом, контроль замыкания изоли­рующих стыков отсутствует как раз в тот момент, когда он более всего необходим. К недостаткам рельсовых цепей постоянного тока с непрерывным питанием следует отнести также малую предель­ную длину (до 1500 м), отсутствие защиты от блуждающих токов, в том числе от обратных токов вагонного освещения и отопления при центральном источнике электроснабжения пассажирских поездов.

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

На перегонах при автоблокировке при­меняют импульсные рельсовые цепи (рис. 1). Периодическое за­мыкание (импульс) и размыкание (интервал) цепи питания произ­водятся контактом непрерывно работающего маятникового транс­миттера. В качестве путевого реле И служит импульсное поля­ризованное реле ИМШ-0,3. Ток срабатывания реле равен 280 мА, отпускания—135 мА; мощность срабатывания 24,4 мВт. Контакты импульсного реле вследствие их непре­рывного переключения не могут быть использованы в цепях конт­роля свободности блок-участков и включения ламп светофоров, поэтому на релейном конце дополнительно устанавливают его повторитель — реле П, работающее от конденсаторного дешифратора и удерживающее якорь непрерывно притянутым при импульсной работе реле И.

Рис. 1. Схема импульсной рельсовой цепи постоянного тока

При проектировании и строительстве автоблокировки ис­пользуют схему релейного дешифратора (рис. 2). В нем исполь­зуют дополнительные реле: повторитель импульсного реле И1 типа ИМШ1-1700, медленнодействующий повторитель ПИ типа АНШМ2-760 и его повторитель ПИ1 типа АНШ2-700 и основное реле П типа АНШ2-700. Кремневые диоды VD2, VD3 и VD4 обес­печивают замедление реле на отпускание, а диод VD1 исключает попадание циркулирующих через диод VD2 и обмотку реле ПИ токов в другие цепи.

Рис. 2. Схема релейного дешифратора

Схема релейного дешифратора сложна, но она обеспечивает более высокую устойчивость работы за счет исключения электроли­тических конденсаторов, параметры которых могут изменяться от продолжительности их работы и температуры окружающей среды. В этой схеме достигается более стабильное время отпускания якоря путевого реле (в пределах 0,9—1 с), благодаря чему обеспечивается удовлетворительный режим подачи кодовых сигналов АЛС при вступлении на рельсовую цепь поезда.

Схема релейного дешифратора отвечает всем требованиям бе­зопасности, которые были рассмотрены выше применительно к кон­денсаторному дешифратору, в том числе при обрывах и замыканиях диодов и обмоток реле, а также при замыкании (сваривании) всех трех контактов импульсного реле.

Импульсная рельсовая цепь по сравнению с рельсовой цепью не­прерывного питания имеет более высокую чувствительность к шунту и излому рельса, так как отпускание якоря реле П будет обес­печено, если ток в обмотке реле И снизится до тока непритяжения якоря. Отпускание якоря реле И гарантируется в интервале между импульсами, поэтому предельная длина импульсной цепи равна 2600 м.

В импульсных рельсовых цепях постоянного тока путевое реле всегда размещают на выходном конце блок-участка, т. е. импульсы для питания реле посылаются по ходу поезда. Это позволяет ис­пользовать  контакты  путевого реле для включения кодов АЛС при вступлении поезда, предвари­тельного зажигания светофоров и подачи извещений на станцию и переезд о приближении поезда. Кроме того, такое размещение приборов исключает мешающее действие импульсов постоянного тока на локомотивные приемные устройства АЛС.

Ложная работа импульсного реле от тока смежной цепи при замыкании изолирующих стыков исключается чередованием полярностей тока в смежных рельсовых цепях. Импульсное путевое реле ИР 1-0,3 или ИМШ-0,3 срабатывает только от импульсов тока соб­ственной цепи. При попадании тока другой полярности в его об­мотку от источника смежной цепи под действием тока обратной полярности усилие на якорь будет направлено в сторону замыкания тылового контакта.

Достоинствами рельсовых цепей постоянного тока являются их простота, надежное резервирование питания от аккумуляторных батарей и малое потребление электроэнергии. Мощность, потребля­емая рельсовой цепью, составляет примерно 19 В×А с учетом потерь в выпрямителе.

Однако эти рельсовые цепи имеют ряд недостатков. Хотя им­пульсная рельсовая цепь исключает возможность ложного срабаты­вания от блуждающих токов, но наличие этих токов приводит к отпусканию якоря путевого реле П. На путевом светофоре появ­ляется красный огонь вместо разрешающего при свободном блок-участке, что может привести к задержкам в движении. Блуждающие токи могут иметь и импульсный характер. В этом случае не исклю­чается возможность ложного возбуждения путевого реле. Поэтому при систематическом влиянии блуждающих токов, например от электрического транспорта, применять импульсные рельсовые цепи постоянного тока не представляется возможным; в этом случае необходимо использовать рельсовые цепи переменного тока. Другим недостатком импульсных рельсовых цепей постоянного тока является влияние так называемых токов аккумуляторного эффекта, особенно на участках с железобетонными шпалами.

Эти токи являются следствием действия электрохимических процессов, протекающих в верхнем строении пути. Рельсовая линия как бы запасает энергию, на­копленную в течение импульса. В интервале, когда импульсное реле должно отпускать якорь за счет тока аккумуляторного эффекта, оно удерживает его притянутым, и нормальное действие автоблокировки при этом нарушается. Для защиты реле от мешающего действия токов аккумуляторного эффекта применяют специальные схемы за­щиты. Например, питание осуществляется импульсами чередую­щейся полярности, когда вместо интервала посылают ток обратной полярности, компенсирующий ток аккумуляторного эффекта. Это усложняет схему.

Применяемые для резервного питания аккумуляторы критичны к изменению температуры окружающей среды. Для их размещения необходимы специальные батарейные шкафы, требующие тщательно­го ухода и частого осмотра. Емкость аккумуляторов не обеспе­чивает возможности действия АЛС при резервном питании, что снижает эффективность применения АЛС на линиях с автономной тягой. Аппаратуру рельсовых цепей постоянного тока необходимо размещать непосредственно у пути, допустимая длина соединитель­ного кабеля составляет несколько десятков метров.

Указанные недостатки ухудшают эксплуатационно-технические показатели системы автоблокировки постоянного тока с импульсными рельсовыми цепями. На участках с автономной тягой при новом проектировании и строительстве, как правило, применяют рельсо­вые цепи переменного тока.

На линиях, подлежащих электрификации, применяют рельсо­вые цепи переменного тока, аналогичные рельсовым цепям для участков с электротягой, но без дроссель-трансформаторов. На сред­них и крупных станциях, как правило, применяют рельсовые цепи переменного тока.

9.2. Рельсовые цепи переменного тока

Фазочувствительные рельсовые цепи переменного тока 50 Гц. с путевыми реле ДСР-12 или ДСШ-12 (рис. 3, а) применяют на станциях участков с автономной тягой, подлежащих электри­фикации. В качестве питающего используют трансформатор ПОБС-2А, ограничителем является резистор Rо=2,2 Ом. Согласование вы­сокого сопротивления (600 Ом) путевой обмотки реле ДСШ с низким входным сопротивлением рельсовой цепи (примерно 1 Ом) осуществляется релейным трансформатором СОБС-2А. С помощью конденсатора Ср, включенного последовательно с путевой обмоткой реле, достигается сдвиг фазы напряжения на путевой обмотке по отношению к напряжению местной обмотки на угол примерно 90°, необходимый для нормальной работы фазочувствительного реле. Предельная длина рельсовой цепи 1500 м, потребляе­мая мощность при предельной длине 80 В×А (максимальная— 100 В×А). Дублирование жил кабеля между релейным трансформа­тором и путевым реле не требуется при длине кабеля до 2000 м.

Рис. 3. Фазочувствительная рельсовая цепь переменного тока 50 Гц

Фазочувствительная рельсовая цепь допускает наложение коди­рования с питающего и релейного концов (рис. 3, б). Для кодирования с релейного конца в качестве кодового используют трансформатор ПОБС-3А и дополнительно включают резистор Rз= 1,2 Ом. При шунтировании входного конца рельсовой цепи ток АЛС в рельсах должен быть не менее 1,2 А. После освобож­дения рельсовой цепи в большом интервале кода срабатывает путе­вое реле, и рельсовая цепь переходит из режима кодирования в нормальный.

Для исключения срабатывания путевого реле от тока смежной цепи при замыкании изолирующих стыков в смежных цепях вто­ричные обмотки путевых трансформаторов включают так, чтобы обеспечивалось чередование мгновенных полярностей тока. Первич­ные обмотки включают в одну и ту же фазу. При этих усло­виях в случае замыкания изолирующих стыков от источника смеж­ной цепи через путевую обмотку будет протекать ток, противополож­ный по фазе (сдвинут на угол 180°). Под действием этого тока соз­дается отрицательный вращающий момент, стремящийся повернуть сектор реле вниз, к упорному ролику. Этим исключается срабатыва­ние путевого реле от источника смежной цепи.

Для этой же цели при кодировании с релейного конца мгновен­ную полярность кодового тока устанавливают противоположной полярности тока питания смежной рельсовой цепи.

Замыкание изолирующих стыков при свободных рельсовых це­пях контролируется за счет взаимной компенсации сигнальных токов смежных рельсовых цепей. При этом фиксируется занятость одной или обеих смежных рельсовых цепей.

В случае перевода участка на электротягу на обоих концах рельсовой цепи устанавливают дроссель-трансформаторы ДТ-0,2; трансформатор РТ и резистор Rз снимают, а питающий транс­форматор ПОБС-2А и резистор Ro заменяют соответственно на ПОБС-3А и РОБС-3А.

При новом проектировании и строительстве на станциях участ­ков с автономной тягой, как правило, применяют рельсовые це­пи переменного тока 25 Гц с фазочувствительными путевыми реле.

Кодовые рельсовые цепи переменного тока 50 Гц без дрос­сель-трансформаторов (рис. 4) 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.

Рис. 4. Кодовая рельсовая цепь переменного тока 50 Гц без без дроссель-трансформаторов

 

В качестве питающего используют трансформатор ПОБС-2А, конденсатор Ск=4 мкФ и резистор Rк=47 Ом служат для искрогашения на контактах трансмиттерного реле Т ограничителем яв­ляется реактор Zo типа РОБС-4А. Импульсное реле ИМВШ-110 подключают через трансформатор РТ типа СТ-4, согласующий вы­сокое сопротивление реле  (200 Ом)  с низким  входным сопротивлением рельсовой цепи. Для защиты аппаратуры от пе­ренапряжений, которые могут возникнуть при грозовых разрядах, на обоих концах цепи установлены керамические выравниватели ВК-10, обладающие нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Рельсовые цепи регулируют изменением напряжений на путевом трансформаторе таким образом, чтобы при шунтировании поездом входного (релейного) конца ток АЛС был не менее 1,2 А при мини­мальном сопротивлении изоляции. Такая регулировка в нормальном режиме на путевом реле вызывает перенапряжение, которое гасится на резисторе Rд.

Кодовую рельсовую цепь используют для контроля свободности  и занятости участка, увязки между показаниями смежных светофо­ров и работы АЛС.

Управление показаниями путевых светофоров и действие АЛС осуществляются с помощью кодовых сигналов КЖ, Ж и 3 (рис. 6).

Рис. 6. Принципиальная схема работы кодовой рельсовой цепи

С питающего конца рельсовой цепи контактом реле Т посылается кодовый сигнал КЖ, Ж или 3, в зависимости от показания свето­фора 1. При зеленом огне светофора возбуждены сигнальные реле Ж и 3, и реле Т подключается к контакту 3 трансмиттера КПТШ, при желтом огне — к контакту Ж и при красном — к контакту КЖ.

Ещё посмотрите лекцию "Манифольд фонтанных скважин" по этой теме.

Кодовые сигналы при свободной рельсовой цепи воспринимает импульсное реле И, воздействующее на дешифраторную ячейку ДЯ, на выходе которой включены сигнальные реле Ж и 3. При приеме кодового сигнала КЖ возбуждается реле Ж, а при приеме сигналов Ж или 3 — сигнальные реле Ж и 3. Контакты реле Ж и 3 управляют сигналами путевого светофора и выбирают кодовые сигналы, посы­лаемые в смежную рельсовую цепь.

В случае занятого блок-участка прекращается импульсная работа реле И, реле 3 и Ж обесточиваются, и на светофоре 3 включается лампа красного огня. Кодовые сигналы при этом воспринимаются приемными устройствами АЛС (приемными катушками, подвешен­ными над рельсами перед первой колесной парой локомотива).

После освобождения поездом блок-участка в рельсовую цепь от светофора 1 будет посылаться кодовый сигнал КЖ, начинают работать реле И и дешифратор ДЯ, возбуждается сигнальное реле Ж, и на светофоре 3 включается лампа желтого огня. Таким образом, одни и те же кодовые сигналы используют для работы автоблокиров­ки (при свободной рельсовой цепи) и действия АЛС (при вступлении поезда). Кодовые сигналы всегда передаются навстречу движению поезда.

Применяемое в схеме одноэлементное импульсное реле с вы­прямителем ИМВШ-110 не реагирует на фазу принимаемого сигнала. Поэтому защитить реле от тока смежной цепи при замыкании изолирующих стыков не представляется возможным, т. е. реле И при замыкании изолирующих стыков будет срабатывать от тока смежной цепи.

Для исключения ложного возбуждения сигнальных реле Ж и 3 при работе реле И от тока смежной цепи в дешифраторе применя­ют схемную защиту, принцип действия которой основан на отключе­нии цепи возбуждения реле Ж и 3 при работе реле И от источника питания смежной цепи, когда реле И и 3Т начинают работать син­хронно. Для нормальной работы рельсовой цепи (это обеспечивается при асинхронной работе реле И и 3Т) в смежных цепях применяют трансмиттеры с различной длительностью кодовых циклов (КПТШ-5 и КПТШ-7), обеспечивающие асинхронную передачу сигналов в смежные РЦ.

Предельная длина рельсовой цепи, при которой обеспечиваются все режимы, составляет 2600 м. Мощность, потребляемая рельсовой цепью предельной длины в нормальном режиме,—150 В×А, в режиме короткого замыкания (при шунтировании питающего кольца) она возрастает до 200 В·А.