3. Общая структурная схема атп.

3.1. Общая структурная схема рельсовой цепи и основные эксплуатационно-технические и классификационные признаки.

Основное назначение рельсовой цепи – выдать надежную информацию в устройства железнодорожной автоматики: о свободном состоянии контролируемого участка пути при отсутствии на нем подвижной единицы; о занятом состоянии участка пути при нахождении на нем подвижной единицы или лопнувшем рельсе. Эту информацию рельсовая цепь выдает контактами путевого приемника П.

    В качестве путевого приемника в рельсовых цепях могут использоваться реле, электронные и микропроцессорные приемники. В большинстве типовых РЦ путевыми приемниками являются электромагнитные реле

В общем случае при передаче энергии в РЦ от источника питания ИП к путевому приемнику П часть ее теряется в промежуточной аппаратуре питающего АП (УСН) и релейного АР концов (УСК) , а большая часть потерь происходит в рельсовой линии. Потери энергии в рельсовой линии определяются ее первичными параметрами – электрическим сопротивлением изоляции (rи) и электрическим сопротивлением рельсов (zп).

    Под электрическим сопротивлением изоляции рельсовой линии подразумевается сопротивление, оказываемое сигнальному току утечки от одной рельсовой нити к другой через шпалы и балласт.

    Утечка сигнального тока из рельса в рельс идет по сложной цепи, состоящей из элементов с различным типом электропроводимости. Рельсы и металлические детали верхнего строения пути обладают электронной проводимостью. Балласт, шпалы, земляное полотно, в которых всегда имеется влага и растворенные в ней соли, обладают ионной проводимостью. Такую цепь можно представить в виде электродов, помещенных в электролит, где протекание тока возможно лишь при условии, что на границах раздела элементов с электронной и ионной проводимостью имеют место определенные электрохимические реакции, в результате которых возникают необходимые носители электричества (ионы и электроны). Процесс электрохимических реакций существенно зависит от метеорологических условий, при которых эксплуатируются РЦ, от типа применяемых шпал и балласта.

    Неблагоприятные метеорологические условия, при которых сопротивление изоляции рельсовой линии минимально, бывают летом при высокой температуре и влажности, так как в этом случае повышается интенсивность электрохимических процессов. Засорение балласта солями улучшает условия протекания электрохимических процессов, что приводит к значительному снижению сопротивления изоляции. С уменьшением влажности и температуры интенсивность электрохимических процессов снижается, и сопротивление изоляции рельсовой линии увеличивается.

    Многолетним опытом эксплуатации РЦ установлено, что при слабом загрязнении поверхности и старых деревянных шпалах минимальные удельные сопротивления изоляции (одного километра рельсовой линии) находятся в следующих пределах:

• щебеночного – 2 Омкм;

• гравийного – 1,5 Ом км;

• песчаного –1 Ом км.

    Сопротивление изоляции зависит от состояния балласта:

• при мокром – 1 Ом км;

• влажном – 2 Ом км;

• сухом слабо промерзшем – 50 Омкм;

• сильно промерзшем – 50–100 Омкм.

    Эти параметры обеспечиваются при наличии зазора между подошвами рельсов и балластом не менее 3 см. Подошвы рельсов от железобетонных шпал, обладающих низким сопротивлением, изолируются специальными резиновыми прокладками. Лучшим материалом для балластного слоя, с точки зрения изоляции между рельсовыми нитями, а также рельсами и землей, является щебень.

    На электрифицированных участках в рельсовой линии имеет место дополнительная утечка сигнальному току через фундаменты опор контактной сети, соединенные с крайней рельсовой ниткой заземляющими проводами. Для уменьшения тока утечки в эти провода включаются специальные приборы с искровыми промежутками.

    Под электрическим сопротивлением рельсов подразумевается электрическое сопротивление рельсовой петли (двух рельсовых нитей), состоящее из электрического сопротивления рельсов и рельсовых стыков. Удельное сопротивление z_п рельсовой петли переменному току является комплексной величиной и характеризуется модулем e z_пi и фазовым углом j _р; при этом z_п = | z_п| еj ^р.

    Для обеспечения нормальной работы РЦ во всех режимах и компенсации потерь энергии на ее отдельных участках необходимо правильно установить напряжение и ток источника питания. При расчетах РЦ используются уравнения, связывающие напряжение и ток в начале (U_н, I_н) с током и напряжением в конце РЦ (U_к, I_к):

;

,

где l – длина рельсовой линии;

– коэффициент распространения волны;

– волновое сопротивление;

– сопротивление рельсовой петли;

–сопротивление изоляции (балласта) между рельсовыми нитями.

    Для конкретного типа рельсовой цепи величины U_к и I_к являются известными величинами. Нормативные параметры z_п и r_и определяются расчетами и экспериментально, с учетом типа применяемых рельсов и балласта. На основании этих параметров и приведенных формул рассчитываются требуемые напряжения и токи, которые необходимо установить в начале РЦ.

    На дорогах МПС РФ установлена общая для всех видов балластных материалов нормативная величина минимального удельного электрического сопротивления балласта, равная 1 Ом км.

    Сопротивление 1 км рельсовой петли при стальных стыковых соединителях не должно превышать:

• 0,2 Ом для РЦ постоянного тока;

• 0,55 Ом и фазовом угле 50⁰ для РЦ переменного тока частотой 25 Гц;

• 0,85 Ом и фазовом угле 60⁰ для РЦ переменного тока частотой 50 Гц.

    При установке медных стыковых соединителей это сопротивление должно быть не более 0,5; 0,8; 4,9; 5,4 Ом – для РЦ переменного тока частотой, соответственно, 25, 50, 420, 480 Гц и фазовых углах 52, 65, 79, и 80 градусов.

    Рельсовые цепи регулируются таким образом, чтобы при изменении сопротивления изоляции от 1 Ом км дои нормативном сопротивлении рельсовой петли они работали устойчиво без дополнительных регулировок в течение года.

Так же для повышения безопасности и качества выявления переменного препятствия в виде излома рельса система интервального регулирования с использованием рельсовых цепей и автоблокировки может быть дополнена системой устройств АЛСН – автоматической локомотивной сигнализацией непрерывного действия. Информация по каналу «путь-локомотив» передаётся с постовых устройств на подвижной состав. При наличии излома пути этот канал связи обрывается и сбой получения информации сигнализирует о наличии неисправности. Устройства АЛСН выполняют две основные функции:

- облегчают условия ведения машинисту локомотива, для чего в кабину подаётся информация о значении (показании) путевых светофоров - обеспечивает выполнение требований безопасности движения поездов, для чего устройства АЛС дополнены устройством контроля скорости и поездного автостопа.

Рельсовые цепи классифицируются по следующим основным признакам:

- способ разделения смежных рельсовых цепей - род тяги поездов -вид питания и частота сигнального тока р.ц. - способ подключения путевого приёмника к рельсовой линии - способ защиты путевого приёмника собственной рельсовой цепи - характеристика срабатывания путевого приёмника рельсовой цепи - число телемеханических каналов связи в рельсовой цепи - вид рельсовой линии