3 Методичка (Рельсовые цепи) (АТС)

УДК 656. 25 (075)

Рецензент –

()

Рельсовые цепи: Метод. указ. /Сост.: М. И. Коликов: СибГИУ. – Новокуз-

нецк, 2009. – 14 с., ил.

Цель лабораторной работы - ознакомить студентов с классификацией,

принципом действия и областью применения рельсовых цепей, работающих на постоянном и переменном токе.

Предназначены для студентов специальности “Организация перевозок и управление на транспорте” (240100).

2

1. Классификация и область применения рельсовых цепей

Рельсовой цепью называется цепь, в которой в качестве проводников тока используются рельсовые нити, в совокупности с аппаратурой, подключенной к ней в начале и в конце.

Рельсовая цепь является основным элементом всех современных систем автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте, регулирующих движение поездов. С еѐ помощью осуществляется контроль свободности (заня-

тости) изолированных путевых участков на станциях и перегонах, целостности рельсовых нитей, а также непрерывная автоматическая зависимость между по-

ездами и сигнальными показаниями светофоров на станциях и перегонах. Кро-

ме того, в кодовых системах автоблокировки рельсовые цепи используются в качестве канала связи для осуществления зависимости между проходными све-

тофорами без специальных проводов, а в автоматической локомотивной сигна-

лизации – между локомотивными и путевыми устройствами.

По принципу действия рельсовые цепи можно разделить на нормально замкнутые и нормально разомкнутые рельсовые цепи, по роду сигнального то-

ка – на рельсовые цепи постоянного и переменного тока, по режиму питания – на рельсовые цепи с непрерывным питанием, импульсным питанием и кодовым питанием. Рельсовые цепи переменного тока по способу канализации обратного тягового тока разделяются на однониточные и двухниточные рельсовые цепи.

По типу путевого приѐмника различают одноэлементные и двухэлементные рельсовые цепи. По месту применения рельсовые цепи подразделяются на раз-

ветвленные и неразветвленные рельсовые цепи.

Любая рельсовая цепь содержит источник питания электроэнергией, при-

ѐмник тока – путевое реле и рельсовую линию. Питающая и релейная аппарату-

ра рельсовой цепи размещается в релейной будке, в помещении центрального поста электрической централизации (ЭЦ) или в релейных шкафах (РШ).

3

2. Рельсовые цепи постоянного тока

Простейшей рельсовой цепью является нормально замкнутая рельсовая цепь постоянного тока с непрерывным питанием (рисунок 1). Такие рельсовые цепи применяются на участках с автономной тягой.

ПБ – путевая батарея (источник питания); Rо – регулирующее

(ограничивающее) сопротивление; ИС - изолирующие стыки; СС - стыковые соединители; ПР - путевое реле; РШ - релейный шкаф.

Рисунок 1 – Нормально замкнутая рельсовая цепь постоянного тока

Основными элементами рельсовой цепи являются аппаратура питающего конца (путевой трансформатор ПТ или путевая батарея ПБ), аппаратура релей-

ного конца или путевое реле ПР, стыковые соединители СС, изолирующие сты-

ки ИС и рельсовые нити.

Путевой трансформатор питает рельсовую нить сигнальным током часто-

той 25 Гц или 50 Гц и напряжением 12 или 24 В.

4

Путевое реле фиксирует состояние рельсовой цепи (занятое или свобод-

ное) и передаѐт информацию на светофоры и другие устройства автоматики и телемеханики.

Стыковые соединители бывают штепсельные и приварные. Они позволя-

ют уменьшить электрическое сопротивление рельсовых нитей.

Изолирующие стыки электрически разделяют между собой смежные рельсовые цепи.

В рельсовых цепях постоянного тока в качестве путевых реле применяют нейтральные реле. Ограничивающее сопротивление необходимо для снижения величины тока короткого замыкания при шунтировании путевого реле колѐсны-

ми парами подвижного состава.

В нормально замкнутой рельсовой цепи при свободном еѐ состоянии пу-

тевое реле находится под током, чем непрерывно контролируется свободность рельсовой цепи, целостность рельсовых нитей и исправность других элементов рельсовой цепи. При любом повреждении рельсовой цепи исключена возмож-

ность получения разрешающего огня на светофоре.

На рисунке 2 представлена нормально разомкнутая рельсовая цепь. Такие цепи применяются для контроля стрелочных участков на сортировочных гор-

ках.

Недостатком нормально разомкнутой рельсовой цепи является отсутствие контроля целостности рельсовых нитей и возможность вследствие этого получе-

ния на светофоре разрешающего огня при занятой рельсовой цепи (ложная сво-

бодность рельсовой цепи).

Электрические свойства рельсовой цепи определяются удельным элек-

трическим сопротивлением рельсов и балласта.

Электрическое сопротивление рельсов составляет сопротивление рельсо-

вой нити, включающее сопротивление собственно рельсов и сопротивление рельсовых стыков. Сопротивление рельсов в значительной мере зависит от рода сигнального тока и типа стыковых соединителей. В России установлены следу-

5

Рисунок 2 – Нормально разомкнутая рельсовая цепь

ющие нормативные сопротивления рельсов постоянному току:

а) при стальных штепсельных соединителях r = 0,3 0,6 Ом/км;

б) при стальных приварных соединителях r = 0,1 0,2 Ом/км.

Под электрическим сопротивлением балласта понимают сопротивление,

оказываемое грунтом, балластом и шпалами току утечки от одной рельсовой нити к другой. Для рельсовых цепей характерно низкое и непостоянное по ве-

личине сопротивление балласта, которое не должно быть меньше 1 Ом/км.

3. Режимы работы рельсовых цепей

Рельсовая цепь должна надежно работать в нормальном, шунтовом и кон-

трольном режимах.

Нормальным (регулировочным) называется режим работы исправной рельсовой цепи при отсутствии подвижного состава в еѐ пределах. При этом пу-

тевое реле должно подавать информацию о свободности рельсовой цепи от по-

6

движного состава и еѐ исправности; обмотка путевого реле обтекается током, а

якорь находится в притянутом положении постоянно в рельсовых цепях с не-

прерывным питанием и периодически в рельсовых цепях с импульсным и кодо-

вым питанием.

Шунтовым называется режим работы рельсовой цепи при еѐ занятости подвижным составом, о чем и должно давать информацию путевое реле. В

шунтовом режиме обмотка путевого реле зашунтирована колѐсными парами подвижного состава и ток в ней становится меньше тока притяжения якоря,

поэтому якорь будет находиться в отпущенном состоянии.

Контрольный режим – это режим работы рельсовой цепи при неисправ-

ности еѐ элементов, например, при обрыве стыковых соединителей. При этом путевое реле должно оставаться без тока и тем самым подавать информацию о неисправности рельсовой цепи.

Работа рельсовой цепи проверяется также в режиме короткого замыка-

ния, т. е. при вступлении поезда на еѐ питающий конец.

На работу рельсовых цепей в каждом режиме влияют три параметра: со-

противление рельсов, сопротивление балласта, напряжение источника питания.

Наиболее неблагоприятными для каждого режима работы рельсовых цепей бу-

дут сочетания этих величин, приведенные в таблице.

Неблагоприятными условиями для работы рельсовой цепи в нормальном режиме будут такие условия, которые приводят к снижению тока в обмотках

Таблица – Неблагоприятные условия для работы рельсовой цепи в

различных режимах

7

путевого реле ниже величины тока отпускания.

Для шунтового режима неблагоприятные условия могут привести к уве-

личению тока в обмотках путевого реле выше тока срабатывания, и в этом слу-

чае путевое реле притянет якорь, что может привести к возникновению опасной ситуации – ложной свободности рельсовой цепи.

Неблагоприятные условия для контрольного режима совпадают с небла-

гоприятными условиями для контрольного режима – увеличение тока в обмот-

ках путевого реле выше порога срабатывания. Однако, вместо максимального сопротивления балласта рассматривают некоторое его критическое значение,

при котором сохраняется цепь сигнального тока через балласт в обход повреж-

дения и величина сигнального тока достаточно велика, чтобы удерживать якорь путевого реле в притянутом положении.

4. Рельсовые цепи переменного тока

Рельсовые цепи переменного тока применяются при электрической тяге.

Если обратный тяговый ток идет по обеим рельсовым нитям, то такая рельсовая цепь называется двухниточной (рисунки 3 и 4). Двухниточные рельсовые цепи применяются на перегонах. Эксплуатационная длина двухниточных рельсовых цепей не должна превышать 1500 м, Рельсовые цепи переменного тока могут применяться и при тепловозной тяге. В качестве путевых реле в этих цепях при-

меняются нейтральные реле с выпрямителем (выпрямительные реле).

Рассмотрим устройство и работу рельсовых цепей, изображенных на ри-

сунках 3 и 4.

В двухниточной рельсовой цепи переменного тока (рисунок 3) по концам рельсовых нитей устанавливаются дроссель-трансформаторы (ДТ) для прохож-

дения обратного тягового тока по обеим рельсовым нитям. Путевой трансфор-

матор и реле подключаются к специальным обмоткам ДТ. При такой схеме под-

ключения на релейном конце рельсовой цепи не нужен повышающий трансфор-

8

ДТ – дроссель-трансформатор; Zо - реактор.

Рисунок 3 – Двухниточная рельсовая цепь переменного тока

матор РТ, так как его функции выполняет дополнительная обмотка ДТ.

Вторичная обмотка путевого трансформатора (ПТ) подключается к ДТ через индуктивный ограничитель тока (реактор) Zо, который ограничивает ток короткого замыкания путевого трансформатора ПТ при вступлении поезда на питающий конец рельсовой цепи и обеспечивает шунтовую чувствительность

Rш = 0,06 Ом. Конденсатор С защищает релейную цепь от попадания в неѐ гар-

моник тягового тока.

При электрической тяге на переменном токе широкое распространение получили рельсовые цепи частотой 25 Гц (рисунок 4), которые также имеют дроссель-трансформаторы, но отличаются тем, что трансформатор на конце рельсовой цепи, подключенный к дополнительной обмотке ДТ, питается через преобразователь частоты ПЧ током частотой 25 Гц. На релейном конце рельсо-

вой цепи к дополнительной обмотке ДТ подключается изолирующий трансфор-

матор ИТ, ко вторичной обмотке которого через фильтр ФИ, пропускающий только переменный ток автоблокировки, подключается путевое реле (ПР).

Нормальный режим в рельсовых цепях переменного тока регулируется

9

Рисунок 4 – Двухниточная рельсовая цепь переменного тока частотой 25 Гц.

подбором необходимого напряжения на вторичной обмотке трансформатора ПТ. При нормальном режиме для устойчивой работы рельсовой цепи необходи-

мо, чтобы при всех неблагоприятных условиях напряжение на обмотке путевого реле было не ниже рабочего. Понижение сопротивления балласта с максималь-

ного до минимального приводит к увеличению утечки тока через балласт и сни-

жению напряжения на обмотке путевого реле, что может привести к отпаданию якоря и, следовательно, информация о занятости пути может быть передана не-

правильно. Повышение сопротивления балласта до максимального значения по-

вышает напряжение в рельсовых нитях и на обмотке путевого реле. Поэтому при повышении напряжении на обмотке путевого реле, намного больше рабоче-

го, возможна потеря рельсовой цепью шунтовой чувствительности, т. е. реле не даст информацию о занятости пути при вступлении на него колѐсных пар под-

вижного состава, так как путевое реле будет продолжать удерживать якорь при-

тянутым.

Чтобы избежать подобных неполадок в работе рельсовых цепей, произво-

10