|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
РЕЛЕЙНЫЕ И МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВСтр 1 из 24Следующая ⇒
Н.Е. Федоров
РЕЛЕЙНЫЕ И МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
Учебное пособие для студентов специальности " Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте" Часть 1
Рекомендовано учебно-методическим объединением в качестве учебного пособия для вузов железнодорожного транспорта
Самара 2006 УДК 656.25: 621.38 ББК Ф33 Рецензенты: Начальник службы сигнализации, централизации и блокировки Куйбышевской железной дороги – филиала ОАО " РЖД" Н.А. Кияткин Заведующий кафедрой " Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте" ПГУПС, д.т.н., профессор В.В. Сапожников Доктор техн. наук, профессор кафедры " Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте" МИИТ П.Ф. Бестемьянов
Федоров Н.Е. Ф33 Релейные и микроэлектронные системы интервального регулирования движения поездов: Учебное пособие. Часть 1. – Самара: СамГАПС, 2006. – с.
ISBN 5-901267-63-Х
В первой части учебного пособия рассмотрены разновидности, особенности и эффективность систем интервального регулирования движения поездов, а также классификация, принципиальные схемы и теория рельсовых цепей. Изложены принципы построения релейных систем; особое внимание уделено анализу недостатков и путей совершенствования этих систем. Учебное пособие предназначено для студентов специальности 190403 в качестве учебного материала, а также для использования при курсовом проектировании.
УДК 656.25: 621.38 ББК
ISBN 5-901267-63-Х © Самарская государственная академия путей сообщения, 2006 © Федоров Н.Е., 2006
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ................ ПРЕДИСЛОВИЕ..................... ВВЕДЕНИЕ....................... 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ.. 1.1. Назначение, разновидности и эффективность систем ИРДП........................ 1.2. Специфика устройств СЦБ и особенности релейных систем ИРДП........................ 1.3. Основные устройства и приборы систем ИРДП..... 2. РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ.................. 2.1. Конструкция и функции рельсовых цепей....... 2.2. Классификация рельсовых цепей........... 2.3. Принципиальные схемы рельсовых цепей....... 2.4. Особенности тональных рельсовых цепей....... 3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ........ 3.1. Режимы работы и критерии оценки рельсовых цепей.. 3.2. Наихудшие условия работы рельсовых цепей..... 3.3. Общая и основная схемы замещения РЦ........ 3.4. Первичные и вторичные параметры рельсовой линии.. 3.5. Методы расчета рельсовых цепей........... 3.6. Понятие о синтезе рельсовых цепей.......... 3.7. Анализ рельсовых цепей............... 4. Традиционные системы автоматической блокировки........................ 4.1. Суть и эффективность автоблокировки........ 4.2. Классификация систем автоблокировки........ 4.3. Кодовая автоблокировка............... 4.3.1. Структурная схема................. 4.3.2. Принципы построения основных узлов........ 4.3.3. Дешифратор кодовой АБ.............. 4.3.4. Анализ кодовой автоблокировки........... 4.4. Принципы построения автоблокировки постоянного тока 4.5. Особенности двусторонних систем автоблокировки... 4.6. Увязка автоблокировки с устройствами электрической централизации........................ 5. РЕЛЕЙНЫЕ Системы АБ с тональными рельсовыми цепями................... 5.1. Общие сведения................... 5.2. Автоблокировка типа ЦАБ.............. 5.3. Система автоблокировки АБТ............. 5.4. Автоматическая блокировка АБТЦ........... 6. СИСТЕМЫ СИГНАЛЬНОЙ АВТОРЕГУЛИРОВКИ..... 6.1. Общие положения.................. 6.2. Технологический алгоритм АЛСН........... 6.3. Структурная схема системы АЛСН........... 6.4. Локомотивные устройства АЛСН........... 7. УСТРОЙСТВА ПЕРЕЕЗДНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ..... 7.1. Классификация переездов и ограждающих устройств.. 7.2. Расчет участка приближения............. 7.3. Структурная схема автоматической переездной сигнализации........................ 7.4. Особенности АП при двустороннем движении..... 8. СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРСКОГО КОНТРОЛЯ....... ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................... БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АБ – автоматическая блокировка. АБТ – автоблокировка с тональными рельсовыми цепями. АБТЦ – автоблокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением аппаратуры. АЛС – автоматическая локомотивная сигнализация. АЛСМ – многозначная (частотная) автоматическая локомотивная сигнализация. АЛСН – автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия. АЛСО –автоматическая локомотивная сигнализация, как основное средство регулирования движения поездов. АП – автоматическая переездная сигнализация. АТ – автостопное торможение. БКПТ – бесконтактный кодовый путевой трансмиттер. БКТ – бесконтактный коммутатор тока. БУ – блок-участок. ДК –диспетчерский контроль. ДТ – дроссель-трансформатор. ИРДП – интервальное регулирование движения поездов. ИС – изолирующий стык. К – четырехполюсник, замещающий аппаратуру в конце рельсовой линии. КАБ – кодовая автоблокировка числового кода. КПТ – кодовый путевой трансмиттер. КЭБ – электронная автоблокировка числового кода. МТ – маятниковый трансмиттер. Н – четырехполюсник, замещающий аппаратуру в начале рельсовой линии. ОПБ – однократная проверка бдительности машиниста. ПАБ – полуавтоматическая блокировка. ППБ – периодическая проверка бдительности машиниста. РЛ – рельсовая линия; четырехполюсник, замещающий аппаратуру рельсовой линии. РЦ – рельсовая цепь. СЖАТ – системы железнодорожной автоматики и телемеханики. СУ – сигнальная установка автоматической блокировки. СЦБ – системы сигнализации, централизации и блокировки. ТРЦ – рельсовая цепь тональной частоты (тональная рельсовая цепь). ТРЦ3 – тональные рельсовые цепи 3-го типа (диапазон частот несущего сигнала 400 – 800 Гц). ТРЦ4 – тональные рельсовые цепи 4-го типа (диапазон частот несущего сигнала 4, 5 – 5, 5 кГц). УЗП – устройство заграждения переезда. УКБМ – устройство контроля бдительности машиниста. УСЗ – устройства согласования и защиты (приборы рельсовых цепей). ЦАБ – автоблокировка с централизованным размещением аппаратуры. ЧАБ – частотная автоблокировка. ЧДК – система частотного диспетчерского контроля. ПРЕДИСЛОВИЕ
Современное состояние железнодорожной автоматики и телемеханики характеризуются процессом интенсивной разработки и внедрения устройств, реализованных с использованием современных достижений микроэлектроники, микропроцессорной техники, теории передачи и обработки сигналов, теории рельсовых цепей. Для обеспечения предприятий и организаций железнодорожного транспорта высококвалифицированными специалистами в этой области железнодорожной техники в ряде отраслевых ВУЗов была начата подготовка студентов по специализации " Микроэлектронные системы обеспечения безопасности движения поездов". Студент в процессе обучения должен не просто изучить схемы действующих устройств, но и понять логику их построения с учетом специфики систем, ответственных за безопасность движения поездов, знать требования к изучаемым системам, уяснить необходимость применения тех или иных мероприятий и технических решений, знать перспективы и пути развития железнодорожной автоматики. Разработчики перспективных системы железнодорожной автоматики опираются на богатый опыт создания и эксплуатации традиционных систем. Поэтому в данном учебном пособии кратко изложены общие принципы построения релейно-контактных систем интервального регулирования движения поездов, большее внимание уделено анализу их основных технологических алгоритмов и дополнительных функций, обзору достоинств и недостатков этих систем, а также путей их устранения. Более полно изложена теория рельсовых цепей, как основного элемента систем железнодорожной автоматики. Принципы построения указанных систем изложены в объеме, необходимом и достаточном для студентов специализации " Микроэлектронные системы обеспечения безопасности движения поездов". Для углубленного изучения интересующих студента вопросов приводится библиографический список. Учебное пособие может быть полезным студентам других специализаций специальности " Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте".
ВВЕДЕНИЕ
Системы железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) играют важную роль в обеспечении безопасности движения поездов и повышении эффективности перевозочного процесса. Они предназначены для автоматического и автоматизированного регулирования движения поездов на перегонах, станциях, участках. Перегонные системы называют системами интервального регулирования движения поездов (ИРДП). Условно к ним относят системы путевой блокировки (автоматическая и полуавтоматическая блокировка), системы сигнальной авторегулировки, устройства ограждения переездов, устройства диспетчерского контроля. Наибольшее распространение на сети железных дорог страны в настоящее время получили системы регулирования, которые в силу ряда причин построены на релейно-контактных элементах. В данной работе эти системы называются традиционными. К релейным относятся также новые системы, использующие тональные рельсовые цепи. Очевидный недостаток релейных систем автоматики, развитие науки и техники привели к созданию более совершенных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики и телемеханики. В дисциплине " Микроэлектронные системы интервального регулирования движения поездов" изучаются перспективные перегонные системы регулирования, построенные на современной элементной базе. В связи с важностью и ответственностью задач, решаемых этими системами, к ним предъявляется ряд специфических требований. Кроме того, должны быть учтены различные внешние факторы, влияющие на выполнение системой основного технологического алгоритма и на ее работоспособность, а также требования эффективной организации перевозочного процесса. Опыт реализации этих требований был накоплен в процессе разработки, многолетней эксплуатации и непрерывного совершенствования традиционных систем ИРДП. Поэтому в данной работе рассматриваются требования к системам ИРДП, излагаются общие принципы построения релейных систем, проводится их всесторонний анализ. Этот материал призван помочь студентам лучше понять проблемы и логику построения микроэлектронных устройств ИРДП, осознать необходимость тех или иных технических решений в этих системах, уяснить дальнейшие пути развития систем железнодорожной автоматики. Принципы построения и схемы микроэлектронных систем интервального регулирования движения поездов подробно излагаются во второй части учебного пособия. Основным элементом практически всех систем СЖАТ, включая и микроэлектронные, являются рельсовые цепи, которые выполняют ответственные функции контроля состояния участков пути, передачи информации на локомотив и, в отдельных случаях, передачи информации между сигнальными установками автоблокировки. Рельсовые цепи работают в сложных условиях влияния помех тягового тока и воздействий внешней среды. Поэтому в учебном пособии большое внимание уделено классификации, принципам построения и теории рельсовых цепей. При изложении теории рельсовых цепей приводятся конечные формулы, используемые при анализе и расчете, без указания математических преобразований при выводе этих формул. При изучении предложенного материала следует обращать особое внимание на многообразие эксплуатируемых устройств, выяснять, чем оно вызвано; творчески подойти к анализу этих устройств в соответствии с признаками классификации; уяснить, с какой целью в изучаемой системе введено то или иное техническое решение, какой положительный эффект оно дает.
РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ
Рис. 2.1. Конструкция рельсовой цепи
Путевыми приемниками в традиционных РЦ являются электромагнитные реле. Для обеспечения лучшего протекания тока на рельсовых стыках устанавливают стыковые соединители СС : при автономной тяге поездов – стальные штепсельные или приварные, при электрической тяге – медные приварные. При нарушении технологии установки или при механических воздействиях в процессе эксплуатации стыковые соединители не всегда обеспечивают требуемое переходное сопротивление, что приводит к отказу всей рельсовой цепи. На долю стыковых соединителей приходится до 40% всех отказов рельсовых цепей. Поэтому заслуживают внимания тарельчатые пружины, которые предложено устанавливать на стыковых болтах вместо витковых шайб. Электрический контакт, обеспечиваемый тарельчатыми пружинами, является стабильным и позволяет обойтись без стыковых соединителей. Опыт эксплуатации таких соединений показал их высокую надежность, долговечность и экономичность. Положительный эффект для РЦ обеспечивает также применение длинномерных сварных рельсовых плетей длиной 400 и более метров, что исключает необходимость установки стыковых соединителей. Для защиты от взаимного влияния смежных РЦ они электрически разделяются изолирующими стыками ИС . Изолирующие стыки организуют путем изоляции элементов креплений рельсового стыка от рельсов. Для этого устанавливают фибровые прокладки между рельсами и металлическими накладками особого профиля, втулки и шайбы для болтов, прокладки между торцами рельсов. Более надежными являются стыки с накладками, опрессованными высокопрочным изолирующим материалом. На бесстыковых путях для изолирующих стыков рекомендуется применять клееболтовые конструкции, в которых для изоляции и обеспечения требуемой механической прочности стыка используется несколько слоев стеклоткани, пропитанной эпоксидным компаундом.
В общем случае рельсовые цепи выполняют следующие функции: 1. Контроль состояния участка пути (свободен, занят). 2. Контроль целости рельсов. 3. Передача информации между светофорами в кодовых системах автоблокировки. 4. Передача информации с напольных устройств на локомотив. При свободной РЦ сигнальный ток протекает от источника питания ИП по рельсовым нитям и обмотке путевого реле. Путевое реле возбуждено и фиксирует свободное состояние участка пути и исправность рельсовой цепи. При вступлении поезда путевое реле шунтируется малым сопротивлением колесных пар и отпускает свой якорь, фиксируя занятость участка пути. При изломе рельса обрывается цепь питания путевого реле, и оно обесточивается. Для передачи информации сигнальный ток может быть представлен в кодовом виде. Причем этот сигнал используется как для передачи информации между светофорами, так и для передачи на локомотив. В традиционных системах для кодирования информации широкое распространение получил числовой код, при котором сообщения различаются числом импульсов в каждой кодовой посылке. В новых перспективных типах РЦ используются двоичные помехозащищенные коды. К рельсовым цепям предъявляются следующие требования: 1. РЦ должны бесперебойно функционировать без проведения сезонной регулировки при минимальном удельном сопротивлении изоляции рельсовой линии 1, 0 Ом·км для магистральных линий, 0, 5 Ом·км для однониточных РЦ и 0, 37 Ом·км для рельсовых цепей сортировочных горок. 2. Фиксация шунта должна производиться в течение времени, не превышающего установленную норму. 3. РЦ должны обеспечивать надежную и беспрепятственную канализацию обратного тягового тока. 4. Опасные отказы и повреждения аппаратуры рельсовых цепей при пробое изолирующих стыков должны быть исключены. 5. РЦ должны без искажений передавать сигналы, необходимые для нормальной работы автоматической локомотивной сигнализации. 6. Рельсовые цепи должны быть защищены от опасного и мешающего влияния: · обратного тягового тока; · смежных РЦ и рельсовых цепей параллельного пути; · рельсовых цепей наложения; · сигналов автоматической локомотивной сигнализации; · поездного оборудования централизованного электроснабжения вагонов; · линий электропередач высокого напряжения. 7. На электрифицированных участках РЦ должны надежно работать в условиях заземления на одну рельсовую нить сооружений и конструкций, имеющих связь с землей.
Рассмотренная структура РЦ является традиционной и получила широкое распространение в действующих устройствах СЦБ. В новом строительстве применяются тональные рельсовые цепи, структура которых имеет существенные отличия (см. п. 2.4). РЦ работают в сложных условиях мешающего влияния тягового тока, низкого и изменяющегося в широких пределах сопротивления изоляции рельсовой линии, заземления на рельсы металлических конструкций, имеющих контакт с землей. Поэтому, наряду с совершенствованием рельсовых цепей, постоянно ведутся работы по созданию альтернативных устройств, выполняющих те же функции. Так, были разработаны путевые шлейфы и датчики контроля проследования поезда, система счета осей, радиолокационные устройства, разнообразные устройства контроля проследования поезда в полном составе и другие устройства контроля свободности участков пути. Однако они пока не могут заменить РЦ в полной мере.
Рис. 2.2. Однониточная рельсовая цепь
Достоинство однониточных РЦ – простая и дешевая конструкция. Недостатки – малая предельная длина; мешающее влияние тягового тока (ответвление тягового тока Iто через аппаратуру РЦ показано на рис. 2.2 пунктирной линией); ненадежный путь для тягового тока, протекающего по одной рельсовой нити; невозможность использования автоматической локомотивной сигнализации. Поэтому однониточные РЦ применяют в основном на боковых некодируемых станционных путях.
В двухниточных РЦ с каждой стороны изолирующих стыков устанавливают дроссель-трансформаторы ДТ, средние точки основных обмоток которых соединены перемычкой (рис. 2.3). Эти дроссель-трансформаторы используются и для подключения аппаратуры РЦ к рельсовой линии.
Рис. 2.3. Двухниточная рельсовая цепь
Тяговый ток Iт (на рис. 2.3 показан стрелками) протекает по обеим рельсовым нитям, разделяясь в идеальном случае на равные части. В обход изолирующих стыков эти токи пропускаются следующим образом – по полуобмоткам основной обмотки ДТ одной РЦ, по перемычке и полуобмоткам ДТ смежной РЦ. При этом магнитные потоки в сердечнике ДТ от тягового тока каждой полуобмотки взаимно уничтожаются, что исключает мешающее влияние на аппаратуру РЦ. Сигнальный ток Iс протекает по полуобмоткам дроссель-трансформаторов в одном направлении и наводит в дополнительной обмотке соответствующую ЭДС. В реальных условиях деление тягового тока на две равные части не происходит из-за неравенства сопротивлений рельсовых нитей. Кроме того, асимметрия тягового тока возникает при разных условиях утечки тягового тока на землю из-за заземления различных напольных конструкций на одну рельсовую нить. Поэтому в дополнительной обмотке ДТ наводится ЭДС помехи от разностного тягового тока. Защита путевого реле от мешающего влияния помехи осуществляется фильтром Ф. Вторым негативным проявлением асимметрии тягового тока является подмагничивание сердечника ДТ, что приводит к уменьшению сопротивления основной обмотки сигнальному току и нарушению нормальной работы РЦ. Для исключения подмагничивания при электрической тяге постоянного тока применяются ДТ с воздушным зазором сердечника. При тяге переменного тока вредные последствия насыщения сердечника устраняются выбором параметров элементов схемы.
Рис. 2.4. Кодовая рельсовая цепь частотой 50 Гц
Т – контакты трансмиттерного реле. Трансмиттерное реле работает в такт с импульсами передаваемых посылок числового кода. При этом его контакты, замыкая и размыкая цепь питания, модулируют несущий сигнал. С1, С2 – искрогасящие конденсаторы. Решают две задачи – уменьшают искрообразование на контактах реле Т; уменьшают реактивную составляющую сопротивления нагрузки, что повышает коэффициент полезного действия рельсовой цепи. Р – разрядник для защиты аппаратуры от перенапряжений, возникающих при аварии контактной сети. ДТ – дроссель-трансформатор, обеспечивающий пропуск тягового тока в обход изолирующих стыков, подключение аппаратуры к рельсовой линии, согласование сопротивлений аппаратуры и рельсовой линии. ЗБФ – защитный блок-фильтр защищает путевой приемник от гармонических составляющих тягового тока и от большого напряжения, которое поступает из смежной рельсовой цепи при пробое изолирующих стыков. И – импульсное путевое реле поляризованного типа с выпрямителем, настройка якоря – с преобладанием. Срабатывает в такт с импульсами принимаемых кодовых посылок и своими контактами воздействует на дешифратор кодовой АБ. При автономной тяге в рассмотренной рельсовой цепи дроссель-трансформаторы не применяют, вместо разрядников используют нелинейные резисторы (варисторы) для защиты приборов от грозовых разрядов, на релейном конце для согласования сопротивлений устанавливают изолирующий трансформатор.
При электрической тяге переменного тока в кодовой АБ применяются кодовые рельсовые цепи с частотой сигнального тока 25 Гц (рис. 2.5). Отличая этой РЦ от предыдущей заключаются в следующем: · вместо питающего трансформатора ПТ применяется статический преобразователь частоты типа ПЧ50/25, позволяющий получить выходное напряжение от 5 до 175 В через каждые 5 В; · вместо индуктивного сопротивления ZО по экономическим соображениям использован активный резистор RО; · вместо блока ЗБФ применяется фильтр ФП типа ФП-25; · применен ДТ без воздушного зазора с малым коэффициентом трансформации (n=3). Этим обеспечивается защита обслуживающего персонала и исключается пробой изоляции дополнительной обмотки ДТ при большой асимметрии тягового тока из-за обрыва одной рельсовой нити;
· установлены автоматические выключатели многократного действия АВМ для защиты аппаратуры и обслуживающего персонала при большой асимметрии тягового тока; · применены изолирующие (согласующие) трансформаторы ИТ, осуществляющие согласование сопротивлений рельсовой линии с аппаратурой и обеспечивающие надежное срабатывание АВМ.
На станциях в системах электрической централизации применяют более простые и надежные фазочувствительные рельсовые цепи с частотой сигнального тока 25 или 50 ГЦ (рис. 2.6). Отличительной особенностью этих рельсовых цепей является непрерывное питание и использование в качестве путевых реле двухэлементных секторных реле типа ДСШ, которые обеспечивают следующие положительные качества РЦ: · высокая надежность; · высокая помехозащищенность; · малая потребляемая мощность; ·
простая реализация защиты от опасного влияния смежных РЦ при пробое изолирующих стыков.
Рис. 2.6. Фазочувствительная рельсовая цепь
Назначение основных элементов: С0 – емкостной ограничитель. Исключает режим короткого замыкания при вступлении поезда на питающий конец РЛ; обеспечивает необходимые фазовые соотношения сигналов местной и путевой обмоток путевого реле; компенсирует индуктивную составляющую сопротивления нагрузки с целью уменьшения мощности, потребляемой РЦ; R0 – защищает аппаратуру от короткого замыкания в случае пробоя конденсатора С0 при нахождении поезда на питающем конце РЛ; Ср – согласовывает требуемый уровень тока АЛС с допустимым уровнем сигнала на путевом приемнике; обеспечивает необходимые фазовые соотношения и требуемое входное сопротивление на релейном конце РЛ. В новом строительстве независимо от вида тяги применяют РЦ с частотой сигнального тока 25 Гц, которые работают более устойчиво. Необходимо отметить, что типовые схемы рассмотренных рельсовых цепей включают в себя еще ряд элементов. Так, в кодовой РЦ частотой 50 ГЦ схема искрогашения является более сложной, во всех кодовых РЦ предусмотрена перестройка схем при смене направления движения поездов, фазочувствительные РЦ могут дополняться схемами включения кодовых сигналов АЛС на питающем, на релейном или на обоих концах РЦ и т. д.
Рассмотрим проблемы, связанные с пробоем изолирующих стыков, и как они решаются в рельсовых цепях разных типов. Пробой изолирующих стыков может привести к следующим негативные последствия: 1. Выход из строя путевого приемника под действием полного напряжения, которое поступает от источника питания смежной РЦ без потерь в рельсовой линии. 2. Ложное возбуждение путевого реле или ложная импульсная работа. 3. Прием более разрешающего кодового сигнала от передатчика смежной РЦ. Последствия первого типа исключаются соответствующим выбором путевого приемника или применением элементов защиты, рассмотренных выше. Опасность ложного возбуждения путевого реле в импульсных РЦ и РЦ числового кода исключается дешифраторами. Дешифраторы расценивают непрерывно включенное состояние путевого реле как непредусмотренное и переводят систему в защитное состояние. Импульсная работа путевого реле от источника питания смежной РЦ в рельсовых цепях постоянного тока с импульсным питанием исключается применением поляризованных реле с настройкой якоря на преобладание и чередованием полярности импульсов в смежных РЦ. В фазочувствительных РЦ ложное возбуждение реле ДСШ исключается использованием свойств фазовой селективности этого реле и чередованием мгновенных полярностей напряжений питания смежных РЦ (изменением фазы питания на 1800 путем переключения вторичных обмоток путевых трансформаторов). Опасный отказ при приеме более разрешающего кодового сигнала из смежной РЦ в рельсовых цепях числового кода исключается специальным построением дешифратора (см. п. 4.3.3). В тональных РЦ с изолирующими стыками или без них взаимное влияние РЦ исключено чередованием частот и разнесением рельсовых цепей с одинаковыми частотами на достаточное расстояние.
Рис. 2.7. Принцип построения тональных рельсовых цепей
Исключается и возможность возбуждения этого реле сигнальным током частоты F1 от генератора Г1 рельсовой цепи 1П из-за естественного затухания в рельсовой линии на протяжении трех РЦ (1П, 2П и 3П). Расчеты показывают, что уровень помехи от этого сигнала будет примерно в 100 раз ниже уровня полезного сигнала, поступающего от генератора собственной РЦ. В отдельных случаях (при малой длине РЦ 2П и 3П и высоком уровне сигнала в 1П) предусматривается применение и чередование трех частот. Рассмотренная аппаратура размещается в станционном помещении или в релейных шкафах АБ и соединяется с рельсовой линией при помощи сигнального кабеля. На поле (непосредственно у пути) размещаются устройства согласования и защиты УСЗ. Диапазон несущих частот сигнального тока (400…800 Гц) принят исходя из условия обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик ТРЦ. Конкретные частоты в этом диапазоне были выбраны в промежутках между гармониками тягового тока и тока промышленной частоты. Гармонические составляющие постоянного тягового тока имеют частоты 300, 600, 900, … Гц, переменного тягового тока – 50, 150, 250, ... Гц. При некоторых режимах работы тяговых двигателей возможно появление частоты 100 Гц. Причем, чем выше частота, тем ниже уровень гармоники. Поэтому в тональных рельсовых цепях 3-го типа (ТРЦ3) были приняты несущие частоты 420, 480, 580, 720 и 780 Гц, что позволяет использовать эти ТРЦ при любом виде тяги. В связи с отсутствием изолирующих стыков, шунтовой режим ТРЦ наступает не только при нахождении подвижной единицы на участке пути между генератором и приемником, но и при нахождении в некоторой зоне за пределами подключения этих приборов. Эту зону называют зоной дополнительного шунтирования. Так, например, при приближении подвижной единицы на расстояние Lш от точки подключения генератора Г4/5 (см. рис. 2.7) путевое реле ПР5 обесточивается. Величина Lш зависит от несущей частоты и удельного сопротивления балласта и в предельном случае составляет 10‑ 15% от длины рельсовой цепи. Это приводит к тому, что ТРЦ не позволяют достоверно фиксировать границы блок-участков. Поэтому для системы АБТ (автоблокировка с тональными рельсовыми цепями) были разработаны тональные рельсовые цепи 4-го типа (ТРЦ4) с частотами несущего сигнала в диапазоне 5 кГц. Зона дополнительного шунтирования ТРЦ4 не превышает 12 м. Максимальная длина рассмотренных ТРЦ Lmax=1000 м (для ТРЦ4 – 300 м). Выполнение всех режимов работы ТРЦ обеспечивается при rиmin=0, 7 Ом× км. ТРЦ может использоваться и с изолирующими стыками. При этом ее предельная длина увеличивается до 1300 м. К тональным рельсовым цепям относятся также рельсовые цепи, используемые в микроэлектронной системе АБ-УЕ (диапазон частот 1900 - 2800 Гц). Отличие этих ТРЦ от рассмотренных заключается в том, что они являются кодовыми. Для передачи информации между светофорами и на локомотив используется двоичный помехозащищенный код с применением двукратной фазоразностной манипуляции. Рассмотрим положительные качества ТРЦ, вытекающие из указанных выше особенностей. В выбранном диапазоне несущих частот уровень гармонических составляющих тягового тока меньше, чем при более низких частотах. Это позволило повысить помехозащищенность РЦ и чувствительность приемников и, как следствие, снизить мощность, потребляемую ТРЦ. Кроме того, применение более высоких частот позволяет легче реализовать добротные фильтры меньших габаритов и улучшить защищенность приемников от влияния соседних частот. Отсутствие контактных реле, работающих в импульсном режиме, улучшает показатели надежности и долговечности аппаратуры, снижает расходы на обслуживание. Известно, что среди приборов СЦБ наибольшее число отказов приходится на дешифраторы кодовой автоблокировки, трансмиттерные реле и импульсные путевые реле. Возможность удаления аппаратуры от рельсовых линий на достаточно большие расстояния обеспечивает экономическую целесообразность применения ТРЦ в следующих случаях: 1. В системах АБ с централизованным размещением аппаратуры. 2. Для контроля свободности перегона и исправности рельсов в системе ПАБ, что повышает безопасность движения и дает возможность внедрения систем диспетчерской централизации. 3. Для организации защитных участков необходимой длины в кодовой и импульсно-проводной АБ. При этом установка дополнительных релейных шкафов и линейных высоковольтных трансформаторов в пределах блок-участка не требуется. 4. В качестве РЦ наложения для получения требуемой длины участков приближения к переезду. Это позволяет сократить до минимума преждевременность закрытия переезда. 5. На участках с пониженным сопротивлением балласта. Возможность работы ТРЦ без изолирующих стыков дает следующие преимущества: 1. Исключается самый ненадежный элемент СЖАТ – изолирующие стыки. 2. Отпадает необходимость установки дорогостоящих дроссель-трансформаторов для пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков. При этом уменьшается число отказов по причине обрыва и хищений перемычек и снижаются затраты на обслуживание. 3. Улучшаются условия протекания обратного тягового тока по рельсовым нитям. 4. Сохраняется прочность пути с длинномерными рельсовыми плетями. Защита от взаимного влияния ТРЦ осуществляется чередованием частот генераторов и применением в путевых приемниках безопасных фильтров для разделения этих частот. Для повышения защищенности от гармоник тягового тока и для защиты от влияния РЦ параллельного пути применяется амплитудная модуляция сигнального тока частотой 8 или 12 Гц. Питание двух смежных РЦ от одного общего источника сигнального тока (генератора) и подключение путевых приемников к общей точке РЛ сокращает число аппаратуры и расход кабеля для соединения аппаратуры с рельсовой линией, уменьшает количество используемых частот сигнального тока и позволяет просто реализовать рельсовые цепи без изолирующих стыков. Недостатками ТРЦ являются малая предельная длина и наличие зоны дополнительного шунтирования.
В новом строительстве применяют системы АБ и электрической централизации только с тональными рельсовыми цепями.
Контрольные вопросы и задания
1. Для чего в рельсовых цепях предназначены изолирующие стыки? 2. Прочитайте требования к рельсовым цепям и выясните, чем вызвано каждое из них. 3. Чем вызвано большое разнообразие типов РЦ, эксплуатируемых на сети железных дорог? 4. Разберите достоинства и недостатки кодовой РЦ по пунктам классификации. Проведите аналогичный анализ для тональной РЦ. 5. С какой целью в кодовой рельсовой цепи применяется два искрогасящих конденсатора? 6. Как в кодовой РЦ обеспечивается защита от опасного отказа при пробое изолирующих стыков? А в фазочувствительной РЦ? 7. Почему в кодовых РЦ для защиты от пробоя изолирующих стыков не применяют чередование мгновенных полярностей напряжения питания? 8. Вспомните основные особенности тональных РЦ. 9. Перечислите достоинства тональных РЦ. Чем вызвано каждое из них? 10. Почему тональные РЦ имеют меньшую предельную длину, чем, например, кодовые?
Рис. 3.1. Общая схема замещения рельсовой цепи
Индексы коэффициентов четырехполюсников и сигналов, указанные на схеме соответствуют нормальному режиму РЦ. В шунтовом и контрольном режимах схемы замещения аналогичны представленной, но изменяется структура и параметры четырехполюсника рельсовой линии РЛ. Основой всех расчетных формул являются известные уравнения ч |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 1544; Нарушение авторского права страницы
В настоящее время тональные рельсовые цепи благодаря эксплуатационным, техническим и экономическим преимуществам находят все более широкое применение на железных дорогах и линиях метрополитенов страны.