Понятие о синтезе рельсовых цепей

 

Задача синтеза заключается в разработке РЦ максимально возможной длины, обеспечивающей выполнение заданных режимов работы при заданных условиях эксплуатации. В зависимости от области применения и особенностей решаемых задач такими условиями могут быть, например, минимальное удельное сопротивление балласта (в традиционных РЦ принималось 1 Ом∙ км, в перспективных РЦ принимаются значения в десятые и сотые доли Ом∙ км), частота сигнального тока. Иногда могут предъявляться и другие требования к рельсовой цепи: отсутствие изолирующих стыков, высокое быстродействие, высокая шунтовая чувствительность и др.

Синтез рельсовых цепей проводится в три этапа:

1. Определение максимально возможной длины РЦ.

2. Выбор сопротивлений основных обмоток дроссель-трансформаторов на питающем и релейном концах и их коэффициентов трансформации.

3. Выбор необходимых элементов, обеспечивающих нормальное функционирование рельсовой цепи, её экономичность и надёжность, а также защиту от влияния помех.

Длина рельсовой цепи имеет предел в связи с тем, что требования к сопротивлениям по ее концам по условиям выполнения шунтового и контрольного режимов являются противоположными. С точки зрения шунтовой чувствительности для получения большой длины РЦ эти сопротивления необходимо увеличивать, для улучшения контрольного режима – уменьшать. Графическая иллюстрация этого положения представлена на рис. 3.6.

 

Рис. 3.6. Зависимость входных сопротивлений по концам РЛ от ее длины

 

На рис. 3.6 для случая равенства входных сопротивлений по концам РЦ показаны примерные графики зависимостей по условию выполнения шунтового режима К_ш=1 (кривая 1) и по условию выполнения контрольного режима К_кп=1 (кривая 2). Шунтовой режим выполняется при всех значениях выше кривой 1, контрольный – ниже кривой 2.

Видно, что при относительно малой длине РЦ существуют значения входных сопротивлений по концам РЛ, удовлетворяющие обоим режимам. При ℓ > ℓ _max это условие нарушается. Очевидно, что точка пересечения кривых 1 и 2 соответствует максимально возможной длине РЦ при заданных условиях и некотором оптимальном значении входных сопротивлений по концам РЛ _опт.

Рассмотренная задача решается графоаналитическим методом или численными методами последовательных приближений.

Для кодовой РЦ с частотой сигнального тока 50 Гц при сопротивлении изоляции r_иmin=1 Ом·км было получено ℓ _max=3000 м и _опт=0, 27 Ом. В реальных РЦ параметры аппаратуры выбраны таким образом, что входные сопротивления по концам РЛ несколько отличаются от оптимального значения. Кроме того, из-за заземления различных металлических конструкций на одну из рельсовых нитей сопротивление изоляции РЛ оказывается ниже нормативного. Поэтому для кодовых РЦ принято ℓ _max=2600 м.

При реализации второго этапа синтеза необходимо учесть следующие факторы:

1. Величина сопротивления основной обмотки ДТ должна обеспечивать входные сопротивления по концам РЛ равными или близкими к оптимальным с учетом сопротивления аппаратуры и коэффициента трансформации ДТ.

2. При уменьшении сопротивления основной обмотки ДТ увеличивается мощность, потребляемая рельсовой цепью, так как эта обмотка включена параллельно нагрузке.

3. Увеличение сопротивления основной обмотки ДТ приводит к увеличению массы и габаритов дроссель-трансформатора, т.е. к увеличению его стоимости.

Исходя из этого, например, в кодовой РЦ с частотой сигнального тока 50 Гц на питающем конце применяются дроссель-трансформаторы типа ДТ-06 (сопротивление основной обмотки току 50 Гц равно 0, 63 Ом ).

При выборе ДТ на релейном конце дополнительно было учтено, что из-за необходимости обеспечения режима АЛС имеется значительный избыток мощности, который должен быть погашен на релейном конце РЛ. Поэтому на релейном конце применяется ДТ-0, 2 с сопротивлением основной обмотки 0, 21 Ом.

Коэффициент трансформации ДТ на питающем конце выбирается исходя из следующих соображений:

· для уменьшения индуктивностей и емкостей элементов питающего конца РЦ, что целесообразно с точки зрения экономичности и надежности, необходимо выбирать как можно больший коэффициент трансформации;

· для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, напряжение на любом элементе РЦ должно быть не больше 250 В, т.е. величина коэффициента трансформации ограничивается этим условием.

На основании этого коэффициент трансформации ДТ питающего конца выбран равным 15.

При выборе коэффициента трансформации релейного ДТ принимают во внимание, что напряжение питания РЦ, принятое по условию выполнения режима АЛС, превышает напряжение, необходимое по условию выполнения нормального режима. Поэтому ДТ должен обеспечить на путевом приемнике требуемое рабочее напряжение. В кодовой РЦ с частотой 50 Гц коэффициент трансформации релейного ДТ равен 23. Необходимо отметить, что при этом входное сопротивление релейного конца РЦ оказалось ниже оптимального.

Параметры элементов на третьем этапе синтеза выбирают таким образом, чтобы обеспечить входные сопротивления по концам близкими к оптимальным, повысить КПД рельсовой цепи за счет компенсации реактивной составляющей нагрузки.

В конечном итоге в кодовой РЦ с частотой сигнального тока 50 Гц входные сопротивления по концам РЛ имеют значения , .

 

Анализ рельсовых цепей

 

Как уже отмечалось, целью анализа является исследование влияния различных факторов на характеристики РЦ и её работу. Такими факторами в зависимости от задач исследования могут быть внешние (температура окружающей среды, помехи, место наложения шунта или излома рельса) и внутренние (длина РЦ, параметры элементов и характеристики рельсовой линии, характеристики путевого приёмника и т. д.).

Результаты анализа используются при разработке рекомендаций по настройке и эксплуатации рельсовых цепей, при совершенствовании или разработке новых РЦ, для получения данных, необходимых при расчёте.

 

К наиболее важным задачам анализа относятся следующие задачи:

1. В нормальном режиме:

· исследование зависимости напряжения в начале рельсовой линии и на приёмнике от параметров рельсовой линии и её длины;

· исследование коэффициента полезного действия РЦ.

2. В шунтовом режиме:

· анализ характера изменения шунтовой чувствительности вдоль рельсовой линии;

· определение точки с минимальной шунтовой чувствительностью;

· исследование зависимости шунтовой чувствительности от параметров аппаратуры и путевого приёмника, длины рельсовой линии и её характеристик.

3. В контрольном режиме – определение критической точки излома рельса и критического сопротивления изоляции.

 

Исследования коэффициента полезного действия РЦ позволили выбрать рекомендации по его повышению при разработке и эксплуатации РЦ. Для этого необходимо:

1. Обеспечить равенство модуля входного сопротивления аппаратуры конца РЛ модулю волнового сопротивления рельсовой линии, а также обеспечить условие .

2. Уменьшить собственное затухание рельсовой линии.

3. Компенсировать реактивную составляющую рельсовой линии и нагрузки.

 

Анализ шунтовой чувствительности показал, что её величина зависит от точки наложения шунта, а характер этой зависимости определяется соотношением параметров рельсовой линии и сопротивлений на концах. При этом точка с минимальной шунтовой чувствительностью может находиться в середине рельсовой линии, по её концам или в промежуточных точках.

В результате теоретических исследований характера изменения шунтовой чувствительности вдоль рельсовой линии было выявлено следующее. Если аргументы входных сопротивлений по концам РЛ положительные ( и ), то при равенстве модулей входных сопротивлений наихудшие точки находятся на концах РЛ, то есть p₁=0, p₂=1 (рис. 3.7, кривая 1) или на том конце РЛ, где модуль входного сопротивления меньше (см. рис. 3.7, кривая 2; p=0). В противном случае, шунтовая чувствительность будет минимальной при наложении шунта в каких-то промежуточных точках 0< p< 1 (кривая 3).

 

Рис. 3.7. Зависимость шунтовой чувствительности

От точки наложения шунта

 

Точки минимальной шунтовой чувствительности отмечены на примерных кривых 1, 2 и 3 (см. рис. 3.7).

Ордината точки с наихудшей шунтовой чувствительностью может быть определена путем исследования на максимум функции или на минимум – функции или .

С точки зрения удобства проверки шунтовой чувствительности РЦ в эксплуатации представляется целесообразным иметь рельсовые цепи с минимальной шунтовой чувствительностью по концам РЛ.

 

Анализ РЦ в контрольном режиме проводится путем исследования функции с учетом особенностей схемы замещения РЛ в контрольном режиме (см. п. 3.5). Результаты анализа показали, что при различных значениях удельного сопротивления изоляции РЛ зависимости не имеют ярко выраженных экстремумов, которые находится вблизи середины рельсовой линии. Поэтому с достаточной степенью точности считают, что координата критической точки излома p_кр=0, 5.

При некоторых допущениях критическое сопротивление изоляции можно определять по формуле

 

,

 

где - обобщенный параметр, введенный для упрощения формулы; численные значения этого параметра были определены путем исследования на минимум функции для p_кр=0, 5 (табл. 3.3).

 

Таблица 3.3

Значения обобщенного параметра

f, Гц
	1, 13	1, 35	1, 75	2, 1	2, 25	2, 35

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Вспомните требования к состоянию путевого приемника в нормальном, шунтовом и контрольном режимах.

2. По каким причинам эти требования могут быть нарушены (для каждого из указанных режимов).

3. Почему в качестве нормативной шунтовой чувствительности РЦ принята величина 0, 06 Ом?

4. Наступит ли шунтовой режим у рельсовой цепи, шунтовая чувствительность которой ниже нормативной?

5. Путем рассуждений определите наихудшие условия для контрольного режима РЦ. Сравните полученный результат с данными табл. 3.1.

6. Укажите все причины, по которым рельсовая линия обладает большим сопротивлением передачи.

7. Почему деревянные шпалы являются токопроводящими?

8. Какова цель расчета рельсовой цепи?

9. Почему при расчете нормального режима необходимо учитывать колебания напряжения сети?

10. Перечислите все факторы, из-за которых возникает перегрузка путевого приемника?

11. Почему при расчете шунтового режима кодовой РЦ задаются напряжением срабатывания путевого реле, а не на напряжением отпускания?

12. Зависит ли величина шунтовой чувствительности кодовой РЦ от места наложения шунта на рельсовой линии? А фазочувствительной РЦ? Дать пояснения.

13. Перечислите возможные пути повышения шунтовой чувствительности рельсовых цепей.

14. Что собой представляет схема замещения рельсовой линии в нормальном режиме? Чем отличается схема замещения в шунтовом режиме?

15. Что понимают под критическим сопротивлением балласта при расчете контрольного режима?

16. Почему при расчетах РЦ в режиме АЛС не принимают во внимание входное сопротивление четырехполюсника К?

17. В чем заключаются особенности расчета фазочувствительных РЦ и чем они вызваны?

18. Какие задачи решаются при синтезе рельсовых цепей?

19. Почему предельная длина эксплуатируемых рельсовых цепей меньше длины, полученной в результате синтеза?

20. Какие задачи решаются при анализе рельсовых цепей?

21. Какие мероприятия позволяют повысить коэффициент полезного действия РЦ?

23. Где находится критическая точка излома РЦ?

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: