Автоматика и телемеханика на перегонах

 

 

 

Введение

Рельсовой цепью называется устройство, состоящее из некоторой длины рельсовой линии, которая используется для передачи электрических сигналов, аппаратуры, подключаемой к ней в начале (питающие приборы) и в конце (приёмники, путевые реле). В системах железнодорожной автоматики и телемеханики РЦ выполняют важные и ответственные функции по обеспечению безопасности движения поездов:

• определяют свободность или занятость отдельных участков пути подвижным составом;
• контролируют полный разрыв (излом) рельсов;
• служат в качестве телемеханического канала передачи информации.

 

Режимы работы РЦ:

 

• Нормальный – РЦ исправна и свободна, при этом путевое реле включено.
• Шунтовой – РЦ исправна и занята, путевое реле выключено.
• Контрольный – РЦ неисправна, путевое реле выключено.
• Режим АЛС – РЦ исправна и занята, путевое реле выключено.
• Режим короткого замыкания – РЦ исправна и занята, колесная пара или локомотив находятся над источником питания.

 

Три первых режима (нормальный, контрольный и шунтовой) характеризуют условия работы путевого приемника; режим АЛС – условия работы локомотивного приемника; режим короткого замыкания – условия работы генератора или источника питания. На железных дорогах страны применяется большое количество РЦ, тип которых зависит от целого ряда факторов. К этим факторам относятся:

 

• область применения: перегон, станция, переезд, сортировочная горка;
• вид тяги поездов: автономная, электрическая (постоянного или переменного тока);
• род сигнального тока: переменный низких частот (25, 50, 60, 75, 83, 100 Гц), переменный тональных частот (100-3000 Гц);
• схема канализации тягового тока: двухниточная с дроссель-трансформаторами и однониточная с тяговыми соединителями;
• режим питания: непрерывный, импульсный, кодовый;
• метод защиты от влияния смежных РЦ: схемный, фазовый, гетеродинный;
• способ защиты отдельных участков пути: изолирующие стыки, электрические стыки, и др. способы.

Эксплуатационно-технические данные.

 

участок железной дороги :     однопутный;

станция №:       3;

род тяги:                  постоянного тока;

заданные величины для расчета станционной РЦ:  с путевым реле ДСШ-15,           частотой 50 Гц.

заданные величины для расчета перегонной РЦ:  с путевым реле ИВГ,           частотой 25 Гц.

 

Выбор схем РЦ

• Перегонная рельсовая цепь

Схема перегонной рельсовой цепи с реле ИВГ, частотой 25 Гц показана на рис. 1.

 

Рис. 1 – перегонная рельсовая цепь.

 

Принцип действия и назначение аппаратуры:

Кодовая РЦ с тремя ДТ(ДТп-0,6, ДТс-0,6, ДТр-0,2) применяется на двухпутных участках. Предельная длина составляет 2500 м. При наложении кодовых сигналов АЛСН с релейного конца предусмотрено полное разделение релейных и кодирующих сигналов на контактах реле ДПТ(медленно действующего повторителя дополнительного трансмиттерного реле ДТ), исключающее влияние конденсаторов Ск и Скд на цепь путевого реле.

Коэффициент трансформации ДТр равен 23 (вместо n=17), что дает значительное уменьшение потребляемой мощности без снижения шунтовой чувствительности и с сохранением контроля обрыва рельсовой нити. Суммарная емкость конденсаторов Ск и Скд на релейном конце изменяется в зависимости от длины РЦ приведена в таблице 1:

 

Длина РЦ, м	До 2000 м	2000-2250	2250-2500
Емкость конденсаторов, мкФ	24	32	40

Таблица 1. Емкость конденсаторов Ск и Сд

Для обеспечения нормативного тока АЛСН (2 А) на входном конце РЦ сопротивление релейного конца между ДТр и путевым реле должно быть не менее 120 ОМ, что обеспечивается сопротивлением блока ЗБФ-1. Если минимальное сопротивление изоляции свободной РЦ rи.мин=1 Ом*км, то напряжение на рельсах релейного конца должно быть не менее 0,36В при напряжении на обмотке путевого реле не более 3,9 В.

При регулировке тока АЛСН и увеличении напряжения на рельсах релейного конца свыше 0,36 В в целях исключения перегрузки путевого реле И необходимо включить дополнительные резисторы R2, R3 блока ЗБФ-1.

Если такая РЦ применяется на двупутных участках без учета возможности движения по неправильному пути, кодовые сигналы АЛСН накладываются только с питающего конца и на релейном конце соответствующие приборы (КТ, ДПТ, ДТ, Zк, Ск, Сид, Rид, ДТИ) не устанавливают, а между точками а и б, в и г ставят перемычки.

Данную РЦ применяют на участках приближения к станции при двухпутной АБ 50 Гц с учетом возможности движения поездов по неправильному пути по сигналам АЛСН. Предельная длина участка приближения обычно не превышает 1500 м. Питающий конец РЦ расположен со стороны станции; аппаратуру этого конца (ПТ, Zо, Си, Rи, ТИ, Т) размещают на посту ЭЦ, а разрядник Си1 и Си2 — в релейном шкафу входного светофора. Сопротивление кабеля между РШ и постом ЭЦ равно 150 Ом, что соответствует длине недублированного кабеля 3 км.

Наименования и типы приборов, используемых в РЦ, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Каталог приборов РЦ

 

Станционная рельсовая цепь

Схема станционной рельсовой цепи с путевым реле ДСШ-15, частотой 50 Гц, показана на рис. 2.

 

 

Рис. 2 – станционная рельсовая цепь: a) с наложением кодовых сигналов АЛСН; б) без наложения АЛСН

 

Главные пути станции оборудуются двухниточными РЦ с двумя дроссель-трансформаторами и наложением кодовых сигналов АЛСН(рис. 2, а). Третий дроссель-трансформатор устанавливают в том случае, если место присоединения отсасывающего фидера тяговой подстанции или заземляемой конструкции находится на расстоянии более 250 м от основных дроссель-трансформаторов главного пути. Если это расстояние менее 250 м, то подключение производится к средним точкам дроссель-трансформаторов, расположенных на питающем или релейном конце главных путей. Путевые дроссель-трансформаторы, к которым подключается отсасывающий фидер, должны иметь перемычки с удвоенной площадью поперечного сечения.

Дополнительный дроссель-трансформатор включают с конденсатором емкостью 8мкФ. Максимальная длина данной РЦ составляет 1200 м. Общее сопротивление путевого резистора и соединительных проводов на ответвлениях без ДТ должно быть не менее 0,5 Ом. Сопротивление кабеля между дроссель-трансформатором и путевым реле, между дроссель-трансформатором и блоком БРК, между изолирующим трансформатором и путевым реле не должно превышать 150 Ом. Сопротивление кабеля между дроссель-трансформатором и блоком БП или БПК не должно превышать 75 Ом.

Оптимальное значение емкости конденсатора С4 в блоке БП для всех длин РЦ с двумя ДТ равно 18 мкФ, а емкости конденсатора С2 в блоке БПК для РЦ с двумя ДТ — 12 мкФ.

Для уравнивания напряжений на путевых реле РЦ, имеющих ответвления с ДТ и без них, рекомендуется в цепи путевого реле с ДТ установить дополнительный резистор Rл (два резистора по 400 Ом, включенные последовательно). В цепях ответвлений без ДТ для уравнивания напряжений на путевых реле следует использовать резисторы 2,2 Ом, 10А.

Реакторы Z1 и Z2 типа РОБС-5 на питающем и релейном концах включают только при наложении многозначной частотной АЛС.

Наименования и типы приборов, используемых в РЦ, приведены в таблице 3

Таблица 3. Каталог приборов РЦ

 

Схемы блоков БП, БПК и БРК приведены в приложении 1.

 

 

 

 

Разработка двухниточного плана станции

Двухниточный план станции с расстановкой приборов РЦ и канализацией тягового тока изображен в приложении 2 к настоящей курсовой работе.

Размещение питающих и релейных концов кодовых РЦ на перегонах зависит от направления движения: питающий конец располагается на выходном конце. Порядок размещения питающих и релейных концов фазочувствительных РЦ на станциях определяется в зависимости от:

1. наилучших условий регулировки разветвлённых РЦ с ответвлениями равной длины;

2. использования основной аппаратуры питающего конца для включения сигналов АЛС;

3. наименьших затрат на кабельную сеть.

При выполнении двухниточного плана станции каждая стрелка разветвлённой РЦ оборудуется дополнительными изолирующими стыками (ДИС) с тем, чтобы избежать к.з. в крестовине источника питания и нитей одного из ответвлений. Установка ДИС потребовала применения стрелочного соединителя. ДИС на главных кодируемых путях устанавливаются на боковых ответвлениях, а на боковых путях их установка определяется полной полярности всех РЦ станции.

Ответвления стрелочных путевых участков, входящих в поездные маршруты, а также ответвления длиной более 60 метров должны контролироваться путевыми реле. Число путевых реле в каждой РЦ не должно превышать трёх. Длины ответвлений по условиям регулировки не должны отличаться более чем на 200 метров. Путевые реле можно не устанавливать на ответвлениях: стрелочных съездов, негабаритных одиночных стрелок, в районах только с маневровой, грузовой работой. Для повышения надёжности РЦ на всех обтекаемых током параллельных ответвлениях дублируются как стрелочные, так и стыковые соединители.

Фазочувствительные РЦ с путевыми реле ДСШ, применяемые на станциях, требуют  чередования фаз у ИС смежных РЦ, что отображается на двухниточном плане станции различной толщиной рельсовых линий.

 

Режимы работы РЦ

• Нормальный режим

Цель расчета: Первоначально определяют параметры источника питания u(x), при которых на вход путевого приемника поступает сигнал, обеспечивающий его рабочие параметр при наихудших условиях передачи сигналов(Zmax, Rи min). Затем проверяют режимы работы путевого приемника в наилучших условиях(Umax, Zmin, Rи max) и установленных параметрах источника питания.

Исходные данные: Рабочие значения напряжения Uпр и тока Iпр путевых приемников и значения первичных параметров и длины рельсовой линии.

Схема замещения: Для анализа работы р.ц. в нормальном режиме можно использовать следующую схему замещения:

 

Рис. 3 – схема замещения нормального режима.

 

А, В, С и Д - коэффициенты четырехполюсников;

 и  - напряжение и ток в начале;

 и  - напряжение и ток в конце;

 - обратное входное сопротивление;

- эквивалентное напряжение  питающего конца;

 

Формулы: Максимальное сопротивление передачи основной схемы замещения при наихудших условиях работы определяют по формуле:

 

Zпо max = AZвх. к  + В + (CZвх. к + Д)Z/вх. н 

 

Z/вх. н - обратное входное  сопротивление четырехполюсника  Н

Zвх. к - прямое входное сопротивление четырехполюсника К

Далее, пользуясь параметрами основной схемы замещения, находят минимальные значения напряжений и токов источника питания р.ц.(первый критерий):

 

Umin= ZпоK/тн Kтк Iпр, Imin=Umin/Zвх 

 

 - прямое входное сопротивление;

Kтк - прямой входной коэффициент снижения тока в четырехполюснике К;

K/тн - обратный коэффициент  снижения тока в четырехполюснике  Н ;

 - величина сопротивления передачи.

 

Номинальные значения напряжения тока источника питания должны быть приняты с учетом колебания напряжения в сети – Кнс:

 

U = Кнс Umin, Imin. = Кнс Imin

 

U - фактическое напряжение источника питания.

 

Для расчета коэффициента перегрузки приемника Кп (второй критерий) определяют сопротивление передачи при наилучших условиях работы, т.е. при Rи max=∞. Основная схема замещения принимает вид:

Рис. 4 – схема замещения

 

Сопротивление передачи Zпо min и Iпер определяют из выражений:

Zпо min=Z/вх.н+Zl+Zвх.к ;

Iпер=U/(К/тнКтк Zпо min).

 

Далее находят

 

Кп= Iпер/ Iпр <=Кп ном.

 

Iпер - ток перегрузки путевого  приемника

 

 

• Шунтовой режим

Цель расчета: Определение шунтовой чувствительности, т.е. коэффициента шунтовой чувствительности Кш, в зависимости от места положения шунта производится при наихудших условиях(Zmin, Rш=∞). Значение Кш может быть получено непосредственно из выражения:

Кш=Uн от/Uш пр= Iн от/Iш пр>=1

 

Uш пр и Iш пр - напряжение и ток на путевом приемнике

 - значения напряжения и тока надежного включения приемника при непрерывном питании или надежного несрабатывания при импульсном питании.

При наложении нормативного шунта (прямым методом), а также косвенными методами:

- на основании сравнения  фактического сопротивления шунта Rшх, при котором происходит надежное  выключение приемника с Rшн:

 

Кш= Rшх / Rшн>=1;

 

где Rшн=0,06 Ом;

Rшн- нормативное значение  поездного шунта;

Rшх- сопротивление шунта.

 

- на основании сравнения  сопротивлений передачи основной  схемы замещения Zпо ш при наложении  нормативного шунта и без него