Исследование работы станционных рельсовых цепей.
Цель работы: изучение особенностей построения и анализа работы станционных рельсовых цепей.
Оборудование и раздаточный материал:
1. Лабораторная установка рельсовой цепи (фазочувствительная р.ц., тональная р.ц.).
2. Схема-плакат принципиальная схема рельсовой цепи.
Теоретические сведения
Для организации поездной и маневровой работы на станциях, оборудованных устройствами электрической централизации, необходимо выполнить полную изоляцию путей, стрелочных участков и оборудовать их рельсовыми цепями. Станционные рельсовые цепи обеспечивают:
– контроль свободности изолированных участков (путей и секций);
– исключение возможности перевода стрелок под составом;
– автоматическую разделку освободившихся в маршруте секций;
–смену разрешающего сигнального показания станционных светофоров на запрещающее в случае появления занятости какой-либо секции маршрута;
– работу устройств АЛС в пределах станции;
– контроль свободности или занятости путей и стрелочных секций на табло или автоматизированном рабочем месте ДСП.
На станциях различают неразветвленные и разветвленные рельсовые цепи. Неразветвленные рельсовые цепи устраивают на приемо-отправочных путях и бесстрелочных секциях в горловинах станции. Разветвленными рельсовыми цепями оборудуются только стрелочные секции в горловинах станции.
В стрелочный участок не может быть включено более трех одиночны или двух перекрестных стрелочных переводов.
В разветвленных РЦ, как и в неразветвленных, рельсовые нити служат проводниками сигнального тока между источником питания и путевым приемником.
В соответствии с существующими правилами проектирования путевые реле устанавливаются на всех ответвлениях, длина которых превышает 60 м, а также на всех ответвлениях стрелочных участков – независимо от длины ответвлений, входящих в поездные маршруты приема и отправления.
Для контроля состояния станционных приемоотправочных и стрелочных участков пути при всех видах тяги широкое распространение получили фазочувствительные рельсовые цепи, обладающие повышенной помехозащищенностью.
На рис. 1 показана схема станционной рельсовой цепи с частотой 25 Гц с двусторонним кодированием. Подобные схемы рельсовых цепей применяются на главных и боковых путях, предназначенных для сквозного пропуска поездов. При использовании частоты сигнального тока 25 Гц на участках с электрической тягой постоянного тока рельсовые цепи кодируются на частоте 50 Гц.
На питающем конце рельсовой цепи имеется блок питания и кодирования БПК, а на релейном конце – релейно-кодирующий блок БРК. Параллельный контур L1 C1 используют как фильтр-пробку для исключения шунтирования тока частотой 25 Гц цепью кодирующего трансформатора T1, а последовательный контур L2 C2, настроенный на частоту 25 Гц, ограничивает ток утечки частотой 50Гц в цепи питающего трансформатора ПТ и обеспечивают необходимые фазовые соотношения. В блоке БРК трансформатором Т2 регулируют кодовый ток в рельсовой линии.
Последовательный контур L3 C3 настроен на частоту 50 Гц и имеет на этой частоте низкое сопротивление. Этот контур обеспечивает пропуск тока кодирования частотой 50 Гц в обход обмотки путевого реле. Дроссель L4 обеспечивает последовательное подключение источника кодирования и путевого приемника, а параллельный контур L1 C1 устраняет колебания напряжения на путевом элементе реле типа ДСШ при кодовой работе T1.
На обоих концах рельсовой цепи устанавливают дроссель-трансформаторы типа ДТ-06, которые обеспечивают подключение аппаратуры питающего и релейного конца к рельсовой линии, согласование низкоомного сопротивления рельсовой цепи с высокоомным сопротивлением аппаратуры, пропуск тягового тока в обход изолирующих стыков.
Помимо рассмотренных неразветвленных схем рельсовых цепей с частотой 25 Гц используют двухниточные рельсовые цепи с одним дроссель- трансформатором и однониточные рельсовые цепи.
Рисунок 1. Схема рельсовой цепи 25 Гц при электротяге постоянного тока
На участках с электротягой переменного тока применяются двухниточные РЦ с двумя дроссель-трансформаторами и фазочувствительным путевым реле типа ДСШ-16 (ДСШ-13) (рис. 2).
Фазочувствительные РЦ переменного тока 25 Гц применяют с дроссель- трансформаторами типа ДТ-1-150, ДТ-1-250, ДТ-1-300 (одиночные) или 2ДТ- 1-150, 2ДТ-1-250, 2ДТ-1-300 (сдвоенные – совмещенные в одном корпусе) и путевыми реле типа ДСШ-13 или ДСШ16. Первая цифра за буквами в обозначении ДТ соответствует сопротивлению основной обмотки току, частотой 50 Гц, а вторая – характеризует номинальную величину тока, протекающего по каждой полуобмотке.
Недостатки этих дроссель- трансформаторов проявляются в необходимости заполнять их корпус трансформаторным маслом в целях обеспечения отвода тепла от обмоток при прохождении по ним тягового тока. В настоящее время выпускаются следующие модернизированные сухие дроссель-трансформаторы: ДТ-1М- 150, ДТ-1М-300, 2ДТ-1М-150, 2ДТ-1М-300.
Рельсовые цепи могут дополняться аппаратурой для кодирования ее как с питающего, так и с релейного конца. Рельсовая цепь получает питание от двух преобразователей частоты: ПП и ПМ типа ПЧ-50/25.
На питающем и релейном концах устанавливаются дроссель- трансформаторы с коэффициентом трансформации n = 3, обеспечивающие пропуск тягового тока в обход изолирующих стыков, а сигнального – в пределах контролируемого участка пути.
На релейном конце РЦ устанавливается изолирующий трансформатор ИТ типа ПРТ-АУЗ, с коэффициентом трансформации n = 18,3. Коэффициентами трансформации дроссель-трансформаторов, изолирующего и питающего трансформатора, осуществляется согласование большого входного сопротивления аппаратуры питающего и релейного концов с низким входным сопротивлением рельсовой линии.
Защита РЦ от перегрузок и токов короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями многократного действия типа АВМ-2 на номинальный ток 5 А, устанавливаемыми в путевых ящиках ПЯ. При асимметрии тяговых токов в рельсовых нитях ниже нормативных значений (4 %) в дополнительные обмотки ДТ индуктируются токи меньше значений порога срабатывания АВМ. Они замыкаются на питающем конце через внутреннее сопротивление источника питания, а на релейном конце – через защитный блок ЗБ-ДСШ, не нарушая нормальную работу рельсовой цепи.
Если асимметрия тягового тока превышает нормативные значения (15 А – для ДТ-1-150), то АВМ-2 отключает аппаратуру питающего и релейного конца от рельсовой линии.
Защитный блок ЗБ-ДСШ представляет собой последовательный колебательный контур, настроенный в резонанс напряжений на частоту тягового тока 50 Гц и имеет минимальное сопротивление 24 Ом для тока этой частоты. Путевой элемент реле ДСШ на частоте 50 Гц оказывается зашунтированным низким сопротивлением фильтра. Практически реле типа ДСШ не реагируют на токи асимметрии, если частота их отличается хотя бы на 5 Гц от частоты тока в местном элементе. Защитный блок-фильтр ЗБ-ДСШ устанавливается только для того чтобы странить дребезг сектора реле.
Регулируется РЦ изменением напряжения на вторичной обмотке путевого трансформатора ПТ (ПРТА-АУЗ) выводами ″ н ″ и ″ к ″, с использованием регулировочных таблиц. Контроль короткого замыкания изолирующих стыков обеспечивается чередованием мгновенных полярностей напряжения питания смежных РЦ путем переключения вторичных обмоток путевых трансформаторов ПТ на 180°.
Рисунок 2. Схема фазочувствительной рельсовой цепи 25 Гц
Резисторы Rп1, Rп2, совместно с соединительными проводами rсп, выполняют функцию ограничителя тока при нахождении подвижной единицы на питающем конце РЦ. Их суммарное сопротивление должно быть равным 2,2 Ом, чем обеспечивается шунтовая чувствительность рельсовой цепи. На релейном конце сопротивление Rп1, совместно с соединительными проводами rср, должны в сумме составлять 0,5 Ом для обеспечения шунтовой чувствительности рельсовой цепи.
Защита аппаратуры питающего и релейного концов РЦ от кратковременных импульсных помех осуществляется приборами УЗТ-1 и УЗТ-2.
Для работы тональных рельсовых цепей (ТРЦ) на станциях используются амплитудно-модулированные сигналы с несущими частотами 420, 480, 580, 720, 780 Гц и частотами модуляции 8 и 12 Гц. В ТРЦ приемо-отправочных и подъездных путей станции, как правило, используются несущие частоты f н– 420, 480 Гц и с частотами модуляции f м–8 или 12 Гц. В ТРЦ входных участков станции и в разветвленных рельсовых цепях в основном используются частоты f н–580, 720, 780 Гц с f м–8 или 12 Гц.
Съезды главных путей станции на двухпутных линиях должны оборудоваться схемой контроля схода (короткого замыкания) изолирующих стыков – режим КСС. Схема КСС исключает возможность восприятия «чужого» кода АЛС при параллельном движении поездов в случае схода изолирующих стыков на съезде.
Разветвленные ТРЦ стрелочных участков имеют два или три путевых приемника, в зависимости от количества ответвлений.
На рис. 3 приведена схема неразветвленной тональной рельсовой цепи на участке с электротягой постоянного тока. Основное оборудование ТРЦ располагается на посту ЭЦ. С рельсовой линией аппаратура согласуется с помощью дроссель-трансформаторов (ДТ-0,2).
Рисунок 3. Схема неразветвленной станционной тональной рельсовой цепи
Основная аппаратура ТРЦ:
ГП – путевой генератор – обеспечивает формирование амплитудно- модулированных сигналов;
ФП – путевой фильтр – защищает выходные цепи генератора от влияния токов АЛС;
ПП – путевой приемник – принимает сигнал при свободной и исправной рельсовой цепи и возбуждает путовое реле (П);
Срц – согласующий конденсатор передающих устройств АЛС.
При наличии ДТ с целью выравнивания входных сопротивлений по концам ТРЦ на релейных концах включаются резисторы RЗ (два резистора РМР-1, соединенные последовательно). При отсутствии дроссель- трансформаторов на питающем и релейном конце рельсовой цепи резисторы RЗ включаются параллельно.
Для исключения перегрузки напряжения на входах путевых приемников при значительной разнице в длинах ветвей ТРЦ с общим питающим концом (неразветвленной цепи) или в ответвлении стрелочного участка (расположенного ближе к питающему концу) возможно использование уравнивающего трансформатора УТЗ.
Защита приборов ТРЦ от перенапряжений осуществляется с помощью разрядников типа РВНШ-250, ВОЦН-220, ВОЦН-380.
Защита ТРЦ от асимметрии тягового тока осуществляется с помощью автоматических выключателей АВМ-2 и защитных резисторов RЗ.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями.
2. Ознакомиться с макетом и аппаратурой станционной рельсовой цепи переменного тока частотой 25 Гц при электротяге постоянного тока. Заполнить таблицу 1.
2.1. Включить питание РЦ.
2.2. Провести измерение напряжения в контрольных точках. Данные занести в таблицу 2. Проверить работу схемы в шунтовом режиме. Результаты записать в таблицу 2.
Таблица № 1
Приборы рельсовой цепи
| № п/п | Приборы | Тип прибора | Назначение прибора |
| 1. | Блок БПК | ||
| 2. | Трансформатор ИТ | ||
| 3. | Трансформатор ДТп | ||
| 4. | Трансформатор ДТр | ||
| 5. | Реле1 СП | ||
| 6. | Реле 2 СП |
Таблица № 2
Измеренные параметры
| № п/п | Точки измерения | результат | Норматив |
| 1. | |||
| 2. | |||
| 3. |
3. Ознакомиться с макетом и аппаратурой тональной рельсовой цепи. Заполнить таблицу 3.
3.1. Включить питание РЦ тумблером «Сеть».
3.2. Провести измерение напряжения в контрольных точках. Проверить работу схемы в шунтовом режиме путем наложения испытательного шунта на рельсовую цепь. Данные занести в таблицу 4.
Таблица № 3
Приборы рельсовой цепи
| № п/п | Приборы | Тип прибора | Назначение прибора |
| 1. | Генератор | ||
| 2. | Фильтр | ||
| 3. | Трансформатор ПОБС - 3 | ||
| 4. | Приемник | ||
| 5. | Трансформатор ПОБС - 5 | ||
| 6. | Реле П |
Таблица № 4
Измеренные параметры
| № п/п | Точки измерения | результат | Норматив |
| 1. | |||
| 2. | |||
| 3. |
Содержание отчета
1. Название и цель лабораторной работы.
2. Дать классификацию и характеристику станционных рельсовых цепей.
3. Для чего измеряют остаточное напряжение на путевых реле. Норма остаточного напряжения.
4. Приведите таблицы измеренных напряжений в контрольных точках.
5. Вывод.
6. Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Поясните, каково назначение рельсовых цепей?
2. Назовите режимы работы рельсовых цепей.
3. Назовите режимы работы рельсовых цепей.
4. Поясните назначение станционных рельсовых цепей.
5. Поясните классификацию станционных рельсовых цепей.
6. Поясните, в чем отличие между рельсовыми цепями главных и боковых путей?
9. Поясните, какие элементы рельсовой цепи служат для защиты путевых приемников от гармоник тягового тока и высоких напряжений?
10. Поясните, как производится защита РЦ от взаимного влияния при электрическом замыкании изолирующего стыка.
11. Поясните, как получить частоту 25 Гц?
Литература
1. Войнов С.А. Построение и эксплуатация станционных, перегонных, микропроцессорных и диагностических систем железнодорожной автоматики: учеб. пособие. — М.: ФГБУ ДПО «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2019. — 108 с. - Режим доступа: https://umczdt.ru/books/44/230312/ - ЭБ «УМЦ ЖДТ».
2. Д.В. Шалягин Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте: учебник: в трех частях / Д.В. Шалягин, А.В. Горелик, Ю.Г. Боровков; под ред. Д.В. Шалягина. — М.: ФГБУ ДПО «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2019. — 278 с. - Режим доступа: https://umczdt.ru/books/44/232066/ - ЭБ «УМЦ ЖДТ».