ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ
В последние годы большое внимание уделяется рельсовым цепям (РЦ). Причинами этого являются ухудшение условий работы РЦ, а также выявленные недостатки в типовых рельсовых цепях.
Ухудшение условий работы РЦ обусловлено загрязнением земляного полотна сыпучими грузами, что снижает сопротивление балласта. Повышение интенсивности движения поездов обусловливает рост числа отказов изолирующих стыков, рельсовых соединителей и др. Ужесточается электромагнитная обстановка (ЭМО). На рельсовые цепи в промышленно развитых зонах действуют блуждающие токи. Влияет электроподвижной состав с импульсным регулированием тока в тяговых двигателях. Искажается синусоидальность переменного тока источников электроснабжения рельсовых цепей. При этом вопросы электромагнитной совместимости РЦ с окружающей ЭМО начинают занимать приоритетное место. Так, 21 ноября 2010года в 00:25 мск на севере Москвы в районе станции Ховрино с рельсов сошли два хвостовых вагона электропоезда. Причиной послужил перевод стрелки под движущимся составом. По данным комиссии Ространснадзора, несанкционированный перевод стрелки произошел в результате попадания постороннего тока в станционную с непрерывным питанием и фазовым контролем исправного состояния изолирующих стыков рельсовую цепь из-за повреждения изоляции силового кабеля. Этот случай показывает, что в условиях роста электромагнитной «агрессии» безопасность работы РЦ становится недостаточной. При этом следует учитывать, что угрожающими помехами для них являются непрерывные (как в Ховрино) и квазинепрерывные (потенциальная угроза со стороны электротяги с асинхронными тяговыми двигателями (АТД)). Пока на рельсовом транспорте РФ электротяга с АТД используется крайне незначительно. Но, следуя мировой тенденции, РФ может в достаточно короткие сроки перейти на тягу с АТД. Поскольку атрибутом АТД являются инверторы, преобразующие постоянное или переменное напряжение контактной сети в трехфазное напряжение с изменяющейся в широком диапазоне частотой для управления скоростью вращения тяговых двигателей, и использующие широтно-импульсное регулирование тока для управления тяговым моментом АТД, в рельсах при снижении эффективности фильтров инверторов можно ожидать токовые процессы, совпадающие по частоте и фазе с настройками приемника (путевого реле). При наличии асимметрии токов в рельсах появляется опасность включения приемника при занятой РЦ, а это напрямую угрожает безопасности движения поездов (случай в Ховрино иллюстрирует такую ситуацию).
Для защиты непрерывных фазочувствительных станционных РЦ от опасных отказов при нарастании «агрессии» со стороны непрерывных и квазинепрерывных источников ЭМО их следует перевести в импульсный режим, сохраняя свойство фазовой селективности.
Импульсно – фазовая рельсовая цепь
Главным элементом импульсно-фазовой РЦ (ИФРЦ) является путевой приемник (построение генератора импульсов на питающем конце является тривиальным). Особенность импульсно-фазового приемника (ИФП) заключается в том, что в нем конструктивно разделены пороговый импульсный анализатор мощности (ИАМ) и импульсный анализатор фазы (АФ) сигнала из РЦ (рис. 1). При этом анализатор мощности выполнен на базе электромагнитного реле, так как пока не найдено решение этого узла на базе электронных элементов. Наиболее подходящим для этой цели является реле ИВГ, имеющее большой ресурс работы благодаря жидкометаллическому (ртутному) геркону. Заметим, что выявленные в процессе эксплуатации недостатки ИВГ в составе кодовой автоблокировки несущественны для ИФРЦ. Это объясняется тем, что нагрузка на контакты в приемнике ИФП почти на два порядка ниже по сравнению с нагрузкой в кодовой автоблокировке. А при малых нагрузках, согласно исследованиям, ртутного соединения всех контактов тройника не происходит. Кроме того, не играет существенной роли и некоторое изменение временных параметров импульсов на выходе ИВГ при колебаниях напряжения в РЦ в нормальном режиме в зависимости от внешних условий. Путевой приемник не критичен к этим изменениям благодаря введению фронтового контакта ИАМ в цепь анализатора частоты и фазы (и частоты) (см. рис. 1).
В структурном виде приемник ИФРЦ работает следующим образом. При достижении импульсным сигналом из РЦ пороговой мощности срабатывания реле ИАМ фронтовым контактом этого реле подключается анализатор фазы (и частоты). Если фаза (и частота) принимаемого сигнала находятся в полосах прозрачности анализатора, то на время приема импульса включается реле импульсного анализатора фазы ИФ. В основе анализа фазы (и частоты) принимаемого из РЦ сигнала лежит сравнение его с фазой и частотой опорного непрерывного сигнала.
Совпадение импульсных сигналов от реле ИАМ и ИФ фиксируется динамическим конъюнктором. К его выходу подключено реле П, которое является выходным для импульсного фазочастотного приемника.
Рис. 1 Импульсно-фазовый анализатор