ТРЦ П-3. ТРЦ П-3 дубль. Лабораторная работа п 3 по дисциплине Автоматика и телемеханика на перегонах

• Название: Лабораторная работа п 3 по дисциплине Автоматика и телемеханика на перегонах
• Анкор: ТРЦ П-3
• Дата: 18.04.2023
• Размер: 1.5 Mb.
• Имя файла: ТРЦ П-3 дубль.docx
• Тип: Лабораторная работа; #1072308
• страница: 2 из 3

Рельсовые цепи постоянного тока

2.1.1 Общие сведения

Рельсовые цепи постоянного тока используются на станциях с автономной тягой без введения электрификации. Эти рельсовые цепи питаются от аккумуляторов АБН-72 (АБН-80), работающих с выпрямителями ВАК.

Для контроля короткого замыкания изолирующих стыков необходимо соблюдать чередование полярности на стыках смежных рельсовых цепей. Рельсовые цепи допускают наложение кодовых сигналов АЛСН с питающего и релейных концов, которое производится с момента занятия их подвижным составом

2.1.2 Схема рельсовой цепи постоянного тока

Неразветвленные РЦ постоянного тока с непрерывным питанием используют на приемо-отправочных путях промежуточных станций (рис. 5)



Рис.5 Рельсовая цепь постоянного тока

2. 
   Тональные рельсовые цепи
   
   1. 
      Общие сведения
      

Рельсовыми цепями тональной частоты, или тональными рельсовыми цепями (ТРЦ), называют класс рельсовых цепей, частота сигнального тока которых (от 125 Гц до 5 кГц) находится в диапазоне тональных частот. Их достоинствами являются:

• 
  возможность исключения на перегонах изолирующих стыков и укладки цельносвар­еного пути от станции до станции;
  
• 
  уменьшение количества металлоемких дроссель-трансформаторов на электрифицирован­ных участках;
  
• 
  возможность выноса аппаратуры рельсовых цепей с перегона на прилегающую станцию;
  
• 
  универсальность для всех видов тяги;
  
• 
  сокращение потребления электроэнергии;
  
• 
  более высокая защищенность данного типа рельсовых цепей от воздействия помех тягового­ тока и др.
  

В основу построения тональных рельсовых цепей (ТРЦ) положена бесстыковая рельсовая цепь (БРЦ), не имеющая изолирующих стыков на питающем и приемном концах. При отсут­ствии изолирующих стыков между смежными рельсовыми цепями сигнальный ток тональной рельсовой цепи протекает по рельсовой линии от точки подключения питающей аппаратуры в обе стороны.

На рис.6 показана структурная схема тональных рельсовых цепей с размещением вдоль рельсовой линии питающих и приемных концов, в которой от одного источника сигнального тока (генератора) осуществляется питание двух смежных ТРЦ. Так, сигнальный ток I ½ рц, по­ступающий от генератора Г1, растекается по рельсовой линии в обе стороны к путевым прием­никам двух смежных ТРЦ: ток рельсовой цепи 1РЦ (I1рц) питает приемник П1, ток рельсовой цепи 2РЦ (I₂рц) питает приемник П2. Аналогично генератор Г2 питает другие две смежные ТРЦ ЗРЦ и 4РЦ и т.д. в пределах всего перегона. В соответствии с таким построением осуществляет­ся чередование питающих и приемных концов ТРЦ.



Рис. 6 Структурная схема смежных тональных рельсовых цепей




Рис. 7 Форма сигнала генератора тональной рельсовой цепи

В ТРЦ использован амплитудно-модулированный сигнал, форма которого показана на рис. 7. Данный тип сигнала позволяет повысить защищенность приёмных устройств (путевых приёмников) от воздействия гармонических и импульсных помех тягового тока и других источников помех. В качестве несущей частоты используются частоты: 420; 480; 580; 720 и 780 Гц, а также 4,5; 5,0 и 5,5 кГц. В качестве модулирующей частоты использованы частоты 8 или 12 Гц. Каждой несущей часто­те в диапазоне 420—780 Гц присвоено кодовое число 8, 9, 11, 14 и 15 по номеру ближайшей меньшей гармоники тягового тока.

Чередованием на питающих концах ТРЦ несущих частот и частот модуляции, например в последовательности: 420/8; 480/12; 720/8; 780/12; 420/8; 480/12 и т.д., обеспечивается надежная защита приемных устройств от влияния токов смежных ТРЦ. В разных системах с ТРЦ применяют разное число диапазонов и частот при чередовании сигналов.

Одной из основных особенностей ТРЦ как бесстыковой РЦ является то, что ее шунтирование и смена кодового сигнала АЛС наступает не с момента вступления на нее поезда, а при прибли­жении его к РЦ на некоторое расстояние. Колесная пара, находящаяся на этом расстоянии от точки подключения аппаратуры рельсовой цепи, шунтирует часть сигнального тока ТРЦ, что в свою очередь приводит к снижению напряжения на входе путевого приемника. Расстояние от точки подключения аппаратуры к рельсовой линии до места нахождения колесной пары, вызы­вающей обесточивание путевого реле, включенного на выходе путевого приемника, называется зоной дополнительного шунтирования L_ш. На рис. 8 показана схема расположения зон допол­нительного шунтирования тональной рельсовой цепи. В зависимости от направления движения одна из них называется зоной дополнительного шунтирования по входу (по приближению), а вторая — зоной дополнительного шунтирования по выходу (по удалению).

Длина зоны дополнительного шунтирования зависит от многих факторов: частоты сигнально­го тока, коэффициента перегрузки на входе путевого приемника, сопротивления изоляции баллас­та и др. Как правило, длина L_ш составляет примерно 10 % от длины самой рельсовой цепи. Длина зоны дополнительного шунтирования не может быть нулевой или отрицательной, так как рельсо­вая цепь должна давать занятость при наложении типового нормативного шунта 0,06 Ом в точке подключения аппаратуры (шунтовой режим), что равносильно наложению шунта с нуле­вым сопротивлением (поездной шунт) на расстоянии 10—15 м от точки подключения аппа­ратуры при частоте сигнального тока ТРЦ в диапазоне 400—800 Гц. Иногда с целью исклю­чить зону дополнительного шунтирования или ограничить область растекания сигнального тока АЛС на границе ТРЦ устанавливаются изолирующие стыки.



Рис. 8 Схема расположения зон дополнительного шунтирования тональной рельсовой цепи

При необходимости на участках, оборудуемых устройствами ТРЦ с сокращенной зоной дополнительного шунтирования, применяют высокочастотные ТРЦ с несущими частота­ми в диапазоне 4,5—5,5 кГц. Сокращенная зона дополнительного шунтирования достига­ется за счет более высокого сопротивления рельсовой линии на высоких частотах. Эти рель­совые цепи получили индекс ТРЦ4, а рельсовые цепи с несущими частотами 420—780 Гц, разработанные раньше ТРЦ4, имеют индекс ТРЦЗ.

1. 
   Обобщенная схема тональной рельсовой цепи
   

В процессе развития и совершенствования ТРЦ, а также для разных случаев применения было создано 4 типа аппаратуры ТРЦ. Имея общие принципы построения и работы, они различаются областью применения, технической реализацией аппаратуры и ее характеристиками. На рис. 9 представлена обобщенная структурная схема ТРЦ 2. Передающая аппаратура первого и второго поколений содержала генератор Г амплитудно-модулированных сигналов, усилитель У, путевой трансформатор ПТ для настройки напряжения питания ТРЦ в зависимости от ее длины и величины минимального удельного сопротивления балласта, фильтр питающего конца Ф. В последующем в рельсовых цепях ТРЦ3 и ТРЦ4 блоки Г, У, Ф и ПТ были объединены в один блок генератора, а фильтры стали выполнять новые функции.



Рис. 9 Обобщенная структурная схема ТРЦ 2

На приемном конце включен приемник – приемник Пр1 рельсовой цепи 5П, настроенный на частоту генератора Г, на выходе приемника включено путевое реле 5П, фиксирующее состояния соответствующей рельсовой цепи.

Генераторы и фильтры настраиваются на конкретную частоту при помощи внешних перемычек. Это позволяет уменьшить номенклатуру аппаратуры, что выгодно как с точки зрения производства (уменьшается разнотипность изделий), так и с точки зрения эксплуатации (уменьшается количество запасных блоков и повышается их универсальность). Приемники выпускаются индивидуально для каждой комбинации несущей и модулирующей частот.

Резистор R₃ играет роль балластного сопротивления и обеспечивает требуемое входное сопротивление по концам рельсовой линии. Это регулируемый резистор сопротивлением 400 Ом; его величину выбирают в зависимости от длины соединительного кабеля.

Схема ТРЦ предусматривает возможность передачи сигналов АЛС числового и частотного кодов. Включение кодовых сигналов в рельсовую линию производится по существующим жилам кабеля передающего и приемного концов ТРЦ. Конденсаторы С являются элементами фильтра передающих устройств АЛС.

Устройства согласования и защиты УСЗ размещаются в путевых ящиках и решают следующие задачи: согласование сопротивления соединительного кабеля и аппаратуры с сопротивлением рельсовой линии, защита аппаратуры ТРЦ от грозового разряда (при автономной тяге поездов) или от коммутационных перенапряжений в контактной сети, защита от асимметрии обратного тягового тока (при электрической тяге). К устройствам защиты можно отнести и дроссель-трансформаторы, устанавливаемые при электрической тяге для выравнивания обратных тяговых токов в рельсовых нитях (для устранения асимметрии).

1. 
   Аппаратура тональных рельсовых цепей
   

В настоящее время применяются тональные рельсовые цепи двух типов - ТРЦЗ и ТРЦ4. Схема ТРЦ3 на рис. 10. В ТРЦ3 используются несущие частоты 420, 480, 580, 720, 780 ГЦ, а в рельсовых цепях ТРЦ4 используются несущие частоты 4545; 5000; 5555 Гц, в обоих типах ТРЦ используются частоты модуляции 8 и 12 Гц. В состав основной аппаратуры тональных рельсовых цепей ТРЦЗ входят: путевой генера­тор ГПЗ; путевой фильтр ФПМ; путевой приемник ПП1. Уравнивающий трансформатор УТЗ применяется в тех случаях, когда напряжение на входах путевых приемников одной рельсовой цепи отличается более чем на 20% .



Рис. 10 Схема ТРЦ3

Путевой генератор ГПЗ предназначен для формирования и усиления амплитудно-модулированного сигнала для работы ТРЦ.

Путевой фильтр ФПМ обеспечивает защиту вы­ходных цепей генератора ГПЗ от влияния токов локомотивной сигнализации, тягового тока и атмосферных помех и формирует требуемое по условиям работы рельсовой цепи обратное входное сопротивление питающего конца. Фильтр служит также для гальвани­ческого разделения выходной цепи генератора от кабельной линии и получения на нем требуемых напряжений при относительно низких выходных напряжениях генератора.

Путевой приемник ПП1 предназначен для приема и дешифрации сигналов ТРЦ, поступающих из рельсовой линии, и, в соответствии с уровнем принятого сигнала, формирования выходного напряжения на путевом реле. Уравнивающий трансформатор УТЗ предназначен для выравнива­ния напряжений на входе путевых приемников, питающихся от одного путевого генератора.

Генератор ГПЗ и фильтр ФПМ представляют собой конструкцию, собранную в корпусе реле НШ с использованием его колодки в качестве несущей части блока.

Блок путевого генератора имеет две разновидности: ГПЗ-8, 9, 11 и ГПЗ-11, 14, 15. Ана­логичные разновидности имеет блок путевого фильтра (ФПМ-8, 9, 11 и ФПМ-11, 14, 15). Номера 8, 9,11, 14, 15 в обозначении генераторов и фильтров соответствуют несущим час­тотам 420,480, 580,720,780 Гц. Таким образом, первая разновидность генераторов и филь­тров предназначена для формирования и передачи сигналов с несущими частотами 420,480 и 580 Гц, а вторая — с частотами 580, 720, 780 Гц.

Питание генератора осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжени­ем 35 В, которое подается на выводы 41-43 блока.



Рис. 11 Структурная схема путевого генератора

Из этого напряжения внутри генератора путем ограничения, выпрямления и сглаживания пульсаций формируются напряжения по­стоянного тока для питания задающих цепей генератора, предварительного и оконечного усилителей. Структурная схема путевого генератора представлена на рис. 11.

Задающий каскад путевого генератора (формирователь сигнала) F выполнен на базе мик­росборки или БИС и служит для формирования сигнала ТРЦ с заданной несущей и модули­рующей частотой. Настройка на соответствующую несущую и модулирующую частоту сиг­нала осуществляется внешними перемычками на штепсельной розетке блока.

Сигнал с формирователя F поступает на предварительный усилитель и фильтр. Предва­рительный усилитель осуществляет усиление сигнала в зависимости от уровня, выставля­емого с помощью переменного резистора, ручка которого со стопорным устройством вы­ведена на переднюю панель блока путевого генератора. Фильтр предварительного каскада предназначен для сглаживания прямоугольной формы сигнала и его ослабления в случае отличия несущей частоты от заданной.

С предварительного усилителя после фильтра сигнал поступает на оконечный усили­тель, представляющий собой эмиттерный повторитель. Уровень сигнала, поступающего на выход путевого генератора (выводы 2-52) составляет 1—6 В переменного тока.

На передней панели блока имеется светодиодная индикация работоспособности блока в виде двух светодиодов. Ровное свечение одного из них свидетельствует о наличии пита­ния, а мигающее свечение другого светодиода указывает на нормальную работу формиро­вателя F и предварительного усилителя путевого генератора.

Путевой приемник ПП1 представляет собой конструкцию, собранную в корпусе реле ДСШ с использованием его колодки в качестве несущей части блока. Блок путевого приемника имеет 10 разновидностей, отличающихся приемом сигналов с различной несущей частотой и частотой модуляции. Он может иметь следующие обозначения: ПП1-8/8, ПП1-8/12, ПП1-9/8, ПП1-9/12, ПП1-11/8, ПП1-11/12, ПП1-14/8, ПШ-14/12, ПШ-15/8, ПП1-15/12. Первая цифра в обозначении приемников указывает номер принимаемой несущей частоты, а вторая — час­тоту модуляции (8 или 12 Гц). Напряжение питания 17,5 В переменного тока частотой 50 Гц подается на выводы 21-22 путевого приемника. Из этого напряжения путем выпрямления, ограничения и сглаживания пульсаций формируются напряжения постоянного тока для пи­тания входных каскадов усиления, порогового устройства и выходных каскадов.

Структурная схема путевого приемника представлена на рис. 12. Приемник содержит следую­щие функциональные узлы: входной фильтр, демодулятор, амплитудный ограничитель, первый фильтр частоты модуляции f_м, пороговое устройство, выходной усилитель, второй фильтр частоты модуляции f_м и узел питания.

Входной фильтр предназначен для выделения сигнала с заданной несущей частотой и по­давления сигналов РЦ с другими несущими частотами, а также сигналов АЛС и гармоник тягового тока. Полоса пропускания входного фильтра не менее 24 Гц. Его затухание по со­седнему каналу (для фильтра с резонансной частотой 420 Гц измеряется на частоте 480 Гц и наоборот) не менее 38 дБ. Входное сопротивление фильтра (оно же входное сопротивление приемника — выводы 11-43) находится в пределах 120—160 Ом и измеряется на средней час­тоте полосы пропускания. Средняя частота полосы пропускания входного фильтра может отличаться от заданной несущей частоты не более чем на ±2 Гц.

Защита входного фильтра от перенапряжений вследствие грозовых разрядов или влияния тя­гового тока осуществляется ограничительными диодами (или стабилитронами) на входе путе­вого приемника.

С выхода входного фильтра амплитудно-модулированный сигнал поступает на демодулятор, на котором выделяется сигнал с частотой модуляции.

После детектора сигнал поступает на амплитудный ограничитель, не позволяющий выходно­му сигналу превысить уровень в 1,5—2 раза выше чувствительности. Наличие амплитудного ограничителя позволяет обеспечить надежное разделение частот модуляции 8 и 12 Гц с помо­щью первого фильтра модулирующей частоты, выполненного на LC-контуре.

Выходной сигнал фильтра поступает на вход порогового элемента (симметричного триггера) с высоким коэффициентом возврата. Добротность первого фильтра модулирующей частоты, настроенного на 8 или 12 Гц, равна примерно шести. При расположении этого фильтра перед пороговым устройством с высоким коэффициентом возврата (не менее 0,9) такой добротности вполне достаточно, чтобы обеспечить снижение сигнала на входе триггера ниже порога его сра­батывания при поступлении на вход приемника сигнала с частотой модуляции, не соответ­ствующей заданной. Для любых напряжений сигнала на входе приемника такое надежное разделение частот модуляции возможно лишь благодаря амплитудному ограничителю на входе первого фильтра модулирующей частоты.



Рис.12 Структурная схема путевого приемника ПП1

С выхода симметричного триггера сигнал поступает на вход выходного усилителя, пред­назначенного для осуществления питания путевого реле. За выходным усилителем уста­новлен второй фильтр частоты модуляции, также представляющий собой LC-контур.

Фильтры ФПМ решают следующие задачи: защита выходных цепей путевого генератора от влияния токов локомотивной сигнализации, тягового тока и перенапряжений, возникающих в РЛ; обеспечение требуемого по условиям работы рельсовых цепей обратного входного сопротивления аппаратуры питающего конца РЦ; гальваническое разделение выходной цепи генератора от кабеля

При исправности путевого приемника, наличии питания и требуемого уров­ня входного сигнала на выходе блока формируется напряжение постоянного тока от 4 до 7 В, достаточное для подъема якоря путевого реле. Номинальное значение чувствительности приемни­ка по напряжению амплитудно-модулированного сигнала на входе 11-43 составляет 0,35 В.

В схеме приемника предусмотрена возможность подключения дополнительного путе­вого реле для организации при необходимости схемы контроля залипания якоря основно­го путевого реле (для систем с децентрализованным питанием) или ускоренного включе­ния кодирования рельсовой цепи сигналами автоматической локомотивной сигнализации. Дополнительное путевое реле типа АНШ2-310 подключается к выводам 61-23 путевого приемника через блок выпрямителей и сопротивлений типа БВС-4Л. Такое включение не соответствует первому классу безопасности, так как реле реагирует только на наличие несущей частоты сигнала ТРЦ заданного уровня, и поэтому оно не может быть использовано как основное путевое реле для определения свободности рельсовой цепи.

Уравнивающий трансформатор УТЗ представляет собой моно­блочную конструкцию с креплением на штепсельном стативе на ме­сто реле НМШ и с подключением монтажных проводов под пайку с лицевой стороны блока.

Выводы 1-2 трансформатора (рис. 13) подключаются к путево­му приемнику, а выводы вторичной секционированной обмотки от 3 до 9 подключаются к кабельной линии в зависимости от требу­емого коэффициента трансформации.



Рис. 13 Схема уравниваю­щего трансформатора УТЗ

С целью стабилизации входного сопротивления уравнивающе­го трансформатора он настраивается на несущую частоту рабо­чего сигнала путевого приемника путем подключения резонанс­ной емкости к соответствующему выводу трансформатора. Уравнивающий трансформатор устанавливается в более короткой ТРЦ для погашения «излишка» напряжения на входе приемника. Он используется, когда длины смежных ТРЦ, питаемых от одного генератора, отличаются более чем на 20 % или имеют разные условия рас­пространения сигнала (наличие дроссель-трансформаторов, изолирующих стыков и т.п.).

В состав основной аппаратуры высокочастотных тональных рельсовых цепей ТРЦ4 входят: путевой генератор ГП4; путевой фильтр ФРЦ4Л; путевой приемник ГТРЦ4Л1. Блоки ГП4 и ФРЦ4Л имеют одну разновидность. Каждый из блоков с помощью внешних перемычек может быть настроен для работы на одной из трех несущих частот: 4,5; 5 или 5,5 кГц.