ТРЦ П-3. ТРЦ П-3 дубль. Лабораторная работа п 3 по дисциплине Автоматика и телемеханика на перегонах
 Скачать 1.5 Mb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» Кафедра “Автоматика и телемеханика на железных дорогах” РАЗВЕТВЛЕННЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ лабораторная работа П – 3 по дисциплине «Автоматика и телемеханика на перегонах» Санкт-Петербург2013 Цель выполнения работы: изучение принципов построения и работы схем разветвленных тональных рельсовых цепей, а также изучение особенностей применяемой аппаратуры и порядка производства измерений в тональных рельсовых цепях и рельсовых цепях постоянного тока. Основные сведения Рельсовые цепи являются основным элементом практически всех устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации, электрической централизации стрелок и сигналов, автоматической переездной сигнализации, диспетчерского контроля движения поездов и других систем. В этих системах рельсовые цепи выполняют следующие функции: автоматически контролируют свободность и целость рельсовых нитей участков пути на перегонах и станциях; исключают возможность перевода стрелок под составом; с их помощью передаются кодовые сигналы с пути на локомотив, а также от одной сигнальной установки к другой; обеспечивают автоматический контроль приближения поездов к переездам и станциям и т.д. Рельсовые цепи обладают ценными свойствами: автоматически контролируют свободность и занятость участков пути без какого-либо оборудования на подвижном составе, автоматически контролируют электрическую целость рельсовых нитей. На магистральных железных дорогах России применяют более 30 типов и 800 разновидностей рельсовых цепей. Общее число рельсовых цепей, эксплуатируемых в России, превышает 400 000. Широко распространены они и в большинстве стран мира. Работа рельсовых цепей Рельсовые цепи выполняют следующие функции: автоматически контролируют свободное или занятое состояние участков пути на перегонах и станциях, а также целостность рельсовых нитей; исключают возможность перевода стрелок под составом; передают кодовые сигналы с пути на локомотив и от одной сигнальной установки к другой; обеспечивают автоматический контроль приближения поездов к переездам, станциям и др. Основные элементы рельсовых цепей Рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь (рис. 1), в которой имеются источник питания (ИП), путевой приемник (П) и рельсовая линия. Рельсовая линия - это две рельсовые нити, составленные из отдельных рельсовых звеньев, соединенных накладками. Рельсовые нити закреплены на шпалах, уложенных на балласт. При отсутствии подвижной единицы на рельсовой линии от источника питания к путевому приемнику течет сигнальный ток (Iс). Для стабилизации сопротивления рельсовых нитей, состоящих из отдельных звеньев, скрепленных накладками, в токопроводящих стыках устанавливают стыковые соединители 2.  Рис.1 Схема рельсовой цепи В настоящее время на сети железных дорог широко применяются цельносварные рельсовые нити, в которых стыковые соединители отсутствуют. Для гальванической развязки смежных рельсовых цепей на границах контролируемых участков пути устанавливаются изолирующие стыки 1. Сопротивление R0 ограничивает ток источника питания от короткого замыкания при нахождении поезда на питающем конце РЦ. Аппаратура питающего и релейного конца рельсовой цепи соединяется с рельсами специальными соединительными проводниками 4 (стальные или медные многожильные провода). В качестве путевого приемника в рельсовых цепях используются электромагнитные реле, электронные и микропроцессорные приемники. Требования, предъявляемые к рельсовым цепям К рельсовым цепям предъявляются следующие основные требования: при отсутствии подвижного состава на рельсовой линии путевым приемником должна подаваться информация о свободном состоянии контролируемого участка пути; при наличии на рельсовой линии хотя бы одной колесной пары подвижного состава, или при повреждении рельсовой нити, должна подаваться информация о занятости контролируемого участка пути; при повреждении (сходе) изолирующих стыков, с целью исключения влияния источника питания одной рельсовой цепи на путевой приёмник смежной рельсовой цепи, оба путевых приемника должны надёжно фиксировать ложную занятость. Указанные выше требования должны выполняться при самых неблагоприятных условиях (будут приведены далее), в которых может оказаться рельсовая цепь, хотя бы даже на короткое время. При передаче энергии в РЦ от источника питания к путевому приемнику часть ее теряется в промежуточной аппаратуре питающего АП и релейного АР концов. Значительная часть потерь происходит в рельсовой линии за счет падения напряжения на сопротивлении рельсовых нитей Z и утечек сигнального тока между рельсовыми нитями через сопротивление изоляции ги (рис. 2).  Рис. 2 Структурная схема рельсовой цепи с учетом параметров рельсовой линии Режимы работы рельсовых цепей Электрическая рельсовая цепь представляет собой датчик, обеспечивающий получение информации о трех состояниях участка пути: участок пути свободен, рельсы исправны; участок пути занят подвижной единицей; рельсовая нить участка пути оборвана. Различают три режима работы рельсовой цепи: нормальный, шунтовой и контрольный. 1) В нормальном режиме рельсовой цепи энергия передается по рельсовой линии от передатчика к путевому приемнику, рельсовая линия свободна от подвижного состава, рельсы исправны. При этом необходимо обеспечить надежную работу приемника, при которой он выдает дискретную информацию «свободно» (фронтовые контакты замкнуты; fп = 1). Напряжение надежного срабатывания Up в нормальном режиме должно обеспечиваться на входе приемника при наихудших условиях. Наихудшими условиями нормального режима являются такие, при которых уменьшается сигнал на входе приемника рельсовой цепи. Это означает, что напряжение Up следует определять при минимальном напряжении источника питания. Необходимо учитывать также влияние разброса параметров элементов аппаратуры. Принимают такие параметры из диапазона допустимых значений, которые уменьшают напряжение на путевом приемнике, т. е. сопротивления элементов, не образующих резонансные цепи, включенных последовательно с приемником, должны быть максимальными, а включенных параллельно – минимальными. При сложной схеме рельсовой цепи, содержащей несколько реактивных элементов, трудно определить комбинацию параметров элементов, соответствующую наихудшим условиям нормального режима. При этом целесообразно использовать вероятностную методику расчета рельсовых цепей. Уровень сигнала на входе путевого приемника зависит от условий передачи энергии по рельсовой линии. Рельсовая линия – это электрическая цепь, у которой проводами служат рельсы железнодорожного пути, изолированные между собой и по отношению к земле несовершенными изоляторами, какими являются шпалы, погруженные в балластный слой. Энергия передается к путевому приемнику с потерями, обусловленными падением напряжения на продольном сопротивлении рельсовых нитей и током утечки, ответвляющимся от одной рельсовой нити к другой через шпалы и балласт. Ток утечки характеризуется сопротивлением изоляции рельсовой линии Rи или проводимостью изоляции Gи = 1/ Rи. Сопротивление рельсовых нитей z, сопротивление изоляции рельсовой линии rи и проводимость изоляции g = 1/ rи выражают в удельных величинах, отнесенных к одному километру. В зависимости от эксплуатационных условий параметры могут изменяться в пределах от zmin до zmax; от rmin до rmах; от gmin до gmax. Нормальный режим рассчитывают при максимальном сопротивлении рельсовых нитей zmax и минимальном сопротивлении rи min (максимальной проводимости gmax) изоляции рельсовой линии. 2) В шунтовом режиме рельсовой цепи ее приемник должен выдавать дискретную информацию «занято» (фронтовые контакты разомкнуты, fп = 0) при наложении в любой точке рельсовой линии поездного шунта сопротивлением, равным нормативному или меньше нормативного. Для железных дорог нормативное сопротивление шунта принято равным 0,06 Ом для всех рельсовых цепей. Рельсовые цепи необходимо рассчитывать так, чтобы при наложении нормативного шунта Rшн = 0,06 Ом в любой точке рельсовой цепи при условиях, неблагоприятных для шунтового режима, напряжение на путевом приемнике снизилось до напряжения надежного возврата. При этом путевой приемник выдает информацию о занятости рельсовой цепи. Эффект снижения тока в приемнике рельсовой цепи при наложении поездного шунта на рельсы называется шунтовым эффектом. Вследствие шунтового эффекта значение сигнала на входе приемника рельсовой цепи должно снижаться до напряжения надежного возврата Uвн. С увеличением сопротивления поездного шунта возрастает напряжение на входе приемника при занятой рельсовой цепи. Поэтому, чтобы выдать информацию «занято» при большем сопротивлении поездного шунта, необходим приемник с более высоким напряжением надежного возврата, а следовательно, и более высоким коэффициентом надежного возврата Квн. При использовании в качестве путевого приемника электромагнитного реле рельсовая цепь с импульсным или кодовым приемником зафиксирует наличие шунта большего сопротивления, чем непрерывная рельсовая цепь, так как в этом случае значение Квн будет больше. У индукционных реле типа ДСШ магнитные потоки при замыкании и размыкании фронтовых контактов отличаются незначительно, поэтому у них коэффициент возврата Кв почти такой же, как у электромагнитных реле при импульсном питании. Если принять одинаковый коэффициент запаса на срабатывание для индукционных и электромагнитных реле, то чувствительность к шунту рельсовых цепей с непрерывным питанием и реле типа ДСШ будет примерно такой же, как у рельсовых цепей с электромагнитными реле при импульсном питании. Шунтовой режим должен выполняться при наихудших условиях. Наихудшими условиями шунтового режима являются такие, при которых увеличивается сигнал на входе приемника. В шунтовом режиме необходимо учитывать отклонение параметров от номинальных значений в противоположную сторону по сравнению с нормальным режимом. Напряжение на путевом реле в шунтовом режиме определяется при максимальном напряжении источника питания, минимальном сопротивлении рельсовых нитей, максимальном сопротивлении изоляции. Сопротивление элементов, включенных последовательно с приемником и не образующих резонансные цепи, должно быть минимальным, а включенных параллельно с приемником — максимальным. Шунтовой эффект зависит от места расположения шунта на рельсовой линии. Местом минимальной шунтовой чувствительности, или критическим местом шунтовой чувствительности называется место рельсовой линии, при наложении в котором поездного шунта шунтовой эффект проявляется наиболее слабо. Одним из наихудших условий шунтового режима является расположение шунта в месте минимальной шунтовой чувствительности. 3) В контрольном режиме путевой приемник выдает дискретную информацию «занято» (фронтовые контакты разомкнуты, fп = 0), при полном электрическом разрыве рельсовой нити в любой точке рельсовой линии. Контрольный режим характеризуется эффектом снижения напряжения на путевом приемнике вследствие обрыва одной из рельсовых нитей. Электрическая цепь между источником питания и приемником в контрольном режиме сохраняется, так как создаются пути для протекания сигнального тока по земле в обход места обрыва. Значение тока в путевом приемнике при обрыве рельсовой нити зависит от места обрыва рельса и сопротивления изоляции рельсовой линии. Критическими называются сопротивление изоляции rикр и место обрыва xкр (расстояние от путевого приемника до места обрыва), при которых ток в приемнике рельсовой цепи оказывается максимальным. В контрольном режиме при самых неблагоприятных условиях напряжение на входе приемника должно снижаться до напряжения надежного возврата Uвн. Наихудшими условиями контрольного режима являются такие, при которых увеличивается сигнал на входе приемника: максимальное напряжение источника питания, минимальное сопротивление рельсовых нитей, критическое сопротивление изоляции рельсовой линии - обрыв происходит в критическом месте. Параметры элементов, соответствующие наихудшим условиям контрольного режима, такие же, как и при наихудших условиях шунтового режима. Разветвленные рельсовые цепи На станциях, оборудованных устройствами релейной и микропроцессорной централизаций, приемо-отправочные пути, участки путей перед светофорами, ограждающими въезд в централизованную зону с подъездных путей, депо, а также все централизуемые стрелки оборудуют электрическими рельсовыми цепями. В пределах стрелочной горловины станции устраивают разветвленные рельсовые цепи, при этом разбивку стрелочной горловины на изолированные участки выполняют так, чтобы в один изолированный участок входили не более трех одиночных или двух перекрестных стрелочных переводов, при объединении стрелок не исключалась возможность параллельных передвижений (рис. 3).  Рис. 3 Параллельные передвижения Изолирующие стыки установлены по границам разветвленной рельсовой цепи, а также в самом стрелочном переводе. Наружные рельсовые нити разветвляющихся путей в стрелочном переводе соединены стрелочным соединителем, через который образуется цепь тока по прямому пути и по отклонению. При установке путевого реле по прямому пути рельсовые нити по отклонению током не обтекаются, что показано штриховыми линиями. В таких рельсовых цепях в случае обрыва соединителя и нахождения подвижной единицы на ответвлении путевое реле не шунтируется и появляется ложная свободность стрелочного участка (рис. 4а).  Рис. 4а Для исключения этой опасности на всех необтекаемых током участках устанавливают двойные стрелочные соединители – основной и дублирующий. Стрелочные соединители при автономной тяге применяют стальные, при электротяге – медные (рис. 4б).  Рис. 4б Для лучшего контроля обтекания током параллельных ответвлений рельсовой цепи по каждому ответвлению включают стрелочные путевые реле 1-3А, 1-ЗБ, 1-ЗВ (рис. 4в).  Рис. 4в Число путевых реле в разветвленной рельсовой цепи не должно превышать трех. На ответвлениях длиной не более 60 м от центра перевода стрелки до изолирующего стыка путевые реле не включают. На всех параллельных ответвлениях независимо от длины ответвлений, примыкающих к приемо-отправочным путям, по которым возможны поездные маршруты, обязательно включают дополнительные путевые реле. На станциях, где производится кодирование разветвленных рельсовых цепей, изолирующие стыки в стрелочном переводе устанавливают на ответвлении от кодируемого направления. Если кодирование производится по главному пути и по отклонению, то на участках с автономной тягой (рис. 4г) или при электротяге (рис. 4д) применяют специальное расположение стрелочных соединителей.  Рис. 4г и 4д Такое соединение обеспечивает непрерывное кодирование при проходе локомотива над изолирующими стыками стрелочного перевода. Двойные соединители при электротяге показывают штриховыми линиями между нитями пути. Включение кодирования обозначают буквой К. На рис. 4е показан вариант разделения рельсовых цепей стрелок 1 я 7 для обеспечения параллельных передвижений по ним. Такое разделение возможно при условии, что расстояние между предельными столбиками этих стрелок не менее 7 м. Если это расстояние менее 7 м (рис. 4ж), то изолирующие стыки являются негабаритными (показаны в кружках) и безопасность параллельных передвижений по стрелкам 1 и 7 нарушается. В этом случае стрелочный участок стрелки 1 является негабаритным по отношению к стрелке 7 и наоборот. Движение по съезду 5/7 возможно при условии свободности негабаритного участка 1-ЗСП, а движение по участку 1-ЗСП – при свободности участка 7СП (см. рис. 4е). В разветвленной рельсовой цепи участка, 1-ЗСП путевое реле включено по наиболее длинному, обтекаемому током ответвлению и контролирует целость рельсовых нитей и стрелочных соединителей. Необходимость включения путевого реле на втором ответвлении отпадает.  Рис. 4е  Рис. 4ж Типы рельсовых цепей, изучаемых в лабораторной работе |