Что такое электрическая рельсовая цепь

Рельсовая цепь

Рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь, в которой имеется источник питания и нагрузка (путевое реле), а проводниками электрического тока служат рельсовые нити железнодорожного пути.

Содержание

Устройство и принцип действия

Рельсовые цепи служат для контроля свободного или занятого состояния участка пути на перегонах и станциях, контроля целостности рельсовых линий, передачи кодовых сигналов с путевых устройств на локомотив и между путевыми устройствами.

Параметры рельсовых цепей

При передаче сигнального тока от источника питания к путевому реле, часть энергии теряется за счёт падения напряжения на сопротивлении рельсовых нитей и утечек тока через сопротивление изоляции. Сопротивление изоляции рельсовой цепи зависит от типа балласта и шпал, их загрязнения, температуры и влажности окружающей среды, зазора между балластом и подошвами рельса и практически не изменяется при изменении частоты сигнального тока от 0 до 2000 Гц. Хорошими изоляционными свойствами обладают щебень и гравий, худшими — песок. Железобетонные шпалы имеют меньшее сопротивление по сравнению с деревянными, поэтому подошвы рельсов изолируются от них резиновыми прокладками. Установлена норма минимального удельного сопротивления изоляции для всех видов балласта — 1 Ом·км. В зимнее время сопротивление изоляции может достигать 100 Ом·км.

Удельное сопротивление рельсовой цепи зависит от частоты сигнального тока и увеличивается от 0,5 Ом/км при частоте 25 Гц до 7,9 Ом/км при частоте 780 Гц. Для стабилизации сопротивления рельсовых нитей, состоящих из звеньев, скреплённых накладками, на токопроводящих стыках устанавливаются стыковые соединители.

Виды рельсовых цепей

По принципу действия рельсовые цепи разделяются на нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые. В нормально-замкнутых рельсовых цепях, при свободном состоянии контролируемого участка, путевое реле находится под током, контролируя свободность участка и исправность всех элементов. В нормально-разомкнутых рельсовых цепях, при свободном состоянии контролируемого участка, путевое реле находится в обесточенном состоянии. Преимуществами нормально-разомкнутых рельсовых цепей являются более высокое быстродействие при фиксации занятости контролируемого участка пути (так как реле быстрее притягивает якорь, чем отпускает) и меньший расход кабеля (поскольку питающий и релейный конец рельсовой цепи совмещены). Однако в нормально-разомкнутых рельсовых цепях не контролируется исправность элементов и целостность рельсовых нитей, поэтому они применяются только на сортировочных горках.

Существуют три основных режима работы нормально-замкнутых рельсовых цепей:

В нормальном режиме сигнальный ток протекает по рельсовым нитям от источника к путевому реле, фронтовые контакты которого замыкаются, чем фиксируют свободность контролируемого участка. В шунтовом режиме рельсовые нити замыкаются между собой через малое сопротивление колёсных пар, резко уменьшается сила тока, протекающего через путевое реле, которое размыкает фронтовые контакты и замыкает тыловые, чем фиксирует занятость контролируемого участка. В контрольном режиме ток через путевое реле уменьшается (но не до нуля, из-за распространения тока через балласт в обход места разрыва), в результате чего фиксируется занятость контролируемого участка.

Для питания рельсовых цепей может использоваться постоянный или переменный сигнальный ток. Рельсовые цепи постоянного тока применяются на участках с автономной тягой, переменного — на участках, как с автономной, так и с электрической тягой.

Режим питания рельсовых цепей может быть:

В рельсовых цепях используются одноэлементные, двухэлементные, электронные и микропроцессорные путевые реле. Двухэлементные (фазочувствительные) реле имеют путевую обмотку, включенную в рельсовую цепь и местную обмотку. Срабатывание реле происходит при одинаковой частоте тока в путевой и местной обмотке и сдвиге фаз между ними на определённый угол. Достоинством фазочувствительных реле является надёжная защита от влияния тягового тока и других помех.

Для контроля занятости стрелочных переводов используются разветвлённые рельсовые цепи, которые могут иметь два или три путевых реле.

Разделение смежных рельсовых цепей

Для разделения смежных рельсовых цепей на границах контролируемых участков устанавливаются изолирующие стыки. При повреждении (сходе) изолирующих стыков должно быть исключено влияние источника питания одной рельсовой цепи на путевое реле смежной цепи, путевые реле обеих цепей должны фиксировать ложную занятость. Для этого в рельсовых цепях с непрерывным питанием при использовании постоянного тока чередуется полярность источников питания смежных цепей, при использовании переменного тока — чередуются фазы. Контроль схода стыка в кодовых рельсовых цепях осуществляется схемным путём.

Тональные рельсовые цепи на перегонах работают без изолирующих стыков. Взаимные влияния исключаются применением на смежных участках сигналов с различными несущими частотами и частотами модуляции.

Канализация обратного тягового тока

Обратный тяговый ток может пропускаться по одной нити рельсовой цепи (однониточные цепи) или по двум рельсовым нитям (двухниточные цепи). В двухниточных рельсовых цепях для пропуска тока в обход изолирующего стыка используются дроссель-трансформаторы. Возникающая, вследствие неравенства сопротивления нитей или сопротивления изоляции, асимметрия тягового тока оказывает неблагоприятное воздействие на работу АЛСН и не должна превышать 15 А. Однониточные рельсовые цепи проще двухниточных, так как в них отсутствуют дроссель-трансформаторы, но из-за неравномерности распределения тягового тока невозможна работа АЛСН, поэтому однониточные рельсовые цепи используются только на некодируемых станционных путях.

См. также

Литература

Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учеб. для вузов/ Ю. А. Кравцов, В. Л. Нестеров, Г. Ф. Лекута и др.; под ред. Ю. А. Кравцова. М.: Транспорт, 1996. 400с.

Источник

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ

Назначение и виды рельсовых цепей

Рельсовые цепи (РЦ) являются основным элементом железнодорожной автоматики и телемеханики, применяемым во всех современных автоматических и телемеханических системах регулирования движения поездов. Они в значительной степени определяют надежность работы систем регулирования движения и безопасность движения поездов.

Электрическими рельсовыми цепями оборудуются перегоны при автоматической блокировке и предстанционные участки при полуавтоблокировке. На станциях с электрической централизацией электрическими рельсовыми цепями оборудуются все стрелочные и бесстрелочные участки в централизованной зоне, расположенной на главных и приемо-отправочных путях.

Рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь, в которой есть источник тока и приемник тока (путевое реле), а проводниками электрического тока являются рельсовые нити железнодорожного пути. Электрическая схема простейшей рельсовой цепи состоит из питающего конца, рельсовой линии и релейного конца.

По способу действия рельсовые цепи бывают нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые.

Недостатком нормально-разомкнутых рельсовых цепей является невозможность непрерывного контроля целостности рельсовых нитей. Нормально-разомкнутые рельсовые цепи применяются на сортировочных горках в системах горочной автоматической централизации. Для защиты от перевода стрелок под отцепом горочные рельсовые цепи дополняются различными датчиками (датчиками прохода колес, ФЭУ, РТД-С, ИПД), которые обеспечивают дополнительную фиксацию вступления отцепа на контролируемый участок.

В зависимости от рода сигнального тока различают рельсовые цепи постоянного и переменного тока. У последних в качестве сигнального может использоваться переменный ток на частотах 25; 50; 75 Гц, а также в диапазонах тональных частот (420-780 Гц, 4545-5555 Гц).

Элементы рельсовых цепей

Рельсовая линия имеет две рельсовые нити, которые состоят из отдельных рельсовых звеньев (7), соединенных между собой токопроводящими стыковыми соединителями (8) для уменьшения электрического сопротивления рельсовых нитей в местах стыков. В зависимости от рода тяги на участке и выбранного способа крепления к рельсу стыковые соединители бывают трех типов. На участках с автономной тягой применяют стальные штепсельные или стальные приварные соединители. На электрифицированных участках, где через стыки, помимо сигнального тока, протекает тяговый ток большой силы, используют медные приварные соединители.

Рельсовые линии смежных рельсовых цепей разделяют с помощью изолирующих стыков (6), которые бывают двух типов: стыки с металлическими накладками и диэлектрическими прокладками и стыки с диэлектрическими накладками. Изолирующие стыки должны обеспечивать надежную электрическую изоляцию и механическую прочность верхнего строения пути. Поэтому их изготавливают из изолирующих материалов, обладающих значительной механической прочностью и сохраняющих достаточную работоспособность в условиях увлажнения. Изолирующий стык с диэлектрической накладкой АПАТЭК обладает высокой механической прочностью и наилучшими диэлектрическими свойствами.

Часть тягового тока I_т1, проходя по одному из рельсов, оказывается в одной части основной обмотки дроссель-трансформатора. В это время другая часть тягового тока I_т2 течёт через вторую часть основной обмотки. Через перемычку суммарный ток I_т1+ I_т2 попадает в среднюю точку основной обмотки смежного дроссель-трансформатора и, разделившись на 2 части, проходит по рельсовым нитям соседней РЦ, направляясь к тяговой подстанции. Создаваемые протекающими в полуобмотках токами магнитные потоки направлены в разные стороны (встречно). В результате тяговый ток не наводит электродвижущую силу (ЭДС) в дополнительной обмотке дроссель-трансформатора, к которой подключено путевое реле. На питающем конце рельсовой цепи дополнительная обмотка дроссель-трансформатора обтекается сигнальным переменным током от путевого трансформатора, что наводит ЭДС в основной обмотке дроссель-трансформатора, в результате чего в рельсовой линии возникает сигнальный ток I_с. Этот ток протекает по рельсовым нитям и по всей длине основной обмотки дроссель-трансформатора, расположенного на другом (релейном) конце рельсовой цепи. В дополнительной обмотке данного дроссель-трансформатора, соединенной с путевым реле, возникает ЭДС, под действием которой по обмотке катушки путевого реле протекает ток, вызывающий его включение.

На питающем конце рельсовой цепи располагаются приборы, посылающие в рельсовую цепь сигнальный ток: путевой трансформатор, батарея с буферным зарядным устройством, путевой трансмиттер, ограничительный резистор.

На релейном конце сигнальный ток из рельсовой линии принимает путевое реле, которое фиксирует состояние рельсовой цепи (занятое или свободное от подвижного состава) и упраляет работой других компонентов систем регулирования движения поездов.

Режимы работы рельсовых цепей

Рельсовая цепь является электрической цепью с неидеальной изоляцией. Это приводит к тому, что рабочий ток путевой батареи, протекая по рельсовым нитям, замыкается в виде тока утечки через балласт, и до путевого реле доходит только часть рабочего тока. Учитывая, что сопротивление изоляции балласта не остается постоянным и в зависимости от климатических условий изменяется в пределах от 1 до 100 Ом*км, то изменяется рабочий ток и напряжение на путевом реле.

В сырую погоду сопротивление изоляции понижается, утечка тока увеличивается, рабочий ток в путевом реле уменьшается и реле может отпускать якорь и переключать светофор на красный огонь при свободном состоянии рельсовой цепи («Ложная занятость«).

В сухую погоду утечка тока уменьшается, рабочий ток в реле увеличивается и реле работает с перегрузкой, что может создать опасность сохранения разрешающего огня на светофоре при вступлении скатов колесных пар на рельсовую цепь («Ложная свободность«).

С учетом неблагоприятных условий расчет и регулировка рельсовых цепей производится при следующих режимах их работы: нормальном, шунтовом, контрольном.

Нормальный (регулировочный) режим характеризуется свободным от подвижного состава состоянием рельсовой цепи. В этом режиме через обмотку катушки путевого реле протекает ток, при котором якорь реле надежно удерживается в притянутом к седечнику положении или надежно притягивается (при импульсном питании) к сердечнику при самых неблагоприятных для данного режима условиях работы.

Неблагоприятными условиями для работы РЦ в нормальном режиме являются те, которые приводят к снижению тока в обмотке катушки путевого реле до величины тока отпускания или непритяжения якоря. К снижению рабочего тока в путевом реле приводят:

Шунтовой режим наступает с момента вступления на рельсовую цепь скатов колесных пар подвижного состава. Происходит электрическое соединение (шунтирование) рельсовых нитей колесными парами, имеющими незначительное сопротивление по сравнению с сопротивлением обмотки путевого реле. При этом напряжение на реле должно снижаться до значения напряжения отпускания якоря, который должен быть надежно отпущен при самых неблагоприятных условиях шунтового режима.

Контрольный режим наступает при нарушении целости рельсовой цепи (излом или изъятие рельса, нарушение стыка). В этом случае прекращается нормальное прохождение тока по рельсовой линии и путевое реле должно отпустить свой якорь при самых неблагоприятных условиях работы в контрольном режиме.

Неисправности в работе рельсовых цепей

Бесперебойная работа систем регулирования движения в значительной степени зависит от надежного действия электрических рельсовых цепей. Отказы в работе РЦ приводят к значительным сбоям в движении поездов, усложняют работу службы движения, способствуют возникновению аварийных ситуаций.

Наиболее распространенными отказами в работе РЦ являются повреждения типов «ложная занятость» и «ложная свободность«.

«Ложная занятость» появляется в случае, когда при отсутствии на РЦ подвижного состава путевое реле не притягивает свой якорь, сигнализируя тем самым о занятости контролируемого участка. Как следствие такой неисправности стрелки не переводятся, светофоры по маршрутам не открываются, на перегонах закрывается автоблокировка, т.е. происходят сбои в движении поездов, влияющие на пропускную способность железнодорожных линий.

Одной из главных причин такого отказа в работе РЦ является ухудшение состояния верхнего строения пути, в результате чего нарушается нормальная работа изолирующих стыков, рельсовых стыковых соединителей, которые часто выходят из строя. Засорение балласта сыпучими грузами, особенно солями и минеральными удобрениями, приводит к резкому снижению сопротивления балласта и увеличению токов утечки через балласт, а также к разрушению элементов верхнего строения пути (рельсов, болтов, подкладок, шпал).

Неисправность дроссель-трансформатора, либо кабельных и дроссельных перемычек может стать причиной неисправности не только рельсовой цепи, но и тяговой сети. Это, в свою очередь, в совокупности с неисправностью изолирующего стыка может стать причиной повреждения рельсовой линии токами большой величины, вызывающими возникновение электрической дуги между концами рельсов смежных рельсовых линий, что приводит к разрушению изолирующего стыка.

«Ложная свободность» появляется, когда при занятой подвижным составом РЦ путевое реле не отпускает свой якорь. В этом случае резко нарушается безопасность движения поездов, что приводит к возникновению аварийных ситуаций, приводящих к крушению поездов, к появлению возможности перевода стрелки под составом, открытию светофора на занятый путь или блок-участок.

Причинами ложной свободности являются необеспечение шунтовой чувствительности РЦ, либо срабатывание путевого реле от другого (постороннего) источника питания (источника питания смежной РЦ при замыкании изолирующих стыков и нарушении чередования полярностей, помехи тягового тока на участках с электротягой, воздействия электрического оборудования подвижного состава и др.).

Необеспечение шунтовой чувствительности РЦ происходит из-за резкого увеличения переходного сопротивления между рельсами и колесными парами (сопротивления поездного шунта). Причинами увеличения сопротивления поездного шунта являются ржавчина, напрессованный снег, лед и грязь на головке рельсов, наличие битума и песка на колесах подвижного состава, что увеличивает переходное сопротивление между бандажом колеса и головкой рельса. Одиночный локомотив и автодрезина также плохо шунтируют РЦ, так как сопротивление скатов колес двух или трех тележек слишком велико и напряжение на путевом реле снижается, но не до величины напряжения отпускания якоря реле, и якорь путевого реле остается притянутым, фиксируя ложную свободность пути.

Во избежание потери шунтовой чувствительности нельзя допускать загрязнения головок рельсов песком, снегом, шлаком и другими материалами; работы, связанные с загрязнением головок рельсов, необходимо выполнять с согласия дежурного по станции после соответствующей записи руководителя работ в Журнале осмотра; необходимо периодически обкатывать малодеятельные участки РЦ с тем, чтобы не допускать образования ржавчины на головке рельсов; не оставлять одиночные локомотивы и дрезины на загрязненных рельсах; дополнительно проверять при снегопадах свободность малодеятельных путей перед приемом поезда, внимательно следить по табло за шунтированием РЦ подвижным составом; если путь приема или стрелочный участок занят подвижным составом более суток, сообщить об этом электромеханику.

Для повышения надежности работы РЦ в них применяют импульсное, либо кодовое питание, при котором катушка путевого реле периодически обесточивается и якорь реле отпускается. При очередном импульсе при наличии шунта (даже при повышенном переходном соспротивлении между рельсами и колесными парами) величины тока уже не хватит для притягивания якоря реле, и реле будет оставаться в выключенном состоянии.

В настоящее время широко внедряются тональные рельсовые цепи, отличающие высокой надежностью работы. Такие РЦ работают в случае низкого сопротивления балласта, без изолирующих стыков при любом виде тяги поездов. Аппаратура тональных рельсовых цепей (ТРЦ) обеспечивает формирование и прием амплитудно-модулированных сигналов с частотами модуляции 8 и 12 Гц и несущими частотами в диапазоне 420. 780 Гц. Особенностью устройства ТРЦ является то, что в такой РЦ устанавливается один источник питания на две РЦ, а передающая и приемная аппаратура располагается на станциях, примыкающих к перегону.

Разветвленные рельсовые цепи

По месту применения РЦ подразделяются на неразветвленные и разветвленные.

Неразветвленные РЦ не имеют ответвлений и такими РЦ оборудуют неразветвленные участки: главные и приемо-отправочные пути, бесстрелочные участки в горловинах станций и блок-участки на перегонах. Примеры неразветвленных РЦ приводились выше.

Основной задачей изоляции разветвленных рельсовых цепей является обеспечение контроля наличия подвижных единиц на ответвленных рельсовых нитях. Для осуществления такого контроля наиболее распространен параллельный способ изоляции, при котором сигнальный ток протекает только по рельсовым нитям одного пути А, где включено путевое реле СП, а рельсовые нити ответвления Б находятся лишь под напряжением.

Изолированные участки. Двухниточный план станции

Путевое развитие станции делится изолирующими стыками на отдельные изолированные участки, которые оборудуются электрическими рельсовыми цепями. При разбивке путевого развития станции на изолированные участки необходимо обеспечить максимальное количество параллельных передвижений, исключить перепробеги подвижного состава при маневровых передвижениях, особенно на станциях с большой маневровой работой, обеспечить нормальный прием кодов на кодируемых путях.

Разбивка станции на изолированные участки, как правило, выполняется на однониточной схеме станции в следующей последовательности:

После расстановки изолирующих стыков на однониточной схеме железнодорожной станции составляется схема изоляции путей и стрелок. Для этого железнодорожная станция изображается в виде двухниточного плана, на который переносят все изолирующие стыки с однониточной схемы станции, а также добавляют дополнительные изолирующие стыки и рельсовые соединители на стрелочных переводах.

На двухниточном плане показывают: железнодорожные пути и стрелки, стрелочные электроприводы, светофоры с расцветкой сигнальных огней, изолирующие стыки, стрелочные соединители, тяговые междурельсовые соединители, путевые дроссели, трансформаторные ящики с обозначением конца рельсовой цепи (питающий или релейный), релейные будки и шкафы, посты централизации и другие здания, в которые заводится кабель, трасса кабелей.

Стрелочные секции обозначаются по номерам крайних стрелок, входящих в этот изолированный участок. Путевые бесстрелочные секции обозначаются по номерам соседних стрелок. Участки пути за входными светофорами обозначаются, как правило, по литерным знакам входных светофоров, за которыми они расположены. Расчет ординат стрелок и светофоров производится от оси поста электрической централизации.

Источник

Рельсовая цепь: определение, виды и основные параметры

Опубликовано 21.06.2021 · Обновлено 06.11.2021

Железнодорожный путь является сложным инженерным сооружением, и не так очевидно, что он еще используется в системах централизации и блокировки, а также, на электрифицированных участках, рельсовые плети являются «второй контактной сетью», доводя низший потенциал для пропуска обратного тягового тока. Рельсы — это токопроводящие элементы электрической цепи, причем, как правило, одновременно нескольких. О том, что же такое рельсовые цепи, как они работают, какие существуют виды и их основные параметры — расскажем в данном материале.

Эта статья предназначена для студентов железнодорожных ВУЗов или профессиональных железнодорожников, а также для технически-продвинутых романтиков. Для обывателей, желающих понять, что же такое рельсовая цепь и для чего она нужна, есть материал здесь.

Что такое Рельсовая цепь?

Рельсовой цепью называется электрическая цепь, включающая источник питания и потребителей (в числе которых может быть путевое реле), в качестве токопроводящих элементов которой выступают рельсовые нити пути.

​На базе рельсовых цепей строятся многие системы железнодорожной автоматики и телемеханики: автоблокировка, АЛСН (автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия), централизация стрелочных переводов и сигналов светофоров, системы диспетчерского контроля, переездная сигнализация и другие.

Таким образом можно выделить основное предназначение рельсовых цепей:

Выше представлена инфографика, с классификацией рельсовых цепей. Далее разберем подробно, что представляет из себя каждая из них.

Для разделения различных рельсовых цепей применяется так называемый изолирующий стык, или изостык, в котором по-сути установлена диэлектрическую прокладку между двумя рельсами.

Рельсовые цепи по принципу действия

Базово рельсовые цепи делятся на две категории: нормально замкнутые (1) и нормально разомкнутые (2). Как известно любая электрическая цепь должна включать источник электродвижущей силы и потребителей электрической энергии. В любых рельсовых цепях всегда присутствует источник питания и приемник, однако в зависимости от принципа действия рельсовой цепи их взаиморасположение может быть различным. В нормально-разомкнутых цепях источник питания и приемник расположены на одном ее конце, в то время как в нормально-замкнутых источник и приемник находятся на противоположных концах цепи.

Нормально-замкнутая рельсовая цепь

В нормально-замкнутых РЦ в тот момент, когда ни одна колесная пара подвижного состава не находится на контролируемом участке, катушка путевого реле находится под током и сигнализирует свободность участка и целостность цепи.

Такие цепи могут работать в четырех режимах:

Катушка реле, расположенная на противоположном конце цепи от источника питания, оказывается под напряжением, таким образом сердечник катушки втягивается, замыкая контакты реле и сигнализируя свободное состояние контролируемого участка. Путевое реле должно надежно удерживать якорь в притянутом состоянии (при непрерывном питании) или надежно срабатывать от каждого импульса (при импульсном питании).​

Неблагоприятными условиями в данном режиме работы являются: минимальное напряжение источника, минимальное сопротивление изоляции и максимальное сопротивление рельсов.​

В данном режиме одна колесная пара замыкает рельсовую цепь шунтируя ее за счет низкого сопротивления колесной пары. Весь ток начинает протекать через колесную пару, создавая своего рода короткое замыкание, а для исключения высоких токов которого используется дополнительное сопротивление (на схеме R0). Соответственно электрический ток в катушке сигнального реле прекращается, и реле переходит в состояние «Занятость участка».

Неблагоприятными условиями являются: максимальное напряжение источника, минимальное сопротивление рельсов, максимальное сопротивление изоляции.​

Шунтовая чувствительность рельсовой цепи должна ​быть не менее 0,06 Ом.

Неблагоприятными условиями являются: максимальное напряжение источника, минимальное сопротивление рельсов, критическое сопротивление изоляции.​

Данный режим соответствует наезду колесной пары поезда на входной конец рельсовой цепи.​

Ток в рельсах под приемными катушками локомотива должен быть не менее расчетного, необходимого для надежной работы устройств АЛС на локомотиве.​

Минимальный расчетный ток д.б. не менее:​

​Неблагоприятные условия совпадают с ​нормальным режимом работы.​

Нормально-разомкнутая рельсовая цепь

В таких цепях при отсутствии колесной пары на контролируемом участке, путевое реле обесточено. Источник питания и реле находятся рядом друг с другом на одном конце цепи, при этом к одному полюсу питания подключается одна рельсовая плеть, а противоположная подключается к катушке реле, второй вывод которой подключается к другому полюсу питания.

В момент наезда на контрольный участок колесная пара замыкает электрическую цепь, и в катушке реле появляется ток. Есть данные о том, что такие цепи обладают большим быстродействием при определении занятости участка. Это происходит из-за того, что якорь реле быстрее притягивается к катушке, нежели под действием пружины, возвращается в исходное состояние. Но однозначным преимуществом нормально-разомкнутой рельсовой цепи является экономия кабелей, так как в качестве проводов используются непосредственно рельсы. Одновременно с этим такая цепь лишена важного качества — возможности контролировать свою целостность и исправность элементов, и это ограничивает ее использование только сортировочными горками.

Параметры рельсовых цепей

Рельсовые цепи работают на различных схемах питания, с разным характером подачи сигнального тока, от чего зависят их параметры. В качестве сигнального применяется как постоянный, так и переменный ток. В случае с переменным током его частота варьируется от 25, 50 Гц, либо частоты от 420 — 780 Гц и 4,5 — 5,5 кГц, в тональном режиме работы.

При передаче сигнального тока от источника к потребителю на преодоление электрического сопротивления среды приходится тратить часть энергии, помимо сопротивления рельсовых нитей имеют место токи утечки, возникающие через низкое сопротивление изоляции. Рельсовая цепь хоть и изолирована от земли, все же конкретное сопротивление этой изоляции зависит от балласта, на котором лежит путь, от материала шпал, загрязнения пути, температуры и влажности среды (наличия осадков), зазора между балластом и подошвой рельса. Железобетонные шпалы обладают меньшим сопротивлением изоляции и уступают шпалам из дерева, по этому применяются дополнительные резиновые прокладки между рельсом и шпалой. Минимальное сопротивление изоляции в норме должно быть не менее 1 Ом*км, зимой 100 Ом*км. Удельное сопротивление зависит от частоты тока и тем выше, чем выше частота.

Также источник питания может работать в нескольких режимах: непрерывном, импульсном и кодовом. Последний применяется для передачи сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Действующие показания светофора кодируются специальным устройством, и передаются по рельсам на приемные катушками, установленные на любом локомотиве или самоходном подвижном составе.

Обратный тяговый ток

Любая рельсовая нить для электродвижущего подвижного состава выполняет роль низшего потенциала по отношении к контактной сети. Токи, протекающие от локомотива к тяговой подстанции, достигают огромных значений, и безусловно могут повлиять на работу рельсовых цепей. Обратный тяговый пропускается по одной нити цепи в случае с однониточными цепями, или по двум нитям, в двухниточных рельсовых цепях. Основной проблемой является разделение разных рельсовых цепей, соединенных для прохождения тягового тока. И если в однониточных цепях тяговый ток попеременно может передаваться по одной из нитей, то в двухниточных цепях приходится устанавливать разделяющие дроссель-трансформаторы. Стоит отметить, что в однониточных цепях невозможна передача сигналов АЛСН, а значит их применение сильно ограничено.

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-300×188.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-1000×625.jpg» width=»1000″ height=»625″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-1000×625.jpg» alt=»Дроссель-трансформатор обратного тягового тока рельсовой цепи | Дроссель-трансформатор обратного тягового тока рельсовой цепи | Движение24″class=»wp-image-46797″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-300×188.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-1000×625.jpg 1000w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-768×480.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-1536×960.jpg 1536w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-2048×1280.jpg 2048w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-520×325.jpg 520w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-720×450.jpg 720w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2395-320×200.jpg 320w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Дроссель-трансформатор обратного тягового тока рельсовой цепи | Движение24″ /> Дроссель-трансформатор

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-300×188.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-1000×625.jpg» width=»1000″ height=»625″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-1000×625.jpg» alt=»Дроссель-трансформатор внутри, что внутри коробок вдоль железнодорожных путей | Дроссель-трансформатор внутри, что внутри коробок вдоль железнодорожных путей | Движение24″class=»wp-image-46800″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-300×188.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-1000×625.jpg 1000w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-768×480.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-1536×960.jpg 1536w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-2048×1280.jpg 2048w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-520×325.jpg 520w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-720×450.jpg 720w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2398-320×200.jpg 320w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Дроссель-трансформатор внутри, что внутри коробок вдоль железнодорожных путей | Движение24″ /> Дроссель-трансформатор с открытой крышкой

Параметры дроссель-трансформаторов

Первые цифры в названии определяют полное сопротивление переменному сигнальному току частотой 50 Гц (0,2 и 0,6), вторые цифры определяют номинальный тягового тока, на который рассчитана основная обмотка (500 и 1000 А на каждый рельс).​

Основная обмотка дроссель-трансформатора выполнена из медной шины большого сечения и имеет малое сопротивление постоянному тяговому току (от 0,0008 до 0,0024 Ом).​

У дроссель-трансформатора ДТ-0,2 дополнительная обмотка имеет несколько выводов, что позволяет устанавливать различные коэффициенты трансформации (7, 10, 13, 17, 23, 30, 33, 40). Основная обмотка содержит 14 витков из медной шины сечением 100 мм2 для ДТ-0,2-500 и 221 мм2 для ДТ-0,2-1000. Поскольку в рельсовых цепях практически применяют дроссель-трансформаторы ДТ-0,2 с коэффициентом трансформации 17 или 40, с 1985 г. завод выпускает ДТ-0,2, имеющие только один коэффициент трансформации (17 или 40). Дроссель-трансформаторы с коэффициентом 40 имеют на крышке маркировку n=40, а с коэффициентом 17— не имеют маркировки.​

У дроссель-трансформатора ДТ-0,6 дополнительная обмотка имеет только два вывода, коэффициент трансформации равен 15. Основная обмотка содержит 16 витков медной шины сечением 100 и 243 мм2 для ДТ-0,6-500 и ДТ-0,6-1000 соответственно.​

Основные элементы рельсовой цепи

Рельсовые соединители

Стальной штепсельный рельсовый стыковой соединитель состоит из двух стальных проволок диаметром 5 мм, заварен­ных по концам в штепселя конической формы. Длина соедини­теля в развернутом виде 1276 мм. ​

Стальной приварной рельсовый соединитель состоит из куска стального троса диаметром 6 мм, заваренного по концам в стальные наконечники (манжеты). Длина соединителя в выпрямленном состоянии 200 мм, масса 36 г. Стальные приварные соединители устанавливают на участках без электротяги.​

На электрифицированных участках применяют приварные медные рельсовые соединители Такие соединители предназначены для уменьшения сопротивления не только сигнальному, но и тяговому току. Соединитель представляет собой гибкий медный трос длиной 200 мм, заваренный по концам в стальные наконечники (манжеты).

Изолирующие стыки

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-300×188.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-1000×625.jpg» width=»1000″ height=»625″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-1000×625.jpg» alt=»изолирующий стык рельсовой цепи, изостык, стык покрашенный краской | изолирующий стык рельсовой цепи, изостык, стык покрашенный краской | Движение24″class=»wp-image-46793″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-300×188.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-1000×625.jpg 1000w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-768×480.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-1536×960.jpg 1536w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-2048×1280.jpg 2048w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-520×325.jpg 520w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-720×450.jpg 720w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/06/dvizhenie24_ru_downloads_2391-1-320×200.jpg 320w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»изолирующий стык рельсовой цепи, изостык, стык покрашенный краской | Движение24″ />

Изолирующие стыки устанавливают для электрического разделения смежных рельсовых цепей. Изолирующий стык состоит из двух металлических накладок фасонной формы, стянутых болтами. Болты изолированы от рельса изолирующими втулками. Между накладками и рельсами установлены изолирующие прокладки, а между торцами смежных рельсов — стыковая изолирующая прокладка. Изолирующий стык крепят навесу без сдвоенных шпал.​

На участках бесстыкового пути устраивают высокопрочный стык с пазухами между накладками и рельсом, заполненными изолирующей композицией. При помощи болтов обеспечивается необходимое сжатие склеиваемых поверхностей на период отвердения клеевого шва.

Схемы рельсовых цепей

Рельсовая цепь постоянного тока с импульсным питанием

В импульсных рельсовых цепях постоянного тока путевое реле всегда размещают на выходном конце блок-участка — импульсы для питания реле посылаются по ходу поезда.

Кодовые рельсовые цепи переменного тока 50 Гц без дроссель-трансформаторов

Применяют на перегонах участков без электротяги с учетом последующей электрификации или там, где не предусмотрен переход на электротягу, но имеется надежный источник электроснабжения переменного тока 50 Гц от основной и резервной линий.

Рельсовая цепь постоянного тока с непрерывным питанием

Для контроля замыкания изолирующих стыков предусматривают чередование полярности тока в смежных рельсовых цепях.​

Рельсовые цепи постоянного тока с непрерывным питанием используются только на станциях участков, не подверженных влиянию блуждающих токов. ​

Рельсовые цепи переменного тока

Двухниточная рельсовая цепь с дроссель-трансформаторами и фазочувствительным путевым реле ДСШ-12 или ДСР-12

Двухниточная рельсовая цепь с дроссель-трансформаторами и фазочувствительным путевым реле ДСШ-12 или ДСР-12​

Однониточные рельсовые цепи переменного тока 50 Гц​

Разветвленные рельсовые цепи​

В случае кодирования бокового пути размещение стрелочных соединителей по типовой схеме изоляции не обеспечивает нормальной работы устройств АЛС в маршрутах приема поездов на боковой путь и отправления с бокового пути. ​

Используемая литература

Автор:
Иван Беляев, ЖД-эксперт

Источник