Рельсовые цепи постоянного тока

На неэлектрифицированных линиях по рельсовым цепям про­текает лишь сигнальный ток: мешающее действие тягового тока здесь отсутствует. Ввиду этого на таких линиях могут быть при­менены рельсовые цепи любого типа: постоянного или переменного тока, с непрерывным или импульсным питанием. Практически на линиях с автономной тягой (тепловозная, паровая) широко при­меняют рельсовые цепи постоянного тока, которые наиболее прос­ты по устройству и потребляют малую мощность.

К достоинствам рельсовых цепей постоянного тока следует от­нести возможность их резервного электропитания от аккумуляторов, что особенно важно для участков с ненадежным электроснабжением. Аппаратуру располагают в релейных шкафах, а источники питания (выпрямители и аккумуляторы) — в батарейных, устанавливаемых рядом с релейными.

В рельсовой цепи с непрерывным питанием (см. рис. 8.1) ис­пользуют нейтральное путевое реле АНШ2-2 с сопротивлением об­моток 2 Ом. Ток срабатывания реле АНШ2-2 равен 135 мА, ток отпускания —55 мА, коэффициент возврата —0,407, мощность сра­батывания —36,5 мВт. Рельсовая цепь получает питание от вып­рямителя ВАК-14. Для резервного питания предусмотрен аккуму­лятор АБН-72, работающий в режиме среднего тока.

В качестве ограничителя применен регулируемый резистор 6 Ом. Для действия устройств автоматической локомотивной сигнализа­ции схема допускает возможность ее кодирования с питающего или релейного конца (на рис. 8.1 включение устройств АЛС не показано).

Для контроля замыкания изолирующих стыков предусматривают чередование полярности тока в смежных рельсовых цепях. В слу­чае замыкания изолирующих стыков токи смежных цепей компенси­руются и путевые реле обеих свободных рельсовых цепей отпус­кают свои якоря, чем контролируется исправность изолирующих стыков. Для лучшей компенсации сигнальных токов в смежных цепях по обе стороны изолирующих стыков размещают питающие или релейные концы.

Если изолирующие стыки замыкаются при занятой рельсовой цепи, то создается возможность подпитки путевого реле от ис­точника смежной рельсовой цепи, в то время как свой источник питания зашунтирован. Таким образом, контроль замыкания изоли­рующих стыков отсутствует как раз в тот момент, когда он более всего необходим. К недостаткам рельсовых цепей постоянного тока с непрерывным питанием следует отнести также малую предель­ную длину (до 1500 м), отсутствие защиты от блуждающих токов, в том числе от обратных токов вагонного освещения и отопления при центральном источнике электроснабжения пассажирских поездов.

Рельсовые цепи постоянного тока с непрерывным питанием ис­пользуются только на станциях участков, не подверженных влия­нию блуждающих токов. На перегонах при автоблокировке при­меняютимпульсные рельсовые цепи (рис. 9.1). Периодическое за­мыкание (импульс) и размыкание (интервал) цепи питания произ­водятся контактом непрерывно работающего маятникового транс­миттера. В качестве путевого реле И служит импульсное поля­ризованное реле ИР1-0,3 или ИМШ-0,3. Ток срабатывания реле равен 280 мА, отпускания—135 мА; мощность срабатывания 24,4 мВт. Контакты импульсного реле вследствие их непре­рывного переключения не могут быть использованы в цепях конт­роля свободности блок-участков и включения ламп светофоров, поэтому на релейном конце дополнительно устанавливают его повторитель — реле П, работающее от конденсаторного дешифратора и удерживающее якорь непрерывно притянутым при импульсной работе реле И.

Рис. 9.1. Схема импульсной рельсовой цепи постоянного тока

В интервале, когда замкнут тыловой контакт реле И, заря­жается конденсатор С1 через резистор R и диод VD1 одновре­менно ток протекает через дроссель L, в котором запасается энергия магнитного поля. Во время импульса, когда замыкается фрон­товой контакт реле И, конденсатор С1 разряжается на обмотку реле П и конденсатор С2 через резистор R и дроссель L; одновре­менно на этих элементах выделяется энергия, накопленная в дросселе. Реле П возбуждается, и конденсатор С2 заряжается.

В следующем интервале заряжается конденсатор С1, а реле П в течение интервала получает питание от конденсатора С2. В импульсе ток от конденсатора С1 и дросселя протекает через обмотку реле П и конденсатор С2. Таким образом, при импульсной ра­боте реле И непрерывно переключает свой контакт в цепи кон­денсаторного дешифратора. Реле П, получая питание в каждом импульсе от конденсатора С1 и дросселя, а в каждом интервале — от конденсатора С2, непрерывно удерживает якорь притянутым.

При вступлении на рельсовую цепь поезда или нарушении це­лостности рельсовой нити прекращается импульсная работа реле И, тыловой контакт его будет непрерывно замкнут, и конденсатор С1 не сможет разрядиться на обмотку реле П и конденса­тор С2. После разряда конденсатора С2 (примерно 1 с) реле П отпускает якорь, фиксируя занятость рельсовой цепи.

Схема дешифратора обеспечивает защиту от токов помех пе­ременного кодового тока АЛС, а также исключает возможность срабатывания путевого реле П при занятой рельсовой цепи в случае повреждения отдельных элементов схемы. Если через обмотку импульсного реле протекают непрерывные блуждающие токи или произошло механическое заедание якоря (импульсное реле не отно­сится к реле I класса надежности), его импульсная работа прек­ращается, и после разряда конденсаторов С1 и С2 на обмотку реле П последнее отпустит якорь.

При замыкании изолирующих стыков и занятой рельсовой цепи в обмотку импульсного реле может попадать переменный кодовый ток АЛС 50 Гц (на схеме не показано). Якорь реле И начинает вибрировать с частотой 50 Гц, так как это реле является быстродействующим. При этом возможно замыкание его фронтового контакта. Для исключения срабатывания путевого реле П в цепь разряда конденсатора С1 включен ограничивающий дроссель L с большим индуктивным сопротивлением (первичная обмотка трансформатора типа СТ-3). Индуктивное сопротивление дросселя L препятствует нарастанию напряжения на обмотке реле П и конденсаторе С2 до напряжения срабатывания. Исправность дросселя контролируется при нормальной работе дешифратора: в случае замыкания дрос­селя напряжение на реле П становится недостаточным для его срабатывания.

Схема дешифратора исключает возможность ложного возбужде­ния путевого реле и при других неисправностях схемы: обрыве или пробое конденсаторов С1 и С2, обрыве или пробое диодов VD1 и VD2, а также при сочетании ряда повреждений; случайном за­мыкании (сваривании) всех трех контактов импульсного реле (реле П и конденсатор С2 будут зашунтированы диодом VD1). Диод VD1 разделяет цепи заряда и разряда конденсатора С1. Диод VD2 защищает контакт реле И от искрообразования. Обрыв диода VD2 не контролируется, однако это повреждение не может при­вести к ложному возбуждению путевого реле, а вызывает на кон­такте реле И сильное искрение, что приведет лишь к преждевре­менному износу контакта.

При новом проектировании и строительстве автоблокировки ис­пользуют схему релейного дешифратора (рис. 9.2). В нем исполь­зуют дополнительные реле: повторитель импульсного реле И1 типа ИМШ1-1700, медленнодействующий повторитель ПИ типа АНШМ2-760 и его повторитель ПИ1 типа АНШ2-700 и основное реле П типа АНШ2-700. Кремневые диоды VD2, VD3 и VD4 обес­печивают замедление реле на отпускание, а диод VD1 исключает попадание циркулирующих через диод VD2 и обмотку реле ПИ токов в другие цепи.

Рис. 9.2. Схема релейного дешифратора

Схема релейного дешифратора сложна, но она обеспечивает более высокую устойчивость работы за счет исключения электроли­тических конденсаторов, параметры которых могут изменяться от продолжительности их работы и температуры окружающей среды. В этой схеме достигается более стабильное время отпускания якоря путевого реле (в пределах 0,9—1 с), благодаря чему обеспечивается удовлетворительный режим подачи кодовых сигналов АЛС при вступлении на рельсовую цепь поезда.

Схема релейного дешифратора отвечает всем требованиям бе­зопасности, которые были рассмотрены выше применительно к кон­денсаторному дешифратору, в том числе при обрывах и замыканиях диодов и обмоток реле, а также при замыкании (сваривании) всех трех контактов импульсного реле.

Импульсная рельсовая цепь по сравнению с рельсовой цепью не­прерывного питания имеет более высокую чувствительность к шунту и излому рельса, так как отпускание якоря реле П будет обес­печено, если ток в обмотке реле И снизится до тока непритяжения якоря. Отпускание якоря реле И гарантируется в интервале между импульсами, поэтому предельная длина импульсной цепи равна 2600 м.

В импульсных рельсовых цепях постоянного тока путевое реле всегда размещают на выходном конце блок-участка, т. е. импульсы для питания реле посылаются по ходу поезда. Это позволяет ис­пользовать контакты путевого реле для включения кодов АЛС при вступлении поезда, предвари­тельного зажигания светофоров и подачи извещений на станцию и переезд о приближении поезда. Кроме того, такое размещение приборов исключает мешающее действие импульсов постоянного тока на локомотивные приемные устройства АЛС.

Ложная работа импульсного реле от тока смежной цепи при замыкании изолирующих стыков исключается чередованием полярностей тока в смежных рельсовых цепях. Импульсное путевое реле ИР 1-0,3 или ИМШ-0,3 срабатывает только от импульсов тока соб­ственной цепи. При попадании тока другой полярности в его об­мотку от источника смежной цепи под действием тока обратной полярности усилие на якорь будет направлено в сторону замыкания тылового контакта.

Достоинствами рельсовых цепей постоянного тока являются их простота, надежное резервирование питания от аккумуляторных батарей и малое потребление электроэнергии. Мощность, потребля­емая рельсовой цепью, составляет примерно 19 В×А с учетом потерь в выпрямителе.

Однако эти рельсовые цепи имеют ряд недостатков. Хотя им­пульсная рельсовая цепь исключает возможность ложного срабаты­вания от блуждающих токов, но наличие этих токов приводит к отпусканию якоря путевого реле П. На путевом светофоре появ­ляется красный огонь вместо разрешающего при свободном блок-участке, что может привести к задержкам в движении. Блуждающие токи могут иметь и импульсный характер. В этом случае не исклю­чается возможность ложного возбуждения путевого реле. Поэтому при систематическом влиянии блуждающих токов, например от электрического транспорта, применять импульсные рельсовые цепи постоянного тока не представляется возможным; в этом случае необходимо использовать рельсовые цепи переменного тока. Другим недостатком импульсных рельсовых цепей постоянного тока является влияние так называемых токов аккумуляторного эффекта, особенно на участках с железобетонными шпалами. Эти токи являются следствием действия электрохимических процессов, протекающих в верхнем строении пути. Рельсовая линия как бы запасает энергию, на­копленную в течение импульса. В интервале, когда импульсное реле должно отпускать якорь за счет тока аккумуляторного эффекта, оно удерживает его притянутым, и нормальное действие автоблокировки при этом нарушается. Для защиты реле от мешающего действия токов аккумуляторного эффекта применяют специальные схемы за­щиты. Например, питание осуществляется импульсами чередую­щейся полярности, когда вместо интервала посылают ток обратной полярности, компенсирующий ток аккумуляторного эффекта. Это усложняет схему.

Применяемые для резервного питания аккумуляторы критичны к изменению температуры окружающей среды. Для их размещения необходимы специальные батарейные шкафы, требующие тщательно­го ухода и частого осмотра. Емкость аккумуляторов не обеспе­чивает возможности действия АЛС при резервном питании, что снижает эффективность применения АЛС на линиях с автономной тягой. Аппаратуру рельсовых цепей постоянного тока необходимо размещать непосредственно у пути, допустимая длина соединитель­ного кабеля составляет несколько десятков метров.

Указанные недостатки ухудшают эксплуатационно-технические показатели системы автоблокировки постоянного тока с импульсными рельсовыми цепями. На участках с автономной тягой при новом проектировании и строительстве, как правило, применяют рельсо­вые цепи переменного тока.

На линиях, подлежащих электрификации, применяют рельсо­вые цепи переменного тока, аналогичные рельсовым цепям для участков с электротягой, но без дроссель-трансформаторов. На сред­них и крупных станциях, как правило, применяют рельсовые цепи переменного тока.

Вопросы для самоконтроля по пункту: