Первичные и вторичные параметры рельсовой линии

К рельсовым цепям предъявляются следующие основные требования:

– при отсутствии подвижного состава на рельсовой линии путе-вым приемником должна подаваться информация о свободном со-стоянии контролируемого участка пути;

– при наличии на рельсовой линии хотя бы одной колесной пары подвижного состава, или при повреждении рельсовой нити, должна по-даваться информация о занятости контролируемого участка пути;

– при повреждении (сходе) изолирующих стыков, с целью исклю-чения влияния источника питания одной рельсовой цепи на путевой приёмник смежной рельсовой цепи, оба путевых приемника должны надёжно отпустить свои якоря (фиксировать ложную занятость).

Указанные выше требования должны выполняться при самых неблаго-приятных условиях (будут приведены ниже), 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 сиг-

нального тока между рельсовыми нитями через сопротивление изоля-

ции r_и (рис.1.2).

Рис. 1.2. Структурная схема рельсовой цепи с учетом параметров рельсовой линии

Для нормальной работы путевого приемника необходимо правильно вы-брать мощность и напряжение источника питания, с учетом компенсации по-терь энергии на отдельных участках РЦ. Если известны параметры аппара-

туры релейного конца, то напряжение U _к и ток I_к в конце рельсовой линии можно считать известными величинами, а напряжение U _н и ток I_н в начале рельсовой линии рассчитываются по известным формулам [1]:

где l – длина рельсовой линии;

γ = z / r_и –коэффициент распространения волны(безразмерная вели-чина);

z_в = z r_и –волновое сопротивление(Ом);

z – удельное сопротивление рельсовой петли(Ом/ км);

r_и –удельное сопротивление изоляции(балласта)между рельсовыминитями Ом• км

Как следует из уравнений (1.1) и (1.2), изменения напряжения и тока в рельсовой линии определяются ее электрическими параметрами: сопротив лением изоляции r_и и сопротивлением рельсовой петли z . Как у любой ли-

нии связи и электропередачи, у рельсовой линии эти величины называют первичными параметрами.Особенностью рельсовой линии является ее низ-кое сопротивление изоляции.

Сопротивление z_в – волновое сопротивление и γ – коэффициент рас-

ространения волны называют вторичными (волновыми) параметрами

рельсовой линии. Физический смысл этих величин подробно рассматривает-ся дисциплиной ″Теоретические основы электротехники″ [2].

При расчетах и в справочной литературе первичные параметры пред-ставляют удельными величинами, отнесенными к одному километру длины рельсовой линии. Они обозначаются малыми буквами и имеют следующую

размерность: ( z) Ом/ км, (r_и )Ом• км. Реальные сопротивления изоляцииR_и и петлиZ для конкретной длины рельсовой линии l при известных их удель-ных значениях определяются по формулам, Ом:

Нормативные значения сопротивления изоляции (r_и).Многолетнимопытом эксплуатации РЦ установлено [1, 3, 5], что при слабом загрязнении поверхности и старых деревянных шпалах минимальные удельные сопро-тивления изоляции при использовании различных материалов балласта на-ходятся в следующих пределах:

– для щебеночного – 2 Ом⋅км;

– для гравийного – 1,5 Ом⋅км;

– для песчаного –1 Ом⋅км.

Сопротивление изоляции зависит от состояния балласта и принимает сле-дующие значения:

– при мокром балласте – 1 Ом⋅км;

– при влажном балласте – 2 Ом⋅км;

– при сухом слабо промерзшем балласте – 50 Ом⋅км;

– при сильно промерзшем балласте – 50…100 Ом⋅км.

Эти параметры обеспечиваются при наличии зазора между подошвами рельсов и балластом не менее 3 см. Подошвы рельсов от железобетонных шпал, обладающих низким сопротивлением, изолируются специальными ре-зиновыми прокладками. Лучшим материалом для балластного слоя, с точки зрения изоляции между рельсовыми нитями, а также рельсами и землей, яв-ляется щебень. Нормативные значения сопротивления изоляции (r_и).Многолетнимопытом эксплуатации РЦ установлено [1, 3, 5], что при слабом загрязнении поверхности и старых деревянных шпалах минимальные удельные сопро-тивления изоляции при использовании различных материалов балласта на-ходятся в следующих пределах:

– для щебеночного – 2 Ом⋅км;

– для гравийного – 1,5 Ом⋅км;

– для песчаного –1 Ом⋅км.

Сопротивление изоляции зависит от состояния балласта и принимает сле-дующие значения:

– при мокром балласте – 1 Ом⋅км;

– при влажном балласте – 2 Ом⋅км;

– при сухом слабо промерзшем балласте – 50 Ом⋅км;

– при сильно промерзшем балласте – 50…100 Ом⋅км.

Эти параметры обеспечиваются при наличии зазора между подошвами рельсов и балластом не менее 3 см. Подошвы рельсов от железобетонных шпал, обладающих низким сопротивлением, изолируются специальными ре-зиновыми прокладками. Лучшим материалом для балластного слоя, с точки зрения изоляции между рельсовыми нитями, а также рельсами и землей, яв-ляется щебень.

Минимальное значение сопротивления изоляции для всех типов материалов балласта принимается равным 1 Ом·км.

Сопротивление рельсовой петли (z). Сопротивление рельсовой петли

(двух рельсовых нитей) складывается из сопротивления собственно рельсов и стыков. Полное удельное сопротивление рельсовой петли переменному току является комплексной величиной и характеризуется модулем и фазо-

вым углом: z = [ z]е^jϕр ; Ом/ км. Сопротивление рельсовой петли при наи-более употребительных частотах сигнального тока составляет:

– 1⋅e ^j56°Ом/км – при штепсельных соединителях и частоте сигнального тока 50 Гц;

– 0,8 ⋅e ^j65°Ом/км – при медных приварных соединителях и частоте сиг-нального тока 50 Гц;

– 1,07 ⋅е^j68°Ом/км – при медных приварных соединителях и частоте сиг-нального тока 75 Гц;

– 0,5 ⋅e ^j52°Ом/км – при медных приварных соединителях и частоте сиг-нального тока 25 Гц;

– 4,9 ⋅e ^j79°Ом/км – при частоте сигнального тока 420 Гц;

– 7,9 ⋅е^j81°Ом/км – при частоте сигнального тока 780 Гц.