Способы канализации тягового тока в рельсовой сети

На работу рельсовых цепей существенное влияние оказывает наличие или отсутствие обратного тягового тока в рельсовых нитях. Тяговый ток мо-жет оказывать не только мешающее, но и опасное воздействие на работу РЦ. Степень влияния тягового тока на работу рельсовых цепей во многом за-висит от способа канализации (пропуска) тягового тока по рельсовым нитям. На практике применяется два способа пропуска тягового тока:

1) по одной рельсовой нити рельсовой линии;

2) по двум рельсовым нитям рельсовой линии.

Наибольшее распространение нашел второй способ, который обеспечи-вает лучшие условия для работы рельсовых цепей и протекания обратного тягового тока. В зависимости от типа пропуска тягового тока по рельсовым нитям рельсовые цепи называют однониточными и двухниточными.

Двухниточные рельсовые цепи.Для обеспечения непрерывного про-текания тягового постоянного или переменного тока применяются двухниточ-ные рельсовые цепи, которые осуществляют пропуск тягового тока по каждой рельсовой нити пути. Рассмотрим способ пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков в смежных рельсовых цепях (рис . 2.3), где аппаратура рельсовых цепей показана в обобщенном виде. Более детально аппаратура релейного и питающего конца типовых рельсовых цепей, например, для двухниточной кодовой и фазочувствительной, будет рассмотрена в подраз-делах 3.1 и 3.2. В этом же подразделе основное внимание будет уделено процессам протекания тягового тока по рельсовым нитям и в местах установ-ки изолирующих стыков. Непрерывное протекание тягового тока по двухни-точным РЦ обеспечивается с помощью дроссель-трансформаторов (ДТ), ус-танавливаемых с двух сторон от изолирующих стыков. Путевой ДТ имеет две обмотки : основную обмотку с большой площадью сечения проводов, подклю-чаемую к рельсовым нитям, и дополнительную с большим количеством про-водов малого сечения – для подключения источников питания или путевых приемников П. Средние точки основных обмоток смежных ДТ соединяются междроссельными перемычками. Конструктивно ДТ изготавливают одиноч-ными (ДТ-1-150) и сдвоенными (2ДТ-1-150, два ДТ помещены в один корпус). В сдвоенных дроссель-трансформаторах междроссельная перемычка уста-навливается между основными обмотками внутри корпуса.

Общий тяговый ток I _Т от тяговой подстанции ТП через контактный про-вод КП и токосъемник Т поступает на тяговый двигатель ТД электровоза, а далее через колесные пары – в рельсовые нити. Полутоки I_Т/2 протекают в обход изолирующих стыков ″1″ через основные полуобмотки ДТ1, ДТ2 и междроссельную перемычку.

Тяговые полутоки I_Т/2 в каждой рельсовой нити протекают в одном на-правлении. У следующего ДТ3 они, проходя через обе половины основной обмотки , стекаются к средней точке, и по междроссельной перемычке сум-марный ток I_Т попадает к средней точке ДТ4. Далее ток I_Т разветвляется по обеим половинам основной обмотки ДТ4 и снова в виде полутоков I_Т/2 проте-кает по рельсовым нитям до изолирующих стыков ″3″, которые обтекает с помощью ДТ5 и попадает на обратный полюс тяговой подстанции. Другая со-ставляющая части тягового тока через ДТ6 протекает в соседние РЦ к сле-дующим электропоездам. Подобным образом все остальные ДТ, установ-

ленные у изолирующих стыков на станциях и перегонах, проводят тяговый ток в обход изолирующих стыков и создают непрерывную электрическую цепь между тяговыми подстанциями. При электротяге переменного тока рас-стояние между тяговыми подстанциями может достигать 60 км.

Т Iт КП Iт

Iт

ТП

Iт/2 ₃ ^Iт

П1 П2

Рис. 2.3. Схема пропуска тягового тока в двухниточных рельсовых цепях

Если тяговые полутоки, протекающие по полуобмоткам ДТ, равны между собой и имеют противоположные направления, то они создают в сердечниках

полнительных обмотках дроссель-трансформаторов, служащих для подклю-чения аппаратуры питающих и релейных концов, трансформироваться не будет, и тяговый ток не оказывает на нее влияние.

При строгом соблюдении норм технического содержания напольного обо-рудования РЦ ( прежде всего, исправность стыковых соединителей, заземле-ний контактных опор ) тяговые полутоки обеих рельсовых нитей практически равны между собой. Нарушение этих норм приводит к асимметрии тяговых полутоков, что создает подмагничивание сердечников ДТ (при электротяге постоянного тока) или попадание токов асимметрии в аппаратуру питающих

и релейных концов ( при электротяге переменного тока). При этом оказывает-ся неблагоприятное воздействие на работу РЦ и АЛСН. Асимметрия тягового тока в рельсовых нитях не должна превышать 15 А (4 % от общего тягового тока) при использовании дроссель-трансформаторов ДТ-1-150.

Асимметрия тягового тока возникает вследствие неодинакового продоль-ного электрического сопротивления рельсовых нитей или неравенства пере-ходных сопротивлений рельсовых нитей относительно земли. Неравенство электрических сопротивлений рельсовых нитей вызывается повреждениями, чаще всего обрывом стыковых соединителей. Сопротивление изоляции рельсовых нитей относительно земли зависит от метеорологических усло-вий, конструкции верхнего строения пути, его засоренности. На сопротивле-ние изоляции одной из рельсовых нитей также оказывает существенное влияние присоединение к ней заземлений опор контактной сети и нарушение изоляции с трубопроводами сети пневмообдувки стрелок. Наибольшего зна-чения разница сопротивлений изоляции рельсовых нитей относительно зем-ли достигает зимой. При этом, вследствие высокого сопротивления про-мерзшего грунта, проводимость между одним рельсом и землей, а также между двумя рельсами практически равна нулю, а проводимость изоляции другого рельса относительно земли определяется проводимостью опор кон-тактной сети и может быть значительной.

Сигнальные токи I_C от источников ИП1 и ИП2 протекают только в пределах своих изолированных участков пути. Так, ток I_C источника питания ИП1 протекает по дополнительной обмотке ДТ2 и трансформируется в основную обмотку . Далее сигнальный ток протекает по рельсовым нитям в сторону ре-лейного конца и через основную обмотку ДТ3 трансформируется в его вто-ричную обмотку , проходит через фильтр (Ф) и путевое реле П1. Реле стано-вится под ток, замыкает фронтовой контакт и выдает информацию о свободном состоянии контролируемого участка пути. При вступлении подвижной единицы на контролируемый участок пути или повреждении рельсовых нитей путевое реле отпустит свой якорь и тыловыми контактами выдаст информацию о его занятости. Фильтр пропускает только ток сигнальной частоты, тем самым защищая путевое реле от влияния тяговых токов асимметрии.

Однониточные рельсовые цепи.На некодируемых станционных участ-ках пути и в горловинах станций допускается применение однониточных РЦ при их длине до 500 м. Они проще по устройству и дешевле двухниточных РЦ с ДТ. Рассмотрим схемы двух смежных однониточных РЦ (рис. 2.4). Смежные 1РЦ и 2 РЦ разделяются электрически друг от друга изолирующими стыками, поэтому сигнальные токи I_С от источников питания ИП1 и ИП2 протекают к путевым приемникам 1П и 2П только в пределах своих изолированных участков.

Основная часть тягового тока I_Т протекает по рельсовым нитям (на рис. 2.4 обозначены жирной линией), которые соединяются у изолирующих стыков двумя рельсовыми соединителями (РС). Рельсовые соединители изготавливаются из многожильного медного провода сечением 50 мм² – при электрической тяге переменного тока и 70 мм² – при электрической тяге по-стоянного тока. Медный провод приваривается к стальным штепселям с резьбой. Крепление соединителей к рельсам выполняется с помощью гаек и контргаек . Тяговые рельсовые нити имеют выход на средние точки ДТ двух-ниточных РЦ.

Рис. 2.4. Схема пропуска тягового тока в однониточных рельсовых цепях

В однониточных РЦ часть тягового тока ответвляется в другую рельсовую нить пути (изображена тонкой линией), протекает через приборы питающего и релейного концов. Сопротивления R₃ служит для уменьшения этой части тягового тока и обеспечения основных режимов работы РЦ. Неравномерное распределение тягового тока по рельсовым нитям исключает возможность наложения устройств АЛСН на однониточные РЦ. Для исключения влияния тягового тока на работу путевого приемника на релейных концах применяют-ся специальные фильтры, пропускающие только частоту сигнального тока.