Выполняемые функции и структурные схемы

Современные автоматические и автоматизированные системы регулирования движения поездов на железных дорогах базируются на первичной дискретной информации о состоянии пути. Такую информацию собирают и формируют первичные путевые датчики.

По принципу устройства и действия они могут быть точечными и непрерывными.

Наибольшее распространение получили путевые датчики непрерывного типа, которые обладают большими функциональными возможностями и могут применяться в различных эксплуатационных условиях – на перегонах, станциях, сортировочных горках и др.

В качестве путевого датчика непрерывного типа на железных дорогах используются электрические рельсовые цепи.

Электрической рельсовой цепью, или сокращенно рельсовой цепью (РЦ), называется путевой датчик состояния железнодорожного пути, воспринимающим элементом которого является рельсовая линия. Благодаря этому устанавливается непрерывная связь между подвижным составом и устройствами, регулирующими движение поездов и обеспечивающими его безопасность.

В наиболее ответственных случаях – на перегонах и станциях, где происходит движение поездов с большими скоростями, РЦ фиксирует наличие подвижного состава на изолированном путевом участке и целость рельсовых нитей (отсутствие полного механического и электрического разрыва рельсовой нити), т. е. состояния РЦ, наиболее опасные для движения поездов. При отсутствии подвижного состава и исправности рельсовых нитей РЦ формирует сигнал, эквивалентный логической единице. Если рельсовая цепь занята или рельсовая нить электрически разорвана, РЦ формирует сигнал, соответствующий логическому нулю. Информацию о состоянии пути и целости рельсовой нити известные до настоящего времени схемы РЦ не разделяют, но такое разделение информации о состоянии путевых участков весьма желательно.

В ряде случаев РЦ выполняют лишь функции путевого датчика, фиксирующего только наличие подвижного состава на изолированном участке или факт проследования поездом определенной точки пути.

Одним из важных качеств РЦ является возможность использования их также в качестве телемеханического канала связи между смежными пунктами (сигнальными точками) в кодовой автоблокировке (АБ) и передаче оперативной информации с пути на локомотив в системах автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН).

Рельсовые цепи выполняют разнообразные и очень ответственные функции, работают в различных эксплуатационных условиях (на перегонах, станциях, сортировочных горках, в зоне переездов и др.) при различных видах тяги.

В связи с ростом скоростей и интенсивности движения, а также массы поездов требования к РЦ как путевым датчикам и телемеханическим каналам повышаются и расширяются, в то время как условия, в которых они работают, все время усложняются: повышаются уровни и расширяется спектральный состав помех от тяговых токов и энергосистем, а также от токов поездного централизованного электрического освещения и отопления пассажирских вагонов; ухудшаются электрические параметры рельсовых линий, особенно при железобетонных шпалах, и др.

Для удовлетворения требований к РЦ при указанных условиях приходится непрерывно изыскивать новые методы и технические средства. В связи с этим на дорогах применяют большое количество различных типов и разновидностей РЦ.

Рис. 2.32. Простейшая рельсовая цепь

Наиболее простой является РЦ постоянного тока с непрерывным питанием (рис. 2.32), состоящая из рельсовой линии (рельсовые нити со стыковыми соединителями С); передающего конца с источником электрической энергии и ограничивающим резистором (ограничителем) R₀; приемного конца с приемником электрической энергии – путевым реле П. В большинстве случаев источник и приемник расположены на разных концах рельсовой линии, а реле П возбуждено. По концам на каждой рельсовой нити устанавливают изолирующие стыки ИС, электрически разделяющие ее со смежными цепями. Ток I_c, посылаемый в рельсовую линию для контроля ее состояния, называют сигнальным током.

Более сложными являются РЦ, используемые в качестве телемеханического канала связи в кодовых системах автоблокировки и непрерывных системах АЛС.

Общую структурную схему РЦ для кодовой АБ с числовым кодом (рис. 2.33) образуют следующие звенья: источник И или генератор Г, получающий питание от сети переменного тока частотой f_п и вырабатывающий сигнальный ток частотой f_c, решающее звено РЗ, управляющее шифратором сообщений, роль которого выполняет дешифратор, отражающий состояние впереди лежащей рельсовой цепи РЦЗ, шифратор Ш, модулирующий переменный ток частотой f_c в соответствии с передаваемыми кодовыми сигналами; линейный передатчик ЛП; линия связи – промежуточная и защитная аппаратура ПА1 и ПА2 и рельсовая линия; путевой приемник – фильтр, усилитель, выпрямитель и импульсное путевое реле ИП, путевой дешифратор ПД, связанный с выходом путевого приемника и управляющий светофором СВ1, путевой объект управления ПОУ - напольный светофор СВ1.

Путевой приемник, соединенный с рельсовой линией кондуктивно или индуктивно, при свободности линии получает кодовые сигналы и через дешифратор управляет светофором. Поэтому пусковой узел в рельсовой цепи отсутствует. Пусковой импульс посылает сама РЦ, сопротивление передачи которой резко увеличивается при шунтировании рельсовой линии колесными парами поезда. Следовательно, функцию задающего элемента в РЦ, как в телемеханическом канале, выполняет рельсовая линия, что является характерной чертой железнодорожных систем автоматического управления. Если линия свободна от подвижного состава и исправна, то кодовые сигналы поступают к путевому приемнику и на светофоре, ограждающем данную РЦ, появляется разрешающее показание; если же линия занята подвижным составом или повреждена, то кодовые сигналы не могут вызвать срабатывание приемника и на светофоре загорается красный огонь Выбор кодового сигнала или позиция шифратора Ш определяется состоянием впереди лежащего блок-участка (по ходу поезда).

Рис. 2.33. Структурная схема РЦ как путевого датчика и телемеханического канала

В непрерывных системах АЛСН связь локомотивного приемника с рельсовой линией устанавливается лишь после вступления локомотива на ее входной конец. При этом образуется односторонний телемеханический канал, в состав которого входят узлы 1-6 РЦ. Роль узла 7 выполняют приемные локомотивные катушки ПК (7'), размещенные над рельсами. Между рельсовой линией и этими катушками устанавливается индуктивная связь через воздушный промежуток, входящий в состав линии связи телемеханического канала АЛС. Структурная схема большинства других видов РЦ может быть получена из схемы рис. 2.33 путем исключения или небольшой корректировки некоторых ее узлов.