Способы пропуска обратного тягового тока по рельсовым цепям
Практически во всех системах железнодорожной автоматики и телемеханики используются рельсовые цепи, так как они являются наиболее простыми датчиками информации о занятости или свободности участка пути. Основные функции, которые выполняют рельсовые цепи:
— автоматически контролируют свободное или занятое состояние участков пути;
— исключают перевод стрелок под составом;
— контролируют целость рельсовых нитей;
— обеспечивают передачу кодовых сигналов от одной сигнальной установки к другой и с пути на локомотив.
Принцип работы рельсовых цепей заключается в следующем: рельсовые звенья являются хорошими проводниками электрического тока, поэтому если к одному концу рельсовой линии подключить источник питания, который будет посылать электрический сигнал, а с другой стороны подключить приемник этого сигнала, то при свободном состоянии контролируемого участка по рельсам будет протекать электрических ток. Принцип работы РЦ поясняет рис. 11.6 .
Рис. 11.6. Принцип работы РЦ: а – РЦ свободна; б – РЦ занята
Путевой приемник срабатывает от полученного сигнала и выдает информацию о свободности участка, если же на контролируемом участке находится подвижная единица, то ток на путевой приемник не попадает, так как он проходит через колесные пары, и путевой приемник выдает информацию о занятости участка пути.
Основные элементы рельсовой цепи представлены на рис. 11.7, а именно:
– рельсовая линия, которая состоит из рельсовых нитей (1), стыковых соединителей (2) для электрического соединения отдельных рельсовых звеньев и изолирующих стыков (3), обеспечивающих электрическое разделение смежных рельсовых цепей;
– аппаратура питающего конца, для питания рельсовой цепи;
– аппаратура релейного конца, для определения состояния рельсовой цепи (занята / свободна) путевым приёмником.
Рис. 11.7. Основные элементы рельсовой цепи
В качестве путевого приемника чаще всего используется электромагнитное реле, свойства реле замыкать фронтовые контакты при наличии на его обмотках напряжения срабатывания и тыловые контакты при снижении напряжения до значения отпадания якоря используются для контроля состояния участков пути и целости рельсов. При свободном состоянии контролируемого участка замыкается цепь между общим и фронтовым контактами и выдается информацию о свободности, если замыкается цепь между общим и тыловым контактами – о занятости контролируемого участка пути.
В настоящее время на железных дорогах существует большое разнообразие условий работы и возможностей использования рельсовых цепей в системах железнодорожной автоматики и телемеханики. В результате на сегодняшний день применяется большое количество их различных видов. Условно рельсовые цепи можно разделить на наиболее характерные группы, которые отличаются следующим: принципом действия, родом сигнального тока, режимом питания, типом путевого приемника, способом канализации тягового тока, местом применения, элементной базой.
1. По принципу действия рельсовые цепи разделяются на нормально замкнутые и нормально разомкнутые.
1.1. Нормально замкнутые. При свободном состоянии контролируемого участка пути, путевое реле находится под током и все элементы обтекаются сигнальным током, т.е. осуществляется контроль их исправного состояния (ранее рассмотренные рельсовые цепи).
1.2. Нормально разомкнутые. Принцип работы нормально разомкнутых РЦ поясняет рис. 11.8.
При свободном состоянии участка пути путевой приемник обесточен и при этом выдает информацию о свободности. Это достигается следующим образом: при свободности контролируемого участка пути питающий трансформатор (ПТ) работает в режиме холостого хода и на путевом приемнике (ПП) напряжение не достаточно для срабатывания; при вступлении подвижной единицы на контролируемый участок, трансформатор начинает работать в режиме короткого замыкания, ток в первичной обмотке возрастает и напряжение на сопротивлении R0 также возрастает, в результате путевое реле срабатывает. Недостатком такой рельсовой цепи является отсутствие контроля целости рельсовых нитей и возможности перевода стрелки под составом.
Рис. 11.8. Принцип работы нормально разомкнутых РЦ
2. По роду сигнального тока рельсовые цепи делятся на постоянного и переменного тока.
2.1. Рельсовые цепи постоянного тока (имеют ограниченное применение и в настоящее время больше не проектируются). Применяются на участках с автономной тягой, где отсутствуют дополнительные источники питания.
2.2. Рельсовые цепи переменного тока применяются как на электрифицированных участках (постоянного и переменного тока), так и на участках с автономной тягой. Существуют различные рельсовые цепи переменного тока, в зависимости от частоты используемого сигнального тока:
– работающие на частотах 25, 50 или 75 Гц, наибольшее распространение получили РЦ с частотой сигнального тока 25 Гц, РЦ частотой
50 Гц применяются только на участках с автономной тягой;
– рельсовые цепи тональной частоты, работающие на частотах 420–780 Гц и 4,5–5,5 кГц.
3. По режиму питания рельсовые цепи разделяются с непрерывным, импульсным и кодовым питанием.
3.1. В РЦ с непрерывным питанием сигнальный ток подается в рельсовую линию постоянно без перерывов.
3.2. В РЦ с импульсным и кодовым питанием источник питания подключается к рельсовой линии не постоянно, а периодически. Путевой приёмник срабатывает от каждого импульса, чувствительность таких рельсовых цепей к шунту и излому рельса выше, чем у РЦ с непрерывным питанием. Кроме того, основным достоинством данных РЦ является защита от опасных ситуаций, т.е. путевой приёмник не может выдать информацию о свободности рельсовой цепи от воздействия посторонних источников питания.
4. По типу путевого приемника рельсовые цепи разделяют:
4.1. РЦ с одноэлементными путевыми приемниками.
4.2. РЦ с двухэлементными путевыми приемниками (фазочувствительные).
4.3. РЦ с электронными путевыми приемниками;
4.4. РЦ с микропроцессорными путевыми приемниками.
5. По способу пропуска обратного тягового тока различают однониточные и двухниточные рельсовые цепи. Для того, чтобы понять как обратный тяговый ток попадает в рельсовую линию приведен ниже приведен рисунок (рис. 11.9).
Рис. 11.9. Схема электроснабжения
Тяговый ток (Iт) от тяговой (ТП) подстанции протекает по контактному проводу (КП) и попадает через токоприёмник (Т) на электровоз в тяговый двигатель (ТД), через колесные пары обратный тяговый ток (Iо) попадает в рельсовые нити, по которым от возвращается обратно на тяговую подстанцию. Для электрического разделения смежных рельсовых цепей вся рельсовая линия разделена изолирующими стыками, которые препятствую протеканию тока. Для пропуска обратного тягового тока необходимо создать определённые условия.
5.1. Однониточные рельсовые цепи обеспечивают протекание тягового тока по одной рельсовой нити рельсовой линии (рис. 11.10).
Рис. 11.10. Схема протекания тягового тока в однониточных рельсовых цепях
5.2. Двухниточные рельсовые цепи обеспечивают протекание тягового тока по двум рельсовым нитям рельсовой линии, при этом обеспечиваются лучшие условия для работы рельсовых цепей (рис. 11.11).
Рис. 11.11. Принцип протекание тягового тока через дроссель-трансформатор
Дроссель-трансформатор имеет две обмотки: основную обмотку с большим сечением проводов, подключаемую к рельсовым нитям, и дополнительную для подключения источников питания или путевых приемников. Тяговые полутоки протекают в обход изолирующих стыков через основные полуобмотки дроссель-трансформаторов и междудроссельную перемычку.
Тяговые полутоки в каждой рельсовой нити протекают в одном направлении. Дойдя до следующего дроссель-тансформатора они, проходя через обе половины основной обмотки, стекаются к средней точке и по междудроссельной перемычке суммарный ток попадает к средней точке дроссель-трансформатора. Далее ток разветвляется по обоим половинам основной обмотки и снова в виде полутоков протекает по рельсовым нитям до изолирующих стыков, которые обтекает с помощью следующей пары дроссель-трансформатоов.
Рис. 11.12. – Разветвленная цепь
6. По месту применения рельсовые цепи разделяются на неразветвленные и разветвлённые.
6.1. Неразветвленные РЦ (ранее рассмотренные рельсовые цепи).
В таких цепях один источник питания, один путевой приемник, на рельсовой линии нет ответвлений, т.е. отсутствуют стрелочные переводы.
6.2. Разветвленные – применяются на станциях для контроля свободного состояния участков пути, стрелочных секций и наиболее эффективного использования путевого развития при поездной и маневровой работе. Рельсовая цепь называется разветвлённой, если на контролируемом участке находится хотя бы один стрелочный перевод (рис. 11.12).
7. В зависимости от применяемой элементной базы рельсовые цепи разделяются на:
7.1) РЦ с электромагнитным путевым приемником;
Источник
По рельсам течет обратный тяговый ток — как это понять?
Опубликовано 12.06.2021 · Обновлено 26.10.2021
Возможно вам доводилось слышать такое выражение, как «обратный тяговый ток», ну или «отсасывающий фидер», но вот что бы это могло означать, так сразу понять сложно. Давайте же разберемся с этими связанными понятиями и где этот ток возникает.
Если речь идет об электрическом токе, значит мы говорим исключительно об электрифицированных железнодорожных участках, а как известно в России применяется электрификация двумя родами тока: постоянным 3000 В и переменным 25000 В. Обратный ток имеет место в обоих случаях, по этому принципиальной разницы между ними нет.
Тяговая подстанция
Каким образом электродвижущий подвижной состав получает электроэнергию? Для электропитания предназначена контактная сеть, которая, как известно, однопроводная. От тяговой подстанции один фазный провод подключается к контактной сети, создавая разность потенциалов… — так, а вот здесь загвоздка. Для создания этой разности, в результате которой собственно и возникнет электрический ток, нужен еще один проводник, ведь электрическая цепь должна быть замкнутой. Видели когда-нибудь троллейбус? — Уверен что да, так вот он подключается к двухпроводной контактной сети, а трамвай и электродвижущий подвижной состав используют в качестве второго контактного провода рельсовое полотно.
Рельсы отлично проводят электрический ток, и они как нельзя кстати подходят на роль второго проводника, без которого вообще невозможна никакая электродвижущая сила. Экономия и простота налицо. Теперь об обратном токе — в принципе, это довольно абстрактное понятие, которое собственно и обозначает ток, текущий от локомотива к тяговой подстанции, а «отсасывающий фидер» это как раз то устройство, которое соединяет рельсовое полотно со вторым выводом на тяговой подстанции. Следует отметить, что на одном участке, обслуживающимся одной тяговой подстанцией, по рельсовой цепи будут идти очень сильные токи, так как на одном участке могут одновременно работать несколько единиц подвижного состава, и их токи суммируются. Особенно это выражено, когда речь идет о подстанциях постоянного тока.
Рельсы — это точно такая же часть электрической цепи, как и контактный провод, только потенциал которых равен потенциалу земли. Для выравнивания потенциалов, чтобы предотвратить поражение человека, наступившего на рельсы, электрическим током, рельсовая цепь дополнительно заземляется. В случае с переменным током имеет место система с глухозаземленной нейтралью. На контактную сеть подается одна из трех фаз, а к рельсам подходит «средняя точка» или нейтраль трансформатора, которая дополнительно заземлена.
Поражение электрическим током в реальности возможно только в одном случае: если в рельсовой цепи произошел обрыв. В этом месте вероятнее всего возникнет электрическая дуга, которая нанесет немалый ущерб из-за своей высокой температуры. Особенно часто дуга возникает в цепях с постоянным током. Иногда железнодорожники говорят «прорыв обратных токов», имея в виду как раз разрыв рельсовой цепи и возникшую электрическую дугу.
Автор:
Иван Беляев, ЖД-эксперт
Источник
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.
Iт/2 3 
I т
| ДТ4 | ДТ5 |
| Iт/2 | |
| 3 | |
| Ф | |
| ИП2 |
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
противоположных направлений, при
этом общие потоки будут равны нулю. Следовательно, эдс: е =
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 мм 2 – при электрической тяге переменного тока и 70 мм 2 – 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.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Источник
