Рельсовые цепи при электрической тяге

На участках с электрической тягой рельсовые цепи автоблокировки должны быть защищены от опасного и мешающего действия тягового тока и его гармонических составляющих. Опасным принято считать влияние тягового тока, которое может привести к ложному контролю свободности РЦ при ее фактической занятости. Мешающие влияние проявляется в том, что при свободной РЦ нарушается нормальная работа путевого реле, вследствие чего фиксируется ее ложная занятость и на светофоре появляется красный огонь при свободном блок-участке, что приводит к неоправданным задержкам поездов.

На линиях с электрической тягой постоянного тока на перегонах применяют кодовые рельсовые цепи переменного тока 50 Гц.

Для пропускания тягового тока в обход изолирующих стыков РЦ устанавливают дроссель-трансформаторы ДТ-0,6 на питающем и ДТ-0,2 на релейных концах. Средние точки дроссель-трансформаторов смежных РЦ соединяют для создания непрерывности цепи протекания обратного тягового тока. Питающая и релейная аппаратура подключается к дополнительной обмотке дроссель-трансформаторов. Для защиты аппаратуры от перенапряжений устанавливают разрядники Р типа РВНШ-250 или выравниватели ВК-220.

В зависимости от показания путевого светофора в РЦ навстречу поезду контактом трансмиттерного реле посылаются кодовые сигналы КЖ, Ж или З, вырабатываемые трансмиттером КПТ. На приемном конце РЦ коды воспринимает импульсное путевое реле И.

Рельсовая цепь питается от путевого трансформатора ПТ типа ПОБС-3 или ПОБС-3А. Для обеспечения требуемого шунтового эффекта и ограничения тока при нахождении поезда на питающем конце устанавливают реактор РОБС-3 или РОБС-3А. Включенные на питающем конце конденсаторы общей емкостью 24 мкФ уменьшают потребляемую мощность. При помощи конденсаторов дополнительную обмотку дроссель-трансформатора настраивают в резонанс токов на частоте 50 Гц. Индуктивная составляющая тока дополнительной обмотки ДТ-0,6, компенсируется емкостным током конденсаторов, поэтому общий ток, потребляемый от путевого трансформатора, значительно снижается. Конденсаторы одновременно уменьшают искрообразование на контактах реле Т, улучшая условия их работы и этим увеличивая срок службы реле.

Кодовая РЦ защищена от опасного и мещающего действия гармоник тягового тока. Нормально, когда РЦ свободна, путевое реле И работает в импульсном режиме, создавая цепи возбуждения сигнальным реле. Если при занятой РЦ гармоники тягового тока попадают в путевое реле, то последнее удерживает якорь непрерывно притянутым; сигнальные реле не включаются; на путевом светофоре горит красный огонь. Чтобы воздействие гармоник тягового тока не приводило к нарушению нормальной работы РЦ при свободном ее состоянии, путевое реле включается через защитный фильтр ЗБФ. Он представляет собой последовательный резонансный контур, составленный из индуктивности дросселя L _ф и емкости конденсатора С _ф настраиваемый в резонанс напряжений на частоте 50 Гц. Для сигнальной частоты фильтр имеет сопротивление примерно 60 Ом, а для гармоник тягового тока – высокое сопротивление, например, для тока частотой 300 Гц примерно 5000 Ом. Гармоники тягового тока могут оказывать влияние на работу путевого реле только в случае асимметрии (неравенства) тяговых токов в рельсовых нитях. При равенстве этих токов гармоники, протекая через полуобмотки дроссель-трансформаторов, создают встречные магнитные потоки, которые взаимно компенсируются. Если же токи в рельсах не равны, то в дополнительной обмотке дроссель-трансформатора появляется напряжение помехи, пропорциональное разности токов в рельсах. Практически асимметрия токов в рельсовых нитях на участках с электрической тягой постоянного тока может достигать 10-20% (неодинаковое сопротивление рельсовых нитей из-за неисправности стыковых соединителей, повышенного их сопротивления, а также из-за плохого электрического контакта одной из перемычек дроссель-трансформатора).

В блоке фильтра помещается также дроссель L, предназначенный для защиты путевого реле от перенапряжения при замыкании изолирующих стыков, когда к обмотке путевого реле прикладывается напряжение от питающего конца смежной РЦ. Под действием этого напряжения мог бы повредиться выпрямитель реле. Нормально дроссель L имеет большое сопротивление (примерно 5000 Ом при напряжении 4 В) и не мешает работе реле. С возрастанием напряжения до 12 В и выше сердечник дросселя насыпается, резко падает его сопротивление (до 20 Ом и ниже), обмотке путевого реле шунтируется и избыток напряжения падает на защитный резистор R _Д.

При замыкании изолирующих стыков импульсное путевое реле срабатывает о тока смежной РЦ. Чередованием фаз в смежных РЦ защитить одноэлементное реле невозможно. Поэтому для исключения возбуждения сигнальных реле при работе реле И от тока смежной РЦ применяют схемную защиту, действие которой будет рассмотрено подробно при изучении кодовой автоблокировки переменного тока. В смежных РЦ применяют трансмиттеры разных типов (КПТШ-5 и КПТШ-7).

На станциях при электрической тяге постоянного тока используют рельсовые цепи переменного тока 50 Гц с непрерывным питанием.

На линиях с электрической тягой переменного тока 50 Гц вначале строилась автоблокировка с РЦ переменного тока частотой 75 Гц. Позднее были разработаны РЦ переменного тока частотой 25 Гц. Опыт эксплуатации показал, что РЦ, питаемые током частотой 25 Гц, более устойчиво работают при пониженном сопротивлении балласта, имеют более высокую шунтовую чувствительность, потребляют меньшую мощность. Питание РЦ осуществляется от преобразователя ПЧ-50/25.

Вход преобразователя подключен к сети переменного тока частотой 50 Гц. Под действием тока этой частоты принудительно изменяется индуктивность контура. Вследствие этого на выходе преобразователя возникают незатухающие колебания частотой 25 Гц. Конденсаторы колебательного контура размещены в отдельном блоке КПЧ. На выходе преобразователя могут быть получены напряжения 5-175 В, необходимые для регулировки рельсовой цепи.

Предельная длина рельсовой цепи 2500 м.

Ограничителем РЦ является нерегулируемый резистор сопротивлением 200 Ом. Для согласования аппаратуры с дроссель-трансформаторами установлены трансформаторы ПТ на питающем и ИТ на релейном концах. Эти трансформаторы вместе с автоматическими выключателями АВМ-1 обеспечивают защиту аппаратуры в обслуживающего персонала от перенапряжений, которые могут возникать при больших асимметриях тягового тока, например, при обрыве перемычки дроссель-трансформатора. В этом случае происходит насыщение трансформатора ПТ или ИТ, их сопротивление падает, ток в цепи возрастает, срабатывает выключатель АВМ-1, отключая аппаратуру от дроссель-трансформатора, защищая ее от повреждений тяговым током.

Защиту аппаратуры от импульсных перенапряжений, возникающих от воздействия тягового тока и грозных разрядов, выполняют с помощью разрядников РВНШ-250 или выравнивателей ВК-220.

Путевое реле от мещающего действия тягового тока и его гармонических составляющих хащищено электрическим фильтром ФП-25, который настроен для пропускания сигнального тока частотой 25 Гц. Для тягового тока частотой 50 Гц и его гармоник фильтр представляет собой большое реактивное сопротивление. Например, напряжение частотой 50 Гц ослабляется в фильтре более чем в 100 раз. Параллельные колебательные контуры СТ-1 и С2-Т2 НАСТРОЕНЫ НА ЧАСТОТУ 25 Гц. Обладая на этой частоте большим сопротивлением, они препятствуют шунтированию тока 25 Гц через контуры. Контур C3-L настроен на частоту 50 Гц и препятствует прохождению тока этой частоты на выход фильтра. Этот контур совместно с конденсатором С4 образуют последовательный резонансный контур для тока частотой 25 Гц, обеспечивая пропускание тока этой частоты на выход фильтра с небольшим затуханием.

На некоторых линиях с электрической тягой переменного тока, ранее оборудованных автоблокировкой, применяют кодовые рельсовые цепи переменного тока частотой 75 Гц.

На станциях при электрической тяге переменного тока ранее внедрялись и находятся в эксплуатации импульсные рельсовые цепи переменного тока частотой 25 или 75 Гц. При новом проектировании и строительстве на станциях при любом виде тяги поездов, как правило, применяют непрерывные фазочувствительные рельсовые цепи переменного тока частотой 25 Гц с путевым реле ДСШ-13А.