Задачи и этапы синтеза рельсовых цепей с изолирующими стыками

При проектировании путевых устройств автоблокировки необходимо осуществить синтез рельсовых цепей.

Предметом синтеза рельсовых цепей является расчет структуры рельсовой цепи по заданным режимам ее работы. Под расчетом структуры понимается оп­ределение таких обобщенных ее параметров, которые определяют специфиче­ские особенности проектируемой рельсовой цепи, заданной структурной схемой.

Для типовых рельсовых цепей постоянного тока обобщенными параметрами является следующий набор переменных:

{ R^`_вхн, R_вхк, l, r_и }, где (3.18)

R^`_вхн, R_вхк– значение входных сопротивлений приемо-передающей аппаратуры по концам рельсовой линии рельсовой цепи постоянного тока;

l - длина рельсовой линии;

r_и - сопротивление изоляции рельсовой линии.

 

При синтезе рельсовых цепей необходимо определить оптимальные значения обобщенных параметров структуры исследуемой рельсовой цепи, обеспечивающих выполнение нормального, шунтового и контрольного режимов работы, для необходимых условий эксплуатации.

Первая задача синтеза. Определение оптимальных значений параметров приемно-передающей аппаратуры проектируемой рельсовой цепи, которые обес­печивают выполнение нормального, шунтового и контрольного режимов при максимально допустимой (предельной) длине рельсовой линии (l = l_max).

Математически первая задача синтеза для типовых рельсовых цепей постоянного тока представляется соответственно в следующем виде:

max{ l }=Ф₁(R^`_вхн,R_вхк, l, r_и); (3.19)

Вторая задача синтеза. Определение оптимальных значений параметров приемо-передающей аппаратуры, которые обеспечивают выполнение нормально­го, шунтового и контрольного режимов работы проектируемой рельсовой цепи заданной длины при минимально допустимом сопротивлении изоляции рельсо­вой линии r_имин.

min{r_и}=Ф₂(R^`_вхн,R_вхк, l, r_и). (3.20)

Для рельсовых цепей постоянного тока принимаем допущение, что:

R^`_вхн = R_вхк =R_вхо (3.21)

Принятые допущения сводят решение задачи синтеза к определению двух переменных l _маx, R_вхо^opt (для рельсовых цепей постоянного тока). Определение двух переменных осуществляется на плоскости с использованием инженерных графоаналитических методов.

Таким образом, для определения искомых величин l _маx, R_вхо^opt необходимо решить следующую систему из двух уравнений:

, (3.22)

где

Для рассматриваемых типовых рельсовых цепей постоянного тока эксплуатационные критерии безопасности определяются соответственно из следующих выражений:

(3.23)

; (3.24)

где - модуль сопротивления передачи основной схемы замещения типовых рельсовых цепей переменного тока в шунтовом режиме работы при наложении нормативного поездного шунта Rшн=0,06 Ом, в месте наихудшей шунтовой чувствительности и при условиях, наиболее неблагоприятных для шунтового режима;

- модуль сопротивления передач основной схемы замещения типовых рельсовых цепей переменного тока в нормальном режиме работы и при условиях, наиболее неблагоприятных для нормального режима;

- модуль сопротивления передачи основной схемы замещения типовых рельсовых цепей переменного тока в контрольном режиме работы и при условиях, наиболее неблагоприятных для контрольного режима;

N -аппаратурный коэффициент исследуемой рельсовой цепи (принимается N=1,7).

Тогда основная система уравнений для решения инженерной задачи синтеза типовых рельсовых цепей постоянного тока примет вид:

(3.25)

На практике синтез рельсовых цепей осуществляется в три этапа: абстрактный синтез, структурный синтез, параметрический синтез. При абстрактном синтезе решают ранее сформулированную задачу, то есть выбирают оптимальные значения входных сопротивлений приемо-передающей аппаратуры по концам рельсовой линии. При этом используют основную схему замещения рельсовых цепей. Методика решения этой задачи не зависит от вида рельсовой цепи, схемы устройств согласования в начале и конце рельсовой линии, а всецело определяется только учитываемыми режимами работы.

В курсовом проекте решаются задачи абстрактного синтеза типовых рель­совых цепей.

 

3.4.2 Алгоритм синтеза рельсовых цепей с изолирующими стыками и методика определения оптимальных значений входных сопротивлений по концам рельсовой линии

 

Алгоритм синтеза рельсовой цепи предлагает определение оптимального модуля входных сопротивлений по концам рельсовой линии R_вхо^opt по условиям обеспечения максимальной длины рельсовой линии l _max при заданном значении минимального сопротивления изоляции рельсовой линии r_иmin и частоты сигнального тока f.

Структура одного из возможных алгоритмов абстрактного синтеза рельсовых цепей, реализующего инженерный графо-аналитический способ решения уравнений (3.25), изображена на рис. 3.1.

 

Рис. 3.3. Структура алгоритма абстрактного синтеза РЦ переменного и постоянного тока

 

Согласно алгоритму:

1 этап. Задаются различными длинами РЛ.

Пусть длина l_n= 0,5+0,25*n км, где n = 0,1, …, 17.

2этап. Оперируют с первым уравнением системы (3.25), полученным при условии к_шн=1.

3 этап. Для каждого значения длины РЛ l_i определяются соответствующие этим длинам величины Riвхо. По результатам вычислений необходимо построить график функциональной зависимости Rвхо= f(l) из условий К_шн=1 (рис. 3.2).

4 этап. Оперируют со вторым уравнением системы (3.25), полученными при условии К_ор=1.

5 этап. Строятся графики функций f1=f(l) и f2=f(l). Условие К_ор=1 выполняется прнги равенстве вспомогательных функций f1= f2. Координаты точки пересечения функций находятся графически. Координаты этой точки пересечения по оси абсцисс соответствуют максимально допустимой длине РЛ l _max, при которой выполняются оба условия К_шн=1и К_ор=1 (рис. 3.3).

6 этап. После графического определения абсциссы l _max по рис. 3.3 она переносится на график рис. 3.2. по этому графику определяется ордината, соответствующая абсциссе l _max. Данная ордината и будет искомым значением модуля оптимальных входных сопротивлений по концам для РЦ переменного тока R_вхо^opt

Расчет будем производить в программе Mathcad. Графики представлены на рисунках 3.4. и 3.5.Программа представлена в Приложении А.