Разветвленные рельсовые цепи

На станциях, оборудованных устройствами релейной централизации, приемо-отправочные пути, участки путей перед светофорами, ограждающими въезд в централизованную зону с подъездных путей, депо, а также все централизуемые стрелки оборудуют электрическими, рельсовыми цепями.

В пределах стрелочной горловины станции устраивают разветвленные рельсовые цепи, при этом разбивку стрелочной горловины на изолированные участки выполняют так, чтобы в один изолированный участок входили не более трех одиночных или двух перекрестных стрелочных переводов, при объединении стрелок не исключалась возможность параллельных передвижений.

Изолирующие стыки (рис. 2.41, а) установлены по границам разветвленной рельсовой цепи, а также в самом стрелочном переводе. Наружные рельсовые нити разветвляющихся путей в стрелочном переводе соединены стрелочным соединителем, через который образуется цепь тока по прямому пути и по отклонению. При установке путевого реле по прямому пути рельсовые нити по отклонению током не обтекаются, что показано штриховыми линиями. В таких рельсовых цепях в случае обрыва соединителя и нахождения подвижной единицы на ответвление путевое реле не шунтируется и появляется ложная свободность стрелочного участка.

Для исключения этой опасности на всех необтекаемых током участках устанавливают двойные стрелочные соединители – основной и дублирующий. Стрелочные соединители при автономной тяге применяют стальные, при электротяге – медные (рис. 2.41, б).

Для лучшей контроля обтекания током параллельных ответвлений рельсовой цепи по каждому ответвлению включают стрелочные путевые реле 1-3А, 1-ЗБ, 1-ЗВ (рис. 2.41, в).

 

 

Рис. 2.41. Схемы разветвленных рельсовых цепей

 

Число путевых реле в разветвленной рельсовой цепи не должно превышать трех. На ответвлениях длиной не более 60 м от центра перевода стрелки до изолирующего стыка путевые реле не включают. На всех параллельных ответвлениях независимо от длины ответвлений, примыкающих к приемо-отравочным путям, по которым возможны поездные маршруты, обязательно включают дополнительные путевые реле. На станциях, где производится кодирование разветвленных рельсовых цепей, изолирующие стыки в стрелочном переводе устанавливают на ответвлении от кодируемого направления. Если кодирование производится по главному пути и по отклонению, то на участках с автономной тягой (рис. 2.41, г) или при электротяге (рис. 2.41, д) применяют специальное расположение стрелочных соединителей. Такое соединение обеспечивает непрерывное кодирование при проходе локомотива над изолирующими стыками стрелочного перевода. Двойные соединители при электротяге показывают штриховыми линиями между нитями пути. Включение кодирования обозначают буквой К.

На рис. 2.41, е показан вариант разделения рельсовых цепей стрелок 1 и 7 для обеспечения параллельных передвижений по ним. Такое разделение возможно при условии, что расстояние между предельными столбиками этих стрелок не менее 7 м. Если это расстояние менее 7 м (рис. 2.41, ж), то изолирующие стыки являются негабаритными (показаны в кружках) и безопасность параллельных передвижений по стрелкам 1 и 7 нарушается. В этом случае стрелочный участок стрелки 1 является негабаритным по отношению к стрелке 7 и наоборот.

Движение по съезду 5/7 возможно при условии свободности негабаритного участка 1-ЗСП, а движение по участку 1-ЗСП - при свободности участка 7СП (см. рис. 2.41, е).

В разветвленной рельсовой цепи участка 1-ЗСП путевое реле включено по наиболее длинному, обтекаемому током ответвлению и контролирует целость рельсовых нитей и стрелочных соединителей. Необходимость включения путевого реле на втором ответвлении отпадает.

В случае наличия между стрелками путевого межстрелочного участка (рис. 2.41, з) его обозначают в виде дроби, состоящей из номеров стрелок, между которыми он расположен (1/ЗП).

Разветвленная рельсовая цепь с двумя стрелками 1 и 3 и включением путевых реле по всем ответвлениям (рис. 2.41, и) по главному пути кодируется в обоих направлениях с переключением кодирования в зависимости от направления установленного маршрута.

На рис. 2.41, к показана схема рельсовых цепей на некодируемых перекрестных съездах; на рис. 2.41, л — на кодируемых перекрестных съездах. Оба случая относятся к укладке перекрестных съездов при ширине междупутья 5,3 м. Контроль ответвлений осуществляют дополнительные путевые реле 3-5БСП и 1-7БСП. Рельсовые цепи 1-7СП и 3-5СП имеют общую плюсовую нить. В двухниточных рельсовых цепях, когда кодируются два электрифицированных пути, контроль ответвления осуществляет дополнительное реле 1-7БСП (рис. 2.41, м). Основные путевые реле и трансформаторы включены по кодируемым направлениям. В однониточных рельсовых цепях на перекрестном съезде, когда кодирование электрифицированных путей осуществлено не по рельсовым цепям, а по специальным шлейфам, уложенным вдоль рельсов, кодирование осуществляется от кодирующих трансформаторов К, включенных в шлейфы (рис. 2.41, н). Переходы с двухниточных смежных рельсовых цепей на однониточные выполнены через средние выводы дроссель-трансформаторов смежных рельсовых цепей. Контроль ответвления с однониточной рельсовой цепи 3-5СП осуществляет дополнительное путевое реле 3-5БСП.

Кодирование по шлейфу требует увеличения кодируемого тока до 10 А вместо 2 А по рельсовой цепи, что является недостатком такого способа кодирования.

В устройствах релейной централизации применяют типовые электрические рельсовые цепи переменного тока частотой 50 (25) Гц на участках с автономной или электрической тягой на постоянном токе; 25 Гц с электрической тягой на переменном токе. Тип аппаратуры рельсовой цепи выбирают в зависимости от рода тяги и предельной длины по нормалям рельсовых цепей, разработанным ГТСС.

 

2.2.3.5. Расчет рельсовой цепи

Расчет рельсовой цепи заключается в определении напряжения источника питания (для рельсовой цепи переменного тока) или величины сопротивления ограничителя тока (для рельсовой цепи постоянного тока), а так же критериев шунтового (коэффициент шунтовой чувствительности) и контрольного режимов (коэффициент чувствительности к поврежденному рельсу). Расчет упомянутых параметров является достаточно трудоемким. Ниже приводится методика расчета нормального и шунтового режимов рельсовой цепи с сосредоточенными параметрами.

На рис. 2.41 и 2.43 представлены схемы замещения рельсовой цепи с сосредоточенными параметрами для нормального и шунтового режимах соответственно. В качестве путевого реле взято реле типа АНШ2-2.

Для расчета рельсовой цепи задаются исходные данные:

- длина рельсовых линий l;

- удельное сопротивление изоляции r_и;

- удельное сопротивление рельс r;

- сопротивление соединительных проводов R_сп;

- сопротивление реле R_р;

- ток надежного срабатывания I_нср=I_ср·К_зср, где I_ср—ток срабатывания, К_зср — коэффициент запаса по срабатыванию;

- ток надежного отпадания I_нот=I_от·К_зот А, где I_от—ток отпадания, К_зот коэффициент запаса по отпаданию;

- минимальное напряжение источника питания U_min;

- максимальное напряжение источника питания U_max.

Удельное сопротивление рельс r принимается от 0,1 до 0,2 Ом/км;

- минимальное удельное сопротивление изоляции от 0,5 до 1,5 Ом·км;

- сопротивление соединительных проводов – R_сп=0,15 Ом;

- сопротивление обмоток реле — R_р=2 Ом;

- ток надежного срабатывания I_нср=I_ср·К_зср=0,135 А, где I_ср—ток срабатывания I_ср=0,135 А, К_зср — коэффициент запаса по срабатыванию К_зср=1 (только в РЦ с путевым реле первого класса);

- ток надежного отпадания I_нот= I_от·К_зот = 0,033 А, где I_от—ток отпадания I_от=0,055.А, коэффициент запаса по отпаданию К_зот= 0,6;

- минимальное напряжение источника питания (кислотный аккумулятор АБН-80) U_min =1,9 В;

- максимальное напряжение источника питания U_max =2,4 В.

В нормальном режиме рассчитывается величина сопротивления ограничителя R_о, а в шунтовом режиме определяются коэффициенты шунтовой чувствительности на релейном К_шр и питающем К_шп концах. Коэффициент шунтовой чувствительности К_ш — отношение допустимого напряжения источника питания, при котором обеспечивается шунтовой режим к максимально возможному напряжению источника питания.

 

 

Расчет нормального режима (рис. 2.42) начинается с определения эквивалентных значений параметров рельсовой линии R и R_и, где R= r·l /4 – эквивалентное сопротивление четверти рельсовой петли, R_и= r _и/ l –эквивалентное сопротивление изоляции.

Затем определяют ток надежного срабатывания I_нср, и рассчитывают напряжение на резисторе R_и. Далее определяют величину тока в общей цепи и значение напряжения U_о. Разница между значением напряжения источника питания и напряжением U_о – падение напряжения на резисторе R_о. По условиям нормального режима напряжение источника питания берется минимальным. Зная падение напряжения на резисторе R_о и ток, через резистор определяют величину сопротивления R_о= U_о/ I_н, где ток начала I_н=I_и+I_к, I_и – ток по резистору R_и, I_к – ток конца (реле).

Расчет шунтового режима выполняется по схемам замещения, приведенной на рис. 2.43. Вначале определяется допустимое напряжение источника питания в условиях шунтового режима при наложении шунта на релейном конце (рис. 2.43, а), при котором якорь путевого реле надежно отпадает. Затем определяется то же напряжение при наложении шунта на питающем конце (рис. 2.43, б).

Порядок расчета следующий. Задают допустимый ток приемника (ток надежного отпадания) и определяют допустимое напряжение источника питания (порядок расчета такой же, как и при нормальном режиме). Это напряжение называется допустимым потому, что при его значении создается допустимый, по условиям шунтового режима, ток приемника (I_нот). Отношение допустимого напряжения к максимально возможному напряжению источника питания – коэффициент шунтовой чувствительности К_ш, который должен быть не менее единицы, если шунтовой режим выполняется. В результате расчета определяют К_шр и К_шп и делают заключение о возможности контроля наличия нормативного шунта (R_шн=0,06.Ом).

С устройствами, описанными в разделе 2.2, можно ознакомиться по [1,.2, 5], а также по списку, приведенном в приложении 7.

 

Контрольные вопросы и задание по разделу 2.2

Контрольные вопросы

1. Какова конструкция светофоров?

2. Назовите места установки светофоров.

3. Назовите номенклатурный код светофора.

4. Из чего состоит линзовый комплект светофора?

5. Объясните расстановку светофоров по кривой скорости.

6. Объясните расстановку светофоров на станции.

7. Сигнальные показания станционных светофоров.

8. Какова конструкция стрелочного привода?

9. Объясните назначение рельсовых цепей.

10. Объясните принцип работы простейшей рельсовой цепи.

11. Объясните принцип работы структурной схемы рельсовой цепи как путевого датчика.

12. Режимы работы рельсовых цепей.

13. Основные требования к рельсовым цепям

14. Изобразите схемы рельсовых цепей постоянного тока.

15. Изобразите схемы рельсовых цепей переменного тока.

16. Разветвленные рельсовые цепи.

17. Объясните методику расчета рельсовой цепи с сосредоточенными параметрами в нормальном режиме.

18. Объясните методику расчета рельсовой цепи с сосредоточенными параметрами в шунтовом режиме.

 

Задание

1. Расставить светофоры по кривой скорости по условиям, приведенным в приложении 2.

2. Расставить светофоры на станции по условиям, приведенным в приложении 3.

3. Запустить программу 3 (см. приложение 7) и ознакомиться с расстановкой сигналов на станции.

4. Составить схему разветвленной рельсовой цепи по условиям, приведенным в приложении 4.

5. Запустить программу 3 (см. приложение 7) и ознакомиться со схемой разветвленной рельсовой цепи.

6. Рассчитать рельсовую цепь с сосредоточенными параметрами в нормальном и шунтовом режимах по условиям, приведенным в приложении 5.

7. Запустить программу 5 (см. приложение 7) и ознакомиться с работой рельсовой цепи.

 

 

Кабельные сети

Устройство кабельных сетей

Напольные устройства (светофоры, стрелочные электроприводы, рельсовые цепи и т.д.) соединяются между собой и с аппаратурой по­стов электрической централизации кабелями, которые вместе с кабель­ной арматурой образуют кабельную сеть.

Кабельная сеть выполняется сигнальными кабелями с различ­ным числом (от 3 до 61) медных жил диаметром 0,9 или 1,0 мм на номинальное напряжение 380 В переменного тока или 700 В постоянного. Электрическое сопротивление жилы постоян­ному току при температуре окружающей среды плюс 20 °С не превы­шает 23,3 Ом/км для жилы диаметром 1,0 мм и не более 28,8 Ом/км для жилы диаметром 0,9 мм.

В устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики при­меняются следующие сигнально-блокировочные кабели:

СБПБ — кабель сигнально-блокировочный с медными жилами, полиэтиленовой изоляцией, в полиэтиленовой оболочке с броней из двух стальных лент и наружным покровом;

СБВБ — кабель сигнально-блокировочный с медными жилами и полиэтиленовой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке с броней из двух стальных лент и наружным покровом;

СБПу — кабель сигнально-блокировочный с медными жилами и полиэтиленовой изоляцией, в утолщенной полиэтиленовой оболочке;

СББбШп — кабель сигнально-блокировочный с медными жилами, полиэтиленовой изоляцией и броней из двух стальных лент, в полиэти­леновом защитном шланге;

СББбШв — кабель сигнально-блокировочный с медными жилами, полиэтиленовой изоляцией и броней из двух стальных лент, в поливинилхлоридном защитном шланге;

СБВБГ — кабель сигнально-блокировочный с медными жилами и полиэтиленовой изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке, с броней из двух стальных лент;

СБВГ – кабель сигнально-блокировочный с медными жилами и полиэтиленовой изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке;

СБПБГ — кабель сигнально-блокировочный с медными жилами и полиэтиленовой изоляцией, в полиэтиленовой оболочке, с броней из двух стальных лент.

Число пар и жил приведено в табл.3.1.

При центральном питании устройств ЭЦ кабели от напольных уст­ройств прокладывают на центральный пост, предварительно группи­руя в горловинах станции в разветвительных муфтах. Для каждой сети устанавливают разветвительную муфту стрелочную СТ, сигнальную С, релейную Р или питающую П.

Таблица 3.1

 

Таблица количества жил кабеля

 

Марка кабеля	Число пар	Число жил
СБВГ СБПБ, СБПБГ, СБВБ, СБВБГ, СББбШв, СББбШп, СБПу	1,3,4,7, 10, 12, 14, 19,24,27, 30	3,4,5,7,9, 12, 16, 19,21,24, 27,30,33,37,42,48,61

 

Кабельные линии составляют на основе схематического плана с осигнализованием и плана изоляции путей станции. На этих планах указаны расстояния между постом ЭЦ и стрелочным электроприво­дом, светофорами и приборами рельсовых цепей, а также нанесена трасса укладки групповых кабелей.

Кабельные трассы на станциях прокладывают так, чтобы они имели наименьшую длину, минимальное число переходов под путями и количество разветвительных муфт; они не должны проходить в мес­тах, занятых подземными и наземными сооружениями. Рекомендуется прокладывать трассу по бровке крайнего железнодорожного пути или между малодеятельными путями. Запрещается прокладка кабеля под стрелочными переводами, глухими пересечениями и рельсовыми сты­ками.

Длина кабелей

 

L=1,02·(ℓ_Т+ℓ_З+ℓ_П+ℓ_Р),

 

где 1,02 — коэффициент, учитывающий изгибы кабеля при прокладке; ℓ_Т — длина тран­шеи между конечными точками прокладываемого кабеля, м; ℓ_З— запасная длина у каж­дого кабеля в случае перезаделки (при длине кабеля 50 м запас не предусматривается) равная 1 м; ℓ_П — длина кабеля на подъем от дна траншеи до муфты или клеммной колодки на посту, в релейном шкафу и т.д. (для муфты ℓ_П = 1 м); ℓ_Р — длина кабеля для разделки а муфтах, равная 0,5 м.

Кабельная сеть стрелок предусматривает жилы кабеля для управления и контроля положения стрелки, очистки стрелок и электрообогрева стрелочных электроприводов. Расчет кабельной линии сводится к определению сечения жил кабеля, необходимого для включения стрелочного электропривода, находящегося на определен­ном расстоянии от поста ЭЦ.

Сигнальные кабели имеют стандартный диаметр жил, поэтому для получения необходимых сечений проводов, идущих к приборам, жилы кабеля дублируют.

Расчет кабельной сети управления с учетом дублирования жил производят по формуле:

	,

где L_СТ – максимально допустимая длина стрелочного кабеля, м; ΔU_К – допустимое падение напряжения, В; I_Р – расчетный рабочий ток (ток фрикции) двигателя, А; r_К – сопротивление 1 м жилы кабеля, Ом; П_П, П_О – число жил кабеля соответственно в прямом и обратном проводах. Число жил кабеля для включения ламп светофоров в кабель­ной сети светофоров и маршрутных указателей определяется по принципиальным схемам каждого светофора. В случае центрального питания светофоров от сети напряжением 220 В макси­мальные длины кабелей без дублирования жил зависят от типа сиг­нальных трансформаторов, огневых реле, мощности и числа одновре­менно горящих ламп на светофоре. Поэтому при проектировании даль­ность управления для каждого светофора определяется по таблицам, приведенным в справочной литературе.

Для современных схем с малогабаритными штепсельными реле дальность управления линзовым светофором без дублирования жил с одной горящей лампой мощностью 15 Вт составляет 4 км, с двумя одновременно горящими лампами — 2,6 км. Если на светофоре установлены лампы мощностью 25 Вт, то соответствующие расстояния составляют 3 и 2,5 км. При больших расстояниях жилы кабеля не дублируют, а переходят на питание светофоров от местных источников.

Кабель к маршрутным указателям рассчитывается по специальным номограммам в зависимости от мощности и числа одновременно горя­щих ламп. Дальность управления указателем скорости (зеленая полоса) 2,5 км.

Кабельную сеть релейных трансформаторов не разрешается совмещать с другими кабельными сетями. Предельная длина между путевым реле и дроссель-трансформатором или релейным трансформатором, при которых не требуется дублирования жил кабе­ля, указана в нормалях рельсовых цепей.

При построении кабельной сети питающих транс­форматоров станционных рельсовых цепей переменного тока частотой 50 Гц их подключают к одной фазе трансформаторов ТС ре­лейной панели, а частотой 25 Гц — к преобразователю ПЧ 50/25-300. Напряжение переменного тока на первичной обмотке питающего и кодирующего трансформаторов должно быть не менее 200 В.

Питающие трансформаторы рельсовых цепей группируют в от­дельные лучи так, чтобы нарушение питания одного луча выводило из действия по возможности меньшее число маршрутов. Лучи группиру­ют по горловинам станции, по районам и в зависимости от расположе­ния их на путях относительно друг друга и трассы кабеля. В отдельные лучи объединяют питающие трансформаторы рельсовых цепей глав­ных и кодируемых путей.

Для монтажа и подключения кабелей, проложенных от аппарату­ры рельсовых цепей, служат кабельные стойки, которые состоят из кор­пуса с крышкой. Корпус закреплен на опорной конструкции, состоя­щей из труб с фланцами (одной у концевых или двух у проходных), при­варенных к стальной пластине. Кабельные стойки подключаются к рельсам тросовыми перемычками.

Разветвительные муфты (рис. 3.1) предназначены для устройства ответвлений от группового кабеля к светофорам, путевым трансформаторным ящикам рельсовых цепей и стрелочных электроприводов и другим устройствам.

 

 

Рис. 3.1. Разветвительная муфта: 1 – два отверстия диаметром 28 мм; 2 – четыре

отверстия диаметром 16 мм; 3 – розетка; 4 – отверстие диаметром 21 мм

 

Рис. 3.2. Универсальная концевая Рис. 3.3. Универсальная промежуточная

муфта УКМ-12 муфта УПМ-12

 

Корпус и крышка муфты — литые, чугунные. В пазах крышек уло­жены прокладки из резинового зубчатого шнура. Муфты комплекту­ются металлическими трубами для защиты вводимых кабелей от меха­нических повреждений. Трубы крепятся к корпусу муфты болтами с гайками. Внутри муфты установлены клеммные панели на семь контак­тов и съемные перегородки для выделения зон прокладки жил каждого ответвляющего кабеля. Муфта снабжена розеткой для подключения те­лефона.

Универсальные концевые муфты УКМ-12 (рис. 3.2) предназначены для присоединения жил кабеля к аппаратуре, установки малогабарит­ной аппаратуры рельсовых цепей и подключения ее к рельсам. В муфте имеется одно отверстие диаметром 25 мм для ввода кабелей.

Универсальные промежуточные муфты УПМ-24 (рис. 3.3) служат для тех же целей, что и муфта УКМ-12, а также для соединения ка­белей и установки блока селеновых выпрямителей БВС. В этом случае снимают две клеммные панели. В муфте имеется два отверстия диа­метром 25 мм для ввода кабелей.

Корпуса и крышки муфт — литые, чугунные. Муфты комплектуются металлическими трубами для зашиты вводимых кабелей от механических повреждений: муфта УКМ-12 — одной трубой, муфта УПМ-24 — двумя.

Чугунные муфты СМ применяют для подземного соединения сигнально-блокировочного кабеля. Они состоят из верхней и нижней полумуфт, двух полухомутов, крышки и болтов, стягивающих полумуфты и крепящих крышку.

 

Контрольные вопросы и задани

 

Контрольные вопросы

1. Какие бывают типы сигнально-блокировочных кабелей?

2. Какая бывает жильность кабеля, сечение жил и удельное сопротивление?

3. Как производится расчет кабеля кабельных сетей?

4. Какие бывают типы муфт и назовите количество жил, которые можно в них разделать?

 

Задание

1. Составить кабельную сеть в соответствии с условиями приложения 6.

 

 

Заключение

 

В учебном пособии приведены в кратком изложении основы железнодорожной автоматики и телемеханики. Весь материал представлен в трех разделах: Системы железнодорожной автоматики и телемеханики, Элементы систем железнодорожной автоматики и телемеханики, Кабельные сети. В первом разделе дается классификация и поясняется назначение систем, во втором разделе дается описание работы реле и путевых устройств, в третьем рассматривается устройство кабельных сетей.

В течение последних 10 – 15 лет наметилась тенденция построения систем железнодорожной автоматики на микроэлектронных и микропроцессорных элементах. Как показала практика последних лет, это направление в развитии систем железнодорожной автоматики будет еще больше усиливаться. Во втором разделе пособия представлены полупроводниковые и микропроцессорные средства, на базе которых ожидается широкое внедрение устройств дистанционного управления и контроля стрелками и сигналами, устройств оптимизации регулирования движения поездов. Вместе с тем, в пособии представлены элементы средств регулирования движения поездов, которые используются в настоящее время. Представлено описание электромагнитных реле, стрелочных электроприводов, светофоров. Кроме того, приводятся схемы неразветвленных и разветвленных рельсовых цепей, методика их расчета.

Дисциплина ФОЖАТ на дневном факультете читается на втором курсе и создает базу для успешного освоения профилирующих дисциплин, где изучаются станционные и перегонные устройства железнодорожной автоматики, устройства дистанционного управления и контроля стрелками и сигналами.

Автор надеется, что настоящее пособие позволит облегчить процесс усвоения основ железнодорожной автоматики, будет способствовать повышению эффективности обучения и усвоения материала профилирующих дисциплин.