Режимы работы и параметры рельсовых цепей

Различают пять режимов работы рельсовых цепей: нормальный, шунтовой, контрольный, автоматической локомотивной сигнализации и короткого замыкания.

Нормальный режим соответствует свободному состоянию рельсовой цепи и исправному — рельсовой линии. В этом режиме ток протекает по рельсовой линии от источника питания к путевому приемнику. На входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации свободного состояния рельсовой цепи.

Шунтовой режим соответствует занятому состоянию рельсовой цепи. В этом режиме на входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации занятого состояния рельсовой цепи при наложении в любой точке рельсовой линии поездного шунта с сопротивлением, меньшим или равным нормативному.

Сопротивление поездного шунта Кт складывается из сопротивления колесных пар подвижного состава и переходного сопротивления «колесо—рельс». Значение Rm зависит от количества осей, шунтируюших рельсовую цепь, скорости движения подвижного состава, состояния поверхностей головок рельсов и др. Чем выше значение Rm, тем выше значение силы тока (напряжения) на путевом приемнике при занятой рельсовой цепи, т.е. тем хуже шунтовой эффект. Наибольшее значение сопротивления поездного шунта, при котором значение силы тока (напряжения) на путевом приемнике снижается до значения силы тока (напряжения) надежного отпускания или непритяжения якоря, называется шунтовой чувствительностью рельсовой цепи. Из-за ржавчины, загрязнения, обледенения, напрессовки снега на головках рельсов шунтовая чувствительность рельсовых цепей снижается, что может привести к необеспечению шунтового режима.

Чем выше шунтовая чувствительность рельсовой цепи, тем при бблыпем значении сопротивления поездного шунта будет обеспечиваться шунтовой режим. Минимальная (нормативная) шунтовая чувствительность рельсовых цепей должна составлять 0,06 Ом (для рельсовых цепей на спускной части сортировочной горки — 0,5 Ом). Значение 0,06 Ом выбрано в качестве нормативного, так как приблизительно равно сопротивлению одной колесной пары. В этом случае шунтовой режим работы рельсовой цепи будет обеспечен при вступлении на нее хотя бы одной колесной пары.

Контрольный режим соответствует свободному состоянию рельсовой цепи и неисправности рельсовой линии (обрыв). В этом ре-
жиме на входе путевого приемника должен быть обеспечен уровень тока (напряжения), достаточный для надежной фиксации неисправного (занятого) состояния рельсовой цепи при изломе или изъятии рельса в любой точке рельсовой линии.

Режим автоматической локомотивной сигнализации соответствует исправному занятому состоянию рельсовой цепи. В этом режиме уровень кодовых сигналов, протекающих по рельсовой линии, должен быть достаточным для надежной работы локомотивного приемника АЛ С, расположенного на удаленном от источника кодового тока конце рельсовой цепи.

Режим короткого замыкания соответствует наложению поездного шунта на питающем конце рельсовой цепи. В этом режиме сила тока короткого замыкания не должна превышать допустимого номинального значения для источника питания рельсовой цепи.

Условия передачи энергии (сигналов) по рельсовой линии определяются ее первичными параметрами — удельным сопротивлением рельсов и удельным сопротивлением балласта.

Под удельным сопротивлением рельсов понимается сопротивление обеих нитей со стыковыми соединителями и накладками, отнесенное к 1 км рельсовой линии (т.е. сопротивление рельсовой петли длиной 1 км). Единицы измерения — Ом/км. Обозначение — гр или Zp (для рельсовых цепей постоянного тока гр — действительное число, для рельсовых цепей переменного тока Zp — комплексное число).

Значение удельного сопротивления рельсов в рельсовых цепях постоянного тока зависит от типа рельсов и типа стыковых соединителей. С увеличением номера типа рельсов (от Р43 до Р75) удельное сопротивление рельсов уменьшается, так как увеличивается площадь поперечного сечения рельса. Значение удельного сопротивления рельсов в рельсовых цепях переменного тока зависит от частоты сигнального тока и типа стыковых соединителей. С увеличением частоты сигнального тока удельное сопротивление рельсов увеличивается. Значения удельного сопротивления рельсов типа Р65.

Под удельным сопротивлением балласта (или сопротивлением изоляции между рельсовыми нитями) понимается сопротивление току утечки из одной рельсовой нити в другую через шпалы и балласт, отнесенное к 1 км рельсовой линии. Единицы измерения — Ом-км. Обозначение — гб или z^.

Значение удельного сопротивления балласта зависит от типа и состояния балласта, типа и состояния шпал. Состояние балласта определяется температурой и влажностью воздуха, а также степенью загрязненности. Максимальное сопротивление балласта будет при низких температуре и влажности, минимальное — при высоких температуре и влажности. Загрязнение балласта веществами, содержащими соль (засоление), приводит к снижению его сопротивления. Значение удельного сопротивления балласта может изменяться в широких пределах. Нормативное расчетное значение (при котором шунтового и контрольного режимов работы рельсовой цепи) в соответствии с принимается: для двухниточных рельсовых цепей — 1 Ом-км, однониточных — 0,5 Ом-км, разветвленных — 0,5 Ом-км; для рельсовых цепей на спускной части сортировочных горок — 0,3 Ом-км, для нормально разомкнутых горочных — 3 Ом-км.

Процесс распространения волн по рельсовой линии характеризуется ее вторичными параметрами — коэффициентом распространения и волновым сопротивлением.

Волновое сопротивление характеризует сопротивление рельсовой линии бегущей волне напряжения. Единицы измерения — Ом. Обозначение — RB или 2В.

Коэффициент распространения характеризует затухание волны и степень запаздывания волны по фазе при распространении на единицу длины. Единицы измерения — i/км. Обозначение — у. Затухание рельсовой цепи возрастает с увеличением ее длины и уменьшением сопротивления балласта.

Значения напряжения и силы тока на релейном конце рельсовой цепи зависят от параметров источника питания (напряжение) и рельсовой линии (удельное сопротивление рельсов и удельное сопротивление балласта), а в шунтовом и контрольном режиме — также от места наложения шунта и места повреждения рельсовой линии соответственно. Для каждого режима работы можно определить наихудшие условия, т.е. условия, при которых наиболее высока вероятность необеспечения режима.

       Для нормального режима и режима АЛСН наихудшими являются условия, при которых уровень сигнала на входе путевого приемника (на выходе рельсовой линии) уменьшается, для шунтового, контрольного режимов и режима короткого замыкания — условия, при которых уровень сигнала на входе путевого приемника увеличивается. В контрольном режиме ток утечки при минимальном значении сопротивления балласта может протекать в обход места разрыва рельсовой линии. Значение удельного сопротивления балласта (сопротивления изоляции), при котором ток на входе путевого приемника оказывается максимальным, называется критическим.

Необеспечение нормального режима может привести к неисправности «ложная занятость», т.е. к определению занятого состояния рельсовой цепи при фактически свободном. В результате становится невозможно установить маршрут и открыть светофор, либо происходит перекрытие светофора с разрешающего показания на запрещающее, что может привести к задержкам поездов.

Необеспечение шунтового режима может привести к неисправности «ложная свободность», т.е. к определению свободного состояния рельсовой цепи при фактически занятом. В результате появляется возможность установить маршрут на занятый путь, перевести стрелку под составом, включить разрешающее показание на ограждающем занятый участок светофоре, что является опасным, так как может привести к аварии или крушению поездов, гибели или ранениям людей, нанесению значительного материального ущерба.

Необеспечение контрольного режима также является опасным, так как может привести к крушению поезда. Необеспечение режима AJIC вызывает нарушения (сбои) в работе устройств АЛСН, что может привести к задержкам поездов.

Необеспечение режима короткого замыкания может привести к выходу из строя аппаратуры питающего конца рельсовой цепи (источника питания).