Тональные рельсовые цепи

Основной отличительной особенностью ТРЦ является питание двух смежных РЦ от одного общего источника сигнального тока (генератора) и возможность работы без изолирующих стыков. Такое построение ТРЦ сокращает число аппаратуры, кабеля для соединения аппаратуры с рельсовой линией, используемых частот сигнального тока и позволяет просто реализовать рельсовые цепи без изолирующих стыков.

На рис. 2.1 показана структура, поясняющая принцип построения ТРЦ

Сигнальный ток частотой F1 или F2 от генераторов Г подается в

рельсовую линию, по которой распространяется в обе стороны от точки

подключения. От генератора Г1 питается рельсовая цепь 1, от генератора

Г 2/3 – рельсовые цепи 2 и 3 и т. д. Путевые приемники ПП1 и ПП2, ПП3

и ПП4 подключаются к общей точке релейных концов РЦ. Приемники об- гируют на сигнал определенной частоты и амплитуды. Путевые реле

на выходах приемников нормально возбуждены. При нахождении подвижной единицы (или изломе рельса), например, на 4П путевое реле ПР4

обесточивается. Возбуждение этого реле от сигнального тока рельсовой

цепи 3П исключено из-за большого затухания частоты F2 в приемнике

ПП4(F1). Исключается и возможность возбуждения этого реле сигнальным

током частоты F1 от генератора Г1 рельсовой цепи 1П из-за естественного

затухания в рельсовой линии на протяжении трех РЦ (1, 2 и 3). Расчеты

показали, что уровень помехи от этого сигнала будет примерно в 100 раз

ниже уровня полезного сигнала, поступающего на обмотку реле от генератора собственной РЦ.

В отдельных случаях (при малой длине РЦ 2П и 3П и высоком уровне сигнала в 1П) предусматривается применение и чередование трех час-

тот. В связи с отсутствием изолирующих стыков шунтовой режим ТРЦ на-

ступает не только при нахождении подвижной единицы на участке пути

между генератором и приемником, но и при нахождении в некоторой зоне

за пределами подключения этих приборов. Эту зону называют зоной до-

полнительного шунтирования. Так, например, при приближении под-

вижной единицы на расстояние Lш от точки подключения генератора Г4/5

(см. рис. 2.1) путевое реле ПР5 обесточивается. Величина этого расстояния зависит от несущей частоты и удельного сопротивления балласта и в

предельном случае составляет 10-15% от длины рельсовой цепи.

Рассмотренная аппаратура размещается в станционном помещении

или в релейных шкафах в зависимости от типа АБ и соединяется с рель-

совой линией при помощи сигнального кабеля. На поле (непосредственно

у пути) размещаются устройства согласования и защиты УСЗ.

В реальных схемах для повышения помехозащищенности от тягово-

го тока и токов РЦ параллельного пути предусмотрена модуляция сиг-

нального тока частотами 8 и 12 Гц.

Диапазон несущих частот сигнального тока (400…800 Гц) принят

исходя из условия обеспечения оптимальных эксплуатационных характе-

ристик ТРЦ. Конкретные частоты в этом диапазоне были выбраны в про-

межутках между гармониками тягового тока и тока промышленной частоты.

Гармонические составляющие постоянного тягового тока имеют частоты

300, 600, 900, … Гц. Причем, чем выше частота, тем ниже уровень гармо-

ники. Поэтому в ТРЦ с аппаратурой первого поколения для систем ЦАБ

были выбраны частоты f8=425 Гц и f9=475 Гц. При разработке аппаратуры

второго поколения были добавлены частоты f11=575 Гц, f14=725 Гц и f15=775 Гц. Это позволило применять в системах АБ три частоты, исполь-

зовать ТРЦ на станциях в системе электрической централизации и на ли-

ниях метрополитенов в системе автоматического регулирования скорости.

В аппаратуре третьего поколения для повышения помехозащищен-

ности ТРЦ на участках с электротягой переменного тока были приняты не-

сущие частоты 420, 480, 580, 720 и 780 Гц, что позволяет использовать эти

ТРЦ при любом виде тяги. В децентрализованных системах АБ в подав-

ляющем большинстве случаев для ТРЦ3 достаточно использовать две

частоты. Так, в соответствии с нормами проектирования рельсовые цепи с

одинаковыми частотами могут повторяться при расстоянии 2000 м от пи-

тающего конца одной рельсовой цепи до приемного конца другой. То есть,

суммарная длина РЦ 1П, 2П и 3П (см. рис. 2.1) должна быть не менее 2000

м. При длине влияющей ТРЦ3 менее 750 м это расстояние должно быть

не менее 1750 м.

В ТРЦ4 используются частоты 4545, 5000, 5555 Гц.

Максимальная длина тональных рельсовых цепей Lmax=1000 м (для

ТРЦ4 – 300 м). При этом выполнение всех режимов работы ТРЦ обеспе-

чивается при rи min=0,7 Ом⋅км. С уменьшением минимального удельного

сопротивления изоляции рельсовой линии предельная длина ТРЦ снижа-

ется. Так, при rи min=0,1 Ом⋅км Lmax=250 м, при rи min=0,04 Ом⋅км Lmax=150 м.

ТРЦ может использоваться и с изолирующими стыками. При этом ее пре-

дельная длина увеличивается до 1300 м.

К тональным рельсовым цепям относятся также рельсовые цепи,

используемые в системе АБ-УЕ (диапазон частот 1900 - 2800 Гц). Исполь-

зование адаптивного путевого приемника (см. п. 1.4) позволило сущест-

венно увеличить длину этих рельсовых цепей по сравнению с рассмотрен-

ными выше. Необходимо отметить также, что РЦ системы АБ-УЕ являются

кодовыми. Далее рассматриваются ТРЦ разработки ВНИИЖТа.

Основные достоинства ТРЦ связаны с возможностью их работы без

изолирующих стыков. При этом:

1. Исключается самый ненадежный элемент СЖАТ – изолирующие

стыки (на долю изолирующих стыков приходится 27% всех отказов уст-

ройств СЖАТ).

2. Отпадает _необходимость установки дорогостоящих дроссель-

трансформаторов для пропуска тягового тока в обход изолирующих сты-

ков. При этом уменьшается число отказов по причине обрыва и хищений

перемычек и снижаются затраты на обслуживание.

3. Улучшаются условия протекания обратного тягового тока по рель-

совым нитям. 4. Сохраняется прочность пути с длинномерными рельсовыми пле-

тями.

В выбранном диапазоне несущих частот уровень гармонических со-

ставляющих тягового тока меньше, чем при более низких частотах, что по-

зволило:

1. Повысить помехозащищенность РЦ.

2. Повысить чувствительность приемников и, как следствие, снизить

мощность, потребляемую ТРЦ.

3. Кроме того, применение более высоких частот позволяет легче

реализовать добротные фильтры меньших габаритов и повысить защи-

щенность приемников от влияния соседних частот.

Возможность удаления аппаратуры от рельсовых линий на доста-

точно большое расстояние обеспечивает экономическую целесообраз-

ность применения ТРЦ в следующих случаях:

1. Для контроля свободности перегона и исправности рельсов в сис-

теме ПАБ, что повышает безопасность движения и дает возможность вне-

дрения систем диспетчерской централизации.

2. Для организации защитных участков требуемой длины в кодовой

и импульсно-проводной АБ. При этом установка дополнительных релей-

ных шкафов и линейных высоковольтных трансформаторов в пределах

блок-участка не требуется.

3. В качестве РЦ наложения для получения требуемой длины участ-

ков приближения к переезду. Это позволяет сократить до минимума преж-

девременность закрытия переезда.

4. На участках с пониженным сопротивлением балласта.

Кроме того, к достоинствам ТРЦ следует отнести отсутствие кон-

тактных реле, работающих в импульсном режиме, что существенно повы-

шает надежность и долговечность аппаратуры. Известно, что среди при-

боров СЖАТ наибольшее число отказов приходится на дешифраторы ко-

довой автоблокировки, трансмиттерные реле и импульсные путевые реле.

Недостатками ТРЦ являются малая предельная длина и наличие

зоны дополнительного шунтирования.