Системы железнодорожной автоматики и телемеханики

где - входное сопротивление фильтра ФП-25, нагруженного путевым реле типа ИВГ, которое численно равно 200 Ом.

Из этого следует: Ом.

 

Обратное входное сопротивление  питающего конца:

 Ом.

 

Обратный коэффициент  снижения в четырёхполюснике Н:

 

Коэффициент снижения тока релейного конца:

 

Тогда минимальное сопротивление  передачи определится:

,

где l – длина рельсовой линии, а Z – удельное сопротивление рельсов.

 

 Ом.

 

Максимальное сопротивление передачи определится:

 

Максимальный коэффициент перегрузки реле найдём по формуле:

 где  - коэффициент питающей сети, с учётом стабилизирующих свойств ПЧ 5%,

        - коэффициент запаса 10%.

 

 

Коэффициент перегрузки удовлетворяет данным требованиям, т.е. он не превышает паспортного =4 ( ) и выше минимального коэффициента перегрузки ( ).

Для получения рабочего напряжения на приёмнике при наихудших  условиях для нормального режима необходимо чтобы напряжение питания  рельсовой цепи было равно . Следовательно, для выполнения нормального режима требуется, чтобы фактическое напряжение питания было больше или равно .

 

 

3. Расчёт шунтового  режима.

 

Шунтовой режим - это такое состояние рельсовой цепи при котором  её путевой приёмник выдает дискретную информацию ,,занято’’ при наложении в любой точке рельсовой линии поездного шунта сопротивлением,  не меньше нормативного.

В этом режиме путевое  реле при непрерывном питании  должно надёжно отпускать якорь, а при импульсном питании исключаться срабатывание реле от импульсов тока.

Расчет шунтового режима выполняется при наихудших условиях. Неблагоприятными условиями для шунтового режима являются те, которые приводят к увеличению тока в путевом реле: максимальное напряжение источника питания, минимальное сопротивление рельсов и  сопротивление изоляции равное бесконечности.

Надёжность работы рельсовой  цепи в шунтовом режиме характеризуется  шунтовой чувствительностью, которая соответствует максимальному значению сопротивления, включение которого между рельсами приводит к шунтированию путевого реле. Критерием надёжности шунтового режима является отношение .

В кодовой рельсовой цепи 25 Гц. шунтовая чувствительность минимальна на концах рельсовой линии, поэтому достаточно определить её на питающем и релейном концах.

Схема замещения шунтового режима представлена на рисунке 5.

 

 

Расчёт шунтовой чувствительности на релейном конце.

 

Коэффициенты 4-х полюсника рельсовой линии при наложении нормативного шунта Ом:

Ом.

См.

 

Сопротивление передачи р.ц. при наложении шунта на релейном конце:

 Ом.

 

 

Максимально допустимое напряжение источника питания, при  котором реле надёжно не притягивает свой якорь при самых неблагоприятных условиях шунтового режима найдём по формуле:

 В.

 

Коэффициент шунтовой чувствительности на релейном конце:

 

Расчёт шунтовой чувствительности на питающем конце.

 

Коэффициенты 4-х полюсника  рельсовой линии при наложении  нормативного шунта  Ом:

 Ом.

  См.

 

Сопротивление передачи р.ц. при наложении шунта на питающем конце

 Ом.

 

Максимально допустимое напряжение источника питания, при  котором реле надёжно не притягивает свой якорь при самых неблагоприятных условиях шунтового режима найдём по формуле:

 В.

Коэффициент шунтовой чувствительности на питающем конце:

 

 

Коэффициент шунтовой чувствительности на питающем конце составил ,а коэффициент шунтовой чувствительности на релейном конце составил .

Как видно, коэффициент шунтовой чувствительности больше единицы, и тем самым подтверждается, что рельсовая цепь удовлетворяет требованиям шунтового режима.

 

 

 

4. Расчёт контрольного режима.

 

Контрольный режим  – это такое состояние рельсовой линии, когда повреждён или изъят рельс.

В этом режиме путевой  приёмник выдаёт дискретную информацию ,,занято’’ при полном электрическом разрыве рельсовой нити в любой точке рельсовой линии. В контрольном режиме при самых неблагоприятных условиях напряжение на входе приёмника должно снижаться до напряжения надёжного возврата.

Этот режим очень  схож с шунтовым режимом, поэтому  и неблагоприятными условиями для него будут такие, которые приводят к увеличению тока в реле. Этим условиям соответствует максимальное напряжение источника питания и минимальное сопротивление рельсов. Однако в отличие от шунтового режима неблагоприятные условия контрольного режима создаются не в случае максимального сопротивления изоляции, а при некотором критическом его значении. Значение тока в путевом приёмнике при обрыве рельсовой нити зависит от места обрыва рельса и сопротивления изоляции рельсовой линии. Критическими называются сопротивление изоляции и место обрыва, при которых ток в приёмнике рельсовой цепи оказывается максимальным.

Схему замещения контрольного режима приведена на рисунке 6.  

 

 

Критерием надёжности контрольного режима является соотношение:

где, - коэффициент чувствительности цепи к повреждённой нити.

 

 

Коэффициенты четырёхполюсника рельсовой линии при повреждении  рельса:

 

где при частоте 25 Гц.,

m=0 – коэффициент распределения тока утечки,

Е – коэффициент, учитывающий взаимоиндукцию рельс,

S1 и S2 – коэффициенты экранизации рельс.

 

Для нахождения Е воспользуемся  формулой:

,

где М – коэффициент взаимоиндукции рельсов, который равен

 

Таким образом:

,

Ом,

 Cм.

 

Сопротивление передачи:

 Ом.

 

 

Максимально допустимое напряжение источника питания, при  котором реле надёжно не притягивает свой якорь при самых неблагоприятных условиях контрольного режима найдём по формуле:

 В.

 

Тогда коэффициент чувствительности к повреждённому рельсу:

Как видно чувствительность рельсовой цепи к повреждению рельсовой нити будет тем больше, чем больше коэффициент возврата и чем меньше коэффициенты запаса на срабатывания и колебания напряжения.

При повреждении рельса р.ц. будет надёжно выдавать информацию о занятости, что следует из расчёта  коэффициента чувствительности к повреждённому рельсу , который превышает минимально допустимый.

 

 

 

5. Расчёт режима короткого  замыкания.

 

Режим короткого  замыкания – это такое состояние рельсовой цепи, когда подвижная единица находится на питающем конце рельсовой цепи.

Этот режим не является основным, при нём проверяется  лишь то, чтобы мощность короткого замыкания при максимальном напряжении не превышала его допустимую номинальную мощность источника питания.

Режим рассчитывается при  .

Схема замещения режима короткого замыкания:

Рис.7 Схема замещения  режима короткого замыкания.

 

Входное сопротивление  короткого замыкания:

 Ом.

Максимальный ток источника:

 А.

Максимальная мощность источника:

 ВА.

 

Расчётная мощность источника  питания не превышает допустимую (для ПЧ50/25-150УЗ составляет 150 ВА), что обеспечивает нормальную работу преобразователя частоты. При этом источник питания обеспечивает длительную работу рельсовой цепи в режиме короткого замыкания.

 

 

6. Расчёт режима АЛС.

 

Режим АЛС – это режим, соответствующий вступлению поезда на входной конец рельсовой цепи.

 В этом режиме  ток в рельсах под приёмными  катушками локомотива должен  быть не меньше расчётного, необходимого  для надёжной работы приёмных устройств АЛС на локомотиве. Требования этого режима совпадают с требованиями нормального режима.

Поэтому неблагоприятные  условия режима АЛС совпадают  с неблагоприятными условиями нормального  режима: минимальное напряжение источника питания, максимальное сопротивление рельсов и минимальное сопротивление изоляции.

Схема замещения режима АЛС:

Рис.8 Схема замещения  режима АЛС.

 

Критерием режима АЛС  является соотношение:  ,

где, -коэффициент режима АЛС;

- фактический минимальный ток  в рельсовой линии при наложении  шунта на удалённом от генератора кодовых сигналов конце рельсовой линии, при самых неблагоприятных условиях;

- нормативный ток АЛС, при котором локомотивный приёмник работает устойчиво. Для электротяги переменного тока частотой 25 Гц. =1,4 А.

 

Сопротивление передачи для режима АЛС:

  

   Фактический ток АЛС:

 А.

 

Коэффициент режима АЛС:

 

Режим АЛС выполняется, поскольку фактический ток превышает нормативный, тем самым обеспечивается уровень кодового сигнала, достаточного для надёжного действия локомотивного приёмника.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

 

В курсовой работе были рассмотрены четыре основных режима работы кодовой рельсовой цепи частотой 25 Гц (нормальный, шунтовой, контрольный и АЛС) и режим короткого замыкания.

По результатам расчета  режимов работы рельсовой цепи можно  сделать выводы:

 

Нормальный режим работы рельсовой цепи.

При расчете нормального  режима работы рельсовой цепи было получено, что напряжение на путевом приемнике будет соответствовать напряжению надежного срабатывания, при наихудших условиях, при минимальном напряжение источника питания В.

Рельсовая цепь в нормальном режиме, при наихудших условиях, зафиксирует отсутствие подвижной единицы на контролируемом участке пути, поскольку коэффициент перегрузки реле получился больше единицы ( ). Коэффициент перегрузки реле не превышает предельно допустимый, поэтому реле не будет испытывать разрушительных механических перегрузок.

 

 

Шунтовой режим  работы рельсовой цепи.

При расчете шунтового  режима были получены коэффициенты чувствительности к нормативному поездному шунту (R_ш=0,06 Ом): коэффициент шунтовой чувствительности на питающем конце составил ,а коэффициент шунтовой чувствительности на релейном конце составил .

Рельсовая цепь обладает не одинаковой  шунтовой чувствительностью на всем своем протяжении и имеет минимальное значение по концам. Поскольку полученные коэффициенты шунтовой чувствительности на питающем и релейном концах больше единицы, то шунтовой режим будет выполняться на всех участках рельсовой цепи.

Коэффициенты шунтовой чувствительности на питающем и релейном концах не равны между собой, по причине не равенства сопротивлений питающего и релейного концов

 

Контрольный режим.

Данный режим выполняется, поскольку коэффициент чувствительности к обрыву при худших условиях для режима больше единицы ( ). То есть, даже при сопротивлении изоляции, равным критическому значению, когда ток через путевой приемник при обрыве рельсовой нити максимален, якорь реле останется не притянутым. А следовательно, в данном режиме рельсовая цепь также будет отвечать необходимым требованиям и надежно выдавать показания о ложной занятости, чем будет сигнализировать о повреждении рельсовой нити.

 

 

Режим короткого замыкания.

 Рассчитанная мощность короткого замыкания ВА. при максимальном напряжении не превышает допустимую номинальную мощность источника питания (для ПЧ50/25-150УЗ составляет 150 ВА), при этом источник питания обеспечивает длительную работу рельсовой цепи в режиме короткого замыкания, поэтому режим выполняется.