Учет отклонения параметров элементов при расчете ТРЦ
С.Н. РАСТЕГАЕВ, инженер лаборатории ЛАПРиМ ПГУПС
Надежность и безопасность функционирования тональных рельсовых цепей (ТРЦ) определяется рядом факторов, которые необходимо учитывать при анализе работоспособности рельсовых цепей во всех режимах работы. В существующих методах расчета регулировочных характеристик ТРЦ [1] используются номинальные значения параметров элементов рельсовых цепей [2]. В статье описывается метод расчета регулировочных характеристик, в котором учитываются допустимые (до 10 и более процентов) отклонения от номинальных значений электрических параметров элементов ТРЦ.
Известны случаи, когда тональные рельсовые цепи, отрегулированные по утвержденным нормалям и отвечающие всем эксплуатационным требованиям, тем не менее работают неустойчиво. Пытаясь найти причину такого явления, специалисты лаборатории ЛАПРиМ ПГУПС решили установить характер влияния отклонения параметров каждого элемента ТРЦ как в отдельности, так и в совокупности на условия передачи сигналов тональной частоты в рельсовых цепях.
С этой целью были проведены специальные исследования. Их задачей являлось нахождение таких значений параметров, сочетание которых максимально благоприятно и максимально неблагоприятно для протекания электрического тока в рельсовой цепи от генератора к путевому приемнику.
При этом анализировалось влияние допустимого отклонения параметров элементов станционных и перегонных ТРЦ (резисторов, конденсаторов, кабельной линии (удельного сопротивления и удельной емкости), путевых приемников) от номинальных значений, которые используются в настоящее время при проектировании систем ЭЦ и АБ [2].
Влияние элементов, содержащих индуктивности (дроссель-трансформаторы, путевые трансформаторы и др.), параметры которых зависят от ряда внешних факторов (помех, создаваемых системами тягового электроснабжения, асимметрии тягового тока на условия передачи сигналов тональной частоты в рельсовых линиях и др.), требует дополнительных исследований.
В результате исследований было определено, что
влияние отклонения параметров элементов на условия передачи сигнала тональной частоты неоднозначно. Влияние отклонения емкости конденсатора (рис. 1) зависит от длины кабеля релейного или питающего конца, где расположен данный конденсатор. На длинах кабеля от 10ОО до 4500 м увеличение емкости конденсатора приводит к увеличению расчетного напряжения на выходе генератора. После 4500 м зависимость меняется: увеличение емкости конденсатора приводит к уменьшению расчетного напряжения на выходе генератора.
Влияние отклонения сопротивления защитного резистора R3, находящегося в ответвлении (например, во входном сопротивлении смежной или соседней рельсовой цепи [1], [3]), зависит от длины рельсовой линии данного ответвления (рис. 2). До 400 м увеличение сопротивления резистора R3 приводит к уменьшению расчетного напряжения на выходе генератора. Зависимость между Ur и R3 меняется на противоположную при длине ответвления, примерно равной 450 м, а при длине более 800 м отклонение сопротивления резистора защиты перестает оказывать какое-либо влияние.
Влияние отклонения параметров всех элементов станционной и перегонной рельсовой цепи на расчетную величину напряжения генератора Ur показано на рис. 3 и 4 соответственно. Были рассмотрены следующие варианты:
Вн - все элементы имеют номинальное значение. Значение сопротивления изоляции рельсовой линии Rn принимается равным 50 Ом-км;
Значение сопротивления изоляции рельсовой линии Яи принимается минимальным (1 Ом-км на перегонах и 0,5 Ом-км на разветвленных рельсовых цепях станции);
Вк - удельное сопротивление и емкость кабелей, входящих в схему замещения, уменьшаются на величину, определяемую ГОСТом;
Вс - емкость всех конденсаторов в схеме кодирования, входящих в схему замещения, изменяется таким образом, что приводит к ухудшению условий для передачи тонального сигнала в данной рельсовой цепи;
BRk - сопротивления всех резисторов R, входящих в схему замещения, изменяются таким образом, что приводят к ухудшению условий для передачи тонального сигнала в данной рельсовой цепи. При этом сопротивление изоляции рельсовой линии RM принимается минимальным;
ВРз - сопротивления всех резисторов входящих в схему замещения, изменяются таким образом, что приводят к ухудшению условий для передачи тонального сигнала в данной рельсовой цепи;
Впп - входное сопротивление путевого приемника изменяется таким образом, что приводит к необходимости увеличения напряжения генератора для обеспечения режимов контроля работы КРЦ данной рельсовой цепи;
Bz - для всех элементов, входящих в схему замещения, задаются значения, приводящие к ухудшению условий передачи тонального сигнала в данной рельсовой цепи. При этом сопротивление изоляции рельсовой линии Rи принимается минимальным.
Следует сказать, что в вариантах Вк, Вс, BRk, BR3, Впп все элементы, кроме оговоренных, имеют номинальные значения, а величина сопротивления изоляции рельсовой линии RM - 50 Ом-км.
Из рисунков видно, что до выполнения аналитических расчетов достаточно сложно определить характер влияния отклонений параметров как отдельных, так и совокупности нескольких элементов конкретной рельсовой цепи на ее регулировочные характеристики. Однако такое влияние имеется и его необходимо учитывать.
Автором разработан метод определения наихудшего и наилучшего сочетания параметров элементов рельсовой цепи, соответствующего неблагоприятным и благоприятным условиям передачи энергии частотного сигнала тональной частоты. Метод основан на выполнении ряда расчетов регулировочных характеристик рельсовой цепи при заданной частоте сигнала, фиксированной длине рельсовой и кабельной линии.
Для рельсовых цепей на станциях и перегонах учет отклонения параметров элементов позволяет расширить диапазон напряжений на путевых приемниках (см. табл. 1 и 2 соответственно).
Применение данной методики для определения наихудших и наилучших сочетаний параметров элементов рельсовых цепей позволяет на этапе проектирования [4] выполнять расчет регулировочных характеристик с учетом фактических отклонений значений параметров в допустимых пределах. Это обеспечит надежную и устойчивую работу при гарантированном выполнении всех режимов работы тональных рельсовых цепей.
Кроме того, предложенный метод дает возможность анализировать и выявлять причины неустойчивой работы «проблемных» рельсовых цепей при эксплуатации.
ЛИТЕРАТУРА
1. В а с и л е н к о М. Н., Д е н и с о в Б. П., Культин В. Б., РастегаевС. Н. Методика расчета параметров и проверки работоспособности бесстыковых тональных рельсовых цепей. ИЗВЕСТИЯ ПГУПС, выпуск 2, 2006, с. 104-112.
2. Указание ГТСС 1247/1666 ОТУ21 от 06.06.2008. Перечень систем ЭЦ, АБ, АПСО, ПАБ, ПС, ДЦ и механизированных сортировочных горок, разрешенных к проектированию.
3. Руководство пользователя САПР АБТЦ. Модуль расчета параметров и составления регулировочных таблиц тональных рельсовых цепей на перегонах. ПГУПС, СПб, 2007 г
4. Б е з р о д н ы й Б. Ф., Д е н и с о в Б. П. Кул ьти н В. Б., Растегае вС. Н. Автоматизация расчета параметров и проверки ТРЦ. Журнал "АСИ", 2010., № 1, с. 15—17.
