СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть - [01-2023] Методы нормирования уровня помех от переменного тягового тока на приемники сигналов

Методы нормирования уровня помех от переменного тягового тока на приемники сигналов

ШАМАНОВ Виктор Иннокентьевич, Российский университет транспорта РУТ (МИИТ), кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» профессор, д-р техн, наук, Москва, Россия

Ключевые слова: рельсовые цепи, автоматическая локомотивная сигнализация, сбои в работе, асимметрия переменного тягового тока, отношение сигнал/помеха, нормирование
Аннотация. Главной причиной сбоев в работе приемной аппаратуры рельсовых цепей и систем автоматической локомотивной сигнализации на участках с электротягой является мешающее влияние асимметрии тягового тока в рельсовых линиях. До 80 % сбоев в работе систем, где используются коды с бестоковыми интервалами, возникает, когда ток в обмотке приемного импульсного реле, создаваемый помехами от тягового тока, превышает ток отпадания якоря этого реле. Поэтому применяемый критерий допускаемого уровня этих помех по соотношению сигнал/ помеха для данной аппаратуры непригоден. Увеличение сигнального тока в таких ситуациях не повышает устойчивость ее работы. В настоящее время предельно допустимым относительным значением асимметрии принята величина, равная 4 % от протекающего в рельсовой линии переменного тягового тока 300 А. Однако при движении тяжеловесных поездов по горным участкам переменный тяговый ток может достигать 1000 А. вызывая почти пропорциональное увеличение тока асимметрии. Предлагается определять допустимый уровень помех от тягового тока под катушками автоматической локомотивной сигнализации по соотношению тока отпадания приемника и суммы протекающих по нему токов помех. В статье приведен анализ методов, обеспечивающих устойчивую работу данной аппаратуры на участках с высокоскоростным и тяжеловесным движением поездов. Рассмотрены варианты: использование дополнительных или более эффективных фильтров, применение различных компенсаторов помех, увеличение коэффициента возврата приемных реле, повышение качества технического содержания верхнего строения пути, переход на плетьевой путь и/или отказ от подключения к рельсам цепей заземления различных конструкций.

Сигнальные токи рельсовых цепей (РЦ) и автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) передаются по рельсовым линиям, которые по сути являются стальными проводами с невысокой электрической изоляцией и между ними, и по отношению к земле. Более двух десятков источников создают помехи в рельсовых линиях. На электрифицированных железных дорогах основные помехи создаются асимметрией (разностью) тяговых токов в рельсовых линиях под приемными катушками АЛС и в местах подключения к рельсам приемников РЦ [1, 2]. Эти помехи часто приводят к сбоям в работе данных систем и в итоге вызывают неплановые замедления и/или торможения поездов, увеличивают психофизиологическую нагрузку на машинистов.
Величина и гармонический состав тягового тока в зоне между тяговыми подстанциями зависят от серий электровозов, от их количества и режимов движения. Кроме того, имеет значение состояние токопроводящих и изолирующих элементов в рельсовых нитях по длине рельсовых линий, определяющих величины ее продольного и поперечного сопротивлений. Поэтому изменение амплитуды и гармонического состава переменного тягового тока во времени и по длине рельсовой линии является нестационарным случайным процессом. Создаваемые мешающие сигналы различаются величинами амплитуд, частотами и фазами. Следовательно, рассматриваемый процесс можно отнести к квазидетерминированным случайным процессам [7].
При исследованиях мешающего влияния тягового тока на аппаратуру РЦ и АЛС цифровыми осциллографами на входах и выходах фильтров в путевых или локомотивных приемниках сигналов записывают напряжения, наводимые сигнальными и тяговыми токами в рельсовых линиях. Затем анализируют мгновенные случайные значения напряжения в ансамблях его реализаций за определенное время в конкретной точке рельсовой линии или при движении поезда по выбранному участку пути.

В качестве примера в табл. 1 приведены результаты измерений напряжения на приемной локомотивной катушке АЛС головного электровоза при движении поезда с толканем по перевальному участку Иркутск -Слюдянка Восточно-Сибирской дороги. В данном случае головным и подталкивающим локомотивами были электровозы серии ВЛ-80р.
При тяговом токе головного электровоза 400 А (суммарный тяговый ток 700 А) величина первой гармоники по сравнению с током в режиме выбега выросла почти в 1,2 раза, а третьей - примерно в 5,4 раз. Когда суммарный тяговый ток вырос в 2,5 раза (до 1750 А) при тяговом токе головного электровоза 1000 А, величина напряжения первой гармоники тягового тока выросла в 4,2 раза, а третьей - в 1,7 раз. При этом уровни напряжений помех в тяговом токе зависят еще и от режимов работы электровозов.
Сравнивать эти данные с током в рельсовой линии, когда электровозы потребляли ток только для собственных нужд, затруднительно, так как между тяговыми подстанциями тяговый ток в рельсах от электровозов других поездов не фиксировался.
Опыт показывает, что на участках движения тяжеловесных поездов, особенно на горных участках, при повышении тяговых токов в рельсовой тяговой сети интенсивность сбоев АЛС увеличивается. С ростом тягового тока растет абсолютное значение асимметрии тягового тока в рельсовых нитях в местах подключения к рельсам приемников РЦ и под катушками АЛС при неизменном состоянии рельсовых линий. В результате растет и уровень помех в этих приемниках.
При движении тяжеловесных и скоростных поездов растут искажения синусоидальности тягового тока, и в нем увеличивается доля высших гармоник. При больших переменных тяговых токах дополнительно появляются помехи от нечетных гармоник сигнального тока 25 Гц. Они возникают из-за особенностей электромагнитных процессов в тяговых двигателях и насыщения сердечников дроссель-трансформаторов. Следовательно, эти факторы увеличивают мешающее влияние. Ввиду небольшой разности между используемыми частотами сигнальных токов РЦ и ближайшими к ним частотами гармоник тягового тока при повышенных уровнях помех интенсивность сбоев в работе приемников увеличивается.
Под действием помех на сигналы двоичного числового кода, используемого в системе АЛСН, в кодовой посылке может появиться лишний импульс или произойти деление длинного импульса на две части (дробление). Возможно также резкое снижение амплитуды импульса и даже его исчезновение и/или существенное изменение длительности.
Исследования, проведенные сотрудниками Иркутского государственного университета путей сообщения и Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий ОАО «РЖД» на участках Восточно-Си
бирской и Красноярской дорог, показали следующее. Примерно седьмая часть зафиксированных сбоев приходилась на ложные переключения показаний локомотивного светофора с зеленого на красно-желтое. Такие случаи происходят, когда дополнительные импульсы от помех в интервалах превращают кодовые сигналы из трех импульсов в кодовые сигналы, содержащие по два импульса. Они также возникают, когда интервалы укорачиваются из-за плохой регулировки кодового путевого трансмиттера.
Под влиянием помех от гармоник тягового тока могут возникать стохастические лишние импульсы и/или деление импульсов кодовой комбинации. Такие сбои составляют 5-8 % сбоев в работе локомотивной аппаратуры АЛСН. Они проявляются в виде хаотического перемигивания всех ламп локомотивного светофора, называемого машинистами «иллюминацией».

В среднем 10 % сбоев составляли ложные загорания лампы красного огня при движении на зеленый огонь напольного светофора. При возникновении лишнего импульса или расщеплении импульса в коде желтого сигнала устройство дешифрации воспринимает сигнал как код зеленого сигнала, поэтому появлялись проблески зеленого огня. Случаи переключения с зеленой на желтую лампу на время до 10 с составили меньше 1 % сбоев.
В каналах АЛС дополнительно возникают индуктивные помехи при движении поезда по стрелочным переводам, изолирующим стыкам, по коротким изолированным секциям и по рельсовым линиям с магнитным полем, неравномерно распределенным по длине рельсовых нитей. На устойчивость работы локомотивной аппаратуры АЛС также действуют помехи от тягового тока, растекающегося по металлическим частям электровоза вблизи его приемных локомотивных катушек АЛС [1].
Инерционность локомотивной аппаратуры АЛСН обеспечивает ее устойчивую работу до тех пор, пока подряд в трех кодовых циклах не произойдет искажение кодовых комбинаций. Поезда чаще движутся на зеленый огонь светофора, соответственно, сбои чаще происходят при горении локомотивных светофоров АЛС зеленым огнем. При этом до 80 % таких случаев приходится на переключения лампы зеленого огня на белую вследствие искажения кодовых сигналов помехами или превышения помех предельного уровня.
Результаты измерений напряжения сигналов разных частот на входе и выходе локомотивного фильтра при трех сбоях в работе АЛСН на участках Красноярской дороги приведены в табл. 2. Численные значения размещены в таблице с учетом разных величин соотношения «сигнал/помеха», когда абсолютная величина напряжения помехи с частотой 50 Гц на выходе фильтра уменьшалась несущественно. Увеличение напряжения частотой 25 Гц привело к росту этого соотношения в 1,5 раза, однако при этом нормальная работа приемника не восстановилась.
Для рельсовых линий допустимы следующие предельные уровни помех от тягового тока: в двухниточных РЦ асимметрия переменного тягового тока - не более 4 %, постоянного тягового тока - не более 6 % [2]. При этом за максимальное значение переменного тягового тока в рельсовой линии принималось 300 А. Следовательно, максимальное абсолютное значение асимметрии переменного тягового тока должно быть не больше 12 А.
Анализ осциллограмм, записанных на разных электрифицированных на переменном токе участках Транссибирской магистрали, показал следующее. Сбои АЛС происходят, когда соотношение «сигнал на частоте 25 Гц/помеха на частоте 50 Гц» становится меньше 1/0,7-1/0,8. В связи с этим величину этого отношения было предложено использовать в качестве такой нормы [3, 4].
Строгого обоснования норм не было, поэтому эта норма не всегда себя оправдывает. Например, по данным табл. 2 видно, что при соотношении 1/0,5 устойчивая работа АЛСН не восстановилась. К тому же устойчивость рассматриваемых приемников определяется не относительным, а абсолютным значением асимметрии тягового тока в рельсовых линиях. В настоящее время величина переменного тягового тока в рельсовых линиях может достигать 1000 А. Поэтому при его росте в рельсовых линиях более чем в три раза увеличивается и интенсивность рассматриваемых сбоев.
Для обоснования норм допускаемого уровня помех необходим анализ прохождения сигналов в приемнике от рельсовых линий до конечного релейного элемента. Структурная схема в статике канала приема сигналов в системе АЛСН приведена на рис. 1. На схеме сигналы разных частот, поступающие из рельсовой линии и от путей прохождения тягового тока электровоза по его металлическим частям, объединяются суммирующим элементом СЭ.

http://morepic.ru/images3/4575678657..._9746_3838.jpg

На структурной схеме показаны локомотивные катушки ЛК, локомотивный фильтр ЛФ, локомотивный усилитель ЛУ, приемный релейный элемент РЭ, а также металлические части электровоза ЭЛ вблизи приемных локомотивных катушек, по которым растекается его тяговый ток.
Для сигналов (п - х) гармоник тягового тока на рисунке приняты следующие обозначения:
|д !ЭЛп - токи асимметрии в рельсовой линии и токи электровоза, растекающиеся по его металлическим частям вблизи приемных локомотивных катушек;
UЛКп - напряжение на локомотивных катушках;
иЛфп, иЛУп - напряжения на выходах локомотивного фильтра и локомотивного усилителя;
^ЭЛп’ Up3n = ВЛУп + ВЭЛп - НаПРЯ' жения помех от токов электровоза и напряжения на входе приемного релейного элемента;
РрЭп - мощность сигнала, принимаемого релейным элементом.
Коэффициенты передачи сигналов (п - х) гармоник имеют вид:
Клк„ = U лкп / ’ап> мВ/а - Для ло-
комотивных катушек;

J 1Фп J 1Фп Jlt\n’
фильтра;
Knv = U nv / и пт , мВ/мВ - для локомотивного ЛУп Луп ЛФп’
усилителя;
Кэлп = иЭЛп/1ЭЛп- A/мВ - для электровоза;
КРЭп = РРЭп/(иЛУп + иЭЛп), мВт/мВт-для приемного релейного элемента.
Коэффициент передачи сигналов в статике по всей цепи от рельсовой линии до приемного релейного элемента для n-й гармоники тягового тока равен:
К =Ррс, /1Д =кпк KncD Knv Kpq . (1)
При этом не учитываются помехи от токов электровоза, растекающихся по его металлическим частям вблизи приемных локомотивных катушек.

Коэффициент передачи сигналов на (п - х) гармониках для локомотивных катушек КПУ-2 по каналу «ЭДС на катушках - ток в рельсах» КЛКп зависит от величины и частоты тока в рельсах под ними. Эта зависимость является функцией магнитных свойств и площади поперечного сечения сердечника и числа витков катушки, а также геометрических параметров конструкции ее крепления к локомотиву [1 ]. С ростом тока в рельсах под катушками этот коэффициент увеличивается. ,
Зависимость К'пи от частоты тока близка к линей-нои. Согласно разным источникам на частоте 25 Гц его величина равна 0,034 мВ/A, а на частоте 50 Гц -0,070-0,075 мВ/A. Увеличение частоты тока в рельсах в 6,5 раз (с 50 до 325 Гц) приводило к росту ЭДС на катушках с 83 до 529 мВ/A, т.е. в среднем в 6,3 раза [5]. Следовательно, коэффициент передачи сигналов локомотивных катушек КПУ-2 по каналу «ЭДС на катушках - ток в рельсах» для (п - х) гармоник тягового тока примерно в п раз больше по сравнению с коэффициентом для первой гармоники. Напряжение на входе локомотивного фильтра несколько меньше, величины рассматриваемой ЭДС, поэтому КЛКп < К ЛКп’ „ „
Переменный тяговый ток в рельсовых линиях может содержать значимые амплитуды на частотах вплоть до 21-й гармоники. Используемые в РЦ и АЛС фильтры должны существенно ослаблять все помехи, мало влияя на сигналы на рабочих частотах. Эффективность любого электрического фильтра оценивают или по величине вносимого затухания, или по величине вносимых потерь.
Путевые фильтры для РЦ и локомотивные фильтры АЛС работают в нижней части диапазона звуковых частот. Они строятся на LC-контурах, и их эффективность зависит от количества этих контуров. Например, в станционных фазочувствительных РЦ частотой 25 Гц используется фильтр ЗБ-ДСШ, содержащий только один последовательный LC-контур.
Этот фильтр не должен изменять фазу сигнала, поэтому он подключается параллельно обмотке путевого реле. Простота и особенность включения фильтра в схему РЦ определяют его невысокую эффективность. Токи помех в обмотке путевого реле на частотах гармоник переменного тягового тока ослабляются только в 4-5 раз, а собственный сигнальный ток - в 2 раза. Поэтому при пропуске тяжеловесных поездов или при сгущении потока поездов на горных участках, электрифицированных на переменном токе, станционные РЦ с такими фильтрами работают весьма неустойчиво.
Увеличение количества LC-контуров в фильтрах повышает их эффективность. Например, путем увеличения в путевых фильтрах ФП-50М и ФП-75М числа контуров до пяти и четырех соответственно удалось почти полностью исключить влияние переменного тягового тока на устойчивость работы кодовых РЦ. Однако эти пассивные фильтры примерно в 1,7 раз ослабляют сигнальное напряжение.
В схемах путевых приемников тональных РЦ для ослабления помех использованы пять активных фильтров с LC-контурами. Это повышает эффективность фильтров, но и заметно увеличивает цену приемников.
Пассивные локомотивные фильтры ФЛ-25/75 в системе АЛСН построены по Т-образной схеме на семи LC-контурах. По техническим условиям эти фильтры не должны ослаблять собственный сигнал на частоте 25 Гц больше чем в 2,2-2,5 раза (6,8-8,0 дБ), а на частоте 75 Гц-больше чем в 6,7-7,5 раз (16,5-17,5 дБ). На частоте 50 Гц фильтр должен вносить затухание не меньше 60 дБ (ослабление сигнала помехи минимум в 1000 раз), а на частотах помех 100 и 150 Гц - не меньше 32 и 50 дБ соответственно (ослабление сигнала минимум в 10 и 20 раз) [5].
Усредненная частотная характеристика этого фильтра, полученная при испытаниях в лабораторных условиях и условиях эксплуатации при движении поездов по горным и равнинным участкам Транссиба, приведена на рис. 2. На частоте 25 Гц фильтры в среднем вносили затухание 8,8 дБ, а на частоте 75 Гц - 19,0 дБ, т.е. ослабляли сигнальное напряжение несколько больше, чем требуется. Испытания показали, что фильтры ослабляют помехи меньше, чем предусмотрено техническими условиями. На частоте помехи 50 Гц фильтр вносил затухание только 34 дБ, а на частотах 150 и 200 Гц - 38 и 28 дБ соответственно.
Результаты количественной оценки коэффициентов передачи локомотивного фильтра ФЛ-25/75М на разных частотах, полученные в ходе экспериментов в лабораторных и эксплуатационных условиях, приведены в табл. 3 [1].

http://morepic.ru/images3/3464567654...6_5201_343.jpg

Эффективность рассматриваемых фильтров зависит от двух основных факторов - качества их регулировки и условий эксплуатации (электромагнитной обстановки). Сложность схемы фильтра ФЛ-25/75 определяет и сложность его регулировки в контрольно-ремонтных пунктах. Сразу после регулировки затухание на частоте 25 Гц на уровне 7,0-7,5 дБ, т.е. в допускаемых пределах, вносили только некоторые фильтры. Однако ни один из них на частоте 50 Гц не вносил затухание больше 40 дБ (ослабление сигнала в 100 раз).
При испытаниях на электровозах эти локомотивные фильтры ослабляли сигналы частотой ниже 16 Гц в 3-4 раза и не более. В результате на выходе локомотивного фильтра в диапазоне этих частот остается высокий уровень помех. Это является дополнительным фактором, отрицательно влияющим на устойчивость работы приемников АЛСН, от действия неравномерной продольной намагниченности рельсов после капитального ремонта пути при частоте сигнального тока 25 Гц [1].
В движущемся электровозе эффективность рассматриваемого фильтра на сигнальных частотах может снижаться вследствие изменения резонансных частот его LC-контуров. Величина сигнального тока в рельсовой линии и разность (асимметрия) тяговых токов в рельсовых нитях под приемными локомотивными катушками АЛС при движении поезда могут заметно меняться. В результате меняются напряжение на входе локомотивного фильтра и токи в его LC-контурах. Это вызывает изменения относительной магнитной проницаемости сердечников дросселей и индуктивного сопротивления катушек индуктивности, приводящие к изменению резонансных частот LC-контуров.
При движении поезда по длинным РЦ на участках с электротягой переменного тока при частоте 25 Гц сигнальный ток в рельсах под этими катушками может увеличиваться с 1,4 до 15 А, а при частоте 75 Гц -с 1,4 до 25 А. Таким образом, при частоте несущего сигнала 25 Гц напряжение сигнала на локомотивных катушках может меняться почти в 11 раз, а при 75 Гц - почти в 18 раз. При исследованиях в эксплуатационных условиях асимметрия переменного тягового тока под катушками АЛС менялась от нуля до 60-70 А. Соответственно, напряжение помех на входе локомотивного фильтра изменялось от нуля до величины больше 6,0 В.
Изменения резонансных частот LC-контуров при движении поезда приводит к снижению эффективности локомотивного фильтра на частоте сигнального тока 25 Гц в 1,5 раза, 75 Гц - в 1,2 раза, а на частоте тока основной помехи 50 Гц - в 1,3 раза.

Коэффициент передачи локомотивного усилителя КЛУп зависит от величины и частоты сигнала на его входе. Проверка чувствительности локомотивных усилителей УК-25/50М-Д на частоте 25 Гц проводится при выходном напряжении локомотивного фильтра ФЛ25/75 величиной 25 мВ [6]. В этих условиях коэффициент передачи локомотивного усилителя равен: КЛУ25 = 12/25 = 0,48 мА/мВ. С ростом частоты сигнала на входе локомотивного усилителя он уменьшается, например, на частоте 50 Гц примерно в 1,7 раз.
В качестве приемного релейного элемента в системе АЛСН использовано электромагнитное реле КДРТ, которое включено на выходе усилителя. Сопротивление обмотки реле - 280 Ом, ток срабатывания -не более 12 мА, ток отпускания - не менее 4 мА, коэффициент возврата - 4/12 = 0,33.
Помехи на работу АЛСН оказывают четные гармоники постоянного тягового тока, а также нечетные и некоторые четные гармоники переменного тягового тока. Такие сигналы ортогональны, т.е. максимально не похожи друг на друга. Средняя мощность помех от таких сигналов в приемнике равна сумме средних мощностей каждой гармоники и не зависит от фаз отдельных гармоник. Поэтому отношение сигнал/помеха на приемнике корректнее оценивать по соотношению мощности сигнала и суммарной мощности помех на приемном релейном элементе по результатам анализа энергетического спектра напряжения на нем или соотношения таких же токов через него [7].
Рассмотрим напряжение или ток гармоники. Среднее значение одной из этих величин, возведенное во вторую степень, можно считать как среднюю мощность, выделяемую на сопротивлении 1 Ом. Это удобно при анализе вклада различных гармоник тягового тока в уровень помех от них. При сравнении средних значений мощности разных сигналов это сопротивление можно не учитывать [7].
Отмечено, что интенсивность сбоев в работе
устройств, в которых используются кодовые комбинации с бестоковыми интервалами, повышается при определенных условиях. Это происходит, когда помехи от тягового тока заполняют интервалы настолько, что создаваемый ими в конечном релейном элементе приемника сигналов ток становится больше тока отпадания якоря. По этой причине в интервалах релейный элемент не меняет свое состояние для фиксации окончания импульса, что и приводит к сбоям в работе дешифраторов. Из-за отсутствия интервалов принятый сигнал преобразуется на входе дешифратора в напряжение с постоянной амплитудой. В результате на локомотивном светофоре АЛСН включается лампа белого огня.
Нормировать величину асимметрии тягового тока под приемными локомотивными катушками, вызывающую прекращение работы приемного реле в импульсном режиме, необходимо по ее абсолютному значению, при котором ток или напряжение в импульсном реле приемника сигналов, создаваемые помехами, становятся близкими к току или напряжению отпадания якоря. При этом необходимо учитывать и помехи от токов электровоза, растекающихся по его металлическим частям вблизи приемных локомотивных катушек [8].
Если принимать во внимание только помехи от тяговых токов в рельсах, в соответствии с выражением (1) величину выпрямленного тока ln в приемном реле в зависимости от модуля тока асимметрии п-й гармоники II. I в системе АЛСН можно определить по формуле: ПДп1 = 1П/(КЛКп
^лфп КЛуп)-

http://morepic.ru/images3/5754685679..._1015_3836.jpg

Рассмотрим влияние первой гармоники переменного тягового тока 50 Гц на приемник АЛСН. Средние значения коэффициентов передачи сигналов на этой частоте (см. табл. 3):
КЛК1 = 0,072 мВ/А - для локомотивных катушек;
КЛф1 = 0,02 мВ/мВ, КЛУ1 = 0,28 мА/мВ - для локомотивного фильтра и локомотивного усилителя.
Средняя величина модуля предельного значения асимметрии тягового тока под локомотивными катушками равна: 11А1ср| = 0,004/(0,072 • 0,02 • 0,28)»10 А. При этом ток от помехи достигает 4 мА - тока удержания якоря приемного реле КДРТ, равного току его отпускания.
Эта величина близка к 12 А - нормативному значению тока асимметрии под катушками АЛСН при тяговом переменном токе в рельсовой линии 300 А. Однако численные значения коэффициентов передачи меняются. При минимальных значениях коэффициентов максимум допускаемой асимметрии составит: НА1тах1 = 0,004/(0,07 ■ 0,017 • 0,28) ® 12 А.
При максимальных коэффициентах минимум тока асимметрии на первой гармонике тягового тока: liA1minl = 0,004/(0,075 • 0,022 • 0,28) » 8,7 А.
При эксплуатации коэффициенты передачи в рассматриваемом тракте усредняются, поэтому для нормирования наиболее подходят расчеты при их средних значениях.
В рассмотренном варианте превалируют помехи на частоте первой гармоники тягового тока. Реально на выходе фильтра могут быть значимыми токи помех от третьей и пятой гармоник. В таких случаях по предлагаемой методике определяют токи этих гармоник, а затем находят сумму мешающих токов в приемном релейном элементе.
Под влиянием мешающих токов электровоза, растекающихся по его металлическим частям вблизи приемных локомотивных катушек, интенсивность сбоев в работе АЛС может увеличиться до 20 % [1]. Снизить это влияние можно уменьшением допускаемой величины асимметрии тягового тока под приемными локомотивными катушками АЛС.
Для учета влияния мешающих воздействий, вызывающих изменения количества импульсов в кодовой комбинации или количественных характеристик импульсов, необходимо проанализировать динамические свойства канала передачи сигналов помех по электровозу. При этом следует использовать его передаточную функцию для конкретных частот помех (см. рис. 1):
Wn(p) = [WrKn(p) WTOn(p) wnyn(p) + W9Bn] wp3n(p). (2)
Очевидно, стечением времени после капитального ремонта пути рельсовые линии становятся более неоднородными вследствие неодинакового изменения по длине рельсовых нитей продольных и поперечных сопротивлений [1,9]. В связи с этим рассматриваемый метод нормирования подходит для РЦ, ограниченных дроссель-трансформаторами. В них асимметрия тягового тока является функцией асимметрии суммарных сопротивлений по всей длине рельсовых нитей: от источника питания до приемника сигналов.
При движении поезда расстояние от приемных локомотивных катушек АЛС до источника сигналов постоянно уменьшается. При этом меняются асимметрия входных сопротивлений для тягового тока перед электровозом и зависящая от нее асимметрия тяговых токов под этими катушками. В результате при движении поезда появляются выбросы асимметрии тяговых токов, вызывающие сбои в работе локомотивной аппаратуры АЛС [9]. По этой причине для оценки степени выполнения данного критерия по всей длине РЦ требуется больше расчетов.
Обеспечить устойчивую работу приемников можно повышением их помехозащищенности и/или уменьшением уровня влияющих помех. При неизменном состоянии рельсовой линии увеличение тягового тока требует почти пропорционального уменьшения допускаемого абсолютного значения асимметрии тягового тока. Это обеспечивается повышением качества содержания пути или применением более совершенного верхнего пути с соответствующим ростом расходов.

При звеньевом пути неоднородность продольного сопротивления рельсовой линии возникает из-за увеличения сопротивления токопроводящих стыков в связи с ухудшением их состояния. Поэтому кардинальным решением для снижения уровня помех от тяговых токов из-за продольной асимметрии рельсовых нитей является переход на плетьевой путь, особенно на участках с высокоскоростным и тяжеловесным движением. Избежать появления поперечной асимметрии рельсовых линий на таких участках можно отказавшись от заземления опор контактной сети и других конструкций на рельсы.
Помехозащищенность можно повысить путем улучшения фильтрации помех при использовании более эффективных фильтров или различных компенсаторов помех [1,3]. Эффективно также повышение коэффициента возврата релейных элементов в приемниках [10].
Следует отметить, что помехи, влияющие на работу РЦ и АЛС, практически не вызывают появление на светофорах более разрешающего показания, потому они не оказывают непосредственного влияния на безопасность движения поездов. Исключение составляют случаи, когда поездная бригада, считая систему АЛС неработоспособной, выключает ее. Опасны также случаи ложного включения на локомотивном светофоре красного огня, вызывающие срабатывания экстренного торможения. Эти помехи, увеличивая психофизиологическую нагрузку на поездную бригаду, приводят к увеличению степени влияния человеческого фактора на уровень безопасности движения.

Полностью исключить влияние помех на устойчивость работы приемников в РЦ и АЛС конечно можно. Но для этого потребуется усложнение аппаратуры и/ или большие затраты на повышение качества технического обслуживания верхнего строения пути на участках со скоростным и тяжеловесным движением. Сегодня вопрос об определении предельно допустимой величины интенсивности рассматриваемых сбоев пока остается нерешенным.
Таким образом, в статье показано, что нормировать уровень влияющих на работу приемников РЦ и системы АЛС помех от тягового тока в рельсовых линиях по величине асимметрии тягового тока в рельсовой линии под приемными локомотивными катушками или в местах подключения к рельсам приемников не вполне корректно. Правильнее это нормирование проводить по реакции на данные помехи приемной аппаратуры. В качестве критерия для определения предельного значения асимметрии тягового тока предложена величина соотношения тока отпадания релейного элемента в приемнике сигналов и тока, который вызывает в нем помехи.

СПИСОК источников

1. Шаманов В.И. Электромагнитная совместимость систем железнодорожной автоматики и телемеханики. М.: ГОУ «УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 244 с.
2. Брылеев А.М., Котляренко Н.Ф. Электрические рельсовые цепи. М.: Транспорт, 1970. 256 с.
3. Шаманов В. И. Помехи на аппаратуру рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации. Средства защиты. М.: ФГБУ ДПО «УМЦ по образованию на железнодорожном транспорте», 2019. - 303 с.
4. Демьянов В.В., Пультяков А.В., Скоробогатов М.Э., Алексеенко В.А. Методика определения порогового значения отношения сигнал/помеха для систем автоматической локомотивной сигнализации И Автоматика на транспорте. 2020. Том 6. № 2. С. 149-164. - DOI 10.20295/2412-91862020-6-2-149-164.
5. Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики. Справочник: Кн. 2. М.: НПФ «ПЛАНЕТА». 2000. - 1008 с.
6. Леонов А.А. Техническое обслуживание автоматической локомотивной сигнализации. М.: Транспорт, 1982. -255 с.
7. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш, шк., 2003. - 462 с.
8. Shamanov V.l. Principles of normalization of the level of interference from the traction current in the operation of automatics and remote-controlled receivers. Russian Electrical Engineering, 2021, Vol. 92, No. 9, pp. 520-523. - DO110.3103/ S1068371221090108.
9. Шаманов В. И. Расчеты помех от тягового тока в неоднородных рельсовых линиях // Автоматика на транспорте. 2020. Том 6. № 3. - С. 241-267. - DOI 10.20295/2412-91862020-6-3-241-267.
10. Киреев И.В., Бестемьянов П.Ф. Устройство автоматической локомотивной сигнализации. Авторское свидетельство СССР № 1470595 от 07.04.1989 г.