Admin

Повышение безопасности движения поездов при использовании рельсовых цепей

ЗЕНКОВИЧ Юрий Иосифович, Российский университет транспорта (РУТ МИИТ), доцент кафедры «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», канд. техн, наук, заслуженный изобретатель России, Москва, Россия
ЛАРИН Игорь Викторович, ОАО «РЖД», Центральная дирекция инфраструктуры, заместитель начальника Управления автоматики и телемеханики, Москва, Россия

Ключевые слова: разветвленная рельсовая цепь, путевое реле, электрическая централизация стрелок и сигналов, рельсовый соединитель, изолирующий стык, трансформатор, полуавтоматическая блокировка
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы повышения безопасности движения поездов при использовании рельсовых цепей в устройствах электрической централизации, а также при контроле перегонов в системах регулирования поездов при полуавтоматической блокировке.

Рельсовые цепи (РЦ) являются основным источником информации о свободности и занятости путей станций и перегонов. При автономной тяге поездов на станции используются фазочувствительные рельсовые цепи частотой 50 Гц, а также рельсовые цепи с нейтральными путевыми реле АНВШ-2400, работающие на частоте сигнального тока 50 Гц. Разветвленные РЦ, применяемые в горловинах станций, на стрелках имеют путевые реле на всех ответвлениях за исключением случаев коротких ответвлений, длина которых не превышает 60 м от центра стрелочного перевода.


Такое решение экономически оправдано, так как установка путевых реле на этих ответвлениях требует значительных затрат кабеля, прокладываемого между постом ЭЦ и напольным оборудованием, установленным на стрелочно-путевом участке. Согласно п.5.12 [1] на таких ответвлениях при нормативном сопротивлении изоляции и частоте сигнального тока 25,50 и 75 Гц обеспечивается шунтирование разветвленной РЦ в случае нахождения подвижной единицы на коротком ответвлении при условии исправности рельсовых соединителей ответвления, которые в этом случае обязательно дублируются. При выполнении перечисленных условий можно утверждать, что шунтовой режим будет обеспечен по путевому приемнику главного пути, несмотря на некоторое увеличение суммарного сопротивления поездного шунта за счет сопротивления рельсов ответвления.
Отсутствие путевого реле на коротком ответвлении требует жесткого контроля за состоянием рельсовых соединителей, находящихся на нем, так как они не обтекаются током и, следовательно, их обрыв не контролируется в разветвленной РЦ другими путевыми реле. При этом наибольшую опасность для движения поездов может представлять остановка подвижного состава на неконтролируемом ответвлении так, что последний вагон не будет находиться «в габарите» главного пути. Вероятность ряда последовательных событий в виде обрыва обоих рельсовых соединителей (основного и дублирующего), не обтекаемых током, а затем остановка последнего вагона не «в габарите» главного пути с точки зрения теории вероятности ничтожна мала, но не может быть исключена полностью, так как связана с влиянием человеческого фактора.
Исключение всех перечисленных событий может быть достигнуто за счет осуществления контроля короткого ответвления путевым приемником главного пути. Техническое решение для фазочувствительных РЦ было разработано специалистами МИИТа [2]. Это рельсовые цепи с конденсаторным контролем ответвлений, использующие фазовый способ контроля ответвлений в фазочувствительных РЦ с двухэлементными путевыми приемниками.

На основе разработанных технических решений институтом «Гипротранссигналсвязь» была выпущена нормаль РЦ-50-19. По этой нормали были оборудованы рельсовые цепи, которые находятся в постоянной эксплуатации и в настоящее время. Для рельсовых цепей с нейтральными путевыми реле такого решения не было.
Схема разветвленной рельсовой цепи с нейтральными путевыми реле АНВШ-2400, обеспечивающая контроль параллельного ответвления за счет путевого приемника главного пути или любого из путевых приемников других ответвлений [3], представлена на рис. 1.
При реализации предложенного технического решения достигается значительная экономия кабеля, так как изолирующий трансформатор может быть установлен в трансформаторном ящике аппаратуры главного пути или в отдельном ТЯ (см. рис. 1). Условия размещения соответствующего трансформатора РТ-3 короткого ответвления определяются допустимым сопротивлением кабеля между первичными обмотками релейных трансформаторов РТ, что в свою очередь зависит от расстояния между двумя концами рельсовой линии.
Отличительной особенностью предлагаемой разветвленной РЦ является замена резисторного ограничителя питающего конца рельсовой линии на индуктивный для повышения шунтовой чувствительности по путевому приемнику 1СП главного пути. С этой же целью в трансформаторном ящике релейного конца главного пути устанавливается конденсатор Ср, который образует резонансный контур с обмотками релейных трансформаторов РТ-1, РТ-3 и РТ-4.

Наличие резонансного контура позволяет увеличить шунтовую чувствительность на коротком ответвлении, где отсутствует путевое реле, за счет расстройки резонансного контура при нахождении подвижной единицы на этом ответвлении. Также он обеспечивает требуемый контроль рельсовых соединителей на ответвлении, которые в этом случае не дублируются, так как обтекаются током.
При полуавтоматический блокировке (ПАБ) необходимо осуществлять контроль перегона между станциями железнодорожного участка в соответствии с п.5.1 [1]. Кроме этого, участки приближения к стан
ции оборудуются АЛС с кодированием от входного светофора с обязательным применением рельсовой цепи согласно п.5.1 [1].
Контроль перегона между станциями при полуавтоматической блокировке представляет собой достаточно сложную задачу в связи с тем, что расстояние между станциями составляет несколько километров. Это не позволяет использовать типовые рельсовые цепи для этой цели. Применение точечных датчиков в виде устройств контроля счета осей решает задачу контроля перегона, но при этом не позволяет контролировать излом рельса. Следовательно, возникает задача периодической проверки состояния рельсового пути с помощью устройств дефектоскопии.


Схема устройства контроля перегона с использованием длинной рельсовой цепи, позволяющей перекрыть перегон между станциями с заданным расстоянием, охватывающим практически все случаи, представлена на рис. 2. Длинная РЦ может быть составлена из нескольких коротких рельсовых цепей без изолирующих стыков. Их количество зависит от длины перегона.
Для контроля перегона применяют импульсные рельсовые цепи, работающие на фиксированных частотах 75, 125 и 175 Гц. С этой целью используются путевые генераторы Г-Н, ГТ2, ГТЗ и полосовые фильтры, настроенные соответственно на частоты ПФ-Н, ПФТ2, ПФ43, которые применяются в системе АЛС-АРС метрополитена.
Предельно допустимые длины каждой РЦ зависят от используемой частоты. Чем выше частота сигнального тока, тем меньше предельная длина рельсовой цепи. Изолирующие стыки между импульсными рельсовыми цепями отсутствуют. Поэтому для исключения подработки приемников РЦ, входящих в длинную рельсовую цепь и имеющих одинаковую частоту сигнального тока, необходимо их разделять двумя РЦ, работающими на других сигнальных частотах. Такое разделение перегона с чередованием сигнальных частот в коротких РЦ создает необходимое затухание сигнала между смежными рельсовыми цепями. В этом случае импульсный путевой приемник не может получить сигнал при отсутствии изолирующих стыков, достаточный для срабатывания реле из смежной рельсовой цепи.

Для перекрытия перегона заданной длины может быть использовано необходимое количество импульсных рельсовых цепей, определяемое предельными длинами этих цепей. Ограничение на предельную длину перегона наступает за счет допустимого уровня сигнала в линии связи, по которой посылается сигнальный ток в последнюю РЦ перегона, а также из-за сокращения длительности импульса, транслируемого в последнюю рельсовую цепь участка между станциями. Максимальная длина перегона может доходить до 12 км.
В качестве датчика импульсов (ДИ) используется микроэлектронный датчик ДИМ-3 с длительностью импульса 1 с и паузы 0,5 с.
Импульсы с частотами f1, f2, f3 посылаются в линию связи одновременно. При каждом импульсе происходит последовательное включение путевых реле И1, И2, ИЗ коротких импульсных РЦ и выключение их во время паузы между импульсами. Таким образом, при свободном перегоне короткие рельсовые цепи работают в импульсном режиме.
Контроль свободности последней РЦ перегона осуществляется с помощью типового дешифратора импульсной работы ДИР от путевого реле ПИЗ. С этой целью устанавливается повторитель импульсной работы, подключенный через кабельную муфту между постом ЭЦ станции Б и трансформаторными ящиками или релейным шкафом (PLU), в которых устанавливается импульсное реле ПИЗ.

Контроль свободности всего перегона регистрируется с помощью реле КСП, которое встает под ток в том случае, если все рельсовые цепи перегона свободны и работают в импульсном режиме. В случае занятия подвижным составом одной из РЦ перегона прекращается импульсная работа последней рель
совой цепи с путевым реле ПИЗ. В результате этого обесточивается реле контроля свободности перегона КСП. Контактом реле КСП в линию связи подается постоянное напряжение со станции Б на станцию А, где срабатывает реле контроля перегона КП. При обесточенном реле КСП реле КП также находится в обесточенном состоянии, регистрируя тем самым занятость перегона.


При движении поезда от станции Б к станции А происходит занятие рельсовой цепи с импульсным путевым реле ИЗ, в результате обесточивается повторитель ПИЗ и затем обесточивается реле КСП. Последнее своим контактом выключает питание постоянного тока в линии связи и на станции А обесточивается реле КП. После освобождения всех РЦ перегона работа рельсовой цепи с реле ИЗ возобновляется, реле КСП и КП встают под ток, фиксируя тем самым свободность перегона. В цепи линии связи включены защитные дроссели L3, исключающие попадание частотных сигналов, передаваемых по линии связи в цепь постоянного тока и на реле КП.
На станциях железных дорог России при электротяге постоянного и переменного тока применяются в основном фазочувствительные рельсовые цепи, а при автономной тяге поездов могут использоваться также рельсовые цепи с нейтральными путевыми реле. Исключение ложного срабатывания путевых приемников при коротком замыкании изолирующих стыков обеспечивается за счет чередования фаз в рельсовых цепях с фазочувствительным приемником и за счет чередования мгновенных полярностей в рельсовых цепях с нейтральными путевыми реле. Решение задачи обеспечения чередования мгновенных полярностей переменного тока или чередования фаз является достаточно сложным, особенно на крупных станциях. Проверка соблюдения чередования мгновенных полярностей или чередования фаз в смежных рельсовых цепях входит в технологический процесс обслуживания и поэтому носит субъективный характер. В то же время нарушение этих условий может приводить к нарушению безопасности движения поездов.
Схема контроля чередования мгновенных полярностей переменного тока и фаз для участков с электротягой постоянного тока, также для участков с автономной тягой поездов представлена на рис. 3. В этой схеме АПК и АРК - аппаратура питающего и релейного концов РЦ. Для обеспечения работы такой схемы в смежных рельсовых цепях устанавливаются изолирующие трансформаторы ИТ с защитными резисторами Rs, которые исключают подмагничивание постоянным тяговым током обмоток изолирующих трансформаторов, а также создают безопасное подключение к рельсовой цепи, при котором отсутствует влияние подключенных схем на входные сопротивления по концам рельсовой линии. Такое подключение дополнительной аппаратуры к РЦ не изменяет режимы ее работы.

Для контроля чередования мгновенных полярностей и фаз в смежных рельсовых цепях используются две оптопары ОП1 и ОП2. Если условия чередования соблюдаются, то переменный сигнальный ток от трансформатора ИТ рельсовой цепи 2РЦ проходит через светодиодные приемники и по кабельной линии поступает на выпрямительный мост VD. Амплитуда сигнала, проходящего через оптопары ОП1 и ОП2, регулируется резистором Rp.
Аппаратура контроля располагается на посту ЭЦ и имеет два варианта исполнения в виде визуального контроля ручным способом и автоматическим.


Ручной способ контроля обеспечивается с использованием реле К4П1, которое подключается к выпрямительному мосту VD выводами 1-2. При свободности рельсовых цепей 1 РЦ и 2РЦ и нажатии на кнопку Кн происходит включение реле К4П1, если в смежных рельсовых цепях соблюдается чередование мгновенных полярностей или фаз сигнального тока. Светодиод VD1 в этом случае включается на время нажатия кнопки фронтовым контактом реле К4П1. В случае нарушения чередования полярностей или фаз в смежных рельсовых цепях реле К4П1 при нажатии кнопки Кн не включается.

Автоматический контроль чередования мгновенных полярностей и фаз обеспечивается с помощью реле К4П2, которое содержит две обмотки и подключается одной обмоткой к выводам 1-2 выпрямителя VD. Вторая обмотка реле К4П2 служит для удержания реле под током в случае занятости одной или двух рельсовых цепей 1 РЦ, 2РЦ. Учитывая, что первоначальное возбуждение реле К4П2 происходит с проверкой чередования мгновенных полярностей или фаз переменного тока, на светодиоде VD2 сохраняется это показание при занятии указанных рельсовых цепей. После освобождения смежных рельсовых цепей 1 РЦ, 2РЦ реле К4П2 не получает питания по второй обмотке. Если в рельсовых цепях произошло нарушение чередования мгновенных полярностей и фаз, реле К4П2 не получит питание через первую обмотку и обесточится. Светодиод погаснет, сигнализируя о наличии нарушения в чередовании полярностей и фаз рельсовых цепей 1 РЦ и 2РЦ.

СПИСОК источников

1. Свод правил. Железнодорожная автоматика и телемеханика. Правила проектирования. Технический комитет по стандартизации. ТК 045 «Железнодорожный транспорт». 2014 г.
2. Аркатов В.С., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание. М.: Транспорт, 1990. 295 с.
3. Патент № 2829628 РФ, B61L 23/16. Разветвлённая рельсовая цепь / Зенкович Ю.И.; патентообладатель РУТ (МИИТ). № 2024110837; заявл. 19.04.2024; опубл. 02.11.2024; Бюл. № 31.
4. Патент № 2829877 РФ, B61L 23/16. Устройство контроля перегона / Зенкович Ю.И.; патентообладатель РУТ (МИИТ). № 2024109214; заявл. 05.04.2024; опубл. 07.11.2024; Бюл. № 31.
5. Патент Na 2804113 РФ, В61L 23/16. Устройство контроля чередования полярностей в рельсовых цепях/Зенкович Ю.И.; патентообладатель РУТ (МИИТ). № 2023109981; заявл. 19.04.2023; опубл. 27.09.2023; Бюл. № 27.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК