Вторичные параметры рельсовой линии

Для любой точки рельсовой линии напряжение и ток можно рас­сматривать как результат распространения двух волн – падающей и от­ра­женной, которые затухают и запаздывают по фазе. Процесс рас­про­странения волн по рельсовой линии характеризуется вторичными или волновыми параметрами: коэффициентом распространения вол­ны γ и волновым сопротивлением Z_в.

Коэффициент распространения волны является в общем случае комп­лексной величиной и имеет размерность, обратную длине:

γ = α + jβ, 1/км. (2.3)

Действительная часть α характеризует затухание волны, а мнимая часть β, называемая фазовым коэффициентом, определяет степень за­паз­дывания волны по фазе при распространении на единицу длины.

Для рельсовой линии коэффициент распространения волны:

γ==||=α+jβ, 1/км; (2.4.)

где Z_р – удельное электрическое сопротивление рельсов, Омхкм;

У_и – удельная проводимость изоляции, См/км;

φ – аргумент сопротивления рельсов;

α = |γ|cos – коэффициент затухания;

β = |γ|sin – фазовый коэффициент.

Волновое сопротивление Z_в характеризует сопротивление рель­со­вой линии бегущей волне:

Z_в ==||, Ом (2.5)

О длине рельсовой линии можно судить по затуханию (– длина линии), которое испытывает электромагнитная волна при своем распространении. Волновое сопротивлениеZ_в и коэффициент распро­стра­нения γ зависят от частоты: с её повышением Z_в и γ в зна­чи­­тель­ной степени возрастают, аргумент φ также увеличивается.

В рельсовых цепях постоянного тока (ω = 0) β = 0; α = γ.

Вторичные параметры определяются первичными и последние ока­зывают на них существенное влияние.

При расчете, анализе и синтезе рельсовой цепи (РЦ) ее пред­став­ляют в виде схемы замещения, состоящей из каскадного со­е­ди­­нения четырёхполюсников Н, Р, РЛ

Общая схема замещения сложной РЦ в нормальном режиме.

Н- четырехполюсник, который замещает аппаратуру начала рельсовой цепи.

Aн, Bн, Cн, Dн – коэффициенты этого четырехполюсника.

РЛ – четырехполюсник, замещающий рельсовую линию.

A, B, C, D – коэффициенты данного четырехполюсника.

Р – четырехполюсник, замещающий аппаратуру на релейном конце рельсовой линии.

Aр, Bр, Cр, Dр – коэффициенты четырехполюсника на релейном конце.

Любая сколь угодно сложная схема может быть представлена последовательным соединением простейших ЧП.

Если возьмем

Зависимости между токами и напряжениями в начале и конце рельсовой линии представляются в виде системы уравнений

A1 – коэффициент снижения напряжения в режиме х.х.

B1 – сопротивление передачи ЧП в режиме к.з.

B1=Z1

С1- проводимость в режиме х.х.

D1 – коэффициент снижения тока в режиме к.з.

Важными параметрами ЧП являются:

- входное сопротивление ЧП

где - сопротивление нагрузки ЧП

Чем больше сопротивление нагрузки, тем мощность нагрузки меньше.

- сопротивление передачи ЧП

Коэффициенты ЧП в зависимости от первичных и вторичных параметров рельсовой линии в нормальном режиме.

Где l длина рельсовой линии.

Расчет нормального режима РЦ.

Целью расчёта является определение минимального питающего напряжения U_{н min}, исходя из неблагоприятных условий: U_min, Z_{p max}, у_{и max}. При которых реле надежно удерживает якорь в притянутом состоянии.

Расчет производится при известных напряжениях и токах на путевом реле Uр и Iр.

1. Определяется ток и напряжение в конце рельсовой линии

2. Рассчитываются значения напряжения и тока в начале рельсовой линии

3. Рассчитываются значения напряжения и тока источника питания

При расчете нормального режима задаются изменяющимися параметрами, такими как:

- сопротивление изоляции изменяется из-за погодных условий.

- длина рельсовой линии.

Для нормального режима очень важной является зависи­мость изменения рабочего тока в путевом реле от значения сопро­тив­ления изоляции для данной рельсовой цепи I_p = f(r_и).

По результатам расчетов строятся регулировочные характеристики.

Расчет шунтового режима.

Шунтовым режимом называется такое состояние рельсовой цепи, при котором ее приемник выдает дискретную информацию «зан­ято» при наложении в любой точке рельсовой линии поезд­ного шунта сопротивлением не ниже нормативного. Вследствие шун­тового эффекта приемник находится в исходном состоянии, соот­ветствующем отсутствию сигнала на его входе.

После определения минимального питающего напряжения, при котором РЦ функционирует в нормальном режиме, встаёт за­да­ча проверки РЦ на шунтовую чувствительность при критических зна­чениях независимых переменных Z_min, y_и = 0 (r_б = ∞).

Качество шунтового эффекта, то есть степень снижения сиг­на­­ла на входе путевого реле, определяется шунтовой чувстви­тель­но­­­стью РЦ – R_ш. Шунтовая чувствительность – это максимальное со­­противление, при включении которого между рельсами надежно от­­падает (при непрерывном питании) или надежно не при­тя­ги­ва­ет­ся (при импульсном и кодовом питании) якорь путевого реле. Ве­ли­­­чина шунтовой чувствительности в различных точках рельсовой це­­пи неодинакова и зависит от параметров рельсовой линии и эле­ме­н­­тов рельсовой цепи, поэтому для характеристики шунтового эф­­фекта введено понятие о предельной шунтовой чувстви­тель­но­сти.

Предельной шунтовой чувствительностью R_ш.пр называется ми­нимальное значение шунтовой чувствительности для данной рель­совой цепи, определенное расчетом или экспериментом при наи­более неблагоприятных для шунтового эффекта условиях.

Для определения степени надежности шунтового эффекта ис­пользуют нормативную шунтовую чувствительность R_ш.н, зна­че­ние которой установлено равной 0,06 Ом. Шунтовой эффект рель­со­вой цепи считается надежным, если выполняется условие R_ш.пр ≥ R_ш.н.

Шунтовая чувствительность является функцией параметра места расположения шунта на РЦ. Исследование этой функции показывает, что графически её можно представить в виде параболы с вертикальной осью и максимумом посредине. Следовательно, наименьшая шунтовая чувствительность будет по концам РЦ. Отсюда следует, что расчёт нужно вести только для релейного конца (р = 0) и питающего (р = 1).

Шунтовая чувствительность рельсовой цепи характеризуется

коэффициентом шунтовой чувствительности Кш, определяемый как отношение тока надежного отпадания для РЦ с непрерывным питанием или тока надежного несрабатывания для РЦ с импульсным или кодовым питанием к фактическому току на входе путевого приемника при наложении нормативного шунта 0.06 Ом и условиях неблагоприятных для шунтового режима.

Зависимость шунтовой чувствительности.

Схемы замещения при наложении шунта в начале и конце РЛ

Aшк, Bшк, Cшк, Dшк – коэффициенты четырехполюсника в шунтовом режиме

при наложении шунта в конце РЛ.

Aшн, Bшн, Cшн, Dшн – коэффициенты четырехполюсника в шунтовом режиме

при наложении шунта в начале РЛ.

При расчете принимаются Uр.ш=Uр.н.о. и Iр.ш=Iр.н.о.

Рассчитываются Uп.ш., Iп.ш. – напряжение и ток источника питания

при шунтовом режиме и определяется R_ш.пр.

При сравнении с напряжением и током источника питания

при нормальном режиме (Uп.н., Iп.н) рассчитывается

Расчёт и анализ контрольного режима

При обрыве рельсовой нити электрическая цепь между источником питания и приемником сохраняется, так как создаются пути для протекания сигнального тока по земле в обход места об­ры­ва. Значение тока при этом существенно зависит от места обры­ва рельса и сопротивления изоляции рельсовой линии.

Критическими называют сопротивление балласта r_б.крит и мес­­то обрыва х_крит , при которых ток в приемнике РЦ оказывается максимальным.

В контрольном режиме ток приемника в самых неблаго­при­ят­ных условиях должен снижаться до значения тока надежного возврата.

Схема замещения РЛ при контрольном режиме

- сопротивление изоляции критическое численно равно длине

рельсовой линии.

- вносимое сопротивление в месте повреждения рельса

Коэффициенты рельсового ЧП в контрольном режиме –

Aк, Bк, Cк, Dк.

Расчет проводится при следующих условиях:

Uр.к.=Uр.н.о.

Iр.к.=Iр.н.о.

Определяются значения Uп.к и Iп.к. и сравниваются с Uп.н и Iп.н. в нормальном режиме.

Рассчитывается коэффициент контрольного режима