2. Класифікація рк.

На вітчизняних і зарубіжних залізничних коліях використовують багато видів РК. Наприклад на залізницях СНГ проектують будують чи експлуатують приблизно 90 типів рейкових кіл; більше 80 типів РК використовують на залізницях Франції, США, та ряду інших держав, в яких систами автоблокувань і електричної централізації одержали широке розповсюдження. Велика кількість видів РК зумовлена різноманітністю функцій, які вони виконують, різними видами тяги поїздів і надійністю джерел основного і резервного живлення, місцем використання, типом апаратури, що використовується та іншими причинами.

За принципом дії РК діляться на нормально-замкнуті і нормально-розімкнуті. Нормальний стан – це стан, коли рейкове коло вільне від рухомого складу. В нормально замкнутому РК (мал.7.1) при вільному його стані колійне реле перебуває під струмом, контролюючи вільність і справність всіх елементів РК, а при вступі рухомого складу на РК колійне реле відпускає свій якір, фіксуючи зайнятість РК. Контроль справності всіх елементів в робочому стані є найважливішою властивістю нормально замкнутих РК, завдяки чому вони одержали широке застосування. При всіх несправностях в такому колі (обрив кола, коротке замикання, виключення джерела живлення) пошкодження призводять до відпускання якоря колійного реле і таким чином не виникає ситуацій, які несприятливі для руху поїздів.

В нормально розімкнутому РК (мал. 7.2) джерело живлення і колійне реле розміщують на одному кінці. Колійне реле при вільності РК не збуджене і не контролює справність всіх елементів, тому РК використовується на коліях сортувальних гірок, де рух здійснюється з малими швидкостями, колії знаходяться під постійним наглядом працівників гірки, а згідно з умовами роботи гірок потрібна швидка фіксація зайнятості РК, так як час спрацювання колійного реле значно менший від часу відпускання.

За родом сигнального струму розрізняють рейкові кола постійного і змінного струму. Рейкові кола постійного струму використовують тільки на лініях з автономною тягою, якщо немає систематичних перешкод від сторонніх джерел постійного і змінного струму ( електричного транспорту, систем централізованого електропостачання вагонів пасажирських поїздів, блукаючих струмів і таке інше). Відстань до кінця контактної

Мал. 7.2 Схема нормально розімкнутого РК

мережі суміжних електрифікованих ліній повинна бути не менша 5км. Рейкові кола постійного струму найбільш прості за будовою, але через вказані вище обмеження їх не можна визнати перспективними і в побудові пристроїв автоматики їх не використовують. РК змінного струму використовують на електрифікованих коліях і при автономній тязі. Існує велика кількість РК змінного струму, які відрізняються частотою сигнального струму, структурною будовою, конструктивними елементами, наявністю чи відсутністю ізольованих стиків і ін. параметрами. Джерелами живлення РК змінного струму є трансформатори, перетворювачі і генератори різних видів. При електротязі постійного струму широко використовують струм промислової частоти (50 Гц). Джерелами живлення в такому випадку є колійний трансформатор.

На коліях з електротягою змінного струму частота сигнального струму повинна відрізнятися від частоти тягового струму (50 Гц). На цих коліях використовують сигнальний струм частотою 25 чи 75 Гц. Розроблені і починають вводитися РК змінного з частотою сигнального струму 100-500 Гц, які можна використовувати при будь-якому виді тяги.

До РК змінного струму відносять також і тональні РК, в яких використовують частоти тонального спектру.

За режимом живлення розрізняють РК з безперервним, імпульсним і кодовим живленням. Використання імпульсного чи кодового живлення дозволяє підвищити чутливість РК до шунта і пошкодженої рейки. Але ця перевага досягається лише у випадку використання у вигляді колійного приймача електромагнітних реле. При використанні інших порогових елементів високої чутливості до шунта і при пошкодженні рейок можна досягти і в РК з безперервним живленням. Наприклад, при використанні як порогового елемента тригера, який спрацьовує від кожної півхвилі змінного струму, може бути одержаний коефіцієнт повернення який наближається до одиниці (в імпульсних РК К_в 0,8). Відомі й інші порогові елементи, які дозволяють одержати високий коефіцієнт повернення при безперервному живленні рейкових кіл.

При імпульсному і кодовому режимах живлення досягається більший захист від перешкод, в першу чергу від безперервних перешкод тягового струму. Але крім безперервних перешкод, є ще сильний вплив імпульсних перешкод тягового струму у випадках: включення івиключення тягових двигунів; перерозподіл тягового струму внаслідок безперервної зміни перехідних контактів між колісними парами і рейками; короткочасного розмикання і іскріння струмоприймача. Особливо сильний дія імпульсних перешкод при виникненні на рейках різних непровідних плівок, а також при використанні піску для збільшення зчеплення коліс з рейками.

Безперервні РК мають більш високий захист від імпульсних перешкод, тому що колійне реле безперервних РК більш інерційне і не реагує на короткочасні імпульсні перешкоди. Крім цього в РК з безперервним живленням більш ефективний захист від імпульсних перешкод можна одержати за рахунок штучного сповільнення на спрацювання колійного приймача, наприклад, при використанні повторювача колійного реле із сповільнювачем на спрацювання 0,5-1 с (тривалість імпульсів перешкод, як правило, не перевищує 0,1с). Застосовувати такий захист в імпульсних РК неможливо, тому що в цьому випадку порушеться нормальна робота дешифратора імпульсного або кодового РК. Імпульсні РК менш надійні в умовах експлуатації через механічні зношення контактів імпульсного колійного реле і дешифратора. Вони вимагають частого догляду і перевірки апаратури, що зв’язано з великими затратами робочої сили і засобів при технічному обслуговуванні, тому тенденція до переходу на безперервні РК. На станціях при електротязі змінного струму колись використовували імпульсні РК змінного струму 75 і 25 Гц. При новому проектуванні і спорудженні на станціях використовують безперервні РК змінного струму з фазочутливим реле ДСШ. Рейкові кола з безперервним живленням використані в частотному АБ, в АБ без ізолюючих стиків і централізованим розміщенням апаратури.

В кодових рейкових колах сигнали, що передаються по рейкових лініях, при вільному РК використовують для роботи колійного реле, а при в’їзді поїзда – для роботи АЛС. Крім кодових РК використовуються також кодовані РК. Через них нормально передається безперервний струм для роботи колійного реле, а з моменту зайнятості колії рухомим складом – кодових сигналів АЛС.

За типом колійного приймача розрізняють РК з одноелементними і двоелементними колійними приймачами. Приймачі двох типів повинні мати безперервний вхід і дискретний вихід. Сигнал на вході повинен змінюватися безперервно ( по амплітуді, фазі і частоті) внаслідок зміни ізоляцій РК під дією колісних пар чи при пошкодженні рейок. На виході колійний приймач повинен видавати двійкову дискретну інформацію: РК вільне і справне (1), РК зайняте рухомим складом чи несправне(0). У першому випадку колійне реле в збудженому стані і замкнуті загальний і фронтовий контакти, а в другому випадку реле відпускає свій якір, замикаючи загальний і тиловий контакти.

Одноелементні колійні приймачі мають тільки один вхід, на який поступає сигнал з РК. Такий приймач реагує тільки на амплітуду чи на амплітуду і частоту приймаючого сигналу (при наявності електричного фільтра в приймачі).

Двоелементні колійні приймачі мають два входи. На один із них поступає сигнал з РК (колійний елемент), на інший – від місцевого джерела (місцевий елемент).

На двоелементних фазочутливих приймачах (реле типу ДСШ) між сигналами, що подаються на колійний і місцевий елементи повинно бути визначене фазочутливе відношення (зсув фаз між струмами колійного і місцевого елементів 90⁰). Такий приймач реагує на амплітуду, частоту і фазу сигналу, що приймається з РК. При напрузі нижчій від напруги відпускання чи відхиленні фази на деякий кут колійний приймач фіксує зайнятість чи несправність РК.

В двохелементних гетеродинних приймачах сигнал, який приймається з рейкового кола, і сигнал, який поступає від місцевого генератора (гетеродина), відрізняється оди н від одного по частоті (звичайно різниця частот складає кілька герц). Наприклад, з рекового кола поступає сигнал 75Гц, а від місцевого генератора – 83 Гц (цей генератор використовують одночасно для живлення суміжного рейкового кола). Наявність різниці частоти 8 ГЦ є умовою збудження колійного приймача; приймач фіксує зайнятість або несправність рейкового кола при зменшенні амплітуди сигналу рейкового кола нижче порога спрацювання чи відхиленні частоти більше від нормального допуску ( 1Гц).

Мал. 7.3 Схема пропускання тягового струму в однонитковому та двонитковому рейковому колі.

За способом пропускання зворотного тягового струму РК поділяються на однониткові і двониткові. В однониткових РК (мал. 7.3, а) тяговий струм пропускається по одній рейковій нитці. Однониткові РК прості за будовою, але мають такі недоліки: вони не можуть використовуватись при накладанні АЛС внаслідок сильного впливу перешкод при пропусканні тягового струму по одній рейковій нитці; тягові нитки суміжних колій об’єднуються мідними тросами в декількох точках, що погіршує умови шунтового, а особливо контрольного режимів (режиму пошкодження рейок). Тому однониткові РК використовують тільки на некодованих коліях станцій при довжині РК до 650 м і при умові забезпечення пропуску тягового струму не менше ніж по шести паралельних рейкових нитках на двоколійних дільницях і по трьох – на одноколійних. В інших випадках на станціях, а також в межах перегону використовують двониткові РК (мал. 7.3, б), в яких тяговий струм пропускається по двох рейкових нитках, а для пропуску зворотного струму в обхід ізолюючих стиків для створення замкнутості кола тягового струму використовують дросель-трансформатор (ДТ). Симетричний розподіл тягового струму по двох рейкових нитках створює сприятливі умови для роботи АЛС, тому що напруга перешкод, що діє на кожній з котушок взаємно компенсується. Перешкоди компенсуються і на обмотці ДТ, тому що через кожну його напівобмотку будуть протікати рівні, але в протилежному напрямі, струми перешкод. Тому умови захисту апаратури від впливу тягового струму в двониткових РК кращі, ніж в однониткових.

За місцем використання РК ділять на розгалужені і нерозгалужені. Розгалужені використовують при ізоляції стрілочних дільниць станції. Розгалужені РК можуть мати декілька колійних приймачів ( колійних реле) для контролю вільності та справності колії. В схему контролю послідовно включають фронтові контакти всіх колійних реле розгалуженого кола.