7.7 Основні вимоги до рк і режими роботи рк.

До РК є різні вимоги, зумовлені специфікою їх роботи. Виконання цих вимог забезпечує надійність роботи систем автоматики і телемеханіки на залізничному транспорті. При цьому найбільше уваги приділяють запобіганню подачі неправдивої інформації про вільність РК, оскільки це порушує умови безпеки руху поїздів.

Основні вимоги до РК такі. При відсутності рухомого складу на РК колійний приймач повинен надійно фіксувати вільність РК. При шунтуванні в будь-якій точці рейкової лінії хоча б однією колісною парою, а також при повному злому рейки повинен фіксуватися зайнятий стан рейкового кола. В кодових і кодованих РК із вступом поїзда на вхідний кінець під котушками, що приймають, повинен забезпечуватися нормальний струм АЛС, необхідний для дії приймальних локомотивних пристроїв.

Відповідно з цими вимогами розрізняють основні режими роботи РК – нормальний, шунтовий, контрольний і режим АЛС. У всіх режимах РК повинні надійно функціонувати у всьому діапазоні вимірювання параметрів рейкової лінії, коливання напруги джерела живлення, а також в умовах впливу перешкод тягового струму і від інших джерел. РК повинні виключати небезпечні положення при замиканні ізолюючих стиків, коли колійний приймач одержує сигнали з суміжного РК. Необхідно відзначити , що вимоги до різних режимів у більшій мірі є протилежні, тобто значення змінних параметрів, які є сприятливими в одному режимі, в іншому діють несприятливо. Правильно збудоване і відрегульоване рейкове коло повинно забезпечувати вимоги всіх режимів.

Нормальний режим (регульований) відповідає вільному стану РК. В цьому режимі колійне реле при безперервному живленні надійно утримує якір в притягнутому положенні, а при імпульсному живленні надійно спрацьовує від кожного імпульсу при несприятливих умовах. Несприятливими умовами для нормального режиму є ті, які призводять до зменшення струму в колійному реле, тобто мінімальна напруга джерела живлення, максимальний опір рейок і мінімальний опір ізоляції. Якщо в цих умовах забезпечується нормальна робота колійного реле, то при всіх інших умовах (підвищена напруга джерела живлення, зменшення опору рейок і підвищення опору ізоляції) ця робота тим більше буде забезпечена.

Шунтовий режим відповідає зайнятості РК рухомим складом. В цьому режимі колійне реле при безперервному живленні повинне надійно відпускати якір, а при імпульсному (кодовому) живленні виключається можливість спрацювання реле від імпульсів струму. Оскільки вимоги шунтового режиму протилежні вимогам нормального, то і несприятливі умови цього режиму також протилежні умовам нормального режиму.

Несприятливими умовами для шунтового режиму є ті, які призводять до збільшення струму в колійному реле: максимальна напруга джерела живлення, мінімальний опір рейок і максимальний опір ізоляції, які для даного режиму в розрахунках дорівнують безконечності, тобто вважається, що існує витік струму через шпали і баласт. Якщо шунтовий режим при цих умовах забезпечується, то при всіх інших умовах він також буде забезпечуватися.

Надійність роботи РК в шунтовому режимі характеризується шунтовою чутливістю, яка відповідає максимальному значенню опору. Включення цього опору між рейками призводить до відпускання якоря колійним реле. Шунтова чутливість відповідно до діючих технічнх умов повинна бути не менше 0,06 Ом. Її перевіряють накладанням на рейки дослідного нормального шунта опором 0,06Ом, при накладанні якого в будь-якій точці рейкової лінії колійне реле повинно відпускати якір (безперервне живлення) або не повинне перекидати якір (імпульсне живлення). Для колісних пар вводять межовий опір, який не повинен бути більшим ніж 0,06 Ом.

Дійсний опір поїзного шунта, що створюється колісними парами рухомого складу, переважно складає тисячні долі Ома, тому шунтування кола скатами поїздів здійснюється як правило, з великим запасом по надійності. При появі іржі на поверхні рейок чи колісних пар, обледеніння чи забруднення рейок, особливо при шунтуванні легкими рухомими одиницями, опір шунта збільшується. Однак у всіх випадках він не повинен перевищувати 0,06 Ом.

Шунтова чутливість кола залежить від опору на його кінцях. Чим більший опір на кінцях, тим вища чутливість рпи інших однакових умовах, так як більш високий опір легше шунтується поїздним шунтом. Якщо опори на кінцях РК не рівні між собою, то шунтова чутливість вища там, де більший опір. Таким чином за умовами забезпечення шунтового режиму опори по кіцях повинні вибиратися по можливості більш високими.

Контрольний режим чи режим пошкодженої рейки відповідає порушенню цілісності рейкової нитки (тріснута чи відсутня рейка) при вільності рейкового кола. В цьому режимі колійне реле не повинне спрацьовувати, тобто вимоги цього режиму співпадають з вимогами шунтового режиму. Тому несприятливі умови для цього режиму будуть такими, які призводять до збільшення струму в реле. При цих умовах є максимальною напруга джерела живлення і мінімальний опір рейок. Але на відміну від шунтового режиму несприятливі умови контрольного режиму створюються не у випадку максимального опору ізоляції, а при деякому критичному його значенні. Це пояснюється тим, що при , що відповідає відсутності витоку струму через баласт, у випадку тріснутої рейки чи при її вилученні порушується коло струму для колійного реле і створюються хороші умови для відпускання якоря реле.

При мінімальному опорі ізоляції напруга на реле теж мінімальна і у випадку пошкодження рейки незначне зменшення струму в реле призводить до зупинки його роботи. Несприятливі умови створюються при деякому критичному опорі ізоляції, коли у випадку пошкодження рейки коло струму зберігається (за рахунок протікання струму через баласт) і водночас опір ізоляції достатнь великий, що призводить до збільшення струму колійного реле.

Контрольний режим забезпечується тим краще, чим нижчий опір на кінцях (за умовами забезпечення контрольного режиму опір покінцях рейкового кола повинен вибиратися більш низьким). При малому опорі на кінцях збільшується опір передачі, викликаний пошкодженням рейки, що призводить до більш різкого зменшення струму в колійному приймачі і тим самим підвищується чутливість до пошкодженої рейки.

Якщо опір на кінцях великий, то зміна опору передачі, викликана пошкодженням рейки, буде менш різкою, тому чутливість РК в контрольному режимі зменшується. Таким чином вимоги до підбору опорів на кінцях за умовами шунтового і контрольного режимів є протилежними.

На основі теоретичних і експериментальних досліджень встановлено що у використовуваному на залізницях колишнього СРСР діапазоні частот оптимальний опір на кінцях повинен бути в межах 0,2-0,4Ом. При цьому забезпечується робота рейкових кіл у всіх режимах.

Режим АЛС відповідає вступі поїзда на вхідний кінець РК. В цьому режимі струм в рейках під приймальними котушками локомотива повинен бути не меншим за струм, необхідний для надійної роботи приймальних пристроїв АЛС на локомотиві. Мінімальний розрахунковий струм повинен бути не меншим 1,2 А при автономній тязі, 2 А – при електротязі постійного струму і частоті сигнального струму 50 Гц, 1,4 А – при електротязі змінного струму і сигнальному струмові частотою 25 чи 75 Гц. Вимоги цього режиму співпадають з вимогами нормального режиму оскільки врежимі АЛС необхідно забезпечити заданий струм на релейному кінці в самих несприятливих умовах. Тому несприятливі умови режиму АЛС співпадають з несприятливими умовами нормального режиму – мінімальна напруга джерела живлення, максимальний опір рейок і мінімальний опір ізоляції.

Режим короткого замикання відповідає моменту шунтування живлячого кінця РК колісними парами рухомого складу. Цей режим не є основним, при ньому перевіряється лише те, чи потужність короткого замикання при максимальній напрузі не перевищує допустимої номінальної потужності джерела живлення.

Несприятливі умови для всіх розглянутих режимів роботи рейкових кіл наведені в таблиці 7.5

Таблиця 7.5

Режим роботи рейкового кола	Напруга джерела живлення	Опір
		рейок	ізоляції
Нормальний	Мінімальна	Максимальний	Мінімальний
Шунтовий	Максимальна	Мінімальний	Максимальний
Контрольний	Максимальна	Мінімальний	Критичний
АЛС	Мінімальна	Максимальний	Мінімальний
Короткого замикання	Максимальна	-	-

Умови роботи РК у всіх режимах при заданих, нормальних параметрах рейкової лінії і оптимальному виборі опорів на кінцях залежить від довжини РК, частоти сигнального струму, коефіцієнта повернення колійного приймача та інших факторів. Довжина РК багато в чому визначає умови роботи РК у всіх режимах. Гранично допустиму довжину при заданій частоті сигнального струму вибирають такою, щоб рейкове коло працювало надійно у всіх режимах. Якщо довжина рейкового окла менша гранично допустимої то воно працює в більш легких умовах, і всі режими у ньому забезпечуються з деяким запасом.

У більшості випадків гранична довжина рейкового кола визначається за умовами контрольного режиму.Достатньо точним кри терієм вибору довжини рейкового кола для різних частот сигнального струму є параметр l , тобто затухання рейкової лінії, яке повинно лишатися приблизно постійним. Тому що, із збільшенням частоти струму також зростає, то гранична довжина рейкового кола зменшується.

Мал. 7.17 Графік залежності граничної довжини рейкового кола від частоти сигнального струму.

Мал. 7.18 Графіки роботи рейкового кола в нормальному і шунтовому режимах.

Розрахункова допустима довжина РК з частотою сигнального струму 25 Гц l_доп= 3500м (практично вона дорівнює 2500м); 50 Гц - l_доп = 3000м (прийнята 2600м); 75 Гц - l_доп = 2700м ( прийнята 2600м). При більш високих частотах сигнального струму допустима довжина зменшується зворотньо пропорційно до квадратного кореня з частоти сигнального струму (мал. 7.17). Допустима довжина залежить від коефіцієнта повернення колійного приймача (колійного реле), який в значній мірі визначає чутливість РК до шунта і пошкодженої рейки. Коефіцієнт повернення характеризує відношення робочого струму (напруги) до струму (напруги), при якому надійно фіксується зайнятість РК. До рейкового кола безперервного живлення з колійним реле коефіцієнт повернення реле

,

де І_о і І_р – відповідно струми відпускання і спрацювання колійного реле.

Для більшої гарантії забезпечення контрольного і шунтового режимів прийнято, щоб фактична сила струму в обмотках реле в цих режимах не перевищувала 60% струму відпускання якоря реле. Тому розрахунковий коефіцієнт надійного повернення К_ВН=0,6І_о/І_р. Враховуючи, що К_В для більшості колійних реле не перевищує 0,5, для надійного забезпечення шунтового і контрольного режимів потрібно, щоб струм в обмотках реле РК з безперервним живленням при накладанні шунта чи пошкодженні рейки складав не більше 30 % струму спрацювання (мал. 7.18, а). При такому малому коефіцієнті повернення всі режими РК постійного струму надійно забезпечуються, якщо довжина РК не перевищує 1500 м.

В імпульсних РК відпускання якоря реле забезпечується в кожному інтервалі між імпульсами (мал. 7.18, б). Тому для забезпечення шунтового і контрольного режимів достатньо, щоб при накладанні шунта чи пошкодженні рейки струм в обмотках зменшувався до значення, яке забезпечує надійне не спрацювання реле. Цей струм ( І_нн) дорівнює 75% від робочого. Коефіцієнт повернення імпульсного РК складає К_вн=І_нн/І_р =0,75.

Більш високий коефіцієнт повернення зумовлює високу чутливість РК до шунта і пошкодження рейки. Це дозволяє збільшити допустиму довжину до 2600 м. При цьому забезпечується така ж чутливість до шунта і пошкодженої рейки, як і в РК з безперервним живленням довжиною 1500 м. Однак невірно було б вважати, що тільки при імпульсному живленні можна досягнути підвищення коефіцієнта повернення і як наслідок цього допустимої довжини рейкового кола. Існують технічні засоби, які дозволяють реалізувати високий коефіцієнт повернення і при безперервному живленні. У наступних розділах підручника будуть розглянуті схеми рейкових кіл, у яких реалізується К_вн , яке наближується до одиниці, при безперервному сигнальному струмі в рейках.

На умови роботи і вибір допустимої довжини РК впливають границі зміни напруги джерела живлення, оскільки нормальний режим роботи повинен забезпечуватися при мінімальній напрузі джерела живлення. Чим стабільніша напруга джерела живлення, тим кращі умови роботи РК, і при інших однакових умовах може бути досягнута більш висока її допустима довжина.

У відповідності до вимог ПТЕ відхилення від встановлених норм напруги в сторону зменшення допускаються не більше 10 %, а в сторону збільшення – не більше 5 %.