Механизация, автоматизация сортировочных горок - Горочные рельсовые цепи

Цель работы. Изучение принципа построения нормально разомкнутой рельсовой цепи переменного тока и схем зашиты от кратковременной потери шунта.

Краткие сведения из теории

Все стрелочные и межстрелочные участки распределительной части горки оборудуются рельсовыми цепями, к которым предъявляются требования, обусловленные спецификой горочной автоматики:

1. Наличие предстрелочного участка lпу, м, для стрелочной рельсовой цепи (рисунок 1)

где Vв - максимальная скорость движения отцепа, м/с;
tпc - время перевода стрелки, с;
tзан _ время реакции путевого реле на занятие рельсовой цепи, с.

Для сокращения длины предстрелочного участка на горках применяют быстродействующие приводы типа СПГБ-4, СПГБ-4М (время перевода, с: 0,6; 0,58; 0,55, соответственно). Время tзан равно 0,15 с.

1. Относительно малая длина рельсовой цепи, равная 12,5 м, позволяет уменьшить интервалы между скатывающимися с горки отцепами.
2. Повышенная шунтовая чувствительность обусловлена переходным сопротивлением между скатами и рельсами, зависящим от загрязнения контактирующих поверхностей. Величина переходного сопротивления может доходить до 0,5 Ом, а в некоторых случаях имеет место полная потеря шунта. Нормативная чувствительность горочных рельсовых цепей принята 0,3 Ом, а для нормально разомкнутой рельсовой цепи частотой 25 Гц-0,5 Ом.
3. Устойчивость работы рельсовых цепей при пониженном сопротивлении балласта из-за загрязнения его химическими веществами, солями и другими элементами, которые попадают на земляное полотно при скатывании вагонов с горки.
4. Максимальное быстродействие при срабатывании путевого реле. Время срабатывания путевого реле не должно превышать 0,15 с. Это требование обусловлено необходимостью сокращения длины предстрелочного участка, а также работой схемы автоматического возврата стрелок в маршрутном и программном режимах ГАЦ. За время срабатывания путевого реле отцеп пройдет часть предстрелочного участка, и если в конце этого отрезка времени будет дана команда на автовозврат, то оставшейся длины предстрелочного участка может оказаться недостаточно для того, чтобы стрелка полностью перевелась до вступления отцепа на остряки.

Для обеспечения необходимого быстродействия, повышенной шунтовой чувствительности и устойчивости к изменениям состояния балласта на горках применяют нормально разомкнутые рельсовые цепи НРЦ [2, с. 84-90].
Схема НРЦ [2, рисунок 55] состоит из двух замкнутых и взаимно связанных контуров: путевого и местного.
Путевой контур состоит из вторичной обмотки путевого трансформатора типа ПТМ, устанавливаемого в путевой коробке, перемычек, рельсов и шунта вагонных скатов. Путевой контур работает при сравнительно больших токах и низких напряжениях. Первичная обмотка путевого трансформатора, два последовательно включенных резистора, обмотка путевого реле, кабельные жилы и соединительные провода вместе с источником переменного тока напряжением 220 В образуют местный контур, работающий при малых токах и относительно высоких напряжениях. Обмотка путевого реле типа НВШ1-800, выпрямители которого соединены по однополупериодной схеме, включена параллельно одному из резисторов. При свободном участке путевой контур замкнут на сопротивление балласта. В местном контуре течет ток, величина которого недостаточна для удержания якоря путевого реле. При шунтировании рельсовой цепи сопротивление в путевом контуре резко снижается, что вызывает возрастание тока в местном контуре - и путевое реле срабатывает. Напряжение на обмотке путевого реле типа НВШ1- 800 при отсутствии отцепа и самых неблагоприятных условиях, т.е. при напряжении сети 242 В и сопротивлении балласта 5 Ом, не должно превышать 12 В, а при шунте 0,3 Ом должно быть не менее 38 В.
При наличии вблизи горки электротяги переменного тока питание нормально разомкнутых рельсовых цепей осуществляется током частотой 25 Гц от электромагнитного статического преобразователя частоты типа ПЧ 50/25 [2, рисунок 54]. В качестве путевого применяется импульсное реле типа
ИМВШ-110 или ИВГ, защищенное от попадания тягового тока фильтром типа ФП-А. Учитывая, что у реле ИМВШ-110 только один контакт, применяют его обратный повторитель НМВШ-2000. Напряжение на путевом реле при свободном участке (при напряжении питания 120 В и сопротивлении кабеля и троса 0,5 Ом) должно быть не более 1,8 В, а при шунте 0,5 Ом - не менее 4,8 В.
Основным недостатком нормально разомкнутых рельсовых цепей является отсутствие контроля целостности элементов (джемперных перемычек, кабеля, рельса), и если по горочным участкам организуются маршруты по приему и отправлению поездов, то применение нормально разомкнутых рельсовых цепей запрещается. В этом случае могут быть использованы переключаемая рельсовая цепь переменного тока 25 Гц [2, рисунок 90], нормально замкнутая рельсовая цепь 50 Гц [2, рисунок 57], тиристорная нормально замкнутая рельсовая цепь [2, рисунок 58].
С целью исключения опасных ситуаций при кратковременной потере шунта стрелочные путевые участки дополняются магнитными педалями типа ПБМ-56 с блоками медленнодействующих повторителей педальных реле, которые обеспечивают подпитку путевого реле в течение 2 с после прохождения над педалью каждого ската. На головных и пучковых стрелках устанавливают две педали: одна на расстоянии 4 м, вторая - 5,5-6 м от остряка стрелки. На прочих стрелочных участках применяют по одной педали на расстоянии 4 м от остряков стрелки. Педаль типа ПМБ-56 [2, рисунок 59] представляет собой датчик, состоящий из постоянного магнита и обмотки. При приближении колеса к педали величина и конфигурация магнитного поля вокруг магнита изменяются, в результате чего в обмотке возникает ЭДС определенной полярности. В качестве приемника сигналов служит поляризованное реле типа РП-7 с сопротивлением обмотки 300 Ом (сопротивление обмотки педали также равно 300 Ом). Вместо РП-7 на ряде горок успешно применяются полупроводниковые схемы включения педали. Надежная работа педали гарантируется при скорости от 1 до 30 км/ч.
Кроме магнитных педалей для фиксации наличия отцепа на стрелочной рельсовой цепи широко применяют фотоэлектрические устройства ФЭУ [2, рисунок 66]. Осветитель и фотодатчик ФЭУ устанавливают по обе стороны пути на расстоянии 5,5-9 м друг от друга. В качестве фотодатчика применяют фоторезистор типа ФСК-1. В осветительном узле используют электрическую лампу линзового светофора типа ЖС 12-25 (U = 12 В, Р = 25 Вт).
Типовые ФЭУ, использующие открытый канал видимого света, работают неустойчиво из-за затухания светового потока при тумане, дожде, снегопаде. Поэтому в настоящее время используются ФЭУ, работающие в инфракрасном диапазоне волн (ФЭУ-ИК) [4, с. 115-117] и диапазоне СВЧ (РТД-С) [4, с. 113-115], которые будут постепенно заменять типовые ФЭУ.

На стадии опытных испытаний находится устройство для фиксации свободности и занятости стрелочной секции по методу счета осей, вошедших на участок и вышедших из него. Для этого устройства разработан путевой датчик дифференциально-трансформаторного типа ДП50-80 [2, рисунок 55].
В типовых решениях оборудования горок системами ГАЦ в последнее время применяют блок комплексной защиты, в котором объединены схемные решения по увязке ФЭУ и педалей с приборами рельсовой цепи [4, с. 117-118].

Оборудование и приборы

1. Макет нормально разомкнутой рельсовой цепи с путевым реле типа НВШ1-800.
2. Макет фотоэлектрического устройства ФЭУ.
3. Магнитные педали типа ПБМ-56, ДП50-80, ДП50П.

Порядок выполнения работы

1. Изучить принцип действия, устройство, параметры и правила регулировки нормально разомкнутых рельсовых цепей частотой 25 и 50 Гц [2, с. 84-90].
2. Изучить принцип действия и конструктивные особенности путевых датчиков типа ПБМ-56 и ДП50-80 [2, с. 94-98].
3. Ознакомиться с устройством и параметрами фотоэлектрического устройства [2, с. 98-100].
4. Рассчитать длину предстрелочного участка для различных исходных данных и результаты занести в таблицу 1.

Таблица I

1. Пользуясь переключателем на лицевой панели макета рельсовой цепи, наложить шунты различной величины и измерить напряжение на путевом реле при номинальном питающем напряжении 220 В. Данные измерений свести в таблицу 2.

В соответствии с таблицей 1 построить график зависимости напряжения на путевом реле Up от сопротивления шунта гш.

1. Поднося к педали металлический предмет (например молоток), наблюдать взаимодействие реле в блоке медленнодействующих повторителей БМП. Объяснить характер взаимодействия реле в блоке БМП.
2. Определить центр магнитной педали ПБМ-56 на стенде.
3. Измерить напряжение на фотоприемнике фотоэлектрического устройства при включенном излучателе.

Оформление отчета

Краткое описание особенностей горочных рельсовых цепей, путевых датчиков и ФЭУ; порядок выполнения работы с занесением результатов экспериментов в таблицы; графики зависимостей, построенные на основании данных измерений; ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Напряжение на путевом реле ИМВШ-110 и НМШ1-800 при свободной и занятой рельсовой цепи.
2. Суммарное замедление реле в блоке БМП.
3. Принцип действия переключаемой рельсовой цепи переменного тока 25 Гц.
4. Принцип действия нормально замкнутой тиристорной горочной рельсовой цепи.
5. Способ отыскания центра магнитной педали ПБМ-56.
6. Основные габаритные размеры при установке фотоэлектрического устройства на пути.
7. Недостатки педали ПБМ-56.
8. Назначение предстрелочного участка.
9. Понятие комплексной защиты стрелок.
10. Недостатки ФЭУ.