Назначение и принцип действия рельсовой цепи.

Рельсовой цепью называется электрическая цепь, проводниками которой являются рельсовые нити участка железнодорожного пути, используемые для передачи электрических сигналов.

Рельсовые цепи предназначены для контролясвободного и занятого состояния участков пути и целостности рельсовых нитей. Рельсовые цепи обеспечивают непрерывную передачу на подвижной состав информации, необходимой для управления и регулирования движения поездов.

Рельсовая цепь содержит источник тока (питающий трансформатор ПТ), приемник тока (путевое реле П) и рельсовые нити участка пути в качестве проводников.

Схема рельсовой цепи.

Ic - сигнальный ток;

ИС – изолирующие стыки.

Ток, подаваемый в рельсовую цепь для контроля ее состояния, называют сигнальным(или блокировочным)током рельсовой цепи. В большинстве случаев в качестве источника тока применяют трансформатор, а в качестве приемника тока – путевое реле или специальный путевой приемник, на выходе которого включено путевое реле. Поэтому место подключения источника тока к рельсам называют питающим или трансформаторным концом рельсовой цепи (П или Т), а приемника тока – релейнымконцом (Р).

Смежные обособленные участки электрически изолируются друг от друга
с помощью изолирующих стыков, которые служат физической границей между рельсовыми цепями. Сигнальный ток замыкается в пределах собственной рельсовой цепи, не оказывая влияния на работу смежных рельсовых цепей.

На месте изолирующего стыка между концами рельсов имеется зазор в пределах
8 – 12 мм, в который устанавливают фибровые пластины. Они имеют профиль рельса и должны выступать за подошву рельсов, чтобы металлическая пыль, пленки стружки, попадающие на концы рельсов смежных рельсовых нитей, не могли создавать токопроводящего мостика и вызвать нарушение нормальной работы рельсовой цепи. Концы рельсов затем скрепляют между собой накладками и болтами.

Тип изолирующего стыкаопределяется способом изолирования болтов и накладок и применяемого при этом материала.

В настоящее время в основном используют изолирующие стыки клееболтового типа. Их изготавливают в стационарных условиях, скрепляя два типовых рельсовых звена металлическими накладками 1, обклеенными с внутренней стороны стеклотканью 2 с помощью эпоксидного клея. Стержни 3 болтов также обклеивают стеклотканью, чтобы не допустить электрического контакта с рельсами. При сборке стыка концы рельсов также покрывают эпоксидным клеем и накладки оказываются не только стянутыми болтами, но и приклеенными к шейкам рельсов. Изолирующие стыки клееболтового типа по сравнению с другими типами являются более надежными по механической прочности и изоляционным свойствам.

Клееболтовой изолирующий стык Изолирующий стык с лигнофолевыми
накладками

Изолирующие стыки композитного типа собирают с накладками из электроизоляционных материалов. Лигнофолевые накладки 3 – продукт прессовки целлюлозы. При закреплении лигнофолевых накладок под головки болтов 4 и гайки 1 прокладывают металлические пластины 2, не перекрывающие изолирующий стык. Таким образом устанавливаются четыре металлические накладки, по две с каждой стороны изолирующего стыка. Поэтому болты, стягивающие лигнофолевые накладки, не изолируют от шейки рельсов. Изоляционные свойства изолирующих стыков с лигнофолевыми накладками достаточно высокие, но по механическим свойствам они уступают стыкам с металлическими накладками.

Рельсовая линия состоит из отдельных рельсов, которые соединяются между собой с помощью температурных стыков. Для обеспечения устойчивой работы рельсовой цепи температурные стыки должны хорошо проводить электрический ток; такие стыки называют токопроводящими. Электропроводимость обеспечивают приварные стыковые соединители. Они состоят из медного гибкого провода площадью поперечного сечения не менее 95 мм², заваренного по концам в стальные наконечники - манжеты. Манжеты стыкового соединителя приваривают к нерабочей грани головки рельсов на расстоянии 100 мм от торца рельсов на 12 – 15 мм ниже поверхности катания. Механическую прочность приварки проверяется постукиванием молоточка по наконечникам рельсового соединителя; при некачественной приварке наконечник отрывается полностью или частично. Плохой электрический контакт вызывает нагрев соединителя при протекании обратного тягового тока по рельсовой нити. Электрическое сопротивление приварного электросоединителя не должно превышать сопротивление сплошного рельса длиной 1,5 м.

Приварной стыковой соединитель:

1 - свободный зазор; 2 - манжета; 3 - медный трос; 4 - хомутик;
5 - зона сплавления медных жилок латунным припоем

В экстренных случаях вместо отдельных приварных соединителей, вышедших из строя, разрешается устанавливать временные соединители, прикрепляемые, к подошве рельса специальными зажимами - струбцинами. Не позднее, чем через трое суток, такие соединители должны быть заменены приварными.

Временный стыковой соединитель:

1 - кабель диаметром 14.3 мм;
2 - специальный болт (струбцина);
3 - гайка;
4 - пружинная шайба;
5 - контактная скоба

Рельсовая цепь в отличие от других видов электрических цепей имеет низкое сопротивление изоляции. Изоляторами рельсовой цепи являются шпалы, лежащие в бетоне или балласте. Из–за плохой изоляции между рельсами возникают токи утечки с одной рельсовой нити на другую, что усложняет работу рельсовых цепей, требует постоянного контроля за их состоянием.

Электрическое сопротивление, оказываемое току утечки в рельсовой цепи, называют сопротивлением изоляции или сопротивлением балласта.

Виды рельсовых цепей.

По способу пропускания обратного тягового тока по ходовым рельсам рельсовые цепи делятся на двухниточные и однониточные.

В двухниточных рельсовых цепях обратный тяговый ток протекает по двум рельсовым нитям. Для его пропуска в обход изолирующих стыков на границе двух смежных рельсовых цепей устанавливают два путевых дросселя или дроссель - трансформатора.

Двухниточная
рельсовая цепь

Iт - обратный тяговый ток; М – тяговый двигатель электропоезда.

Путевой дроссель имеет одну, основную, обмотку из медной шины большого сечения с двумя крайними выводами и выводом средней точки обмотки. Крайние выводы при помощи дроссельных тяговых соединителей подключаются к рельсам, а средние выводы двух смежных путевых дросселей соединяются между собой медной шиной, создавая обратному тяговому току путь в обход изолирующих стыков.

Путевые дроссель – трансформаторы отличаются от путевых дросселей наличием дополнительной обмотки, которая вместе с основной обмоткой образует трансформатор. Дополнительная обмотка используется для подключения приборов питающего и релейного концов рельсовой цепи.

В однониточнойрельсовой цепи обратный тяговый ток, в ее пределах, протекает по одной рельсовой нити.

Однониточная рельсовая цепь

Iт – обратный тяговый ток;
М – тяговый двигатель электропоезда.

Для пропуска обратного тягового тока в обход изолирующего стыка устанавливают между противоположными рельсовыми нитями косой тяговый соединитель.

В однониточной рельсовой цепи рельсовую нить, по которой протекает обратный тяговый ток, называют тяговой нитью, а по которой обратный тяговый ток не протекает – сигнальной или блокировочной нитью.

Так как для пропуска обратного тягового тока должно использоваться не менее двух (тяговых) нитей, то тяговые нити разных путей в определенном порядке объединяют между собой уравнивающими тяговыми соединителями.

Однониточные рельсовые цепи, в основном, применяют в депо; в тоннеле – на перекрестных съездах. В местах перехода с однониточных рельсовых цепей на двухниточные тяговую нить соединяют со средней точкой дроссель – трансформатора ближайшей двухниточной рельсовой цепи.

По конфигурации рельсовые цепи повторяют путевое развитие и делятся на неразветвленные и разветвленные.

Неразветвленные рельсовые цепи устраивают в пределах изолированных участков, не имеющих ответвлений. Такие рельсовые цепи имеют один питающий и один релейный конец.

Неразветвленная рельсовая цепь

ПТ - питающий трансф-тор;

П - путевое реле;
С_о, С_р – конденсаторы;

ДТ - путевой дроссель-трансформатор;
I_c - сигнальный ток.

Разветвленныерельсовые цепи устраивают там, где имеются ответвления (стрелочные секции) и пересечения путей. Такие рельсовые цепи имеют один питающий и 2 или 3 релейных конца в зависимости от числа ответвлений. Разветвленная рельсовая цепь имеет контроль свободности, когда свободны все ее ответвления, и контроль занятости, когда занято хотя бы одно ответвление или питающий конец.

Разветвленная рельсовая цепь

ПТ – питающий трансформатор;
Р₁, Р₂ – релейные концы рельсовой цепи;
П -1, П - 2 – путевые реле;
С_о, С_р – конденсаторы;

Ic – сигнальный ток;
ССП – соединитель стрелочного перевода.

По способу изоляции смежных рельсовых цепей различают рельсовые цепи с изолирующими стыками и бесстыковые (тональные) рельсовые цепи.

Рельсовые цепи с изолирующими стыками– это цепи, которые питаются сигнальным током одинаковой частоты – 50 Гц. В них точно фиксируется граница между смежными рельсовыми цепями.