Расчёт кодовой рельсовой цепи переменного тока частотой 25 Гц с путевым приёмником типа ИВГ-М

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра: “Автоматика и телемеханика”

КУРСОВАЯ РАБОТА

тема: «Расчёт кодовой рельсовой цепи переменного тока частотой 25 Гц с путевым приёмником типа ИВГ-М»

Выполнил: Горбачев С.А.

Проверил: Кириленко А.Г.

Хабаровск

2006 г.

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Кодовая рельсовая цепь переменного тока частотой 25 Гц

3. Схема замещения РЦ и расчет коэффициентов четырехполюсников

4. Расчет нормального режима

5. Определение коэффициента перегрузки реле

6. Расчет шунтового режима

7. Расчет контрольного режима

8. Расчет режима короткого замыкания

9. Расчет режима Автоматической Локомотивной Сигнализации

Заключение

Список литературы

Введение

рельсовый цепь реле локомотивный

Системы железнодорожной автоматики и телемеханики играют важную роль в перевозочном процессе, обеспечивая безопасность и ритмичность движения поездов и, тем самым, влияют непосредственно на сроки доставки грузов и их сохранность, безопасность пассажиров и работников, связанных с движением поездов.

Важнейшим элементом практически всех СЖАТ, существенно влияющих на безопасность движения поездов, являются рельсовые цепи (РЦ). Рельсовая цепь представляет собой электрическую цепь, в которой имеются источник питания ИП и путевой приемник П, а проводниками электрического тока служат рельсовые звенья. РЦ выполняют следующие функции: автоматически контролируют свободное или занятое состояние участков пути на перегонах и станциях, а также целостность рельсовых нитей; исключают возможность перевода стрелок под составом; с их помощью передаются кодовые сигналы с пути на локомотив и от одной сигнальной установки к другой; обеспечивают автоматический контроль приближения поездов к переездам и станциям. На магистральных железных дорогах МПС РФ применяют более 30 типов и 800 разновидностей рельсовых цепей.

Данная курсовая работа посвящена расчету кодовой рельсовой цепи переменного тока 25 Гц с реле типа ИВГ-М. В ней производится расчет основных (нормальный, шунтовой, контрольный) и дополнительных (АЛСН, КЗ) режимов работы рельсовой цепи.

1. Исходные данные

n	, (Ом)	, (Ом)	, (Ом км)	, (Ом км)	, (км)	, (Ом)
9,15	150	0,4	0,8	3,5	1,6	0,4

n - коэффициент трансформации изолирующего трансформатора ПРТ-А для питающего и релейного конца;

rсп - сопротивление соединительных проводов между дроссель-трансформатором и изолирующим трансформатором на питающем конце рельсовой цепи;

rоп - минимальное удельное сопротивление изоляции заземления контактных опор;

- длина рельсовой цепи;

rср - сопротивление соединительных проводов между дроссель-трансформатором и изолирующим трансформатором на релейном конце рельсовой цепи;

rиз - удельное сопротивление изоляции рельсовой цепи;

R0 - сопротивление ограничивающего резистора.

Коэффициенты четырёхполюсника изолирующего трансформатора ПРТ-А:

для релейного конца	для питающего конца
			9,15	9,15			0,11

Коэффициенты четырёхполюсника дроссель-трансформатора ДТ-1-150:

для релейного конца	для питающего конца
			3	3

2. Кодовая рельсовая цепь переменного тока частотой 25 Гц

На перегонах с электротягой переменного тока промышленной частоты 50 Гц применяются кодовые рельсовые цепи переменного тока частотой 25 Гц. При такой частоте сигнального тока создается возможность передачи его по рельсам с минимальными потерями, а также обеспечение простых и надежных средств преобразования тока по частоте.

Кодовая РЦ переменного тока 25 Гц, обеспечивает передачу по рельсовой линии кодовых сигналов для увязки между показаниями светофоров и действия АЛС. Кодовые сигналы КЖ, Ж или З посылаются контактами трансмиттерного реле в зависимости от состояния впереди лежащих блок-участков.

Для согласования высокого сопротивления с низким волновым сопротивлением рельсовой линии на обоих концах рельсовой цепи имеются согласующие трансформаторы типа ПРТ-А. Эти трансформаторы вместе с автоматическими выключателями АВМ-1 обеспечивают защиту аппаратуры и обслуживающего персонала от перенапряжений, которые могут возникать при значительной асимметрии тягового тока или при нарушение целости рельсовой линии.

Защита аппаратуры от воздействия тягового тока и грозовых разрядов, осуществляется с помощью разрядников РВН-250.

Для пропуска тягового тока в обход изолирующих стыков устанавливаются дроссель-трансформаторы типа ДТ-1-150 без воздушного зазора с коэффициентом трансформации n = 3.

В качестве путевого приёмника используется импульсное реле с герконом типа ИВГ. От мешающего влияния тягового тока и его гармонических составляющих импульсное путевое реле защищено электрическим фильтром типа ФП-25.

3. Схема замещения РЦ и расчет коэффициентов четырехполюсников

При расчете рельсовых цепей их принципиальные схемы удобно представлять в виде схем замещения.

Для удобства расчетов всех режимов работы РЦ всю аппаратуру питающего конца между источником питания и рельсовой линии удобно представить в виде обобщенного четырехполюсника с коэффициентами Ан, Вн, Сн, Dн; а аппаратуру релейного конца в виде обобщенного четырехполюсника конца рельсовой цепи Ак, Вк, Ск, Dк.

Рассчитаем коэффициенты четырехполюсников Н и К:

1). Коэффициенты четырехполюсника Н:

Ан = ;

Вн = (Ом);

Сн = (См);

Dн = .

2). Коэффициенты четырехполюсника К:

;

;

.

Ак= ;

Вк= (Ом);

Ск= (См);

Dк= .

Учитывая особые требования, предъявляемые к РЦ, их расчет и анализ выполняют в трех основных и двух дополнительных режимах. Параметры четырёхполюсников Н и К постоянные и не зависят от режимов работы рельсовой цепи. Параметры четырёхполюсника РЛ зависят от режима работы рельсовой цепи и изменяются непрерывно вследствие воздействия климатических условий, изменения сопротивления изоляции рельсовой линии, или при наложении шунта либо обрыве рельсовой нити.

4. Расчет нормального режима

При нормальном режиме работы РЦ, то есть при отсутствии подвижного состава, сигнальный ток протекает от источника питания по рельсовым нитям к путевому приемнику. В результате этого путевое реле притягивает свой якорь и замыкает фронтовые контакты, чем фиксируется отсутствие подвижной единицы на контролируемом участке пути.

По нормальному режиму для конкретно длины РЦ определяется требуемое напряжение источника питания, которое обеспечивает на путевом приемнике напряжение надежного срабатывания при наихудших условиях работы РЦ в нормальном режиме (минимальное напряжение источника питания, максимальное сопротивление рельсов и минимальное сопротивление изоляции).

Рис.2. Схема замещения РЦ для расчета нормального режима

Коэффициенты рельсового четырёхполюсника определятся по формулам:

;

;

.

Эквивалентное сопротивление изоляции и заземлений опор контактной сети:

Коэффициент распространения волны в рельсовой линии:

,

где z - удельное сопротивление рельсов.

Волновое сопротивление рельсовой линии:

Коэффициент распространения и волновое сопротивление являются вторичными или волновыми параметрами рельсовой линии.

Коэффициенты рельсового четырехполюсника:

.



Параметры путевого приемника реле типа ИВГ-М:

Uф = 8 В; Iф = 0,04 В; Uр = 4,16 В.

Коэффициент надежного возврата путевого приемника Квн = 0,55.

Напряжение и ток в конце РЛ:

Напряжение и ток в начале РЛ:

Минимальное напряжение и ток ПЧ:

Преобразователь частоты имеет градации напряжения от 5 до 175 В через каждые 5 В, поэтому принимаем В. Коэффициент трансформации, учитывающий наличие на зажимах питающего трансформатора градации напряжения ближайшего большего к расчётному:

,

тогда минимальный фактический ток ПЧ:

Мощность, потребляемая рельсовой цепью в нормальном режиме:

5. Определение коэффициента перегрузки реле

Всю аппаратуру четырёхполюсника К можно заменить входным сопротивлением релейного конца:

,

где - входное сопротивление фильтра ФП-25, нагруженного путевым реле типа ИВГ-М, которое численно равно 200 Ом. Из этого следует:



Обратное входное сопротивление питающего конца:

(Ом).

Коэффициент снижения тока релейного конца:

.

Обратный коэффициент снижения тока в четырехполюснике:

.

Минимальное сопротивление передачи:

,

где z - удельное сопротивление рельсов, которое равно Ом/км.

Максимальное сопротивление передачи:

Тогда коэффициент перегрузки реле:

- коэффициент нестабильности источника питания,

- коэффициент запаса на срабатывание приемника.

Вывод: Коэффициент перегрузки представляет собой отношение фактического значения сигнала на входе приёмника к рабочему значению сигнала. Нормальный режим работы РЦ будет соблюдаться при следующих условиях:

,.

В данной курсовой работе коэффициент перегрузки удовлетворяет этим требованиям (не превышает паспортного и выше минимального коэффициента перегрузки).

Для выполнения нормального режима работы РЦ в наихудших условиях требуется, чтобы фактическое напряжение питания было больше или равно 100 В.

6. Расчет шунтового режима

При шунтовом режиме работы, когда подвижной состав вступает на контролируемый РЦ участок пути, рельсовые нити соединяются через малое сопротивление колесных пар (сопротивление одной колесной пары принимается равным 0,06 Ом). Большая часть сигнального тока проходит через колесную пару и только незначительная часть проходит через путевое реле. Путевое реле отпускает свой якорь и замыкает тыловые контакты, в результате чего фиксируется занятость контролируемого участка пути.

Неблагоприятными условиями для шунтового режима являются те, которые приводят к увеличению тока в путевом приемнике: максимальное напряжение источника питания, минимальное сопротивление рельсов и максимальное сопротивление изоляции.

Надёжность работы РЦ в шунтовом режиме характеризуется шунтовой чувствительностью, которая соответствует максимальному значению сопротивления, включение которого между рельсами приводит к шунтированию путевого приемника. Критерием надёжности шунтового режима является отношение . Шунтовая чувствительность минимальна на концах рельсовой линии, поэтому достаточно определить её на питающем и релейном концах.

Рис.3. Схема замещения РЦ для шунтового режима

Коэффициент шунтовой чувствительности на релейном конце:

.

Коэффициенты четырехполюсника РЛ при наложении нормативного шунта на релейном конце при наихудших условиях для шунтового режима ():

.

Сопротивление передачи при наложении нормативного шунта на релейном конце:

Максимально допустимое напряжение источника питания, при котором реле надёжно притягивает свой якорь при неблагоприятных условиях шунтового режима:

Коэффициент шунтовой чувствительности на релейном конце:

Коэффициенты четырехполюсника РЛ при наложении нормативного шунта на питающем конце при наихудших условиях для шунтового режима ():

.

Сопротивление передачи при наложении нормативного шунта на питающем конце:

Допустимое напряжение источника питания:

Коэффициент шунтовой чувствительности на питающем конце:

Вывод: Полученные коэффициенты шунтовой чувствительности больше единицы, поэтому шунтовой режим для данной РЦ выполняется.

7. Расчет контрольного режима

При контрольном режиме работы РЦ, в случае нарушения электрической целостности рельсовых нитей (лопнул или изъят рельс), ток на входе приемника уменьшается, но не становится равным нулю вследствие наличия обходной цепи через сопротивления изоляции. В этом режиме путевой приёмник выдаёт информацию «Занято» при полном электрическом разрыве рельсовой нити в любой точке рельсовой линии. При самых неблагоприятных условиях напряжение на входе приёмника должно снижаться до напряжения надёжного возврата. Неблагоприятными условиями будут являться максимальное напряжение источника питания, минимальное сопротивление рельсов и некоторое критическое значение сопротивления изоляции. Критическими называются сопротивление изоляции и место обрыва, при которых ток в приёмнике рельсовой цепи оказывается максимальным.

Критерием надёжности контрольного режима является соотношение: - коэффициент чувствительности цепи к повреждённой нити.

Рис.4. Схема замещения РЦ для контрольного режима

Коэффициент чувствительности к поврежденному рельсу:

, где

Uдк - максимально допустимое напряжение источника питания, при котором реле надёжно не притягивает свой якорь при самых неблагоприятных условиях контрольного режима.

Коэффициенты четырехполюсника РЛ при повреждении рельса определим по формулам:

где при частоте 25 Гц., m = 0 - коэффициент распределения тока утечки, и - коэффициенты экранизации рельс.

Коэффициент, учитывающий взаимоиндукцию рельсов:

,

где М12 - коэффициент взаимоиндукции рельсов.

Коэффициенты четырехполюсника РЛ при повреждении рельса:

.

Сопротивление передачи:

Допустимое напряжение источника питания:

Коэффициент чувствительности к поврежденному рельсу:

Вывод: коэффициент чувствительности к повреждённому рельсу больше единицы, поэтому при повреждении рельса РЦ будет надёжно выдавать информацию о занятости блок-участка.

8. Расчет режима короткого замыкания

Режим короткого замыкания - это такой режим, при котором на питающем конце находится подвижная единица. Этот режим является дополнительным. Мощность короткого замыкания при максимальном напряжении не должна превышать допустимую номинальную мощность источника питания. Режим рассчитывается при . Наихудшим условием работы для работы РЦ в этом режиме является максимальное напряжение источника питания.

Рис. 5. Схема замещения для режима короткого замыкания

Входное сопротивление короткого замыкания:

(Ом).

Максимальный ток источника:

Максимальная мощность источника:

Вывод: расчётная мощность источника питания в режиме короткого замыкания не превышает допустимую, что обеспечивает нормальную работу преобразователя частоты.

9. Расчет режима Автоматической Локомотивной Сигнализации

Режим АЛС соответствует вступлению поезда на входной конец рельсовой цепи. В этом режиме ток в рельсах под приёмными катушками локомотива при электротяге переменного тока должен быть не менее 1,4 А, необходимого для надёжной работы приёмных устройств АЛС на локомотиве. Режим АЛС можно назвать нормальным режимом с локомотивным приемником, оба имеют одинаковые наихудшие условия работы ( минимальное напряжение источника питания, максимальное сопротивление рельсовой нити, минимальное сопротивление изоляции).

Рис. 6. Схема замещения для режима АЛС

Критерием режима АЛС является соотношение:

,

где - фактический минимальный ток в рельсовой линии при наложении шунта на удалённом от генератора кодовых сигналов конце рельсовой линии, при самых неблагоприятных условиях, а - нормативный ток АЛС, при котором локомотивный приёмник работает устойчиво (1,4 А).

Фактический ток АЛС:

Сопротивление передачи цепи для режима АЛС:

.

Коэффициент режима АЛС:

.

Вывод: уровень кодового сигнала достаточен для надежного действия локомотивного приемника, так как фактический ток превышает нормативный.

Заключение

В данной курсовой работе рассчитаны три основных (нормальный, шунтовой, контрольный) и два дополнительных (короткого замыкания и АЛС) режима работы кодовой рельсовой цепи переменного тока частотой 25 Гц при наихудших условиях. Работу РЦ в каждом режиме мы оценивали по определенным критериям и нормам. Все режимы работы РЦ полностью удовлетворяют всем нормам и значит РЦ будет обеспечивать получение информации о состоянии участка пути: участок пути свободен, рельсы исправны; участок пути занят подвижной единицей; рельсовая нить участка пути оборвана. Значит рассчитанная нами РЦ гарантирует надежную работу и безопасность движения поездов.

Список литературы

В.С. Аркатов, Ю.А. Кравцов, Б.М. Степенский. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание. - М.: Транспорт, 1990.

В.С. Дмитриев. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики. Учебник для техникумов ж.-д. трансп. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1982.

Сороко В.И., Разумовский Б.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник. В 2-х т. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1981

Размещено на Allbest.ru