4.2 Рейкові кола при автономній тязі

Рейкові кола постійного струму

На неелектрифікованих лініях по РК протікає лише сигнальний струм: завади від тягового струму тут відсутні. Через це на таких лініях можуть застосовуватися РК будь-якого типу: постійного або змінного, з безперервним або імпульсним живленням. Практично на лініях з автономною тягою широко використовуються РК постійного струму, які найбільш прості за улаштуванням і споживають малу потужність.

До переваг РК постійного струму можна віднести можливість їх резервного електроживлення від акумуляторів, що особливо важливо для ділянок з ненадійним електроживленням. Апаратуру розташовують в релейних шафах (РШ), а джерела живлення (випрямлячі та акумулятори) - в батарейних, які встановлюють поруч з РШ.

В РК з безперервним живленням (див.рис.нижче) використовують нейтральне колійне реле типу АНШ. РК отримує живлення від випрямляча ВАК-14. Для резервного живлення передбачений акумулятор АБН-72, який працює в режимі безперервного підзаряду від ВАК-14.

В якості обмежувача використовується регульований резистор 6 Ом. Для дії пристроїв автоматичної локомотивної сигналізації (АЛС) схема допускає можливість її кодування з живлячого або релейного кінця.

Для контролю замикання ізолюючих стиків (ИС) передбачають чергування полярності  струму в суміжних РК. У випадку замикання ИС струми суміжних РК компенсуються і колійні реле обох вільних РК відпустять свої якорі, чим контролюється справність ИС. Для кращої компенсації сигнальних струмів в суміжних РК по обидва боки ИС розміщують живлячі або релейні кінці.

Якщо ИС замикаються при зайнятому РК, то створюється можливість підживлення колійного реле від джерела суміжного РК, в той час як своє джерело зашунтоване. Таким чином, контроль замикання ИС відсутній як раз в той момент, коли він найбільш необхідний. До недоліків РК постійного струму з безперервним живленням слід віднести також малу граничну довжину (до 1500 м), відсутність захисту від блукаючих струмів, в тому числі від зворотних струмів вагонного освітлення і опалення при центральному джерелі електропостачання пасажирських поїздів. Тому такі РК використовують тільки на станціях ділянок, які не піддаються впливу блукаючих струмів.

На перегонах при АБ використовують імпульсні РК (див.рис.нижче). Періодичне замикання (імпульс) і розмикання (інтервал) кола живлення виконуються контактом безперервно працюючого маятникового трансмітера. В якості колійного реле И слугує імпульсне поляризоване реле ИМШ-0,3. Контакти імпульсного реле через їх безперервне перемикання не можуть бути використані в колах контролю вільності блок-ділянок і увімкнення ламп світлофорів, тому на релейному кінці додатково встановлюють його повторювач - реле П, яке працює від конденсаторного дешифратора і утримує якір безперервно притягнутим при імпульсній роботі реле И.

В інтервалі, коли замкнутий тиловий контакт реле И, заряджається конденсатор С1 через резистор R та діод VD1, одночасно струм протікає через дросель L, в якому запасається енергія магнітного поля. Під час імпульсу , коли замикається фронтовий контакт реле И, конденсатор С1 розряджається на обмотку реле П і конденсатор С2 через резистор R та дросель L; одночасно на цих елементах виділяється енергія, накопичена в дроселі. Реле П збуджується, і конденсатор С2 заряджається.

В наступному інтервалі заряджається конденсатор С1, а реле П протягом інтервалу отримує живлення від конденсатора С2. В імпульсі струм від конденсатора С1 і дроселя протікає через обмотку реле П і конденсатор С2. Таким чином, при імпульсній роботі реле И безперервно перемикає свій контакт в колі конденсаторного дешифратора. Реле П, отримуючи живлення в кожному імпульсі від конденсатора С1 і дроселя, а в кожному інтервалі - від конденсатора С2, безперервно утримує якір притягнутим.

При вступі поїзда на РК або порушенні цілісності рейкової нитки припиняється імпульсна робота релеИ, тиловий контакт його буде безперервно замкнутий, і конденсатор С1 н езможе розрядитися на обмотку реле П і конденсатор С2. Після розряду конденсатора С2 (приблизно 1с) реле П відпускає якір, фіксуючи зайнятість РК.

Схема дешифратора забезпечує захист від струмів завад, змінного кодового струму АЛС, а також виключає можливість спрацювання реле П при зайнятому РК у випадку пошкодження окремих елементів схеми. 

При замиканні ИС і зайнятому РК в обмотку реле И може потрапляти змінний кодовий струм АЛС частотою 50 Гц (на схемах вище не показано). Якір реле И починає вібрувати з частотою 50 Гц, оскільки це реле є швидкодіючим. При цьому можливе замикання його фронтового контакту. Для виключення спрацювання колійного реле П в коло розряду конденсатора С1 включений обмежуючий дросель L з великим індуктивним опором, який перешкоджає зростанню напруги на обмотці реле П і конденсаторі С2 до напруги спрацювання. Справність дроселя контролюється при нормальній роботі дешифратора: у випадку замикання дроселя напруга на реле П стає недостатньою для його спрацювання.

Діод VD1 розділяє кола заряду і розряду конденсатора С1. Діод  VD2 захищає контакт реле И від іскроутворення.

Зараз замість конденсаторного дешифратора використовується релейний дешифратор (див.рис.нижче). В ньому використовуються додаткові реле: повторювач імпульсного реле И1 типу ИМШ1-1700, повільнодіючий повторювач ПИ типу АНШМ2-760 та його повторювач ПИ1 типу АНШ2-700, а також основне реле П типу АНШ2-700. Кремнієві діоди  VD2,  VD3 та  VD4 забезпечують уповільнення реле на відпускання, а діод  VD1 виключає потрапляння струмів, що циркулюють через діод  VD2 і обмотку реле ПИ струмів в інші кола. 

Переваги релейного дешифратора: відповідає всім вимогам безпеки, що розглянуті для конденсаторного дешифратора; більша стабільність роботи за рахунок виключення зі схеми конденсаторів, параметри яких залежать від тривалості їх роботи і температури навколишнього середовища; більш стабільний час відпускання якоря колійного реле (0,9-1 с).

В імпульсних РК постійного струму колійне реле завжди розміщують на вихідному кінці блок-ділянки, тобто імпульси для живлення реле посилаються по ходу поїзда. 

Помилкове спрацювання імпульсного реле від струму суміжного РК при замиканні ИС виключається чергуванням полярності струму в суміжних РК. Імпульсне реле спрацьовує лише від імпульсів струму власного кола. 

Переваги імпульсного РК в порівнянні з РК безперервного живлення: більш висока чутливість до шунта та зламу рейки, більша довжина РК (до 2600 м).

Переваги і недоліки РК постійного струму

Переваги: простота, надійне резервування живлення від акумуляторних батарей та мале споживання електроенергії.

Недоліки: вплив так званих струмів акумуляторного ефекту на ділянках із залізобетонними шпалами; самі акумулятори критичні до зміни температури навколишнього середовища, для їх розміщення необхідні спеціальні батарейні шафи, які вимагають догляду та огляду, ємність акумулятора не забезпечує можливість дії АЛС при резервному живленні; апаратура РК повинна розміщуватися безпосередньо уздовж колії. Тому на ділянках з автономною тягою перевага надається РК змінного струму.

Рейкові кола змінного струму

На приймально-відправних коліях станцій при автономній тязі можуть використовуватися РК змінного струму частотою 50 Гц з малогабаритною апаратурою та з безперервним живленням. В такому РК використовуються малогабаритні трансформатори ПТМ або ПТМ-М на живлячому кінці та РТ-3 або РТ-3М на релейному. В якості трансформаторів можуть використовуватися також ПРТ-А або ПРТ-М на живлячому кінці, а на релейному - ПРТ-А (ПРТ-М) або СТ-3 (СТ-3М). R0 являється обмежувачем струму і забезпечує шунтовий ефект РК. В якості колійного реле використовується реле АНВШ2-2400. Таке РК може бути кодованим і некодованим.

Живлячі та релейні трансформатори встановлюють біля колії в трансформаторних ящиках ТЯ або релейних шафах РШ, а колійне реле - на посту ЕЦ або в приміщенні чергового по станції. 

Для контроля замикання ИС вторинні обмотки трансформаторів включають таким чином, щоб забезпечувалося чергування миттєвих полярностей струму в суміжних РК, а по обидва боки  від ИС встановлюють однойменні прибори (реле-реле, трансформатор-трансформатор). З цієї ж причини полярність кодового струму при кодуванні з релейного кінця повинна співпадати з полярністю струму колійного трансформатора і бути протилежною полярності струму  в суміжному РК.

У випадку замикання ИС через протилежний напрямок струму від трансформаторів суміжних РК загальний струм знижується і стає менше струму відпускання реле. Обидва колійних реле відпускають якорі, і замикання ИС може бути своєчасно виявлені. Але, якщо РК зайняте поїздом, і в цей момент виникло замикання ИС, то колійне реле буде отримувати живлення тільки від джерела суміжного РК. Тому такі РК потребують більш ретельного огляду, особливо ИС. Ці РК застосовують в основному для обладнання колійних і стрілочних ділянок, по яким не проходять поїзні маршрути, - для маневрових районів, під'їзних колій тощо. На перегоні такі РК не застосовують.

Фазочутливі РК змінного струму 50 Гц, які використовуються на станції, можуть бути кодовані і некодовані. Оскільки в якості колійного реле використовується реле типу ДСШ, то на релейному кінці встановлюється конденсатор Ср, за допомогою якого досягається зсув фази напруги на колійній обмотці по відношенню до місцевої обмотки на кут 97°, необхідний для нормальної роботи фазочутливого реле. В таких РК теж використовують чергування миттєвих полярностей (або фаз) змінного струму.

Більш надійними в роботі є фазочутливі РК змінного струму 25 Гц, які також використовуються на станції. Такі РК теж можуть бути кодовані і некодовані. Кодовані РК використовують по головних коліях станції. Кодування РК може здійснюватися як з живлячого, так і з релейного кінця змінним струмом частотою 50 Гц. На бокових коліях станцій використовують некодовані РК. Більш висока надійність заключаєтсья в тому, що частота сигнального струму РК в два рази відрізняється від промислової частоти змінного струму 50 Гц, від якого працюють всі пристрої на станції.

Кодові РК змінного струму 50 Гц без дросель-трансформаторів використовують на перегонах ділянок без електротяги з урахуванням наступної електрифікації або там, де не передбачається перехід на електротягу, але є надійне джерело електропостачання змінного струму 50 Гц від основної і резервної лінії.