СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ДРОССЕЛЬНЫХ ПЕРЕМЫЧЕК ПУТЕВЫХ ДРОССЕЛЬ-ТРАНСФОРМАТОРОВ
METHOD OF CHOKE CABLE STATE DIAGNOSTICS IN TRACK CHOKE TRANSFORMERS

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано при техническом обслуживании рельсовых цепей.
Известен способ контроля состояния дроссельных перемычек путевых дроссель-трансформаторов, согласно которому визуально осматривают места крепления штепселей к шейке рельса и места крепления тросов к штепселям и наконечникам. Затем на каждый трос поочередно устанавливают индикатор тока рельсовых цепей и контролируют ток в тросе, легко постукивая слесарным молотком по штепселю, в котором соответствующий трос закреплен, и покачивая трос рукой. Считается, что при исправных проводах у дроссельных перемычек стрелка индикатора тока рельсовых цепей отклоняется на 2/3 шкалы [1, с.193 - 194].
Способ этот трудоемок и дает весьма неточную информацию о состоянии дроссельных перемычек. Показания индикатора тока рельсовых цепей зависят от величины тока в рельсе, к которому подключена диагностируемая дроссельная перемычка, а ток в рельсах может изменяться на один - три порядка в зависимости от поездной ситуации на электрифицированных участках. Поэтому указанный предел отклонения стрелки индикатора может появляться при весьма различающихся сопротивлениях проводов в дроссельных перемычках.
Дроссельные перемычки являются элементами рельсовых линий в тяговой рельсовой сети. Сопротивления дроссельных перемычек нормируются [2, с.777 - 794]. Для нормальной работы рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации важна не только величина сопротивлений дроссельных перемычек, но и величина асимметрии этих сопротивлений.
Сопротивления дроссельных перемычек увеличиваются с течением времени эксплуатации, и их величина может превысить допускаемые пределы. Разница величин сопротивлений может быть одной из основных причин появления асимметрии тягового тока в рельсовых нитях коротких рельсовых цепей, т.е. одним из основных факторов, вызывающих неустойчивую работу приемников автоматической локомотивной сигнализации и рельсовых цепей от действия помех при повышенной асимметрии тягового тока. Данный способ диагностики не дает никакой информации ни о величине сопротивления дроссельных перемычек, ни о величине асимметрии этих сопротивлений.
Известен также способ двух вольтметров, когда измеряют падение напряжения от тягового и сигнального тока на токопроводящем рельсовом стыке и на одном метре сплошного рельса, а затем, зная удельное сопротивление рельсов электрическому току, по нему протекающему, вычисляют соотношение сопротивлений токопроводящего стыка и одного метра сплошного рельса [3]. Дроссельные перемычки также являются токопроводящими элементами рельсовой нити, поэтому этот способ применим и при контроле сопротивления дроссельных перемычек, однако он не дает никакой информации о величине асимметрии сопротивлений дроссельных перемычек, не позволяет диагностировать состояния элементов этих перемычек.
Сопротивление дроссельной перемычки определяется величиной сопротивлений ее проводов. Каждый провод состоит из последовательно включенных элементов: штепселя, троса, наконечника и переходов «рельс - штепсель», «штепсель - трос» и «трос - наконечник».
Сопротивления штепселя, троса и наконечника в процессе эксплуатации практически не изменяются, поэтому не требуют выполнении операций диагностирования с ними. При нормальной затяжке гаек сопротивление перехода «наконечник - вывод дроссель-трансформатора» не меняется и поэтому проведения специальных операций контроля тоже не требует. Следовательно, контроль сопротивления необходим только в переходах «рельс - штепсель», «штепсель - трос» и «трос - наконечник».
Целью изобретения является обеспечение возможности диагностирования состояния дроссельных перемычек и состояния элементов в каждом проводе многопроводной дроссельной перемычки - состояния переходов «рельс - штепсель», «штепсель - трос» и «трос - наконечник».
Это достигается тем, что измеряют падение напряжения на подключенной к рельсу дроссельной перемычке, вычисляют сопротивление каждой дроссельной перемычки перемножением на удельное сопротивление рельсов отношения падения напряжения на перемычке к падению напряжения на одном метре сплошного рельса, вычисляют коэффициент асимметрии сопротивлений дроссельных перемычек делением разности их сопротивлений на сумму, а при превышении сопротивлениями дроссельных перемычек и/или коэффициентом асимметрии сопротивлений их допускаемых значений дополнительно измеряют в каждом проводе соответствующей дроссельной перемычки ток и падения напряжения на переходах провода «рельс - штепсель», «штепсель - трос» и «трос - наконечник», вычисляют значения сопротивлений каждого перехода в каждом проводе делением падения напряжения на диагностируемом переходе на ток в проводе и переходы с наибольшими значениями сопротивлений относят к неисправным.
На чертеже показаны распределения токов в проводах дроссельных перемычек, а также измеряемые токи и падения напряжений. Перемычки могут быть двухпроводные, трехпроводные и четырехпроводные. Для упрощения восприятия сущности способа диагностирования на чертеже показаны двухпроводные перемычки. Чтобы не затемнять чертеж, измеряемые в каждом проводе токи и напряжения на его элементах показаны только для одного провода.
Рельсы 1 и 2 соединены электрически с дроссель-трансформатором 3 дроссельными перемычками 4 и 5.
p1
П1
П1
Ток I из рельса 1 при протекании через дроссельную перемычку 4 разделяется на ток I' в проводе, включающем в себя штепсель 6 и трос 7, один конец которого заделан в штепселе 6, а второй конец - в наконечнике 8, а также на ток I'' в другом проводе, включающем в себя штепсель 9 и трос 10, один конец которого заделан в штепселе 9, а второй конец - в наконечнике 8.
p1
П1
П1
Ток I из рельса 2 при протекании через дроссельную перемычку 5 разделяется на ток I' в проводе, включающем в себя штепсель 11 и трос 12, один конец которого заделан в штепселе 11, а второй конец - в наконечнике 13, а также на ток I'' в другом проводе, включающем в себя штепсель 14 и трос 15, один конец которого заделан в штепселе 14, а второй конец - в наконечнике 13.
p
Для осуществления предлагаемого способа диагностирования дроссельных перемычек в соответствии с типом рельсов 1 и 2 по справочным данным находят численное значение удельного сопротивления одного метра рельсов Z, Ом/м.
O1
O2
на
ДП1
ДП2
Измеряют падения напряжений U и U отрезках длиной 1 м сплошных рельсов соответственно 1 и 2, падения напряжения U и U соответственно на первой 4 и второй 5 дроссельных перемычках. Падения напряжения можно измерить вольтметрами, имеющими разные диапазоны измеряемого напряжения
p1
ДП1
Весь ток I из рельса 1 протекает по первой дроссельной перемычке 4. Измеренное падение напряжения на этой дроссельной перемычке пропорционально сопротивлению этой дроссельной перемычки Z:
p
а измеренное падение напряжения на отрезке рельса 1 с фиксированной длиной один метр (1 м) пропорционально удельному сопротивлению рельсов Z
Отношение этих напряжений:
ДП1
O1
ДП1
p
O1
Следовательно, отношение напряжений U и U пропорционально величине сопротивления Z дроссельной перемычки 4. Численное значение электрического сопротивления Z отрезка сплошного рельса длиной один метр, на котором измеряется падение напряжения U, известно. Поэтому фактическое текущее значение сопротивления дроссельной перемычки 4 с учетом (3), используя результаты измерения указанных напряжений, вычисляют по формуле:
ДП1
Сравнивают найденное значение сопротивления Z с его нормативным значением и делают вывод, исправна или нет первая дроссельная перемычка 4.
p2
ДП1
Аналогично весь ток I из рельса 2 протекает по второй дроссельной перемычке 5. Измеренное падение напряжения на этой дроссельной перемычке пропорционально ее сопротивлению Z:
p
а измеренное падение напряжения на отрезке рельса 2 с фиксированной длиной один метр пропорционально удельному сопротивлению рельсов Z:
Отношение этих напряжений:
ДП2
O2
ДП2
p
O2
Следовательно, отношение напряжений U и U пропорционально величине сопротивления Z дроссельной перемычки 5. При известном численном значении электрического сопротивления Z отрезка сплошного рельса длиной один метр, на котором измеряется падение напряжения U, с учетом (7) вычисляют фактическое текущее сопротивление второй дроссельной перемычки 5 по формуле:
ДП2
Сравнивают найденное значение сопротивления Z с его нормативным значением и делают вывод, исправна или нет вторая дроссельная перемычка 5.
Когда сопротивления дроссельных перемычек 4 и 5 различаются существенно, вычисляют коэффициент асимметрии их сопротивлений по формуле
Если найденные численные значения сопротивлений дроссельных перемычек или коэффициента асимметрии этих сопротивлений превышают допускаемые для них величины, то для определения того, какие элементы дроссельных перемычек неисправны, выполняют следующие операции.
'
и
П1
П1
РШ1
РШ1
ШТ1
ШТ1
ТН1
ТН1
У первой дроссельной перемычки 4 измеряют токи I  и I'' в ее проводах соответственно 7 и 10; падения напряжения U' U'' на переходах соответственно «рельс 1 - штепсель 6» и «рельс 1 - штепсель 9»; падения напряжения U' и U'' на переходах соответственно «штепсель 6 - трос 7» и «штепсель 9 - трос 10», а также падения напряжения U' и U'' на переходах соответственно «трос 7 - наконечник 8» и «трос 10 - наконечник 8».
'
и
П2
П2
РШ2
РШ2
ШТ2
ШТ2
ТН2
ТН2
У второй дроссельной перемычки 5 измеряют токи I  и I'' в ее проводах соответственно 12 и 15; падения напряжения U' U'' на переходах соответственно «рельс 2 - штепсель 11» и «рельс 2 - штепсель 14»; падения напряжения U' и U'' на переходах соответственно «штепсель 11 - трос 12» и «штепсель 14 - трос 15», а также падения напряжения U' и U'' на переходах соответственно «трос 12 - наконечник 13» и «трос 15 - наконечник 13». Токи можно контролировать измерительными клещами.
Затем для каждого провода вычисляют сопротивления рассматриваемых переходов по следующим формулам.
Для первого провода первой дроссельной перемычки 4 сопротивление перехода «рельс 1 - штепсель 6»
сопротивление перехода «штепсель 6 - трос 7»
сопротивление перехода «трос 7 - наконечник 8»
Для второго провода первой дроссельной перемычки 4 сопротивление перехода «рельс 1 - штепсель 9»
сопротивление перехода «штепсель 9 - трос 10»
сопротивление перехода «трос 10 - наконечник 8»
Таким же образом вычисляются сопротивления рассматриваемых переходов у проводов второй дроссельной перемычки 5. У первого провода второй перемычки 5 сопротивление перехода «рельс 2 - штепсель 11»
сопротивление перехода «штепсель 11 - трос 12»
сопротивление перехода «трос 12 - наконечник 13»
Для второго провода второй дроссельной перемычки 5 сопротивление перехода «рельс 2 - штепсель 14»
сопротивление перехода «штепсель 14 - трос 15»
сопротивление перехода «трос 15 - наконечник 13»
Переходы с наибольшими значениями их электрических сопротивлений относят к неисправным. По полученным данным делают заключение о необходимости проведения соответствующих ремонтных операций или замен.
Таким образом, предложенный способ позволяет использованием нескольких несложных дополнительных измерительных и вычислительных операций диагностировать состояние дроссельных перемычек и всех их элементов. Предложенный способ, по сути, является способом неразрушающего контроля состояния элементов рассматриваемых дроссельных перемычек.
Эксперименты по диагностированию состояния дроссельных перемычек и их элементов на магистральных железных дорогах с использованием предложенного способа подтвердили достаточную для практических целей точность определения их текущего состояния.
Литература
1. Устройства СЦБ. Технология обслуживания. - М.: Транспорт, 1989, - 433 с.
2. Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 3 кн. Кн. 1. - М.: НПФ «ПЛАНЕТА», 2000, - 960 с.
3. Авторское свидетельство №1792861, кл. B61L 23/16. Стыкоизмеритель для электрифицированных железнодорожных линий / В.И. Шаманов, К.С. Мухамеджанов, Л.В. Никулин, В.Л. Михалдык, Б.М. Ведерников.