ПУТЕВОЙ ПРИЕМНИК ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ ДЛЯ УЧАСТКОВ С ЭЛЕКТРОТЯГОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

«Область техники, к которой относится полезная модель»
Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивает повышение помехоустойчивости путевых приемников в фазочувствительных рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока.
«Уровень техники»
Известен путевой приемник рельсовой цепи для участков с электротягой переменного тока, содержащий нейтральное электромагнитное реле, подключенное к рельсовой линии через дроссель-трансформатор, фильтр, а также устройство согласования, снабженное изолирующим трансформатором, элементами токовой защиты и защиты от перенапряжений [1]. Однако это устройство не защищено от действия помех, частота которых равна частоте сигнального тока или близка к ней.
Известен также путевой приемник фазочувствительной рельсовой цепи для участков с электротягой переменного тока, содержащий двухэлементное индукционное фазочувствительное реле, местный элемент которого подключен к источнику опорного напряжения частотой 25 Гц, а путевой элемент с подключенными к нему параллельно защитным блок-фильтром и четырьмя двухполюсниками, каждый из которых состоит из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, причем первый дополнительный двухполюсник настраивается в резонанс на пропуск второй гармоники тягового тока, второй двухполюсник настраивается в резонанс на пропуск третьей гармоники тягового тока, третий двухполюсник настраивается в резонанс на пропуск пятой гармоники тягового тока и четвертый двухполюсник настраивается на пропуск седьмой гармоники тягового тока; соединен с рельсовой линией через устройство согласования, включающее в себя элементы токовой защиты, защиты от перенапряжений и изолирующий трансформатор, а также через дроссель-трансформатор [2].
Сектор такого реле поднимается, включая фронтовые контакты реле, только если фаза напряжения на путевом элементе имеет вполне определенное соотношение с опорной фазой напряжения на местном элементе. Этим самым обеспечивается защита от ложного срабатывания реле при попадании в его путевой элемент постороннего напряжения с частотой, равной частоте сигнального тока или близкой к этой частоте.
Недостатком такого путевого приемника является то, что защитный блок-фильтр имеет относительно небольшое сопротивление сигнальному току частотой 25 Гц. Как показали проведенные исследования в лабораторных условиях и в условиях эксплуатации, почти 50% сигнального тока ответвляется в защитный блок-фильтр, не попадая в путевой элемент двухэлементного индукционного реле. Это приводит к уменьшению вращающего момента на секторе реле [3].
Ослабление вращающего момента вызывает уменьшение устойчивости работы рельсовой цепи в случаях уменьшения сопротивления изоляции рельсовой линии и/или увеличения сопротивления рельсовых нитей в ней, а также при усилении мешающего влияния помех от тягового тока. Это приводит в ряде случаев к отпаданию сектора реле, появлению ложной занятости контролируемого участка пути и к ложному перекрытию светофора на запрещающее показание перед движущимся поездом. В результате ухудшается безопасность движения поездов и растут потери в поездной работе из-за неплановых остановок и задержек поездов.
«Раскрытие полезной модели»
Техническим результатом данной полезной модели является повышение устойчивости работы рельсовых цепей с фазочувствительными путевыми приемниками при неблагоприятных изменениях электрических параметров рельсовых линий и воздействии мощных помех от гармоник тягового тока.
Для достижения вышеуказанного технического результата предложен путевой приемник фазочувствительной рельсовой цепи для участков с электротягой переменного тока, включающий двухэлементное индукционное фазочувствительное реле, содержащее местный элемент, подключенный к источнику опорного напряжения частотой 25 Гц, и путевой элемент, подключенный параллельно к защитному блок-фильтру и фильтру гармоник тягового тока, снабженному четырьмя включенными параллельно двухполюсниками, каждый из которых состоит из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности, причем первый дополнительный двухполюсник выполнен с возможностью настраивания в резонанс на пропуск второй гармоники тягового тока, второй двухполюсник выполнен с возможностью настраивания в резонанс на пропуск третьей гармоники тягового тока, третий двухполюсник выполнен с возможностью настраивания в резонанс на пропуск пятой гармоники тягового тока и четвертый двухполюсник выполнен с возможностью настраивания в резонанс на пропуск седьмой гармоники тягового тока, при этом он соединен с рельсовой линией через устройство согласования, включающее в себя элементы токовой защиты, защиты от перенапряжений и изолирующий трансформатор, а также через дроссель-трансформатор, причем он снабжен дополнительно настроенным в резонанс на частоту сигнального тока рельсовой цепи 25 Гц режекторным фильтром, включенным последовательно с защитным блок-фильтром и представляющим собой двухполюсник, содержащий параллельно соединенные конденсатор и катушку индуктивности.
«Краткое описание чертежей»
На Фиг. 1 представлена структурная схема заявленного путевого приемника фазочувствительной рельсовой цепи для участков с электротягой переменного тока.
«Осуществление полезной модели»
Путевой приемник фазочувствительной рельсовой цепи для участков с электротягой переменного тока содержит двухэлементное индукционное фазочувствительное реле 1, местный элемент которого подключен к источнику 2 сигнального напряжения частотой 25 Гц, а на путевой элемент этого реле сигнальное напряжение из рельсовой линии 3, разделенной на участки пути изолирующими стыками 4, подается через дроссель-трансформатор 5 и устройство 6 согласования.
Параллельно местному элементу двухэлементного индукционного фазочувствительного реле 1 подключен защитный блок-фильтр 7, настроенный на пропуск через него тока частотой 50 Гц и соединенный последовательно режекторным фильтром 8, представляющим собой настроенный в резонанс на частоте 25 Гц двухполюсник, содержащий включенные параллельно конденсатор и катушку индуктивности.
Параллельно местному элементу двухэлементного индукционного фазочувствительного реле 1 подключен также фильтр 9 гармоник тягового тока, схема которого состоит из четырех двухполюсников 10, 11, 12 и 13. Каждый из этих двухполюсников содержит последовательно соединенные конденсатор и катушку индуктивности.
Перед пуском в работу путевого приемника двухполюсник режекторного фильтра 8, содержащий катушку индуктивности L5 и конденсатор С5, настраивается в резонанс на частоте сигнального тока рельсовой цепи 25 Гц. В фильтре 9 гармоник тягового тока первый двухполюсник 10, содержащий катушку индуктивности L1 и конденсатор C1, настраивается в резонанс на частоте второй гармоники тягового тока 100 Гц; второй двухполюсник 11, содержащий катушку индуктивности Г2 и конденсатор С2, настраивается в резонанс на частоте третьей гармоники тягового тока 150 Гц; третий двухполюсник 12, содержащий катушку индуктивности L3 и конденсатор С3, настраивается в резонанс на частоте пятой гармоники тягового тока 250 Гц и четвертый двухполюсник 13, содержащий катушку индуктивности L4 и конденсатор С4, настраивается в резонанс на частоте седьмой гармоники тягового тока 350 Гц.
После включения путевого приемника в работу напряжение полезного сигнала частотой 25 Гц вместе с напряжениями помех от тягового тока из рельсовой линии 3 через дроссель-трансформатор 5 и устройство 6 согласования поступает на путевой элемент двухэлементного индукционного фазочувствительного реле 1, на последовательно соединенные защитный блок-фильтр 7 и режекторный фильтр 8, а также на двухполюсники 10, 11, 12 и 13 фильтра 9 гармоник тягового тока. Защитный блок-фильтр 7 настроен на попуск через него тока частотой 50 Гц и имеет для этой частоты сопротивление гораздо меньше, чем сопротивление обмотки путевого элемента реле 1. Поэтому основная часть тока помехи частотой 50 Гц проходит через защитный блок-фильтр 7, не попадая в обмотку путевого элемента реле 1.
Двухполюсник 10 настроен на пропуск через него сигнала частотой 100 Гц, поэтому основная часть тока помехи от второй гармоники тягового тока шунтируется этим двухполюсником, не попадая в обмотку путевого элемента реле 1. Точно также основная часть токов помех на частоте третьей, пятой и седьмой гармоник тягового тока проходит соответственно через двухполюсники 11, 12 и 13, не попадая в обмотку путевого элемента реле 1.
Режекторный фильтр 8 настроен на частоту сигнального тока 25 Гц и обладает высоким сопротивлением для тока с этой частотой. Поэтому утечка сигнального тока рельсовой цепи частотой 25 Гц через защитный блок-фильтр 7 невелика, и за счет уменьшения этой утечки соотношение «сигнал - помеха» в путевом элементе реле 1 возрастает почти в два раза. В результате устойчивость работы рельсовой цепи при действии помех от тягового тока в рельсах существенно повышается.
Таким образом, снабжение путевого приемника фазочувствительной рельсовой цепи для участков с электротягой переменного тока указанными режекторным фильтром обеспечивает существенное уменьшение степени ослабления защитным блок-фильтром сигнального тока в путевом элементе двухэлементного индукционного фазочувствительного реле. Этим гарантируется исключение ложного отпускания сектора реле при неблагоприятных изменениях электрических параметров рельсовых линий и воздействии мощных помех от гармоник тягового тока. В результате обеспечивается повышение безопасности движения поездов за счет исключения необходимости применения экстренного торможения при ложных перекрытиях светофора на запрещающее показание перед движущимся поездом, уменьшение потерь из-за неплановых остановок и задержек поездов.
Источники информации
1. Брылеев A.M., Кравцов Ю.А., Шишляков А.А. Теория, устройство и работа рельсовых цепей. - М.: Транспорт, 1978. - 344 с.
5
2. Пат. 74611 Российская Федерация, МПК С2 B61L 23/16. Путевой приемник фазочувствительной рельсовой цепи для участков с электротягой переменного тока / Шаманов В.И., Алешечкин Ю.А., Пультяков А.В., Трофимов Ю.А., Шаманова С.И.; заявитель и патентообладатель Иркут. гос. ун-т путей сообщения (РФ). Бюл. №19. - 5 с.: ил.
3. Шаманов В.И. Электромагнитная совместимость систем железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 244 с.