СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПЕРЕГОННЫХ УСТРОЙСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ
ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEM OF RAILROAD HAUL DEVICES OF RAILROAD AUTOMATION

Изобретение относится к устройствам железнодорожной электротехники и может быть использовано в системах управления движением поездов для электропитания перегонных устройств железнодорожной автоматики, регулирующих движение поездов.
Известны источники электропитания, в которых для обеспечения работоспособности аппаратуры перегонных устройств автоматики железнодорожного транспорта используются заменяемые в процессе эксплуатации электрохимические источники тока, например, элементы Лекланше (Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / Вл.В. Сапожников, И.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев. - М.: Маршрут, 2005. - С. 34, рис. 2.2).
Недостатком этих устройств является необходимость регулярной замены электрохимических элементов после их разряда в процессе функционирования нагрузки, что обусловливает неудовлетворительные эксплуатационные характеристики подобных систем электропитания.
Лучшими эксплуатационными характеристиками обладают системы электропитания, в которых для питания аппаратуры используются промышленные или специальные сети переменного напряжения (Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / Вл.В. Сапожников, И.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев. - М.: Маршрут, 2005. - С. 220, рис. 7.3). Эти источники содержат высоковольтные линии автоблокировки, к которым подключены однофазные понижающие трансформаторы, выходное напряжение которого через выпрямитель подключено к сглаживающему фильтру, выполняющего роль емкостного накопителя энергии, и к нагрузке, что позволяет обеспечить непрерывную работу нагрузки без замены элементов и функциональных узлов системы электропитания.
Недостатком подобных источников и систем электропитания является их сложность и большая стоимость из-за необходимости использования протяженных до нескольких десятков километров линий электропередачи, высоковольтного оборудования и соответствующих высоких эксплуатационных расходов.
К более надежным и более экономичным источникам относится источник электропитания устройств железнодорожной автоматики, который является наиболее близким к предлагаемому техническому решению (Патент RU 2706851, B61L 1/04, опубл. 21.11.2019 Бюл. №33). Источник электропитания устройств железнодорожной автоматики включает выпрямитель, выход которого подключен к емкостному накопителю энергии и к нагрузке, и образован проходящими колесными парами, первым и вторым рельсами железнодорожного пути одного направления движения поездов, между шейками которых введен постоянный магнит с полюсами N и S, на котором расположена катушка индуктивности, выводы которой соединены с входами выпрямителя. В подобных устройствах отсутствует высоковольтная линия передачи электроэнергии и соответствующее высоковольтное оборудование.
Недостатком указанного известного источника электропитания устройств железнодорожной автоматики является существенная зависимость величины напряжения питания аппаратуры автоматики от межпоездного интервала следования поездов на перегоне, что может привести к ненадежной работе перегонной автоблокировки и соответствующему снижению пропускной способности перегонов участков железных дорог.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности функционирования перегонных устройств железнодорожной автоматики при различных по длительности межпоездных временных интервалах следования поездов на перегонах.
Для достижения указанного технического результата в системе электропитания перегонных устройств железнодорожной автоматики, содержащей на каждой из сигнальных точек перегона источник электропитания, включающий катушку индуктивности, соединенную выводами со входами выпрямителя, положительный и отрицательный выводы которого подключены к положительному и отрицательному выводу емкостного накопителя электроэнергии и к аналогичным входам аппаратуры автоматики и телемеханики, согласно изобретению, в нее ведены двухпроводная линия с положительным и отрицательным проводниками, разделительные диоды, контакт станционного реле и вспомогательный источник электропитания, причем отрицательный вывод вспомогательного источника электропитания соединен с отрицательным выводом емкостного накопителя каждой из сигнальных точек перегона, а положительный вывод через контакт станционного реле подключен к анодам разделительного диода каждой из сигнальных точек перегона, катодами соединенных с положительными выводами емкостных накопителей электроэнергии каждой из сигнальных точек перегона.
Сущность изобретения поясняется фигурой.
На фигуре приведена схема системы электропитания перегонных устройств железнодорожной автоматики. Она содержит станционные устройства 1, в которые входит вспомогательный источник электропитания 2 и фронтовой контакт станционного реле 3, последовательно включенный с положительным выводом источника электропитания 2 и с положительным проводником 4 двухпроводной линии. Отрицательный вывод вспомогательного источника 2 соединен с отрицательным проводником 5 двухпроводной линии.
На перегоне участка железной дороги расположены сигнальные точки 6.1, 6.М. Каждая из них является однотипной и выполняющей функции преобразования в электрический сигнал наличия или проследования колесной пары 7 движущегося подвижного состава у сигнальной точки. Наличие колесной пары приводит к изменению магнитного сопротивления внутри замкнутой или разомкнутой магнитной цепи, что приводит к появлению ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции на выводах катушки индуктивности 8, которая поступает на выпрямитель 9 и далее для электропитания на аппаратуру автоматики и телемеханики 10 и на подзаряд емкостного накопителя электроэнергии 11. Положительный проводник 4 двухпроводной линии соединен с анодами разделительных диодов 12 каждой из сигнальных точек 6.1, 6.М. Отрицательный проводник 5 двухпроводной линии подключен к отрицательным выводам каждого из выпрямителей 9 сигнальных точек 6.1, 6.М.
Система электропитания перегонных устройств железнодорожной автоматики работает следующим образом.
Существует два отличающихся случая функционирования системы электропитания.
Первый из них относится к случаю малых по длительности межпоездных интервалах следования подвижного состава на перегоне. Второй относится к существенно большим межпоездным интервалам следования подвижного состава.
В первом случае схема любой сигнальной точки выполняет функции преобразования наличия или отсутствия колесной пары 7 подвижного состава в электрический сигнал. Это достигается тем, что перемещение магнитной массы колесной пары 7 изменяет магнитное сопротивление магнитной цепи, состоящей из постоянного магнита с полюсами N и S, участков левого и правого рельсов, шейки колесной пары 7 и ее левого и правого колес. Так как постоянный магнит является источником магнитного поля и показанного на фигуре пунктиром, то любые изменения магнитного потока приводят в силу закона электромагнитной индукции к появлению напряжения на катушке индуктивности 8. Очевидно, что большие значения изменений магнитного потока будут приводить к увеличению мощности, которая после выпрямления выпрямителем 9 передается для питания аппаратуры автоматики и телемеханики 10. Сглаживание пульсаций напряжения и обеспечение достаточной величины его среднего значения выполняется емкостным накопителем электроэнергии 11. Этот же накопитель 11 поддерживает требуемый уровень напряжения при появлении межпоездного интервала движения состава, когда определенное время наличие колесной пары над магнитным устройством отсутствует.
Очевидно, что чем меньше межпоездной интервал следования, тем среднее значение напряжения электропитания аппаратуры автоматики и телемеханики 10 будет больше, а пульсации напряжения - меньше. Следовательно, функционирование аппаратуры электропитания может быть обеспечено, если межпоездной интервал не превысит определенной величины, которая обеспечит заданное значение, требуемое для работы аппаратуры автоматики и телемеханики 10.
Это лимитирование межпоездного интервала является определенным недостатком подобной системы. В случае отправления поезда со станции 1 при длительном отсутствии проследования поездов по сигнальным точкам 6.1, 6.М емкостные накопители 11 могут оказаться полностью разряженными, и, отправляющийся поезд не сможет следовать по сигналам автоблокировки, когда сигнальные точки будут неработоспособными.
Таким образом, подобная система электропитания может использоваться лишь при непрерывном и нагруженном режимах движения подвижного состава на перегоне.
Во втором случае функционирования системы электропитания по двухпроводной линии, состоящей из двух проводников: положительного 4 и отрицательного 5, в требуемые моменты времени осуществляется подключение всех накопителей электрической энергии к расположенному на станции 1 вспомогательному источнику электропитания 2 через контакт 3 станционного реле и соответствующие разделительные диоды 12 каждой из сигнальных точек.
Практически требуемый момент замыкания контакта 3 станционного реле может быть реализован или при открывании выходного светофора станции 1 для отправляющегося поезда, или путем иных действий дежурного по станции, выполняемых в частности автоматически при штатном функционировании систем электрической централизации.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет реализовать систему автоблокировки без использования высоковольтных линий электропередачи и соответствующего силового электрооборудования. Кроме того, в предлагаемом изобретении обеспечивается независимость уровня напряжения электропитания перегонных устройств и систем автоматики и телемеханики. Это повышает надежность работы не только перегонных, но и других систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, снизить их стоимость и уменьшить эксплуатационные расходы.