ПУТЕВОЙ ПРИЕМНИК ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ ДЛЯ УЧАСТКОВ С ЭЛЕКТРОТЯГОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивает повышение помехоустойчивости путевых приемников в фазочувствительных рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока.
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 подключенным к нему параллельно защитным блок-фильтром через устройство согласования, включающее в себя элементы токовой защиты, защиты от перенапряжений и изолирующий трансформатор, а также через дроссель-трансформатор соединен с рельсовой линией [2].
Сектор такого реле поднимается, включая фронтовые контакты реле, только если фаза напряжение 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 небольшое сопротивление только на частоте 50 Гц первой гармоники тягового тока, шунтируя помеху с этой частотой и не пропуская ее в путевой элемент двухэлементного индукционного реле. В то же время реально помеха от переменного тягового тока содержит его нечетные гармоники, достаточно мощную четную гармонику с частотой 100 Гц, а также нечетные гармоники сигнального тока. Уровни напряжения гармоник тягового тока зависят от способа регулирования скорости вращения тяговых двигателей электровозов и режимов ведения поезда, величины тягового тока и величины его асимметрии в рельсовых нитях рельсовой линии. Величины напряжений гармоник могут быть сравнимы с уровнем напряжения с частотой 50 Гц.
Высшие гармоники тягового тока на шунтируются защитным блок-фильтром и проходят беспрепятственно в местный элемент двухэлементного индукционного реле, наводя в секторе реле вихревые токи. Взаимодействие этих токов с вихревыми токами, наводимыми сигнальным током в местном элементе, приводит к уменьшению вращающего момента на секторе реле и вызывает дребезг сектора. Уменьшение вращающего момента 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. Это ухудшает безопасность движения поездов и приводит к потерям в поездной работе из-за неплановых остановок и задержек поездов. Дребезг сектора фазочувствительного реле вызывает его повышенный износ.
Целью создания данного изобретения является повышения помехоустойчивости путевого приемника при воздействии мощных помех от гармоник тягового тока.
Цель достигается тем, что путевой приемник снабжен дополнительно фильтром гармоник тягового тока, подключенным параллельно местному элементу двухэлементного фазочувствительного реле и содержащим четыре включенных параллельно двухполюсника, 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.
На рис.1 представлена структурная схема устройства.
Устройство 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 согласования 6.
Параллельно местному элементу двухэлементного индукционного фазочувствительного реле подключены защитный блок-фильтр 7, настроенный на пропуск через него тока частотой 50 Гц, а также фильтр гармоник тягового тока 8, схема которого состоит из четырех двухполюсников 9, 10, 11 и 12. Каждый из этих двухполюсников содержит последовательно соединенные конденсатор и катушку индуктивности.
Перед пуском в работу устройства первый двухполюсник 9, содержащий катушку индуктивности L1 и конденсатор C1, настраивается в резонанс на частоте второй гармоники тягового тока 100 Гц; второй двухполюсник 10, содержащий катушку индуктивности L2 и конденсатор C2, настраивается в резонанс на частоте третьей гармоники тягового тока 150 Гц; третий двухполюсник 11, содержащий катушку индуктивности L3 и конденсатор C3, настраивается в резонанс на частоте пятой гармоники тягового тока 250 Гц и четвертый двухполюсник 12, содержащий катушку индуктивности L4 и конденсатор C4, настраивается в резонанс на частоте седьмой гармоники тягового тока 350 Гц.
Уровни помех от более высоких гармоник переменного тягового тока значительно меньше и поэтому они влияют незначительно на величину вращающего момента на секторе реле и вызывают незначительный дребезг сектора реле.
После включения устройства 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 согласования 6 поступает на путевой элемент двухэлементного индукционного фазочувствительного реле 1, на защитный блок фильтр 7, а также на двухполюсники 9, 10, 11 и 12 фильтра гармоник тягового тока 8. Защитный блок-фильтр, 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 9 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 10, 11 и 12, не попадая в обмотку путевого элемента реле 1.
Таким образом, снабжение путевого приемника фазочувствительной рельсовой цепи для участков с электротягой переменного тока указанными элементами обеспечивает шунтирование мощных токов помех от тягового тока, поступающих из рельсовой линии, за счет чего резко уменьшаются токи этих помех в путевом элементе двухэлементного индукционного фазочувствительного реле. Этим гарантируется исключение ложного отпускания сектора реле и существенное уменьшение дребезга этого сектора. 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, а также повышение долговечности двухэлементного индукционного фазочувствительного реле за счет существенного уменьшения дребезга его сектора.
Литература
1. Брылеев A.M., Кравцов Ю.А., Шишляков А.А. Теория, устройство и работа рельсовых цепей. - М.: Транспорт, 1978. - 344 с.
2. Аркатов B.C., Аркатов Ю.В., Казеев С. В., Ободовский Ю.В. Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник. - М.: Изд-во "ООО Миссия - М", 2006. - 496 с.