Система для резервного электропитания объектов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
SYSTEM FOR BACKUP POWER SUPPLY OF RAILROAD AUTOMATION, TELEMECHANICS AND COMMUNICATION FACILITIES

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано в устройствах электропитания в качестве резервного источника электропитания, обеспечивающего бесперебойное питание станционной аппаратуры для безостановочного и безопасного движения поездов.
Известно устройство бесперебойного электропитания, содержащее блок управления, аккумуляторную батарею, по меньшей мере, два выпрямителя, входы каждого из которых подключены к своей линии электроснабжения, одноименные рабочие выходы соединены параллельно и подключены к соответствующим выводам аккумуляторной батареи, а контрольные выходы - к блоку управления, блоки преобразователей напряжения, каждый из которых содержит, по меньшей мере, два инвертора напряжения, рабочие входы которых подключены к соответствующим выходам выпрямителей, а контрольные выходы - к блоку управления, блок байпасов, содержащий, по меньшей мере, две группы контактов, через замыкающие контакты которых входы выпрямителей подключены к соответствующим выходам устройства, к выходам инверторов напряжения подключены входы блок коммутации, выходы которого через соответствующие размыкающие контакты байпасов подключены к соответствующим выходам устройства (RU113087, H02J9/00, 27/01/12).
Известное устройство имеет недостаточный уровень надежности, обусловленный высокой вероятностью отказов аккумуляторов, на обслуживание которых и замену после их износа необходимы значительные эксплуатационные расходы.
В качестве прототипа принято устройство для резервного электропитания объектов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, содержащее последовательно соединенные блок зарядных устройств, вход которого предназначен для подключения источника первичного электропитания, блок аккумуляторных батарей, блок преобразователей напряжений и блок коммутации, управляющие входы которого соединены с выходами блока  датчиков напряжений и токов нагрузок, подключенного к контрольным выходам блока преобразователей напряжений, выход блока коммутации предназначен для подключения устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи (Д.А. Коган и др. «Аппаратура электропитания железнодорожной автоматики» М., ИЦК Академкнига, 2003, с. 300-315).
Это устройство также как и вышеуказанный аналог обладает недостаточным уровнем надежности, обусловленным высокой вероятностью отказов аккумуляторов, на обслуживание которых и замену после их износа необходимы значительные эксплуатационные расходы.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности устройства при снижении эксплуатационных затрат на его обслуживание.
Технический результат достигается тем, что в системе для резервного электропитания объектов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, содержащей последовательно соединенные блок зарядных устройств, вход которого предназначен для подключения источника первичного электропитания, блок аккумуляторных батарей, блок преобразователей напряжений и блок коммутации, управляющие входы которого соединены с выходами блока  датчиков напряжений и токов нагрузок, подключенного к контрольным выходам блока преобразователей напряжений, выход блока коммутации предназначен для подключения устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, согласно изобретению блок преобразователей напряжений выполнен с возможностью подключения к нему источника напряжения через дополнительный вход, один из выводов которого соединен с рельсом рельсового пути, а другой – соединен с жестким контактным проводом, установленным вдоль рельсового пути на станции и участке приближения к ней, а на каждом тепловозе, использующем для передвижения этот  рельсовый путь, установлен токосъемный элемент с возможностью его взаимодействия с жестким контактным проводом, при этом  полюса бортовой аккумуляторной батареи тепловоза соединены соответственно с токосъемным элементом и колесной парой.
На чертеже приведена схема системы для резервного электропитания объектов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.
Система для резервного электропитания объектов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи содержит последовательно соединенные блок 1 зарядных устройств, вход которого предназначен для подключения источника 2 первичного электропитания, блок 3 аккумуляторных батарей, блок 4 преобразователей напряжений и блок 5 коммутации, управляющие входы которого соединены с выходами блока  6 датчиков напряжений и токов нагрузок, подключенного к контрольным выходам блока 4 преобразователей напряжений, выход блока 5 коммутации предназначен для подключения устройств 7 железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, блок 4 преобразователей напряжений выполнен с возможностью подключения к нему источника напряжения через дополнительный вход, один из выводов которого соединен с рельсом 8 рельсового пути, а другой – соединен с жестким контактным проводом 9, установленным вдоль рельсового пути на станции и участке приближения к ней, на каждом тепловозе 10, использующем для передвижения этот  рельсовый путь, установлен токосъемный элемент 11 с возможностью его взаимодействия с жестким контактным проводом 9, при этом  полюса бортовой аккумуляторной батареи 12 тепловоза 10 соединены соответственно с токосъемным элементом 11 и колесной парой 13.
Устройство резервного электропитания железнодорожной автоматики, телемеханики и связи работает следующим образом.
Устройство резервного электропитания получает электропитание через фидер от источника 2 первичного электропитания (однофазной и/или трехфазной линии переменного напряжения 380/220в). Блок 3 аккумуляторных батарей в буферном режиме  заряжается от блока 1 зарядных устройств и питает энергией постоянного тока блок 4 преобразователей напряжений, снабжающий различными стабилизированными  напряжениями питания устройства 7 железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.
Потребители электроэнергии подключаются к выходам  блока 4 преобразователей напряжений через блок 5 коммутации нагрузок после того, как блок 6 датчиков напряжений и токов нагрузок фиксируют выход блока 4 преобразователей напряжений на номинальный режим по напряжениям на его выходах и фиксируют отсутствие перегрузок по току на его выходах. Данная информация снимается блоком 6 датчиков напряжений и токов нагрузок с контрольных выходов блока 4 преобразователей напряжений.
Подключение электропитания к устройствам 7 железнодорожной автоматики, телемеханики и связи происходит через 1ч2 секунды после подключения к блоку 4 преобразователей напряжений достаточного по уровню и мощности напряжения электропитания постоянного тока.
Если электропитание от источника 2 первичного электропитания пропадает, но батареи в блоке 3 аккумуляторных батарей исправны, то блок 3 аккумуляторных батарей, в течение расчетного времени обеспечивает резервное питание блока 4 преобразователей напряжений и нормальная работа станции продолжается. Если батареи в блоке 3 аккумуляторных батарей неисправны или разрядились из-за длительного перерыва в подаче электроэнергии, то нормальная работа станции нарушается. В предлагаемой системе для резервного электропитания железнодорожной автоматики, телемеханики и связи нарушения в работе станции не происходят, если к станции приближается тепловоз 10, оборудованный средствами, обеспечивающими питание станционной аппаратуры от его  бортовой аккумуляторной батареи 12.
При  приближении тепловоза 10 к станции, не имеющей по какой- либо причине необходимого электроснабжения, оперативный работник управления движением передает машинисту тепловоза с помощью средств радиосвязи запрос на обеспечение станции дополнительной энергией постоянного тока от энергетической установки тепловоза 10. Машинист тепловоза 10 в обозначенном месте на участке приближения к станции, приводит в действие подвижный токосъемный элемент 11 и соединяет его с контактным проводом 9 соответствующего пути участка приближения поезда к станции. Конструктивно жесткий контактный провод 9 может быть выполнен, в частности, в виде рельса изолированного от земли (например, также, как используется в метрополитене). В течение времени существования контактного соединения между контактным проводом 9  и  подвижным токосъемным элементом 11 тепловоза 10, бортовая аккумуляторная батарея 12 и ее зарядный агрегат, связанный с дизель генераторной установкой тепловоза (на чертеже не показаны) служат источниками  напряжения питания, поступающего на дополнительный вход блока 4 преобразователей напряжений.
Зарядный агрегат тепловоза развивает мощность до  50 КВА, в то время как максимальная мощность для резервного электропитания не превышает 5 КВА, которой достаточно, как для питания устройств управления движением поездов на станции, так и для питания схем электрического управления сетью пневматической очистки стрелочных переводов и т.д. Блок 4 преобразователей напряжений, на дополнительный вход которого поступает напряжение постоянного тока от бортовой аккумуляторной батареи 12, вырабатывает необходимые напряжения электропитания для станционных потребителей электроэнергии, обеспечивающие нормальную работу станции.
Предлагаемое изобретение позволяет устанавливать на станциях участков с тепловозной тягой аккумуляторные батареи меньшей электроемкости и обеспечивать дополнительное резервирование электропитания, за счет независимого резервного источника автономного электропитания тепловоза, находящегося на участке приближения к станции. Это снижает эксплуатационные затраты на  содержание устройств резервного электропитания и одновременно повышает  надежность системы электропитания.