Технические науки. Транспорт

Аспирант Глотов Андрей Сергеевич

Московский институт электроники и математики НИУ ВШЭ, Россия

Особенности влияния повышенных обратных тяговых токов на среду передачи данных и кодированные сообщения в этой среде.

Как показал проведенный анализ теоретических и экспериментальных исследований электрических цепей с нелинейным дроссель-трансформаторами, катушками индуктивности, их нелинейные свойства наиболее сильно проявляются при больших токах, протекающих через их обмотки. При этом известны численные данные только по некоторым точкам нелинейной зависимости сопротивления основной обмотки дроссель-трансформаторов при переменных тяговых подмагничивающих токах, не превышающих верхнее значение допускаемого тока подмагничивания.

Помехи обратного тягового тока в рельсах появляются в локомотивном канале АЛС (автоматическая локомотивная сигнализация) и в аппаратуре питающего и релейного концов РЦ (рельсовой цепи) при асимметрии тяговых токов. Уровень этих помех прямо пропорционален абсолютному значению разности тяговых токов в рельсовых плетях. По действующим нормам относительное значение этой разности должно быть не более 4% при величине обратного тягового тока, равной 300 А. Абсолютное значение рассматриваемой разности тяговых токов не должно превышать 15 А. Разность тяговых токов в рельсовых нитях прямо пропорциональна величине продольной и поперечной асимметрии электрического сопротивления рельсовой линии и величине тягового тока. Продольная асимметрия сопротивления рельсовой линии (РЛ) возникает при неравенстве сопротивлений рельсовых нитей, когда суммы сопротивлений сборных токопроводящих стыков нитей в пределах РЦ, ограниченных изолирующими стыками или в пределах перегона при бесстыковых РЦ, не одинаковы. Поперечная асимметрия появляется, когда различаются сопротивления указанных рельсовых нитей по отношению к земле. И если продольная асимметрия может быть в принципе устранена, то поперечная асимметрия на электрифицированных участках железных дорог присутствует всегда там, где к правой по ходу рельсовой нити на двухпутных участках подключаются цепи заземления опор контактной сети и других конструкций.

Сопротивление внешней рельсовой нити по отношению к земле на перегонах с электротягой всегда меньше, чем такое сопротивление внутренней рельсовой нити. Определяется это тем, что к внешнему рельсу подключается цепи заземления различных конструкций расположенных вдоль железнодорожного полотна. Наиболее массовыми являются цепи заземления контактных опор. Для исключения отрицательного влияния этих заземлений на работу РЦ и АЛСН их индивидуальное сопротивление нормируется на уровне не ниже 100 Ом.

Фактическое сопротивление этих цепей обычно ниже у металлических опор и сооружений, у которых оно изменяется в пределах 0,5 - 200 Ом. На сети железных дорог около 40% рассматриваемых заземлений обладают сопротивлением до 10 Ом, 70% - до 20 Ом и свыше 90% - до 50 Ом. Сопротивление заземления зависит от размеров, конструкции и его типа, глубины залегания в грунт, типа фундамента, степени влажности и химического состава грунта, срока эксплуатации конструкции.

Железобетонные опоры имеют сопротивление заземления (в цепи между консолью и рельсом) в пределах от 10 до 40000 Ом, причем около 40% опор имеет сопротивление до 1600 Ом. Сопротивление заземлений железобетонных сооружений зависит от проводимости бетона в слое между хомутом и арматурой, наличия электроизолирующих покрытий на фундаментных и закладных деталях.

Искусственные сооружения имеют следующие пределы сопротивлений заземления: моты - 0,2 - 1000 Ом, путепроводы -0,15 - 40 Ом, пешеходные мостики и виадуки - 0,4 - 20 Ом. Сопротивления заземления релейных шкафов и светофорных мачт составляет 20-30 Ом.

На ряде участков Московской железной дороги (МЖД) используются металлические опоры контактной сети. Анализ численных значений сопротивления цепей заземления показал, что абсолютное большинство металлических опор не отвечает действующим требованиям. Сопротивление эти обычно не превышают 30 - 40 Ом, сопротивление некоторых опор не превышает 5 - 10 Ом. Причем эти опоры стоят на перегоне Смоленск - Вязьма, где повышенные тяговые токи и применение рекуперации значительно осложняют задачу обеспечения электромагнитной совместимости устройств АЛС с тяговыми токами.

По действующим требованиям конструкции, имеющие сопротивление цепей заземления ниже 100 Ом должны подключаться к рельсу через искровые промежутки. Однако это требование на МЖД не всегда выполняется, что является одной из основных причин появления тяговых токов асимметрии в рельсовых нитях, следовательно, и одной из основных причин недостаточной устойчивости работы АЛСН. Остается не ясным, какова степень отрицательного влияния цепей заземления с заниженным сопротивлением на устойчивость работы локомотивной аппаратуры АЛСН.

Найдено, что на недостаточном уровне исследовано влияние повышенного уровня помех от тягового тока на нелинейные элементы аппаратуры рельсовых цепей и АЛСН, определяющие в значительной степенитустойчивость работы этих устройств.

Литература:

1. Леонов А.А. Техническое обслуживание автоматической локомотивной сигнализации. - М.: Транспорт, 1982. - 255с.

2. Котельников А.В., Наумов А.В., Слободянюк А.П. Рельсовые цепи в условиях влияния заземляющих устройств. - М.: Транспорт, 1990. - 215с.

3. Автоматическая локомотивная сигнализация и авторегулировка // Брылеев А.М., Поупе О., Дмитреев В.С. и др. - М.: Транспорт, 1981. - 320 с.

4 Беляков И.В. Контроль состояния рельсовых линий при наличии помех от тягового тока. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. - М.: МИИТ, 1988. - 23с.

5. Аркатов В.С. Баженов А.И., Котляренко Н.Ф. Рельсовые цепи магистральных железных дорог. - М.: Транспорт, 1992. - 384 с.

6. Костроминов А.М. Защита устройств железнодорожной автоматики и телемеханики от помех. -М.: Транспорт, 1995. - 192 с.

7. Офенгейм Х.Г. Орлов Г.В. Дроссели для выравнивания тока асимметрии в тональных рельсовых цепях // Автоматика, телемеханика и связь. 1999. №11. С. 2-4.