СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АСИММЕТРИИ ПЕРЕМЕННОГО ТЯГОВОГО ТОКА В РЕЛЬСОВЫХ ЛИНИЯХ ПОД КАТУШКАМИ АЛС Российский патент 2014 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано при диагностировании для выявления причин неустойчивой работы АЛС.

Известен способ измерения асимметрии тягового тока, в соответствии с которым измеряют токи в дроссельных перемычках дроссель-трансформаторов, а затем делением разности измеренных в разных перемычках токов на их сумму находят в процентах величину коэффициента асимметрии тягового тока [1, с.58].

Способ измерения пригоден только в рельсовых цепях, разделенных изолирующими стыками с дроссель-трансформаторами, и только в точках рельсовой линии, где эти дроссель-трансформаторы установлены. Поэтому способ не пригоден для применения в бесстыковых рельсовых цепях и не позволяет измерять асимметрию тягового тока в любой точке по длине рельсовой линии. Кроме того, условия растекания тягового тока по рельсовым нитям после дроссель-трансформаторов и вперед от первой колесной пары головного электровоза различны, поэтому даже на входном конце рельсовой цепи асимметрия тягового тока под катушками АЛС отличается от асимметрии тягового тока в секциях основных обмоток дроссель-трансформаторов.

В настоящее время асимметрию тягового тока под катушками АЛС находят по результатам сравнения величин измеренных напряжений на приемных локомотивных катушках. Измерения этой асимметрии косвенным способом по разности напряжений на катушках АЛС сложно организационно, и их трудно привязать к конкретной точке пути даже при наличии на локомотиве современных микропроцессорных приборов безопасности. Кроме того, результаты измерений зависят не только от величины тяговых токов в рельсовых нитях под катушками АЛС. Они искажаются, во-первых, напряжениями, которые наводятся тяговыми токами, растекающимися по металлическим частям электровоза. Кроме того, дополнительная разность этих напряжений появляется при качаниях электровоза, при несимметричной установке приемных локомотивных катушек и т.п. [2]. Прямые напольные измерения асимметрии тягового тока под катушками АЛС движущегося поезда невозможны.

Известен также способ измерения асимметрии тягового тока в любой точке рельсовой линии, когда в требуемой точке измеряют падения напряжения на отрезках рельсов определенной длины в разных рельсовых нитях, а затем делением разности измеренных напряжений на их сумму находят в процентах величину коэффициента асимметрии тягового тока [3]. Измерять величину тяговых токов в рельсовых линиях можно также с использованием бесконтактных измерительных датчиков.

Данный способ позволяет определять асимметрию тягового тока в любой точке рельсовой линии в нормальном режиме работы рельсовой цепи. Поэтому способ удобен для измерения асимметрии тягового тока в местах подключения к рельсам аппаратуры тональных рельсовых цепей, не разделяемых изолирующими стыками с дроссель-трансформаторами (в бесстыковых рельсовых цепях).

Однако характер распределения тягового тока по рельсовым нитям в конкретной точке рельсовой линии при наличии и отсутствии перед ней головного локомотива движущегося поезда существенно различается. Поэтому по результатам, полученным с использованием этого способа, невозможно получить достаточно достоверную информацию о величине асимметрии тягового тока в рельсовых нитях под приемными локомотивными катушками АЛС в этой точке рельсовой линии.

Цель изобретения - обеспечение возможности получения достоверных количественных данных об асимметрии тягового тока под катушками АЛС движущегося поезда в требуемой точке рельсовой линии по результатам измерений величины тяговых токов в рельсовых нитях при отсутствии поезда.

Это достигается тем, что дополнительно накладывают на рельсы нормативный шунт в точке измерения, а измерения проводят за местом наложения шунта по ходу поезда.

На чертеже показана, для пояснения сущности разработанного способа, схема дополнительной установки нормативного шунта и измерительных приборов, а также указаны измеряемые токи и напряжения.

На рельсовые нити 1 и 2 накладывается нормативный шунт 3 с величиной сопротивления R_ш=0,06 Ом. Тяговые токи $$i_{T1}^{\text{'}}$$ и $$i_{T2}^{\text{'}}$$ соответственно в рельсовых нитях 1 и 2, текущие к месту установки шунта, выравниваются за счет протекания тока i_ш через нормативный шунт 3.

За нормативным шунтом 3 тяговые токи $$i_{T1}^{\text{'}\text{'}}$$ и $$i_{T2}^{\text{'}\text{'}}$$ растекаются по рельсовым нитям соответственно 1 и 2 обратно пропорционально их от точки измерения входным сопротивлениям Z_ВХ1 и Z_ВХ2. Следовательно, наложением нормативного шунта имитируется выравнивание тягового тока по рельсовым нитям, происходящее под движущимся поездом, и перераспределение его в рельсовых нитях, расположенных перед передней колесной парой электровоза.

При использовании бесконтактных измерительных датчиков 4 и 5 напряжение $${\dot{U}}_1^{\text{'}\text{'}}$$ на выходе измерительного датчика 4, накладываемого на рельсовую нить 1, пропорционально тяговому току $$i_{T1}^{\text{'}\text{'}}$$ за нормативным шунтом по ходу поезда

$${\dot{U}}_1^{\text{'}\text{'}}=k{i}_{T1}^{\text{'}\text{'}},\left(1\right)$$

где k - коэффициент преобразования измерительным датчиком тока в напряжение.

Точно также напряжение $${\dot{U}}_2^{\text{'}\text{'}}$$ на выходе измерительного прибора 5, накладываемого на рельсовую нить 2, пропорционально тяговому току $$i_{T2}^{\text{'}\text{'}}$$ за нормативным шунтом по ходу поезда

$${\dot{U}}_2^{\text{'}\text{'}}=k{i}_{T2}^{\text{'}\text{'}}.\left(2\right)$$

Делением разности этих напряжений на их сумму находим относительное значение асимметрии тягового тока под катушками АЛС в точке измерения

$$\delta i_A=\frac{\left|{\dot{U}}_1^{\text{'}\text{'}}-{\dot{U}}_2^{\text{'}\text{'}}\right|}{U_1^{\text{'}\text{'}}+{\dot{U}}_2^{\text{'}\text{'}}}=\frac{\left|k{i}_{T1}^{\text{'}\text{'}}-k{i}_{T2}^{\text{'}\text{'}}\right|}{k{i}_{T1}^{\text{'}\text{'}}+k{i}_{T2}^{\text{'}\text{'}}}=\frac{\left|i_{T1}^{\text{'}\text{'}}-i_{T2}^{\text{'}\text{'}}\right|}{i_{T1}^{\text{'}\text{'}}+i_{T2}^{\text{'}\text{'}}}=\frac{{\dot{i}}_A}{{\dot{i}}_{ТЛ}},\left(3\right)$$

где $$i_A$$ - асимметрия тягового тока в точке измерения,

i_ТЛ - тяговый ток в рельсовой линии под катушками АЛС.

Если измеряются падение напряжения $${\dot{U}}_1^{\text{'}\text{'}}$$ на отрезке определенной длины l₀ рельсовой нити 1 рельсовой линии, то величина этого напряжения равна

$${\dot{U}}_1^{\text{'}\text{'}}=z_{PH}{l}_0{i}_{T1}^{\text{'}\text{'}},\left(4\right)$$

где z_PH - удельное сопротивление рельсовой нити.

Точно также величина падения напряжения $${\dot{U}}_2^{\text{'}\text{'}}$$ на отрезке длины l₀ рельсовой нити 2

$${\dot{U}}_2^{\text{'}\text{'}}=z_{PH}{l}_0{i}_{T2}^{\text{'}\text{'}}.\left(4\right)$$

Делением разности этих напряжений на их сумму находим относительное значение асимметрии тягового тока под катушками АЛС в точке измерения

$$\delta i_A=\frac{\left|{\dot{U}}_1^{\text{'}\text{'}}-{\dot{U}}_2^{\text{'}\text{'}}\right|}{U_1^{\text{'}\text{'}}+{\dot{U}}_2^{\text{'}\text{'}}}=\frac{\left|z_{PH}{l}_0{i}_{T1}^{\text{'}\text{'}}-z_{PH}{l}_0{i}_{T2}^{\text{'}\text{'}}\right|}{z_{PH}{l}_0{i}_{T1}^{\text{'}\text{'}}+z_{PH}{l}_0{i}_{T2}^{\text{'}\text{'}}}=\frac{\left|i_{T1}^{\text{'}\text{'}}-i_{T2}^{\text{'}\text{'}}\right|}{i_{T1}^{\text{'}\text{'}}+i_{T2}^{\text{'}\text{'}}}=\frac{{\dot{i}}_A}{{\dot{i}}_{ТЛ}}.\left(5\right)$$

Следовательно, при известных или прогнозируемых величинах тяговых токов в рельсовой линии U_ТЛ можно найти величину асимметрии тягового тока i_A в требуемой точке линии

$$i_A=\delta i_A\times i_{ТЛ}.\left(6\right)$$

Знание истинного значения величины асимметрии тягового тока под катушками АЛС позволяет, во-первых, определить величину ее вклада в неустойчивость работы АЛС на рассматриваемом отрезке рельсовой линии. Во-вторых, если измеренная величина асимметрии тягового тока оказалась выше допускаемой, то сравнением величин измеренных напряжений можно определить величину асимметрии входных сопротивлений рельсовых нитей в точке измерения. Причиной повышенного значения одного из этих входных сопротивлений может быть плохое состояние рельсовых стыковых соединителей в ней. А причиной пониженного значения одного из этих входных сопротивлений может быть неисправность цепей заземления опор контактной сети, подключаемых к рельсам, или односторонней пробой электрической изоляции железобетонных шпал.

Следовательно, предложенный способ позволяет использованием дополнительных несложных операций определять величину асимметрии переменного тягового тока в рельсовых линиях под катушками АЛС при отсутствии поезда в точке измерения.

Эксперименты с использованием предложенного способа измерения асимметрии переменного тягового тока в рельсовых линиях под катушками АЛС подтвердили достоверность и вполне достаточную для практических целей точность определения величины этой асимметрии.

Литература

1. Устройства СЦБ. Технологический процесс обслуживания. - М.: Транспорт, 1984. - 151 с.

2. Шаманов В.И. Помехи и помехоустойчивость автоматической локомотивной сигнализации. Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2005. - 236 с.

3. Патент на изобретение №2334643. Устройство для измерения параметров рельсовых цепей на электрифицированных железнодорожных линиях // В.И.Шаманов, В.П.Суров, А.В.Пультяков, Ю.А.Трофимов, С.И.Шаманова. Опубл. 27.09.2008 г. Бюл. №27.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике. Способ измерения асимметрии переменного тягового тока в рельсовых линиях под катушками АЛС заключается в том, что в требуемой точке рельсовой линии измеряют падения напряжения в разных рельсовых нитях на отрезках рельсов одинаковой длины или измеряют напряжения на выходе бесконтактных измерительных датчиков тока, накладываемых на разные рельсовые нити в этой точке. Затем делением разности этих напряжений на их сумму находят относительную величину асимметрии тягового тока в этой точке рельсовой линии. Дополнительно накладывают на рельсы нормативный шунт в точке измерения, а измерения проводят за местом наложения шунта по ходу поезда. Достигается повышение достоверности измерения. 1 ил.

Способ измерения асимметрии переменного тягового тока в рельсовых линиях под катушками АЛС, заключающийся в том, что в требуемой точке рельсовой линии измеряют падения напряжения в разных рельсовых нитях на отрезках рельсов одинаковой длины или измеряют напряжения на выходе бесконтактных измерительных датчиков тока, накладываемых на разные рельсовые нити в этой точке, а затем делением разности этих напряжений на их сумму находят относительную величину асимметрии тягового тока в этой точке рельсовой линии, отличающийся тем, что в требуемой точке рельсовой линии дополнительно накладывают на рельсы нормативный шунт в точке измерения, а измерения проводят за местом наложения шунта по ходу поезда.