какие устройства снижают электрическое сопротивление рельсовых стыков

Регулировка и техническое обслуживание рельсовых цепей

Рельсовые цепи в процессе эксплуатации должны удовлетворять требованиям основных режимов, что достигается их регулировкой.

Регулировка рельсовой цепи заключается в том, что в соответствии с ее схемой, длиной и состоянием балласта на путевом реле устанавливают требуемое напряжение, определяемое по регулировочным таблицам.

Техническое обслуживание рельсовых цепей осуществляется в соответствии с инструкциями МПС. При обслуживании рельсовых цепей периодически проверяют исправность стыковых и тяговых соединителей, дроссельных перемычек, перемычек от кабельных стоек, наличие зазора между подошвой рельса и балластным слоем, исправность изолирующих стыков, заземлений, присоединенных к рельсам, и других элементов. Исправность заземлений опор контактной сети проверяют совместно с работниками контактной сети.

При внешнем осмотре рельсовых цепей обращают внимание на то, чтобы трос приварных стыковых соединителей плотно сидел в обжимах и был хорошо к ним приварен; штепсели соединителей плотно держались в шейке рельсов и не были забитыми до основания, при этом концы штепселей должны выходить на другую сторону шейки, а сами соединители должны быть прикреплены клипсами; перемычки от кабельных стоек и рельсовые соединители были прикреплены к шпалам металлическими скобами; расстояние между подошвой рельсов и балластом было не менее 30 мм; в изолирующих стыках имелись изолирующие прокладки, а зазор между торцами рельсов был не менее 5 мм. Изолирующие прокладки в сквозных полосах и в сережках остряков должны быть исправны и надежно скреплены болтами.

Два раза в месяц электромеханик должен измерять напряжение на путевом реле. Если оно отличается от нормы, то по регулировочным таблицам устанавливают требуемое напряжение. На участках с электрической тягой на переменном токе измеряют напряжение тягового тока, которое на релейном конце не должно превышать 2,5 В.

Для правильной регулировки рельсовых цепей необходимо знать удельное сопротивление изоляции (балласта), которое измеряют прибором ИСБ-1 (измеритель сопротивления балласта). Прибор ИСБ-1 позволяет с достаточной степенью точности измерять удельное сопротивление изоляции без отключения аппаратуры рельсовой цепи. В рельсовую цепь прибор подключают на расстоянии не менее 100-150 м от изолирующих стыков.

В пределах полной рельсовой цепи несколько раз измеряют и определяют удельное сопротивление отдельных участков рельсовой цепи. По полученным данным измерений находят участки рельсовой цепи с пониженным сопротивлением изоляции. После всех измерений определяют усредненное сопротивление изоляции.

Шунтовую чувствительность рельсовой цепи проверяют 1 раз в месяц испытательным шунтом, состоящим из двух зажимов, соединенных проводом. Сопротивление испытательного шунта равно 0,06 Ом, что соответствует сопротивлению поездного шунта.

Зажимы испытательного шунта накладывают на головки рельсов. Если в рельсовой цепи с непрерывным питанием якорь или сектор путевого реле будут надежно отпадать, а в рельсовой цепи с импульсным питанием будет исключаться работа якоря в импульсном режиме, то данная рельсовая цепь имеет шунтовую чувствительность выше нормативной.

Чередование полярности или фаз в рельсовых цепях проверяют в период пуска в действие и после работ, связанных с отключением источников питания, переключением питающих проводов, заменой путевых трансформаторов и кабелей питающего конца рельсовой цепи. Кроме этого, чередование полярности проверяют 2 раза в год в соответствии с графиком технологического осмотра.

В рельсовых цепях постоянного тока чередование полярности проверяют вольтметрами, включенными между нитями рельсов сначала по одну сторону изолирующих стыков, а затем, переменив концы проводов, по другую. Если стрелка вольтметра в обоих случаях отклоняется в одну и ту же сторону, то чередование полярности сделано правильно.

Источник

Требования и нормы содержания устройств и элементов рельсовых линий.

Утверждена

Приказом начальника

Железной дороги

«О порядке эксплуатации рельсовых цепей

На Октябрьской железной дороге»

Общие положения.

1.1. Настоящая инструкция составлена в дополнение к ЦШ-720-09 от 22.10.2009 года, ЦШ-530-11 от 20.09.2011 года, 2791р от 29.12.2012 года, ЦЭ-191 от 10.06.1993 года, указаний МПС №27Ц от 05.07.1986 года, В-927У от 01.08.1997 года, ЦШЦ-208 от 16.10.2000 года, НТП СЦБ/МПС-99, а также технологии обслуживания устройств СЦБ, утвержденной МПС 25.12.1997 года, ЦЭ-881 от 20.03.2002 года и документа «Устройства и элементы рельсовых линий и тяговой рельсовой сети технические требования и нормы содержания», утвержденного распоряжением ОАО «РЖД» №651р от 03.04.2012года.

1.2. Инструкция определяет:

— границы обслуживания элементов рельсовых цепей работниками причастных служб Октябрьской дирекции инфраструктуры: автоматики и телемеханики, пути и электрификации и электроснабжения;

— порядок обслуживания элементов рельсовых цепей; порядок восстановления элементов рельсовых цепей и стрелочных переводов при капитальном, текущем, среднем ремонте и модернизации пути;

— дополнительные меры безопасности по обеспечению шунтовой чувствительности рельсовых цепей.

1.3. К элементам рельсовой линии относятся: рельсы, шпалы, токопроводящие рельсовые стыки, изолирующие рельсовые стыки, изолирующие элементы (прокладки, втулки), основные, дублирующие соединители, пружинные стыковые соединители, балластный слой, перемычки к кабельным стойкам, путевым трансформаторным ящикам, дроссель-трансформаторам, уравнительным приборам, системы соединения рельсовых линий на разводных мостах.

Требования и нормы содержания устройств и элементов рельсовых линий.

2.1. Важнейшую роль в обеспечении безопасности движения поездов играют рельсовые цепи. На основании получаемой от них информации функционируют системы электрической централизации и автоблокировки. Рельсовые цепи являются базисным звеном не только в системах определения свободности или занятости участка пути. Они обеспечивают выполнение контрольного режима, то есть контролируют целостность рельса. Рельсовые цепи обеспечивают контроль исправного состояния элементов обратной тяговой сети, предназначенной для пропуска обратного тягового тока.

Рельсовой цепью называется электрическая цепь, проводниками которой являются рельсовые нити участка железнодорожного пути, используемые для передачи электрических сигналов. Рельсовые цепи служат инструментом для передачи на локомотивы и другие подвижные единицы информации о показаниях светофора, к которому приближается поезд, а также о допустимой скорости его движения в данной точке пути.

2.2. Основным элементом рельсовой цепи для пропуска тягового тока через стык является соединение рельс-накладка. При нормальном состоянии стыка его проводимость обеспечивается в основном через накладки. Роль приварного соединителя состоит в исключении импульсных помех тягового тока, возникающих при колебаниях рельсового пути (и, как следствие, кратковременных потерь электрического контакта между накладкой и рельсом), приводящих к нарушению нормальной работы электрических рельсовых цепей. Сохранение на должном уровне (40 кН) натяжения стыковых болтов, обеспечивающее требуемое (не более 200 мкОМ) сопротивление рельсового стыка (без стыкового соединителя) позволяет исключать случаи перегорания приварных соединителей при длительном (более 3 мин) протекании через них тягового тока более 1500 А.

2.3. Стыковые рельсовые соединители в зависимости от способа их крепления к рельсам могут быть приварные, штепсельные, в том числе с болтовым креплением, пружинные (СРСП), втулочные.

Приварные стыковые соединители состоят из гибкого проволочного троса, заваренного (впрессованного) по концам в стальные манжеты.

Штепсельные стыковые соединители состоят из сталемедных (стальных) проволок и штепселей.

Пружинные стыковые соединители входят в состав сборных токопроводящих стыков и предназначены для применения при различных видах тяги.

Во втулочном соединителе имеется крепление, при котором для лучшего контакта, совместно с обычным штепселем в отверстие в шейке рельса дополнительно вкладывается специальная втулка;

Качество установки стыковых соединителей определяется внешним осмотром, легким простукиванием молотком и измерением активного сопротивления стыка. Значение активного сопротивления вновь установленного сборного токопроводящего стыка не должно превышать 200 мкОм на электрифицированных участках и 400 мкОм на не электрифицированных участках железных дорог.

2.4. Основные приварные стыковые соединители должны привариваться к внешней боковой поверхности головке рельса.

— В качестве основных, кроме приварных стыковых соединителей, допускается применять соединители пружинные типа СРСП с дополнительной установкой тарельчатых шайб. На не электрифицированных участках железных дорог в качестве основных стыковых соединителей допускается применять стальные оцинкованные или сталемедные стыковые соединители из троса сечением не менее 6 мм 2 с болтовым креплением штепселя.

2.5. Приварные стыковые рельсовые соединители применяются следующих видов:

— на участках с автономной тягой – из стального оцинкованного каната или троса диаметром 6 мм (СРС-6);

2.6. Дублирующие стыковые соединители устанавливают в рельсовых цепях:

— главных и боковых путей, по которым предусматривается безостановочный пропуск поездов;

— по маршрутам следования пассажирских и пригородных поездов;

— по всей длине параллельных ответвлений разветвленных рельсовых цепей, не оборудованных путевыми реле (не обтекаемых сигнальным током);

— в стыках рельсов тяговой нити однониточных рельсовых цепей;

— на горочных рельсовых цепях;

— путях отстоя вагонов с электроотоплением (рельсовые цепи стрелочных секции и участков пути по которым проходит «обратный» ток электроотопления);

— на уравнительных стыках;

— по маршрутам следования тяжеловесных поездов (весом свыше 6000т);

В качестве дублирующего стыкового рельсового соединителя устанавливаются:

— на участках с электрической тягой постоянного тока – электротяговые, сталемедные сечением 95 или 120мм ²- на участках обращения тяжеловесных поездов, (тип ЭМС-1500);

— на участках с электрической тягой переменного тока – электротяговые, сталемедные сечением 70 или 95мм²- на участках обращения тяжеловесных поездов (тип ЭМС-1500);

— либо стальные сечением 120мм²;

— на участках с автономной тягой – стальные штепсельные соединители, из стального оцинкованного каната, троса диаметром 6 мм.

2.7. Пружинные стыковые соединители предназначены для применения при различных видах тяги. СРСП применяются в качестве основного и дублирующего соединителей, исключая при этом применение приварных и штепсельных рельсовых электротяговых соединителей, кроме:

— съездов и ответвлений рельсовых цепей, которые не оборудованы путевыми реле, а также в тяговой нити однониточных рельсовых цепей;

— участков пути с подъемом более 6 0 ;

— на станционных путях и стрелочных участках.

Установить порядок маркировки токопроводящих стыков, оборудованных пружинными стыковыми соединителями, путем нанесения краски светлых тонов буквой «П» между центральными болтовыми отверстиями накладки, устанавливаемой с полевой стороны.

2.8. Применение других типов стыковых соединителей, а также соединителей из других материалов допускается по техническим требованиям, согласованным управлениями пути и сооружений, автоматики и телемеханики, а на электрифицированных участках также управлением электрификации и электроснабжения Центральной дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД».

2.9. Для обеспечения протекания сигнального тока по элементам стрелочных переводов в разветвленных рельсовых цепях при автономной тяге, кроме приварных, могут устанавливаться оцинкованные стальные стрелочные соединители с болтовым креплением штепселя. Стальные стрелочные соединители выпускаются четырех типов, отличающиеся по длине, диаметру троса и конструкции штепселя (безгаечное или гаечное крепление к рельсу). Стальные соединители имеют длину:

— тип II- 1200мм, диаметр 6,2 мм, крепление безгаечное;

Такие же соединители выпускаются и в герметизированном исполнении (трос соединителя имеет пластиковое покрытие).

С 1999 г. соединители типа I, II, III, IV выпускаются из сталемедного провода (СШСМ).

Стрелочные соединители дублируются, если источник питания и путевое реле подключены к рельсовой цепи таким образом, что стрелочный соединитель не контролируется (не обтекается) сигнальным током.

При электротяге функции стрелочных соединителей на разветвленных рельсовых цепях выполняют электротяговые соединители соответствующих длин, которые всегда дублируются. В корневых креплениях стрелочных остряков и крестовин с НПК устанавливаются электротяговые соединители соответствующей длины и сечения типа ШЭ, ЭАС, ЭМСЭ. Во всех случаях при установке основных и дублирующих соединителей необходимо руководствоваться схемами изоляции стрелочных переводов, схемами установки соединителей и перемычек на стрелочных переводах (эпюра), и двухниточными планами станций.

2.10. Порядок монтажа и содержания стрелочных соединителей 3300 мм в переводных кривых стрелочных переводов установлен следующий:

— монтаж двух соединителей 3300 мм при укладке стрелочного перевода на деревянных брусьях производить в одном шпальном ящике с креплением к разным брусьям.

— при укладке стрелочного перевода на железобетонных брусьях соединители крепить к разным сторонам деревянного бруска 100×100 мм или на типовые держатели, разнесенные между собой на расстояние не менее 100 мм, или на специальные крепления перемычек в соответствие с распоряжением Окт ДИ-413/р (приложение №1 к распоряжению).

Перемычки электротяговые в местах перехода под рельсом крепят ниже уровня подошвы на 30 мм. Необходимо, чтобы перемычки были подсоединены к рельсу на расстоянии от рельсовых накладок изолирующего стыка не более 100 мм так, чтобы они не касались накладок. В местах соединения с рельсом перемычки с применением штепсельного и гаечного крепления, должны иметь запас на случай угона рельса. Расстояние между центрами отверстий диаметром 22 мм для двухпроводной перемычки одного рельса должно быть 160 мм, а при установке дублирующих стальных перемычек для путевых ящиков и кабельных стоек, расстояние между отверстиями диаметром 10,2 мм должно быть не более 50 мм.

В междушпальном ящике с железобетонными шпалами перемычки необходимо крепить к деревянным брускам с антисептической пропиткой, которые специальными скобами крепят к подошвам рельсов. Перемычки крепятся к деревянным брускам с обеспечением их изоляции от земли и рельсов. Перемычки можно закреплять с помощью специальных комплектов держателей (чертеж 17572-50-00 альбом ТО-139-2009), специального крепления перемычек на железобетонных шпалах в соответствие с распоряжением Окт ДИ-413/р (приложение №1 к распоряжению) или других держателей, разрешенных к применению в ОАО «РЖД».

Перемычки изготавливаются из стального троса диаметром 6,2 мм и 8,2 мм. Они могут быть не изолированными и изолированными (трос покрыт пластиком). Стандартные длины перемычек:

— неизолированных- 1000, 1620, 2700, 3600, 5600 мм;

— изолированных- 1620, 3600, 5600 мм;

— герметизированных- 1600, 3600, 5600, 7600, 9600, 11600 мм.

Активное электрическое сопротивление в местах соединения провода с наконечниками (болтом, штепселем, клеммой и т.п.) должно быть не более 45 мкОм.

В условиях эксплуатации, стыковые многопроволочные соединители, имеющие 30% и более оборванных нитей или имеющих люфт в манжетах, подлежат замене.

2.12. Изоляция рельсовых цепей.

Сопротивление постоянному току вновь собранного изолирующего стыка должно быть не менее 1 кОм. В процессе эксплуатации электрическое сопротивление между смежными рельсами изолирующего стыка должно быть не менее 50 Ом.

Изолирующие стыки, как правило, следует устанавливать в створе со светофорами. Изолирующие стыки в горловинах и на приемоотправочных путях станций устанавливаются на расстоянии не менее 3,5 метра от предельного столбика пошерстной стрелки, как показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. Расположение изолирующих стыков относительного предельного столбика.

На рисунке L- расстояние между осями железнодорожных путей согласно ПТЭ.

Допускается сдвижка изолирующих стыков:

а) у входных светофоров в обе стороны не более 2 метров (рис. 2.2);

Рисунок 2.2. Расположение изолирующих стыков у входного светофора.

б) у выходных, маршрутных, маневровых для выезда с приемоотправочных путей не более 40 метров от светофора по направлению движения (рис. 2.3);

Рисунок 2.3. Расположение изолирующих стыков у выходных, маршрутных, маневровых светофоров, применяемых для выезда с приемоотправочных путей.

в) у остальных светофоров не более 10,5 метра по направлению движения и не более 2 метров против направления движения (рис. 2.4).

Рисунок 2.4. Расположение изолирующих стыков у светофоров, не отнесенных к группам «а» и «б».

В случае стыкования на станции электрифицированных и не электрифицированных путей устанавливаются изолирующие стыки. Изолирующие стыки, разделяющие электрифицированный и не электрифицированный участки одного пути, должны устанавливаться на расстояние не менее 15 м от постоянного предупредительного знака «Конец контактной подвески» в сторону не электрифицированной части пути.

Тупиковые упоры отделяют от электрифицированных путей одним изолирующим стыком в каждой рельсовой нити.

Разбежка изолирующих стыков на противоположных нитках колеи на переходном пути съезда и на стрелочных переводах должна быть не более 1,9 метра.

Зазор между торцами рельсов в изолирующем стыке должен быть от 5 до 10 мм по всей высоте, на торцах рельсов в стыке не должно быть наката, заусенцев.

В изолирующем стыке с металлическими накладками боковые изолирующие прокладки должны выступать из-под накладок на расстояние от 4 до 5 мм.

Рельсы в зоне изолирующих стыков должны быть магнитно однородными, вертикальная составляющая разнополюсной магнитной индукции на торцах рельсов, не должна превышать 10 мТл. С целью исключения перемыкания изоляции стыков стальной пылью, стружкой, боковую и торцевую поверхности рельсов в зоне изолирующего стыка с полимерными накладками рекомендуется окрашивать органической краской.

Стыковой зазор изолирующего стыка должен находиться в середине шпального ящика во избежание закорачивания его рельсовыми подкладками при продольном перемещении рельс.

Сопротивление изоляции рельсовой линии зависит от типа и состояния балласта, типа и состояния шпал, состояния изолирующих прокладок рельсовых скреплений, влажности и температуры воздуха.

Сопротивление изоляции рельсовой линии рельсовых цепей тональной частоты определяется нормами, установленным в регулировочных таблицах, но не менее 0,1 Ом*км.

При более низкой величине сопротивления изоляции рельсовая цепь должна выключаться из централизации без сохранения пользованием сигналами и приниматься меры по приведению к норме: подрезка, очистка балластного слоя (при необходимости), замена шпал с односторонним пробоем изоляции.

2.13. Изоляция рельсовых цепей в зоне стрелочных переводов.

Изолирующие прокладки фундаментных угольников должны находиться в исправном и чистом состоянии и надежно скреплены болтами, гайки которых должны быть зафиксированы контргайками. Вертикальные болты узла крепления гарнитурных угольников к рельсу должны быть изолированы от фундаментных угольников втулками и шайбами и не должны иметь осевых перекосов, горизонтальная плоскость крепящих угольников к рельсу должна быть перпендикулярна шейке рельса. Изолирующие втулки вертикальных болтов должны свободно входить в отверстия фундаментных угольников на всю глубину. Края изолирующих шайб должны выступать из-под металлической шайбы, а сама металлическая шайба должна быть плоской формы и не иметь заусенцев. Изоляционные элементы и элементы из пресс-материалов должны соответствовать типу рельс.

Изолирующие прокладки стяжных полос должны быть толщиной не менее 4 мм. Горизонтальные болты крепления должны быть изолированы от стяжных полос втулками и шайбами с двух сторон. Изолирующие втулки болтов должны входить в отверстия стяжных полос на всю глубину. Края изолирующих шайб должны выступать из-под металлической шайбы, а сама металлическая шайба должна быть плоской формы и не иметь заусенцев.

Применение для электрообогрева ТЭНов и стержневых нагревателей требует использования гарнитурных угольников специальной конструкции. Обеспечение гарнитурными угольниками специальной конструкции при оборудовании электрообогревом централизованных стрелок производят работники службы пути. Разрешается также установка нагревателей КВХ ГДР на подошве рамного рельса с его внутренней стороны, то есть в пространстве между остряком и рамным рельсом. При этом нагреватель КВХ ГДР должен быть установлен под защитным экраном, а его резиновая соединительная муфта прижата к боковой поверхности шпалы и защищена от механических повреждений кожухом.

Арматура пневмообдувки каждой стрелки должна быть изолирована от общей сети трубопровода, а арматура пневмообдувки между каждым остряком стрелки должна быть изолирована меду собой, рабочими тягами и стрелочными гарнитурными угольниками.

Воздухопроводы открытой прокладки заземляют на средний вывод ДТ или тяговый рельс через искровой промежуток, заземление выполняют в одной точке по Т-образной схеме. Трубы воздухопроводов не должны иметь металлической связи с рельсами, рельсовыми скреплениями, стрелочными приводами, конструкциями, заземленными на рельс.

На участках переменного тока воздухопроводы открытой прокладки подлежат дополнительному заземлению по концам и вдоль трассы с шагом от 200 до 300 м. на стальные электроды диаметром не менее 10 мм, забиваемые в грунт на глубину 1 метр. Сопротивление заземления таких электродов не нормируется. На вводах воздухопроводов в здания или обслуживаемые помещения и вдоль трассы с шагом от 200 до 300 метра устанавливают изолирующие фланцы.

Все изолирующие детали должны быть типовых форм и размеров.

2.14. В соответствии с п. 7.6 «Правил и норм проектирования сортировочных устройств колеи 1520 мм» от предельных столбиков последних разделительных стрелочных переводов до башмакосбрасывателей должен быть уложен бесстыковой путь.

2.15. Асимметрией тягового тока называют разность величины тягового тока по разным рельсовым нитям одной рельсовой линии.

Электрическое сопротивление контактных соединений элементов тяговой сети должно быть не более 45 мкОм

Предельно допустимая величина коэффициента асимметрии обратного тягового тока в двухниточных рельсовых цепях указана в таблице 2.15.

Минимальное значение тягового тока в рельсах, при котором обеспечивается корректное измерение асимметрии должно быть не менее 10 А.

ПРИМЕЧАНИЕ: В рельсах японского и канадского производства, а также в стыках стрелочных переводов, предназначенных к сварке, устанавливать в качестве основных – электротяговые соединители типа ЭМС – 95 (или 120 – на участках пропуска тяжеловесных и длинносоставных поездов) –1500мм со сверлением отверстий диаметром 22мм, в качестве дублирующих – устанавливать по два пружинных соединителя, с нанесением графитовой смазки в месте контакта соединителя с шейкой рельса и тарельчатыми пружинами.

Содержание элементов рельсовых цепей работниками причастных служб

Источник

500 Нормирование сопротивления элементов тяговой рельсовой сети

Н.Н. БАЛУЕВ, заместитель начальника Центральной дирекции инфраструктуры
В.И. ШАМАНОВ, профессор МГУПС, доктор техн. наук

Одна из осциллограмм сигнала на выходе приемных локомотивных катушек АЛСН показана на рис. 1. Уровень сигналов помех составлял чаще всего 30-40 % от уровня полезного сигнала. Устойчивость работы локомотивной аппаратуры АЛСН при появлении других дополнительных помех существенно снижалась.

Наиболее устойчиво в рассматриваемых условиях функционировали кодовые РЦ с частотой 25 Гц и тональные РЦ. Вид сигнала, зафиксированного на путевом приемнике тональной РЦ, показан на рис. 2. Помехи не только создавали негативный фон, но и искажали форму полезного сигнала. Вследствие этого проходной светофор автоблокировки переключался на запрещающее показание перед движущимся на подъем тяжеловесным поездом.

Переменный тяговый ток в рельсовых линиях может достигать 1000 А. Сигнальный ток частотой 25 Гц в рельсах на релейном конце в нормальном режиме работы должен быть не меньше 1,25 А в кодовых РЦ и не меньше 1,05 А в станционных РЦ с реле ДСШ.

Тяговый ток распределяется идеально по рельсовым нитям рельсовой линии только при одинаковых значениях их продольного и поперечного сопротивлений. Продольное сопротивление рельсовой нити включает в себя сопротивления рельсов, токопроводящих стыков, электротяговых и стрелочных соединителей. В РЦ с дроссель-трансформаторами необходимо учитывать также сопротивления токопроводящих стыков, дроссельных перемычек и секций основных обмоток ДТ. Сопротивления всех этих элементов изменяются при эксплуатации по-разному в различных рельсовых нитях рельсовой линии. Из-за этого появляется продольная асимметрия сопротивления.

Сопротивление рельсовой нити по отношению к земле является поперечным. Поперечная асимметрия сопротивления рельсовых линий возникает там, где цепи заземления опор контактной сети и других конструкций подключаются к рельсовой нити. Из нее тяговый ток стекает в землю через цепи заземления, в результате появляется асимметрия тягового тока.

Поперечная асимметрия сопротивления рельсовой линии может быть на участках с железобетонными шпалами. При движении поезда на элементы электрической изоляции шпал действуют большие механические динамические нагрузки, из-за этого они продавливаются. Электрическое сопротивление таких шпал невелико, поэтому тяговый ток стекает из рельсов в землю в этом месте больше.

В кривых пути динамические механические нагрузки действуют сильнее во внешней рельсовой нити, поэтому в ней электрическая изоляция железобетонных шпал нарушается быстрее. При ее одностороннем пробое не уменьшается электрическое сопротивление между рельсовыми нитями и не увеличивается утечка сигнальных токов РЦ и AJ1CH через шпалы. Такие нарушения могут существовать долго, вызывая увеличение разности тяговых токов, стекающих в землю из разных рельсовых нитей.

Например, на одном из перегонов Восточно-Сибирской дороги с уложенными железобетонными шпалами почти половина сбоев
АЛСН происходила при движении поезда в кривой пути относительно небольшого радиуса.

При нарушении равенства тяговых токов в секциях основных обмоток дроссель-трансформаторов, в рельсах под катушками АЛСН или местах подключения к рельсам аппаратуры рельсовой цепи появляются помехи от переменного тягового тока или гармоник постоянного тягового тока в локомотивных приемниках АЛСН и аппаратуре РЦ. Уровень этих помех пропорционален величине разности тяговых токов в указанных точках рельсовой линии, т.е. асимметрии тягового тока. При нормировании допускаемого уровня помех от тягового тока используют абсолютное значение его асимметрии, выраженное в амперах.

Коэффициент асимметрии тягового тока, измеряемый в процентах, является относительным показателем. Он равен отношению разности тяговых токов в рельсовых нитях в конкретной точке рельсовой линии к сумме этих токов. Необходимо обязательно учитывать при какой величине тягового тока в рельсовой линии этот коэффициент вычислялся, т.е. какой «вес» имеет каждый его процент.

Если в рельсовой линии присутствуют оба вида асимметрии, то общий коэффициент асимметрии тягового тока в ней меньше, чем арифметическая сумма составляющих этого коэффициента.

Проведенные исследования показали, что асимметрия тягового тока под катушками АЛСН изме-
няется при движении поезда по рельсовой линии с постоянной по ее длине продольной и поперечной асимметрией. Асимметрия тягового тока под катушками АЛСН и в местах подключения к рельсам аппаратуры РЦ существенно различается по величине тока и его гармоническому составу. Если грунт талый и замерзший, асимметрия тягового тока может быть также разной при одинаковом состоянии элементов тяговой рельсовой сети, особенно на участках, электрифицированных на переменном токе.

Реально электрические параметры тяговой рельсовой сети неодинаковы по длине рельсовых линий, поэтому асимметрия тягового тока и уровень помех от нее на локомотивную аппаратуру АЛСН обычно изменяются при движении поезда. Из графиков (рис. 3) видно, что скачки величины тягового тока электровоза 1Т и тока асимметрии 1А не всегда совпадают. Следовательно, часть скачков асимметрии тягового тока вызвана изменением величины продольного или поперечного сопротивлений участков рельсовой линии.

При проследовании электровозом изолирующих стыков точки отсоса его тяговый ток под катушками АЛСН уменьшается почти до нуля, но асимметрия тягового тока остается существенной из-за других электровозов, находящихся в фидерной зоне. Это происходит из-за асимметрии сопротивлений дроссельных перемычек.

Нормы величины асимметрии тягового тока при максимально допустимых его значениях в рельсовых нитях рассчитаны на основании результатов испытаний, проведенных специалистами ВНИИЖТа. Предельно допустимые эффективные значения тягового тока определялись при температуре нагрева масла в дроссель-трансформаторах не более 100-105 °С (при допустимом значении 115 °С). Если эту температуру превысить, то битумная мастика расплавится в выводах шин, корпус разгерметизируется, масло вытечет и влага будет попадать в корпус.

Для дроссель-трансформаторов, магнитная система которых не имеет воздушных промежутков, ограничением по асимметрии тягового тока является допустимое изменение их характеристик вследствие подмагничивания. Асимметрия переменного тягового тока не должна превышать 12 А для ДТ-1-150 и 24 А для ДТ-1-300, составляя 4 % от максимального значения текущего через них тягового тока [1].

При электротяге постоянного тока допустимый максимальный коэффициент асимметрии тягового тока составляет 6 %. Например, для дроссель-трансформаторов ДТ-0,2-1500 и ДТ-0,4-1500 верхняя граница допустимого тока асимметрии составляет 180 А [1]. Такие дроссель-трансформаторы имеют воздушный зазор между сердечником и ярмом, поэтому они не подвержены подмагничиванию. Кроме того, помехи в рельсовых цепях и аппаратуре АЛСН создаются не основным тяговым током, а его четными гармониками. Поэтому количество сбоев АЛСН на электровозах постоянного тока в подобных условиях меньше почти в три раза, чем на электровозах переменного тока.

При анализе влияния тягового тока на работу РЦ и АЛСН считают, что началом рельсовой цепи является тот ее конец, где тяговый ток втекает в рельсовую линию. В начале РЦ с дроссель-трансформатором тяговый ток распределяется по рельсовым нитям обратно пропорционально величине их входных сопротивлений от средней точки секций основной обмотки ДТ. Подобным образом тяговый ток растекается под приемными катушками АЛСН электровоза.

В рельсовых линиях, оборудованных тональными рельсовыми цепями без ДТ, это распределе-
ние сложнее. Отрезки рельсовых нитей не ограничены изолирующими стыками. Для уменьшения асимметрии тягового тока между рельсовыми нитями включаются уравнивающие дроссели или дроссель-трансформаторы. Это необходимо учитывать при определении входных сопротивлений рельсовых нитей в требуемых точках пути.

Продольная асимметрия сопротивления рельсовой линии появляется в процессе эксплуатации, когда увеличивается различие значений сопротивления токопроводящих стыков, дроссельных перемычек и тяговых соединителей. В соответствии с требованиями ГОСТ 9.602-2005. «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии» сопротивление токопроводящих стыков на участках дорог, электрифицированных на постоянном токе, не должно увеличивать сопротивление рельсовой нити больше, чем на 20 %. Выполнение этого требования повышает уровень защиты сооружений от электро-коррозионного воздействия блуждающими токами. Следовательно, при длине рельсового звена 25 м с учетом длины рельсов в самом токопроводящем стыке, равной 1 м, его сопротивление не должно превышать сопротивления отрезка целого рельса длиной 6 м.

Явление электрокоррозии практически не наблюдается на участках с электротягой переменного тока, так как он имеет значительно меньшую коррозионную активность. На этих участках используются нормативы сопротивления сборных токопроводящих стыков с целью уменьшения потерь мощности в тяговой рельсовой сети и обеспечения устойчивой работы РЦ и АЛСН.

При нормировании и измерениях в условиях эксплуатации сопротивления сборных токопроводящих стыков удобнее соотносить его с сопротивлением отрезка целого рельса определенной длины. В этом случае сопротивления токопроводящих стыков и рельсов измеряются в одних и тех же условиях. Так, исключается влияние величины и частоты тягового тока в рельсах, а также температуры окружающей среды на результаты измерения.

Эту идею применили при разработке «способа двух вольтметров» для измерения сопротивлений малой величины [2]. «Инструкция по защите железнодорожных подземных сооружений от коррозии блуждающими токами» № ЦЭ-518 рекомендует этот способ для широкого практического использования. С его помощью было определено, что в условиях эксплуатации сопротивление токопроводящих стыков в течение трех-четырех месяцев после капитального ремонта пути соответствовало предъявляемым требованиям без приварки рельсовых стыковых соединителей.

Специалисты ВНИИЖТа определили величины допустимых токовых нагрузок на перемычки и соединители для переменного тягового тока [4]. В качестве ограничивающего фактора приняли температуру их нагрева 115 °С в соответствии с условиями безопасности обслуживания.

При измерениях на перевальном участке с электротягой переменного тока величиной 700-800 А в рельсовой линии температура дроссельных перемычек и рельсовых стыковых медных приварных соединителей при проходе тяжеловесных поездов увеличивалась, как правило, не более, чем на
16-23 °С. Это объясняется прежде всего тем, что рельсы, к которым приварены соединители, являются хорошим проводником тепла.

Следует иметь в виду, что токопроводящие элементы тяговой рельсовой сети работают в разных режимах в зависимости от сопротивления изоляции рельсовых нитей по отношению к земле, рода тягового тока и расстояния между элементом и тяговой подстанцией.

На участках с электротягой переменного тока при талом грунте тяговый ток интенсивно стекает из рельсов в землю так, что его практически не остается в рельсах на расстоянии 3-4 км от электровоза. Поэтому тяговый ток протекает только при проходе поезда через рассматриваемые элементы, т.е. они функционируют в повторно-кратковременном режиме. Режимы работы этих элементов сложнее возле тяговых подстанций, где тяговый ток снова собирается в рельсовую сеть, при системе электроснабжения 2×25 и вблизи каждой точки подключения к рельсам автотрансформаторного пункта.

При промерзшем грунте на участках с электротягой переменного тока практически весь ток электровозов возвращается на тяговые подстанции по рельсам, что усложняет функционирование элементов тяговой рельсовой сети. Поэтому их сопротивления необходимо нормировать при наиболее тяжелых режимах работы.

Если смежные рельсовые цепи разделяются изолирующими стыками с дроссель-трансформаторами, то их взаимное влияние будет больше. Кроме того, дополнительная цепь протекания тяговых токов параллельно одной из секций основной обмотки ДТ уменьшает продольное сопротивление рельсовой нити, на которой установлен изолирующий стык. Наихудший вариант такого влияния на АЛСН

— пробой изоляции одного из изолирующих стыков на выходном для движущегося поезда конце рельсовой цепи.

Установлено, что при сопротивлении разделяющего рельсовую цепь изолирующего стыка, равном 50 Ом, его асимметрия мало воздействует на продольную асимметрию сопротивления рельсовой линии даже на частоте седьмой гармоники тягового тока. Это значение взято в качестве нормативного [1].

Минимальное сопротивление рельсовых нитей по отношению к земле является критичным для работы РЦ. В то же время при его снижении увеличивается утечка переменных тяговых токов в землю и, следовательно, быстрее уменьшается величина этих токов в рельсах по мере удаления от движущегося электровоза. В результате снижаются значения тяговых токов под катушками АЛСН других электровозов, находящихся в фидерной зоне, а также в местах подключения к рельсам аппаратуры РЦ, а значит, и помехи на их работу.

Переменный тяговый ток возвращается на тяговую подстанцию по трем цепям: воздушной отсасывающей линии, рельсам подъездного пути к тяговой подстанции и контуру ее заземления. Сопротивление заземления внешнего контура тяговых подстанций постоянного тока и совмещенных подстанций станций стыкования должно быть не больше 0,5 Ом, включая сопротивления естественных заземлителей. При удельном сопротивлении земли более 500 Ом м допускается повышение сопротивления контура, но не выше 5 Ом.

Сопротивление выравнивающего контура заземления тяговых подстанций переменного тока не
нормируется. Однако на участках с повышенными тяговыми токами в обратной тяговой рельсовой сети для ускорения их стекания из рельсов в землю рационально устанавливать такое сопротивление контура, которое соответствует нормативным значениям для тяговых подстанций постоянного тока.

В соответствии с инструкцией [5] необходимо заземлять все расположенные в зоне влияния контактной сети переменного тока металлические сооружения, на которых возникают опасные наведенные напряжения. Цепи заземления опор контактной сети и других конструкций можно подключать к рельсам или средним точкам дроссель-трансформаторов. При использовании первой схемы подключения в рельсовых нитях может появляться разность сопротивлений по отношению к земле, т.е. поперечная асимметрия.

Сопротивление заземления конструкции зависит от ее размеров, типа, срока эксплуатации, глубины залегания кабеля заземления в грунт, типа фундамента, степени влажности и химического состава грунта. Сопротивление цепей заземления обычно ниже у металлических опор и сооружений. Сопротивление заземления железобетонных опор (в цепи между консолью и рельсом) зависит от проводимости бетона в слое между хомутом и арматурой, наличия электроизолирующих покрытий на фундаментных и закладных деталях.

Подключение конструкций и устройств к рельсовым цепям не должно нарушать нормального их функционирования во всех режимах работы. В соответствии с этим для каждой новой опоры контактной сети нормируется сопротивление цепи заземления при измерении в сухую погоду [5].

Научные сотрудники МИИТа и ВНИИЖТа обосновали нормативные значения минимально допустимой величины сопротивления цепей заземления, подключаемых к средним точкам дроссель-трансформатора. Его предельное значение для цепей заземления опор контактной сети, подключаемых к рельсам, оборудованным двухниточными рельсовыми цепями, должно быть не менее 6 Ом на один километр при предель-
но допускаемом минимальном значении сопротивления опоры 100 Ом [5]. Однако это требование выполняется только на прямолинейных участках пути и в кривых с радиусом не менее 1125 м. Длина пролета между опорами в этих кривых составляет 60 м.

Чем больше длина пролета, тем меньше число опор, а значит, и строительная стоимость контактной сети. Стоимость опор и фундаментов достигает 40 % общей стоимости контактной сети. При этом утечка сигнального и тягового токов из рельсовой нити через цепи заземления снижается.

Длина пролетов ограничивается допустимым значением отклонения проводов под действием ветра. При увеличении длины пролета повышается неравномерность эластичности контактной подвески, что затрудняет нормальный токосъем. При слишком большой длине пролета высота подвески контактных проводов над уровнем головок рельсов может не соответствовать нормативному значению. Длина пролета зависит также от величины радиуса кривых пути.

Кривые небольшого радиуса находятся, как правило, на участках железных дорог с переломным профилем или на горных участках, где тяговые токи повышены. Поэтому абсолютное значение асимметрии тягового тока на этих участках больше, чем на равнинных.

Таким образом, в кривых малого радиуса при уменьшении величины сопротивления цепей заземления опор контактной сети, подключаемых к рельсам с двухниточными рельсовыми цепями, снижается устойчивость работы РЦ и АЛСН особенно на горных участках, при повышенных переменных тяговых токах.

Сопротивление цепей индивидуального или группового заземления опор, фундаментов и анкеров контактной сети переменного тока должно измеряться после ввода в эксплуатацию, а также выборочно один раз в девять лет в местах с агрессивными по отношению к бетону грунтами.

Для конструкций и устройств, в цепях заземления которых установлены искровые промежутки, сопротивление заземления не измеряют. Искровые промежутки ИПМ-56М имеют невысокую надежность, поэтому при действующей периодичности проверки они могут находиться в пробитом состоянии достаточно долго, увеличивая поперечную асимметрию сопротивления рельсовых линий.

Был измерен переменный тяговый ток, утекающий в землю по цепи заземления подключенной к рельсу опоры контактной сети с пробитым искровым промежутком. По мере приближения головы поезда к такой опоре ток утечки рос, добавляя к току асимметрии составляющую до 15 А и больше (рис. 4). Следовательно, возле опор с пробитыми искровыми промежутками в их цепях заземления на рельс постоянно возникают скачки асимметрии тягового тока.

Все требования к цепям заземления разработаны для сигнального тока РЦ. Условия стекания сигнальных и тяговых токов в землю по цепям заземления различны. Сейчас неизвестно, насколько
действующие допустимые нормативные значения сопротивлений цепей заземления для сигнальных токов отличаются от подобных значений для тяговых токов.

Из-за сложности физических процессов растекания тяговых токов по тяговой рельсовой сети их трудно анализировать. В условиях эксплуатации достаточно трудно и дорого измерять величины тягового тока в рельсах и помех от него в приемниках РЦ и локомотивных приемниках АЛСН, а также параметры тяговой рельсовой сети. Параметры рельсовых линий и тяговые токи в них быстро изменяются во времени, поэтому данные, полученные при измерениях в напольных устройствах и локомотиве, не совпадают. Нелинейность изменения сопротивления рельсов и секций основных обмоток дроссель-трансформатора затрудняет экстраполяцию результатов исследований на другие условия. Моделировать эти процессы достаточно сложно.

В соответствии с Методикой расчета эффективных токов в элементах обратной тяговой рельсовой сети при электротяге постоянного и переменного тока, утвержденной в 2001 г., можно определить распределение тягового тока по рельсовым линиям. Такой расчет используется при выборе элементов тяговой рельсовой сети с учетом термической нагрузки. Но он не позволяет найти распределение тягового тока и величину его асимметрии в рельсовой линии и, следовательно, степень мешающего влияния тяговых токов на работу РЦ и АЛСН. Из-за возрастания величины тяговых токов на участках с тяжеловесным и высокоскоростным движением, а также на горных участках из-за расширения гармонического состава тяговых токов существенно увеличиваются уровни помех на РЦ и АЛСН. Поэтому необходимо разработать методику распределения асимметрии тяговых токов в рельсовых линиях под катушками АЛСН и в местах подключения к рельсам аппаратуры РЦ. Проведенные исследования показали, что такую методику можно создать при использовании в схемах замещения рельсовых линий теории трехполюсников и двухполюсников.

Также требуется разработать технические требования и нормы содержания элементов тяговой рельсовой сети, дифференцированные в зависимости от величин тяговых токов в рельсовых линиях на конкретных участках дорог, и более строго нормировать сопротивления элементов тяговой рельсовой сети и параметров приемной аппаратуры РЦ и АЛСН.

Поэтому следует их разработать таким образом, чтобы они были дифференцированы в зависимости от величин тяговых токов и их гармонического состава в рельсовых линиях на конкретных участках дорог. Также необходимо создать и новые способы контроля и диагностики состояния элементов рельсовых линий.

1. Устройства и элементы рельсовых линий и тяговой рельсовой сети. Технические требования и нормы содержания. Утверждены и введены в действие ОАО «РЖД» 09.04.2012 No 651р.

2. Авторское свидетельство на изобретение № 1798729. Устройство для измерения сопротивления малой величины // Шаманов В.И., Мухамед-жанов К.С. и др. Бюллетень изобретений, 1993, No 8, С. 145-146.

3. Сороко В.В., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник. Кн. 1.

— М.: НПФ «ПЛАНЕТА», 2000, 960 с.

4. Котельников В.А., Наумов В.А. Обратная тяговая сеть переменного тока при пропуске поездов повышенной массы // Автоматика, телемеханика и связь. 1983, No 4, с. 5-8.

5. Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах. No ЦЭ-191 / М-во путей сообщ. РФ.

Источник