Способ диагностики состояния цепей заземления на рельсы опор контактной сети
Владельцы патента RU 2671590:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)" РУТ (МИИТ) (RU)
Изобретение относится к области диагностики на железнодорожном транспорте для проверки состояния цепей заземления. В способе измеряют падение напряжения на отрезке рельса такой же длины с другой стороны от места подключения к рельсу цепи заземления. Затем делением разности падений напряжения до и после места подключения к рельсу цепи заземления на величину падения напряжения с большей величиной находят относительную величину утечки тягового тока через эту цепь. При наличии утечки для определения разности в величинах коэффициентов асимметрии тягового тока в рельсовой линии до и после места подключения к рельсам цепи заземления вычисляют отношение разности падения напряжения на другом рельсе и падения напряжения с меньшей величиной на рельсе с подключенной к нему цепью заземления к сумме этих падений напряжения и отношение разности падения напряжения на другом рельсе и падения напряжения с большей величиной цепи на данном рельсе к сумме этих падений напряжения, а затем находят разность этих отношений. Достигается повышение эффективности диагностики состояния цепей заземления на рельсы опор контактной сети. 1 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивает повышение устойчивости работы рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации.
Уровень техники
Одной из основных причин сбоев в работе автоматической локомотивной сигнализации на участках с электротягой переменного тока является асимметрия тягового тока в рельсах под приемными локомотивными катушками, вызываемая продольной или поперечной асимметрией сопротивления рельсовой линии. Поперечная асимметрия появляется чаще всего при уменьшении входных сопротивлений цепей заземления опор контактной сети, подключаемых к рельсам [1].
Причиной этого является пробой искровых промежутков, которые разделяют электрически рельсы и данные цепи заземления. Искровые промежутки не оборудуются устройствами телеконтроля, поэтому они могут находиться в пробитом состоянии неопределенно долго. Более того, входного контроля исправности приходящих с заводов и устанавливаемых в эксплуатацию искровых промежутков нет, поэтому пробитые искровые промежутки могут заменяться новыми неисправными. Искровые промежутки разделяют рельсы и высоковольтные тяговые сети, поэтому все работы по ручному контролю их состояния в цепях рассматриваемых заземлений должны выполняться с выполнением всех требований к работам в высоковольтных сетях электроснабжения.
Известен способ контроля состояния токопроводящих элементов рельсовых нитей, обеспечивающий контроль выхода из поля допуска поперечной асимметрии сопротивления рельсовой линии в рельсовой цепи [2]. Однако он не позволяет определять, в каких именно опорах контактной сети понижение входных сопротивлений их цепей заземления вызвали это.
Известен способ контроля состояния цепей заземления опор контактной сети, подключаемых к рельсам [3]. Однако этот способ очень трудоемок и требует привлечения высококвалифицированных работников хозяйства электроснабжения, так как при его использовании необходимо соблюдение всех правил проведения работ в высоковольтных электрических линиях. Способ этот не позволяет определить степень влияния на величину асимметрии тягового тока в рельсовой линии пониженного сопротивления измеряемых цепей заземления.
Известен также способ контроля асимметрии переменного тягового тока в рельсовых линиях, когда измеряют падения напряжения на отрезках рельсов фиксированной длины в разных рельсовых нитях рельсовой линии и затем делением разности измеренных напряжений на их сумму вычисляют коэффициент асимметрии тягового тока в этом месте [4].
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является разработка способа диагностики состояния цепей заземления на рельсы опор контактной сети при использовании более простых электрических измерений в низковольтных сетях с последующими несложными вычислениями, позволяющего выявлять неисправную цепь заземления и определять степень влияния выявленной неисправности на величину асимметрии тягового тока в рельсовой линии.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности диагностики состояния цепей заземления на рельсы опор контактной сети с одновременным упрощением измерений.
Для достижения технического результата предложен способ диагностики состояния цепей заземления на рельсы опор контактной сети, заключающийся в том, что в месте подключения к рельсу цепи заземления опоры контактной сети измеряют падения напряжения на отрезках рельсов одинаковой длины на этом рельсе с одной стороны от места подключения к нему цепи заземления и на другом рельсе, при этом с целью определения величины утечки тягового тока из рельсов в землю через неисправные цепи заземления опор контактной сети и степени влияния этой утечки на величину асимметрии переменного тягового тока дополнительно измеряют падение напряжения на отрезке рельса определенной длины с другой стороны от места подключения к рельсу цепи заземления, а затем делением разности падений напряжения до и после места подключения к рельсу цепи заземления на величину падения напряжения с большей величиной находят относительную величину утечки тягового тока через эту цепь, а при наличии этой утечки для определения разности в величинах коэффициентов асимметрии тягового тока в рельсовой линии до и после места подключения к рельсам цепи заземления вычисляют отношение разности падения напряжения на другом рельсе и падения напряжения с меньшей величиной на рельсе с подключенной к нему цепью заземления к сумме этих падений напряжения и отношение разности падения напряжения на другом рельсе и падения напряжения с большей величиной цепи на данном рельсе к сумме этих падений напряжения, а затем находят разность этих отношений.
Краткое описание чертежей
На Фигуре показаны, для пояснения сущности разработанного способа, требуемые места измерений падения напряжения на отрезках рельсов фиксированной длины.
Осуществление изобретения
Рельсовая линия содержит рельсы 1 и 2. К рельсу 2 через искровой промежуток 3 подключена цепь заземления 4 опоры контактной сети.
Для диагностики состояния этой цепи заземления измеряют падения напряжения U1 и U2 на участках рельса 2 фиксированной длины по разные стороны от места подключения к рельсу цепи заземления 4. Измеряют также падение напряжения U3 на участке фиксированной длины 
рельса 1.
Величина напряжения U1 пропорциональна величине тягового тока 
в рельсе 2 при указанном направлении его движения перед местом подключения к этому рельсу цепи заземления 4
где zp - сопротивление отрезка рельса длиной 
.
Величина напряжения U2 пропорциональна величине тягового тока 
в рельсе 2 после места подключения к этому рельсу цепи заземления 4
где iТУ - величина утечки тягового тока в землю через цепи заземления 4.
Величина напряжения UЗ пропорциональна величине тягового тока iТ1 в рельсе 1
При рассматриваемом на рисунке направлении протекания тягового тока в рельсах и наличии утечки тягового тока iУ в землю через цепь заземления, когда U1>U2. В таком случае после измерения напряжений, используя полученные данные по величинам игии2, находят отношение разности этих напряжений к напряжению с большей величиной
Следовательно, эти несложные измерения и вычисления позволяют найти, какая относительная часть тягового тока из рельса 2 утекает в землю через цепь заземления 4 опоры контактной сети.
Далее для определения разности в величинах коэффициентов асимметрии тягового тока в рельсовой линии с рельсами 1 и 2 до 
и после 
места подключения к рельсам 2 цепи заземления 4, а также разности этих коэффициентов ΔkАТ проводят, с учетом (1), (2) и (3), следующие вычисления
Таким образом, применение данного способа обеспечивает возможность достаточно просто установить не только состояние подключаемой к рельсам цепи заземления опоры контактной сети. Способ позволяет также определить степень влияния утечки тягового тока через неисправную цепь заземления на величину асимметрии тягового тока в рельсовой линии в этой точке пути а, следовательно, и на устойчивость работы аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации при проследовании головным электровозом поезда мимо этой точки.
Эта информация получается проведением простых измерений в низковольтных электрических цепях с последующими простейшими вычислениями вместо трудоемких прямых измерений входных сопротивлений цепей заземления опор контактной сети с выполнением всех требований к работам в высоковольтных электрических сетях.
Использование рассматриваемого способа в условиях эксплуатации рельсовых цепей на участках железных дорог, электрифицированных на переменном токе, подтвердили его корректность, простоту и высокую эффективность.
Литература
1. Шаманов В.И. Электромагнитная совместимость систем железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 244 с.
2. Балуев Н.Н., Шаманов В.И. Способ диагностики состояния электрического сопротивления рельсовых линий в рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока. Патент РФ на изобретение №2514027 от 27.10.2014 г.
3. Технологические карты на работы по содержанию и ремонту устройств контактной сети электрифицированных железных дорог. Книга II / Техническое обслуживание и текущий ремонт. М.: Трансиздат, 1999. - 427 с.
4. Шаманов В.И. Способ измерения асимметрии переменного тягового тока в рельсовых линиях под катушками АЛС. Патент РФ на изобретение №2529566 от 01.02.2013 г.
Способ диагностики состояния цепей заземления на рельсы опор контактной сети, заключающийся в том, что в месте подключения к рельсу цепи заземления опоры контактной сети измеряют падения напряжения на отрезках рельсов одинаковой длины на этом рельсе с одной стороны от места подключения к нему цепи заземления и на другом рельсе, отличающийся тем, что дополнительно измеряют падение напряжения на отрезке рельса такой же длины с другой стороны от места подключения к рельсу цепи заземления, а затем делением разности падений напряжения до и после места подключения к рельсу цепи заземления на величину падения напряжения с большей величиной находят относительную величину утечки тягового тока через эту цепь, а при наличии этой утечки для определения разности в величинах коэффициентов асимметрии тягового тока в рельсовой линии до и после места подключения к рельсам цепи заземления вычисляют отношение разности падения напряжения на другом рельсе и падения напряжения с меньшей величиной на рельсе с подключенной к нему цепью заземления к сумме этих падений напряжения и отношение разности падения напряжения на другом рельсе и падения напряжения с большей величиной цепи на данном рельсе к сумме этих падений напряжения, а затем находят разность этих отношений.
