Способ измерения электрических сопротивлений в неоднородных рельсовых нитях на электрифицированных участках железных дорог

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике. Способ измерения электрических сопротивлений в неоднородных рельсовых нитях на электрифицированных железных дорогах заключатся в том, что измеряют величину тяговых токов в рельсах в начале и в конце выбранного участка в нормальном режиме его работы и в режиме короткого замыкания рельсов на землю в конце участка, а также напряжения между рельсами и удаленной землей в начале участка в нормальном режиме ее работы и в конце участка в режиме короткого замыкания. Затем вычисляют величину сопротивления рельсов у второй по ходу тягового тока половины участка умножением напряжения между рельсами и удаленной землей в конце участка в нормальном режиме его работы на отношение разности токов в рельсах в начале и конце участка в режиме короткого замыкания к разности произведения тока в начале участка в нормальном режиме работы и тока в конце участка в режиме короткого замыкания, из которой вычитается произведение тока в конце участка в нормальном режиме работы и тока в начале участка в режиме короткого замыкания. Величину сопротивления между рельсами и землей вычисляют умножением найденного значения сопротивления рельсов у второй половины участка на отношение тока в конце участка в режиме короткого замыкания к разности токов в начале и конце участка в режиме короткого замыкания. Величину сопротивления рельсов у первой половины участка вычисляют как разность отношения напряжения между рельсами и удаленной землей к току в начале участка в режиме короткого замыкания и отношения произведения найденных значений сопротивления рельсов у второй половины участка и сопротивления между рельсами и землей к их сумме. Техническим результатом при реализации заявленного решения является определение численных значений сопротивления между рельсами и землей и сопротивления половин рельсов у выбранного отрезка рельсовой нити. 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивает измерение величины электрического сопротивления токопроводящих элементов рельсовых нитей в рельсовых линиях на электрифицированных железных дорогах. А именно, изобретение относится к способу измерения электрических сопротивлений в неоднородных рельсовых нитях на электрифицированных участках железных дорог.

Уровень техники

Использование рельсовых нитей для одновременного пропуска сигнальных токов рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации с тяговыми токами, величина которых на один - два порядка больше сигнальных, приводит к появлению мощных помех на работу аппаратуры автоматики. Уровень этих помех определяется величиной асимметрии тягового тока под приемными локомотивными катушками автоматической локомотивной сигнализации или в местах подключения к рельсам аппаратуры рельсовых цепей.

Первоисточником появления асимметрии тягового тока является асимметрия продольного и/или поперечного сопротивлений рельсовых линий. Асимметрия продольного сопротивления рельсовой линии появляется при несимметричном увеличении сопротивлений рельсовых стыков звеньевого пути, а асимметрия ее поперечного сопротивления возникает при несимметричном уменьшении сопротивлений рельсов по отношению к земле [1].

Величины и продольных, и поперечных сопротивлений рельсовых нитей распределяются по их длине случайным образом. Это определяет их неодинаковость распределения величин продольного и поперечного сопротивлений по длине рельсовых нитей, так и неодинаковость распределения этих сопротивлений по длине рельсовых нитей одной рельсовой линии. В результате асимметрия тягового тока изменяется по длине рельсовой цепи случайным образом.

Асимметрия тягового тока в конце рельсовой цепи, где ее приемник подключается к рельсам, зависит от усредненной асимметрии продольного и поперечного сопротивления отрезка рельсовой линии, расположенного между питающим и релейным концом рельсовых цепей.

На устойчивость работы автоматической локомотивной сигнализации влияет распределение тягового тока под приемными локомотивными катушками, которое изменяется при каждом появлении асимметрии сопротивления по длине рельсовой линии перед головным локомотивом поезда. На величину асимметрии тягового тока влияет также и соотношение продольного и поперечного сопротивлений рельсовой нити в конкретной точке пути. Например, при приближении головы поезда к точке, после которой лежат рельсовые стыки с повышенными переходными сопротивлениями, утечка тягового из рельсов в землю в этой рельсовой нити растет при неизменной величине сопротивления рельсов по отношению к земле.

Поэтому асимметрия сопротивления рельсовой нити меньше влияет на устойчивость работы рельсовых цепей по сравнению с ее влиянием на работу автоматической локомотивной сигнализации.

Для выявления причин сбоев в работе рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации необходимо знать, как распределяется асимметрия электрических сопротивлений рельсовых нитей по длине рельсовой линии.

Известен способ диагностики состояния электрического сопротивления рельсовых линий в рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока, когда измеряют тяговые токи в начале и конце каждой рельсовой нити, входящей в рельсовую цепь, и по соотношению величин этих токов находят причину появления асимметрии тягового тока [2]. Однако этот способ основан на оценке усредненной по длине рельсовой цепи асимметрии продольного и поперечного сопротивлений рельсовой линии и не позволяет находить численные значения сопротивления рельсов и сопротивления между рельсами и землей в конкретной точке пути.

Известен способ двух вольтметров [3], использование которого обеспечивает возможность измерять сопротивления токопроводящих стыков, суммирование которых с сопротивлениями сплошных рельсов в рельсовых звеньях позволяет найти распределение сопротивления рельсовых нитей по их длине на конкретном отрезке рельсовой нити. Однако этот способ достаточно трудоемок и не позволяет находить сопротивления между рельсами и землей. А без знания величины сопротивления каждого отрезка рельсовой нити по отношению к земле диагностика причин появления повышенной асимметрии переменного тягового тока в рельсовой линии невозможна.

Известны устройства типа ИСБ1 и ИСБ2, с помощью которых можно измерять сопротивление изоляции между рельсовыми нитями рельсовой линии [4]. Но при этом нельзя определить четкие границы измеряемого участка рельсовой линии, а реальная длина этого участка нечетка, так как она зависит от величины измеряемого сопротивления изоляции и не может как-то ограничиваться.

Таким образом, известные способы измерений в рельсовых линиях не дают возможность находить численные значения сопротивлений самих рельсов и сопротивлений между рельсами и землей на отдельных участках рельсовых нитей.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения заключается в обеспечении возможности определения у выбранного отрезка рельсовой нити численных значений продольных сопротивлений его первой и второй половины и сопротивления между рельсами и землей.

Задача достигается за счет заявленного способа, заключающегося в измерении величины тяговых токов в рельсах в начале и конце выбранного участка рельсовой нити в нормальном режиме ее работы. При этом дополнительно измеряют напряжение между рельсами и удаленной землей в конце этого участка в нормальном режиме его работы, а также токи в рельсах в начале участка, в конце участка рельсовой нити и напряжение между рельсами и удаленной землей в начале участка при коротком замыкании рельсов на землю в конце участка, вычисляют величину сопротивления рельсов у второй по ходу тягового тока половины участка умножением напряжения между рельсами и удаленной землей в конце участка в нормальном режиме его работы на отношение разности токов в рельсах в начале и конце участка в режиме короткого замыкания к разности произведения тока в начале участка в нормальном режиме работы и тока в конце участка в режиме короткого замыкания, из которой вычитается произведение тока в конце участка в нормальном режиме работы и тока в начале участка в режиме короткого замыкания; вычисляют величину сопротивления между рельсами и землей умножением найденного значения сопротивления рельсов у второй половины участка на отношение тока в конце участка в режиме короткого замыкания к разности токов в начале и конце участка в режиме короткого замыкания, а затем вычисляют величину сопротивления рельсов у первой половины участка как разность отношения напряжения между рельсами и удаленной землей к току в начале участка в режиме короткого замыкания и отношения произведения найденных значений сопротивления рельсов у второй половины участка и сопротивления между рельсами и землей к их сумме.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показаны измеряемые токи и напряжения в отрезке рельсовой нити при ее работе в нормальном режиме в рельсовой тяговой сети.

На Фиг. 2 показаны измеряемые токи и напряжения в рельсовой нити при коротком замыкании ее рельсов на землю на выходном для тягового тока конце.

Осуществление изобретения

Рельсовые нити при анализе процессов протекания по ним тяговых токов удобно представлять в виде последовательного соединения Т-образных схем замещения (трехполюсников). В схемах замещения на рисунках 1 и 2 последовательно включенными резисторами с сопротивлениями Z1 и Z2 обозначены сопротивления половин отрезков рельсов, входящих в рассматриваемый участок, т.е. половины продольного сопротивления рельсовой нити. Резистором Rрз обозначено распределенное по длине отрезка рельсовой нити ее поперечное сопротивление - сопротивление между рельсами и землей. Входное по отношению к земле сопротивление рельсовой нити, примыкающей к концу рассматриваемого ее отрезка, обозначено Zвx2.

У неоднородных рельсовых нитей и продольное, и поперечное сопротивления изменяются по их длине. Следовательно, на рисунках Z1≠Z2. Активное сопротивление между рельсами и землей R также меняется по длине рельсовой линии.

На Фиг. 1 показаны измеряемые токи и напряжения в отрезке рельсовой нити при ее работе в нормальном режиме в рельсовой тяговой сети:

- тяговый ток, втекающий в рассматриваемый отрезок рельсовой нити;

- вытекающий из рельсов тяговый ток на ее выходе;

- напряжение между рельсами и удаленной землей на выходном конце этого отрезка рельсовой нити.

На Фиг. 2 показаны измеряемые токи и напряжения в рельсовой нити при коротком замыкании ее рельсов на землю на выходном для тягового тока конце:

- тяговый ток, втекающий в рассматриваемый отрезок рельсовой нити;

- вытекающий из рельсов тяговый ток при их коротком замыкании на землю;

- напряжение между рельсами и удаленной землей на входном конце отрезка рельсовой нити в этом режиме измерения.

С использованием измеренных значений указанных токов и напряжений проводятся следующие вычисления для определения численных величин электрических сопротивлений отрезка рассматриваемой рельсовой нити.

Входное сопротивление между рельсами и землей рельсовой нити, примыкающей к концу рассматриваемого отрезка рельсовой нити (рис. 1)

Тяговый ток i1 от средней точки трехполюсника растекается обратно пропорционально сопротивлениям ее ветвей [1]. Поэтому выходной ток в рельсах в первой схеме измерения (рис. 1) можно найти по формуле

Выходной ток для второй схемы измерения (рис. 2)

Из формулы (2)

откуда

Из формулы (3)

Подставим значение R из формулы (6) в формулу (4) после несложных ее преобразований

Тогда численное значение Z2 у рельсов второй половины отрезка рельсовой нити с учетом (1)

Из (3) с использованием найденного численного значения Z2 вычисляется величина сопротивления меду рельсами и землей у данного отрезка рельсовой нити

В соответствии с рисунком 2 схема отрезка рельсовой нити при коротком замыкании рельсов на землю на ее конце состоит из сопротивления Z1, последовательно с которым включены соединенные параллельно сопротивлениями Rрз и Z2. Падение тягового напряжения на этих элементах

Отсюда сопротивление рельсов первой половины отрезка рельсовой нити Z1 при известных значениях R и Z2 можно найти по формуле

Таким образом, предложенный способ позволяет проведением простых измерений и выполнением несложных вычислительных операций с использованием результатов измерений найти численные значения сопротивлений рельсов в каждой из половин участка рельсовой нити, а также численное значение сопротивления между его рельсами и землей.

Достоинством предложенного способа измерения является его простота и близость к реальному процессу растекания тяговых токов по неоднородным рельсовым нитям, по длине которых величина продольных и поперечных сопротивлений в общем случае изменения.

Интенсивность стекания тягового тока из рельсов в землю зависит не только от величины электрического сопротивления между рельсами и землей, но и от соотношения этой величины с величиной входного сопротивления рельсовой нити, примыкающей к концу рассматриваемого участка. Чем больше это входное сопротивление, тем интенсивнее тяговый ток стекает из рельсов в землю при том же их сопротивлении по отношению к земле.

В соответствии с предложенным способом численные значения сопротивлений рельсовой нити находятся по соотношениям величин тяговых токов, текущих по рельсам и утекающих в землю в ее пределах. Поэтому найденные значения сопротивлений вполне адекватно отражают реальный процесс растекания тягового тока по отрезкам рельсовых нитей в неоднородной рельсовой линии.

Для использования способа необходима установка по одному заземлителю возле входного и выходного конца выбранного участка рельсовой нити, на расстоянии 30 - 50 метров от оси пути. Один из них нужен для измерения напряжения между рельсами и удаленной землей в конце участка в нормальном режиме работы тяговой рельсовой сети. Второй нужен для измерения напряжения между рельсами и удаленной землей в начале участка при его работе в режиме короткого замыкания.

Еще один заземлитель нужен для короткого замыкания рельсов на землю в конце участка. Он устанавливается в непосредственной близости от пути.

Величина переменного тягового тока в рельсах может измеряться каким-либо бесконтактным амперметром с катушкой индуктивности или косвенным способом, например, по падению напряжения на отрезке сплошного рельса фиксированной длины [1].

Эксперименты в условиях эксплуатации, а также компьютерные эксперименты с использованием предложенного способа по измерению электрических сопротивлений рельсовых нитей в рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока подтвердили достоверность получаемых результатов измерений.

Источники информации

1. Шаманов В.И. Электромагнитная совместимость систем железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 244 с.

2. Пат. на изобретение №2514027 Российская Федерация, МПК7 В61L 23/16. Способ диагностики состояния электрического сопротивления рельсовых линий в рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока // Балуев Н.Н., Шаманов В.И. заявитель и патентообладатель Моск. гос. ун-т путей сообщ. (МИИТ). - Заявка №2012112129/11. Заявл. 30.03.12; опубл. 27.04.2014, Бюл. №12. - 7 с.: 2 ил.

3. Шаманов В.И., Михалдык В.П. и др. Устройство для измерения сопротивления малой величины. А.с. на изобретение №1798729. (СССР). Бюллетень изобретений, 1993, №8. - С. 145-146.

4. Дмитренко И.Е., Дьяков Д.В., Сапожников В.В. Измерения и диагностирование в системах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. - М.: Транспорт, 1994. - 263 с.

Способ измерения электрических сопротивлений в неоднородных по электрическому сопротивлению рельсовых нитях на электрифицированных железных дорогах, заключающийся в измерении величины тяговых токов в рельсах в начале и конце выбранного участка рельсовой нити в нормальном режиме ее работы, отличающийся тем, что для определения у выбранного отрезка рельсовой нити численных значений сопротивления рельсов в первой и второй его половине и сопротивления между рельсами и землей дополнительно измеряют напряжение между рельсами и удаленной землей в конце выбранного участка в нормальном режиме его работы, а также токи в рельсах в начале участка, в конце участка рельсовой нити и напряжение между рельсами и удаленной землей в начале участка при коротком замыкании рельсов на землю в конце участка, вычисляют величину сопротивления рельсов у второй по ходу тягового тока половины участка умножением напряжения между рельсами и удаленной землей в конце участка в нормальном режиме его работы на отношение разности токов в рельсах в начале и конце участка в режиме короткого замыкания к разности произведения тока в начале участка в нормальном режиме работы и тока в конце участка в режиме короткого замыкания, из которой вычитается произведение тока в конце участка в нормальном режиме работы и тока в начале участка в режиме короткого замыкания; вычисляют величину сопротивления между рельсами и землей умножением найденного значения сопротивления рельсов у второй половины участка на отношение тока в конце участка в режиме короткого замыкания к разности токов в начале и конце участка в режиме короткого замыкания, а затем вычисляют величину сопротивления рельсов у первой половины участка как разность отношения напряжения между рельсами и удаленной землей к току в начале участка в режиме короткого замыкания и отношения произведения найденных значений сопротивления рельсов у второй половины участка и сопротивления между рельсами и землей к их сумме.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам контроля сопротивления изоляции электрической сети переменного тока, находящейся под рабочим напряжением.

Изобретение относится к средствам контроля параметров промышленных объектов - трубопроводов, цистерн и других полых промышленных объектов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях электрических машин - синхронных, асинхронных электрических двигателей и генераторов с совмещенными обмотками (обмотки типа «Славянка») и контроля качества их исполнения, а также может применяться в процессе разработки и исследования конструктивных решений энергоэффективных электрических машин с совмещенными обмотками и систем управления (контроллеров), адаптированных к использованию с такими машинами.

Группа изобретений относится к области электротехники и электроники, может быть использовано в устройствах электропитания, в устройствах накопления электроэнергии и т.п.

Использование: для оперативного контроля волнового сопротивления кабелей в современных системах цифровой связи. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля волнового сопротивления кабелей связи, заключающийся в том, что на вход кабеля связи подают прямоугольные импульсы от генератора импульсов, подключают к кабелю связи резистор и измеряют напряжение зондирующего сигнала во входной цепи кабеля связи, что между генератором импульсов с амплитудой и входом кабеля связи устанавливают последовательно соединенные повторитель напряжения и образцовый резистор, размыкают кабель связи на дальнем конце, измеряют максимальное значение скачка напряжения на входе кабеля связи и вычисляют волновое сопротивление кабеля связи.

Способ относится к контрольно-измерительной технике и может быть использован для бесконтактного оперативного измерения удельной электрической проводимости, а также диэлектрической и магнитной проницаемостей материалов.

Устройство относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при подготовке и в процессе эксплуатации систем, в которых используется дистанционное управление, и требующих соблюдения особых мер предосторожности в процессе проведения испытаний и контроля их характеристик.

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к измерениям сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под рабочим напряжением или обесточенных и изолированных от «земли».

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в качестве датчиков физических процессов (температуры, давления, уровня жидких и сыпучих сред и др.) на промышленных объектах и транспортных средствах.

Изобретение относится к линиям электроснабжения электрифицированного железнодорожного транспорта, а именно к способу определения сопротивления контактной и рельсовой сетей.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике для регулирования движения. В способе на каждой станции пост ЭЦ по радиоканалу связывается с локомотивными радиостанциями, с участием радиостанции, которая находится между осью предыдущей и осью последующей станции, каждый локомотив с участием одной радиостанции связан с постом ЭЦ впередилежащей станции с участием другой - с постом ЭЦ позади лежащей станции, при проходе локомотивом оси станции происходит прерывание радиосвязи с постом ЭЦ позади лежащей станции и установка радиосвязи с постом ЭЦ впереди лежащей, установка радиосвязи осуществляется по запросу с локомотива после дачи сигнала согласия с поста ЭЦ впереди лежащей станции, при этом локомотивная радиостанция участвует в конференцсвязи в момент времени, установленный станционной ЭВМ, который соответствует номеру поезда.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике в составе средств контроля освобождения стрелочно-путевых участков. Устройство исключения негативного влияния потери шунта под хвостовой частью поезда содержит фронтовые контакты стрелочно-путевого и замыкающего реле в цепи управления стрелочным электроприводом и дополнительно снабжено фронтовыми контактами замыкающих реле стрелочно-путевых секций, расположенных перед и за рассматриваемой секцией по ходу движения поезда, которые выбираются фронтовыми контактами стрелочно-контрольных реле, при этом проверяется размыкание стрелочно-путевой секции, следующей за рассматриваемой по ходу движения поезда.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике для регулирования движения поездов. Устройство содержит полукомплекты постовой аппаратуры и бортовую часть.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике для регулирования движения поездов. Устройство содержит полукомплекты постовой аппаратуры и бортовую часть.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи для контроля рельсовых цепей в составе системы автоблокировки и аппаратуры рельсовых цепей.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи для контроля рельсовых цепей в составе системы автоблокировки и аппаратуры рельсовых цепей.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики. В способе регулирования движения поездов с участием микропроцессорной диспетчерской централизации используют связанные электронно-вычислительные машины смежных диспетчерских кругов, используют графики движения поездов, определяют время и номер пути приема и отправления поезда.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики для контроля состояний перегонных рельсовых цепей с электрическими стыками. В способе к рельсовой линии посредством линий связи подключают путевой генератор сигнальной частоты и путевой приемник, генератор и приемник подключают к разным линиям связи, причем генератор подключается на время контроля и время протекания переходных процессов к середине рельсовой линии, ограниченной электрическими стыками по концам, приемник подключают на время контроля рельсовой линии, время подключения путевых устройств определяют распределители, установленные на посту ЭЦ и линейных установках, синхронизацию распределителей осуществляют сигналом цикловой синхронизации, для исключения влияния инерционности колебательных контуров путевого приемника и электрических стыков каждое последующее подключение приемника осуществляют так, чтобы сигнал поступал на вход приемника в противофазе с напряжением предыдущей рельсовой линии.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике. Способ измерения электрических сопротивлений в неоднородных рельсовых нитях на электрифицированных железных дорогах заключатся в том, что измеряют величину тяговых токов в рельсах в начале и в конце выбранного участка в нормальном режиме его работы и в режиме короткого замыкания рельсов на землю в конце участка, а также напряжения между рельсами и удаленной землей в начале участка в нормальном режиме ее работы и в конце участка в режиме короткого замыкания. Затем вычисляют величину сопротивления рельсов у второй по ходу тягового тока половины участка умножением напряжения между рельсами и удаленной землей в конце участка в нормальном режиме его работы на отношение разности токов в рельсах в начале и конце участка в режиме короткого замыкания к разности произведения тока в начале участка в нормальном режиме работы и тока в конце участка в режиме короткого замыкания, из которой вычитается произведение тока в конце участка в нормальном режиме работы и тока в начале участка в режиме короткого замыкания. Величину сопротивления между рельсами и землей вычисляют умножением найденного значения сопротивления рельсов у второй половины участка на отношение тока в конце участка в режиме короткого замыкания к разности токов в начале и конце участка в режиме короткого замыкания. Величину сопротивления рельсов у первой половины участка вычисляют как разность отношения напряжения между рельсами и удаленной землей к току в начале участка в режиме короткого замыкания и отношения произведения найденных значений сопротивления рельсов у второй половины участка и сопротивления между рельсами и землей к их сумме. Техническим результатом при реализации заявленного решения является определение численных значений сопротивления между рельсами и землей и сопротивления половин рельсов у выбранного отрезка рельсовой нити. 2 ил.

Наверх