CC BY
94
УДК 656.25
I. О. РОМАНЦЕВ (ДНУЗТ)
ВИЗНАЧЕННЯ СТРУМУ АВТОМАТИЧНО? ЛОКОМОТИВНО1 СИГНАЛ1ЗАЦП ПРИ ЦЕНТРАЛ1ЗОВАНОМУ РОЗМ1ЩЕНН1 АПАРАТУРИ АВТОБЛОКУВАННЯ
Запропонована математична модель та метод дистанцшного визначення струму автоматично! локомо-тивно! сигналiзацil, що спрощуе та дозволяе автоматизувати процес його визначення при централiзованому розмiщеннi апаратури автоматичного блокування.
Ключовi слова: автоблокування, рейкове коло, локомотивна сигнатзащя, кодовий струм
Вступ
Реал!защя завдань щодо автоматичного ре-гулювання рухом вимагае проводити дублю-вання сигналу, що сприймае машишст локомотиву. При цьому автоматична локомотивна сигнал!заще (АЛС) е невщ'емною складовою автоблокування. Контроль кодового сигналу АЛС полягае у визначенш ампл1туди кодового струму та його часових параметр1в. Цей процес вимагае проводити вказаш визначення на коли, що унеможливлюе !х визначення при автоматизаци вим1р1в, або потребуе значних вкладень. Окр1м цього, вказана перюдичшсть проведення вим1р1в порозум1е контроль струму АЛС 1 раз на квартал (може бути збшьшена до 1 разу на рш).
Мета роботи
Метою роботи е розробка математично! мо-дел1 електричних процешв в тональному рейко-вому кол! (ТРК) без ¿золюючих стиюв (1С) з методом визначення кодового струму при централ1зованому розмщенш апаратури, а та-кож перев1рка запропонованих теоретичних розробок.
Математична модель та метод визначення струму АЛС
Для розв'язання поставлено! задач! щодо визначення кодового струму локомотивно! сиг-
нал!заци необидно розробити математичну модель та методику визначення та провести анал!з впливу параметр!в, що не приймають нормати-вн!значення.
Суть методу полягае в тому, що подача ко-д!в АЛС у рейкову лш!ю зд!йснюеться при занята рухомою одиницею даного рейкового кола [1, 2]. Однак, на перегон! при вщсутносп 1С фшсащя зайнятост! рейкового кола (РК) вщбу-ваеться при фактичн!й в!льност! д!лянки кол!!', що обумовлено наявн!стю зони додаткового шунтування. Таким чином, кодування по!зда зд!йснюеться в момент вшьносп кол!! в район! релейного або живильного кшця (залежно в!д напрямку руху на перегон!), ! сигнал АЛС част-ково (протягом проходження рухомою одиницею д!льниц! зони додаткового шунтування -ЗДШ) встигае сприйнятися на живильному або релейному кшщ в!дпов!дно [2].
Для розробки методу автоматизованого ви-значення кодового струму необхщно розробити математичну модель, що враховуе залежносп електричних параметр!в в РК. Бажано визнача-ють !х шляхом проведення нескладних автома-тизованих вим!р!в напруги на станци при центральному розм!щенн! апаратури, що в подаль-шому дозволить спростити процес вим!рюван-ня кодового струму.
Суть математично! модел! пояснюе схема проходження код!в АЛС на колда до локомотива, що приведена на рисунку 1.
Рис. 1. Тракт передачi кодового сигналу при встуш по!зда на зону додаткового шунтування
На рис. 1 показано: КЛ, КЯ, РЛ, РЛздш - чоти- (РЛ) та зони додаткового шунтування (РЛздш) риполюсники кабельно! л!ни (КЛ), кол!йного ящи- в!дпов!дно; %ФПУ - оп!р ф!льтра ФПУ для сигналу ка (КЯ), рейково! лшл контрольовано! д!льниц! _
© I. О. Романцев, 2012
iз частотою кодового струму; - екшвалентний опiр, що враховуе вщсуттсть 1С на живильному кiнцi; £ОТВ - опiр релейного кшця.
Зпдно рис. 1 кодування органiзоване з боку живильного кiнця, вступае по!зд спочатку на релейний кiнець РК. Завдяки тому, що на опорi
кткт ~
вiдгалужуеться частина струму, зявля-
еться напруга на релейному кшщ, схема зам> щення якого показана на рис. 2.
С,
■АЛ С
иотв _ Лотв ' ^ТЗМ + В
отв
'1ЗМ
2с
-ш _ 111ЗМ ' ^ТКТ :
(2)
де £.ТКТ - коефiцiент передачi кодового струму, що визначаеться таким чином:
ЛоТВ + ВОТВ ' 7 ' Ю ' САЛ ЛРЛздш ' Яш + ВРЛздш
(3)
Рис. 2. Схема замщення опору 2ОТВ
На рис. 2 показано: иоТВ - напруга, що па-дае на 2ОТВ ; ¿У1ЗМ - напруга, яку можна вимiря-ти для видшення частоти кодового струму й визначення величини струму АЛС у рейковш лшп. Опiр колшного приймача (КП) не приведений у зв'язку з тим, що на данш частой вiн дорiвнюватиме нулю, що обумовлено вхiдним контуром, що настроений на резонанс струмiв [3, 4] на нерезонанснш частота Згiдно рис.1 та 2, напругу иОТВ можна визначити як
иОТВ _ АРЛздш ' -ш ' ^ш + ВРЛздш ' -ш ;
де АРЛздш i ВРЛздш - коефщенти 4-полюсника
ЗДШ; ЛОТВ i ВОТВ - коефiцiенти 4-полюсника
КЯ й КЛ релейш кiнцi РК; -ш i Яш -струм АЛС i опiр шунта (нормативнi значення 2.0 А при електротязi постiйного струму та 0.06 Ом
вщповщно); 2с=-1--повний отр кон-
7 'ю' салс
денсатора АЛС; ¿У1ЗМ - напруга, за допомогою якого непрямим шляхом визначаеться величина кодового струму.
Пюля прирiвнювання правих частин вищевка-зано! системи визначають шукану залежнiсть знаючи напругу ¿У1ЗМ для визначення струму АЛС. Остаточно струм автоматично! локомотив-но! сигнатзацп визначають з формули
де ю - частота кодового струму; САЛС - ем-нiсть АЛС.
Виходячи з формули (2), на станцн необхщ-но контролювати напругу ¿У1ЗМ, що спрощуе процес визначення за рахунок ращонального розташування вимiрних пристро!в на посту електрично! центратзацн.
На основi встановлено! в математичнiй мо-делi (формули (2) та (3)) залежносп розробле-ний метод визначення кодового струму, що ви-кладений далi:
1) визначають постшш складовi, що входять до складу математично! моделi у вигщщ кое-фiцiенту передачi струму £ТКТ ;
2) при попередньому зайнятп рейкового кола проводять вимiр напруги ¿У1ЗМ на релейному кшщ рейкового кола (при кодуванш з живильного кшця) або живильному (при подачi кодового струму з релейного кшця);
3) визначають кодовий струм зпдно залеж-ностей в математичнш модель
На даний спошб визначення отриманий патент Укра!ни [5].
У зв'язку з тим, що на результати вимiрiв електричних напруг £/1ЗМ та на визначення кодового струму впливають зона додаткового шунтування та вщхилення опору шунта вiд нормативного значення, необхщно додатково ви-значити вплив, що пов' язаний саме з телемет-ричним характером вимiрiв струму локомотив-но! сигналiзацil вiдносно його ж вимiрiв при поточному обслуговуваннi [6].
Похибка при телеметричних вимпрах кодового струму
На параметри в рейковому кол^ в тому чис-лi i на зону додаткового шунтування, ютотно впливае опiр iзоляцil баласту. Але при його ав-томатизованому визначенш цей вплив суттево знижуеться за рахунок невелико! похибки дис-танцiйного визначення (до 8 %) при викорис-таннi автоматизованих визначень зпдно способу, що приведений в [7]. В свою чергу, вщхи-лення по!зного шунта вщ нормативного негативно вплине на результат визначення кодового струму. Стутнь впливу при вщхиленш даного значення можливо оцiнити за допомогою формули (2) при вщомому спiввiдношеннi ЛРЛздш
та ВРЛздш, що виходить з формули визначення
вщносно! похибки вишрювання:
АI =
1Ф - /р Ш - Ш -100% =
'Ш
^н - КФ ^ - ВРЛздш
-100% (4)
-РЛздш
де А1 - вiдносна похибка визначення кодового
;ф тр
струму; 1Ш та 1Ш - струм локомотивно1 сигна-лiзащ1 при фактичному та розрахунковому (нормативному) значенш шунтового опору; ЯН та ЯФ - нормативний та фактичний отр шунта.
Для розрахункового рейкового кола Ч3П [2] при довжиш 300 м, напрузi кодового трансформатора 66,0 В та його ж потужносп 6,4 ВА похибка визначення складае 4,2 вщсотка на кожш 0,01 Ом вiдхилення фактичного опору шунта.
Практичне визначення похибки автоматизованого визначення
1стотним недолгом вимiру кодового струму за технологiею обслуговування е накладання нормативного шунта безпосередньо в мющ шд-ключення апаратури вхщного кiнця для рухо-мого складу [6], тому що фактична зайнятiсть тонального рейкового кола без iзолюючих сти-кiв наступить тд час вступу рухомого складу на зону додаткового шунтування рейково1 лшп. Окрiм цього, необхiдно враховувати роботу системи послщовного зайняття, що ускладнюе проведення вимiрiв за рахунок включення ко-дування РК при фактичному занятп попереднiх рейкових ил.
Для обгрунтування положень розроблено1 методики визначення кодового струму за мате-матичною моделлю (формула (3)):
1) проведений ряд вимiрiв для визначення кодового струму за технолопею обслуговування. Безпосередне визначення кодового струму проводилось при накладанш нормативного шунта опором 0,06 Ом (процес вимiрювання детально описаний в [5]);
2) проведений ряд вимiрiв електрично! на-пруги £/1ЗМ (згiдно математично! моделi) з м> нiмальною часовою вщстанню, пiсля чого ви-значений кодовий струм за методом автомати-зованого визначення, що вказаний вище. Отр iзоляцi1 баласту визначений за допомогою вь домого способу з [7];
3) при проведених 25 вимiрах визначеш ма-тематичне сподiвання та середньоквадратичне вiдхилення (теоретична похибка вимiрiв кодового струму вказана вище);
4) похибку проведених вимiрювань визначити як вщсоткову вiдносну рiзницю мiж середнiми значеннями для вимiрiв, вказаних в п. 1, 2.
Результати визначення кодового струму зо-бражеш на рис. 3.
На рис. 3 позначен кривi позначкою «х» вiдповiдають результатам визначення модулю кодового струму за технолопею обслуговування, а позначкою «о» - за автоматизовани-ми визначеннями напруги и1ЗМ .
Рис. 3. Результати визначення кодового струму
Для розрахункового рейкового кола Ч3П, наприклад, модуль коефщента £ТКТ складе 47,3, а модуль математичного очшування напруги £/1ЗМ на вимiрному приладi повинен бути не менше значення 43мВ (на частой -50 Гц). При вимiрi дано! напруги необхщно врахувати, що вимiрювана напруга на кон-денсаторi АЛС з'явиться тiльки при спрацьо-
вуваннi кодово-включающого (КВ) реле да-ного рейкового кола, тому що при кодуванш попередньо! дшянки iз цього ж конденсатора вироблялася посилка напруги високого рiвня [4]. Якщо не врахувати вищесказане, то вщ-будеться перенавантаження в сприймаючому блоцi вимiру системи контролю.
У результат практичного використання дано! методики отримаш таю результати: математичне сподiвання кодового струму за технологieю об-слуговування на шунтi складае 2,58 А, при цьому для вимiрювальноl напруги сподiвання становить 51 мВ, а для дистанцшно визначеного кодового струму математичне сподiвання складае 2,38 А; при вишрах середньо квадратичш вiдхилення складають вiдповiдно 0,14 А та 0,017 А. Остаточ-но похибка дистанцiйного визначення кодового струму складае 7,5 %.
Висновки
В результат використання автоматизованого визначення кодового струму при центрашзова-ному розмщенш апаратури значно скорочуеться час на обслуговування пристро!в автоматики, по-легшуються умови роботи обслуговуючого персоналу за рахунок вiдсутностi на коли - мсщ шд-вищено! небезпеки. Однак це вiдбуваеться за рахунок похибки вимiрювання в 7,5 %. Зменшення похибки вимiрювання кодового струму потребуе подальшого дослiдження.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Аркатов В. С. Рельсовые цепи магистральных железных дорог. [Текст] / В. С. Аркатов, А. И. Баженов, Н. Ф. Котляренко. - М.: Транспорт, 1992. - 384 с.
2. Регулювальш таблищ. П-0022.08-АТР.2И1 [Текст] / ТОВ НВО "Трансавтоматика".- Д, 2008. - 7 с.
3. Кулик П. Д. Практичний поабник з техшчно-го утримання апаратури тональних рейкових шл ЦШ0041 [Текст] / П. Д. Кулик, О. О. Удовков, В. I. Басов. - К., 2006. - 236 с.
4. Методичш вказiвки з експлуатацп тональних рейкових шл ЦЩ 0034 [Текст]. Головне управлшня автоматики, телемехашки та звязку. - К. : Вид. дiм «Мануфактурам», 2004. - 48 с.
5. Пат. 50742 Украна МПК B61L 25/00. Споаб вимiрювання параметрiв кодового струму в рейкових колах без iзолюючих стишв Текст] / Гаврилюк В. I., Романцев I. О.; заявник та патентовласник Днiпропетр. нац. ун-т залiзн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - заявлено 04.12.2009; опублковано 25.06.2010, Бюл. № 12.
6. Iнструкцiя з технiчного обслуговування при-стро!в сигналiзацil, центрaлiзaцü та блокуваннях: цШ 0060 [Текст]. - К.: Укрзалiзниця, 2009. - 111 с.
7. Пат. 50740 Укра1на МПК B61L 25/00. Споаб вимiрювaння первинних параметрiв рейково! лшп [Текст] / Гаврилюк В. I., Романцев I. О.; заявник та патентовласник Дншропетр. нац. ун-т зaлiзн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - заявлено 04.12.2009; опубль ковано 25.06.2010, Бюл. № 12.
Надшшла до редколегп 30.03.2012.
Прийнята до друку 09.04.2012.
И. О. РОМАНЦЕВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ПРИ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОМ РАЗМЕЩЕНИИ АППАРАТУРЫ АВТОБЛОКИРОВКИ
Предложена математическая модель и метод дистанционного определения тока автоматической локомотивной сигнализации, что упрощает и позволяет автоматизировать процесс его определения при централизованном размещении аппаратуры автоматической блокировки.
Ключевые слова: автоблокировка, рельсовая цепь, локомотивная сигнализация, кодовый ток
I. О. ROMANTSEV
DEFINITION OF CODED CURRENT OF AUTOMATED LOKOMOTIVE
SIGNALIZATION WITHIN CENTRAL LOCATION OF AUTOMATED BLOCKING SYSTEM
The mathematic model and telemeasuring method of definition of automated locomotive signalization current is offered, that simplifies and allows to automatize the process of his determination, at the centralized placing of apparatus of the automatic blocking.
Keywords: automated blocking, railway circuit, locomotive signalization, coded current
