Помехи в рельсовой сети

со стороны тягового электроснабжения

Устройства, обеспечивающие безопасность движения поездов и соединенные с рельсовыми цепями, подвергаются постоянному воздействию помех со стороны тягового электроснабжения.

Источниками влияния, которые следует принимать во внимание при рассмотрении данного вопроса, являются генераторы помех и процессы суммирования их от нескольких источников (в том, числе резонанса в контактной сети).

Помехи, возникающие в контактной сети, могут появиться на входе приемников устройств СЦБ гальваническим путем или индуктивно.

Следует отметить, что передача сигналов АЛС происходит в специфических, свойственных только ей условиях. Во-первых, сигнал в каждой рельсовой цепи передается только от собственного источника и его уровень в рельсах по мере движения поезда непрерывно возрастает. Во-вторых, переход локомотива с одной рельсовой цепи на другую сопровождается кратковременным перерывом в приеме сигналов с пути и резким уменьшением сигнального тока в рельсах. К тому же, рельсовые цепи, связывающие движущийся локомотив с передатчиком сигналов, одновременно используют как в системе автоблокировки, так и на электрифицированных железных дорогах и метрополитенах для пропуска тягового тока. Итак, существует большое число возможных воздействий на прием сигналов АЛС.

Одним из основных параметров, который определяет устойчивую передачу сигналов, является номинальный ток АЛС в рельсах в начале рельсовой линии. Ток в рельсах определяется по напряжению, индуктируемому им в приемных катушках и измеренному на выходе локомотивного фильтра с тем, чтобы посторонние токи другой частоты не исказили результаты [2].

Целью исследований является анализ работы устройств АЛС-АРС на основании оценки параметров кодовых сигналов и определения источников импульсных и гармонических помех, влияющих на коды АЛС.

Оценим параметры кодовых сигналов системы АЛС-АРС, полученные в результате измерительной поездки в метро.

Известно, что в системе АЛС-АРС используются непрерывные кодовые сигналы частотой 75, 125, 175, 225 и 275 Гц, которые соответствуют допустимым скоростям движения поезда 80, 70, 60, 40 и 0 км/ч. Отсутствие сигнальных частот расценивается как сигнал остановки, т.е. как сигнал частотой 275 Гц. Информация о допустимой скорости движения воспроизводится в виде цифровой индикации на локомотивном указателе в кабине машиниста. Сигнальный ток АЛС-АРС передается по рельсовой цепи параллельным наложением.

В метрополитене используются как стыковые, так и бесстыковые рельсовые цепи. В бесстыковых рельсовых цепях для передачи информации используют сигналы 725 и 775 Гц с частотами модуляции 8 и 12 Гц. Кроме того, в качестве вспомогательной применяется несущая частота 575 Гц с теми же частотами модуляции.

Величина сигнала каждой частоты должна находится в пределах 370 –700 мВ [3].

На рис. 1 изображен сигнал, снятый с катушек АЛС-АРС, для одной из рельсовых цепей длительностью 8,6 с. В начале рельсовой цепи измеренное напряжение на катушках АЛС было равно 250 мВ, а в конце – 750 мВ. Таким образом, сигнал увеличился от начала к концу линии в 3 раза. На других участках ток увеличивается в 5–6 раз. Времени t = 8,2 с соответствует момент перехода поезда с одной рельсовой цепи на другую. В данном случае перерыв в приеме сигнала является настолько коротким, что не может послужить причиной остановки поезда. Также на рис. 1 показан спектр сигнала данной рельсовой цепи.

На рис. 2. представлен фрагмент сигнала, снятого с катушек АЛС при движении поезда по другой рельсовой цепи. В данной рельсовой цепи используются сигналы частотой 175, 225 и 325 Гц. Основными являются частоты 175 и 225 Гц. Более низкая частота (175 Гц) несет информацию о текущем значении допустимой скорости на участке, а более высокая (225 Гц) – предупредительную информацию об ожидаемой допустимой скорости на следующем участке пути по ходу движения. Комбинация частот 225 и 325 Гц используется в кодовом сигнале направления движения и несет основную информацию об ожидаемой допустимой скорости движения 40 км/ч.

Было получено, что плотности вероятностей кодовых сигналов, снятых с катушек АЛС, распределяются по экспоненциальному закону. Спектральная плотность кодовых сигналов АЛС-АРС соответствует форме, описанной в работе [4]. В качестве примера на рис. 3 представлено распределение плотности вероятности сигнала частотой 175 Гц и его статистические характеристики. Колебание частоты кодовых сигналов АЛС не превышает ±4,5%, что является допустимым при полосе пропускания фильтра 12 Гц.

На передачу сигналов АЛС-АРС в первую очередь влияют импульсные и гармонические помехи. Проанализируем источники гармонических помех.

Источниками гармонических помех в метрополитене являются тяговые сети постоянного тока и токи рельсовых цепей с отличной сигнальной частотой.

В настоящее время широко применяются шестипульсовые выпрямители, хотя следует отметить перспективность двенадцати- и двадцатичетырехпульсовых выпрямителей. В таблице приведены величины амплитуд гармонических составляющих в кривой выпрямленного напряжения в режиме холостого хода выпрямителя при симметричном синусоидальном первичном напряжении для шести-, двенадцати- и двадцатичетырехпульсовых выпрямителей.

Таблица. Величины амплитуд гармонических составляющих в кривой выпрямленного напряжения в режиме холостого хода выпрямителя