Моделювання впливу гармонійних завад на приймач тонального рейкового кола
Loading...
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UKR: У роботі досліджено вплив гармонійних завад на приймач тонального рейкового кола на основі розробленої математичної та комп'ютерної моделі, що описує поширення електромагнітних завад у рейках від електрорухомого складу до колійного приймача, а також їх вплив на приймач. Модель враховує тип і конкретні параметри рейкового кола, схему каналізації тягового струму, коефіцієнт асиметрії рейкової лінії, опір ізоляції баласту, координати рухомого складу, спектральний склад зворотного тягового струму. Вплив гармонійних завад на колійний приймач тонального рейкового кола проілюстровано шляхом знаходження сумарного струму на вході приймача у вигляді суми сигнального струму для нормального, шунтового і контрольного режимів роботи рейкового кола в найбільш несприятливих для цих режимів роботи умовах і максимально допустимому струму завад. Значення сигнального струму в пропонованій моделі визначається через напругу генератора і коефіцієнт передачі струму, який згідно з відомими формулами знаходиться через матриці чотириполюсників загальної еквівалентної схеми рейкового кола. Середнє квадратичне значення сумарного струму завад на вході колійного приймача від усіх одиниць електрорухомого складу в межах фідерної зони моделі визначається за запропонованою методикою з урахуванням коефіцієнта передачі апаратури кінця рейкового кола. Адекватність розробленої моделі була експериментально перевірена шляхом порівняння результатів моделювання з експериментальними результатами, отриманими при реєстрації струму на вході колійного приймача при подачі на нього сигнального струму від генератора ГПУ та гармонійної завади від керованого генератора. Для моделювання струму на вході колійного приймача в нормальному режимі граничні значення струмів на його вході взяті з технічної документації, а саме: ередньоквадратичне значення сигнального струму на вході приймача взято на рівні 3 мА; середнеквадратичне значення завад взято на рівні 0,55 і 0,7 мА. З аналізу отриманих результатів можна зробити висновок, що завади на вході приймача з частотою в смузі ±(0..0,5) Гц щодо частоти сигнального струму викликають появу періодичних змін струму нижче рівня його надійного спрацьовування з тривалістю більше 0,6 с, що може призвести до збою в роботі рейкового кола у нормальному режимі. Для моделювання струму на вході колійного приймача у шунтовому та контрольному режимах граничні значення струму на його вході прийняті такими: залишкове напруга на вході приймача 0,23 В; середньоквадратичне значення гармонійної завади – 0,4 мА. В результаті зроблено висновок, що завади на вході приймача з частотою в смузі ±(0…0,5) Гц щодо частоти сигнального струму викликають підвищення струму на його вході вище за рівень надійного відпускання приймача з тривалістю більше 0,6 с, що може призвести до збою в роботі ТРК у шунтовому та контрольному режимах.
ENG: In the work, the influence of harmonic interference on the tonal track circuit receiver is studied on the basis of the developed mathematical and computer model that describes the propagation of electromagnetic interference in the rails from the electric rolling stock to the track receiver, as well as their influence on the track circuit receiver operation. The model takes into account the type and specific parameters of the track circuit, the asymmetry coefficient of the rail line, the ballast resistance, the coordinates of the rolling stock, and the spectral composition of the return traction current. The affect of harmonic interference on the tonal track circuit receiver is characterized by the total current at the receiver input that is determined as the sum of the signal current for the normal, shunt and control operation modes in the most unfavorable conditions and for the maximum allowable interference for these operation modes. The value of the signal current in the proposed model is determined by the voltage of the generator and the current transfer coefficient, which, in accordance with the known formulas, is determined by the matrices of the quadripoles of the equivalent circuit. The root-mean-square value of the total interference current at the input of the track receiver generated by all rolling stock units within the feeder zone is determined, taking into account the transfer coefficient of the track circuit end equipment. The adequacy of the developed model was verified by comparing the simulation results with the experimental results obtained by recording the current at the track receiver input. To simulate track circuit in normal operation mode, the limiting values of the currents at its input are taken from the technical documentation, namely: the mean-square value of the signal current at the input of the receiver is taken at the level of 3 mA; RMS value of noise is taken at the level of 0.55 and 0.7 mA. From the analysis of the obtained results, we can conclude that interference at the receiver input with a frequency in the band of ±(0…0.5) Hz relative to the frequency of the signal current causes the appearance of periodic current decreases below the level of its reliable operation with a duration of more than 0.6 s, which may cause the tonal track circuit failure in normal operation mode. To simulate track circuit in shunt and control operation modes, the limiting values of the current at its input are taken as follows: residual voltage at the input of the receiver 0.23 V; RMS value of harmonic noise - 0.4 mA. As a result, it was concluded that interference at the input of the receiver with a frequency in the band of ±(0..0.5) Hz relative to the frequency of the signal current causes an increase in current at its input above the level of reliable turn off voltage of the track receiver with a duration of more than 0.6 s, which can lead to a failure in the operation of the tonal rail circuit in shunt and control operation modes.
ENG: In the work, the influence of harmonic interference on the tonal track circuit receiver is studied on the basis of the developed mathematical and computer model that describes the propagation of electromagnetic interference in the rails from the electric rolling stock to the track receiver, as well as their influence on the track circuit receiver operation. The model takes into account the type and specific parameters of the track circuit, the asymmetry coefficient of the rail line, the ballast resistance, the coordinates of the rolling stock, and the spectral composition of the return traction current. The affect of harmonic interference on the tonal track circuit receiver is characterized by the total current at the receiver input that is determined as the sum of the signal current for the normal, shunt and control operation modes in the most unfavorable conditions and for the maximum allowable interference for these operation modes. The value of the signal current in the proposed model is determined by the voltage of the generator and the current transfer coefficient, which, in accordance with the known formulas, is determined by the matrices of the quadripoles of the equivalent circuit. The root-mean-square value of the total interference current at the input of the track receiver generated by all rolling stock units within the feeder zone is determined, taking into account the transfer coefficient of the track circuit end equipment. The adequacy of the developed model was verified by comparing the simulation results with the experimental results obtained by recording the current at the track receiver input. To simulate track circuit in normal operation mode, the limiting values of the currents at its input are taken from the technical documentation, namely: the mean-square value of the signal current at the input of the receiver is taken at the level of 3 mA; RMS value of noise is taken at the level of 0.55 and 0.7 mA. From the analysis of the obtained results, we can conclude that interference at the receiver input with a frequency in the band of ±(0…0.5) Hz relative to the frequency of the signal current causes the appearance of periodic current decreases below the level of its reliable operation with a duration of more than 0.6 s, which may cause the tonal track circuit failure in normal operation mode. To simulate track circuit in shunt and control operation modes, the limiting values of the current at its input are taken as follows: residual voltage at the input of the receiver 0.23 V; RMS value of harmonic noise - 0.4 mA. As a result, it was concluded that interference at the input of the receiver with a frequency in the band of ±(0..0.5) Hz relative to the frequency of the signal current causes an increase in current at its input above the level of reliable turn off voltage of the track receiver with a duration of more than 0.6 s, which can lead to a failure in the operation of the tonal rail circuit in shunt and control operation modes.
Description
B. Гаврилюк: ORCID 0000-0001-9954-4478
Keywords
тональні рейкові кола, тяговий струм, електромагнітна сумісність, tonal track circuits, traction current, electromagnetic compatibility, КАТ
Citation
Гаврилюк B. І. Моделювання впливу гармонійних завад на приймач тонального рейкового кола. Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. 2019. № 18. С. 11–19. DOI: 10.15802/ecsrt2019/254498.