CC BY
9
УДК 621.331.3
E. ЛУКАСИК, Ш. СУРМА (СИЛЕЗСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)
Силезский политехнический институт, Факультет транспорта, ул. Красинского 8/201, 40-019 Катовице, Польша, тел: +48 32 603 41 36, эл, почта: ierzy.lukasikQ) polsl.pl. szvmon. surma О polsl.pl
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РЕЛЬСОВОГО СОЕДИНИТЕЛЯ НОВОГО ТИПА
1. Введение
В настоящее время в Польше важным техническим вопросом является обеспечение правильной работы обратной цепи. Основной причиной является кража элементов рельсовой сети, например, путевых дросселей и поперечных и продольных рельсовых соединителей. Большинство данных элементов первоначально были изготовлены из меди. Применение меди было электрически обусловлено, поскольку она имеет низкое сопротивление. С увеличением количества краж начались поиски альтернативного решения. В первую очередь вместо меди применялся алюминий. К сожалению, оказалось, что и этот материал имеет спрос на вторичном рынке сырья. В дальнейшем применялись алюминий-стальные тросы, а потом и стальные тросы. К сожалению, в некоторых регионах страны и этот материал не оправдал надежд. В связи с этим изыскивались возможности применения альтернативного решения. Такое решение должно обладать хорошими электрическими параметрами и одновременно быть неинтересным для воров.
Продольный рельсовый соединитель предназначен для обеспечения электрической непрерывности и предохранения асимметрии протекания обрапюготока на тяговую подстанцию.
Рис. 1. Продольный стальной рельсовый соединитель приваренный к головке рельса
В данных условиях необходимо иметь возможность одновременной правильной работы цепи контроля незанятости пути, а также датчиков для подтверждения проезда поезда. Про-
дольный рельсовый соединитель может применяться и в нетяговом рельсе для обеспечения протекания сигнальных токов.
Кроме того, рельсовый соединитель может эксплуатироваться на неэлектрифицированных линиях для обеспечения протекания сигнальных токов цепи контроля незанятости пути и переводов, а также датчиков замыкания цепи.
В статье приведены результаты эксплуатационных испытаний рельсового соединителя типа РР.
2. Рельсовый соединитель типа РР
2.1 Характеристика соединителя
Рельсовые соединители типа РР применяются для протекания тягового и сигнального токов через рельсовые стыки. Они изготовлены из упругого элемента - проводника тока. Силы, возникающие вследствие термических и механических напряжений, вызывают самоочистку электрических контактов между контактной поверхностью соединителя и контактной поверхностью шейки рельса.
Характерной чертой соединителя является то, что он помещен в рельсовой накладке (рис. 2, 3), в связи с чем он незаметен для
Рис. 2. Изображение внутренней поверхности соединителя (место контакта с рельсом)
Рис. 3. Изображение шейки рельса в точке контакта с соединителем
Лукасик Е., Сурма Ш, 2013
2.2 Лабораторные испытания
Измерение электрических параметров (сопротивления) проводились техническим методом. По единичному рельсовому соединителю пропускался постоянный ток величиной 82 А. Во время протекания тока измерялось падение напряжения на соединителе. Для измерений использовались следующие средства измерительной техники:
> токовые клещи типа DM-6055 фирмы Lutron;
> универсальный измеритель TRUE RMS MULTIMETER 189 фирмы FLUKE.
Таблица 1
Измерения сопротивления соединителя РР техническим методом
№ Ток [А] Падение напряжения [mV] Сопротивление
1. 82 4,15 51
2. 82 1,94 24
3. 82 2,134 26
4. 82 1,95 24
Среднее значение сопротивления 31
Проведенные испытания подтвердили значение сопротивления соединителя на уровне 10"5 |Q|.
В связи с тем, что для изготовления полного рельсового скрепления необходимы два соединителя, сопротивление перехода должно быть в два раза ниже сопротивления единичного соединителя. Принято, что сопротивление одного соединителя составляет 5 6x10"6 Q, а сопротивление соединителей, составляющих скрепление 28х10"6 О.
Сопротивление, имеющее значение 56x10"6 Q отвечает 110% максимального лабораторно измеренного значения сопротивления
3. Эксплуатационные испытания
3.1 Испытательный полигон
Результаты измерений сопротивления скрепления позволили начать натурные испытания. В первую очередь были избраны испытательные полигоны: станции Katowice Osobowa, Zabrze i Wilkowice-Bystra.
На станции Katowice Osobowa в качестве экспериментального был избран изолированный участок it 14а (однопутная рельсовая цепь it 14а), в которой находится восемь рельсовых скреплений, четыре из которых оборудованы рельсовыми соединителями типа PP.
На станции Wilkowice Bystra в качестве экспериментального был избран изолированный
© Лукасик Е., СурмаШ., 2013
участок Й1Ь на 1 пути (двухпутная рельсовая цепь). Это рельсовая цепь, которая состоит из 14 скреплений.
На станции \Vilkowice-Bystra в качестве экспериментального был избран изолированный участок йШ на 1 пути (двухпутная рельсовая цепь). Это цепь, которая состоит из 12 скреплений.
Выбор данных экспериментальных участков был обусловлен тем, что задачей испытания было установить, имеют ли рельсовые соединения РР негативное влияние на обратный тяговый провод и на работу систем контроля незанятости. Кроме того, применение соединителей в горных условиях (\Vilkowice-Bystra) позволяло проверить работу соединителя в более тяжелых зимних условиях.
Процедура работ при монтаже соединителя РР предусматривает демонтаж рельсового скрепления, очистку шейки рельса от коррозии, монтаж соединителя стыковыми элементами к шейке рельса, монтаж скрепления и затяжку путевых болтов.
3.2 Определение тестовой процедуры
В качестве основной процедуры для проверки качества рельсового скрепления была принята проверка скрепления согласно норме [3]. По данной норме методом проверки сопротивления рельсового скрепления с продольным рельсовым соединителем является одновременное измерение падения напряжения на 1м рельса со скреплением со стыком и 6 м рельса без скрепления.
Рис. 4. Измерения падений напряжений на рельсовым скреплении с продольным соединителем
В качестве критерия для сопротивления рельсового скрепления с продольным соединителем принимается сопротивление 1м рельса со скреплением, которое < сопротивлению 6 м рельса для рельсов длиной в 25 м и весом больше чем сам рельс 842 или 3 м рельса для рельсов длиной в 15 м и рельсов 842.
Кроме того, процедура тестирования предусматривала проверку значения асимметрии тягового тока, состояния скрепления после периода эксплуатации, а также параметров рельсовых цепей на тестовых участках.
3.3. Проверка асимметрии тяговых токов
В анализируемых цепях проводилось измерение асимметрии тягового тока. На дросселе, питающем цепь йШ на станции ¿аЬггс значение падения напряжения на обмотке дросселя составляло соответственно 38 и 40 [мВ] БС, так что в данном случае асимметрия составляла 5%. На дросселе в конце участка напряжения на обмотках дросселя составляли соответственно 9,5 и 9,5 [мВ] БС. В данном случае асимметрия отсутствует.
На дросселе, питающем цепь Й1Ь на станции \Vilkowice Вуэ^а, значение падения напряжения на обмотке дросселя до монтажа соединителей РР составляло, соответственно, 3,7 1 4 [мВ] БС, так что в данном случае асимметрия составляла 7,5%. На дросселе в конце участка напряжения на обмотках дросселя составляли, соответственно, 4,1 и 4,4 [мВ] БС, так что в данном случае асимметрия составляла 6,8%.
После монтажа соединителей РР на дросселе, питающем цепь Й1Ь, значение падения напряжения на обмотке дросселя составляло, соответственно, 3,80 и 4,00 [мВ] БС, так что в данном случае асимметрия составляла 5,00%. На дросселе в конце участка напряжения на обмотках дросселя составляли, соответственно, 2,50 и 2,60 [мВ] БС, так что в данном случае асимметрия составляла 3,85%.
Наблюдается очевидное улучшение работы испытуемой системы.
После двухмесячной эксплуатации на станции \Vilkowice Вувйв проводились очередные измере-
ния асимметрии тягового тока. На дросселе, питающем цепь itlb, значение падения напряжения на обмотке дросселя составляло соответственно 3,87 и 3,95 [мВ] БС, так что в данном случае асимметрия составляла 2,03%. На дросселе в конце участка напряжения на обмотках дросселя составляли соответственно 3,50 и 3,60 [мВ] БС, то есть в данном случае асимметрия составляла 2,78%.
После трех месяцев с момента монтажа скреплений на станции Wilkowice Bystra проводились очередные измерения асимметрии тягового тока. На дросселе, питающем цепь itlb, значение падения напряжения на обмотке дросселя составляло соответственно 3,80 и 3,90 [мВ] БС, то есть в данном случае асимметрия составляла 2,50%. На дросселе в конце участка напряжения на обмотках дросселя составляли соответственно 3,55 и 3,65 [мВ] БС, так что в данном случае асимметрия составляла 2,70%.
3.4. Измерения падения напряжения на станции Katowice
Измерение падения напряжения на скреплениях, оборудованных соединителями типа РР на станции Katowice Osobowa проводились на тестовом участке пути (однопутная рельсовая цепь it 14а), на котором находятся восемь рельсовых скреплений, из которых четыре оборудованы рельсовыми соединителями типа PP. Измерения на данном участке осуществлялись четыре раза каждые полгода. Результаты измерений приведены в табл. 2.
Схема опытного участка пути, на котором проводились измерения представлена на рис. 5.
Таблица 2
№ скрепления Падение напряжения в среднем для 3 измерений на 1м рельса со скреплением [мВ] АС (измерение 1) Падение напряжения в среднем для 3 измерений на 1м рельса без скрепления [мВ] АС (измерение 1) Соотношение падения напряжения на 1м рельса со скреплением с 1м без скрепления (измерение 1) Падение напряжения в среднем для 3 измерений на 1м рельса со скреплением [мВ] АС (измерение 2) Падение напряжения в среднем для 3 измерений на 1м рельса без скрепления АС (измерение 2) Соотношение падения напряжения на 1м рельса со скреплением с 1м без скрепления (измерение 2)
1 0,165 0,0969 1,70 0,163 0,0974 1,67
2 0,115 0,0973 1,18 0,118 0,0976 1,21
3 0,185 0,0978 1,89 0,188 0,0973 1,93
4 0,200 0,0976 2,05 0,196 0,0972 2,02
5 0,163 0,0971 1,68 0,165 0,0971 1,70
6 0,171 0,0977 1,75 0,176 0,0981 1,79
7 0,155 0,0973 1,59 0,154 0,0975 1,58
8 0,164 0,0972 1,69 0,161 0,0969 1,66
9 0,133 0,0971 1,37 0,139 0,0973 1,43
10 0,148 0,0981 1,51 0,150 0,0978 1,53
11 0,155 0,0975 1,59 0,158 0,0976 1,62
12 0,163 0,0974 1,67 0,164 0,0971 1,69
13 0,169 0,0976 1,73 0,170 0,0977 1,74
14 0,187 0,0973 1,92 0,190 0,0973 1,95
Результаты измерений падения напряжения на скреплениях на станции Wilkowice Bystra
© Лукасик Е., СурмаШ, 2013 ISSN 9516-5456 Електрифтащя транспорту, № 5. - 2013.
Рис. 5. Схема размещения соединителей РР на станции Katowice на опытном участке
Результаты, приведенные в табл. 2 подтверждают, что падение напряжения на 1 м рельса со скреплением соответствует требованиям нормы [4].
3.5. Измерения падения напряжения на станции Zabrze
На станции Zabrze, в качестве экспериментального, был избран участок itlN на пути 1
(двухпутная рельсовая цепь). В состав рельсовой цепи входит 12 скреплений. Измерения на данном участке проводились два раза каждые три месяца. Результаты измерений падения напряжений для рельсовых цепи представлены в табл. 3, а схема размещения скреплений на опытном участке пути представлена на рис. 6. Результаты измерений сведены в табл. 3.
Рис. 6. Схема размещения в опытном пути соединителей РР на станции 2аЬгге
Таблица 3
Результаты измерений падения напряжения на скреплениях на станции Zabrze
№ скрепления Падение напряжения в среднем для 3 измерений на 1м рельса со скреплением [мВ] АС (измерение 1) Падение напряжения в среднем для 3 измерений на 1м рельса без скрепления [мВ] АС (измерение 1) Соотношение падения напряжения на 1м рельса со скреплением с 1м без скрепления(измерение 1) Падение напряжения в среднем для 3 измерений на 1м рельса со скреплением [мВ] АС (измерение 2) Падение напряжения в среднем для 3 измерений на 1м рельса без скрепления АС (измерение 2) Соотношение падения напряжения на 1м рельса со скреплением с 1м без скрепления(измерение 2)
1 0,165 0,0840 1,964 0,163 0,0845 1,929
2 0,133 0,0841 1,581 0,136 0,0845 1,609
3 0,142 0,0845 1,680 0,147 0,0843 1,744
4 0,166 0,0846 1,962 0,161 0,0843 1,910
5 0,179 0,0845 2,118 0,183 0,0841 2,176
6 0,147 0,0847 1,736 0,143 0,0841 1,700
7 0,169 0,0845 2,000 0,161 0,0840 1,917
8 0,132 0,0845 1,562 0,135 0,0841 1,605
9 0,172 0,0843 2,040 0,171 0,0845 2,024
10 0,159 0,0843 1,886 0,156 0,0846 1,844
11 0,168 0,0841 1,998 0,172 0,0845 2,036
12 0,144 0,0841 1,712 0,149 0,0847 1,759
Результаты, приведенные в табл. 3 подтверждают, что падение напряжения на 1 м рельса со скреплением соответствует требованиям нормы [4].
4. Резюме
В статье приведены результаты испытаний нового типа продольного рельсового соединителя. В данный момент состояние обратного тягового проводника не соответствует предъявляемым требованиям. Среди множества причин основной является кража элементов обратной цепи тягового тока. Задачей коллектива Автоматики в Транспорте было предложение нового технического решения и проведение испытаний соединителя. Приведенные результаты испытаний подтверждают правильность принятых
© Лукасик Е., СурмаШ, 2013
производителем соединителя подходов и правильность принятых процедур испытаний.
REFERENCES
1. Polska Norma nr PN-K-91002. Siec trakcyjna kolejowa, Ospr/gt. Ogolne wymagania i metody badan.
2. Norma Branzowa BN-67-9317-55, Siec trakcyjna kolejowa, Osprzpt. L^cznik szynowy podluzny.
3. Polska Norma PN-92-E-05024, Ochrona przed korozja, Ograniczenie uplywu pr^dow bk(d/;(cvch z trakcyjnych sieci powrotnych prqdu stalego.
4. let 2 (Et 2) Instrukcja utrzymania sieci trakcyjnej. Warszawa 2004 r. Zalqcznik do Uchwaly Nr 147 Zarz^du PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. z dnia 30.06.2004 r.
5. Wyniki badari podluznvch l^czniköw szynowych typu PP firmy PAMAR oraz opinia koncowa. Wydzial Transportu Politechniki Slqskicj Katowice, 2006.
6. Dokumentacja techniczno-rachowa: LSZ/001/00 wersja B - L^czniki szynowe typu PP PAMAR; Jastrzçbie Zdröj 08.08.2007.
7. Waranki Technicznego Odbioru: LSZ/002/00 wersja A - L^czniki szynowe typu PP PAMAR; Jastrzçbie Zdröj 10.04.2007
8. Mlynczak J., Mikulski J.: Pomiary parametröw elementöw powrotnej sieci trakcyjnej. Computer systems aided science, industry and transport. 11th International conference. TRANSCOMP 2007, Zakopane, 3-6 December 2007. Vol. 2. Ed. M. Luft, Z. Lukasik, Z. Strzyzakowski. Kasimir Pulaski Technical Unversity of Radom, 2007, s. 69-74.
9. Bialon A.: Problem of Railway Traffic Control Devices Disruption, SPRINGER Modern Transport Telematics Selected Papers Communications in Computer and Information Science Volume 239, 2011, DOI: 10.1007/978-3 -642-24660-9 s. 180-191.
10.Bialon A., Golçbicwski M., Mlynczak J.: Wprowadzenia do ukladôw kontroli nic/ajçtosci. Infrastruktura Transportu 2011 nr 6, s. 38-39.
11.Bialon A., Golçbicwski M., Mlynczak J.: Wprowadzenia do ukladôw kontroli nic/ajçtosci. Obwody torowe. Infrastruktura Transportu 2012 nr 1, s. 46-48.
Поступила в печать 15.03.2013.
Статья рекомендована к печати д.ф.-м.н., профессором В. И. Гаврилюком
Качественная канализация обратного тягового тока является важной задачей. Одним из ключевых элементов является состояние рельсовых соединителей, поскольку они должны обеспечивать электрическую непрерывность рельсов не только для протекания тока, но и для систем контроля незанятости. В статье приведен ход и результаты испытаний продольных рельсовых соединителей нового типа в разных условиях функционирования. Показано, что падение напряжения на 1 м рельса со скреплением соответствует требованиям существующих норм.
Ключевые слова: рельсовый соединитель, падение напряжения, сигнальный ток, рельсовая цепь.
УДК 621.331.3
е. ЛУКАСЖ, Ш. СУРМА (СиШЗЬКИЙ ПОЛ1ТЕХН1ЧНИЙ ШСТИТУТ)
Олезький полп"ехшчний ¡нститут, Факультет транспорту, вул. Красшського 8/201, 40-019 Катовще, Польща, тел.: +48 32 603 41 36, ел. пошта: ierzv.lukasik@polsl.pl. szvmon.surma@polsl.pl
ЕКСПЛУАТАЦ1ЙН1 ВИПРОБУВАННЯ РЕЙКОВОГО З'СДНУВАЧА НОВОГО ТИПУ
Яюсна канал1зац1я зворотного тягового струму е важливим завданням. Одним з ключових елементш е стан рейкових з'еднувачш, оскшьки вони повинш забезпечувати електричну безперервшсть рейок не тшь-ки для проткання струму, але i для систем контролю незайнятосп. У статп наведено хщ i результата ви-пробувань поздовжшх рейкових з'еднувачш нового типу в р1зних умовах функцюнування. Показано, що падшня напруги на 1 м рейки 3i скртленням вщповщае вимогам ¡снуючих норм.
Ключов1 слова: рейковий з'еднувач, падшня напруги, сигнальний струм, рейкове коло.
Статтю рекомендовано до друку д.т.н, професором В. I. Гаврилюком
UDC 621.331.3
J. LUKASIK, S. SURMA (SILESIAN TECHNICAL UNIVERSITY)
Silesian Technical University, Faculty of Transport, 8/201 Krasinski Street, 40-019 Katowice, Poland, tel.: +48 32 603 41 36, e-mail: ierzv.lukasik@polsl.pl. szvmon.surma@polsl.pl
PERFORMANCE TESTS OF A NEW TYPE OF RAIL CONNECTOR
Qualitative sewage reverse traction current is an important task. One key element is the state of rail connectors, as they have to ensure electrical continuity of rails, not only for the current flow, but also for monitoring and unemployment. The paper presents the progress and results of tests of the longitudinal rail of a new type of connectors in different operating conditions. It is shown that the voltage drop at 1 m from the rail bonding complies with existing standards.
Keywords: rail connector, voltage drop, the signal current, track circuit.
Prof. V. I. Gavriluk, D. Sc. (Tech.) recommended this article to be published.
© Лукасик E., СурмаШ, 2013
