Этапы развития тональных рельсовых цепей

Рельсовыми цепями тональной частоты, или тональными рельсовыми цепями (ТРЦ), называют класс рельсовых цепей, частота сигнального тока которых (от 125 Гц до 5 кГц) находится в диапазоне тональных частот. Другой отличительной особенностью ТРЦ является применение бесконтактной аппаратуры.

Разработчиками этих РЦ и систем АБ на их основе в нашей стране является группа ученых ВНИИЖТа под руководством В.С. Дмитриева и В.А. Минина. Название тональных рельсовых цепей появилось в 90-м году, хотя рельсовые цепи с тональными частотами и бесконтактной аппаратурой были разработаны и начали применяться гораздо раньше. Так, в системе ЧАБ они назывались частотными РЦ, в системах автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры (ЦАБ) – бесстыковыми рельсовыми цепями (БРЦ), а рельсовые цепи, оптимизированные для низкого сопротивления балласта, называли БРЦ-НСБ. Введение новой терминологии связано с разработкой целого ряда систем АБ, использующих ТРЦ как с изолирующими стыками (ИС), так и без них, и необходимостью объединения этих РЦ в один общий класс.

Необходимо отметить, что ТРЦ и их аппаратура развивались весьма динамично и претерпели при этом большие изменения как по принципу построения и технической реализации, так и в отношении оптимизации их характеристик.

На первом этапе (в системе ЧАБ) это были РЦ с изолирующими стыками и относительно низкими частотами (125 – 375 Гц). Это позволяло использовать известные методы синтеза и расчета рельсовых цепей. Классическое построение РЦ (питание на выходном конце БУ, а приемная аппаратура – на входном) и использование общего сигнала для контроля состояния БУ и передачи информации привели к необходимости применения гетеродинного приемника, существенному усложнению схемы и увеличению объема аппаратуры.

В дальнейшем в ТРЦ функции передачи информации между светофорами и на локомотив были исключены. Кроме того, существенно изменилась структура ТРЦ – в системе ЦАБ впервые были применены рельсовые цепи без изолирующих стыков с питанием двух смежных РЦ от одного генератора. Такая структура ТРЦ привела к существенному упрощению схемы, уменьшению объема аппаратуры и числа жил соединительного кабеля. Однако отсутствие изолирующих стыков потребовало разработки новых методов для оптимизации параметров и для расчета зоны дополнительного шунтирования неограниченных РЦ (рельсовых цепей, у которых сопротивление РЛ не ограничивается в зоне установки изолирующих или электрических стыков).

Защита от взаимного влияния РЦ осуществляется чередованием частот генераторов и применением на приемном конце безопасных фильтров для разделения этих частот. Для повышения защищенности от гармоник тягового тока и защиты от влияния РЦ параллельного пути применяется амплитудная модуляция сигнального тока с разной частотой модуляции.

Аппаратура таких РЦ первоначально проектировалась для случая ее размещения в отапливаемых станционных помещениях с температурой окружающей среды от +5 до +40⁰С при автономной тяге и тяге постоянного тока (аппаратура первого поколения). Затем эта аппаратура была усовершенствована для применения в неотапливаемых помещениях и в релейных шкафах при температуре от –45 до +65^оС (аппаратура второго поколения, взаимозаменяемая с предыдущей и применяемая с 1986 года).

Опыт разработки и эксплуатации указанных ТРЦ, а также необходимость их использования на участках с электрической тягой переменного тока и на участках с пониженным сопротивлением балласта привели к дальнейшему совершенствованию аппаратуры ТРЦ. В аппаратуре третьего поколения, применяемой при любых видах тяги и на участках с нормальным и пониженным сопротивлением балласта, были несколько изменены частоты, оптимизированы параметры аппаратуры, повышена помехозащищенность приемных устройств, существенно сокращено количество применяемой аппаратуры и ее габариты. В системе АБТ эти рельсовые цепи получили наименование ТРЦ3 (рельсовые цепи третьего типа).

Разработка системы АБТ без изолирующих стыков потребовала решения вопроса четкой фиксации границ БУ. Для этого была создана тональная рельсовая цепь четвертого типа ТРЦ4 с малой величиной зоны дополнительного шунтирования.

В настоящее время ТРЦ благодаря ряду эксплуатационных, технических и экономических преимуществ находят все более широкое применение на железных дорогах и линиях метрополитенов России. В новом строительстве применяют системы АБ и электрической централизации только с тональными рельсовыми цепями. Использование ТРЦ позволило внедрить АБ с централизованным размещением аппаратуры, оборудовать автоблокировкой участки с пониженным сопротивлением балласта. Перспективными направлениями также являются: оборудование тональными рельсовыми цепями участков приближения к переездам, применение их для контроля освобождения переезда без установки изолирующих стыков, для контроля состояния перегона при ПАБ, использование ТРЦ для организации защитных участков в традиционных системах АБ.