Исходными данными для проведения расчетов этим методом служат заданный график движения, выражающийся зависимостью £ (/), где t — время, 1 — расстояние, проходимое поездом, и диаграммы поездных токов i(/), характеризующие ток, потребляемый поездом при движении. Ток на диаграмме определяется рядом факторов, в частности схемой соединения тяговых двигателей, режимом ведения единицы э. п. с. и т. д. Кроме того, известны параметры тяговой сети.
Сущность метода заключается в том, что в определенные моменты времени фиксируются расположения поездов на рассматриваемом участке движения и их токи. В результате получается ряд мгновенных схем, каждая из которых представляет собой схему электрической сети, в которой значения и места расположения нагрузок отвечают действительным значениям для данного момента времени. Затем каждая мгновенная схема рассчитывается, т. е. для нее определяется нагрузка питающей линии, потеря напряжения в конце участка, потеря мощности, потеря напряжения на токоприемнике рассматриваемого поезда. Рассматриваемым обычно называется любой поезд, для которого определяются потери напряжения на токоприемнике с учетом нагрузок других поездов, проходящих одновременно по участку. Полученные расчетные значения будут характеризовать систему внутреннего электроснабжения в данный конкретный момент времени. По результатам расчетов мгновенных схем могут быть построены графики изменения во времени нагрузок питающих линий, а по ним и тяговых подстанций, потерь напряжения и мощности в тяговой сети.
Предварительные условия и допущения. Для знакомства со способами расчета методом сечения графика движения принимают, что:
движение равномерное (график равномерный, параллельный);
поезда однотипные;
интервалы времени между попутными поездами и расчетная длительность стоянок всех поездов одинаковы;
кривые движения (диаграммы токов) всех поездов одинаковы;
контактная и рельсовая сети путей обоих направлений соответственно соединены параллельно;
схемы соединения рельсов и проводов контактной сети одинаковы;
шунтирующим действием грунта пренебрегаем;
сопротивления питающих и отсасывающих линий не учитываются;
не учитывается также внешняя характеристика тяговой подстанции.
Рис. 1. Схема для измерения сопротивления сборного стыка
Ограничить блуждающие токи можно за счет уменьшения тока в рельсах, укорочения участка, уменьшения продольного сопротивления рельсовых сетей и повышения переходного сопротивления рельс —земля.
Уменьшение продольного сопротивления рельсов может быть достигнуто сваркой рельсовых звеньев в сплошные плети, установкой на всех сборных стыках и специальных частях пути (сборные стрелки, крестовины и компенсаторы) стыковых и обходных электрических соединителей и применением между нитями одного пути, а также между путями специальных поперечных электрических соединителей. Сборные рельсовые стыки соединяют накладками, туго стягиваемыми болтами с пружинными шайбами. Для улучшения контакта между накладками и рельсами применяют графитовую смазку.
Важным показателем, определяющим блуждающие токи, является переходное сопротивление между рельсами и грунтом. Как правило, наибольшую его часть (75 — 90%) составляют сопротивления токам утечки шпал, балласта и земляного полотна, и существенно меньшая часть (25 — 10%) приходится на сопротивление растеканию токов в земле. Увеличение переходного сопротивления достигается изоляцией рельсовых сетей от земли. Для этой цепи применяют шпалы, пропитанные непроводящими составами.
Переходное сопротивление не нормируется, так как его невозможно сезонно регулировать доступными в эксплуатации средствами. Исключением являются линии метрополитена, где гпер не должно быть менее 1,5 Ом км для подземных участков и 0,5 Ом км для наземных.
К пассивной защите относятся и меры по ограничению проникновения блуждающих токов из земли в металлические сооружения. Они включают изолирующие покрытия, прокладку трубопроводов и кабелей в специальных изолирующих каналах, правильный выбор трассы сооружения.
При прокладке в земле в зоне действия блуждающих токов независимо от коррозионной активности грунта стальные трубопроводы тщательно изолируют битумной массой, а кабели — преимущественно полимерным покрытием шлангового типа.
Уменьшить блуждающие токи, протекающие в трубопроводах, можно увеличением электрического сопротивления протеканию тока в них за счет разделения трубопровода на отдельные изолированные секции при помощи изолирующих муфт и вставок. Эффективность этой меры возрастает с увеличением числа изолирующих вставок. Однако это ведет к удорожанию и одновременно к снижению надежности сооружения.
Контроль состояния рельсовой сети — важное мероприятие, предусмотренное Правилами защиты подземных сооружений от коррозии. Для сборных стыков не реже
раза в год замеряют электрическое сопротивление. Сложность этой операции заключается в том, что измерения проводят при наличии в рельсах тяговых токов. На рис. 1 представлена схема стыкомера. Стыкомер контактами 1—3 накладывается на рельс. Изменяя положение подвижного контакта на сопротивлении R, добиваются такого состояния, чтобы стрелка гальванометра Г установилась на нуле. В таком положении сопротивление стыка вместе с отрезками рельсов между контактами 1 и
будет равно сопротивлению стольких метров сплошного рельса, во сколько раз доля сопротивления слева от подвижного контакта больше доли сопротивления справа от него. Деление ручки подвижного контакта градуируется в метрах сплошного рельса, так как нормы на сопротивление сборного стыка задаются в метрах.
Для городского рельсового транспорта предписывается измерять потенциалы рельсов по отношению к земле и строить потенциальные диаграммы на трамвайных линиях 2 раза в год, на линиях метрополитена 1 раз в 2 года. Для этого через каждые 200- 300 м пути и в характерных точках: в пунктах присоединения отрицательных кабелей и электрических дренажей, под секционными изоляторами и на концах консольных участков измеряют разность потенциалов между рельсами и стальным заземляющим электродом, как это показано на рис. 2. Для измерения используется высокоомный вольтметр с внутренним сопротивлением не менее 20 кОм/В. Наиболее целесообразен двухсторонний прибор, так как на ряде участков рельсовой сети во время измерений может изменяться не только значение, но и знак потенциала относительно земли.
Измерения в каждой точке проводятся в течение 15 мин с записью показаний прибора через каждые 5 — 6 с. Полученные показания вольтметра усредняют за период измерения и по усредненным значениям строят потенциальную диаграмму для рельсовой сети. Обработка полученной диаграммы позволяет судить о состоянии рельсовой сети, выявить опасные в коррозионном отношении зоны и наметить наиболее целесообразные защитные мероприятия.
Переходное сопротивление гпер на метрополитене измеряется омметром, включаемым между ходовыми рельсами и кабельным кронштейном, находящимся в железобетонных плитах туннеля. Участок, на котором проводятся измерения, с обеих сторон отделяется от остальной рельсовой сети путем снятия межстыковых соединителей. Для получения значения переходного сопротивления на измеряемом участке показание омметра необходимо умножить на длину участка. Измерение проводится в ночные часы при отсутствии движения поездов на линии.
На трамвайных линиях схему непосредственного измерения переходного сопротивления применить нельзя, так как здесь используются несъемные междурельсовые и междупутные соединители. Поэтому приходится по специальной схеме проводить измерения косвенных величин и по ним расчетным путем определять значение переходного сопротивления. На рис. 37.16 приведена такая схема измерений. Между контуром заземления и отрицательной шиной тяговой подстанции подключается источник постоянного тока с напряжением 50—100 В и током до 200 А.
Милливольтметрами mF, и тУ2, расположенными на расстояниях и /2 от пункта присоединения кабеля к рельсам, измеряют токи, протекающие в рельсах, а вольтметрами V1 и V2 разность потенциалов между рельсом и землей. Расстояния /, и /2 обычно берут около 1 км.
Рис. 2. Схема измерения разности потенциалов рельс —земля
Рис. 3. Схема косвенного измерения переходного сопротивления между рельсом и грунтом
Измерения по указанной схеме проводятся во время ночного перерыва движения. Общая длина исследуемого участка не должна превышать 2 км при бетонном основании и 3 — 4 км при других типах оснований.