Проводная связь электрифицированных железных дорог

19 апреля 2021

Для проводной связи обычно прокладывают отдельную линию, но для железнодорожного транспорта давно разработана технология передачи информации по силовым проводам питания электровоза. Благодаря этому решению стоимость оборудования такой связи (включая прокладку отдельной линии) падает в сотни и в тысячи раз. Необходимы только специальные приемопередающие устройства, устанавливаемые в электровозах. Недостатком такой связи является то, что она работает только на электрифицированных железных дорогах. Поскольку уже основное большинство ЖД линий электрифицировано, такая проблема все менее актуальна.

Силовую электролинию поддерживают в надлежащем техническом состоянии, поскольку от нее зависит не только безопасность движения, но и вся способность состава к передвижению по рельсам. Одновременно обеспечивается и надежность связи по ней. Технически, организовать передачу информации по проводной линии очень просто, причем, даже в условиях помех. Наибольшая сложность возникает в том, как отделить передающие такты (токовые импульсы) от силового тока для питания электровоза.

Запирающие контуры

Задача разделения тока сигнала и тока питания решается с помощью реактивного сопротивления. Используется простой физический принцип резонанса, когда один и тот же элемент имеет почти нулевое сопротивление для постоянного или низкочастотного переменного тока, и очень большое для высокочастотного. Поставив такие элементы на всех входах от подстанций, мы получим замкнутую и защищенную линию связи между электровозами и станциями и электровозами друг с другом. Данные элементы именуют как запирающие контуры. Например, запирающий контур ЗК-4 (от РусьКранСнаб) имеет 0,02 Ом сопротивления току с частотой питания электровоза и 15 000 Ом на токе работы переговорной линии.

Запирающие контуры устанавливаются как изоляторы на подстанциях, поэтому они должны обладать исключительной стойкостью ко всем атмосферным воздействиям. Учитывая большую токовую нагрузку (мощность привода локомотивов начинается от 1 мВт), запирающие контуры имеют массу 3-4 кг и соответствующие габариты.

Число запирающий контуров определяется мощностью линии. Поскольку частота поездной связи стандартизована, то основным критерием выбора является допустимый ток в А. То есть, ЗК выполняет функции куска провода и не может иметь допустимое значение тока меньше, чем для всей остальной линии. Несоблюдение этого правила ведет к повреждению ЗК и выхода из строя системы связи, что для ЖД перевозок очень важно ввиду особой организации движения.

Стандарты поездной связи

Поездная связь ведется на частоте 2130 кГц и на нее настроены все запирающие контуры подстанций. На самом локомотиве есть задача обеспечить безопасное подключение переговорного устройства к силовой линии и заземлению. Здесь используют разделители другой конструкции, не имеющие прямой связи с силовой линией. Используется только индуктивная связь, таким образом, утечка тока исключается. Все конденсаторы и индуктивность имеют запас электрической прочности на пробив напряжением намного более высоким, чем используется на линии. Это делает их эксплуатацию безопасной.

Поскольку в силовой линии присутствуют мощные радиопомехи, то используются помехозащищенная модуляция (частотная модуляция или FM). На данный момент времени она постепенно устаревает, но продолжает активно использоваться точно так же, как в авиации продолжает использоваться АМ. Разрабатываются более защищенные цифровые виды связи, но полка они не принятые единым стандартом для железных дорог.