По рельсам течёт ток, только везде разный. Кто-то думает, что в метрополитене, например, на одном рельсе «плюс», на другом «минус», как в старой игрушечной железной дороге. Но это не так. «Минус» действительно на пути, но на заземлённом — и потому опасности не представляет. А «плюс» — на контактном рельсе (КР), подвешенном сбоку, и сверху КР надёжно изолирован, можно хоть наступать. Снизу к КР прижимается токоприёмник рельсовый (ТР):
На ЖД или трамвайных путях почти то же самое, только вместо КР — контактный провод. У трамвая — на рельсах заземлённый «минус» и «плюс» 550 вольт на проводе. На железной дороге постоянного тока, каковая в Москве, СПб, Екб, Нск — «плюс» 3300 вольт на проводе. На ЖД переменного тока (Казань, РнД, Красноярск, Владивосток...) — заземлённая фаза С на рельсах и фаза А либо фаза В 27500 вольт на проводе. Подробнее о тяговом электроснабжении — в статье «ТЭД-12»:
Однако кроме тягового тока в железнодорожных и метрополитеновских рельсах течёт ещё и сигнальный. Он очень слабый, его хватает лишь на питание путевого реле, зажигающего на светофоре сигнал. Напряжение там мизерное, считанные вольты, может даже на зарядку телефона не хватить — кроме того, есть риск, что попытку увидит на табло диспетчер, поэтому НЕ НАДО никаких опытов.
На наших железных дорогах используются так называемые нормально замкнутые рельсовые цепи (РЦ):
При свободном пути и целых рельсах ток течёт от источника по одному рельсу, протекает через путевое реле и по второму рельсу возвращается к источнику. Путевое реле притянуто, на светофоре горит разрешающий сигнал, на пульте дежурного или диспетчера показывается свободность. Если один из рельсов лопнул или снят — цепь разрывается, реле отключается, горит запрещающий.
Если на участке поезд — ток от рельса к рельсу течёт через его колёсные пары (КП) и до путевого реле не доходит. Реле также отпадает и зажигает красный огонь, это называется шунтированием, так как КП шунтируют путевое реле — пускают ток в обход него. Однако не всё так просто. Во-первых, шпалы и балласт (щебень) — не идеальный изолятор, особенно когда идёт дождь, а по участку перевозится много минеральных удобрений. Плюс удобрения с солями натрия, калия и других металлов падают на путь из пассажирских вагонов с гравитационными туалетами.
Смесь воды и солей — чис... грязной воды электролит, то есть проводник. Ток может перетечь из рельса в рельс в обход путевого реле и дать так называемую ложную занятость. Поэтому поддержание чистоты балласта — одна из важнейших задач содержания пути, на это работает целый полк машин — и щебнеочистительные (ЩОМ, с гигантскими колёсами-черпаками по бокам), и подбивочные (они погружают в балласт штыри-вибраторы и взбивают его как подушку), и поливочные, распыляющие гербициды (растения удерживают в щебне и грунт, и воду), и кусторезы...
Минимально допустимое сопротивление балласта — 0,6 Ом/км, а длина РЦ зачасту́ю нередко куда больше километра — 1300 ... 1600 м. Чтобы РЦ работала устойчиво — нужно, чтоб её порог срабатывания был далёк от 0,6 Ом. Поэтому аппаратура настраивается так, чтобы путевое реле отпадало при шунте между рельсами 0,06 Ом. И вот здесь вылезает «во-вторых». Рельсы, особенно в бесстыковом пути — отличные проводники, а в колёсную пару ток попадает через небольшое пятно контакта.
Если рельсы или колёса чем-то загрязнены, будь то масляная плёнка или песок — то колёса могут не продавить этот слой загрязнений и не дать нужный шунт, аппаратура покажет ложную свободность пути. Именно из-за этого по сюжету советского фильма «Магистраль» на входном светофоре станции Са́нга горел "какой зелёный" при занятом пути — загрязнённые нефтепродуктами колёсные пары цистерны не дали нужного шунта.
От машинистов, кто застал ещё паровозы, приходилось слышать, что иногда дежурный по станции просил машиниста «встать на песок» — перед остановкой обильно подать под колёса песок с помощью штатных пневматических песочниц, которые обычно используются для борьбы с боксованием колёс.
О боксовании — в статье «ТЭД-26»:
В итоге РЦ даёт ложную свободность, а у дежурного получаются некоторые вещи, которые нельзя сделать при занятом пути. Например, на занятый путь нельзя принять поезд — то есть задать маршрут, чтобы принять поезд с перегона по жёлтому огню. Нужно его принимать на свободный путь, а потом маневрóвым порядком (по белым огням) переставлять на занятый, это уже сделать можно.
О разнице между поездны́м и маневрóвым порядком движения — в первой серии «Зелёной полосы».
Но принимать туда, переставлять сюда — это долго, проще сделать ложную свободность... Естественно, это категорически запрещено. Как запрещено и вмешиваться в работу транспорта — без хорошего знания электротехники нет гарантии, что вы не устроите ложный шунт, а ст. 267 УК РФ (воспрепятствование движению ТС) никто не отменял. Поэтому, повторюсь, НЕ НАДО ОПЫТОВ.
Короче говоря, РЦ — штука непростая, они работают на зыбком балансе между 0,6 Ом/км и 0,06 Ом. А ещё они бывают постоянного тока, кодовые и фазочувствительные переменного тока, тональные... Об этом — во второй части. С помощью рельсовых цепей на локомотив передаются показания путевых светофоров, как – показано в четвёртой части «Зелёной полосы» и также будет рассказано во второй части статьи.
—=≡=—=≡=—=≡=—=≡=—=≡=—=≡=—=≡=—
