Un circuito ferroviario es un circuito eléctrico en el que hay una fuente de alimentación y una carga (relé de viaje), y los conductores de corriente eléctrica son los hilos ferroviarios de la vía férrea .
Los circuitos ferroviarios se utilizan para controlar el estado libre u ocupado de una sección de vía en acarreos y estaciones , controlar la integridad de las líneas ferroviarias, transmitir señales de código desde dispositivos de vía a una locomotora y entre dispositivos de vía.
Cuando la corriente de la señal se transmite desde la fuente de alimentación al relé de viaje, parte de la energía se pierde debido a la caída de voltaje a través de la resistencia de los hilos del riel y la fuga de corriente a través de la resistencia de aislamiento. La resistencia de aislamiento de un circuito de vía depende del tipo de balasto y traviesas , su contaminación, la temperatura y humedad ambiente, el desnivel entre el balasto y las suelas del riel y prácticamente no cambia cuando la frecuencia de la corriente de la señal cambia de 0 a 2000 Hz. La piedra triturada y la grava tienen buenas propiedades aislantes, la arena es la peor. Las traviesas de hormigón armado tienen menos resistencia que las de madera, por lo que las suelas de los raíles están aisladas de ellas con tacos de goma. La norma de la resistencia de aislamiento específica mínima para todo tipo de balasto es de 1 Ohm km. En invierno, la resistencia de aislamiento puede alcanzar los 100 ohmios km.
La resistencia específica del circuito de vía depende de la frecuencia de la corriente de la señal y aumenta de 0,5 Ohm/km a una frecuencia de 25 Hz a 7,9 Ohm/km a una frecuencia de 780 Hz. Para estabilizar la resistencia de los hilos de los rieles, que consisten en enlaces sujetos con superposiciones, se instalan conectores a tope en las juntas conductoras.
Según el principio de funcionamiento, los circuitos de vía se dividen en normalmente cerrados y normalmente abiertos. En circuitos de vía normalmente cerrados, cuando el tramo controlado está libre, se energiza el relé de viaje, controlando el despeje del tramo y la capacidad de servicio de todos los elementos. En circuitos de vía normalmente abiertos, cuando la sección controlada está libre, el relé de viaje está en un estado desenergizado. Las ventajas de los circuitos de vía normalmente abiertos son una respuesta más rápida al fijar la ocupación de la sección controlada de la vía (ya que el relé atrae la armadura más rápido de lo que la libera) y un menor consumo de cable (ya que los extremos de suministro y relé del circuito de vía están conjunto). Sin embargo, en circuitos de vía normalmente abiertos, la capacidad de servicio de los elementos y la integridad de los hilos de los rieles no se controlan, por lo tanto, se usan solo en patios traseros.
Hay tres modos principales de funcionamiento de los circuitos de vía normalmente cerrados:
En el modo normal, la corriente de la señal fluye a través de los hilos del riel desde la fuente hasta el relé de viaje, cuyos contactos frontales están cerrados, lo que fija la libertad del área controlada. En el modo de derivación, los hilos del riel están interconectados a través de la baja resistencia de los juegos de ruedas, la corriente que fluye a través del relé de viaje disminuye bruscamente, lo que abre los contactos delanteros y cierra los traseros, lo que fija la ocupación del área controlada. En el modo de control, la corriente a través del relé de viaje disminuye (pero no a cero, debido a la propagación de la corriente a través del balasto, sin pasar por la interrupción), como resultado de lo cual se ocupa el área controlada.
Los circuitos de vía pueden ser alimentados por corriente de señal continua o alterna. Los circuitos de riel de CC se utilizan en secciones con tracción autónoma, corriente alterna, en secciones con tracción tanto autónoma como eléctrica.
El modo de alimentación de los circuitos de vía puede ser:
Los circuitos de vía utilizan relés de viaje de uno o dos elementos, electrónicos y basados en microprocesadores. Los relés de dos elementos (sensibles a la fase) tienen un devanado de vía incluido en el circuito de vía y un devanado local. El relé opera a la misma frecuencia de corriente en la pista y los devanados locales y un cambio de fase entre ellos en un cierto ángulo. La ventaja de los relés sensibles a la fase es una protección confiable contra la influencia de la corriente de tracción y otras interferencias.
Para controlar la ocupación de los desvíos se utilizan circuitos de vía derivados, que pueden tener dos o tres relés de viaje.
Para separar los circuitos de vía adyacentes, se instalan juntas aislantes en los límites de las secciones controladas. En caso de daño (descenso) de las juntas aislantes, se debe excluir la influencia de la fuente de alimentación de un circuito de vía en el relé de viaje del circuito adyacente, los relés de viaje de ambos circuitos deben registrar un empleo falso. Para ello, en los circuitos de vía con alimentación continua, al utilizar corriente continua se alterna la polaridad de las fuentes de alimentación de los circuitos adyacentes, al utilizar corriente alterna se alternan las fases. El control de la bajada de la junta en los circuitos de vía codificada se realiza mediante un circuito.
Los circuitos de rieles de tono en los acarreos operan sin juntas aislantes. Las influencias mutuas se excluyen mediante el uso de señales con diferentes frecuencias portadoras y frecuencias de modulación en secciones adyacentes.
La corriente de tracción inversa puede pasar a través de un hilo del circuito de vía (cadenas de un solo hilo) oa través de dos hilos de riel (circuitos de doble hilo). En los circuitos de vía de dos hilos, se utilizan transformadores de estrangulamiento para pasar la corriente alrededor de la junta aislante. La asimetría de la corriente de tracción que surge debido a la desigualdad de la resistencia de los hilos o la resistencia de aislamiento tiene un efecto adverso en el funcionamiento del ALSN y no debe exceder los 10 A. Los circuitos de vía de un solo hilo son más simples que los de doble hilo, ya que no tienen transformadores de estrangulamiento, pero debido a la distribución desigual de la corriente de tracción, la operación ALSN es imposible, por lo tanto, los circuitos de vía de un solo hilo se usan solo en vías de estaciones no codificadas, parques, vías de depósito y callejones sin salida.
Sistemas de automatización y telemecánica ferroviaria: Proc. para universidades / Yu. A. Kravtsov, V. L. Nesterov, G. F. Lekuta y otros; edición Yu. A. Kravtsova. M.: Transporte, 1996. 400s.