Способ контроля свободности рельсовой линии
Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к способам контроля рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся сопротивлением изоляции при автономной или электрической тяге. Цель изобретения - повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что в рельсовую линию подают сигналы разных частот, сигнал большей частоты формируют с постоянным значением напряжения, меньшей тока, определяют входное сопротивление рельсовой линии, сравнивают ее с дополнительным опорным сигналом и при превышении уровня дополнительного опорного сигнала судят о нахождении шунта на первом конце рельсовой линии, после чего снижают напряжение сигнала большей частоты, а при превышении уровня сигнала входного сопротивления над опорным сигналом вновь подаютсигнал большей частоты с первоначальным значением напряжения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sI>s В 61 L 23/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
IIPN I ICHT СССР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4622033/11 (22) 20;12.88 (46) 07.01.93. Бюл, N 1 (71) Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им . M,Т,Елизарова (72) В.Т.Барабаш, В.е, Áóäíèêoâ и Н,В.Яковлев (56) Авторское свидетельство СССР
N 187827, кл. В 61 1 23/16, 1964. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СВОБОДНОСТИ
РЕЛЬСОВОЙ ЛИНИИ (57) Изобретение относится к железнодоро>кной автоматике, в частности к способам контроля рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся сопротивлением изоляции при автономной или электрической тяге, Цель изобретения — поИзобретение относится к железнодоро>кной автоматике, в частности к способам контроля рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся.сопротивлением изоляции при автономной или электрической тяге.
Цель изобретения — повышение наде>кности.
На фиг. 1 приведена функциональная схема рельсовой цепи, отражающая те приемы и операции на питающем и приемном концах рельсовой линии, которые составляют сущность да -; на фиг, 2— внешние (нагрузочные) характеристики двухчастотного источника питания; характеристика источника большей частоты fz отражает постоянный (в пределах реальной
„„ДЛ„„1785935 А1 вышение надежности. Указанная цель достигается тем, что в рельсовую линию подают сигналы разных частот, сигнал большей частоты формируют с постоянным значением напряжения, меньшей тока, определяют входное сопротивление рельсовой линии, сравнивают ее с дополнительным опорным сигналом и при превышении уровня дополнительного опорного сигнала судят о нахождении шунта на первом конце рельсовой линии, после чего снижают напряжение сигнала большей частоты, а при превышении уровня сигнала входного сопротивления над опорным сигналом вновь подают сигнал большей частоты с первоначальным значением напряжения, 1 э,п. ф-лы, 6 ил. и возможности) уровень напряжения V на питающем конце, характеристика источника Сф меньшей частоты f< отражает постоянный (Л (также в пределах реальной возможности) уровень тока на питающем конце; на харак- д теристиках указаны рабочие точки f, Ь, с, d при входном сопротивлении Z» при высоких и низких сопротивлениях Яи изоляции; на фиг. 3 — зависимость напряжения V)g большей частоты на приемном конце в нормальном режиме от проводимости изоляции и заданный уровень этого напряжения Vo, по которым определяется предельное значение проводимости gU изоляции, обеспе-, чиваемое первым критерием свободности; на фиг. 4 — зависимость напряжения Vty большей частоты на приемном конце в шун1785935 товом режиме от отн общительной координа- сигнала Zex u Zp сравниваются в блоке 5, и ты р наложения шунта, из к т
3 которой видно если Zllx < Zp, то судят о том, что в районе что отсутствие сво одности (6 ти (занятость) питающего конца имеется шунт, и снимают лок 6. Если рельсовой линии опре еля еделяется по первому Сигнал большей частоты через блок . сли
-0,7); на фиг. 5- зави- 5 же затем Zsy > 2 (шунт в районе питающего конца отсутствует), то сигнал большей чассимость от проводимости 9и изоляции раз- конц т и яжений V — Ч 1 большей и тоты вновь подают на питающий конец.
На приемном конце рельсовой линии 1 контролируют напряжения соответственно и иемном конце в нор10 Vf и Чг обеихчастот11 И 12 он вы еляютел а отоспособности рельсовой цепи по . 12 и г1 о ся из суммарного сигнала в блоках 7 и 8, в минимальному сопротивлению изоляции ся и ественно асширяется по второму по второму кри- состав которых входят полосовые фильтры те ию ф, - частот f> и 2. Напряжение большейчастоты те ию; на фиг. 6 — зависимость от относи- ч терию; ф тельной координаты наложения шунта сравнивают в блоке 9 с заданным уровнем
Ч вЂ” Ч 6 шей и 15 напряжения ЧО.ЕСЛИЧ з>Ч,тоопределяют разности напряжения Vfg —, Vf ольшеи и меньшей частот, из которои видно, чт
Й видно что шун- свободность линии. Если Vfg < Vp, то свободтовый режим обеспечивается вторым крите- ность-линии определяют по другому критерию. Для этого в блоке 10 сравнивают
Устройство, реализую
У, изующее данный спо- напряжения большеи частоты Ч 2 и м еньшей
20 .соб, содержит рельсовую линию 1, к кото- частоты Vfl. По превышению напряжения
Р о и н а о д н о м к о н ц е, подключень l . большей частоты над напряжением меньГенераторы 2 и 3 соответственно большей ". шей частоты определяют свободность рель(fg) и меньшей(f)) частот, блок 4 формирова совой линии 1. Оба критерия Vfg > Ч, и Vfg > ниЯ сигнала пРопоРционально входномУсо- 25 Чц использованы в логической схеме или пРотивлению РЕльсовой линии, выход 11 оторая вьдает команду "линия свобод5 котоРого подключен к одномУ входУ блока на" при удовлетворении хотя бы одного из сравнения, к другому входу подключен опоРный сигнал, а выход подключен к в одУ Основным сигналом в данном способе
30 контроля свободности рельсовой линии 1 ,рельсовой линии 1 к ней подключены пр является сигнал большей частоты. Благодаря подаче этого сигнала От источника 2 с бо ьшей частот, выхоД пРиемника 8 под- постоянным уровнем напряжения облегчаключен к одним входам блоков 9 и 10 срав-, ются условия"нормального режима при снинениЯ, к дРУгомУ входУ блока 9 подключен 35 жении сопротивления изоляц и R<, так как источник опоРного сигнала, а к другому вхо на приемном конце (затухание в линии и а выходы блоков 9 и 10 подключены к входу блока ИЛИ 11, ьсовои eflw пРОтивлении) осталась только одна — затУха Функциональная схема рельсовой цепи 4 частот pp HHo cppcp6 0 а и аю щее сопротивление отсутствует (имеется лишь малое сопротивление обмоток транс.форматоров и соединительных проводов). в х частотах f1 и fg > f>.
45 Наф г2пр ее () характер стйк источ иков 2 3 сигналы кото ых формируются по данному способу . Напряжение частоты f2 на питающем стоты f КОНЦЕ Mclllo ИЗМЕНЯЕтСя rlPVI In3MBHGHMM входного сопротивления линии Z»< (точка А фоРмируют от источника 3 с постоянным входного оп . м
В. Результате зависимость напряжени ольшей частоты Н3 приемном KQHqg Ч
1 (его вн еннее сопротивлений существенно больше входного
). Н ающем проводимости изоляции gu (обратной велисопротивления нагрузки). На питающем льсовой линии 1-в блоке 4 форми- чине сопротивлению изоляции R, т.е, g„= руют дополнительный сигнал, пропорциою линии правее по отношению к прототипу (показанальный входному сопротивлению линии
Zsx, а также дополнительныи заданный заданный на пунктиром), т,е. в области больших зна(опорный) сигнал Zp. Оба дополнительных чений Яи.
1785935
15
30 дополнительному сигналу о величине входного сопротивления рельсовой линии Z x, 35 снижают сигнал большей частоты с питающего конца. Следствием этого явится усло- 50 вие Ч <Ч0и отсутствие команды отсхемы
П о свободности линии
Несоблюдение первого из двух критериев свободности линии Vt > Ч может произойти не только по причине наличия шунта, В шунтовом режиме зависимость напряжения Чг> на приемном конце ат относительной координаты наложения . шунта р, имеет вид фиг, 4, где в интервале от р =
0 (приемный конец) да pxp = 0,7 уровень напряжения Чг> ниже, чем при p = 0. Поэтому, если установить заданный уровень контроля напряжения Vo по величине этого напряжения при наложении шунта на приемном конце Ч (0), то способ контроля свобаднасти рельсовой линии для
0 p px р осуществляется известным приемом: если Ч > Vo то должна быть получена команда "линия свободна", Кри .вые Чг (ци) и Ч р(,о ) на фиг.3 и 4 должны быть построены с учетом нормируемых коэффициентов запаса и коэффйциентов, учитывающих колебания напряжения сети. В этом случае кривые могут рассматриваться совместно.
Расчеты и эксперименты показывают, что формирование сигнала большей частоты с постоянным уровнем напряжения на питающем конце позволяет получить условие Ч > Vo при больших значениях (на длине 2,6 км, для которой приведены все кривые, g< = 1,7 — 2 Ом/км, тогда как для прототипа 1,3-1,6).
Определение шунтового режима при
/Ър
Если Z x > Zo, т.е. дополнительный сигнал
Z8x выше дополнительного заданного сигнала Zo, то это соответствует либо отсутствию шунта, либо удаленности координаты наложения шунта от питающего конца. В последнем случае не будет соблюдено условие
Ч > Vo на приемном конце. Если же Zex <
Zo, т.е. имеем понижение дополнительного сигнала, пропроционального входному сопротивлению рельсовой линии, ниже дополнительного заданного сигнала, то это соответствует наличию шунта в районе питающего конца (ближе pxp ), В этом случае но и при повышении g> выше g> (фиг. 3), В этом случае проверяется второй критерий— превышение напряжения большей частоты
45 над напряжением меньшей частоты на приемном конце.
Напряжение большей частоты Ч ослабевает на приемном конце вследствие увеличивающегося затухания при повышении аи (панижении R<). Затухание же сигна- ла меньшей частоты слабее, чем сигнала большей частоты из-за меньшего сопротивления рельсовой петли. Однако подача сигнала меньшей частоты от источника с постоянным уровнем тока приводит к существенной зависимости напряжения меньшей частоты от g< и R< уже на питающем конце. Так, на фиг, 2 на внешней характеристике сигнала fq (от источника тока I) точка
Ь соответствует высоким значением R и Z>x, а точка d — низким. Соответствующей данному способу настройки РЦ(подбором величины I, сопротивлений приемного конца) можно добиться Vfg > Vf) при 9и >gl a нормальном режиме, т.е. уравнять большое затухание на большей частоте и уменьшение напряжения. меньшей частоты на питающем конце с меньшим затуханием сигнала на этой частоте по линии. В результате оба напряжения и Чг> и V< с увеличением g> (уменьшением R>) будут уменьшаться, но условие V(g > Vt) B нормальном режиме,сохранится, что приведет к команде "линия свободна". Этот эффект иллюстрируется кривой (V
Но к нарушению данного способа контроля свободности это не приведет, так как вступает в действие первый критерий Vfg > Vo (фиг. 3 и 5). Предлагаемый способ предусматривает выдачу команды "линия свободна" при соблюдении хотя бы одного из описываемых критериев (или ... или).
В шунтовом режиме при наложении шунта вблизи приемного конца сказывается большая степень ослабления сигнала большей частоты, чем меньшей; из-за большего сопротивления рельсовой петли, поэтому условие Vfg > Vf в шунтовом режиме соблюдаться не будет. На фиг. 6 Чг> - V< находится в области отрицательных значений в шунтовом режиме. Но при приближении шунта к питающему концу будет.1785935 сказываться то, что на меньшей -частоте уменьшающееся Zex приведет к снижению напряжения уже на питающем конце, так как сигнал меньшей частоты подан от источника тока (фиг. 2). Соответственно уменьшится и напряжение на приемном конце
Vf, . Напряжение же Vfz на приемном конце растет при увеличении р(фиг, 4). Поэтому при . p>pxp условие Vgz< Чц1 для занятой линии соблюдаться не будет (фиг.
6). Но к нарушению данного способа контроля свободности это не приведет — ложной свободности не будет, так как при
p > рхя . будет снижен сигнал большей частоты из-за снижения 2вх ниже 2,, как было описано выше. Поэтому положительная часть кривой. VgZ - Ч 1 на фиг. 6 имеет лишь теоретический смысл, так как при р ) ркр и снижении .сигнала большей частоты получим,Ча <Чц, т.е. значение Ч - Ч 1 останется отрицательным.
Полностью снимать сигнал большей частоты пРи P >Р,я -не облзательно. Достаточно снять такую часть этого сигнала, чтобы обеспечить при оставшемся Vfz отрицательные значения Ч „- Ч> < 0 и
Чг „- V<1 < О, Оставить часть сигнала на частоте fz при р >рхр необходимо, если локомотивная сигнализация осуществляется на частоте fz.
Реализация данного способа не вызывает технических трудностей. Но некоторые вполне очевидные условия следует соблюдать. Источники 2 и 3 должны быть защищены заградительными фильтрами от протекания через них тока другого источника. В аппаратуре приемного конца должен быть контроль наличия напряжения меньшей частоты. например, с помощью реле на случай обрыва канале меньшей частоты, что дало бы ложную свободность. Этим реле можно обеспечивать и контрольный режим.
Получить сигнал, пропорциональный входному сопротивлению рельсовой линии можно, используя Йсточник меньшей частоты, поскольку íà HGM постоянный уровень тока I. Тогда напряжение меньшей частоты на питающем конце будет близко к пропорциональности входному сопротивлению:
Чвх = 2вх 1, . В этом случае реализация и сравнения
Zsx с 2в и отключениЯ источника Е (фиг, 1), э также формирование дополнительного заданного сигнала, может быть осуществлена на реле напряжения. Также на реле может быть "реализован критерий. Vrz > Чв, где Vo — напряжение срабатывания реле.
АЛСН можно осуществлять на частоте
f1, если же это невозможно, то íà fz, но в последнем случае снимать необходимо не весь сигнал большей частоты, а часть его, 5 Реализацию условия Vfz > Vf необхо-. димо осуществлять с помощью реле и усилителя-ограничителя, так как диапазон значений разности Чг> - Vf1 широк. Усилитель-ограничитель по существу будет реагировать не на уровень величины разности., а на ее знак, Возможная реализация схемы ИЛИ— это параллельное подключение контактов реле, осуществляющих критерии Vrz > Ч> и
Vfz > Vf1 . Оба контакта фронтовые, поэтому любое повреждение реле -приведет к ложной занятости (безопасный отказ).
Сход изолирующих стыков контролиру20 ется известным. способом — установкой различных кодовых трансмиттеров на соседних блок-участках.
Предлагаемый способ контроля свободности рельсовой линии сложнее прототипа, но расширение диапазона работоспособности рельсовой цепи по сопротивлению изоляции (практически на 60-90 /) при его понижении оправдывает эту сложность.
Отделить снижение Z8x при приближе30 нии шунта к питающему концу на расстоянии 20 — 30 длины линии от снижения Z при уменьшении сопротивления изоляции до 0,4 — 0,3 Ом км и длине пинии 2,6 км можно при меньшей частоте — 25 Гц или ниже, при которОЙ имеем малое сопротивление рельсовой петли, а следовательно, приближение шунта можно заменить по сигналу 2вх раньше.
Расширение диапазона работоспособ-40 ности рельсовой цепи по сопротивлению изоляции дает ряд эконсмических преимуществ: увеличение межремонтного периода по очистке балласта и шпал, исключение нвобходимости укорочения длины рельсовой линии и установки дополнительной аппаратуры для трансляции сигнала в середине блок-участка, улучшение условий труда Обслуживающего персонала в связи с исключением "сезонных регулировок" из-за меньшей вероятности сигналов ложной занятости при R<><> и уменьшение по этой причине простоев.
Формула изобретения
1. Способ контроля свободности рельсовой линии, заключающийся в том, что формируют сигналы разных частот и подают их в рельсовую линию на одном ее конце, на другом конце которой фиксируют уровень
1785935
10 напряжения сигналов обеих частот, сравнивают с опорным сигналом и по превышению уровня йапряжения каждого из сигналов над соответствующим пороговым уровнем судят об отсутствии шунта на рельсовой линии, отличающийся тем. что. с целью повышения надежности, сигнал большей частоты формируют с постоянным значением напряжения, а меньшей — тока, определяют входное сопротивление рельсовой линии, сравнивают его с дополнительным опорным сигналом и при превышении уровня дополнительного опорного сигнала судят. о нахождении шунта на первом конце рельсовой линии, после чего снижают напряжение сигнала большей частоты, а при превышении уровня сигнала входного со5 противления над опорным сигналом вновь подают сигнал большей частоты с первоначальным значением напряжения.
2. Способ по и. 1, о тли ч а ю щи и с я тем, что на приемном конце сравнивают на10 пряжение сигнала большей частоты с напряжением сигнала меньшей частоты и об отсутствии шунта судят по превышению первого над вторым.
1785935
ops О О
Nua. 4
У
1 1 о
М (Фг.
Составитель В;Скориков
Техред М,Моргентал Корректор Н,Гунько
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 220 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
