Универсальный способ контроля состояний рельсовых линий
Владельцы патента RU 2671604:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта (МИИТ)" РУТ (МИИТ) (RU)
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики для контроля путевых участков двухчастотных рельсовых цепей. В способе в рельсовую линию подают сигнал тональной частоты и текущее значение сигнала сравнивают с пороговым значением, при этом по результатам сравнения определяют состояние путевого участка, пороговое значение определяют на основании текущих значений сигнала, в рельсовые линии в смежных циклах опроса подают разные частоты для контроля целостности рельсов и свободности путевого участка, целостность рельсовых нитей определяют при частоте сигнального тока fк по входному сопротивлению начала рельсовой цепи с питанием от середины. Достигается повышение надежности контроля путевых участков. 2 ил.
«Область техники, к которой относится изобретение»
Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для регулирования движения поездов на перегоне и станции.
«Уровень техники»
Известен способ контроля свободности путевых участков, заключающийся в том, что определяют количество свободных путевых участков на перегоне и сумму значений напряжений на этих участках, а затем находят среднее арифметическое напряжений. Текущее значение напряжения каждого из участков сравнивают со средним арифметическим значением. При существенном отличии текущего значения напряжения от среднего арифметического фиксируют занятость путевого участка, в противном случае - свободность [Патент РФ №2025358, МКП В61L 23/16. Способ контроля свободности путевых участков и устройство для его осуществления. Авторы: Полевой Ю.И., Стрельцов С.К., Мазалова Н.А. БИ №24, 1994 г.].
Недостатком этого способа является то, что при значительной продольной асимметрии изоляции рельсовой линии возможен ложный контроль состояния путевых участков.
Известен способ контроля свободности путевых участков, заключающийся в том, что в рельсовую линию на одном конце подают сигнал тональной частоты, а на другом конце текущее значение сигнала сравнивают с пороговыми значениями занятия и освобождения, в случае превышения порогового значения занятия текущим фиксируют занятие участка, а в случае превышения текущего значения пороговым значением освобождения фиксируют освобождение участка, в момент вступления поезда на смежный путевой участок при свободном другом смежном путевом участке фиксируют напряжение приемного конца рассматриваемого путевого участка, являющееся опорным напряжением, и токи питающих концов при попеременном подключении источника питания к каждому из концов рельсовой линии, затем определяют коэффициент снижения напряжения и значение порогового напряжения освобождения путем умножения порогового напряжения занятия на коэффициент запаса, далее пороговые напряжения занятия и освобождения до занятия рельсовой линии непрерывно корректируют с учетом изменения тока дальнего от шунта питающего конца, при этом пороговые напряжения изменяют пропорционально, а после освобождения рельсовой линии пороговые напряжения корректируют с учетом изменения тока другого конца рельсовой линии для достоверного контроля состояния путевого участка при интервале попутного следования менее трех блок-участков, при этом коррекцию пороговых напряжений производят пропорционально изменению тока питающих концов [Патент RU №2268185, МКП В61L 23/16. Способ контроля свободности путевых участков. Авторы: Полевой Ю.И., Полевая Л.В., Трошина М.В. БИ №02, 2006 г.].
Недостатком этого способа является то, что используется многожильный кабель, при электротяге - дроссель-трансформаторы, полосовые и сглаживающие фильтры, два канала приема сигналов.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
«Раскрытие изобретения»
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение надежности контроля состояний путевых участков, снижение металлоемкости и энергоемкости системы контроля путевых участков, повышение пропускной способности.
Технический результат достигается за счет способа контроля состояний путевого участка двухчастотной рельсовой цепи, заключающегося в том, что в рельсовую линию подают сигнал тональной частоты, и текущее значение сигнала сравнивают с пороговым значением, по результатам сравнения определяют состояние путевого участка, пороговое значение определяют на основании текущих значений сигнала, в рельсовые линии в смежных циклах опроса подают разные частоты для контроля целостности рельсов и свободности путевого участка, целостность рельсовых нитей определяют при частоте сигнального тока fк по входному сопротивлению начала рельсовой цепи с питанием от середины, от которого зависит ток питающего конца, этот ток сравнивают с пороговым значением тока, который является текущим значением тока при условии, что смежные рельсовые цепи свободны, при занятии хотя бы одной из смежных рельсовых цепей пороговое значение тока сохраняют в памяти, свободность рельсовой цепи определяют при частоте сигнального тока fш по входному сопротивлению начала рельсовой цепи с питанием от середины, которое зависит от сопротивления изоляции, типа рельсов и т.д., сопротивления шунта, места его наложения, причем, параметры шунта влияют как на модуль входного сопротивления колебательного контура, состоящего из отрезков рельсов и конденсатора, так и на его аргумент, что усиливает шунтовой эффект, значение входного сопротивления влияет на модуль и аргумент тока начала рельсовой цепи, эти параметры, сравнивают с пороговыми значениями, по результатам сравнений определяется свободность рельсовой линии.
«Краткое описание чертежей»
На фиг. 1 изображена схема контроля путевого участка на перегоне (неразветвленная рельсовая цепь), на фиг. 2 - схема станционных рельсовых цепей (разветвленные рельсовые цепи).
На фиг. 1 и 2 представлены следующие обозначения:
1 - станционные устройства;
2 и 3 - первая и вторая линейные установки;
4 - источник питания;
5 - генератор сигнальных частот fк и f ш;
6 - резистор;
7 - первый аналого-цифровой преобразователь;
8 - второй аналого-цифровой преобразователь;
9 - электронная вычислительная машина;
10 - цифровая радиостанция;
11 - антенна;
12 - первый распределитель;
13 - первый ключ;
14 - первый путевой трансформатор;
15 - второй распределитель;
16 - второй ключ;
17 - второй путевой трансформатор;
18 и 19 - линия синхронизации;
20, 21 и 22 - линия питания рельсовых цепей; 23, 24, 25, 26 и 27 - линии связи станционных устройств; 28, 29, 30, 31 и 32 - линии связи первой линейной установки; 33, 34, 35, 36 и 37 - линии связи второй линейной установки;
38 - конденсатор;
39 - первый участок рельса между местом подключения конденсатора и первой межрельсовой перемычкой;
40 - первая межрельсовая перемычка;
41 - второй участок рельса между местом подключения конденсатора и первой межрельсовой перемычкой;
42 - первый участок рельса между местом подключения конденсатора и второй межрельсовой перемычкой;
43 - вторая межрельсовая перемычка;
44 - второй участок рельса между местом подключения конденсатора и второй межрельсовой перемычкой;
45 - рельсовая линия;
46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 - линии подключения проводов ГШ и ПМ (позиции 31, 32, 36, 37 и т.д.);
54, 55, 56, 57 конденсаторы C1, С2, С3, С4;
58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65 - контура рельсовых нитей;
66 - третья межрельсовая перемычка.
«Осуществление изобретения»
Действие способа контроля неразветвленных (перегонных) рельсовых цепей осуществляется следующим образом. Со станции 1 (фиг. 1) от источника питания 4 в линейную цепь с проводами 18 и 19 подается питание переменного тока частотой 50 Гц. Питание осуществляется прерывисто. Длительность токовых посылок зависит от количества линейных установок (2, 3, …) и может составлять 0,5-2 с, длительность интервалов -0,1-0,2 с. Момент появления интервала - сигнала цикловой синхронизации (ЦС) определятся ЭВМ 9 посредством выхода 1, провода 23 и входе 3 источника питания 1. Совокупное время токовой посылки и интервала является циклом (по аналогии с работой групповых распределителей в системе диспетчерской централизации «ЛУЧ»).
Во время токовых посылок работают все распределители (12, 15 и т.д.), в которых на выходах 3 на линиях 28, 33 и т.д. поочередно повышается потенциал, и открываются ключи 13, 16, … и т.д. При этом генератор 5 с участием резистора 6, ключа 13 (16), путевых трансформаторов 14 (17), а также проводов 20, 21, 22, 29 (34), 30 (35), 31 (36), 32 (37) подключается к рельсовой линии 45 и др. рельсовым линиям.
Так, циклически осуществляется работа всех линейных установок 2, 3 и т.д. В нечетных циклах генератор 5 по команде с ЭВМ 9 по линии 24 выдает частоту fш (780 Гц) для контроля свободности рельсовой линии, в четных -fк (480) для контроля исправности рельсовых нитей.
Ток проводов 31 и 32 зависит от частоты сигнального тока, сопротивления изоляции, целостности рельсовых нитей и значения координаты места нахождения подвижного состава на рельсовой линии.
При частоте сигнального тока fin возникает резонанс токов в колебательном контуре состоящем из конденсатора С 38 и рельсов двух петель. В первую петлю входят отрезки рельсов и перемычки 39, 40, 41, во вторую - 42, 43, 44. Обе петли и конденсатор С включены параллельно. При наложении шунта на рельсовую линию 45 снижается модуль входного сопротивления Zвхн и изменяется его аргумент, что сказывается на величине тока на выходе путевого трансформатора 14, а так же на величине модуля падении напряжения на резисторе 6 (мод. U), и отклонении аргумента этого напряжения (арг.U) относительно того, который был до начала вступления поезда. Аргумент падения напряжения на резисторе 6 определяется с участием аргумента напряжении на выходе генератора 5 (клеммы 1 и 2).
Таким образом, шунтовая чувствительность рельсовой цепи с рельсовой линией 45 тем выше, чем больше падение напряжения (модуль напряжения) на резисторе 6 и чем больше отклонение фазы этого напряжения. Упомянутые параметры сравниваются с пороговыми значениями, которыми являются текущие значения модуля и аргумента при свободной рельсовой линии 45 и смежных с ней линий, а также коэффициента запаса, учитывающего дрейф сопротивления изоляции рельсовой линии за время следования поезда по трем упомянутым рельсовым линиям. Вся информация о состоянии рельсовой линии поступает в ЭВМ через АЦП1 7 и АЦП2 8 по шинам 25 и 26. ЭВМ контролирует состояние (свободность и исправность) всех рельсовых линий и передает посредством цифровой (многоканальной) радиостанции 10 по шине 27 и антенне 11 необходимую информацию для каждого поезда.
Контроль целостности рельсов осуществляется при частоте fк, которую генератор 5 генерирует в четных циклах, с участием тех же приборов и цепей, которые участвуют в определении свободности рельсовой линии. Исключением является конденсатор С 38, емкость которого на частоте fк не создает резонансных явлений. При изломе отрезков рельсов 39, 41, 42, 44 или обрыве перемычек 40 или 43 снижается падение напряжения на резисторе 6 и цифровом входе ЭВМ 9 4. В контрольном режиме также фиксируется пороговое напряжение, с которым сравнивается текущее на частоте fk. При понижении текущего напряжения ниже порогового, с учетом дрейфа сопротивления изоляции, фиксируется повреждение рельсовой линии.
Действие способа, связанного с контролем разветвленных рельсовых цепей осуществляется следующим образом. Выходы 31, 32; 36, 37 и т.д (фиг. 1) могут быть подключены к выводам 46, 47; 48, 49; 50, 51; 52, 53 и т.д. (фиг. 2), которые являются входами колебательных контуров. Первый контур содержит конденсатор С1 54 и две рельсовые петли 58 и 59 - эквивалент катушки индуктивности. Второй контур состоит из конденсатора С2 55 и рельсовых петель 60 и 61, третий - С3 56 и рельсовые петли 62, 63, четвертый - С4 57 и рельсовые петли 64, 65. Контроль состояний разветвленных рельсовых цепей происходит аналогично тому, как и неразветвленных (см. фиг. 1).
Заявленный технический результат достигается за счет снижения количества напольных приборов, исключение из схем разветвленных рельсовых цепей изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов, сокращения длин рельсовых цепей.
Способ контроля состояний путевого участка двухчастотной рельсовой цепи, заключающийся в том, что в рельсовую линию подают сигнал тональной частоты и текущее значение сигнала сравнивают с пороговым значением, отличающийся тем, что по результатам сравнения определяют состояние путевого участка, пороговое значение определяют на основании текущих значений сигнала, в рельсовые линии в смежных циклах опроса подают разные частоты для контроля целостности рельсов и свободности путевого участка, целостность рельсовых нитей определяют при частоте сигнального тока fк по входному сопротивлению начала рельсовой цепи с питанием от середины, от которого зависит ток питающего конца, этот ток сравнивают с пороговым значением тока, который является текущим значением тока при условии, что смежные рельсовые цепи свободны, при занятии хотя бы одной из смежных рельсовых цепей пороговое значение тока сохраняют в памяти, свободность рельсовой цепи определяют при частоте сигнального тока fш по входному сопротивлению начала рельсовой цепи с питанием от середины, которое зависит, в частности, от сопротивления изоляции, типа рельсов, сопротивления шунта, места его наложения, причем параметры шунта влияют как на модуль входного сопротивления колебательного контура, состоящего из отрезков рельсов и конденсатора, так и на его аргумент, что усиливает шунтовой эффект, значение входного сопротивления влияет на модуль и аргумент тока начала рельсовой цепи, эти параметры сравнивают с пороговыми значениями, по результатам сравнений определяется свободность рельсовой линии.
