Способ автоматического измерения сопротивления поездного шунта и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2745713:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) (RU)
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к средствам измерения параметров рельсовой линии при различных режимах работы рельсовой цепи, в частности к устройствам для автоматического измерения сопротивления поездного шунта. Сущность: способ автоматического измерения сопротивления поездного шунта включает в себя измерение расстояния до железнодорожного подвижного состава вдоль рельсовой линии, отсчитывая от границы рельсовой линии, обозначенной изолирующими стыками, ближайшими к месту подключения к рельсовой линии питания, и вычисление величины сопротивления поездного шунта как разности входного сопротивления рельсовой линии и произведения удвоенного километрического сопротивления рельса на расстояние до железнодорожного подвижного состава вдоль рельсовой линии, отсчитывая от границы рельсовой линии, обозначенной изолирующими стыками, ближайшими к месту подключения к рельсовой линии питания. Устройство, реализующее указанный способ, дополнительно содержит блок деления напряжений, к входам которого подведены напряжения между выводами эталонного сопротивления и рельсовой линией, блок умножения, блок задания величины сопротивления, блок управления и задания режима работы, блок вычитания, радиолокационный дальномер, блок регистрации сопротивления поездного шунта и блок индикации. Технический результат: повышение точности измерения сопротивления поездного шунта в условиях эксплуатации за счет исключения влияния сопротивления рельсов при различном положении поездного шунта вдоль рельсовой линии. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к средствам измерения параметров рельсовой линии при различных режимах работы рельсовой цепи, в частности к устройствам для автоматического измерения сопротивления поездного шунта.
Уровень техники
Известны способ и устройство измерения сопротивления поездного шунта (RU 2369507, B61L 23/16, 10.10.2009). В способе измеряют напряжение контролируемой рельсовой линии перед вступлением поезда на смежную рельсовую линию при свободном состоянии контрольной и другой смежной рельсовой линии, по которому определяют сопротивление изоляции. Затем измеряют напряжение контролируемой рельсовой линии в течение всего времени ее занятия. По этому напряжению определяют минимальное значение напряжения. По значениям сопротивления изоляции и минимальному значению напряжения определяют сопротивление поездного шунта. Устройство определения фактического сопротивления поездного шунта содержит путевой генератор, рельсовую линию, согласующие трансформаторы, полосовой фильтр, выпрямитель, сглаживающий фильтр, аналого-цифровой преобразователь, тактовый генератор, постоянное программируемое запоминающее устройство. Оно содержит путевые реле, регистры, триггер. Изобретение позволяет повысить точность определения сопротивления поездного шунта, что в свою очередь способствует повышению достоверности контроля состояния рельсовых линий.
Недостатком известных способа и устройства измерения сопротивления поездного шунта является сложность их практической реализации в условиях эксплуатации, а также значительные материальные затраты, связанные с тиражированием на сети железных дорог и/или метрополитенов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ и устройство для экспериментальных исследований поездного шунта (Ле Тхи Ван Ань. Микропроцессорная система контроля перегона для участков с полуавтоматической блокировкой: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.22.08. - Москва, 1996. - 151 с.: ил.). Так известное устройство для экспериментальных исследований поездного шунта содержит источник питания, подключенный к рельсовой линии последовательно через эталонное сопротивление. Напряжения источника питания и на эталонном сопротивлении записываются в регистраторе на съемную карту при передвижении подвижного состава по рельсовой линии. После окончания эксперимента съемная карта переносится на стационарную ЭВМ или специализированный программный анализатор, с выхода которого подается и запоминается в регистраторе значения сопротивления поездного шунта при перемещении подвижного состава вдоль рельсовой линии.
Существенным недостатком известных способа и устройства для экспериментальных исследований поездного шунта является отсутствие возможности учета влияния сопротивления рельсовых нитей, иными словами: влияния положения поездного шунта вдоль рельсовой цепи на получаемые результаты.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение точности измерения сопротивления поездного шунта в условиях эксплуатации за счет исключения влияния сопротивления рельсов при различном положении поездного шунта вдоль рельсовой линии.
Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе автоматического измерения сопротивления поездного шунта, заключающимся в измерении величин напряжения на выводах эталонного сопротивления и напряжения на выводах рельсовой линии, вычислении величины входного сопротивления рельсовой линии как произведения отношения измеренного напряжения на выводах рельсовой линии к измеренному напряжению на эталонном сопротивлении и величины эталонного сопротивления, дополнительно осуществляется измерение расстояния до железнодорожного подвижного состава вдоль рельсовой линии, отсчитывая от границы рельсовой линии обозначенной изолирующими стыками, ближайшими к месту подключения к рельсовой линии питания, и вычисление величины сопротивления поездного шунта как разность входного сопротивления рельсовой линии и произведения удвоенного километрического сопротивления рельса на расстояние до железнодорожного подвижного состава вдоль рельсовой линии, отсчитывая от границы рельсовой линии обозначенной изолирующими стыками, ближайшими к месту подключения к рельсовой линии питания.
В известном устройстве для автоматического измерения сопротивления поездного шунта, осуществляющим (реализующим) указанный способ и содержащем блок питания, подключенный к рельсовой линии через эталонное сопротивление, блок регистрации величины входного сопротивления и блок памяти дополнительно вводятся блок деления напряжений, к входам которого подведены напряжения между выводами эталонного сопротивления и рельсовой линией, блок умножения, блок задания величины сопротивления, блок управления и задания режима работы, блок вычитания, радиолокационный дальномер, блок регистрации сопротивления поездного шунта и блок индикации; при этом к первому входу блока умножения подключается выход блока деления напряжений, а ко второму его входу подключается выход блока задания величины сопротивления; к первому входу блока регистрации величины входного сопротивления подключается выход блока умножения, а ко второму его входу подключается выход блока управления и задания режима работы; к первому входу блока вычитания подключен выход блока регистрации величины входного сопротивления, ко второму входу блока вычитания подключен выход радиолокационного дальномера, выход блока вычитания соединен со входом блока регистрации сопротивления поездного шунта, первый выход которого соединяется со входом блока индикации, а второй выход которого соединяется со входом блока памяти.
Для обеспечения возможности дальнейшего анализа полученных результатов измерений блок памяти может быть выполнен в виде съемной карты памяти.
Для обеспечения удобства снятия оператором текущего измеренного значения сопротивления поездного шунта блок индикации может быть выполнен в виде жидкокристаллического дисплея.
Краткое описание чертежей
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором приводится функциональная схема устройства для автоматического измерения сопротивления рельсовой цепи, осуществляющего (реализующего) указанный способ.
Осуществление изобретения
Устройство содержит блок 1 питания, выход которого соединяется через эталонное сопротивление 2 с рельсовой линией 3, ограниченной изолирующими стыками, в пределах который может располагаться железнодорожный подвижной состав; выводы эталонного сопротивления 2, а также выводы рельсовой линии 3 подключены к соответствующим входам блока 4 деления напряжений, выход которого соединяется с первым входом блока 5 умножения; ко второму входу блока 5 умножения подключается выход блока 6 задания величины сопротивления; к первому входу блока 7 регистрации величины входного сопротивления подключается выход блока 5 умножения, а ко второму его входу подключается выход блока 8 управления и задания режима работы; к первому входу блока 9 вычитания подключен выход блока 7 регистрации величины входного сопротивления, ко второму входу блока 9 вычитания подключен выход радиолокационного дальномера 10, выход блока 9 вычитания соединен со входом блока 11 регистрации сопротивления поездного шунта, первый выход которого соединяется со входом блока 12 индикации, а второй выход которого соединяется со входом блока 13 памяти.
Способ автоматического измерения сопротивления поездного шунта осуществляется так. Сначала осуществляется измерение величин напряжения на выводах эталонного сопротивления (UR) и напряжения на выводах рельсовой линии (UРЛ). На основании полученных результатов измерений осуществляется вычисление величины входного сопротивления рельсовой линии по следующей формуле:
RВхРЛ=(UРЛ/UR)*RЭ,
где RВхРЛ - входное сопротивление рельсовой линии;
UРЛ - напряжение на выводах рельсовой линии;
UR - напряжение на выводах эталонного сопротивления;
RЭ - величина эталонного сопротивления.
Результат получен на том основании, что в любой момент времени ток, подводимый к рельсовой линии через эталонное сопротивление, может быть рассчитан как отношение напряжения на эталонном сопротивлении к величине этого сопротивления. В это же время входное сопротивление рельсовой линии может быть получено как отношение напряжения на выводах рельсовой линии к току, подводимому к рельсовой линии.
В ходе эксплуатации дополнительно осуществляется измерение расстояния до железнодорожного подвижного состава (X) вдоль рельсовой линии, отсчитываемое от границы рельсовой линии обозначенной изолирующими стыками, ближайшими к месту подключения к рельсовой линии питания. При вступлении в пределы рассматриваемой рельсовой линии по крайней мере одной колесной пары железнодорожного подвижного состава (в шунтовом режиме работы рельсовой цепи) представляется возможным осуществить расчет величины сопротивления поездного шунта по следующей формуле:
RШ=RВхРЛ-(X*2*rР),
где RШ - сопротивление поездного шунта;
RВхРЛ - входное сопротивление рельсовой линии;
X - расстояние до железнодорожного подвижного состава вдоль рельсовой линии, отсчитываемое от границы рельсовой линии обозначенной изолирующими стыками, ближайшими к месту подключения к рельсовой линии питания;
rР - километрическое сопротивление рельса.
Устройство для автоматического измерения сопротивления поездного шунта, реализующее указанный способ, работает следующим образом.
Блок 1 питания, который может быть выполнен как самостоятельный управляемый генератор сигналов, так и в качестве аппаратуры питающего конца рельсовой цепи, вырабатывает ток необходимой величины и частоты, который передается в рельсовую линию 3 через эталонное сопротивление 2. Величины напряжений на выводах эталонного сопротивления 2 и рельсовой линии 3 подаются на соответствующие входы блока 4 деления напряжений. Блок 4 деления напряжений осуществляет в непрерывном режиме вычисление значения отношения напряжения на выводах рельсовой линии 3 к напряжению на эталонном сопротивлении 2.
Полученный результат передается в блок 5 умножения. Также, блок 5 умножения получает от блока 6 задания величины сопротивления значение эталонного сопротивления 2, которое может различаться в зависимости от схемы рельсовой цепи. Величина эталонного сопротивления 2 задается с помощью блока 6 задания величины сопротивления оператором при первоначальной настройке устройства. Блок 5 умножения осуществляет перемножение полученных на входы величин. При этом на его выходе формируется величина входного сопротивления рельсовой линии 3 в каждый момент времени.
Полученное значение регистрируется посредством блока 7 регистрации величины входного сопротивления. Блок 8 управления и задания режима работы в шунтовом режиме работы рельсовой цепи передает управляющую команду на вход блока 7 регистрации величины входного сопротивления для передачи значения величины входного сопротивления на вход блока вычитания.
Для того, чтобы определить значение сопротивления поездного шунта в любой момент времени следует из величины входного сопротивления рельсовой линии 3 вычесть величину, равную произведению удвоенного километрического сопротивления рельса на расстояние от границы рельсовой линии (изолирующих стыков) до железнодорожного подвижного состава.
Расстояние до железнодорожного подвижного состава определяется при помощи лазерного дальномера 10, установленного у границы рельсовой линии 3 (у изолирующих стыков). Расстояние от железнодорожного подвижного состава до границы рельсовой линии 3 передается на вход блока 9 вычитания, который осуществляет вычитание из величины входного сопротивления рельсовой линии 3 величины произведения удвоенного километрического сопротивления рельса на расстояние до железнодорожного подвижного состава.
Полученное значение передается к блоку 11 регистрации сопротивления поездного шунта, который, в свою очередь, передает его к блоку 12 индикации и блоку 13 памяти. Блок 12 индикации предназначен для информирования оператора о текущем сопротивлении поездного шунта и может быть выполнен в качестве жидкокристаллического дисплея. Блок памяти предназначен для долговременного хранения результатов проведенных измерений и может быть выполнен в виде съемной карты памяти.
Предлагаемые способ и устройство, его реализующее могут использоваться для измерений сопротивлений рельсовых линий, в частности сопротивлений изоляции и шунта с учетом влияния сопротивления рельсовых нитей как самостоятельно, так и в составе систем интервального и оперативного регулирования движения поездов, систем технической диагностики и мониторинга состояния рельсовых цепей, а также в комплексных системах управления инфраструктурой железнодорожного транспорта.
1. Способ автоматического измерения сопротивления поездного шунта, заключающийся в измерении величин напряжения на выводах эталонного сопротивления и напряжения на выводах рельсовой линии, вычислении величины входного сопротивления рельсовой линии как произведения отношения измеренного напряжения на выводах рельсовой линии к измеренному напряжению на эталонном сопротивлении и величины эталонного сопротивления, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется измерение расстояния до железнодорожного подвижного состава вдоль рельсовой линии, отсчитывая от границы рельсовой линии, обозначенной изолирующими стыками, ближайшими к месту подключения к рельсовой линии питания, и вычисление величины сопротивления поездного шунта как разности входного сопротивления рельсовой линии и произведения удвоенного километрического сопротивления рельса на расстояние до железнодорожного подвижного состава вдоль рельсовой линии, отсчитывая от границы рельсовой линии, обозначенной изолирующими стыками, ближайшими к месту подключения к рельсовой линии питания.
2. Устройство автоматического измерения сопротивления поездного шунта для осуществления способа по п. 1, содержащее блок питания, подключенный к рельсовой линии через эталонное сопротивление, блок регистрации величины входного сопротивления и блок памяти, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок деления напряжений, к входам которого подведены напряжения между выводами эталонного сопротивления и рельсовой линией, блок умножения, блок задания величины сопротивления, блок управления и задания режима работы, блок вычитания, радиолокационный дальномер, блок регистрации сопротивления поездного шунта и блок индикации; при этом к первому входу блока умножения подключен выход блока деления напряжений, а ко второму его выходу подключен выход блока задания величины сопротивления; к первому входу блока регистрации величины входного сопротивления подключен выход блока умножения, а ко второму его входу подключен выход блока управления и задания режима работы; к первому входу блока вычитания подключен выход блока регистрации величины входного сопротивления, ко второму входу блока вычитания подключен выход радиолокационного дальномера, выход блока вычитания соединен со входом блока регистрации сопротивления поездного шунта, первый выход которого соединен со входом блока индикации, а второй выход которого соединен со входом блока памяти.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок памяти выполнен в виде съемной карты памяти.
4. Устройство по любому из пп. 2, 3, отличающееся тем, что блок индикации выполнен в виде жидкокристаллического дисплея.
