СПОСОБ ФАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ТОКА ПРОВОДИМОСТИ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ
METHOD OF PHASE-SENSITIVE EVALUATION OF TRACK CIRCUIT CONDUCTION CURRENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к фазочувствительной оценке тока проводимости рельсовой цепи, являющейся частью сигнального оборудования железных дорог. Токи проводимости генерируются в приводах железнодорожного подвижного состава с асинхронными двигателями, в которые подается тяговое напряжение постоянного или переменного тока. Токи проводимости протекают по рельсовой цепи, поскольку один или оба рельса являются частью обратной линии в направлении второй полярности напряжения в рабочем проводе.
Предпосылки создания изобретения
Известно, что токи проводимости, протекающие по рельсовым цепям, определяют аналоговым способом с использованием аналогового избирательного амперметра, который непосредственно определяет действующее значение токов проводимости в области частот рельсовой цепи, или также цифровым способом с использованием гармонического анализа в области частот рельсовой цепи.
Недостатком известных способов оценки тока проводимости является то, что в большинстве случаев они не обеспечивают верную оценку токов проводимости, из-за чего результат оценки часто неточен и даже может вводить в заблуждение. Во многих случаях не принимается во внимание, что не все токи проводимости заданной плотности в полосе частот соответствующей рельсовой цепи являются создающими угрозу безопасности токами. Создающими угрозу безопасности токами являются токи, продолжительность, плотность, частота и соответствующая фаза которых способны вызвать возбуждение принимающего их фазочувствительного двухфазного путевого приемника.
Краткое изложение сущности изобретения
Упомянутые недостатки существующего способа оценки тока токов проводимости, протекающего по рельсовым цепям сигнального оборудования железных дорог, устранены или значительно ограничены в способе фазочувствительной оценки тока проводимости рельсовой цепи согласно настоящему изобретению, в котором с помощью анализатора анализируют течение тока проводимости, исследуемого на наличие первой частоты рельсовой цепи, которой присвоено первое временное окно, и после деления на временные сегменты с помощью первого временного окна устанавливают значения всех первоочередных парциальных амплитуд действительных значений тока проводимости, а также значения всех соответствующих первоочередных парциальных фаз непосредственных значений тока проводимости. Значения всех первоочередных действующих составляющих, т.е. первой первоочередной действующей составляющей, второй первоочередной действующей составляющей, вплоть до последней первоочередной действующей составляющей создающих угрозу безопасности токов первой частоты устанавливают по отношению к эталонной фазирующей цепи, т.е. по отношению к первой эталонной фазе, второй эталонной фазе, вплоть до последней эталонной фазы. Первую первоочередную действующую составляющую или вторую первоочередную действующую составляющую или вплоть до последней первоочередной действующей составляющей создающих угрозу безопасности токов первой частоты оценивают как имеющую верхнее предельное значение, если на одной полярности, т.е. на соответствующей фазе в течение определенного времени, превышающего критическое время, она имеет верхнее предельное значение, достаточное для возбуждения путевого приемника с точки зрения критерия создающих угрозу безопасности токов. Анализируют течение тока проводимости, исследуемого на наличие второй частоты рельсовой цепи, которой присвоено второе временное окно, и после деления на временные сегменты с помощью временного окна устанавливают значения всех второочередных парциальных амплитуд действительных значений тока проводимости, а также значения всех соответствующих второочередных парциальных фаз действительных значений тока проводимости. Значения всех второочередных действующих составляющих, т.е. первой второочередной действующей составляющей, второй второочередной действующей составляющей, вплоть до последней второочередной действующей составляющей создающих угрозу безопасности токов второй частоты, устанавливают по отношению к эталонной фазирующей цепи, т.е. по отношению к первой эталонной фазе, второй эталонной фазе, вплоть до последней эталонной фазы. Первую второочередную действующую составляющую или вторую второочередную действующую составляющую или вплоть до последней второочередной действующей составляющей создающих угрозу безопасности токов второй частоты оценивают как имеющую верхнее предельное значение, если на одной полярности, т.е. на соответствующей фазе в течение определенного времени, превышающего критическое время, она имеет верхнее предельное значение, достаточное для возбуждения путевого приемника с точки зрения критерия создающих угрозу безопасности токов. С помощью анализатора анализируют течение тока проводимости, исследуемого на наличие других частот рельсовой цепи, вплоть до последней частоты рельсовой цепи, которой присвоено последнее временное окно, и после деления на временные сегменты с помощью последнего временного окна устанавливают значения всех парциальных амплитуд последней очереди действительных значений тока проводимости, а также значения всех соответствующих парциальных фаз последней очереди действительных значений тока проводимости, а затем устанавливают значения всех действующих составляющих последней очереди, а именно первой действующей составляющей последней очереди, второй действующей составляющей последней очереди, вплоть до последней действующей составляющей последней очереди создающих угрозу безопасности токов последней частоты по отношению к эталонной фазирующей цепи, т.е. по отношению к первой эталонной фазе, второй эталонной фазе, вплоть до последней эталонной фазы. Первую действующую составляющую последней очереди или вторую действующую составляющую последней очереди или вплоть до последней действующей составляющей последней очереди создающих угрозу безопасности токов последней частоты оценивают как имеющую верхнее предельное значение, если на одной полярности, т.е. на соответствующей фазе в течение определенного времени, превышающего критическое время, она имеет верхнее предельное значение, достаточное для возбуждения путевого приемника с точки зрения критерия создающих угрозу безопасности токов. Если ни одна действующая составляющая, т.е. ни одна из первоочередных действующих составляющих первой частоты, ни одна из второочередных действующих составляющих второй частоты, вплоть до ни одной из действующих составляющих последней очереди последней частоты рельсовой цепи, на одной полярности, т.е. на соответствующей фазе в течение определенного времени, превышающего критическое время, не превышает верхний предел, необходимый для возбуждения путевого приемника согласно критерию создающего угрозу безопасности тока, анализатор определяет, что создающий угрозу безопасности ток имеет нижнее предельное значение.
При осуществлении анализатором анализа течения тока проводимости, исследуемого на наличие первой частоты, второй частоты, вплоть до последней частоты рельсовой цепи, наличие первой частоты, второй частоты, вплоть до последней частоты рельсовой цепи также исследуют с помощью первого адаптивного фильтра, настроенного на первую частоту, второго адаптивного фильтра, настроенного на вторую частоту, вплоть до последнего адаптивного фильтра, настроенного на последнюю частоту. С помощью таких полученных значений сигналов первой частоты, второй частоты, вплоть до последней частоты устанавливают значения всех парциальных амплитуд, т.е. первоочередных парциальных амплитуд, второочередных парциальных амплитуд, вплоть до парциальных амплитуд последней очереди действительных значений тока проводимости, а также значения всех соответствующих парциальных фаз, т.е. первоочередной парциальной фазы, второочередной парциальной фазы, вплоть до парциальной фазы последней очереди действительных значений тока проводимости.
Основное преимущество предложенного в настоящем изобретении способа фазочувствительной оценки тока проводимости рельсовой цепи заключается в том, что он позволяет правильно оценивать создающие угрозу безопасности токи, т.е. токи из перечисленных выше токов проводимости, способных вызывать возбуждение путевого приемника рельсовой цепи. Согласно изобретению создающие угрозу безопасности токи должны иметь не только частоту в соответствующем частотном диапазоне рельсовой цепи и верхнее предельное значение амплитуды, но, главным образом, они должны иметь соответствующую фазу по отношению к салонной фазе по меньшей мере на протяжении критического периода. За счет этого исключается неверная оценка этих токов проводимости, не создающих угрозу безопасности.
Краткое описание чертежей
Изобретение пояснено на обобщенных схематических чертежах,
где на фиг.1 проиллюстрирован базовый вариант осуществления,
на фиг.2 - типичный вариант осуществления эталонной фазирующей цепи,
на фиг.3 - типичное действие зависимости переменной длины временных окон от отдельных частот,
на фиг.4 - типичный вариант осуществления деления тока проводимости на сегменты с помощью первого временного окна,
на фиг.5 - пример действия критерия создающих угрозу безопасности токов относительно критического времени и верхнего предельного значения тока,
на фиг.6 - пример действия критерия создающих угрозу безопасности токов относительно соответствующей фазы,
на фиг.7 - типичный вариант осуществления способа определения частот рельсовой цепи с помощью адаптивных фильтров,
на фиг.8 - пример наложения времени при делении на временные сегменты с использованием первого временного окна.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг.1 схематически проиллюстрирован базовый вариант осуществления способа фазочувствительной оценки тока КР проводимости рельсовой цепи КО, на фиг.2 показан вариант осуществления эталонной фазирующей цепи RFS. на фиг.3 приведен пример действия зависимости временных окон СО от отдельных частот, на фиг.4 проиллюстрирован вариант осуществления тока КР проводимости на сегменты с помощью первого временного окна 1CО, на фиг.5 приведен пример действия критерия KR создающих угрозу безопасности токов ОР относительно критического времени КС и верхнего предельного значения тока, а на фиг.6 приведен пример действия критерия KR создающих угрозу безопасности токов ОР относительно соответствующей фазы KRF.
Течение тока КР проводимости, исследуемого на наличие первой частоты 1К рельсовой цепи КО, которой присвоено первое временное окно 1CО, анализируют с помощью анализатора А, который после деления на временные сегменты с помощью первого временного окна устанавливает значения всех первоочередных парциальных амплитуд 1РА действительных значений ОН тока КР проводимости, а также всех соответствующих первоочередных парциальных фаз 1PF действительных значений ОН тока КР проводимости.
Значения всех первоочередных действующих составляющих US1, т.е. первой первоочередной действующей составляющей 1US1, второй первоочередной действующей составляющей 2US1 вплоть до последней первоочередной действующей составляющей PUS1 создающих угрозу безопасности токов ОР первой частоты 1K устанавливают по отношению к эталонной фазирующей цепи RFS, т.е. по отношению к первой эталонной фазе 1RF, второй эталонной фазе 2RF, вплоть до последней эталонной фазы PRF. Первую первоочередную действующую составляющую 1US1 или вторую первоочередную действующую составляющую 2US1 или вплоть до последней первоочередной действующей составляющей PUS1 создающих угрозу безопасности токов ОР первой частоты 1К оценивают как имеющую верхнее предельное значение, если на одной полярности, т.е. на соответствующей фазе KRF в течение определенного времени, превышающего критическое время КС, она имеет верхнее предельное значение NH, достаточное для возбуждения путевого приемника KPR с точки зрения критерия KR создающих угрозу безопасности токов ОР.
Течение тока КР проводимости, исследуемого на наличие второй частоты 2К рельсовой цепи КО, которой присвоено второе временное окно 2СО, анализируют с помощью анализатора А, который после деления на временные сегменты с помощью второго временного окна устанавливает значения всех второочередных парциальных амплитуд 2РА действительных значений ОН тока КР проводимости, а также всех соответствующих второочередных парциальных фаз 2PF действительных значений ОН тока КР проводимости.
Значения всех второочередных действующих составляющих US2, т.е. первой второочередной действующей составляющей 1US2, второй второочередной действующей составляющей 2US2, вплоть до последней второочередной действующей составляющей PUS2 создающих угрозу безопасности токов ОР второй частоты 2К устанавливают по отношению к эталонной фазирующей цепи RFS, т.е. по отношению к первой эталонной фазе 1RF, второй эталонной фазе 2RF, вплоть до последней эталонной фазы PRF.
Первую второочередную действующую составляющую 1US2 или вторую второочередную действующую составляющую 2US2 или вплоть до последней второочередной действующей составляющей PUS2 создающих угрозу безопасности токов ОР второй частоты 2К оценивают как имеющую верхнее предельное значение N, если на одной полярности, т.е. на соответствующей фазе KRF в течение определенного времени, превышающего критическое время КС, она имеет верхнее предельное значение NH тока, достаточное для возбуждения путевого приемника KPR с точки зрения критерия создающих угрозу безопасности токов ОР.
Если ни одна действующая составляющая, т.е. ни одна из первоочередных действующих составляющих US1 первой частоты 1К, ни одна из второочередных действующих составляющих US2 второй частоты 2К, вплоть до ни одной из действующих составляющих USP последней очереди последней частоты РК рельсовой цепи КО. на одной полярности, т.е. на соответствующей фазе KRF в течение определенного времени, превышающего критическое время КС, не превышает верхний предел NH, необходимый для возбуждения путевого приемника KPR согласно критерию создающих угрозу безопасности токов ОР, анализатор определяет, что создающие угрозу безопасности токи ОР имеют нижнее предельное значение Р.
Предложенный в изобретении способ фазочувствительной оценки тока проводимости рельсовой цепи проиллюстрирован на фиг.7 на примере осуществления оценки соответствующих частот с помощью адаптивных фильтров, согласно которому течение тока КР проводимости, исследуемого на наличие первой частоты 1К, второй частоты 2К, вплоть до последней частоты РК рельсовой цепи КО анализируют с помощью анализатора А и с помощью первого адаптивного фильтра 1AF, настроенного на первую частоту 1К, второго адаптивного фильтра 2AF, настроенного на вторую частоту 2К, вплоть до последнего адаптивного фильтра PAF, настроенного на последнюю частоту РК, определяют наличие частоты К, т.е. первой частоты 2K, второй частоты К, вплоть до последней частоты РК. Такие полученные значения сигналов первой частоты 1К, второй частоты 2К, вплоть до последней частоты РК используют для определения значений всех парциальных амплитуд, т.е. первоочередных парциальных амплитуд 1РА, второочередных парциальных амплитуд 2РА, вплоть до парциальных амплитуд РРА последней очереди действительных значений ОН тока КР проводимости, а также значений всех соответствующих парциальных фаз, т.е. первоочередной парциальной фазы 1PF, второочередной парциальной фазы 2PF, вплоть до парциальной фазы PPF последней очереди действительных значений ОН тока КР проводимости.
Как показано на фиг.1, на которой схематически проиллюстрирован базовый вариант осуществления, ток КР проводимости замнут в токовой цепи, в которую входит источник ZTN напряжения в рабочем проводе, токоприемник Т, приводы PDV железнодорожного вагона DV, дополнительная рельсовая цепь КО, из которой ток возвращается в источник ZTN напряжения в рабочем проводе. В данном варианте осуществления течение тока КР проводимости улавливает датчик S, расположенный на железнодорожном вагоне DV, после чего его анализирует анализатор А.
Как показано на фиг.2, в упомянутом варианте осуществления эталонная фазирующая цепь RFS реализована таким образом, что первая эталонная фаза 1RF сдвинута относительно второй эталонной фазы 2RF и далее на одинаковый угол в 30°.
Как показано на фиг.3, в зависимости от временных окон СО на частоте К соответствующим частотам, т.е. первой частоте 1К, второй частоте 2К, (n-1)-ной частоте [n-1]К, n-ной частоте nК, (n+1)-ной частоте [n+1]К, предпоследней частоте [Р-1]К и, в конечном итоге, последней частоте РК присвоено преимущественно с переменным значением первое временное окно 1СО, второе временное окно 2CО, вплоть до последнего временного окна РСО.
На фиг.4 приведен пример применения деления на временные сегменты тока КР проводимости с помощью первого временного окна 1СО. Показана зависимость тока КР проводимости от времени t.
Как показано на фиг.5, в упомянутом примере применения критерия KR создающих угрозу безопасности токов ОР исходя из критического времени КС и верхнего предельного значения NH, соответствующего действующему значению плотности тока возбуждения путевого приемника KPR, первое докритическое время 1С равно второму докритическому времени 2С, и каждое из них может иметь значение, например, равное 100 мс.
На фиг.6 показано применение критерия KR создающих угрозу безопасности токов ОР к соответствующей фазе KRF, где поле соответствующей фазы KRF обозначено сплошной линией, проходящей под углом 180°, т.е. через половину площади данной конфигурации, иными словами, одну из полярностей возможных фаз.
На фиг.7 приведен пример альтернативного способа определения частоты К, т.е. первой частоты 1К, второй частоты 2К, вплоть до последней частоты РК с помощью первого адаптивного фильтра 1AF, второго адаптивного фильтра 2AF, вплоть до последнего адаптивного фильтра PAF.
На фиг.8 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления изобретения, в котором при делении на временные сегменты с использованием первого временного окна 1СО применяют временное наложение 1СР на открытых участках анализируемого течения тока КР проводимости.
Как показано на фиг.1, на которой в обобщенном виде схематически проиллюстрирован базовый вариант осуществления изобретения, на фиг.2, на которой показан пример реализации эталонной фазирующей цепи RFS, на фиг.4, на которой проиллюстрирован пример деления на временные сегменты тока КР проводимости с помощью первого временного окна 1СО, на фиг.5, на которой проиллюстрировано применение критерия KR создающих угрозу безопасности токов ОР исходя из критического времени КС и верхнего предельного значения NH создающего угрозу безопасности тока ОР, а также на фиг.6, на которой проиллюстрирован пример применения критерия KR создающих угрозу безопасности токов ОР исходя из соответствующей фазы KRF, путем насыщения тока КР проводимости с помощью эталонной фазирующей цепи RFS на каждой частоте, т.е. первой частоте 1К, второй частоте 2К, вплоть до последней частоты РК рельсовой цепи КО, определяют действующие составляющие, т.е. первоочередную действующую составляющую US1 первой частоты 1К, второочередную действующую составляющую US2 второй частоты 2К, вплоть до действующей составляющей USP последней очереди последней частоты РК, и отображают относительно упомянутой эталонной фазирующей цепи RFS с возможностью их оценки по отдельности.
Чтобы ток КР проводимости был оценен как создающий угрозу безопасности ток ОР, он должен на протяжении критического времени КС иметь соответствующую фазу KRF, т.е. каждая действующая составляющая должна иметь только одну полярность, а также должна достигать верхнего предельного значения NH, необходимого для возбуждения путевого приемника KPR.
Преимущество переменных временных окон СО при делении на временные сегменты течения тока КР проводимости с помощью временного окна, например первого временного окна 1СО в зависимости от первой частоты 1К, второй частоты 2К, вплоть до последней частоты РК, состоит в возможности преимущественно избирательной оценки создающих угрозу безопасности токов ОР. а не отдельных временных окон СО, т.е. первого временного окна 1СО, второго временного окна 2СО, вплоть до последнего временного окна РСО, имеющих постоянное значение.
Как следует из показанного на фиг.7 примера применения оценки соответствующих часто с помощью адаптивных фильтров, анализатор А оценивает токи КР проводимости, при этом с помощью первого адаптивного фильтра 1AF, настроенного на первую частоту 1К, второго адаптивного фильтра 2AF, настроенного на вторую частоту 2К, вплоть до последнего адаптивного фильтра PAF, настроенного на последнюю частоту РК, исследуют наличие первой частоты 1К, второй частоты 2К, вплоть до последней частоты РК. За счет этого обеспечивают альтернативную реализацию деления на временные сегменты с помощью временных окон СО в зависимости от первой частоты 1К, второй частоты 2К, вплоть до последней частоты РК.
Промышленная применимость
Как следует из изложенного выше описания, предложенный в изобретении способ фазочувствительной оценки тока КР проводимости рельсовой цепи КО может применяться при анализе токов КР проводимости, генерируемых асинхронными тяговыми двигателями высокой мощности. Это в основном относится к случаю, когда токи КР проводимости, генерируемые асинхронными тяговыми двигателями, могут включать создающие угрозу безопасности токи ОР, вплоть до верхнего предельного значения NH, способные вызывать ложное и очень опасное возбуждение путевого приемника KPR соответствующей рельсовой цепи КО.
Список обозначений
КР - ток проводимости
КО - рельсовая цепь
1К - первая частота
2К - вторая частота
РК - последняя частота
К - частота
1СО - первое временное окно
2СО - второе временное окно
РСО - последнее временное окно
СО - временное окно
А - анализатор
ОН - действительные значения
1PF - первоочередная парциальная фаза
2PF - второочередная парциальная фаза
PPF - парциальная фаза последней очереди
1US1 - первая первоочередная действующая составляющая
2US1 - вторая первоочередная действующая составляющая
PUS1 - последняя первоочередная действующая составляющая
1US2 - первая второочередная действующая составляющая
2US2 - вторая второочередная действующая составляющая
PUS2 - последняя второочередная действующая составляющая
USP - действующая составляющая последней очереди
1USP - первая действующая составляющая последней очереди
2USP - вторая действующая составляющая последней очереди
PUSP - последняя действующая составляющая последней очереди
RES - эталонная фазирующая цепь
1RF - первая эталонная фаза
2RF - вторая эталонная фаза
PRF - последняя первая эталонная фаза
KRF - соответствующая фаза
КС - критическое время
1С - первое докритическое время
2С - второе докритическое время
NH - верхнее предельное значение создающих угрозу безопасности токов
KPR - путевой приемник
KR - критерий
N - верхнее предельное значение
Р - нижнее предельное значение
1РА - первоочередные парциальные амплитуды
2РА - второочередные парциальные амплитуды
РРА - парциальные амплитуды последней очереди
Т - токоприемник
ZTN - источник напряжения в рабочем проводе
DV - железнодорожный вагон
PDV - привод железнодорожного вагона
S - датчик
1AF - первый адаптивный фильтр
2AF - второй адаптивный фильтр
PAF - последний адаптивный фильтр
1СР - первое временное наложение