УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СВОБОДНОСТИ РЕЛЬСОВЫХ ЛИНИЙ
DEVICE TO CONTROL TRACK UNOCCUPANCY

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике для регулирования движения поездов.
Известна рельсовая цепь, содержащая путевой генератор, рельсовую линию, согласующие трансформаторы, выпрямитель, резистор, логические элементы, аналого-цифровой преобразователь, регистр, генератор, субтрактор, путевой приемник, конденсатор, мультиплексор, два триггера [Патент №2238868, B61L 23/16, «Рельсовая цепь», авторы: Полевой Ю.И., Полевая Л.В., Яковлев В.П., Смышляев В.А., Гуменников В.Б., Алиев М.М., БИ 30, 2003].
Недостатком известной рельсовой цепи является низкая надежность работы при пониженном сопротивлении изоляции.
Известно устройство контроля свободности путевых участков, содержащее генератор импульсов, первый и второй счетчики, мультиплексор, триггер четности, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй регистры, сумматор, демультиплексор, программируемое постоянное запоминающее устройство, субтрактор, цифровой фильтр, элемент И, триггеры фиксации рельсовых цепей [Патент №2025358, B61L 23/16, «Способ контроля свободности путевых участков и устройство для его осуществления», авторы: Полевой Ю.И., Стрельцов С.К., Мазалова И.А., Кравцова Н.А., 1994].
Недостатком данного устройства является низкая надежность контроля свободности рельсовой линии (путевого участка).
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение достоверности контроля состояния рельсовых линий.
Технический результат достигается тем, что устройство для контроля свободности рельсовых линий, содержащее генератор импульсов, мультиплексор, первый счетный триггер, триггер четности, аналого-цифровой преобразователь, первый регистр, сумматор, демультиплексор, программируемые постоянное запоминающее устройство, второй регистр, субтрактор, цифровой фильтр, логический элемент И, D-триггеры фиксации состояния рельсовых линий, второй счетный триггер, дополнительно снабжено выпрямителем, фильтром низких частот, вторым программируемым постоянным запоминающим устройством, вторым субтрактором и вторым цифровым фильтром, причем выход генератора тактовой частоты соединен с одним из входов логического элемента и входом синхронизации первого регистра, а также с тактовым входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен с тактовым входом триггера четности и входом обнуления первого регистра, выходная шина данных которого соединена с одной из входных шин сумматора, а вторая входная шина - с выходной шиной аналого-цифрового преобразователя и одной из входных шин второго и первого субтракторов, выходы которого через первый цифровой фильтр соединены с входами данных D-триггеров фиксации состояния рельсовых цепей, тактовые входы которых соединены с соответствующими выходами демультиплексора, а входы аналого-цифрового преобразователя через фильтр низких частот, выпрямитель, мультиплексор подсоединены к рельсовым линиям, шина адресного входа которых соединена с выходной шиной первого счетчика и аналогичным входом демультиплексора, разрешающий вход которого соединен с обратным выходом триггера четности и входом синхронизации второго регистра, выходная шина которого соединена со второй входной шиной первого субтрактора и входной шиной второго программируемого постоянного запоминающего устройства, выходная шина которого соединена с одной из входных шин второго субтрактора, выходы которого соединены через второй цифровой фильтр и логический элемент с тактовым входом второго счетчика, вход обнуления которого соединен с прямым выходом триггера четности, а выходная шина этого счетчика соединена со второй входной шиной первого программируемого постоянного запоминающего устройства, выходная шина которого соединена с входной шиной второго регистра, а первая входная шина первого программируемого постоянного запоминающего устройства соединена с выходной шиной сумматора и входной шиной данных первого регистра.
Дополнительное введение выпрямителя, фильтра низких частот, второго программируемого постоянного запоминающего устройства, второго субтрактора и второго цифрового фильтра позволяет определить свободность рельсовых линий, не подверженных влиянию шунта, что позволяет более достоверно определить пороговые значения занятия и освобождения, что, в свою очередь, повышает достоверность контроля состояния рельсовой линии.
На фиг.1 представлена схема устройства контроля свободности рельсовых линий.
Устройство состоит из генератора тактовой частоты 1, первого счетчика 2, мультиплексора 3, выпрямителя 4, фильтра нижних частот 5, триггера четности 6, аналого-цифрового преобразователя 7, первого регистра 8, сумматора 9, демультиплексора 10, первого программируемого постоянного запоминающего устройства 11, второго регистра 12, первого субтрактора 13, первого цифрового фильтра 14, второго программируемого постоянного запоминающего устройства 15, второго субтрактора 16, второго цифрового фильтра 17, логического элемента 18, D-триггеров фиксации состояния рельсовых линий 19-22, второго счетчика 23.
Выход генератора тактовой частоты 1 соединен с одним из входов логического элемента 18 и входом синхронизации первого регистра 8, а также с тактовым входом первого счетчика 2. Выход переполнения второго счетчика 2 соединен с тактовым входом триггера четности 6 и входом обнуления первого регистра 8, выходная шина данных которого соединена с одной из входных шин сумматора 9. Вторая входная шина сумматора 9 соединена с выходной шиной аналого-цифрового преобразователя 7 и одной из входных шин второго 16 и первого 13 субтракторов. Выходы первого субтрактора 13 через первый цифровой фильтр 14 соединены с входами данных D-триггеров фиксации состояния рельсовых линий 19-22, тактовые входы которых соединены с соответствующими выходами демультиплексора 10. Входы аналого-цифрового преобразователя 7 через фильтр низких частот 5, выпрямитель 4 и мультиплексор 3 подсоединены к рельсовым цепям. Шина адресного входа мультиплексора 3 соединена с выходной шиной первого счетчика 2 и аналогичным входом демультиплексора 10, разрешающий вход которого соединен с обратным выходом триггера четности 6 и входом синхронизации второго регистра 12. Выходная шина второго регистра 12 соединена со второй входной шиной первого субтрактора 13 и входной шиной второго программируемого постоянного запоминающего устройства 15, выходная шина которого соединена с одной из входных шин второго субтрактора 16. Выходы второго субтрактора 16 соединены через второй цифровой фильтр 17 и логический элемент 18 с тактовым входом второго счетчика 23, вход обнуления которого соединен с прямым выходом триггера четности 6. Выходная шина этого счетчика соединена со второй входной шиной первого программируемого постоянного запоминающего устройства 11, выходная шина которого соединена с входной шиной второго регистра 12. Первая входная шина первого программируемого постоянного запоминающего устройства 11 соединена с выходной шиной сумматора 9 и входной шиной данных первого регистра 8.
Устройство работает следующим образом.
Генератор 1 воздействует на первый счетчик 2, состояние выходной шины которого определяет адрес (номер) контролируемой рельсовой линии, благодаря чему мультиплексор 3 поочередно подключит к входу АЦП 7 рельсовые линии через выпрямитель 4 и фильтр низких частот 5, и на выходе демультиплексора DMX 10 понижается потенциал на той шине, которая соответствует номеру контролируемой рельсовой линии. Выход переполнения Р первого счетчика 2 после каждого цикла опроса стирает информацию в первом регистре 8. Этот же выход воздействует на вход триггера четности 6, благодаря которому в конце нечетного цикла опроса (нечетному циклу соответствует пониженный потенциал на прямом выходе триггера 6, четному - повышенный), когда снижается потенциал на выходе триггера 6, во второй регистр 12 заносится двоичное число о среднем значении напряжения конца рельсовой линии и растормаживается работа демультиплексора 10.
пз
ф1
пз
пз
ф1
пз
ф
пз
ф
пз
ф
пз
ф
В момент начала четного цикла опроса повышается потенциал на выходе Q триггера 6 и обнуляется второй счетчик 23. В этот момент напряжение конца первой рельсовой линии (номер рельсовой линии определяется первым счетчиком 2 через аналого-цифровой преобразователь 7) воздействует на входную шину А первого 13 и второго 16 субтракторов. На входной шине В первого субтрактора 13 сохраняется пороговое значение напряжения U. При этом на его выходной шине появляется значение разности между фактическим значением напряжения первой рельсовой линии U и U. Входные и выходные шины первого и второго субтракторов 13 и 16, первого и второго регистров 8 и 12, сумматора 9, первого и второго запоминающего устройств 11 и 15, а также выходная шина аналого-цифрового преобразователя 7 имеют по шесть линий, т.е. транслируемые по этим шинам двоичные числа шестиразрядные. Все разнообразие напряжений должно укладываться в 64 градации. Допустимое несоответствие между U и U может быть только в двух младших разрядах. Поэтому к входу первого цифрового фильтра 14 подключаются только линии четырех старших разрядов выходной шины первого субтрактора 13. При U>U и U<U на одну-две единицы или U=U потенциалы входных шин первого цифрового фильтра 14 одинаковы. На входе первого цифрового фильтра 14 потенциал понижен. Если наступает другое соотношение двоичной информации, отражающей U и U, то на выходе первого фильтра 14 повышается потенциал. Состояние выхода первого фильтра 14 сказывается на том триггере фиксации состояния рельсовой линии 19-22, на входе синхронизации которого в этот момент повышается потенциал за счет демультиплексора 10.
пз
пвл
пз
вл
пвл
вл
пвл
ф1
пвл
На вход второго программируемого постоянного запоминающего устройства 15 подается информация о напряжении U. Это устройство запрограммировано таким образом, что каждому значению входа (каждому адресу) соответствует значение выхода, которое удовлетворяет выражению U=U·K, где U - напряжения порога влияния; K - коэффициент влияния, характеризующий влияние шунта на рельсовую линию. На входной шине В второго субтрактора 16 сохраняется значение напряжения U. При этом на его выходной шине появляется значение разности между фактическим значением напряжения первой рельсовой линии U и U, которое и подается на входы второго цифрового фильтра 17. Информация со второго фильтра 17 поступает на вход элемента 18, делая его прозрачным для импульсов с тактового генератора 1.
пз
ф1
ф2
ф15
с
сн
с
сн
Таким образом, на выходе второго счетчика 23 в конце нечетного цикла опроса появляется информация о количестве свободных рельсовых линий, влияние на которые шунт не оказывает. Эта информация вместе с информацией о суммарном значении напряжения на концах всех РЛ поступает на адресные входы первого программируемого запоминающего устройства 11. Это устройство запрограммировано так, что каждому значению входа (каждому адресу) соответствует значение выхода, которое удовлетворяет выражению U=((U+U+…+U)/n)·K, где n - количество свободных рельсовых цепей, не подверженных влиянию шунта; K - коэффициент снижения напряжения. После окончания каждого нечетного цикла эта информация заносится во второй регистр 12. Накопление информации в сумматоре 9 осуществляется посредством аналого-цифрового преобразователя 7 и первого регистра 8.
К моменту подключения к аналого-цифровому преобразователю 7 следующей рельсовой линии осуществляется запись информации с выхода сумматора 9 в регистр 8. Затем происходит суммирование двоичных чисел с выхода аналого-цифрового преобразователя 7 и первого регистра 8. Перед подключением следующей рельсовой линии для контроля полученный результат вновь записывается в первый регистр 8.
Предлагаемое устройство позволяет повысить безопасность движения за счет достоверного контроля состояния рельсовых линий.