УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ СТЫКОВ В ТОНАЛЬНЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЯХ
DEVICE FOR CONTROL OF THE STATE OF INSULATING JOINTS IN TONAL RAIL CIRCUITS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивает повышение устойчивости работы тональных рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации.
Уровень техники
Изолирующие стыки являются одними из наименее надежных элементов рельсовых линий в рельсовых цепях. В станционных тональных рельсовых цепях изолирующие стыки обеспечивают получение четких границ между контролируемыми участками путей: приемоотправочными путями, стрелочными и бесстрелочными секциями, тупиками.
Состояние изолирующих стыков в эксплуатируемых рельсовых цепях в настоящее время непрерывно не контролируется. В результате в предотказном состоянии они могут находиться неопределенно долго.
Несимметричное ухудшение состояния изолирующих стыков, разделяющих станционные тональные рельсовые цепи, приводит к увеличению асимметрии тягового тока в рельсовых нитях рельсовых линий, что увеличивает уровень помех от гармоник тягового тока в локомотивных приемниках автоматической локомотивной сигнализации. В результате растет количество сбоев в работе этой аппаратуры [1].
Симметричное ухудшение состояния изолирующих стыков, разделяющих рельсовые цепи, усиливает кондуктивную связь между смежными рельсовыми цепями. Поскольку такое ухудшение не контролируется, в конечном итоге оно приводит к пробою изоляции рассматриваемых стыков. Это приводит к появлению ложной занятости свободной смежной рельсовой цепи, расположенной перед движущимся поездом или маневровым маршрутом, вследствие шунтирования ее приемника колесными парами подвижного состава. Следствием является перекрытие на запрещающее показание светофора, к которому движется поезд или маневровый маршрут. Использование в такой ситуации экстренного торможения или срабатывание автостопа приводит к снижению уровня безопасности и нарушению бесперебойности движения поездов [2].
Появление такой ложной занятости станционной тональной рельсовой цепи или увеличение интенсивности сбоев в работе автоматической локомотивной сигнализации может вызываться рядом причин. Заключение о том, что отказ именно изолирующих стыков вызвал отказ в работе рельсовых цепей или сбоев в работе автоматической локомотивной сигнализации является непростой задачей и часто занимает достаточно долгое время. Восстановление работоспособности отказавшего изолирующего стыка трудоемко и занимает тоже достаточно много времени. Поэтому пробой изолирующих стыков оказывает заметное влияние на безопасность и бесперебойность движения поездов.
Известно устройство для контроля состояния изолирующих стыков, в котором ответвляющийся в изолирующий стык с пониженным его сопротивлением переменный тяговый ток используется как испытательный сигнал, величина которого зависит от величины сопротивления изолирующего стыка [3]. Однако это устройство может использоваться только на участках железных дорог, электрифицированных на переменном токе, а чувствительность устройства и, следовательно, своевременность обнаружения неисправности изолирующего стыка зависит от величины тягового тока, текущего по рельсовой линии.
Известно устройство для измерения сопротивления изолирующих стыков, обеспечивающее получение требуемой точности измерений в рельсовых цепях любого типа [4]. Это устройство универсально. Однако устройство отличается относительно большой сложностью из-за необходимости использования специального генератора испытательного сигнала и дополнительного канала измерения, обеспечивающего отстройку от токов испытательного сигнала, уходящих в электрические цепи, параллельные измеряемому стыку.
В тональных рельсовых цепях контроль состояния изолирующих стыков можно обеспечить более простым устройством.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является обеспечение контроля состояния изолирующих стыков, разделяющих тональные рельсовые цепи, более простыми техническими средствами.
Технический результат заключается в повышении надежности контроля состояния изолирующих стыков с одновременным упрощением конструкции.
Для достижения технического результата предложено устройство для контроля состояния изолирующих стыков в тональных рельсовых цепях, содержащее подключенные к передатчикам и/или приемникам рельсовых цепей по разные стороны от контролируемых изолирующих стыкав полосовые фильтры, соединенные своими выходами со входами делителя напряжений, и блок сигнализации, при этом с целью обеспечение контроля более простыми техническими средствами состояния изолирующих стыков, разделяющих тональные рельсовые цепи, оно снабжено выпрямительным устройством, интегратором и двумя пороговыми элементами, причем выпрямительное устройство подключено своим входом к выходу делителя напряжения, а выходом оно подключено к входу интегратора, выход которого соединен со входами двух пороговых элементов, подключенных своими выходами ко входам блока сигнализации, а полосовые фильтры настраиваются на пропуск сигнального тока одной из смежных тональных рельсовых цепей.
Краткое описание чертежей
На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.
Осуществление изобретения
1
2
1
2
Смежные станционные тональные рельсовые цепи 1 с несущей частотой сигнального тока ƒ и 2 с несущей частотой сигнального тока ƒ разделены изолирующими стыками 3, 4 и снабжены дроссель-трансформаторами 5, 6. К дроссель-трансформаторам 3, 4 подключены передатчики и/или приемники 7, 8 смежных рельсовых цепей соответственно 1, 2, настроенные на несущие частоты соответственно ƒ, ƒ этих рельсовых цепей.
1
1
Устройство снабжено двумя полосовыми фильтрами 9 и 10, настроенными на пропуск сигнального тока с частотой одной из смежных рельсовых цепей. На схеме показан вариант, когда на вход фильтра 10 подается снимаемое с передатчика и/или приемника рельсовой цепи 1 напряжение с несущей сигнальной частотой ƒ. На вход фильтра 9 подается напряжение той же частоты ƒ, снимаемое с передатчика и/или приемника рельсовой цепи 2, подключенного по другую сторону от изолирующих стыков 3 и 4.
Выходные сигналы полосовых фильтров 9 и 10 подаются на входы делителя напряжения 11, соединенного своим выходом через выпрямительное устройство 12 и интегратор 13 с пороговыми элементами 14 и 15, один из которых 14 срабатывает при наступлении предотказного состояния изолирующих стыков, а другой 15 срабатывает при пробое изолирующих стыков. Выходные сигналы пороговых элементов подаются на блок сигнализации 16.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что схема его проще относительно прототипа за счет исключения генератора частоты, измерительных катушек, одной пары полосовых фильтров, одного делителя напряжения, перемножителя и сумматора. Устройство дополнительно снабжено выпрямительным устройством 12, интегратором 13 и двумя пороговыми элементами 14, 15, а оба полосовых фильтра 9 и 10 настраиваются на пропуск сигнала с несущей частотой одной из смежных тональных рельсовых цепей.
Устройство работает следующим образом при указанном включении его элементов и при указанных их настройках.
1
Перед включением в работу полосовые фильтры 9 и 10 настраиваются га пропуск сигналов с несущей частотой ƒ рельсовой цепи 1. Пороговый элемент 14 настраивается на срабатывание при уровне сигнала на его входе, соответствующего предотказному состоянию изолирующих стыков. Пороговый элемент 15 настраивается на срабатывание при уровне сигнала на его входе, соответствующего пробою изолирующих стыков.
1
На вход полосового фильтра 10 подается напряжение с частотой ƒ, снимаемое с основной обмотки дроссель-трансформатора 5, установленного по одну сторону изолирующих стыков 3, 4. На вход полосового фильтра 9 подается напряжение с этой же частотой, снимаемое с основной обмотки дроссель-трансформатора 6, установленного по другую сторону изолирующих стыков 3, 4.
1
При ухудшении состояния изолирующих стыков 3, 4 растет утечка сигнального тока с частотой ƒ из рельсовой цепи 1 в рельсовую цепь 2, в результате чего растет напряжение с этой частотой на основной обмотке дроссель-трансформатора 6.
1
1
Выходные сигналы полосовых фильтров 9 и 10 подаются на входы делителя напряжения 11. Уровень сигнала на выходе делителя напряжения 11 пропорционален величине отношения напряжения с частотой ƒ на основной обмотке дроссель-трансформатора 6 к напряжению с этой частотой на основной обмотке дроссель-трансформатора 5. С ухудшением состояния изолирующих стыков 3 и 4 уровень сигнала на выходе делителя напряжения 11 растет. Выпрямительное устройство 12 преобразует сигнал с частотой ƒ на выходе делителя напряжения 11 в сигнал постоянного тока.
Сигнальные токи в тональных рельсовых цепях модулируются с частотой 8 или 12 Гц, поэтому напряжение на выходе выпрямительного устройства 12 пульсирует с одной из этих частот. Интегратор 13 обеспечивает сглаживание этих пульсаций.
1
1
Пороговый элемент 14 настраивается так, чтобы он срабатывал тогда, когда отношение напряжения с частотой ƒ на дроссель-трансформаторе 6 к напряжению с этой частотой на дроссель-трансформаторе 5 превысит заданный для предотказного состояния изолирующих стыков 3 и 4 уровень. За предотказное принимается такое состояние изолирующих стыков 3 и 4, при котором напряжение помехи с частотой ƒ за ними в рельсовой цепи 2 не превышает установленный уровень. За этот уровень может быть принято, например, такое состояние изолирующих стыков, при котором с принятой вероятностью шунтирование рельсовой цепи 1 или 2 не приводит к ложному шунтировании смежной рельсовой цепи.
1
Пороговый элемент 15 настраивается на срабатывание в том случае, когда произойдет пробой изолирующих стыков, при котором входной сигнал с частотой ƒ на входе полосового фильтра 9 становится близким по величине с входным сигналом этой частоты или равным ему на входе полосового фильтра 10.
При подаче на один вход блока сигнализации 16 напряжения с выхода порогового элемента 14 вырабатывается сигнал о наступлении предотказного состояния изолирующих стыков 3, 4. При подаче на второй вход блока сигнализации 16 напряжения с выхода порогового элемента 15 вырабатывается сигнал о пробое изолирующих стыков 3,4.
Литература
1. Шаманов В.И. Электромагнитная совместимость систем железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 244 с.
2. Шаманов В.И. Математическое моделирование взаимного влияния рельсовых трактов передачи через разделительные стыки // Деп. в ЦНИИТЭИ МПС. - М.: 1988. - №4297. - 19 с.
3. Шаманов В.И., Чабан П.Н. Устройство для контроля состояния изолирующих стыков в рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока. Патент РФ №109723 от 27.10.2011 г. Бюллетень изобретений 2011, №30.
4. Шаманов В.И., Михалдык В.П., Шаманова С.И., Никулин Л.В. Устройство для измерения сопротивления изолирующих стыков рельсовых цепей. Авторское свидетельство на изобретение №1284874 от 29.05.85. (СССР). Бюллетень изобретений, 1987, №3.