СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЙ РАЗВЕТВЛЕННОЙ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ В ГОРЛОВИНАХ СТАНЦИИ
METHOD FOR MONITORING CONDITIONS OF A BRANCHED TRACK CIRCUIT IN THE NECK OF A STATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для регулирования движения на станции.
Уровень техники
Известен способ контроля состояний рельсовой цепи методом сравнения напряжений приемных концов смежных рельсовых цепей. При снижении напряжения приемного конца рассматриваемой рельсовой цепи относительно одноименного напряжения следующей по ходу движения поезда рельсовой цепи на 50% фиксируется занятие рельсовой цепи. При достижении напряжения приемного конца рассматриваемой рельсовой цепи значения 75% одноименного напряжения предыдущей по ходу движения поезда рельсовой цепи фиксируется освобождение рельсовой цепи. Такой метод контроля состояний рельсовой цепи называют соотносительным методом контроля. [Совершенствование методов контроля состояния железнодорожных путевых участков. Полевой Ю.И. - Самара: Самарский научный центр Российской академии наук, Самарский университет путей сообщения, 2009, 135 с. (стр. 48-70)].
Недостатком способа является то, что при значительной продольной асимметрии сопротивления балласта возможен недостоверный контроль состояний рельсовой цепи.
Известен способ контроля состояний рельсовой линий с помощью сравнений напряжений приемного конца рельсовой цепи, измеренных в различные моменты времени. Первоначально определяется опорное напряжение, которое является усредненным значением напряжений, измеренных за фиксированный промежуток времени перед занятием рельсовой цепи. Затем определяется пороговое напряжение занятия, которое составляет 50% от опорного напряжения, и пороговое напряжение освобождения, которое составляет 75% от порогового напряжения. При снижении текущего напряжения приемного конца рельсовой цепи ниже порогового значения занятия фиксируется занятие рельсовой цепи. При превышении текущим напряжением приемного конца рельсовой цепи порогового значения освобождения фиксируется ее освобождение. Такой метод контроля состояний рельсовой цепи называют относительным методом контроля. [Совершенствование методов контроля состояния железнодорожных путевых участков. Полевой Ю.И. - Самара: Самарский научный центр Российской академии наук, Самарский университет путей сообщения, 2009, 135 с. (стр. 71-100)].
Недостатком способа является то, что при интенсивном выпадении осадков при занятой рельсовой цепи возможен недостоверный контроль ее состояний.
Известен способ контроль состояний разветвленной рельсовой цепи без граничных изолирующих стыков, сигнал в которую подают от ее середины, а по концам контролируют изменение сигнала. При снижении сигнала по концам рельсовой линии ниже порогового значения фиксируют занятие рельсовой цепи, а при превышении сигнала порогового значения освобождения - ее освобождение. При этом должны быть выполнены условия: занятость рельсовой цепи фиксируют после освобождения участка приближения или с занятием второго за сигналом путевого участка; поездные светофоры перемещают против хода движения поезда на расстояние, соответствующее зоне предварительного шунтирования. [Патент №2581277, Способ контроля свободности рельсовой линии. Полевой Ю.И. Опубл. 20.04.16. Бюл. №4.].
Недостатками способа являются: ограниченное (не более четырех) количество приемных концов; шунтирование рельсовых цепей и контроль потери шунта затруднен из-за малой длины рельсовой линии; требуется большое количество приборов питающего и приемного конца; большая протяженность и жильность сигнального кабеля; негативное влияние плавающей границы зоны предварительного шунтирования на работу светофорной и локомотивной сигнализации (возможно перекрытие напольного светофора и инициализация экстренной остановки поезда устройствами АЛС); плавающая граница зоны предварительного шунтирования сокращает полезную длину участка приближения; существенное влияние изменения сопротивления изоляции на достоверность контроля состояний рельсовой цепи; задержка фиксации состояния рельсовой цепи зависит от состояния смежных рельсовых цепей.
Несмотря на перечисленные недостатки, данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение является повышение безопасности движения поездов и надежности действия станционных рельсовых цепей. Кроме того, обмен информацией между локомотивом и постом ЭЦ по радиоканалу повышает надежность работы станционных устройств.
Для достижения вышеуказанного технического результата предложен способ контроля состояний разветвленной рельсовой цепи, посредством циклического подключения к разветвленным рельсовым цепям в горловине станции одного путевого генератора и одного путевого приемника для увеличения числа приемных концов для каждой рельсовой цепи по меньшей мере до пяти и подключения путевых трансформаторов приемных концов смежных рельсовых цепей без граничных изолирующих стыков с наличием между ними участка рельсовой линии, общего для обеих рельсовых цепей, заключающийся в том, что от середины разветвленной рельсовой цепи без граничных изолирующих стыков подают сигнал тональной частоты, а на приемных концах рельсовой линии контролируют изменение сигнала, тем самым определяя пороговые значения занятия и освобождения, при этом количество приемных концов рельсовой цепи превышает четыре конца, т.к. одновременно к концам рельсовой цепи циклически подключают только один путевой приемник, частоту генератора для питания смежных рельсовых цепей меняют под воздействием станционной ЭВМ, используют входное сопротивление каждого из приемных концов не превышающим 0,1 Ом, приемные концы смежных рельсовых цепей разносят так, чтобы между ними располагался участок рельсовой линии, являющийся общим для обеих рельсовых цепей, шунтовую чувствительность в середине участка по каждой рельсовой цепи обеспечивают выше нормативной, несмотря на низкое сопротивление приемного конца, величина которого существенно стабилизирует плавающую границу между смежными рельсовыми цепями, протекание тягового тока по рельсовым цепям происходит без установки дроссель-трансформаторов, кроме тех, которые подключают к отсасывающим фидерам, а контроль состояний рельсовой цепи основывают на совместном использовании относительного и соотносительного методов, причем для реализации относительного метода контроля определяют опорное напряжение, равное усредненному напряжению приемного конца рельсовой цепи измеряемого в течении трех минут за минуту до вступления поезда, фиксация занятия рельсовой цепи происходит при условии, что текущее напряжение снижается ниже порогового напряжения занятия, которое составляет 50% от опорного, а фиксация освобождения -при условии, что текущее напряжение превышает порогового напряжения освобождения, которое составляет 75% от опорного, при этом для осуществления соотносительного метода контроля текущее напряжение приемного конца рельсовой цепи сравнивают с одноименными значениями смежных рельсовых цепей по ходу движения поезда, причем если текущее значение напряжения приемного конца становится ниже 50% одноименного напряжения впередилежащей рельсовой цепи, то фиксируют занятие, если текущее значение напряжения приемного конца превышает 75% одноименного напряжения позадилежащей рельсовой цепи, то фиксируют освобождение, причем при фиксации занятия с учетом одного из методов контроля исключают возможность входа поезда на рельсовую цепь, а при фиксации освобождения с учетом обоих методов контроля возобновляют возможность входа поезда на рельсовую цепь.
Предложенный способ позволяет осуществлять контроль состояний рельсовых линий без граничных изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов, осуществлять контроль разветвленной рельсовой цепи с количеством приемных концов более четырех за счет поочередного подключением путевого приемника к этим концам, а также поочередным контролем рельсовых цепей. Реализация способа позволяет повысить достоверность контроля за счет совместного использования относительного и соотносительного методов контроля, повысить надежность действия рельсовой цепи за счет использования одного многочастотного путевого генератора, который изменяет частоту под воздействием станционной ЭВМ, и одного путевого приемника для горловины станции, а также за счет обмена информацией между постом ЭЦ и локомотивом по радиоканалу.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен фрагмент путевого развития горловины станции с обозначениями номеров стрелочных переводов, стрелочно-путевых участков, приемных и питающих концов, на Фиг. 2 - фрагмент схемы контроля разветвленных рельсовых цепей.
На Фиг. 1 представлены следующие обозначения:
1 - стрелочный привод СТР1;
2 - стрелочный привод СТР3;
3 - стрелочный привод СТР5;
4 - стрелочный привод СТР7;
5 - стрелочный привод СТР9;
6 - стрелочный привод СТР11;
7 - путевой участок ПУ;
8 - стрелочно-путевой участок СП1;
9 - стрелочно-путевой участок СП3-7;
10 - стрелочно-путевой участок СП9;
11 - стрелочно-путевой участок СП13;
12 - стрелочно-путевой участок СП11;
13 - первый путевой трансформатор приемного конца П31 секции СП3-7;
14 - второй путевой трансформатор приемного конца П32 секции СП3-7;
15 - третий путевой трансформатор приемного конца П33 секции СП3-7;
16 - четвертый путевой трансформатор приемного конца П34 секции СП3-7;
17 - пятый путевой трансформатор приемного конца П35 секции СП3-7 (при поочередном подключении к трансформаторам одного путевого приемника приемных концов может быть более четырех);
18 - путевой трансформатор питающего конца ИПЗ (путевой источник питания) секции СП3-7;
19 - путевой трансформатор приемного конца ПУ секции ПУ;
20 - путевой трансформатор приемного конца П1 секции СП1;
21 - путевой трансформатор приемного конца П9 секции СП9;
22 - путевой трансформатор питающего конца П9 секции СП9;
23 - путевой трансформатор приемного конца П13 секции СП13;
24 - путевой трансформатор приемного конца П11 секции СП11;
25 - пост ЭЦ;
26 - путевая коробка стрелочно-путевого участка ПК СП1;
27 - путевая коробка стрелочно-путевого участка ПК СП3-7;
28 - путевая коробка стрелочно-путевого участка ПК СП9;
29 - линейная цепь (двухпроводная) для питания рельсовых цепей, приборов путевых коробок, синхронизации работы распределителей РСП путевых коробок ПК и ЭВМС;
30 - линейная цепь (двухпроводная) для поочередного сбора информации о напряжениях приемных концов рельсовых линий;
31 - микропроцессорная централизации МПЦ;
32 - путевой генератор ПГ;
33 - станционная ЭВМ - ЭВМС;
34 - электронный ключ центрального поста КЛ;
35 - фазоинвертор ФИ;
36 - путевой преемник ПП - принимает аналоговый сигнал с линейной цепи и преобразует его в цифровой сигнал для передачи на ЭВМС;
37 - линия связи между ЭВМС и ПГ для изменения частоты генератора (смежные рельсовые цепи должны получать напряжения разных частот для создания электрического контура (рельсовой линии) между путевыми трансформаторами приемных концов смежных рельсовых цепей;
38 - линия связи между МПЦ и ЭВМС;
39 - линия связи между ПГ и КЛ;
40 - линия связи между ЭВМС и КЛ - управляет работой ключа;
41 - линия связи между ЭВМС и ФИ;
42 - линия связи между КЛ и ФИ - управляет работой ИФ;
43 - линия связи между ПП и ЭВМС;
44 - преобразователь напряжения - преобразует напряжение сигнальной частоты в напряжение постоянного тока для питания микроэлектронных приборов;
45 - распределитель РСП;
46, 47, 48, 49, 50 и 51 - электронные ключи КЛ в путевых коробках;
52, 53, 54, 55, 56 и 57 - линии связи между РСП и КЛ для управления КЛ;
58, 59, 60, 61, 62 и 63 - линии связи между КЛ путевой коробки ПК и трансформаторами ИП3, П31, П32, П33, П34 и П35 соответственно.
Осуществление изобретения
Питание рельсовой цепи без граничных изолирующих стыков осуществляют от середины и контролируют изменение сигнала по концам разветвленной или неразветвленной рельсовой цепи.
Количество приемных концов рельсовой линии может быть более четырех, т.к. одновременно к приемным концам рельсовых цепей циклически подключается только один путевой приемник при непрерывно включенном одном путевом генераторе, входное сопротивление каждого из приемных концов не превышает 0,1 Ом, приемные концы смежных рельсовых цепей разнесены так, что между ними расположен участок рельсовой линии, который является общим для обеих рельсовых цепей, шунтовая чувствительность в середине участка по каждой рельсовой цепи выше нормативной [Патент №2652598 Способ контроля состояний рельсовой линии. Полевой Ю.И., Горелик А.В., Мухин Л.В. Опубл. 27.04.2018. Бюл. №12]. При переключении генератора с одной рельсовой цепи на другую под воздействием ЭВМС изменяется его частота, т.е. питание смежных рельсовых цепей осуществляется напряжениями разных частот для снижения взаимного влияния смежных рельсовых цепей.
Протекание тягового тока по рельсовым цепям не требует установки дроссель-трансформаторов, кроме тех, которые подключены к отсасывающим фидерам.
Контроль состояний рельсовой цепи основан на совместном использовании относительного и соотносительного методов. Для реализации относительного метода контроля определяется опорное напряжение, которое равно усредненному напряжению приемного конца измеряемого в течении трех минут за минуту до вступления поезда.
Фиксация занятия рельсовой цепи происходит при условии, что текущее напряжение снижается ниже порогового напряжения занятия, которое составляет 50% от опорного, фиксация освобождения - при условии, что текущее напряжение увеличивается выше порогового напряжения освобождения, которое составляет 75% от опорного.
Реализация соотносительного метода контроля осуществляется сравнением текущего напряжения приемного конца рельсовой цепи с одноименными значениями напряжений смежных рельсовых цепей по ходу движения поезда. Если текущее значение напряжения приемного конца становится ниже 50% одноименного напряжения впередилежащей рельсовой цепи, то фиксируется ее занятие, а если текущее значение напряжения приемного конца становится выше 75% одноименного напряжения позадилежащей рельсовой цепи, то фиксируется ее освобождение.
При фиксации занятия по условиям одного из методов контроля исключается возможность входа поезда на рельсовую цепь, при фиксации освобождения рельсовой цепи по условиям обеих методов контроля возобновляется возможность входа на нее поезда.
Контроль состояний рельсовых линий и порядок их опроса определяется алгоритмом работы программы введенной в ЭВМС. К рельсовой цепи циклически подключается только один путевой приемник, у которого частота генератора для питания смежных рельсовых цепей меняется под воздействием станционной ЭВМ.
Повышению надежности действия станционных устройств способствует то, что обмен информацией между локомотивом и постом ЭЦ осуществляется по радиоканалу.
На Фиг. 1 представлен фрагмент путевого развития горловины станции с обозначениями номеров стрелочных переводов, стрелочно-путевых участков, приемных и питающих концов. Стрелочная секция СП3-7 имеет один источник питания ИП3 18 (путевой трансформатор питающего конца, размещенный в путевой коробке) тональной частотой (500-5000 ГЦ), пять приемников П31 13, П32 14, П33 15, П34 16 и П35 17 (путевые трансформаторы приемных концов, размещенные в путевых коробках). Количество приемных концов превышает допустимое количество концов предусмотренных для тональной рельсовой цепи. Это возможно, потому что к стрелочно-путевым участкам в каждый момент времени подсоединен только один приемник (но пять путевых трансформаторов приемных концов), что позволяет увеличить число контролируемых ответвлений разветвленной рельсовой цепи (число стрелочных переводов может быть больше четырех). Смежными со стрелочно-путевым участком СП3-7 9 являются: путевой участок ПУ 7, стрелочно-путевые участки СП1 8, СП9 10, СП13 11 и СПИ 12, которые имеют путевые трансформаторы ПУ 19, П1 20, П9 21, П13 32 и П11 24 соответственно. На фиг. 1 показан и трансформатор питающего конца секции СП9 10 ИП9 22. Между путевыми трансформаторами смежных рельсовых цепей имеется путевые участки (например: между трансформаторами ПУ1 13 и ПУ 1), которые контролируются двумя смежными рельсовыми цепями. Так как упомянутые путевые участки короткие, то при пониженных входных сопротивлениях приемных концов (необходимо для снижения зоны предварительного и дополнительного шунтирования) чувствительность в середине этих участков по обеим рельсовым цепям должна быть не ниже нормативной. Снижению предварительной и дополнительной зоны шунтирования способствует повышенная частота сигнального тока и пониженное входное сопротивление приемного конца. Сигнальные частоты смежных рельсовых цепей отличаются друг от друга.
На Фиг. 2 представлен фрагмент структурной схемы разветвленных рельсовых цепей, приборы которых размещены на посту ЭЦ 25 и в путевых коробках ПК 26, 27 и 28. ЭВМС 33 формирует команды на установку, отмену маршрутов и др. команды для МПЦ 31, а также контролирует их выполнение по линии связи 38. Эта же ЭВМС 31 управляет работой путевого генератора 32 (изменяет частоту питающего напряжения для разных рельсовых цепей), электронным ключом 34 по связи 40, прерывая цепь питания приборов ПК и рельсовых цепей стрелочно-путевых участков, формируя сигнал цикловой синхронизации, которым является интервал в подаче питания между циклами опроса состояний путевого участка ПУ 7 и стрелочно-путевых участков СП1 8, СП3-7 9, СП9 10, СП13 11, СП11 12. Кроме того ЭВМС 31 управляет фазоинвертором ФИ 35 по связи 41. Изменение частоты сигнального тока воспринимается как граница между тактами, благодаря чему распределитель РСП 45 переключается в очередную позицию. В конце приказа передается сигнал ЦС, который способствует обнулению распределителя РСП 445. Сформированный приказ телеуправления ТУ (для управления распределителями РСП) передается по линейной цепи 29 на вход РСП 45 и др. РСП, преобразователь напряжения ПН 44 и др. ПН преобразуют сигнальную частоту в постоянное напряжение для питания микроэлектронных приборов путевых коробок ПК. Распределитель РСП 45 посредством линейных связей управляет работой ключей КЛ. Ключ КЛ 46 подключает к питающему трансформатору ИПЗ линейную цепь 29 на все время опроса ответвлений (всего их 5) стрелочно-путевого участка СП3-7 посредством линейной связи 52 между РСП 45 и КЛ 46, а также связи 58 с путевым трансформатором ИПЗ 18.
На пост ЭЦ 25 по линейной цепи 30 на путевой приемник ПП 36 поступает информация аналоговыми посылками о состоянии путевых участков горловины станции, которая приемником ПП 36 преобразуется в цифровые посылки и по связи 43 передается в ЭВМС 33. В каждой посылке предается информация о величине напряжения на конце ответвления разветвленной рельсовой цепи. Эта информация формируется с участием РСП 45 и ключей КЛ 47, 48, 49, 50 и 51 по связям 53, 54, 55, 56 и 57 соответственно. На ключи КЛ 47, 48, 49, 50 и 51 передаются сигналы по связям 59, 60, 61, 62 и 63 от путевых трансформаторов П31 13, П32 14, ПЗЗ 15, П34 16 и П35 17 соответственно. Работа приборов других ПК протекает аналогично. Проверка состояний стрелочно-путевых участков осуществляется поочередно. Стрелочно-путевой участок СТР1 1 (ПК 26) с тремя приемными концами (на фиг. 2 показан только трансформатор одного приемного конца) проверяется на первом, втором и третьем тактах, стрелочно-путевой участок СП3-7 - на четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом тактах, стрелочно-путевой участок СТР9 10 (ПК 28) с тремя приемными концами (на фиг. 2 показан только один путевой трансформатор) проверяется на девятом, десятом и одиннадцатом тактах, и т.д.
Поступающая на ЭВМС 33 информация о напряжениях приемных концов рельсовых линий циклически записывается в ее память. В памяти ЭВМС хранится информация о напряжениях приемных концов всех рельсовых линий, записанная в течение последних четырех минут. Обновление информации в памяти ЭВМС происходит по принципу работы стека - первым вошел - первым вышел. На основании информации первых трех минут опроса (из четырех) для каждой рельсовой цепи определяется усредненное значение напряжения, которое имеет обозначение опорного напряжения Uоп (информация последней - четвертой минуты для рельсовых цепей без граничных изолирующих стыков не используется). По значению опорного напряжения определяются пороговое напряжение занятия Uпз=Uоп⋅Кз и пороговое напряжение освобождения Uпо=Uоп⋅Ко, где Кз = 0,5 и Ко = 0,75 являются коэффициентами занятия и освобождения соответственно, значения которых может изменяться в соответствии с влияющими факторами (сопротивление балласта, общая протяженность разветвленной рельсовой линии, частоты сигнального тока и т.д.). Контроль занятия и освобождения рельсовой цепи определяется сравнением текущего напряжения Uт с пороговыми значениями. Рельсовые цепи, использующие представленный метод контроля назвали относительными рельсовыми цепями. Они имеют существенный недостаток: при небольшой скорости движения поезда или остановке поезда, а также при выпадении интенсивных осадков возможен ложный контроль состояний рельсовой цепи.
Для повышения достоверности контроля состояния рельсовой цепи дополнительно используется метод контроля, который назван соотносительным методом, а рельсовые цепи, действующие на основе этого метода - соотносительными рельсовыми цепями. При совместном использовании относительного и соотносительного методов контроля существенно повышается достоверность действия рельсовой цепи.
В рельсовых цепях, где использован соотносительный метод контроля, сравниваются текущие напряжения приемных концов смежных рельсовых цепей (соотносительные рельсовые цепи с парным сопряжением). Занятие рельсовой цепи фиксируется при снижении текущего напряжения приемного конца рассматриваемой рельсовой цепи относительно одноименного напряжения смежной рельсовой цепи, расположенной на выходе с нее поезда в Кз = 0,5 раз, а освобождение - при превышении текущего напряжения рассматриваемой рельсовой цепи одноименного напряжения смежной рельсовой цепи расположенной перед рассматриваемой (по ходу движения поезда) в Ко = 0,75 раз, где Кз - коэффициент занятия, Ко - коэффициент освобождения соотносительной рельсовой цепи.
Рельсовая цепь считается занятой, если с помощью одного из методов контроля фиксируется ее занятие. Рельсовая цепь считается свободной, если с помощью обоих методов контроля фиксирует свободность.