СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОНЫ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ШУНТИРОВАНИЯ
ADDITIONAL SHUNTING ZONE DETERMINATION METHOD

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и может быть использовано в системах интервального регулирования движения поездов метрополитена для настройки и проверки рельсовых цепей (РЦ).
Известен способ определения зоны дополнительного шунтирования (ЗДШ) (Дмитриев B.C., Минин В.А. Системы автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты. М.: Транспорт, 1992, 184 с.), который позволяет определить зону дополнительного шунтирования с использованием нормативного шунта за счет разницы между точками начала шунтирования при сухом и мокром состоянии балласта.
Недостатком данного способа является использование нормативного шунта для определения зоны дополнительного шунтирования, что нетехнологично и приводит к заведомому занижению ее величины.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения дополнительной зоны шунтирования по патенту №2250847, кл. B61L 23/16, принятый за прототип.
Способ определения дополнительной зоны шунтирования заключается в том, что находят разницу между точкой начала шунтирования нормативным шунтом в условиях нормального и шунтового режимов, а зону дополнительного шунтирования определяют как расстояние между точками начала шунтирования рельсовой цепи нормативным шунтом при подсохшем балласте и при намокшем балласте за максимально допустимое время хода поезда по блок-участку.
Недостатком данного способа является использование нормативного шунта для определения ЗДШ, что приводит к заведомому занижению ее величины, поскольку сопротивление поездного шунта, как правило, значительно меньше нормативного сопротивления 0,06 Ом, следовательно, шунтирование РЦ поездом происходит раньше, чем нормативным шунтом. Кроме того, выполнение операции измерения ЗДШ с помощью нормативного шунта (вручную) крайне нетехнологично и занимает значительную часть времени, отведенного на регламентные работы.
Задачей заявляемого изобретения является повышение достоверности и сокращение времени определения ЗДШ.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в увеличении эффективности процесса измерения ЗДШ и повышении безопасности движения поездов.
Способ определения зоны дополнительного шунтирования заключается в том, что находят разницу между точкой начала шунтирования в условиях нормального и шунтового режимов. Под точкой начала шунтирования в условиях нормального режима понимается координата наложения шунта на соседней с измеряемой РЦ, при которой напряжение на путевом приемнике измеряемой РЦ равно пороговому напряжению занятия. Под точкой начала шунтирования в условиях шунтового режима понимается координата наложения шунта (на точке подключения), при которой РЦ переходит в шунтовой режим.
Указанный технический результат достигается тем, что при следовании поезда с заданной постоянной скоростью по участку пути, состоящему из одной или более рельсовых цепей, непрерывно регистрируют сигнал, поступающий с поездных катушек. В режиме обработки и просмотра данных путем фильтрации выделяют сигнал АРС. По скачкообразному изменению сигнала фиксируют время переключения генератора тока АРС, из которого путем вычитания времени реакции станционной аппаратуры определяют время начала шунтирования рельсовой цепи в условиях нормального режима, по минимальному уровню сигнала АРС фиксируют время начала шунтового режима рельсовой цепи, определяют зону дополнительного шунтирования как произведение скорости движения поезда на разность времен начала шунтового режима и начала шунтирования РЦ в условиях нормального режима.
Рассматриваются РЦ, имеющие комплексные сопротивления по концам рельсовых линий с емкостной составляющей. В РЦ такого рода изменение амплитуды сигнала АРС при движении поезда имеет характер, представленный на фиг.1. Запись осциллограммы сигнала АРС произведена на РЦ системы «Движение» (Кузнецов С.В. и др., «Система «Движение»: стационарная аппаратура, центральный пост и единая система радиосвязи», Современные технологии автоматизации, 2001, №2) при скорости поезда 18 км/ч.
1
2
3
4
1
2
3
1
2
3
4
Точки на осциллограмме с моментами времени t, t, t, t соответствуют границам РЦ P, Р, Р. В начале рельсовых цепей (моменты времени t, t, t, t) ток АРС минимальный. По мере продвижения поезда по РЦ ток возрастает, достигая максимума примерно на середине РЦ. Затем происходит снижение тока АРС. В момент нахождения передней колесной пары поезда на расстоянии, равном ЗДШ от точки подключения (начала РЦ), происходит занятие впереди лежащей РЦ через промежуток времени, равный времени реакции системы, генератор тока АРС переключается с ближней к поезду точки подключения на следующую по ходу движения, что сопровождается скачкообразным изменением величины сигнала АРС на поездных катушках.
1
2
3
4
Временные отрезки Δt, Δt, Δt, Δt между скачкообразным изменением величины сигнала АРС и началом РЦ, увеличенные на время реакции системы, соответствуют ЗДШ. Под реакцией системы понимается время между фактическим занятием РЦ (напряжение на путевом приемнике ниже порога занятия) и переключением генератора тока АРС. Для релейных систем - это суммарное время переключения реле. В информационных системах время реакции определяется частотой информационных посылок. В качестве системы может рассматриваться станционная аппаратура интервального регулирования движения поездов.
1
2
Последующее снижение уровня тока АРС при подъезде к точке подключения сменяется его увеличением после проезда точки подключения (моменты времени t, t,
3
4
1
2
3
4
t, t). Таким образом, имеет место фиксируемый минимум сигнала АРС при нахождении первых колесных пар поезда на точке подключения РЦ. Временные отрезки Δt, Δt, Δt, Δt, увеличенные на время реакции системы, умножают на скорость поезда и получают ЗДШ в линейных единицах.
Определение момента переключения генератора тока АРС и момента нахождения поезда на точке подключения РЦ по характерному изменению величины сигнала АРС является основой предлагаемого способа.
pc
На фиг.2 представлен увеличенный участок осциллограммы фиг.1, на котором обозначено время реакции системы t. Сигнал АРС подается импульсными посылками длительностью 0,2 с, периодом 0,35 с, таким образом, точность определения момента времени изменения указанного импульсного сигнала определяется временем отсутствия импульса, которое составляет
0,15 с. Среднеквадратичная погрешность определения временного отрезка также равна 0,15 с. При скорости поезда, например, 24 км/ч среднеквадратичная погрешность определения ЗДШ составляет не более 1 м, т.е. за время отсутствия импульса поезд проходит расстояние не более 1 м.
Для реализации предлагаемого способа поезду, следующему по измеряемому участку, задают постоянную скорость не более 24 км/ч. Для наиболее полной реализации эффективности способа длину измеряемого участка целесообразно выбрать не менее расстояния между станциями. Измерительным записывающим прибором, вход которого подключен к поездным катушкам, производят непрерывную запись сигнала на носитель информации. Измерительным записывающим прибором может служить записывающий осциллограф Agilent 54622D или ноутбук с типовой звуковой картой. Для записи сигналов, представленных на фиг.1 и фиг.2, был использован ноутбук ThinkPad с программой SPECTRALAB, которая позволяет использовать ноутбук в режиме осциллографа не только в реальном времени, но и позволяет записывать сигнал в формате WAVE, обрабатывать и воспроизводить процесс на экране дисплея. Записанный сигнал обрабатывают, пропуская через фильтр с полосой пропускания фильтра от 3200 Гц до 3500 Гц (функция фильтрации предусмотрена в SPECTRALAB), воспроизводят на экране дисплея и после выбора удобного масштаба визуально определяют время между моментом переключения генератора тока АРС и моментом нахождения первой колесной пары поезда в начале РЦ. Момент переключения генератора тока АРС определяют по скачкообразному изменению сигнала, после вычитания времени реакции системы получают время начала шунтирования (занятия) РЦ в условиях нормального режима. Момент нахождения первой колесной пары поезда в начале РЦ (начало шунтового режима) определяют по характерному минимуму сигнала. Вычисляют разность между временем начала шунтового режима и временем начала шунтирования РЦ в условиях нормального режима.
3
Путем умножения полученной разности на скорость поезда получают ЗДШ. Так, например, при скорости поезда 18 км/ч, времени реакции системы 0,35 с и времени Δt=3,6 с, определенном по фиг.2, ЗДШ составляет 20 м. ЗДШ той же РЦ, измеренная с использованием нормативного шунта, составляет 16 м. Таким образом, измерение ЗДШ в реальных условиях с использованием поезда, т.е. в более жестких условиях, свидетельствует о повышении достоверности определения ЗДШ на 25%.
Предложенный способ позволяет существенно повысить достоверность определения ЗДШ и сократить время измерения ЗДШ для РЦ с комплексными входными сопротивлениями концов рельсовой цепи с емкостной составляющей.