СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЙ ПЕРЕГОННЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СТЫКАМИ
METHOD OF CONTROLLING STAINS OF RAIL TRACK CIRCUITS WITH ELECTRICAL JOINTS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для регулирования движения поездов на перегоне.
Уровень техники
Известен способ контроля состояний рельсовых цепей перегона за счет поочередного подключения каждой рельсовой линии к путевому генератору, расположенного на станции отправления, и к путевому приемнику, расположенному на станции приема [Полевой Ю.И., Федоров Н.Е. Методы контроля состояния железнодорожных путевых участков. Самара. 2006. СамГАПС, 72 с.], [Полевой Ю.И. Совершенствование методов контроля состояния железнодорожных путевых участков. Самара. 2009. СамГУПС, 134 с.], [Патент №2296688 РФ, Рельсовая цепь, Полевой Ю.И. и др. Опубл. 10. 04. 2007. Бюл. №10].
Недостатком известного способа является то, что для выбора рельсовой цепи требуются частотные каналы с использованием генераторов, приемников и фильтров, что существенно снижает надежность его действия.
Известен способ контроля состояний рельсовых цепей перегона посредством поочередного подключения каждой рельсовой линии к путевому генератору расположенному на станции отправления и путевому приемнику расположенному на станции приема [Патент №2291815 РФ, Способ подключения приборов к рельсовой цепи, Полевой Ю.И. и др. Опубл. 20. 01. 2007. Бюл. №2].
Недостатком известного способа является то, что для выбора рельсовой цепи требуется либо частотное уплотнение линии связи, либо отдельные физические цепи, что возможно с использованием генераторов, фильтров и приемников, или с прокладкой многожильного кабеля, что существенно снижает надежность действия устройств, а также увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Технический результат заключается в повышении надежности контроля и эксплуатации перегонных рельсовых цепей с электрическими стыками, а также уменьшение капитальных и эксплуатационных затрат.
Технический результат достигается тем, что способ контроля состояний перегонных рельсовых цепей с электрическими стыками, заключающийся в том, что к рельсовой линии посредством линий связи подключают путевой генератор сигнальной частоты и путевой приемник, генератор и приемник подключают к разным линиям связи, причем, генератор подключается на время контроля и время протекания переходных процессов к середине рельсовой линии ограниченной электрическими стыками по концам, приемник подключают на время контроля рельсовой линии, время подключения путевых приборов определяют распределители, установленные на посту ЭЦ и линейных установках, синхронизация распределителей осуществляют сигналом цикловой синхронизации, для исключения влияния инерционности колебательных контуров путевого приемника и электрических стыков, каждое последующее подключение приемника осуществляются так, чтобы сигнал поступал на вход приемника в противофазе с напряжением предыдущей рельсовой линии.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема подсоединения путевых приборов к рельсовым линиям с электрическими стыками, на фиг. 2 - временная диаграмма с переходными процессами с питанием смежных рельсовых линий током прямой фазы и токами прямой и обратной фазы, на фиг. 3 - план перегона с указанием междурельсовых перемычек и номерами интервалов подключения путового генератора и путевого приемника, на фиг. 4 - структурная схема контроля рельсовых линий.
Осуществление изобретения
На фиг. 1, 2, 3 и 4 приведены следующие обозначения:
1, 2, 3, 4, 5, 6 - рельсовые линии соответственно РЛ1, РЛ2, РЛ3, РЛ4, РЛ5, РЛ6;
7, 8, 9, 10, 11, 12 - конденсаторы электрических стыков;
13, 14, 15 - междурельсовые перемычки МП;
16, 17, 18, 19, 20, 21 - приборы питающих концов (ключ и путевой трансформатор) ППп;
22, 23 - приборы приемных концов (ключ и путевой трансформатор) ППи;
24, 25, 26 - путевые приборы для контроля соответственно рельсовых линий РЛ1 и РЛ2 - ПП 1-2, РЛ3 и РЛ4 - ПП 3-4, РЛ5 и РЛ6 ПП 5-6;
27, 28 - путевые приборы для питания соответственно рельсовых линий РЛ2 и РЛ3 - ПП 2-3, РЛ4 и РЛ5 - ПП 4-5;
29, 30, 31 - такты передних фронтов импульсов (ПФ);
32, 33,34, 35,36 - такты установившихся процесс в импульсах (УП);
37, 38 - такты задних фронтов в импульсах (ЗФ);
39, 40, 41 - такты переходных процессов в импульсах (ПП);
42 - пост ЭЦ ст. А;
43 - ЭВМ;
44 - источник питания ИП (генератор сигнальной частоты);
45 - путевой приемник ПП;
46 - ключ (для коммутации цепи);
47 - линия связи ИП для питания рельсовых цепей и микроэлектронных приборов (для подключения источника питания);
48 - линия связи ПП для контроля рельсовых цепей (для подключения путевого приемника);
49 - линейная установка для контроля рельсовых линий РЛ1 и РЛ2 - ЛУ1-2;
50 - счетное устройство СУ для выбора интервала времени подключения приборов рельсовых цепей (содержит триггер Шмидта ТШ, делитель частоты ДЧ, счетчик СЧ до 32 единиц);
51 - резистор R1;
52 - резистор R2;
53 - линейный трансформатор с выпрямителем ЛТВ;
54, 55 - ключи КЛ1 и КЛ2;
56 - формирователь сигнала цикловой синхронизации выдает импульс в начале интервала в линии ИП;
57 - диод VD;
58, 59 - путевые трансформаторы TP;
60 - конденсатор - накопитель энергии исключает потерю питания микросхем в интервале в линии ИП;
61 - линия трансляции тактовых импульсов - Т;
62 - линия трансляции сигнала на сброс - RL;
63 - линия трансляции включения контроля РЛ1 на четвертом такте;
64 - линия трансляции включения контроля РЛ2 на шестом такте;
65, 66 - полюса питания М, П для микросхем;
67 - линейная установка для контроля рельсовых линий РЛ2 и РЛ3 - ЛУ 2-3;
68 - счетное устройство СУ для выбора интервала времени подключения приборов рельсовых цепей (содержит триггер Шмидта ТШ, делитель частоты ДЧ, счетчик СЧ до 32 единиц);
69 - логический элемент ИЛИ;
70 - резистор R3;
71 - линейный трансформатор с выпрямителем ЛТВ;
72 - ключи КЛ;
73 - формирователь сигнала цикловой синхронизации Ф выдает импульс в начале интервала в линии ИП;
74 - путевой трансформатор TP;
75 - диод VD;
76 - конденсатор - накопитель энергии исключает потерю питания микросхем в интервале в линии ИП;
77 - линия трансляции тактовых импульсов - Т;
78 - линия трансляции сигнала на сброс - RL;
79 - линия трансляции включения питания РЛ (РЛ2 и РЛ3) на пятом, шестом, седьмом и восьмом тактах;
80, 81 - полюса питания М, П для микросхем;
82 - линейная установка для контроля рельсовых линий РЛ3 и РЛ4 - ЛУ 3-4;
83 - счетное устройство СУ для выбора интервала времени подключения приборов рельсовых цепей (содержит триггер Шмидта ТШ, делитель частоты ДЧ, счетчик СЧ до 32 единиц);
84 - резистор R4;
85 - резистор R5;
86 - линейный трансформатор с выпрямителем ЛТВ;
87, 88 - ключи КЛ1 и КЛ2;
89 - формирователь сигнала цикловой синхронизации Ф выдает импульс в начале интервала в линии ИП;
90 - диод VD;
91, 92 - путевые трансформаторы TP;
93 - конденсатор - накопитель энергии исключает потерю питания микросхем в интервале в линии ИП;
94 - линия трансляции тактовых импульсов - Т;
95 - линия трансляции сигнала на сброс - RL;
96 - линия трансляции включения контроля РЛ3 на восьмом такте;
97 - линия трансляции включения контроля РЛ4 на десятом такте;
98, 99 - полюса питания М, П для микросхем.
Действие способа осуществляется следующим образом. Весь перегон делится на путевые участки ПУ длиной 1,5-2,5 км, которые разграничиваются электрическими стыками ЭС. Эти ЭС представляют собой параллельные колебательные контуры, состоящие из отрезков рельсов, соединенных междурельсовыми перемычками, и конденсаторов. Питание рельсовых линий РЛ (один ПУ содержит две РЛ) осуществляют от середины, а путевые приемники подключают по концам. На половину перегона прилегающую к станции предусматривается один источник питания ИП и один путевой приемник ПП, которые поочередно подключают к РЛ. Такое подключение позволяет осуществить контроль состояний всех РЛ с участием одного ИП, одного ПП и двух пар проводов - линии ИП и ПП (обозначения линий соответствует обозначениям приборов, подключенным к ним). Поочередное подключение ИП и ПП к РЛ осуществляют с помощью распределителей, установленных на каждой линейной установке ЛУ. Функцию распределителя на посту ЭЦ, помимо других функций, выполняет ЭВМ. Синхронизацию работы распределителей ЛУ осуществляют по сигналу цикловой синхронизации ЦС, который инициируется ЭВМ. Сигналом ЦС является короткий интервал, который формируют в линии ИП. Подключение приемников ПП к РЛ выполнено так, чтобы смежные сигналы контроля РЛ, поступающие на вход приемника, были в противофазе, это сокращает длительность переходного процесса. При длине перегона 30 км на прилегающих станциях осуществляют контроль 15 км пути прилегающих к каждой горловине. На частоте 400-700 Гц время контроля одной РЛ не превышает 0,05 с, а длительность цикла контроля - одной секунды. Передача аналогового сигнала с каждой РЛ на пост ЭЦ позволяет реализовать любой алгоритм контроля состояний рельсовой линии. С участием ЭВМ состояние РЛ можно контролировать сравнением величины текущего сигнала с фиксированным пороговым значением, плавающим пороговым значением (относительный принцип контроля), сравнением величины текущего сигнала одной РЛ с аналогичным значением другой РЛ (других РЛ).
На фиг. 1 показано подключение путевых приборов к РЛ. На путевом плане обозначены рельсовые линии РЛ1, РЛ2, РЛ3, РЛ4, РЛ5, РЛ6 соответственно 1, 2, 3, 4, 5, 6. Рельсовые линии 2 и 3, 4 и 5 представляют две рельсовые цепи РЦ, которые отделены друг от друга и от других рельсовых цепей сдвоенными параллельными контурами, которые и представляют электрические стыки. В каждый из контуров входят конденсаторы 7, 8, 9, 10, 11, 12; междурельсовые перемычки 13, 14, 15 и отрезки рельсов от перемычек до мест подключения конденсаторов. Путевые приборы приемных концов ППп (путевой трансформатор и ключ) заключены в блоки 16, 17, 18, 19, 20, 21. Путевые приборы питающих концов ППи (путевой трансформатор и ключ) заключены в блоки 22, 23. Все путевые приборы, находящиеся в линейных установках, объединены в блоки ПП 1-2, ПП 3-4, ПП 5-6, ПП 2-3, ПП 4-5 соответственно пункты 24, 25, 26, 27, 28. В колебательных контурах на сигнальной частоте возникает резонанс тока. Контроль состояний РЛ 1, 2, 3, 4, 5, 6 осуществляется поочередно, а путевые приборы 16 и 17, 18 и 19, 20 и 21 включены так, что сигнальные токи приемных концов текут встречно, что исключает опасное влияние инерционности путевого фильтра ПП (фиг. 4) на работу схемы контроля РЦ, Кроме того, такое включение приемных концов (фиг. 1) сокращает время переходных процессов в колебательных контурах, что увеличивает скорость определения состояния РЛ всего перегона.
На фиг. 2 представлена временная диаграмма образующих напряжений U на входе приемника от времени t. Показаны напряжения на выходе источника питания. Представлены шесть импульсов 1ИМП, 2ИМП, 3ИМП, 4ИМП, 5ИМП, 6ИМП (прямоугольники черного цвета), длительность которых соответствует тактам 29 и 32, 30 и 33, 31 и 34, 39 и 35, 40 и 36, 41. На входе приемника импульс 1ИМП представлен передним фронтом ПФ - 29, установившемся импульсом (установившийся процесс) УП - 32, задним фронтом ЗФ - 37. Аналогично отображен импульс 2ИМП (такты 30, 33, 38). Фазы импульсов 1ИМП и 2ИМП, а так же импульсов 2ИМП и 3ИМП одинаковы. Фазы импульсов 3ИМП и 4ИМП, 4ИМП и 5ИМП, 5ИМП и 6ИМП противоположны. Такты 31 и 34 импульса 3ИМП соответствуют тактам 29 и 32 импульса 1ИМП, тактам 30 и 33 импульса 2ИМП. Такты 35 и 36 импульсов 4ИМП и 5ИМП соответствуют тактам 32, 33,34. Такты 39, 40, 41 соответствуют переходным процессам ПП между импульсами 3ИМП, 4ИМП, 5ИМП. Благодаря изменению фазы в импульсах 3ИМП, 4ИМП, 5ИМП, 6ИМП интервалы 39, 40, 41 переходных процессов ПП в два раза короче, чем между импульсами 1ИМП и 2ИМП (37 и 30), и между импульсами 2ИМП и 3ИМП (38 и 31). Такое изменение фаз позволяет сократить на треть время контроля путевых участков.
На фиг. 3 представлен путевой план и номера тактов подключения приемника и источника питания. К рельсовым линиям 1, 2, 3, 4, 5, 6 приемник поочередно подключаются соответственно на тактах 4, 6, 8,10, 12, 14. К рельсовым линиям 2 и 3, 4 и 5, источник питания поочередно подключаются соответственно на тактах 5, 6, 7, 8 и 9, 10, 11, 12.
На фиг. 4, Н изображена структурная схема контроля рельсовых линий, где представлены устройства поста ЭЦ 42, линейной установки ЛУ 1-2 49, линия от источника питания ИП 47, линия к путевому приемнику ПП 48. На посту ЭЦ 42 предусмотрены: ЭВМ 43 источник питания ИП 44, путевой приемник ПП 45 и ключ КЛ 46. ЭВМ 43 включает источник питания 44 на время контроля всех рельсовых линий прилегающих к горловине станции половины перегона. Источник питания 44 по линии связи 47 осуществляет поочередное питание всех рельсовых цепей и непрерывное питание микроэлектронных схем линейных установок половины перегона. Затем источник питания 44 отключается и создается интервал в подаче питания, который воспринимается линейными установками как сигнал цикловой синхронизации ЦС. Посредством линии ПП 48 на пост ЭЦ 42 поочередно передаются аналоговые сигналы с приемных концов всех рельсовых линий 1, 2, 3, 4 и т.д. Сигналы с линии 48 через ключ 46 поступают на вход приемника 45. Ключ 46 соединяет линию 48 с приемником 45 только на время установившегося процесса, т.е. в интервалах 4, 6, 8, 10 и т.д. Ключом 46 управляет ЭВМ 43 за счет связи ЭВМ (выход 3) - КЛ (вход 5). Приемник ПП 45 содержит полосовой фильтр ПФ (набор контуров), усилитель УС, аналого-цифровой преобразователь. Информация с выхода 3 приемника ПП 45 передается на вход 2 ЭВМ 43 в цифровом виде. Программа ЭВМ позволяет контролировать состояние рельсовых линий путем сравнения текущего значения сигнала с постоянным пороговым значением, плавающим пороговым значением (относительная рельсовая цепь), с текущими значениями других рельсовых линий (соотносительная рельсовая цепь). Выбор метода контроля зависит от параметров рельсовых линий (длины, сигнальной частоты/диапазона колебаний сопротивления изоляции).
Питание микроэлектронных приборов МЭП линейных установок 49 ЛУ 1-2, 67 ЛУ 2-3, 82 ЛУ 3-4 осуществляется по линии 47 ИП. Приборы МЭП линейной установки 49 ЛУ 1-2 получают питание от полюсов 65 М и 66 П, Для исключения перерыва питания в этих полюсах в момент сигнала ЦС предусмотрен накопительный конденсатор 60 С и диод 57 VD, В начале прохождения сигнала ЦС по срезу импульса на выходе 4 блока линейного трансформатора и выпрямителя 53 ЛТВ формирователь 56 Ф на выходе 2 (по линии 62 RL) формирует импульс сброса приборов счетного устройства 50 СУ, который посредством входа 1 сбрасывает делитель частоты ДЧ 16 (делит на 16) и счетчик СЧ 32 (отсчитывает до 32). С выхода 3 блока ЛТВ 53 по линии 61 Т на вход 1 счетного устройства 50 СУ поступают синусоидальные импульсы отрицательной полярности переменного тока (двухполупериодное выпрямление). Триггер Шмидта ТШ преобразует синусоидальные импульсы в импульсы постоянного тока, которые делит делитель частоты ДЧ 16, а счетчик СЧ 32 отсчитывает 32 такта. На выходах счетчика 4 и 6 появляются повышенные потенциалы, которые передают по линиям 63 ЛР1 и 64 ЛР2 на входы 5 соответственно ключа 54 КЛ1 и ключа 55 КЛ2. Входные клеммы 1 и 2 блока 53 ЛТВ подключены к линии 47 ИП. К линии ПП 48 через резисторы 51 R1 и 52 R2 подключены входы (клеммы 1 и 2) соответственно ключа 54 КЛ1 и 55 КЛ2. Выходы (клеммы 3 и 4) этих ключей через трансформаторы 58 TP и 59 TP подключены соответственно к рельсовым линиям 1 РЛ1 и 2 РЛ2. Представленное описание относится к линейным установкам с приемными концами рельсовых линий (49 ЛУ 1-2 и 82 ЛУ 3-4 (фиг. 4, Н, О)).
На фиг. 4, П изображена структурная схема линейной установки 67 ЛУ 2-3, с участием которой осуществляется питание рельсовых линий 2 РЛ2 и 3 РЛ3 и приборов МЭП. К границе рельсовых линий 2 РЛ2 и 3 РЛ3 через трансформатор 74 TP, ключ 72 КЛ и резистор 70 R3 подключена линия 47 ИП. К этой же линии через блок 71 ЛТВ и диод 75 VD подключен конденсатор 76 С, выводы которого являются полюсами 80 М и 81 П. К выходу 4 блока 71 ЛТВ подключен вход 1 формирователя 73 Ф, выход 2 которого по проводу 78 RL соединен с входом 1 счетного устройства 68 СУ. Выход 3 блока ЛТВ проводом 77 Т соединен с входом 2 счетного устройства 68. Работа блоков и элементов 71 ЛТВ, 73 Ф, 75 VD, 76 С аналогична работе одноименных блоков и элементов линейной установки (фиг. 4, Н) 49 ЛУ 1-2 - 53 ЛТВ, 56 Ф, 57 VD, 60 С. Отличием является то, что задействованы четыре вывода устройства 68 СУ - 5, 6, 7, 8 вместо одного (фиг. 4, Н). К выходам устройства 68 СУ (фиг. 4, П) подключена логическая схема 69 ИЛИ, выход которой 79 РЛ подключен к входу (клемма 5) ключа 72, что позволяет осуществлять питание рельсовых цепей 2 РЛ2 и 3 РЛ3 в течении 5, 6, 7 и 8 тактов.
На фиг.4, О представлена структурная схема линейной установки 82 ЛУ 3-4. Блоки и элементы этой схемы 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93 выполняют те же функции что и одноименные блоки и элементы соответственно 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 (фиг. 4, Н). Отличием является то, что на выходах 8 и 10 счетного устройства 83 СУ появляются потенциалы логической единицы на 8 и 10 тактах. Благодаря этому с участием проводов 96 ЛР3 и 97 ЛР4 открываются ключи КЛ1 87 и КЛ2 88 на 8 и 10 тактах.