УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОЙ ЛИНИИ
DEVICE TO CONTROL TRACK STATE

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и предназначено для контроля состояния рельсовой линии.
Известно устройство контроля состояния рельсовой линии в виде рельсовой цепи, содержащей источник питания, ограничитель тока, добавочные сопротивления, фильтры, выпрямители, аналогово-цифровые преобразователи, приборы релейного и питающего концов смежных рельсовых цепей, первый и второй трансформаторы, постоянные запоминающие устройства, регистр, генератор тактовых импульсов, логические элементы И, рельсовую линию [А.С. СССР SU 1799787, МПК B61L 23/16. Рельсовая цепь. Авторы: Полевой Ю.И., Стрельцов С.К. БИ №9, 1993].
Недостатками данного устройства являются низкая шунтовая чувствительность и большой расход электроэнергии.
Известно устройство контроля состояния рельсовой линии, содержащее генератор, фильтр, выпрямитель, два АЦП, регистр памяти, четыре программируемых постоянных запоминающих устройства (ППЗУ), регистры, генератор тактовых импульсов, три рельсовые линии, два устройства согласования (согласующие трансформаторы), пять компараторов, четыре логических элемента И, пять логических элемента ИЛИ, два триггера, переключающее устройство [патент РФ №2340499, МПК B61L 23/16. Устройство контроля состояния рельсовой линии. Авторы: Полевой Ю.И., Трошина М.В., Якобчук А.И., опубл. 10.12.2008].
Недостатком данного устройства является низкая надежность контроля состояния рельсовой линии из-за низкой шунтовой чувствительности и невозможности контроля исправного состояния рельсовой линии.
Данное техническое решение принято автором в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение надежности контроля состояния рельсовой линии за счет повышения шунтовой чувствительности и возможности контроля исправного состояния рельсовой линии.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство контроля состояния рельсовой линии, содержащее путевой генератор, первый полосовой фильтр, первый и второй согласующие трансформаторы, три рельсовых линии, первый выпрямитель, первый и второй аналогово-цифровые преобразователи, программируемое постоянное запоминающее устройство, второй и третий компараторы, первый и второй логические элементы И, первый и второй триггеры, тактовый генератор, дополнительно введены кнопка восстановления, четвертая рельсовая линия, третий и четвертый согласующие трансформаторы, второй полосовой фильтр, датчик порогового сопротивления, стабилизатор напряжения, первый и второй сумматоры, первое и второе вычислительное устройство, второй и третий выпрямители, третий аналогово-цифровой преобразователь, резистор, первый и второй стековые накопители, причем выход стабилизатора напряжения подключен через путевой генератор ко входу второго выпрямителя, через резистор ко входам первого выпрямителя и первого полосового фильтра, выходы первого и второго выпрямителей подключены ко входу первого вычислительного устройства через аналогово-цифровые преобразователи, выходы первого полосового фильтра подключены ко второму согласующему трансформатору и через второй полосовой фильтр ко входу третьего выпрямителя, выходы которого подключены к третьему аналогово-цифровому преобразователю, выходы которого подключены к первому стековому накопителю и третьему компаратору напрямую и через программируемое постоянное запоминающее устройство и второе вычислительное устройство, выходы первого стекового накопителя подключены к первому сумматору и через второй стековый накопитель ко второму сумматору, прямой выход первого триггера подключен ко входу программируемого постоянного запоминающего устройства, а инверсный - через первый логический элемент И к выходу схемы и через второй логический элемент И ко второму стековому накопителю, выход третьего компаратора подключен к входу R первого триггера, тактовый генератор через второй логический элемент И, второй стековый накопитель, второй сумматор, второй компаратор, второй триггер и первый логический элемент И подключен к выходу схемы.
Дополнительное введение кнопки восстановления, четвертой рельсовой линии, двух согласующих трансформаторов, второго полосового фильтра, датчика порогового сопротивления, стабилизатора напряжения, двух сумматоров, двух вычислительных устройств, двух выпрямителей, третьего аналогово-цифрового преобразователя, резистора, двух стековых накопителей позволит повысить шунтовую чувствительность рельсовой линии.
На фиг.1 приведена схема устройства контроля состояния рельсовой линии, которая содержит следующие элементы: первая рельсовая линия 1, вторая рельсовая линия 2, третья рельсовая линия 3, четвертая рельсовая линия 4, первый согласующий трансформатор 5, второй согласующий трансформатор 6, третий согласующий трансформатор 7, четвертый согласующий трансформатор 8, первый релейный шкаф 9, второй релейный шкаф 10, третий релейный шкаф 11, четвертый релейный шкаф 12, каждый релейный шкаф с разными частотами генераторов и фильтров содержит стабилизатор напряжения 13, путевой генератор 14, резистор 15, первый полосовой фильтр 16, второй полосовой фильтр 17, третий выпрямитель 18, третий аналогово-цифровой преобразователь 19, первый стековый накопитель 20, программируемое постоянное запоминающее устройство 21, третий компаратор 22, первый триггер 23, второй логический элемент И 24, тактовый генератор 25, второй стековый накопитель 26, первый сумматор 27, второй сумматор 28, второй компаратор 29, второй триггер 30, первый логический элемент И 31, кнопка восстановления 32, первый выпрямитель 33, первый аналогово-цифровой преобразователь 34, второй выпрямитель 35, второй аналогово-цифровой преобразователь 36, первое вычислительное устройство 37, датчик порогового сопротивления 38, первый компаратор 39, второе вычислительное устройство 40, плюсовой полюс источника питания 41, выход схемы 42.
Элементы устройства контроля состояния рельсовой линии соединены следующим образом. Выход стабилизатора напряжения 13 подключен через путевой генератор 14 ко входу второго выпрямителя 34, через резистор 15 ко входам первого выпрямителя 33 и первого полосового фильтра 16. Выходы первого выпрямителя 33 и второго выпрямителя 35 подключены ко входу первого вычислительного устройства 37 через аналогово-цифровые преобразователи 34 и 36 соответственно. Выходы первого полосового фильтра 16 подключены ко второму согласующему трансформатору 6 и через второй полосовой фильтр 17 подключены ко входу третьего выпрямителя 18, выходы которого подключены к третьему аналогово-цифровому преобразователю 19, выходы которого подключены к первому стековому накопителю 20 и третьему компаратору 22 напрямую и через программируемое постоянное запоминающее устройство 21 и второе вычислительное устройство 40. Выходы первого стекового накопителя 20 подключены к первому сумматору 27 и через второй стековый накопитель 26 ко второму сумматору 28. Прямой выход первого триггера 23 подключен ко входу программируемого постоянного запоминающего устройства 21, а инверсный - через первый логический элемент И 31 к выходу схемы 42 и через второй логический элемент И 24 - ко второму стековому накопителю 26. Выход третьего компаратора 22 подключен к входу R первого триггера 23. Тактовый генератор 25 через второй логический элемент И 24, второй стековый накопитель 26, второй сумматор 28, второй компаратор 29, второй триггер 30 и первый логический элемент И 31 подключен к выходу схемы 42.
Устройство контроля состояния рельсовой линии работает следующим образом. При подходе поезда ко второй рельсовой линии 2 возрастает ток путевого генератора 14 и падение напряжения на резисторе 15 во втором релейном шкафу 10. Через первый 32 и второй 34 выпрямители напряжение поступает на входы первого 33 и второго 35 аналогово-цифровых преобразователей, которые преобразуют аналоговые сигналы с выхода путевого генератора 14 и входа первого полосового фильтра 16 в цифровые, которые поступают на входы первого вычислительного устройства 37, которое на их основе определяет входное сопротивление рельсовой линии. Значение этого сопротивления, а также порогового сопротивления с выхода датчика порогового сопротивления 38 подается на входы первого компаратора 39. Если пороговое сопротивление превышает текущее, то на выходе первого компаратора 39 появляется сигнал логической единицы, благодаря чему первый триггер 23 взводится, на входе и выходе второго логического элемента И 24 появляются сигналы логического нуля, что указывает на занятие рельсовой линии.
K
П
З
П
K
З
В момент фиксации занятия второй рельсовой линии 2 формируется значение порогового напряжения. При взводе первого триггера 23 на его прямом выходе Q появляется сигнал логической единицы, по фронту которого в программируемое постоянное запоминающее устройство 21 записывается цифровой сигнал U о напряжении приемного конца второй рельсовой линии 2. Второе вычислительное устройство 40 вычисляет по напряжению приемного конца значение порогового напряжения U с учетом коэффициента запаса К (U=U·К). Третий компаратор 22 сравнивает текущее и пороговое напряжения. Если текущее напряжение превышает пороговое, то на выходе третьего компаратора 22 появляется сигнал логической единицы, что возвращает первый триггер 23 в исходное положение (фиксируется освобождение рельсовой линии).
Исправность рельсовой линии контролируется следующим образом. Напряжение с выхода стабилизатора напряжения 13 подается на вход путевого генератора 14, с выхода которого через резистор 15, первый полосовой фильтр 16, второй согласующий трансформатор 6, первую рельсовую линию 1, первый согласующий трансформатор 5 поступает в первый релейный шкаф 9 и через второй полосовой фильтр 17 на вход третьего выпрямителя 18, с выхода которого сигнал подается на вход третьего аналогово-цифрового преобразователя 19, с выхода которого цифровой сигнал поступает на входы первого стекового накопителя 20, программируемого постоянного запоминающего устройства 21, третьего компаратора 22. При свободной и исправной рельсовой линии первый триггер 23 находится в исходном состоянии, с его инверсного выхода  на вход второго логического элемента И 24 поступает сигнал логической единицы, делая его прозрачным для импульсов с тактового генератора 25. За счет этих импульсов информация с выхода третьего аналогово-цифрового преобразователя 19 перемещается по регистрам первого стекового накопителя 20, а затем и по регистрам второго стекового накопителя 28. Первый 27 и второй 28 сумматоры складывают значения напряжений трех последних и трех предыдущих замеров. Если разница этих сумм напряжений превосходит допустимое значение (более 25%), то на выходе второго компаратора 29 появляется сигнал логического нуля, который взводит второй триггер 30. На входе и выходе первого логического элемента И 31 появляется сигнал логического нуля (рельсовая линия не исправна), который через выход схемы 42 передается в третий релейный шкаф 11. После устранения неисправности нажатием кнопки восстановления 32 производят сброс второго триггера 30 сигналом от плюсового полюса источника питания 41 через вход R.
Аналогично производится контроль следующих рельсовых линий 3 и 4 с участием элементов 7, 8, 11, 12, 26 и 36.
Данное устройство позволит повысить достоверность контроля состояния рельсовых линий, а следовательно, и безопасность движения поездов.
Спецификация:
1 - первая рельсовая линия;
2 - вторая рельсовая линия;
3 - третья рельсовая линия;
4 - четвертая рельсовая линия;
5 - первый согласующий трансформатор;
6 - второй согласующий трансформатор;
7 - третий согласующий трансформатор;
8 - четвертый согласующий трансформатор;
9 - первый релейный шкаф;
10 - второй релейный шкаф;
11 - третий релейный шкаф;
12 - четвертый релейный шкаф;
13 - стабилизатор напряжения;
14 - путевой генератор;
15 - резистор;
16 - первый полосовой фильтр;
17 - второй полосовой фильтр;
18 - третий выпрямитель;
19 - третий аналогово-цифровой преобразователь;
20 - первый стековый накопитель;
21 - запоминающее устройство;
22 - третий компаратор;
23 - первый триггер;
24 - второй логический элемент И;
25 - тактовый генератор;
26 - второй стековый накопитель;
27 - первый сумматор;
28 - второй сумматор;
29 - второй компаратор;
30 - второй триггер;
31 - первый логический элемент И;
32 - кнопка восстановления;
33 - первый выпрямитель;
34 - первый аналогово-цифровой преобразователь;
35 - второй выпрямитель;
36 - второй аналогово-цифровой преобразователь;
37 - вычислительное устройство;
38 - датчик порогового сопротивления;
39 - первый компаратор;
40 - вычислительное устройство;
41 - плюсовой полюс источника питания;
42 - выход схемы.