УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОЙ ЛИНИИ
TRACK STATE CONTROL DEVICE

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и может быть использовано для регулирования движения поездов.
Известно устройство контроля состояния рельсовой линии, содержащее генератор, фильтр, выпрямитель, два АЦП, четыре ППЗУ, четыре регистра, генератор тактовых импульсов, семь логических элементов И, два логических элемента ИЛИ, три рельсовые линии, два устройства согласования, пять компараторов, три триггера, приемник рельсовой линии [патент РФ №2340499, МПК B61L 23/16. Устройство контроля состояния рельсовой линии. Авторы: Полевой Ю.И., Трошина М.В., Якобчук А.И., опубл. 20.07.2008 г., БИ №34].
Недостатком данного устройства является низкая надежность работы при пониженном сопротивлении изоляции.
Известна рельсовая цепь, реализующая устройство контроля состояния рельсовой линии, содержащая источник питания в виде путевого генератора, три устройства согласования в виде согласующих трансформаторов, две рельсовые линии, два выпрямителя, два АЦП, четыре ППЗУ, четыре регистра, три компаратора, четыре логических элемента И, пять триггеров, тактовый генератор, путевое реле в качестве приемника.
Недостатком данного технического решения является то, что оно не обеспечивает достаточно надежный контроль состояния рельсовой линии при интенсивном выпадении осадков.
Данное техническое решения принято в качестве прототипа.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение надежности контроля состояния рельсовых линий.
4
5
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство контроля состояния рельсовой линии, содержащее путевой генератор, три согласующих трансформатора, две рельсовые линии, два выпрямителя, два АЦП, четыре ППЗУ, четыре регистра, три компаратора, четыре логических элемента И, пять триггеров, тактовый генератор, путевой приемник, дополнительно введены две рельсовые линии, три резистора, пять полосовых фильтров, два выпрямителя, четыре сглаживающих фильтра, два АЦП, один регистр, семь логических элементов И, три логических элемента ИЛИ, один компаратор, два счетчика, три триггера, формирователь импульсов занятия, формирователь импульсов освобождения и три путевых приемника, каждый из которых состоит из формирователя пороговых напряжений, блока контроля рельсовой линии, формирователя вспомогательного сигнала, причем к одним концам первой и четвертой рельсовых линий подключен путевой генератор частотой f2, а второй и третьей рельсовых линий через второй согласующий трансформатор, второй резистор и нулевой полосовой фильтр подключен путевой генератор частотой f1, к другим концам которых через первый и третий согласующие трансформаторы, первый и третий резисторы, полосовые фильтры, выпрямители, сглаживающие фильтры, АЦП подключены второй и третий путевые приемники частотой f1 и первый и четвертый путевые приемники с частотой f2 блоками контроля рельсовой линии (БКРЛ) через входы A компараторов занятия, освобождения и всплеска и формирователями пороговых напряжений (ФПН) через вход D первого регистра, выход которого соединен с входом D второго регистра ФПН, входом A компаратора ФПН и входом R третьего регистра ФПН, выход которого соединен с входом D четвертого регистра ФПН, выход которого соединен с входами A первого, второго и третьего ППЗУ ФПН, выход первого из которых соединен с первым входом первого путевого приемника, выходы двух других соединены с входами B компараторов занятия и освобождения БКРЛ, а вход B компаратора всплеска соединен с первым выходом третьего путевого приемника, второй выход которого соединен со вторым входом логического элемента И БКРЛ, первый вход которого соединен с выходом компаратора всплеска, а выход - со вторым входом логического элемента ИЛИ БКРЛ, первый вход которого соединен с выходом компаратора освобождения, а выход - с входом R триггера БКРЛ, вход S которого соединен с выходом компаратора занятия, а выход - с входами формирователя импульсов занятия, формирователя импульсов освобождения, четвертым входом третьего путевого приемника, первым входом второго логического элемента И формирователя вспомогательного сигнала (ФВС) и вторым входом первого логического элемента И ФВС, первый вход которого соединен с третьим выходом первого путевого приемника и вторым входом второго логического элемента И ФВС, выход которого соединен с входом R первого триггера ФВС, вход S которого соединен с выходом первого логического элемента И ФВС, выход Q - с входом S второго триггера ФВС, а выход  - с входом S третьего триггера ФВС, входы R второго и третьего триггеров ФВС соединены с входами R четвертого, пятого, шестого триггеров ФВС и через первый логический элемент ИЛИ ФВС - с четвертым выходом первого путевого приемника, а выходы Q второго и третьего триггеров ФВС соединены с первыми входами второго логического элемента ИЛИ и третьего логического элемента И ФВС, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов освобождения БКРЛ и первым входом пятого логического элемента И ФВС, а выход - с входом S четвертого триггера ФВС, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента ИЛИ ФВС, выход которого соединен с первым входом четвертого логического элемента И ФВС, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов занятия, входом R второго счетчика ФПН, входом S пятого регистра ФПН, третьим входом третьего путевого приемника, а выход - с входом S пятого триггера ФВС, выход которого соединен со вторым входом пятого логического элемента И ФВС, выход которого соединен с входом S шестого триггера ФВС, выход которого соединен с первым входом шестого логического элемента И ФВС, со вторым входом которого соединен выход пятого регистра ФПН, а выход - со вторым входом первого путевого приемника, выход тактового генератора соединен с входами C первого и второго регистров ФПН, первыми входами второго и третьего и вторым входом первого логических элементов И ФПН, второй вход первого логического элемента И ФПН соединен с выходом A>B компаратора ФПН, выход A<B которого соединен со вторым входом третьего логического элемента И ФПН, выход которого через четвертый логический элемент И ФПН соединен с входом C второго счетчика ФПН, выход Q которого соединен с входом R пятого регистра ФПН и входом C четвертого регистра ФПН, выход Q - с входами R триггера, первого счетчика и третьего регистра ФПН, а выход P - с первым входом четвертого логического элемента И ФПН, третий вход которого соединен с выходом триггера и вторым входом второго логического элемента И ФПН, выход которого соединен с входом С третьего триггера ФПН.
На чертеже представлена схема устройства контроля состояния рельсовой линии.
Устройство контроля состояния рельсовой линии состоит из: четырех рельсовых линий 1-4, трех согласующих трансформаторов 5-7, трех резисторов 8-10, пяти полосовых фильтров 11-15, четырех выпрямителей 16-19, путевого генератора 20, четырех сглаживающих фильтров 21-24, четырех АЦП 25-28, четырех путевых приемников 28-31, каждый из которых состоит из формирователя пороговых напряжений 32, блока контроля рельсовой линии 33, формирователя вспомогательного сигнала 34. Каждый формирователь пороговых напряжений состоит из пяти регистров 35-39, тактового генератора 40, четырех логических элементов И 41-44, компаратора 45, двух счетчиков 46-47, триггера 48, ППЗУ 49-51. Каждый блок контроля рельсовой линии состоит из компаратора занятия 52, компаратора освобождения 53, компаратора всплеска 54, логических элементов И 55 и ИЛИ 56, триггера 57, формирователя импульсов занятия 58 и формирователя импульсов освобождения 59. Каждый формирователь вспомогательного сигнала состоит из шести логических элементов И 60-65, двух логических элементов ИЛИ 66-67, шести триггеров 68-73.
Элементы устройства соединены следующим образом.
4
5
К одним концам рельсовых линий 1 и 4 подключен путевой генератор частотой f2 (на схеме не показан), а рельсовых линий 2 и 3 через согласующий трансформатор 6, резистор 9 и полосовой фильтр 13 подключен путевой генератор 20 частотой f1, к другим концам которых через согласующие трансформаторы 5 и 7, резисторы 8 и 10, полосовые фильтры 11, 12, 14, 15, выпрямители 16, 17, 18, 19, сглаживающие фильтры 21, 22, 23, 24, АЦП 25, 26, 27, 28 подключены путевые приемники 29 и 30 частотой f1 и путевые приемники 28 и 31 с частотой f2 блоками контроля рельсовой линии 33 через входы A компараторов занятия 52, освобождения 54 и всплеска 55 и формирователями пороговых напряжений 32 через вход D первого регистра 35 ФПН 32, выход которого соединен с входом D второго регистра 36 ФПН 32, входом A компаратора 45 ФПН 32 и входом R третьего регистра 37 ФПН 32, выход которого соединен с входом D четвертого регистра 38 ФПН 32, выход которого соединен с входами A первого, второго и третьего ППЗУ 49, 50 и 51 ФПН 32, выход первого из которых соединен с первым входом первого путевого приемника 28, а выходы двух других соединены с входами B компараторов занятия 52 и освобождения 53 БКРЛ 33, а вход B компаратора всплеска 54 соединен с первым выходом третьего путевого приемника 30, второй выход которого соединен со вторым входом логического элемента И 55 БКРЛ 33, первый вход которого соединен с выходом компаратора всплеска 54, а выход - со вторым входом логического элемента ИЛИ 56 БКРЛ 33, первый вход которого соединен с выходом компаратора освобождения 53, а выход - с входом R триггера 57 БКРЛ 33, вход S которого соединен с выходом компаратора занятия 52, а выход - с входами формирователя импульсов занятия 58, формирователя импульсов освобождения 59, четвертым входом третьего путевого приемника 30, первым входом второго логического элемента И 60 ФВС 34 и вторым входом первого логического элемента И 60 ФВС 34, первый вход которого соединен с третьим выходом первого путевого приемника 28 и вторым входом второго логического элемента И 61 ФВС 34, выход которого соединен с входом R первого триггера 68 ФВС 34, вход S которого соединен с выходом первого логического элемента И 60 ФВС 34, выход Q - с входом S второго триггера 69 ФВС 34, а выход  - с входом S третьего триггера 70 ФВС 34, входы R второго 69 и третьего 70 триггеров ФВС 34 соединены с входами R четвертого 71, пятого 72, шестого 73 триггеров ФВС 34 и через первый логический элемент ИЛИ 66 ФВС 34 с четвертым выходом первого путевого приемника 28, а выходы Q второго 69 и третьего 70 триггеров ФВС 34 соединены с первыми входами второго логического элемента ИЛИ 67 и третьего логического элемента И 62 ФВС 34, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов освобождения 59 БКРЛ 33 и первым входом пятого логического элемента И 64 ФВС 34, а выход - с входом S четвертого триггера 71 ФВС 34, выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента ИЛИ 67 ФВС 34, выход которого соединен с первым входом четвертого логического элемента И 63 ФВС 34, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов занятия 58, входом R второго счетчика 47 ФПН 32, входом S пятого регистра 39 ФПН 32, третьим входом третьего путевого приемника 30, а выход - с входом S пятого триггера 72 ФВС 34, выход которого соединен со вторым входом пятого логического элемента И 64 ФВС 32, выход которого соединен с входом S шестого триггера 73 ФВС 34, выход которого соединен с первым входом шестого логического элемента И 65 ФВС 34, со вторым входом которого соединен выход пятого регистра 39 ФПН 32, а выход - со вторым входом первого путевого приемника 28. Выход тактового генератора 40 соединен с входами C первого 35 и второго 36 регистров ФПН 32, первыми входами второго 42 и третьего 43 и вторым входом первого 41 логических элементов И ФПН 32, второй вход первого логического элемента И 41 ФПН 32 соединен с выходом A>B компаратора 45 ФПН 32, выход A<B которого соединен со вторым входом третьего логического элемента И 43 ФПН 32, выход которого через четвертый логический элемент И 44 ФПН 32 соединен с входом C второго счетчика 47 ФПН 32, выход Q которого соединен с входом R пятого регистра 39 ФПН 32 и входом C четвертого регистра 38 ФПН 32, выход Q - с входами R триггера 48, первого счетчика 46 и третьего регистра 37 ФПН 32, а выход P - с первым входом четвертого логического элемента И 44 ФПН 32, третий вход которого соединен с выходом триггера 48 и вторым входом второго логического элемента И 42 ФПН 32, выход которого соединен с входом C третьего триггера 37 ФПН 32.
Устройство работает следующим образом.
К одним концам рельсовых линий 1 и 4 подключен путевой генератор частотой f2 (на схеме не показан), а рельсовых линий 2 и 3 через согласующий трансформатор 6, резистор 9 и полосовой фильтр 13 подключен путевой генератор 20 частотой f1, к другим концам которых через согласующие трансформаторы 5 и 7, резисторы 8 и 10, полосовые фильтры 11, 12, 14, 15, выпрямители 16, 17, 18, 19, сглаживающие фильтры 21, 22, 23, 24, АЦП 25, 26, 27, 28 подключены путевые приемники 29 и 30 частотой f1 и путевые приемники 28 и 31 с частотой t2.
Т
Т
На вход формирователя пороговых напряжений (ФПН) 32 с соответствующего АЦП 26 подается значение напряжения U, которое заносится в регистр 35, а затем с участием тактового генератора 40 в регистр 36, с выходов которых значение напряжения U поступает в компаратор 45, где происходит сравнение сигналов с регистров 35 и 36 и в случае выполнения неравенства A>B сигнал через логический элемент И 41 поступает на счетчик 46, где начинается отсчет импульсов от тактового генератора 40.
4
На четвертой позиции счетчика 46 взводится триггер 48, делая прозрачными логические элементы И 42 и 44 для импульсов от тактового генератора 40, и в регистре 37 происходит обновление информации. В регистр 37 заносятся значения напряжений при нарастании напряжения приемного конца. При понижении напряжения приемного конца и выполнении неравенства A<B на выходе компаратора 45 появляется сигнал логической единицы, что делает прозрачными логические элементы И 43 и 44 для импульсов от тактового генератора ГТ при условии, что триггер 48 взведен, т.е. зафиксировано увеличение напряжения приемного конца не менее чем в четырех отсчетах. Счетчик 47 начинает отсчет импульсов от тактового генератора 40. На четвертой позиции счетчика 47 на выходе Q появляется потенциал логической единицы, в регистр 38 заносится значение напряжения всплеска из регистра 37, устанавливается логическая единица на выходе регистра 39, который фиксирует всплеск напряжения (выход V блока ФПН 32).
ЗИ
ТП
ПЗ
ПО
5
ЗИ
При подходе поезда к рельсовой линии 2 фиксация всплеска сбрасывается (в момент занятия рельсовой линии 2 за счет импульса P на входе R регистра 39), а при выходе поезда с рельсовой линии 2 - сохраняется до подхода следующего поезда. Значение напряжения всплеска, которое хранится в регистре 38, поступает в ППЗУ 49, 50, 51 и преобразуется соответственно в текущее напряжение U, пороговые напряжения занятия U и освобождения U. На пятой позиции счетчика 47 на выходе Q появляется потенциал логической единицы, который обнуляет регистр 37, счетчик 46 и сбрасывает триггер 48, подготавливая их к работе при проследовании следующего поезда. За счет выхода P работа счетчика 47 самоблокируется до подхода следующего поезда, когда на вход R счетчика 47 поступает импульс P.
Т
ПЗ
ПО
ЗИ
СИ
В блок контроля рельсовой линии (БКРЛ) 33 от соответствующего АЦП 26 через на входы А компараторов 52, 53, 54 поступает значение напряжения U, а от ППЗУ 50 и 51 ФПН 32 - значения пороговых напряжений занятия U и освобождения U которые сравниваются компараторами занятия 52 и освобождения 53. Результаты сравнений фиксируются триггером 57. На выходе Q триггера 37 появляется сигнал P о состоянии рельсовой линии 2, а на выходах формирователей занятия 58 и освобождения 59 - импульсы занятия P и освобождения P рельсовой линии 2.
ЗИ
СИ
ЗИ
СИ
Л
Контроль проследования поездом впереди лежащей рельсовой линии 3 проводится с учетом того, что она могла быть занята предыдущим поездом. Если она была занята поездом, то на вход ФВС 34 поступает импульс Р и на входе логического элемента И 61 присутствует сигнал логической единицы, а с занятием предыдущей рельсовой линии 1 последующим поездом на входе ФВС 34 появляется импульс P  и на входе логического элемента И 60 присутствует сигнал логической единицы. При этом триггер 68 посредством логического элемента И 61 сбрасывается, триггер 70 взводится, делая прозрачным логический элемент И 62 для импульса P от БКРЛ 33 в момент освобождения рельсовой линии 2. От этого импульса взводится триггер 71, с выхода которого на нижнем входе логического элемента ИЛИ 67 и верхнем входе логического элемента И 63 появляется потенциал логической единицы. С занятием рельсовой линии 2 поездом, который находился на предыдущей рельсовой линии 1, импульсом P от БКРЛ 33 посредством логического элемента И 63 взводится триггер 72, делая прозрачным логический элемент И 64 для импульса P от БКРЛ 33 в момент освобождения рельсовой линии 2. От этого импульса взводится триггер 73, делая прозрачным логический элемент И 65 для импульса V от ФПН 32.
Т
Т
ТП
ТП
На вход БКРЛ 33 от путевого приемника 30 поступает импульс F, который воздействует на логический элемент И 55, делая его прозрачным для импульса с выхода A>B компаратора всплеска 54, на вход A которого поступает значение напряжения U с АЦП 26, а на вход B - значение текущего напряжения рельсовой линии 3 от путевого приемника 30. Если текущее напряжение U превысит текущее напряжение U впередилежащей рельсовой линии 3, то на выходе A>B компаратора всплеска 54 появится логическая единица, которая посредством логических элементов И 55 и ИЛИ 56 сбросит триггер 57, фиксируя освобождение рельсовой линии 2. Значение текущего напряжения U рельсовой линии 2, которое получается преобразованием напряжения всплеска ППЗУ 49, устанавливается таким, чтобы при допустимой асимметрии смежных рельсовых линий фиксировалось освобождение.
ЗИ
Л
Если поезд не занимал впередилежащую рельсовую линию 3, то на вход ФВС 34 не будет поступать импульс Р и на входе логического элемента И 61 будет присутствовать сигнал логического нуля. В момент занятия предыдущей рельсовой линии 1 на входе формирователя вспомогательного сигнала 34 появляется импульс P , который взводит триггеры 68 и 69 с участием логического элемента И 60. Взведенный триггер 69 делает прозрачным логический элемент И 63 через логический элемент ИЛИ 67. Дальнейшая работа формирователя вспомогательного сигнала 34 происходит по аналогии с предыдущим случаем.
Предложенное устройство обеспечивает надежный контроль состояния рельсовых линий при интенсивном выпадении осадков, что позволит повысить безопасность движения поездов.