УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЯХ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно - к устройствам регулирования безопасности на железнодорожных путях. К числу таких устройств относятся устройства для управления автоматической переездной сигнализацией, устройства управления автоматической сигнализацией на пешеходных переходах через железнодорожные пути, устройства. оповещения о приближении подвижного состава к зоне проведения работ на железнодорожных путях и другие аналогичные устройства, в которых необходимо иметь точную информацию о времени, которое остается до входа подвижного состава в расчетную точку на пути.
Известны устройства автоматической сигнализации на пешеходных переходах через железнодорожные пути, обеспечивающие при приближении подвижного состава включение светофоров пешеходного перехода и электрических звонков (1). Датчиком приближающегося поезда в таких устройствах является рельсовая цепь. Недостатками известных устройств является то, что звуковая сигнализация срабатывает при приближении подвижного состава к переходу вне зависимости от фактического местоположения подвижного состава, что приводит к существенному завышению времени ожидания возможности перехода и, как следствие - к снижению уровня доверия граждан к показаниям светофора пешеходного перехода (2).
Из числа известных устройств указанной группы можно рассмотреть устройство (3), содержащее блок измерения скорости приближающегося поезда, релейный блок, питающий трансформатор, входы которых соединены с контрольными участками; блок контроля скорости, к выходам которого подключены блок определения ускорения и рельсовых цепей - блок выдержки времени, соединенный с блоком управления работой автошлагбаума; блок управления заградительным светофором, подключенный к блоку контроля занятости переезда. Данное устройство позволяет определять не только скорость, но и ускорение подвижного состава на участке приближения к железнодорожному переезду. Однако, контроль скорости и ускорения здесь производится на входе на участок приближения, т.е. мы имеем прогноз времени приближения подвижного состава к расчетной точке, точность которого зависит от неизменности ускорения подвижного состава в процессе движения. На практике ускорение движения, а значит, и скорость постоянно меняются в зависимости от графика движения, поездной ситуации, внешних факторов и не может приниматься постоянной величиной.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для автоматического ограждения переезда (4). Оно состоит из блока определения занятости рельсовой цепи, передатчика зондирующих импульсов, приемника, детектора, блока вычисления текущего значения координаты и скорости подвижного состава, блока управления сигнализацией и сигнализатора. При вступлении подвижного состава на участок приближения питание подается напередатчик и приемник, который регистрирует отраженные от подвижного состава импульсы. Детектор выделяет импульсы на фоне помех. и передает их в блок вычисления текущего значения координаты и скорости подвижного состава. С выхода последнего блока сигналы поступают на входы блока управления сигнализацией и далее на сигнализатор.
Это устройство и принято за прототип. Известное устройство имеет недостаток. Устройство принимает все отраженные импульсы без учета их координатных и фазовых характеристик. Кроме того, период времени следования импульсов локации неизменен в процессе измерений параметров движения подвижного состава, хотя, на самом деле, время регистрации отраженных сигналов линейно сокращается по мере приближения подвижного состава к расчетной точке на пути.
Техническим результатом полезной модели является повышение достоверности регистрации параметров (скорости и координаты) приближающегося к контрольной точке подвижного состава. Передача импульсов локации осуществляется по одному из рельсов, а прием сигнала по - двум рельсам. Таким образом, отраженный сигнал по первому рельсу и сигнал, пришедший по второму рельсу (сигнал замыкания через колесную пару), будут стабильно отличаться по фазе и по времени регистрации. Сравнение этих двух признаков существенно повышает достоверность события - мы получаем сигналы именно от передней колесной пары приближающегося подвижного состава. Повышению достоверности способствует также используемый в предлагаемом устройстве принцип сравнения усредненных, за определенный интервал времени, статистических параметров движения подвижного состава с предельными расчетными, что гарантирует защиту от опасных отказов устройства.
Сущность полезной модели состоит в следующем. В состав известного устройства (4), содержащего блок определения занятости рельсовой цепи, подключенный к генератору импульсов и блоку коммутации, через блоккоммутациипередатчик импульсов локации и приемник импульсов локации подключаются к разным рельсам железнодорожного пути, выход приемника импульсов локацииподключен к детектору, детектор подключен к формирователю импульсов, связанному с блоком вычисления текущего значения координаты и скорости подвижного состава, дополнительно включен дифференциальный усилитель, включенный через линию задержки между приемником импульсов локации и детектором, ко второму входу дифференциального усилителя подключен второй приемник импульсов локации, подключенный через блоккоммутации к другому рельсу железнодорожного пути, помимо этого между блоком вычисления текущего значения координаты и скорости подвижного состава и сигнализатором включен блок вычисления усредненных значений координаты и скорости, кроме того, шина передачи данных об усредненных параметрах координаты подвижного состава соединена с блоком коррекции, соединенным с входом управления длительностью межимпульсных интервалов генератора импульсов, а также с одним из входов блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом блока вычисления предельных характеристик, подключенного к блоку определения занятости рельсовой цепи, а выходы блока сравнения подключены: выход «истина» к входу разрешения работы сигнализатора, а выход «ложь» блока сравнения соединен с входом сброса параметров блока вычисления усредненных значений координат и скорости, а также с входом счетчика, выход которого соединен с входом блока аварийного оповещения.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, приведенным на рисунке 1 на котором представлена блочная схема устройства.
Устройство регулирования безопасности на железнодорожных путях содержит блок 1 определения занятости рельсовой цепи, выход которого подключен к входу управления (разрешения работы) генератора 2 импульсов, вход регулирования периода импульсов упомянутого генератора связан с блоком 3 коррекции, а выход генератора 2 импульсов локации и выход блока 1 определения занятости рельсовой цепи подключены к соответствующим входам блока 4 коммутации, через который передатчик 5 импульсов локации и приемники 6 и 7 подключаются к рельсам железнодорожного пути. Выход приемника 6, подключенный к тому же рельсу, что и передатчик 5 связан с входом дифференциального усилителя 8 через линию задержки 9, а выход приемника 7, подключенного к другому рельсу связан со вторым входом указанного усилителя непосредственно. К выходу дифференциального усилителя 9 последовательно включены детектор 10, формирователь импульсов 11, блок 12 вычисления текущего значения координаты и скорости подвижного состава, блок 13 вычисления усредненных значений координаты и скорости. Выходы последнего соединены с входами блока 14 управления сигнализацией сигнализатора 15. Кроме того, шина передачи данных об усредненных параметрах координаты подвижного состава соединена с одним из входов блока сравнения 16, другой вход которого соединен с выходом блока 17 вычисления предельных характеристик. К входу управления последнего блока подключен выход блока 1 определения занятости рельсовой цепи.
Выходы блока сравнения подключены: выход «истина» к входу включения сигнализатора 15; а выход «ложь», блока сравнения 16 соединен с входом сброса накопленных блоком 13 вычисления усредненных значений координат и скорости на текущее время, а также с входом счетчика 18 выход которого соединен с входом блока 19 аварийного оповещения.
и
Работа устройства осуществляется следующим образом. В исходном состоянии - при отсутствии подвижного состава на участке приближения блок 1 определения занятости рельсовой цепи формирует сигнал низкого уровня, который поступая на вход управления генератора 2 импульсов локации, останавливает работу названного генератора. С появлением поезда на выходе блока 1 определения занятости рельсовой цепи формируется сигнал высокого уровня. С этого момента генератор 2 импульсов локации начинает формировать электрические импульсы высокой скважности, которые поступают на вход управления включением высокочастотного передатчика 5. Период следования импульсов генератора 2 импульсов локации задается блоком 3 коррекции и в начальный период соответствует (по предварительной настройке) удвоенному интервалу времени Т прохождения радиоимпульса по рельсовой цепи участка приближения. Сигналами с блока 1 определения занятости рельсовой цепи и генератора 2 импульсов локации осуществляется управление блоком 4 коммутации, который производит попеременное подключение передатчика 5 зондирующих импульсов к рельсовой цепи на время импульса локации и отключение передатчика на время межимпульсного интервала в течение которого должны регистрироваться отраженные сигналы. В межимпульсном интервале отраженные сигналы регистрируются приемником 6, подключаемым к рельсу по которому передавался сигнал локации и вторым приемником 7, подключенным к другому рельсу. Усиленные и отфильтрованные от помех сигналы поступают с выхода первого приемника 6 через линию задержки 8 на один вход дифференциального усилителя 9, на другой вход которого аналогичные сигналы приходят с выхода приемника 7. Усиленные разностные (противофазные) сигналы поступают на амплитудный детектор 10, с выхода детектора на формирователь импульсов 11, сигнал с выхода последнего - далее в блок 12 вычисления текущего значения координаты x(t) и скорости ν(t) первой по ходу движения колесной пары подвижного состава, расположенного в пределах участка приближения к зоне регулирования безопасности на железнодорожных путях.
max
min
С выхода блока 12 текущие значения координаты x(t) и скорости ν(t) первой по ходу движения колесной пары подвижного состава поступают на соответствующие входы блока 13 вычисления усредненных значений координаты  и скорости . Усредненные параметры координаты  и скорости  первой по ходу движения колесной пары подвижного состава поступают в блок 14 управления сигнализацией, а информация о координате  поступает также на входблока сравнения 16, на другой вход которого поступает сигнал с выхода блока 17 вычисления предельных характеристик x(t) и x(t). Вычисление предельных характеристик производится на основе предварительно записанной в нем информации о длине участка приближения по суммарному числу импульсов, потупивших на счетный вход указанного блока от генератора 2 импульсов локации. Если информация о координате  находится в допустимых пределах, то сигналом высокого уровня с одного выхода блока 16 сравнения включается в работу сигнализатор 15.
Если же имеет место статистически значимый сбой в вычислении параметров приближения подвижного состава, то с соответствующего выхода блока 16 сравнения на вход сброса блока 13 вычисления усредненных значений статистических параметров поступит импульсный сигнал обнуления. С этого момента процесс вычисления усредненных параметров координаты  и скорости  первой по ходу движения колесной пары подвижного состава начнется сначала, т.е. накопленная статистическая ошибка в вычислении параметров  будет устранена. Сигналы с шины сброса блока 13 вычисления усредненных значений статистических параметров поступают также на вход счетчика 18. При накоплении критического числа ошибок в вычислении  на выходе счетчика сформируется сигнал высокого уровня, который запустит работу блока 19 аварийного оповещения.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на полезную модель:
1. Типовые проектные решения 411005-ТПР. ″Пешеходные переходы, оборудованные световой и звуковой сигнализацией″.
2. А.В. Волков, О.И. Грибков и П.Н. Потапов. Психология поведения граждан при переходе через железнодорожные пути в зоне организованного пешеходного перехода. Актуальные проблемы социально-экологической и экономической безопасности Поволжского региона. Сборник материалов V международной научно-практической конференции. Казанский филиал МИИТ Казань 2013 г.
3. А.А. Казаков, Е.А. Казаков, Д.В. Шалягин, В.Н. Тютюник и В.И. Белов. Устройство для управления автоматической переездной сигнализацией. А.С. №709444 по кл. B61L 29/22 опубл. в Б.И. №2 от 15.01.80 г.
4. Е.Г. Угрюмов, Ю.А. Бакулин и Ю.А. Ерохин. Устройство для автоматического ограждения переезда. А.С. №1342796, по кл. B61L 29/32 опубл. в Б.И. №37 от 07.10.87 г.