УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ КОНТРОЛЬНОГО РЕЛЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ СТРЕЛОК И СВЕТОФОРОВ

Полезная модель относится к устройствам железнодорожной автоматики и предназначена для защиты систем, выполняющих ответственные функции по управлению движением поездов, от ложных срабатываний и опасных отказов, возникающих вследствие неисправности источников питания.
Известно устройство для включения реле электрической централизации стрелок и светофоров, содержащее блок формирования команды через блок совпадения, соединенный с одним входом блока формирования длительности и мощности импульса, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямительный диод с контрольным реле, параллельно которому подключен конденсатор, блок передачи команды удержания контрольного реле, второй трансформатор с выпрямительным диодом, генератор импульсов удержания реле с включенным параллельно его входу конденсатором удержания контрольного реле (SU №887324, B61L 19/14, бюл. №45, 07.12.81).
Недостатком этого устройства является низкая надежность, так как оно не защищает нагрузку при неисправности источника питания: как при несанкционированном повышении, так и понижении напряжения на его выходах.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для включения контрольного реле электрической централизации стрелок и светофоров, содержащее источник питания, подключенный к его полюсам усилитель, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямительный диод с обмоткой реле, параллельно которой подключен конденсатор, последовательно соединенные блок преобразования напряжение-частота и блок фильтров, выход которого соединен с входом усилителя, а входы блока преобразования напряжение-частота подключены к полюсам источника питания, которые через контакты контрольного реле соединены с нагрузкой (RU №68447, B61L 19/14, оп. 27.11.2007 г.).
Недостатком этого устройства является низкая контролепригодность, так как в нем невозможно визуально определить причину неисправности: отсутствие напряжения на полюсах источника питания или неисправность цепи включения контрольного реле.
Задача полезной модели - повысить контролепригодность устройства за счет визуального контроля исправности как источника питания, так и цепи включения контрольного реле.
Технический результат достигается тем, что в устройство для включения контрольного реле электрической централизации стрелок и светофоров, содержащее источник питания, подключенный к его полюсам усилитель, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, контрольное реле, конденсатор, включенный параллельно обмотке контрольного реле, первый вывод которой соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора, последовательно соединенные блок преобразования напряжение-частота и блок фильтров, выход которого соединен с входом усилителя, а входы блока преобразования напряжение-частота подключены к полюсам источника питания, которые через контакты контрольного реле соединены с нагрузкой, введены два светодиода и резистор, при этом анод первого светодиода подключен к второму выводу вторичной обмотки трансформатора, а катод - ко второму выводу обмотки контрольного реле, анод второго светодиода подключен к положительному полюсу источника питания, а катод через резистор подключен к отрицательному полюсу источника питания. Функциональная схема предлагаемого устройства изображена на фиг.1. На фиг.2 представлена схема реализации блока преобразования напряжение-частота. На фиг.3 представлена схема реализации блока фильтров.
Устройство для включения контрольного реле электрической централизации стрелок и светофоров содержит источник питания 1, подключенный к его полюсам усилитель 2, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора 3, контрольное реле 4, конденсатор 5, включенный параллельно обмотке контрольного реле 4, первый вывод которой 4.1 соединен с первым выводом 3.1 вторичной обмотки трансформатора 3, последовательно соединенные блок преобразования напряжение-частота 6 и блок фильтров 7, выход которого соединен с входом усилителя 2, а входы блока преобразования напряжение-частота 6 подключены к полюсам источника питания 1, которые через контакты 4.2 контрольного реле соединены с нагрузкой. Первый светодиод 8 включен между вторым выводом 3.2 трансформатора 3 и вторым выводом 4.3 обмотки контрольного реле 4. Анод второго светодиода 9 подключен к положительному полюсу источника питания 1, а катод второго светодиода 9 подключен через резистор 10 к отрицательному полюсу источника питания 1.
10
20
Предлагаемый вариант блока преобразования напряжение-частота 6 (фиг.2) содержит операционный усилитель 11 (например, К14ОУД7), таймер 12 (например, КР1006ВИ1), резисторы 13…17, конденсаторы 18 и 19 (См. «Простой преобразователь напряжение-частота». - Радио, 1985, №2, с.61). Таймер 12 блока преобразования напряжение-частота 6 включен по схеме мультивибратора, в котором времязадающим элементом является операционный усилитель 11. Для питания операционного усилителя 11 и таймера 12 используются отдельные источники питания U и U соответственно. Клеммы 20 и 21 блока преобразования напряжение-частота 6 являются его входами и подключаются соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника питания 1. Клемма 22 является выходом блока преобразования напряжение-частота 6.
Предлагаемый вариант блока фильтров 7 (фиг.3) содержит первый 23 и второй 24 согласующие трансформаторы, а также 25.1…25.n камертонных фильтров. Клеммы 26, 27 первичной обмотки трансформатора 23 являются входом, а клеммы 28, 29 вторичной обмотки трансформатора 24 - выходом блока фильтров 7 соответственно. Клеммы 26 и 27 первичной обмотки трансформатора 23 соединяются с выходом 22 блока преобразования напряжение-частота 6. Клеммы 28, 29 вторичной обмотки трансформатора 24 соединены с входом усилителя 2 устройства.
1
1
1
Устройство для включения контрольного реле электрической централизации стрелок и светофоров работает следующим образом. При отсутствии напряжения на полюсах источника питания 1 блок преобразования напряжение-частота 6 импульсы не генерирует, на выходе усилителя 2 напряжение отсутствует, контрольное реле 4 выключено. При появлении напряжения U на полюсах источника питания 1 блок преобразования напряжение-частота 6 начинает генерировать импульсы, частота которых пропорциональна подаваемому на его входы напряжению. Например, при изменении напряжения на полюсах источника питания в диапазоне U=(0…5) В частота импульсов на входе блока преобразования напряжение-частота 6 будет изменяться в диапазоне f=(0…21) кГц. Коэффициент преобразования блока преобразования напряжение-частота 6 будет составлять в данном случае 4,2 кГц/В или 42 Гц/мВ.
1макс
1мин
1макс
1мин
i
i
i
i
Блок фильтров 7, содержащий необходимое количество камертонных фильтров 25.1…25.n, будет пропускать на свой выход сигналы с частотой от f до f и задерживать сигналы, частота которых больше f и меньше f. Каждый камертонный фильтр 25.i характеризуется собственной частотой резонанса f и шириной полосы φ пропускания фильтра на уровне 0,7. Например, камертонный фильтр ПФ2-16 имеет частоту f=1562,66 Гц (Сороко В.Н., Разумовский В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, 1976). Расчет частоты резонанса f первого фильтра 25.1 блока фильтров 7 производится по формуле:
i+1
а всех последующих резонансных частот f(i=2…n-1) по формуле:
n
Резонансная частота f последнего 25.n фильтра блока фильтров 7 определяется по формуле:
1мин
1макс
1
1мин
1
1мин
Таким образом, напряжение, частота которого лежит в диапазоне f- f, пропускается на выход блока фильтров 7, усиливается усилителем 2, трансформируется во вторичную обмотку изолирующего трансформатора 3. При этом второй светодиод 9 излучает свет, что свидетельствует о наличии напряжения на его полюсах. Путем подбора величины резистора 10 можно добиться того, что второй светодиод 9 начнет излучать видимый свет при U=U(f=f).
ЭДС, наводимая при этом во вторичной обмотке изолирующего трансформатора 3, выпрямляется первым светодиод ом 8 и накапливается на конденсаторе 6. При этом первый светодиод 8 будет излучать свет, что свидетельствует об исправности устройства.
При достижении напряжения на конденсаторе 5 уровня напряжения срабатывания контрольного реле 4, последнее включается и замыкает свои фронтовые контакты 4.2. Через эти контакты напряжение контролируемого источника питания 1 подается в нагрузку, то есть в устройства электрической централизации стрелок и светофоров.
1
1
1макс
1
1мин
1
1мин
1
1макс
Изменение напряжения U источника питания 1, выходящее за установленные для него пределы U>U или U<U будет приводить к соответствующему изменению частоты f<f или f>f, то есть к выходу за пределы пропускания частоты блоком фильтров 7, а значит - к выключению контрольного реле 4 и отключению нагрузки его контактами 4.2 от источника питания 1. Такое событие является защитным отказом, допустимым в устройствах электрической централизации стрелок и светофоров.
1
1макс
1
1макс
1
1мин
В первом случае, то есть при U>U, первый светодиод 8 прекратит излучать свет, так как при этом f>f, а второй светодиод 9 продолжит излучать свет, что будет свидетельствовать о неисправности источника питания 1, заключающейся в превышении максимально допустимого напряжения на своих полюсах. Во втором случае, то есть при U<U оба светодиода 8 и 9 не будут излучать свет, что будет свидетельствовать о наличии на полюсах источника питания 1 напряжения, ниже минимально допустимого значения.
Таким образом, заявляемое устройство обладает хорошей контролепригодностью, позволяющей визуально определить характер возникшей в нем неисправности.