РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики.
Известна рельсовая цепь переменного тока, содержащая источник питания переменного тока, подключенный через первый блок согласования к электрически изолированной от других рельсовых цепей рельсовой линии, которая через второй блок согласования подключена к блоку защиты, к выходу которого подключены последовательно соединенные диод и импульсное реле, через замыкающий контакт которого источник питания переменного тока подключен к первой обмотке путевого реле, вторая обмотка которого подключена к источнику питания постоянного тока (SU 1268460, B61L 23/16, Бюл. №41 07.11.86).
Недостатком известной рельсовой цепи переменного тока является низкая контролепригодность, так как в ней невозможно без использования внешних измерительных приборов достоверно определить причину выключенного состояния путевого реле при свободности рельсовой линии от подвижного состава и зафиксировать ее предотказное состояние.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является рельсовая цепь переменного тока, содержащая источник питания переменного тока, подключенный через первый блок согласования к электрически изолированной от других рельсовых цепей рельсовой линии, которая через второй блок согласования подключена к блоку защиты, путевое реле, к одной обмотке которого подключен источник питания постоянного тока, оптрон, светоизлучатель которого включен на выходе блока защиты, а фотоприемник оптрона включен последовательно с источником питания переменного тока и второй обмоткой путевого реле (RU 97700, B61L 23/16, опубл. 20.09.2010, Бюл. №26).
Недостатком известной рельсовой цепи переменного тока также является низкая контролепригодность, так как в ней невозможно без использования внешних измерительных приборов достоверно определить причину выключенного состояния путевого реле при свободности рельсовой линии от подвижного состава и зафиксировать ее предотказное состояние.
Задача полезной модели заключается в повышении контролепригодности рельсовой цепи переменного тока.
Технический результат достигается тем, что в рельсовую цепь переменного тока, содержащую источник питания переменного тока, подключенный через первый блок согласования к электрически изолированной от других рельсовых цепей рельсовой линии, которая через второй блок согласования подключена к блоку защиты, путевое реле, источник питания постоянного тока, оптрон, светоизлучатель которого включен на выходе блока защиты, а фотоприемник оптрона включен последовательно с источником питания переменного тока и первой обмоткой путевого реле, введен светодиод, анод которого подключен к положительному полюсу источника питания постоянного тока, а катод - через вторую обмотку путевого реле подключен к отрицательному полюсу того же источника питания.
Функциональная схема заявляемого устройства представлена на фиг.1. На фиг.2 показана схема первого блока согласования 2. Второй блок согласования 4 имеет идентичную схему.
Рельсовая цепь переменного тока содержит источник питания переменного тока 1, подключенный через первый блок согласования 2 к рельсовой линии 3, которая через второй блок согласования 4 подключена к блоку защиты 5, путевое реле 6, источник питания постоянного тока 7, оптрон 8, светоизлучатель 9 которого включен на выходе блока защиты 5, а фотоприемник 10 включен последовательно с источником питания переменного тока 1 и первой обмоткой путевого реле 6, светодиод 11, анод которого подключен к положительному полюсу источника питания постоянного тока 7, а катод - через вторую обмотку путевого реле 6 подключен к отрицательному полюсу того же источника питания 7. При этом обмотки путевого реле 6 включены согласно.
На рисунке позициями 12-15 обозначены стыки, электрически изолирующие рельсовые линии заявляемой и смежных с ней рельсовых цепей. На рисунке показаны также мгновенные значения полярностей напряжений переменного тока в рельсовых линиях заявляемой и смежных с ней рельсовых цепей, а также мгновенное значение полярности напряжения в первой обмотке путевого реле 6 при исправном состоянии изолирующих стыков 12-15.
Блок согласования 2 включает в себя два предохранителя 16 и 17 типа 20871 (2А), через которые первичная обмотка трансформатора 18 типа ПОБС-2А подключена к источнику питания переменным током 1. Вторичная обмотка трансформатора 18 через резистор 19 типа 7157 (1, 2 Ом, 3 А) и автоматический выключатель 20 типа АВМ-1 (10 А) подключена к рельсовой линии 3 (B.C.Аркатов, Ю.В.Аркатов, С.В.Казеев, Ю.В.Ободовский. Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник. - 3-е издание, переработанное и дополненное. - М.: Издательство «ООО Миссия-М», 2006 г., рис.4.3, а), табл.4.3).
В заявляемой рельсовой цепи переменного тока использован оптрон 8 типа АОУ-115А, в котором излучателем света 9 является светодиод, а фотоприемником 10 - фотодинистор (Маскатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам. - М.: «Журнал «Радио»», 2005 г., с.55). Номинальный ток включения светоизлучателя данного оптрона составляет 20 мА, его максимальные выходное напряжение и ток составляют соответственно 50 В и 100 мА.
В качестве светодиода в заявляемом устройстве использован светодиод типа АЛС331А (Абрамов В.М. Электронные элементы железнодорожной автоматики. - 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1986, с.21, табл.2.4). Данный тип светодиода изменяет излучаемый свет от зеленого до красного, в зависимости от величины протекающего через него тока. Ток, протекающий через светодиод 11, в заявляемом устройстве определяется сопротивлением второй обмотки путевого реле 6.
В качестве путевого реле 6 в заявляемой рельсовой цепи переменного тока используется двухобмоточное реле НМШ1-1800, напряжение включения которого составляет 16 В, выключения - 9 В (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн. 1. 3-е изд. М.: НПФ «Планета», 2000 г., таблица 110). В качестве блока защиты 5 реле в заявляемой рельсовой цепи переменного тока используется блок типа ЗБФ-1 (Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник - 3-е издание, переработанное и дополненное. - М.: Издательство «ООО Миссия-М», 2006 г., рис 4.22). Таким образом, входные и выходные характеристики узлов заявляемой рельсовой цепи согласованы между собой.
Заявляемая рельсовая цепь переменного тока работает следующим образом.
Во вторую обмотку путевого реле 6 подается постоянное напряжение от источника питания постоянного тока 7. Величина этого напряжения, во-первых, составляет половину напряжения его включения, во-вторых, меньше напряжения выключения этого реле. Для используемого путевого реле типа НМШ1-1800 это напряжение составляет 8 В. При исправности цепи питания второй обмотки путевого реле 6 светодиод 11 излучает зеленый световой сигнал.
При отсутствии на рельсовой линии 3 заявляемой рельсовой цепи железнодорожной подвижной единицы и исправных изолирующих стыков 12-15 переменное напряжение, проходящее от источника питания переменного тока 1 через первый блок согласования 2, рельсовую линию 3, второй блок согласования 4 и блок защиты 5, воздействует на светоизлучатель 9 оптрона 8. В этой цепи блок 2 согласовывает сопротивления источника питания 1 и рельсовой линией 3, блок 4 согласовывает сопротивления рельсовой линии 3 и блока защиты 5, блок защиты 5 исключает появление на своих выходах переменного напряжения, отличного по частоте от частоты переменного тока источника питания 1. Светоизлучатель, то есть светодиод 9, осуществляет однополупериодное выпрямление переменного напряжения, формируемое на выходах блока защиты 5. При каждой прямой полуволне напряжения, получаемого от источника питания переменного тока 1, светодиод 9 оптрона 8 излучает свет, а в момент обратной полуволны напряжения источника питания 1 этот световой поток отсутствует. Под воздействием светового потока, соответствующего прямой полуволне переменного напряжения источника питания 1, фотоприемник, то есть фотодинистор 10 оптрона 8, открывается, и в первую обмотку путевого реле 6 подается импульс положительной полярности (+). Таким образом, фотодинистор 10 осуществляет однополупериодное выпрямление переменного напряжения, поступающего в первую обмотку путевого реле 6 от источника питания 1. Величина этого напряжения, во-первых, должна составлять половину напряжения включения путевого реле 6, а во-вторых - быть меньше напряжения выключения этого реле. Для путевого реле 6 типа НМШ1-1800 это напряжение должно составлять также 8 В. Одинаковая полярность постоянного тока в обеих обмотках путевого реле 6 вызывает его включение, так как в данном случае магнитные потоки в обмотках путевого реле 6 совпадают по направлению. Включенное состояние путевого реле 6 свидетельствует, во-первых, об отсутствии на рельсовой линии данной рельсовой цепи подвижного железнодорожного состава, во-вторых, об исправности изолирующих стыков 12-15, в-третьих, об исправности цепи питания путевого реле 6 от источника питания постоянного тока 7.
При неисправности цепи питания второй обмотки путевого реле 6 от источника питания постоянного тока 7 режим работы светодиода 11 изменяется. При уменьшении сопротивления второй обмотки путевого реле 6 вследствие межвиткового короткого замыкания, светодиод будет излучать красный световой сигнал, свидетельствующий о предотказном состоянии рельсовой цепи. При обрыве второй обмотки путевого реле 6 или пропадании напряжения источника питания постоянного тока 7, светодиод 11 не будет излучать свет, что при выключенном состоянии путевого реле 6 и свободности рельсовой линии 3 от подвижного железнодорожного состава свидетельствует о том, что причиной ложной занятости рельсовой цепи является неисправность цепи питания путевого реле 6 постоянным током.
Колесные пары подвижного состава, при его вступлении на рельсовую линию заявляемой рельсовой цепи, закорачивают ее. Ток на выходе блока защиты 5 становится меньше тока включения светодиода 9 оптрона 8, и светодиод 9 перестает излучать свет. Соответственно, фотодинистор 10 оптрона 8 в момент смены полярности переменного напряжения источника питания 1, закрывается, импульсы постоянного тока положительной полярности от источника питания 1 в первую обмотку путевого реле 6 перестают поступать. Так как в этом случае путевое реле 6 будет получать питание только по одной обмотке, то оно выключается. Выключенное состояние путевого реле 6 и свечение светодиода 11 в данном случае свидетельствует о занятости рельсовой цепи железнодорожным подвижным составом.
При пробое изолирующих стыков, например 14 и 15, на светодиод 9 оптрона 8 будет воздействовать напряжение, поступающее от источника питания переменного тока смежной рельсовой цепи. Светодиод 9 будет выпрямлять это напряжение «чужого» источника питания, излучая в момент своего открытия световой поток. Однако, так как фаза переменного напряжения в смежной рельсовой цепи противоположна фазе источника питания переменного тока 1 заявляемой рельсовой цепи, включаться светодиод 9 оптрона 8 будет в момент, соответствующий обратной полуволне напряжения своего источника питания 1. Следовательно, фотодинистор 10 оптрона 8 будет открываться и подавать импульсы постоянного тока в первую обмотку путевого реле 6, полярность которых будет противоположна полярности напряжения, подаваемого во вторую обмотку путевого реле 6 от источника питания постоянного тока 7. Так как в данном случае магнитные потоки в обмотках путевого реле 6 будут направлены противоположно, то путевое реле 6 выключиться.
Выключение путевого реле 6 при неисправности изолирующих стыков 12-15 является защитным отказом, допустимым в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики. Свечение светодиода 11 в этом случае свидетельствует о том, что выключение путевого реле 6 произошло не по причине неисправности цепи питания этого реле постоянным током.
Любая другая одиночная неисправность заявляемой рельсовой цепи переменного тока приводит к выключению путевого реле 6, то есть к ее защитному отказу.
Таким образом, введение светодиода в заявляемую рельсовую цепь переменного тока повышает ее контролепригодность, так как позволяет фиксировать как ее предотказное состояние, так и определять неисправность цепи питания путевого реле постоянным током без использования внешних измерительных приборов.