УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО РЕЛЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ СТРЕЛОК И СИГНАЛОВ

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 выхода за установленные пределы напряжения источников питания.
Известно устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и сигналов, содержащее блок формирования команды через блок совпадения, соединенный с одним входом блока формирования длительности и мощности, выход которого соединен с первичной обмоткой изолирующего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямительный диод с исполнительным реле, параллельно которому подключен конденсатор (Ефимов В.Ю. и др. Компьютерная централизация стрелок и сигналов - «Автоматика, телемеханика, связь», №1, 1979, с.6-9, рис.3).
Недостатком этого устройства является низкая надежность, т.к. оно не защищает нагрузку при изменении напряжения источника питания.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и сигналов, содержащее блок формирования команды через блок совпадения, соединенный с одним входом блока формирования длительности и мощности импульса, выход которого соединен с первичной обмоткой изолирующего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямительный диод с исполнительным реле, параллельно которому подключен конденсатор, блок передачи команды удержания исполнительного реле, второй изолирующий трансформатор с выпрямительным диодом, генератор импульсов удержания реле с
включенным параллельно его входу конденсатором удержания исполнительного реле (SU №887324, B61L 19/14, бюл. №45, 07.12.81).
Недостатком данного устройства является его низкая надежность, т.к. оно вследствие невысокой точности контроля напряжения источника питания не дает возможности проверить степень соответствия этого напряжения установленным пределам. Этот недостаток вызван тем, что исполнительное реле устройства получает через усилитель и трансформатор энергию независимо от частоты вырабатываемых генератором импульсов, который генерирует их в весьма широком диапазоне напряжений питания, начиная от десятых долей и кончая десяткам Вольт.
Задача полезной модели - повысить надежность устройства за счет контроля уровня напряжения источника питания.
Технический результат достигается тем, что в устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и сигналов, содержащее источник питания, усилитель, выход которого соединен с первичной обмоткой изолирующего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена через выпрямительный диод с обмоткой реле, параллельно которой подключен конденсатор, введены 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 исполнительного реле соединены с нагрузкой.
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 исполнительного реле электрической централизации стрелок и сигналов содержит блок 1 преобразования напряжение-частота, выход которого соединен с входом блока 2 фильтров, выход которого соединен с входом усилителя 3, к выходу которого подключена первичная обмотка изолирующего трансформатора 4,
последовательно с вторичной обмоткой которого включены диод 5, обмотка реле 6, параллельно которой подключен конденсатор 7. При этом входы блока 1 преобразования напряжение-частота соединены с полюсами источника питания 8, к которым подключены контакты 6.1 и 6.2 исполнительного реле 6.
1
2
Предлагаемый вариант блока преобразования напряжение-частота 1 (фиг.2) содержит операционный усилитель 9 (например, К14OУД7), таймер 10 (например, КР1006ВИ1), резисторы 11...15 и конденсаторы 16 и 17 (Простой преобразователь напряжение-частота. - Радио, 1985, №2, с.61). Таймер 10 блока 1 преобразования напряжение-частота включен по схеме мультивибратора, в котором времязадающим элементом является операционный усилитель 9. Для питания операционного усилителя 9 и таймера 10 используются отдельные источники питания U и U соответственно. Клеммы 18 и 19 блока 1 преобразования напряжение-частота являются его входами и подключаются соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника питания 8. Клемма 20 является выходом блока 1 преобразования напряжение-частота.
Предлагаемый вариант блока 2 фильтров (фиг.3) содержит первый 21 и второй 22 согласующие трансформаторы, а также 23.1...23.n камертонных фильтров. Клеммы 24, 25 первичной обмотки трансформатора 21 являются входом, а клеммы 26, 27 вторичной обмотки трансформатора 22 - выходом блока 2 фильтров соответственно. Клеммы 24 и 25 первичной обмотки трансформатора 21 соединяются с выходом 20 блока 1 преобразования напряжение-частота. Клеммы 26, 27 вторичной обмотки трансформатора 22 соединены с входом усилителя 3 устройства.
Устройство для включения исполнительного реле электрической централизации стрелок и сигналов работает следующим образом. При отсутствии напряжения на полюсах источника питания 8 блок 1 преобразования напряжение-частота импульсы не генерирует, на выходе усилителя 3 напряжение отсутствует, реле 6 выключено. При появлении
напряжения на полюсах источника питания 8 блок 1 преобразования напряжение-частота начинает генерировать импульсы, частота которых пропорциональна подаваемому на его входы напряжению. Например, при изменении напряжения на полюсах источника питания в диапазоне 0...5 В частота импульсов на входе блока 1 преобразования напряжение-частота будет изменяться в диапазоне 0...21 кГц. Коэффициент преобразования блока 1 преобразования напряжение-частота будет составлять в данном случае 4,2 кГц/В или 42 Гц/мВ.
1макс.
1мин.
1макс.
1мин
i
i
i
i
Блок фильтров 2, содержащий необходимое количество камертонных фильтров 23.1...23.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 23.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 23.1 блока 2 фильтров производится по формуле:
i+1
а всех последующих резонансных частот f (i=2...n-1) по формуле:
.
n
Резонансная частота f последнего 23.n фильтра блока 2 фильтров определяется по формуле:
1мин
1макс
Таким образом, напряжение, частота которого лежит в диапазоне f-f, пропускается на выход блока 2 фильтров, усиливается усилителем 3, трансформируется во вторичную обмотку трансформатора 4. ЭДС, возникающая при этом во вторичной обмотке трансформатора 4,
выпрямляется диодом 5 и накапливается на конденсаторе 7. При достижении напряжения на конденсаторе 7 уровня напряжения срабатывания реле 6, последнее включается и замыкает свои фронтовые контакты 6.1 и 6.2. Через эти контакты напряжение контролируемого источника питания 8 подается в нагрузку, т.е. в устройства железнодорожной автоматики.
8
8
8макс
8
8мин
1
1мин
1
1макс
Изменение напряжения U источника питания 8, выходящее за установленные для него пределы U>U или U<U будет приводить и к соответствующему изменению частоты f<f или f>f, т.е. к выходу за пределы пропускания частоты блоком фильтров 2, к выключению реле 6 и отключению нагрузки его контактами от источника питания 8. Это является защитным отказом, допустимым для систем железнодорожной автоматики, выполняющих ответственные функции.
Неисправности, которые могут возникнуть в схеме блока 1 преобразования напряжение-частота заявляемого устройства, приведут либо к полному прекращению генерации им импульсов, либо к изменению частоты генерируемых импульсов, выходящие за полосу пропускания блока 2 фильтров. Последний случай справедлив и для параметрических отказов элементов этого блока.
Неисправности, которые могут возникнуть в блоке 2 фильтров (обрывы или короткие замыкания обмоток трансформаторов или фильтров), приводят к непропусканию им сигналов на вход, т.е. также к защитному отказу.
Неисправности усилителя 3, трансформатора 4, диода 5, конденсатора 7 также вызывают выключение реле 6, т.е. имеют защитный отказ.
В зависимости от числа фильтров блока 2 фильтров заявляемое устройство может фиксировать отклонение напряжения источника питания от номинального в диапазоне от десятых долей процента до нескольких процентов.
Таким образом, заявляемое устройство обладает высокой точностью контроля и высокой надежностью функционирования.