Устройство для имитации переменного магнитного поля

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована для оперативного измерения параметров приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации.
Известен прибор для измерения параметров приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН) ИПК-1, в составе которого используется образцовый испытательный шлейф. Шлейф представляет собой кабель достаточно большого сечения, уложенный под головками рельсов (http://scbist.com/xx2/9760-pribor-dlya-izmereniya-parametrov-priemnyh-katushek-alsn.html). Для имитации рельсовых сигналов используются токи до единиц ампер (10 А), что предопределяет расход энергии и требования к мощности генератора.
Известное устройство обеспечивает требуемую безопасность и скорость движения поездов, но не позволяет получить максимальную пропускную способность железнодорожного участка из-за частых сбоев в приеме кодов автоматической локомотивной сигнализации в местах повышенного уровня помех от внешних источников (например, пересечение железнодорожных путей с линиями электропередач) и на коротких рельсовых цепях, где могут приниматься неполные кодовые циклы сигналов АЛС.
Известно также устройство бесшлейфовой проверки (УБП), предназначенное для проверки приемных устройств каналов АЛСН, в которое входит проводная рамка, представляющая собой два витка пятижильного кабеля, разворачиваемая перед измерениями в виде рамки в форме квадрата 1,5×1,5 м и фиксируемая на рельсах с помощью зажимов-клипс в четырех точках (Унифицированное комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У): Учебное пособие / В.И. Астрахан, В.И. Зорин, Г.К. Кисельгоф и др. 2008 г. с. 126).
Недостатками такого устройства являются сложность конструкции и неудобство его установки, связанная с необходимостью спуска в смотровую канаву, отсутствием жесткости конструкции, что способствует провисанию кабеля, спаду с головки рельса и, таким образом, невозможностью создания идентичных условий проведения измерений, а также невозможность создания поля, обеспечивающего измерения индивидуальной электродвижущей силы (ЭДС), суммарной и разностной ЭДС без разбора клеммной колодки.
Технический результат полезной модели заключается в создании простой и мобильной конструкции, позволяющей оперативно и надежно фиксировать устройство в рабочем положении.
Технический результат достигается тем, что устройство для имитации переменного магнитного поля содержит обмотку, состоящую из двух частей, каркас из ферромагнитного материала, состоящий из П-образного основания, в нижней части которого установлены два магнита, двух боковых стоек, выполненных в виде трапеций, и установленную между верхними частями боковых стоек трубку из диамагнитного или парамагнитного материала, внутри которой размещена рабочая часть обмотки, начало и конец которой соединены с соответствующими гнездами для подключения внешнего соединительного кабеля, установленными на одной из боковых стоек, не рабочая часть обмотки размещена и закреплена в нижней части П-образного основания.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для имитации переменного магнитного поля.
Устройство для имитации переменного магнитного поля содержит обмотку 1, состоящую из двух частей, каркас из ферромагнитного материала, состоящий из П-образного основания 2, в нижней части которого установлены два магнита 3, двух боковых стоек 4, выполненных в виде трапеций, и установленную между верхними частями боковых стоек трубку 5 из диамагнитного или парамагнитного материала, внутри которой размещена рабочая часть обмотки 1, начало и конец которой соединены с соответствующими гнездами 6 для подключения внешнего соединительного кабеля, установленными на одной из боковых стоек 4, не рабочая часть обмотки 1 размещена и закреплена в нижней части П-образного основания 2.
Устройство для имитации переменного магнитного поля работает следующим образом.
Механическую основу устройства для имитации переменного магнитного поля составляет каркас, выполненный из стали, обладающей ферромагнитными свойствами. Каркас имеет две вертикальные стойки 4 по бокам и П-образное основание 2.
В верхних частях вертикальных стоек имеются отверстия, через которые проходит и закреплена трубка 5 из диамагнитного или парамагнитного материала.
На одной из вертикальных стоек установлены два гнезда 6 для подключения внешнего соединительного кабеля. К контактным клеммам гнезд подсоединены проводники, соответствующие началу и концу рабочей обмотки 1. Гнезда имеют цветовые различия (красный и черный цвета). Ориентация обмоток для нескольких устройств, создающих переменное магнитное поле, должна быть одинакова относительно направления головы поезда.
За счет П-образного основания каркаса обеспечивается ориентация устройства для имитации переменного магнитного поля в горизонтальной плоскости при установке на рельсы, поскольку внутреннее расстояние между стенками основания с небольшим зазором соответствует ширине головки рельс. Нерабочая (нижняя) часть обмотки размещена под основанием, что обеспечивает магнитное экранирование встречного магнитного поля, создаваемого витками этой части обмотки.
Для жесткой фиксации устройства для имитации переменного магнитного поля на головке рельса на нижней части основания каркаса установлены два сверхмощных магнита на основе сплава неодим-железо-бор.
При приеме рельсовых сигналов во время движения высокоскоростного электропоезда среду распространения сигналов (рельс) можно рассматривать как бесконечный прямолинейный проводник. Тогда согласно закону Био-Савара-Лапласа в точке, соответствующей центру КП и находящейся на расстоянии R от поверхности головки рельса, создается магнитная индукция
,
где
μ - относительная магнитная проницаемость;
0
μ - магнитная постоянная.
Устройство для имитации переменного магнитного поля устанавливается на головку рельса таким образом, чтобы центр рабочей части обмотки 1 (центр трубки 5) находится под центром приемной катушки высокоскоростного электропоезда.
Устройство для имитации переменного магнитного поля с помощью соединительного двухжильного кабеля подключается к генератору, который выдает в рабочую обмотку переменный ток заданной частоты и силы тока, что позволяет полностью имитировать создание магнитного поля реальными рельсовыми токами АЛС, АЛС-ЕН.
Устройство для имитации переменного магнитного поля является компактным и легко переносимым. Установка его в рабочее положение занимает единицы минут и сводится к размещению устройства под приемной катушкой, подключению его через соединительный кабель к генератору. Для установки не требуется спускаться в смотровую канаву, установка проводится одним человеком.
Устройство для имитации переменного магнитного поля имеет жесткую конструкцию и жесткое крепление на головке рельса, что позволяет обеспечить идентичность условий для измерений параметров одной и той же приемной катушки одного и того же поезда с учетом периодичности проводимых работ.
Индивидуальное размещение двух устройств для имитации переменного магнитного поля под двумя приемными катушками, их индивидуальное подключение к генератору, возможность перекоммутации подключения позволяют измерять электродвижущую силу, наводимую индивидуально, суммарную и разностную электродвижущую силу без разбора клеммной колодки. Это также позволяет реализовать новые более сложные алгоритмы обработки измерительной информации.