Самонастраивающийся классификатор рельсовой цепи

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике, может быть использована в системах интервального регулирования движения поездов и предназначена для надежного контроля свободного или занятого состояния участка пути на перегонах и станциях и контроля целостности рельсовых линий.
Известно устройство рельсовой цепи, содержащее рельсовую линию, граничащую в начале и в конце со смежными рельсовыми линиями, в каждой из которых в начале и конце включены соответственно генератор и путевой приемник с подключенным на выходе путевым реле, генератор, подключенный к началу рельсовой линии, и путевой приемник, подключенный к концу рельсовой линии (Аркатов B.C., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание. - М.: Транспорт, 1990, с. 146). Недостатками данного устройства является возможность получения ложной информации о занятости фактически свободной рельсовой цепи, если напряжение на входе приемника будет меньше порогового значения нормального режима при произвольном изменении параметров рельсовой линии (продольного сопротивления и сопротивления изоляции), или получения ложной информации о свободности при фактически занятой рельсовой цепи, если напряжение на входе приемника будет больше порогового значения шунтового режима из-за невозможности определения конкретной причины снижения уровня сигнала на приемнике: наличия подвижного состава, появления неисправности или изменения параметров рельсовой линии.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для автоматической классификации состояний рельсовых линий, содержащее блок предварительной обработки, на входы которого поступают измеренные электрические сигналы рельсовой цепи, решающее устройство, входы которого соединены с выходами блока предварительной обработки, и блок памяти с коэффициентами решающей функции, соединенный с решающим устройством (Тарасов Е.М. Принципы распознавания в классификаторах состояний рельсовых линий: монография / Е.М. Тарасов. -М.: Маршрут, 2004. С. 10-16). Данное устройство позволяет обеспечить инвариантность сигнала на выходе классификатора от изменения проводимости изоляции при номинальных значениях остальных первичных параметров рельсовой линии, но существенным его недостатком является необходимость регулярной проверки правильной классификации режимов путем наложения нормативного шунта в начале, затем в конце рельсовой линии при изменении первичных параметров рельсовой линии (продольного сопротивления и сопротивления изоляции).
Предлагаемое устройство позволяет устранить указанные выше недостатки.
Целью полезной модели является повышение надежности классификации режимов рельсовой цепи за счет реализации в нем функций самонастройки коэффициентов решающей функции в случае неправильной классификации при изменении параметров рельсовой линии (продольного сопротивления рельсовой линии или поперечной проводимости изоляции) путем имитации шунтирования в начале и в конце рельсовой линии.
Указанная цель достигается тем, что в устройство контроля состояний электрической рельсовой цепи, содержащее блок предварительной обработки и управления, на входы которого поступают измеренные комплексные амплитуды напряжений на входе и выходе рельсовой линии и тока на входе рельсовой линии, решающее устройство, вход которого соединен с выходом блока предварительной обработки и управления, блок памяти с коэффициентами решающей функции, дополнительно введены первый и второй блоки имитации шунтирования в начале и конце рельсовой линии, соединенные с первым и вторым дополнительными выходами блока предварительной обработки и управления, блок классификации режимов рельсовой линии и самонастройки, один вход которого подсоединен к выходу решающего устройства, к другим входам которого подаются эталонные показатели режимов рельсовой цепи, первый выход которого подсоединен к корректирующему входу блока памяти с коэффициентами решающей функции, а на других выходах отражается текущий режим рельсовой цепи (нормальный, шунтовой или контрольный режим - HP, ШР, КР).
На фиг. 1 представлен общий вид рельсовой цепи, которая включает блок предварительной обработки и управления 1, решающее устройство 2, блок памяти с коэффициентами решающей функции 3, первый 4 и второй 5 блоки имитации шунтирования, блок классификации режимов рельсовой линии и самонастройки 6.
в
pл
N
K
На фиг. 2 представлены классы режимов рельсовой цепи, расклассифицированные решающей функцией d=ƒ(g, Z) с пороговыми значениями режимов d-d.
Устройство работает следующим образом.
в
в
в
в
в
c
j65
N
K
По информации с первого дополнительного выхода (1) блока предварительной обработки 1 в первом временном цикле включается первый блок имитации шунтирования 4 в начале рельсовой линии, т.е. имитируется шунтовой режим. Измеренные электрические сигналы - комплексные амплитуды напряжений на входе и выходе рельсовой линии и тока на входе рельсовой линии, содержащие информацию о шунтовом режиме, подаются на входы блока предварительной обработки 1. В блоке предварительной обработки выполняется фильтрация измеренных электрических сигналов, преобразование их в цифровой вид и формирование многомерного образа измерений. В решающем устройстве 2 на основе многомерного образа измеренных и преобразованных данных шунтового режима, полученных от блока предварительной обработки 1, с использованием решающей функции d, коэффициенты которой поступают из блока памяти 3, вычисляется текущее состояние d рельсовой цепи. [Коэффициенты решающей функции d определены заранее, при номинальных значениях первичных параметров рельсовой линии (например, при сопротивлении рельсовой линии 0.8е и частоте сигнального тока 50 Гц), проводимости изоляции (1 См/км) и нормативной величине поездного шунта (0,06 Ом).] Сформированные результаты вычисления текущего состояния (режима) d подаются в блок классификации режимов рельсовой линии и самонастройки 6, где происходит сравнение вычисленного состояния с пороговыми значениями режимов d-d, и если классы режимов, включая тестовый шунтовой режим, классифицированы верно, то решающее устройство 2 передает в блок классификации и самонастройки информацию, что самонастройка не требуется, устройство работает правильно. Если вычисленное d и пороговые значения тестового шунтового режима не совпадут, в случае изменения параметров рельсовой линии (продольного сопротивления и сопротивления изоляции), то происходит корректировка коэффициентов решающей функции с последующим циклическим сравнением. Корректировка осуществляется до тех пор, пока классификатор не начнет классифицировать правильно режимы. Во втором временном цикле, по информации второго дополнительного выхода (2) блока предварительной обработки 1 включается второй 5 блок имитации шунтирования в конце рельсовой линии, т.е. снова наступает имитация шунтового режима. Аналогично первому случаю происходит вычисление - сравнение - корректировка коэффициентов решающей функции до тех пор, пока не будут правильно классифицироваться режимы, включая имитированный шунтовой режим. В третьем временном цикле происходит проверка шунтированием в начале рельсовой линии скорректированной решающей функцией, а затем в конце рельсовой линии. Цикл имитации и корректировки происходит до тех пор, пока устройство не будет классифицировать режимы правильно. Благодаря тому, что самонастройка по тестовому шунтовому режиму проводится в коротком временном промежутке t<0,1 с, она не влияет на функционирование классификатора режимов рельсовой цепи.
Использование предлагаемого устройства классификации режимов рельсовой цепи позволит повысить правильность классификации, расширить его функциональные возможности за счет реализации самонастройки решающей функции посредством автоматической имитации шунтового режима рельсовой цепи.