СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ РЕЛЬСОВОЙ НИТИ В ОТСУТСТВИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО РАЗРЫВА В МЕСТЕ ИЗЛОМА
METHOD FOR INTEGRITY CONTROL OF RAIL IN THE ABSENCE OF GALVANIC BREAK AT FRACTURE POINT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано для контроля целостности рельсовых нитей.
Уровень техники
Известен способ контроля целостности рельсовых нитей, заключающийся в измерении текущего тока (напряжения) приемного конца рельсовой цепи и сравнении его с пороговым значением. [Полевой Ю.И. Методы и устройства контроля местонахождения объекта в системе управления подвижным составом: дис....докт. техн. наук / Ю.И. Полевой. - Самара: СамГУПС, 2013. - 454 с] При превышении текущим током порогового значения рельсовая линия считается исправной.
Недостатком способа является то, что при изломе рельсовой нити и отсутствии устойчивого гальванического разрыва контролировать неисправность рельсовой цепи не представляется возможным.
Известен способ контроля целостности рельсовой нити, заключающийся в измерении величины тока в рельсовой нити, и при снижении этого тока ниже порогового значения путевой участок считается неисправным [Устройства автоматики телемеханики и связи. Часть I. Шаляпин Д.В., Цыбуля Н.А., Косенко С.С., Волков А.А. и др. - М.: Маршрут, 2006 (стр. 314 - 322)]. Величина тока в рельсах определяется посредством наведенной ЭДС в локомотивных приемных катушках.
Недостатком способа является то, что при изломе рельсовой нити и отсутствии устойчивого гальванического разрыва контролировать неисправность рельсовой цепи не представляется возможным.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено техническое решение, является повышение достоверности контроля целостности рельсовой нити в отсутствие гальванического разрыва в месте излома.
Способ контроля целостности рельсовой нити в отсутствие гальванического разрыва в месте излома заключающийся в том, что ток, протекающий по рельсу, наводит ЭДС в приемной катушке, а питание рельсовой линии осуществляется от генератора тональной частоты, отличающийся тем,
что мобильный генератор устанавливается на подвижной единице, выход которого через низкоомные шины соединяется с угольными щетками (с большой площадью соприкосновения), которые трутся о бандажи колесных пар разных тележек одной подвижной единицы, ток от генератора через низкоомные шины, щетки и бандажи колесных пар замыкается по рельсу между колесными парами, над которыми размещаются приемные катушки;
над головкой рельса размещаются две пары приемных катушек, первая из которых размещается на одной координате, но разных частях головки рельса (левая и правая), вторая - на разных координатах на небольшом расстоянии (1-2 м), катушки каждой пары включены встречно;
в случае повреждения рельса, которое создает асимметрию тока в рельсах, т.е. русло протекания тока смещается в левую или правую часть рельса (головки и подошвы), то возникает результирующая ЭДС в первой паре катушек, которая, при превышении порогового значения, указывает на излом рельса в плоскости перпендикулярной движению поезда;
в случае повреждения рельса, которое создает асимметрию тока в рельсах, т.е. русло протекания тока смещается в верхнюю или нижнюю часть рельса то возникает результирующая ЭДС во второй паре приемных катушек, которая при превышении порогового значения указывает на излом рельса в плоскости параллельной движению поезда, такая ситуация возникает если одна из катушек находится над местом излома рельса, другая - над исправным рельсом;
русло протекание тока это линия, которая проходит через точки в сечениях рельса, через которые протекает сосредоточенный ток, величина которого соответствует току, протекающему по всей площади сечения рельса;
русло тока соответствует линии, протекание тока по которой вызывает такое же магнитное поле вокруг рельса, как и протекающий ток по всей площади поперечного сечения рельса.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид рельса с торца и с боку, а также линия русла протекания тока при разрыве рельса снизу и точки смещения русла; на фиг. 2 - вид рельса с торца и сверху, а также линия русла течения тока при разрыве рельса слева (Л) и точки смещения русла; на фиг. 3 - размещение первой и второй пары приемных катушек над головкой рельса; на фиг. 4 - схема соединения элементов устройства контроля повреждения рельса; на фиг. 5 - схема подключения мобильного генератора к рельсам через колесные пары и щетки.
Осуществление изобретения
На фиг. 1, 2, 3, 4 и 5 приведены следующие обозначения:
1 - головка рельса;
2 - шейка рельса;
3 - подошва рельса;
4 - русло тока (точке 4 соответствует ток исправной части рельса);
5 - точка соответствующая смещению русла в головке рельса при повреждении рельса слева (Л);
6 - точка соответствующая смещению русла в головке рельса при повреждении рельса справа (П);
7 - точка соответствующая смещению русла в подошве рельса при повреждении рельса слева (Л);
8 - точка соответствующая смещению русла в подошве рельса при повреждении рельса справа (П);
9 - точка соответствующая смещению русла при повреждении рельса снизу;
10 - точка соответствующая смещению русла при повреждении рельса сверху;
11 - точка протекания тока при повреждении рельса снизу;
12 - излом рельса снизу;
13 - точка протекания тока при повреждении рельса слева;
14 - излом рельса слева;
15 и 16 - катушки первой пары;
17 и 18 - катушки второй пары;
19 и 20 - выводы соединенных последовательно встречно первой пары катушек;
21 и 22 - выводы соединенных последовательно встречно второй пары катушек;
23 и 24 - первая ПК1 и вторая ПК2 пары катушек;
25 и 26 - первый ФП1 и второй ФП2 полосовые фильтры;
27 и 28 - первый У1 и второй У2 усилители;
29 и 30 - первый В1 и второй В2 выпрямители (на выходе гладкий сигнал без пульсации);
31 и 32 - первый АЦП1 и второй АЦП2 аналого-цифровые преобразователи;
33 - электронно-вычислительная машина ЭВМ;
34 - приемник ГЛОНАСС ПГЛ;
35 - радиостанция PC;
36 - рельс;
37 и 38 - бандажи колесных пар;
39 - мобильный генератор МГ;
40 и 41 - угольные щетки с большой поверхностью соприкосновения для снижения переходного сопротивления;
42 и 43 - низкоомные шины.
Сущность способа контроля целостности рельсовой нити в отсутствие гальванического разрыва в месте излома заключается в том, что при изломе рельса смещается русло протекания тока. Русло протекания тока это линия, которая проходит через точки в сечениях рельса, через которые протекает сосредоточенный ток, величина которого соответствует току, протекающего по всей площади сечения рельса (ток рельса). Русло тока соответствует линии, протекание тока по которой вызывает такое же магнитное поле вокруг рельса, как и протекающий ток по всей площади поперечного сечения рельса.
На фиг. 1 представлен вид рельса с торца и сбоку, а также линия русла протекания тока при разрыве рельса снизу, и точки смещения русла тока при разных характерах излома (зазор снизу, сверху, слева и справа). При исправном рельсе ток протекает по всей площади поперечного сечения рельса. Наличие поверхностного эффекта не снижает эффективность предложенного способа. Величина и распределение магнитного поля вокруг рельса при исправном рельсе может быть определена по эквивалентной схеме, где ток протекает по проводнику (русло течения тока) в центре рельса (ориентировочно центр тяжести рельса). При неисправном рельсе (фиг. 1 и 2) русло течения тока смещается в сторону противоположную месту зазора при изломе, и протекает ток по точкам касания (11, 13 и др. на фиг не показаны) изломанных концов. Искривление русла течения тока влияет на расстояние между этим руслом и приемными катушками. В катушках 15 и 16 (фиг. 3), а также в катушках 17 и 18 наводятся разные ЭДС. Равнодействующие ЭДС этих пар катушек ПК1 23 или ПК2 24 (фиг. 4) через фильтры ФП1 25 и ФП2 26, усилители У1 27 и У2 28, выпрямители В1 29 и В2 30 прикладываются к аналоговым входам аналого-цифровых преобразователей АЦП1 31 и АЦП2 32, а затем цифровой сигнал поступает на входы ВхР1 и ВхР2 ЭВМ 33. При выявленном повреждении рельса, информация с выхода приемника ГЛОНАСС ПГЛ 34 поступает на вход ВхП ЭВМ 33 фиксируется в памяти ЭВМ, и через выход ВыхР ЭВМ 33 передается на радиостанцию PC, откуда транслируется на посты электрической централизации ближайших станций.
На фиг. 2 приведен вид рельса с торца и сверху, а также линия русла течения тока при разрыве рельса слева (Л) и точки смещения русла.
На фиг. 3 показано размещение первой (15 и 16) и второй (17 и 18) пары приемных катушек над головкой рельса 1. Катушки соединены последовательно встречно, выводы первой пары показаны пунктами 19 и 20, второй - 21 и 22.
На фиг. 4 представлена схема соединения элементов устройства контроля повреждения рельса.
На фиг. 5 изображена схема подключения мобильного генератора к рельсам через колесные пары и щетки. К бандажам колесных пар 37 и 38 посредством щеток 40 и 41, шин 42 и 43 подключены выводы выхода генератора 39. Ток от генератора протекает по рельсу 36, при этом наводится ЭДС в катушках первой ПК1 23 и второй ПК2 24 колесных пар. При исправном рельсе ток от наведенных ЭДС не возникает из-за встречного включения катушек. При поврежденной рельсовой нитке ток по рельсу 36 протекает несимметрично относительно центра (тяжести) рельса, при этом возникает ток в цепи первой 23 или/и второй пары 24 катушек, создает цифровой сигнал на входе ВхР1 или/и входе ВхР2, что фиксируется ЭВМ 33 как повреждение рельсовой нити (рельс 36). В это же время фиксируется координата приемника ГЛОНАСС ПГЛ 34 и с помощью радиостанции PC 35 передается информация о повреждении рельса 36 на две ближайшие станции.
Повреждение другого рельса фиксируется аналогично. Для исключения ложной информации о повреждениях рельсов в памяти ЭВМ (МПК) ближайших станций хранится информация о координатах изолирующих стыков, если они предусмотрены на перегоне.