УСТРОЙСТВО ОПОВЕЩЕНИЯ О ПРИБЛИЖЕНИИ ПОЕЗДА

Устройство оповещения о приближении поезда (полезная модель) относится к железнодорожной автоматике для сигнализации о приближении поезда на месте производства работ. Устройство относится к системам оповещения и может быть использовано для оповещения о приближении поезда лиц, выполняющих работы на путях без прекращения движения поездов, а также для оповещения о приближении поезда в месте перехода через железнодорожные пути.
Известны устройства для оповещения о приближении поезда и ограждения места работ, основанные на использовании рельсовых цепей и соответствующего оборудования сигнализации-централизации-блокировки (СЦБ). Их недостаток - необходимость наличия и работоспособности оборудования СЦБ, а также функционирования самих рельсовых цепей.
Известны устройства для оповещения о приближении поезда, основанные на определении местоположения локомотива путем установки на нем радиопередающего устройства и устройства определения координат (по спутникам или путевых). Их недостаток - необходимость оборудования всех локомотивов системами определения и передачи координат.
Известно (СССР №1066868, B61L 23/06, 15.01.1984) устройство для оповещения о приближении поезда, содержащее приемник акустических колебаний из рельсов.
Принцип действия данного устройства основан на улавливании приемником акустических колебаний, которые создаются ударами колес поезда в стыках рельсов. Недостатками данного устройства являются невысокая достоверность обнаружения приближающегося поезда, особенно на бесстыковом пути перегонов, и невозможность применения ремонтными бригадами, использующими инструменты и механизмы, создающие сильный акустический шум.
Наиболее близко по структуре, принципу действия, и может быть принято в качестве прототипа предлагаемого устройства устройство для оповещения о приближении поезда (RU 2071429, B61L 23/00, 10.01.1997), включающее датчик приближения поезда, звуковой и световой сигнализаторы. Недостатками его являются недостаточная чувствительность, низкая помехоустойчивость к шумам при проведении работ, низкая надежность, вызванная отсутствием цепей самопроверки.
Для возможности применения в качестве устройства оповещения при проведении ремонтных железнодорожных работ устройство оповещения о приближении поезда должно соответствовать требованиям надежности, установленным руководящими документами железнодорожного транспорта (в частности, «Эксплуатационно-техническим требованиям на устройства и системы оповещения», ОАО «РЖД», 2005 г). Одно из важнейших требований надежности, время наработки на опасный отказ, должно быть не меньше установленных значений. Критериями опасных отказов являются:
- отсутствие сигнала оповещения в пределах установленного времени до проезда поезда по месту установки устройства;
- неразборчивый сигнал оповещения.
Технический результат предлагаемого устройства оповещения состоит в повышении безопасности рабочих путевых бригад, работающих на путях без приостановки движения поездов. Достигается путем повышения вероятности своевременного оповещения о приближении поезда к месту работ с помощью предлагаемого устройства оповещения о приближении поезда, устанавливаемого непосредственно рядом с местом проведения работ, не зависящего ни от состояния рельсовых цепей, ни от исправности аппаратуры СЦБ и средств связи.
Технический результат основан на использовании:
- эффекта появления широкополосных виброакустических механических колебаний рельса вследствие взаимодействия колесных пар движущегося поезда с рельсами, распространения этих колебаний по рельсам и элементам строения пути;
- приема виброакустических механических колебаний в месте установки предлагаемого устройства оповещения на рельсе;
- преобразования виброакустических колебаний в электрические сигналы;
- цифровой обработки сигналов и принятия решения о подаче сигналов оповещения.
Технический результат достигается тем, что использованные известные технические решения объединены в одном общем конструктивном исполнении - корпусе, а введенный контрольный блок, содержащий электромеханический генератор контрольных сигналов, имитирующих сигнал приближения поезда, используется для самодиагностики составных частей устройства и, таким образом, для повышения надежности устройства и безопасности работающих на путях.
Блок-схема заявленного устройства оповещения представлена на фиг.1.
Устройство оповещения о приближении поезда содержит размещенные в общем корпусе: приемный блок 1, включающий в себя датчик приближения подвижного состава 4, который преобразует виброакустические механические колебания в электрические, предусилитель 5, узел полосовых электрических фильтров 6; блок цифрового анализа 2, включающий в себя аналого-цифровой преобразователь электрических сигналов 7 и анализатор 8; блок оповещения 3, включающий в себя формирователь сигналов 9, звуковые сигнализаторы 10 и 11, оптические сигнализаторы 12 и 13, контрольный блок 14, содержащий электромеханический генератор контрольных сигналов, имитирующих сигнал приближения поезда.
Аналоговый сигнал с выхода датчика приближения поезда 4 проходит через предусилитель 5, узел полосовых электрических фильтров 6 и попадает на вход аналого-цифрового преобразователя электрических сигналов 7.
Цифровой сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя попадает на вход анализатора 8. Выход анализатора 8 подключен к входу формирователя сигналов 9. К различным выходам формирователя сигналов 9 подключены звуковые сигнализаторы 10, 11 и оптические сигнализаторы 12 и 13. Сигнализаторы дублированы для повышения надежности устройства. На датчик приближения поезда 4, благодаря введенной виброакустической обратной связи, помимо виброакустических колебаний рельса, воздействуют акустические колебания от контрольного блока 14.
Устройство оповещения о приближении поезда работает следующим образом:
1. Устройство оповещения с помощью крепежных магнитов, установленных на корпусе устройства, прикрепляется к шейке или подошве рельса с внешней стороны пути.
2. После включения электропитания датчик приближения подвижного состава 4 начинает воспринимать и преобразовывать в электрические сигналы виброакустические механические колебания, возникающие в рельсе при движении поезда и в процессе проведения на пути ремонтных работ. Электрические сигналы усиливаются в предусилителе 5 и поступают на узел полосовых электрических фильтров 6, который пропускает и усиливает электрические сигналы, порождаемые взаимодействием колес поезда и рельса, и ослабляет сигналы, порождаемые механическими воздействиями на рельс инструмента при проведении ремонтных работ и имеющие спектральные характеристики, отличающиеся от спектральных характеристик сигнала приближающегося поезда. Выделенный узлом полосовых электрических фильтров 6 сигнал преобразуется в цифровую форму в аналого-цифровом преобразователе электрических сигналов 7 и поступает в анализатор 8. В анализаторе 8 происходит обработка и вычисление статистических частотных и энергетических характеристик сигналов, сравнение текущих значений статистических функций с пороговыми значениями, принятие решения о включении или выключении сигналов, подача команд на формирование сигналов.
3. В состоянии ожидания контрольный блок 14 каждые 15 секунд вырабатывает и излучает в рельс контрольный сигнал, необходимый для проверки исправности предлагаемого устройства оповещения, в том числе для проверки качества установки устройства на рельс.
Контрольный сигнал, имитирующий приближение поезда, излучаемый контрольным блоком 14, принимается датчиком приближения подвижного состава 4, усиливается предусилителем 5, выделяется узлом полосовых электрических фильтров 6, преобразуется аналого-цифровым преобразователем электрического сигнала 7 и анализируется анализатором 8 в течение выделенного временного окна самодиагностики. Если характеристики принятого контрольного сигнала выходят за пределы допустимых значений, анализатор 8 формирует на выходе соответствующий управляющий сигнал, а формирователь сигналов 9 формирует сигнал аварии - защитного отказа на звуковых сигнализаторах 10 и 11 и оптических сигнализаторах 12 и 13. В случае соответствия характеристик контрольного сигнала допустимым значениям работа устройства оповещения продолжается в режиме ожидания сигнала приближения поезда.
4. При приближении поезда вычисленные анализатором 8 значения статистических частотных и энергетических характеристик сигналов превышают пороговые значения обнаружения. При этом анализатор 8 вырабатывает на выходе управляющий сигнал, поступающий на формирователь сигналов 9, который, в свою очередь, формирует сигналы оповещения о приближении поезда на звуковых сигнализаторах 10 и 11 и оптических сигнализаторах 12 и 13. При уменьшении значений статистических частотных и энергетических характеристик сигналов ниже пороговых значений обнаружения происходит выключение сигналов оповещения.