УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ МЕЖДУ РЕЛЬСАМИ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ШПАЛОЙ

Полезная модель относится к устройствам железнодорожной автоматики, а именно - к устройствам контроля исправности электрической изоляции между рельсами и железобетонными шпалами.
Известно устройство контроля исправности электрической изоляции между рельсами и железобетонной шпалой, содержащее вольтметр, амперметр и стабилизатор напряжения, подключенный к источнику питания (Дмитренко И.Е., Сапожников В.В., Дьяков Д.В. Измерения и диагностирование в системах железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Учебник для вузов ж.-д. трансп./Под ред. И.Е.Дмитренко. М.: Транспорт, 1994 г., рис.2.38).
Недостатками данного устройства являются низкая надежность и низкая контролепригодность.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство контроля исправности электрической изоляции между рельсами и железобетонной шпалой, содержащее датчики токов утечки, каждый из которых подключен к соответствующему блоку регистрации местоположения неисправности и к оси соответствующего токоприемного колеса, изолированной от оси другого токоприемного колеса той же колесной пары, полупроводниковые диоды, каждый из которых включен между соответствующей металлической щеткой, изолированной от оси того же токоприемного колеса той же колесной пары, и первым выходом источника питания, второй выход которого подключен к блокам регистрации местоположения неисправности (SU №1234264, B61L 23/16, G01R 31/02, oп. 30.05.86, Бюл. №20).
Данное устройство имеет два недостатка. Во-первых, оно является излишне сложным, а, следовательно, имеет не высокую надежность. Во-вторых, оно имеет низкую контролепригодность, так как не позволяет определить в полевых условиях без использования внешних измерительных приборов вследствие какой неисправности данного устройства не была зафиксирована неисправность контролируемой изоляции.
Задача полезной модели заключается в повышении надежности и контролепригодности устройства контроля исправности электрической изоляции между рельсами и железобетонной шпалой.
Технический результат достигается тем, что в устройство контроля исправности электрической изоляции между рельсами и железобетонной шпалой, содержащее источник питания, датчики токов утечки, первый из которых подключен к первому входу блока регистрации местоположения неисправности и к оси первого токоприемного колеса, изолированной от оси второго токоприемного колеса той же колесной пары, к которой подключен второй датчик тока утечки, металлические щетки, каждая из которых изолирована от оси соответствующего токоприемного колеса той же колесной пары, введены светодиоды, каждый из которых включен между соответствующей металлической щеткой и первым выходом источника питания, второй выход которого подключен к датчикам токов утечки, а второй датчик тока утечки подключен ко второму входу блока регистрации местоположения неисправности.
Функциональная схема заявляемого устройства контроля исправности электрической изоляции между рельсами и железобетонной шпалой представлена на фиг.1. На фиг.2 показана функциональная схема датчика тока утечки.
Устройство контроля исправности электрической изоляции между рельсами и железобетонной шпалой содержит датчики токов утечки 1 и 2. Первый датчик тока утечки 1 подключен к первому входу 3.1 блока регистрации местоположения неисправности 3 и к оси 4 первого токоприемного колеса 5, изолированной от оси 6 второго токоприемного колеса 7 той же колесной пары, к которой подключен второй датчик тока утечки 2. Металлические щетки 8 и 9 изолированы соответственно от осей 4 и 6 токоприемных колес 5 и 7 той же колесной пары. Светодиоды 10 и 11 включены соответственно между металлическими щетками 8 и 9 и первым выходом 12 источника питания 13. Второй выход 14 источника питания 13 подключен к датчикам токов утечки 1 и 2. Второй датчик тока утечки 2 подключен также к второму входу 3.2 блока регистрации местоположения неисправности 3.
В качестве светодиодов 10, 11 использованы светодиоды типа АЛ 307Б, ток включения которых составляет 0,02 А (Кашкаров А.П. Фото- и термодатчики в электронных схемах. - М.: «АЛЬТЕКС», 2004 г., рис.3.10).
На фиг.1 также показаны также элементы изоляции 15, болты 16 раздельного скрепления рельсов 17 с железобетонной шпалой 18, лента регистрации 19 блока регистрации местоположения неисправности 3. При этом болт 16 электрически не изолирован от арматуры железобетонной шпалы.
На фиг.2 представлена схемная реализация датчика тока утечки 1. Датчик тока утечки 2 имеет идентичную схему. Датчик тока утечки 1 включает в себя реле 20, обмотка которого включена в цепь протекания тока утечки. Контакт 20.1 этого реле коммутирует напряжение источника питания 13 на входе 3.1 блока регистрации местоположения неисправности 3.
В качестве датчика тока утечки 1 (2) используется реле типа НМШ1-400, имеющие следующие характеристики: сопротивление обмоток постоянному току - 400 Ом, напряжение срабатывания - не менее 7,3 В, напряжение отпускания якоря - не более 2,4 В, номинальное напряжение - 12 В (Архипов Е.В., Гуревич В.Н. Справочник электромеханика СЦБ. - М.: Транспорт, 1990 г., таблица 5.1).
В качестве блока регистрации местоположения неисправности 3 используется локомотивный скоростемер СЛ-2М, контактно-регистрирующее устройство которого фиксирует сигналы от датчиков тока утечки 1 и 2, а писцы отмечают на ленте скоростемера как пройденное заявляемым устройством к этому моменту расстояние, так и факт срабатывания контактно-регистрирующего устройства по сигналу датчиков токов утечки (Леонов А.А. Техническое обслуживание автоматической локомотивной сигнализации. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1982 г., с.202-203, с.228-230).
Устройство крепится на подвижной тележке (не показана на чертеже), оснащенной колесными парами с изолированными осями колес, и работает следующим образом. При перемещении тележки по железнодорожному пути блок регистрации местоположения неисправности 3 измеряет пройденное тележкой расстояние и делает соответствующие отметки на ленте 19. В момент касания металлической щеткой 8 (9) болта 16 раздельного скрепления рельсов 17 с железобетонной шпалой 18 образуется следующая электрическая цепь протекания контрольного тока: полюс 12 источника питания 13 - светодиод 10 (11) - металлическая щетка 8 (9) - болт 16 раздельного скрепления рельсов - железобетонная шпала 18 - элемент изоляции 15 - рельс 17 - токоприемное колесо 5 (7) - датчик тока утечки 1 (2) - второй полюс 14 источника питания 13.
УТ
Сопротивление исправной изоляции между рельсом и железобетонной шпалой должно быть не менее 4,6 кОм (Аркатов B.C., Баженов А.И., Дмитренко И.Е. Ремонтно-технологический участок СЦБ. - М.: Транспорт, 1987 г., с.207). Следовательно, при напряжении источника питания 13 равного 12 В, ток утечки через исправный элемент изоляции 15 между рельсом 17 и болтом 16 I≤12/(400+4600)=0,002 А, где 400 - сопротивление обмоток реле типа НМШ1-400, 4600 - нормативное сопротивлении контролируемого элемента изоляции 15. При этом падением напряжения на светодиодах 10 и 11, вследствие его малой величины, можно пренебречь.
СР
Ток срабатывания реле НМШ1-400, являющегося в данном случае датчиком тока утечки 1 (2), I≈7,3/400=0,02 А, где 7,3 - максимальное напряжение включения данного реле, 400 - сопротивление его обмоток, так как сопротивление пробитого элемента изоляции 15 между рельсом 17 и болтом 16 примерно равно нулю. При этом падением напряжения на светодиодах 10 и 11, вследствие его малой величины, можно также пренебречь.
Таким образом, если в этот момент касания металлической щеткой 8 (9) болта 16 изоляция 15 между рельсом 17 и болтом 16 исправна, то ток, протекающий через датчик тока утечки 1 (2), будет недостаточен для его срабатывания, сигнал с выхода блока 1 (2) на вход 3.1 (3.2) блока регистрации местоположения неисправности 3 не поступит, а светодиод 10 (11) не будет излучать свет.
Если же в момент касания металлической щетки 8 (9) с болта 16 элемент изоляции 15 между рельсом 17 и болтом 16 будет пробита (электрическое сопротивление этого элемента будет практически равно нулю), то ток, протекающий по указанной выше электрической цепи, будет достаточен для срабатывания датчика тока утечки 1 (2) и включения свечения светодиода 10 (11). Сигнал с выхода датчика тока утечки 1 (2) поступит на вход 3.1 (3.2) блока регистрации местоположения неисправности 3, который сделает соответствующую отметку на ленте о наличии в данной точке маршрута следования тележки неисправности изоляции между рельсом и железобетонной шпалой.
Таким образом, заявляемое устройство является более простым чем его прототип, так как содержит только один блок регистрации местоположения неисправности 3 вместо двух блоков регистрации местоположения неисправности в прототипе. Следовательно, оно более надежно. Кроме того, оно является контролепригодным, так как позволяет определять неисправную электрическую цепь без использования внешних измерительных приборов в полевых условиях. Данная проверка производится путем соединения рельса 17 с металлической щеткой 8 (9) проводником, то есть их закорачиванием. Если при этом светодиод 10 (11) будут излучать свет, а блок регистрации местоположения неисправности 3 не зафиксирует факт неисправности изоляции между рельсом и железобетонной шпалой, то неисправным является блок регистрации местоположения неисправности 3. Если же при данной имитации неисправности изоляции 15 светодиод 10 (11) не будет излучать свет, то неисправной является соответствующая цепочка протекания контрольного тока.