Устройство интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и может быть применена для контроля состояния рельсовых цепей в устройствах систем автоматической блокировки и электрической сигнализации, в частности в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.
Известна рельсовая цепь, содержащая генератор сигналов тональной рельсовой цепи (ТРЦ), размещенный в начале рельсовой линии, приемник сигналов ТРЦ, размещенный в конце рельсовой линии, и фильтр, ко входу которого подключен генератор сигналов ТРЦ, а выход фильтра подключен через трансформатор к рельсовой линии [RU2116215C1, дата публикации: 27.07.1998 г., МПК: B61L 23/16].
Недостатком известного технического решения является высокий риск получения ложной информации о незанятости участка рельсовой линии вследствие несогласованности сигналов, вырабатываемых генератором, и сигналов, считываемых приемником, возникающей ввиду изменения сопротивления изоляции рельсовой линии.
В качестве прототипа выбрано устройство интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей (ТРЦ), содержащее генератор сигналов ТРЦ, содержащий последовательно подключенные источник амплитудно-модулированного сигнала и блок коррекции уровня сигнала, и приемник сигналов ТРЦ, содержащий блок управления, выполненный с возможностью передачи команд на блок коррекции уровня сигнала [RU2310572C1, дата публикации: 20.11.2007 г., МПК: B61L 23/16].
Преимуществом прототипа перед известным техническим решением является возможность обеспечения согласованности между работой генератора и приемника, за счет выполнения блока управления приемника с возможностью передачи команд на блок коррекции сигнала, который в свою очередь задает параметры сигнала, вырабатываемого генератором, что исключает возможность получения ложной информации о незанятости рельсовой линии.
Однако недостатком прототипа является высокий риск выхода из строя компонентов устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей, в частности генератора сигналов ТРЦ, обусловленный его низкой помехозащищенностью. Помехи возникают вследствие перенапряжений и воздействия тяговых токов, и могут привести к сбоям в работе генератора сигналов ТРЦ, формированию сигналов ТРЦ при помощи блока коррекции сигнала с параметрами, не соответствующими заданным, независимо от согласованности их с сигналами считываемыми приемником, получению ложной информации о занятости или незанятости рельсовой линии, и как следствие одновременному нахождению двух подвижных составов на одном участке рельсовой линии или к их простою, что существенным образом ухудшает эксплуатационные характеристики устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры ТРЦ.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в снижении риска выхода из строя компонентов устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Устройство интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей (ТРЦ) содержит корпус, внутри которого установлены блок связи с внешними устройствами, блок приемника сигналов ТРЦ, содержащий модуль выделения сигнала и модуль управления, блок генератора сигналов ТРЦ, содержащий модуль синтеза сигналов ТРЦ и модуль контроля согласования сигналов ТРЦ, вход которого подключен к выходу модуля управления, а выход подключен ко входу модуля синтеза сигналов ТРЦ. В отличие от прототипа в корпусе устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры ТРЦ дополнительно установлен блок путевых фильтров, содержащий гальваническую развязку блока генератора и рельсовой линии, вход, подключенный к выходу блока генератора сигналов ТРЦ, и выход для подключения к рельсовой линии.
Корпус обеспечивает возможность размещения в нем аппаратуры ТРЦ и может быть представлен в виде шкафа или статива, содержащих опорную раму с полками и/или направляющими для установки блоков. Из полок и/или направляющих для установки блоков образованы отсеки, размеры которых могут соответствовать размерам блоков, что обеспечивает высокую скорость установки блоков внутрь корпуса и упрощает их монтаж. Полки и/или направляющие могут быть выполнены из любых видов материалов, обеспечивающих необходимую прочность конструкции, а также могут быть выполнены перфорированными.
Блок приемника сигналов ТРЦ обеспечивает считывание сигналов, поступающих из рельсовой линии, и содержит для этого модуль выделения сигнала. Также блок приемника сигналов ТРЦ обеспечивает формирование команд для устранения отклонения параметров этих сигналов и отправку соответствующих команд в модуль контроля согласования сигнала и содержит для этого модуль управления. Модуль выделения сигнала содержит вход для подключения к рельсовой линии и выход для подключения ко входу модуля управления, а модуль управления содержит выход для подключения к модулю контроля согласования сигнала.
Дополнительно модуль управления может быть выполнен с возможностью автоматической блокировки входного сигнала, поступающего к блоку генератора сигналов ТРЦ от источника питания рельсовой цепи. Блокировка входного сигнала обеспечивается при установлении модулем выделения сигнала превышения допустимого уровня сигнала, поступающего из рельсовой линии. Превышение допустимого уровня сигнала свидетельствует о предотказном состоянии рельсовой цепи. Также модуль управления может быть выполнен с возможностью автоматического возврата системы к рабочему состоянию путем снятия блокировки входного сигнала. Снятие блокировки входного сигнала обеспечивается при считывании модулем выделения сигнала нормальных значений уровня сигнала, поступающего из рельсовой линии. Возможность автоматической блокировки и разблокировки входного сигнала позволяет снизить вероятность возникновения состояний отказа рельсовой цепи и выхода ее из строя, что дополнительно улучшает эксплуатационные характеристики устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей.
Блок генератора сигналов ТРЦ обеспечивает формирование и передачу сигналов тональной частоты в рельсовую цепь и содержит для этого модуль синтеза сигналов ТРЦ. Также блок генератора сигналов ТРЦ обеспечивает формирование команд для изменения уровня выходного сигнала с учетом параметров сигнала, поступающего из рельсовой линии, и содержит для этого модуль контроля согласования сигналов ТРЦ. Модуль контроля согласования сигналов ТРЦ содержит вход для подключения к выходу модуля управления и выход для подключения ко входу модуля синтеза сигналов ТРЦ, а модуль синтеза сигналов ТРЦ содержит выход для подключения к блоку путевых фильтров. Модуль контроля согласования сигналов ТРЦ, ко входу которого подключен модуль управления, а к выходу подключен модуль синтеза сигналов ТРЦ, обеспечивает согласованность между сигналами, считываемыми блоком приемника сигналов ТРЦ и сигналами, синтезируемыми блоком генератора сигналов ТРЦ. Обеспечение согласованности необходимо для снижения риска получения ложной информации занятости или незанятости рельсовой линии.
Блок связи с внешними устройствами обеспечивает сбор и передачу данных о состоянии аппаратуры ТРЦ на внешние устройства с целью удаленного мониторинга, а также обеспечивает отображение информации о состоянии аппаратуры ТРЦ.
Устройство также может содержать два блока связи с внешними устройствами, один из которых содержит вход для подключения к блоку приемника сигналов ТРЦ, а другой содержит вход для подключения к блоку генератора сигналов ТРЦ, при этом каждый из блоков связи с внешними устройствами содержит выход для подключения к внешним устройствам.
Блок путевых фильтров обеспечивает защиту блока генератора сигналов ТРЦ от помех, источниками которых являются системы тягового электроснабжения, устройства локомотивной сигнализации, а также соседние рельсовые цепи и атмосферные изменения. Блок путевых фильтров содержит вход для подключения к выходу модуля синтеза сигналов ТРЦ и выход для подключения к рельсовой цепи. Блок путевых фильтров, ко входу которого подключен модуль синтеза сигналов ТРЦ, а выход подключен к рельсовой линии, позволяет, в случае возникновения в ней помех, защитить блок генератора сигналов ТРЦ от их воздействия.
Защита блока генератора сигналов ТРЦ от помех и перенапряжений обеспечивается гальванической развязкой выходной цепи блока генератора и рельсовой линии, а также за счет обеспечения оптимальных значений выходного сопротивления питающего конца рельсовой цепи.
Гальваническая развязка обеспечивает передачу энергии или информационного сигнала между электрическими цепями, не имеющими непосредственного электрического контакта. В данном блоке путевых фильтров роль гальванических разделителей выполняют параллельно подключенные конденсаторы и трансформатор. При этом конденсаторы совместно с обмоткой трансформатора представляют собой последовательный резонансный контур, настраиваемый на нужную частоту при помощи одновременного изменения индуктивности и емкости контура таким образом, что нагрузка на генератор при любой частоте будет одинаковой. Это обеспечивает независимость уровня его выходного сигнала от частоты и, как следствие, стабильность входного и выходного сопротивлений питающего конца рельсовой цепи, что значительно повышает надежность блока генератора сигналов ТРЦ.
Для обеспечения оптимального выходного сопротивления питающего конца фильтр содержит выходы для подключения к рельсовой линии, с разными величинами выходного сопротивления (800 Ом, 400 Ом и 140 Ом) для различных условий эксплуатации тональных рельсовых цепей. Поддержание величины выходного сопротивления на оптимальном уровне позволяет защитить блок генератора сигналов ТРЦ от перенапряжений, возникающих вследствие погодных изменений и ведущих к пробою и выходу из строя компонентов микросхем блока генератора и как следствие потере им работоспособности. Таким образом повышается устойчивость блока генератора сигналов ТРЦ к помехам и перенапряжениям и снижается риск выхода его из строя.
Блок приемника сигналов ТРЦ, блок генератора сигналов ТРЦ, блок путевых фильтров и блоки связи с внешними устройствами могут быть представлены в виде печатных плат, содержащих микросхемы и закрепленных на основаниях, которые являются лицевыми панелями блоков. Каждое из оснований может содержать дисплей и/или световые индикаторы, при помощи которых в режиме реального времени отображается информация о состоянии аппаратуры ТРЦ и/или информация о параметрах сигнала, а также может содержать электрические разъемы для подключения средств измерения уровня сигнала.
Модуль выделения сигнала, модуль управления, модуль контроля согласования сигналов ТРЦ и модуль синтеза сигналов ТРЦ могут быть представлены в виде микросхем, размещенных на печатных платах соответствующих блоков. Модули, а также компоненты микросхем могут быть соединены между собой при помощи проводов и/или электропроводящих дорожек. Блоки, представленные в виде печатных плат, могут быть соединены при помощи штекерных разъемов и/или клемм и/или гибких проводов.
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель характеризуется ранее неизвестными из уровня техники существенными признаками, заключающимися в том, что в корпусе устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры ТРЦ дополнительно установлен блок путевых фильтров, содержащий вход, подключенный к выходу блока генератора сигналов ТРЦ и содержащий выход для подключения к рельсовой линии. Это обеспечивает возможность защиты блока генератора от помех, возникающих в рельсовой цепи, за счет гальванической развязки блока генератора и рельсовой линии, а также обеспечивает возможность защиты блока генератора от перенапряжений за счет обеспечения оптимальных значений выходного сопротивления питающего конца рельсовой цепи.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска выхода из строя компонентов устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.
Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель поясняется следующими фигурами.
Фиг. 1 - Устройство интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей, изометрия.
Фиг. 2 - Функциональная схема устройства интерактивной установки рабочих частот аппаратуры тональных рельсовых цепей.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути полезной модели ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая полезная модель ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Устройство интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей содержит корпус 1, выполненный в виде шкафа, содержащего полки для установки блоков. Внутри корпуса 1 установлен блок 2 генератора сигналов тональных рельсовых цепей (ТРЦ), снабженный световыми индикаторами и электрическими разъемами, блок 3 приемника сигналов ТРЦ, снабженный дисплеем, блок 4 путевых фильтров и блоки 5 связи с внешними устройствами, снабженные световыми индикаторами, при этом блок 2 генератора сигналов ТРЦ содержит модуль 6 синтеза сигналов ТРЦ и модуль 7 контроля согласования сигналов ТРЦ, а блок 4 приемника сигналов ТРЦ содержит модуль 8 выделения сигнала и модуль 9 управления. Блоки 2, 3, 4 и 5 представлены печатными платами, содержащими микросхемы, компоненты которых соединены между собой при помощи электропроводящих дорожек, а платы соединены между собой при помощи гибких проводов (не показаны на фигурах).
Выход модуля 6 синтеза сигналов ТРЦ через блок 4 путевых фильтров путевых подключен к рельсовой линии, а рельсовая линия подключена ко входу модуля 8 выделения сигнала. К каждому из блоков 2 и 3 подключен блок 5 связи с внешними устройствами. Выход модуля 8 выделения сигнала подключен ко входу модуля 9 управления. Выход модуля 9 управления подключен ко входу модуля 7 контроля согласования сигналов ТРЦ. Выход модуля 7 контроля согласования сигналов ТРЦ подключен ко входу модуля 6 синтеза сигналов ТРЦ.
Полезная модель работает следующим образом.
Аппаратура ТРЦ, включающая в себя блоки 2, 3, 4 и 5, устанавливается на полках корпуса 1, подключается к источнику питания. К одному концу рельсовой цепи через блок 4 путевых фильтров подключается блок 2 генератора сигналов ТРЦ, к другому концу подключается блок 3 приемника сигналов ТРЦ, после чего устройство интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры ТРЦ вводится в эксплуатацию.
Блок 2 генератора сигналов ТРЦ при помощи модуля 6 синтеза сигналов ТРЦ вырабатывает сигналы тональной частоты, подаваемые в рельсовую линию через блок 4 путевых фильтров. Блок 3 приемника сигналов ТРЦ при помощи модуля 8 выделения сигнала принимает из рельсовой линии сигналы. С учетом параметров принятых сигналов блок 3 при помощи модуля 9 управления формирует команды для устранения отклонения. Команды для устранения отклонения передаются модулю 7 контроля согласования сигналов ТРЦ, который задает необходимые параметры сигнала и направляет их модулю 6 синтеза сигналов ТРЦ. Таким образом обеспечивается согласованная работа блока 2 генератора сигналов ТРЦ и блока 3 приемника сигналов ТРЦ, и своевременное изменение параметров сигнала, в соответствии с изменением электрического сопротивления рельсовой линии. Блоки 5 связи с внешними устройствами осуществляют сбор и передачу на внешние устройства (не показаны на фигурах) информации о состоянии соответствующих блоков. В случае возникновения в рельсовой линии помех, которые способны нарушить работу блока 2 генератора сигналов ТРЦ блок 4 путевых фильтров обеспечивает требуемое, по условиям работы рельсовых цепей сопротивление питающего конца, а также обеспечивает гальваническую развязку рельсовой линии и блока 2 генератора сигналов ТРЦ, тем самым защищая его от воздействия помех и перенапряжений и снижая риск выхода блока 2 генератора из строя.
В то время как модуль 8 выделения сигнала принимает сигналы из рельсовой линии, в случае установления им превышения допустимого уровня сигнала, модуль 9 управления регистрирует предотказное состояние рельсовой цепи и осуществляет автоматическую блокировку входного сигнала, поступающего к блоку 2 генератора сигнала ТРЦ от источника питания рельсовой цепи. После нормализации уровня сигнала, считываемого модулем 8 выделения сигнала, модуль 9 управления снимает блокировку входного сигнала, поступающего к блоку 2 генератора сигнала ТРЦ от источника питания, и устройство интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры ТРЦ возвращается в рабочее состояние. Автоматическая блокировка и разблокировка входного сигнала позволяет снизить вероятность выхода рельсовой цепи из строя, ввиду выхода из строя блока 2 генератора сигналов ТРЦ.
Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска выхода из строя компонентов устройства интерактивной установки рабочих частот для аппаратуры тональных рельсовых цепей, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.