УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ В РЕЛЬСОВЫХ ЛИНИЯХ

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и предназначена для автоматизации процесса измерения сигналов и помех в рельсовых линиях.
В настоящее время измерение параметров сигналов и помех в рельсовых линиях осуществляется путем имитации движения подвижного состава с помощью ручной тележки, установленной на рельсовой линии. Такие измерения осуществляются только в специально выделенные технологические окна или в интервалы свободности контролируемого участка от подвижного состава.
Измерение параметров сигналов и помех в рельсовых линиях известными устройствами является дискретным и, как следствие, низко информативным для принятия решения в моменты сбоев устройств автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа действия (АЛСН), что является недостатками известных устройств.
Известно устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях, принцип действия которого основан на индуктивном съеме информации с каждой рельсовой нити [патент РФ № 95624, МПК B61L 23/16, B61L 25/06 (2006.01). «Устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях» / Леушин В.Б., Анчиков С.В., Быстров С.В., Рогулин В.А.; СамГУПС (РФ). - № 2010104505/22; заявлено 09.02.2010; опубл. 10.07.2010, БИ № 19].
Устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях содержит блок восприятия сигналов, блок искусственной асимметрии, блок регистрации сигналов, блок ввода информации и нормативный шунт.
Блок восприятия сигналов предназначен для восприятия сигналов и помех переменного тока с рельсовых линий, выполнен в виде двух приемных локомотивных катушек. Блок искусственной асимметрии предназначен для первоначальной установки заранее определенного уровня асимметрии рельсовой линии и приемного тракта устройства. Блок регистрации сигналов предназначен для измерения, записи и хранения результатов восприятия для последующей обработки. Блок ввода информации предназначен для ввода оператором в блок регистрации сигналов информации о сопровождающих измерение факторах: величине напряжения и тока в проводах ЛЭП, величине тока на выходе источника полезного сигнала, ординате расположения изолирующих стыков и элементов стрелочного перевода, ординате места подключения к рельсовой сети отсасывающей линии и т.д. Нормативный шунт предназначен для имитации колесной пары локомотива при движении по рельсовым линиям.
Блок искусственной асимметрии, блок регистрации сигналов, блок ввода информации установлены на платформе ручной тележки, а приемные локомотивные катушки блока восприятия сигналов и нормативный шунт подвешены снизу платформы над рельсовой линией, причем каждая приемная локомотивная катушка расположена определенным образом над соответствующей рельсовой нитью.
Вход каждой приемной локомотивной катушки индуктивно связан с соответствующей электропроводной рельсовой нитью. Электрический выход каждой упомянутой катушки подключен соответственно к первому и второму входам блока искусственной асимметрии, выход которого соединен с первым входом блока регистрации сигналов. Второй вход блока регистрации сигналов соединен с выходом блока ввода информации, используемым оператором.
Устройство работает следующим образом.
Измерение параметров сигналов и помех в рельсовых линиях осуществляется в различных точках на контролируемом участке рельсовой линии.
Перед началом работы ручная тележка устанавливается на рельсовую линию в одной из точек измерения параметров сигналов и помех. Далее оператор перемещает ручную тележку в точку измерения, в которой измеряется постоянная составляющая тока в рельсовых линиях и по значению которой в блоке искусственной асимметрии устанавливается определенный уровень асимметрии рельсовой линии и приемного тракта.
Далее в точке измерения оператор накладывает нормативный шунт на рельсовую линию, что приводит к замыканию контура протекания токов сигналов и помех и к наведению ими ЭДС в первой и второй приемных локомотивных катушках блока восприятия сигналов. Электрические сигналы с каждой приемной катушки, поступая в блок искусственной асимметрии, корректируются в нем в соответствии со значением постоянной составляющей тока в рельсовых линиях.
Результирующий электрический сигнал поступает в блок регистрации сигналов, одновременно с которым в упомянутый блок с блока ввода информации поступают текстовые данные о сопровождающих измерение электромагнитных источниках, месте расположения платформы и месте расположения источника сигналов и помех, которые визуально определяются оператором.
В блоке регистрации упомянутые результирующий электрический сигнал и текстовые данные объединяются в пакет данных для каждой точки измерения с последующим его сохранением.
Следующее измерение параметров сигналов и помех в другой координате пути производится аналогичным образом после перемещения ручной тележки в эту точку.
В результате в блоке регистрации сигналов формируется архив пакетов данных, который доставляется оператором в пункт обработки результатов измерений.
Оператор, анализируя полученный архив, делает выводы о факторах и степени влияния помех на параметры передаваемых по рельсовой линии сигналов в определенных местах.
Достоинством устройства для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях является достаточная достоверность результатов измерений, что обусловлено измерением параметров сигналов и помех в рельсовых линиях производится в условиях близких к эксплуатационным.
Недостаток устройства для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях заключается в низкой информативности измерений, что обусловлено дискретным измерением параметров сигналов и помех в рельсовых линиях только в отдельных точках на контролируемом участке рельсовой линии, а также визуальным определением оператором координаты точки измерения и места расположения источника сигналов и помех.
Другой недостаток известного устройства заключается в дополнительной организации движения поездов на контролируемом участке рельсового пути по вариантному графику, что обусловлено необходимостью проведения измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях только в специально выделенные технологические окна.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым решением является устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях, принцип действия которого основан на индуктивном съеме информации с каждой рельсовой нити [патент № 106204 РФ, МПК B61L 23/16, B61L 23/06 / Леушина В.Б., Волик В.Г.; СамГУПС (РФ). - № 2011105545/11; заявлено 14.02.2011, опубл. 10.07.2011, БИ № 21.]
Устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях содержит блок восприятия сигналов, блок искусственной асимметрии, блок регистрации сигналов, блок ввода информации, нормативный шунт и датчик оборотов колеса ручной тележки.
Блок восприятия сигналов предназначен для восприятия сигналов и помех переменного тока с рельсовых линий, выполнен в виде двух приемных локомотивных катушек.
Блок искусственной асимметрии предназначен для первоначальной установки заранее определенного уровня асимметрии рельсовой линии и приемного тракта устройства.
Блок регистрации сигналов предназначен для измерения, записи и хранения результатов восприятия сигналов для последующей обработки.
Блок ввода информации предназначен для ввода оператором в блок регистрации сигналов информации о сопровождающих измерение факторах: величине напряжения и тока в проводах ЛЭП, величине тока на выходе источника полезного сигнала, ординате расположения изолирующих стыков и элементов стрелочного перевода, ординате места подключения к рельсовой сети отсасывающей линии и т.д. Нормативный шунт предназначен для имитации колесной пары локомотива при движении по рельсовым линиям.
Блок искусственной асимметрии, блок регистрации сигналов, блок ввода информации установлены на платформе ручной тележки, а приемные локомотивные катушки блока восприятия сигналов и нормативный шунт подвешены снизу платформы над рельсовой линией, причем каждая приемная локомотивная катушка расположена определенным образом над соответствующей рельсовой нитью.
Датчик оборотов колеса подвижного состава - ручной тележки предназначен для подсчета оборотов колеса ручной тележки до точки измерения параметров сигналов и помех и на протяжении контролируемого участка, установлен на колесе ручной тележки.
Вход каждой приемной локомотивной катушки индуктивно связан с соответствующей электропроводной рельсовой нитью. Электрический выход каждой упомянутой катушки подключен соответственно к первому и второму входам блока искусственной асимметрии, выход которого соединен с первым входом блока регистрации сигналов. Второй вход блока регистрации сигналов соединен с выходом блока ввода информации, используемым оператором. Третий вход блока регистрации сигналов соединен с выходом датчика оборотов колеса ручной тележки, вход которого соединен с колесом ручной тележки.
Устройство работает следующим образом.
Измерение параметров сигналов и помех в рельсовых линиях осуществляется в различных точках на контролируемом участке рельсовой линии.
Перед началом работы ручная тележка устанавливается на рельсовую линию в одной из точек измерения параметров сигналов и помех. Далее оператор перемещает ручную тележку в точку измерения, в которой производится измерение постоянной составляющей тока в рельсовых линиях, по значению которой в блоке искусственной асимметрии устанавливается определенный уровень асимметрии рельсовой линии и приемного тракта.
В точке измерения на рельсовую линию оператором накладывается нормативный шунт, что приводит к замыканию контура протекания токов сигналов и помех, а также к наведению ими ЭДС в первой и второй приемных локомотивных катушках блока восприятия сигналов.
Электрические сигналы с каждой приемной катушки, поступая в блок искусственной асимметрии, корректируются в нем в соответствии со значением постоянной составляющей тока в рельсовых линиях.
Результирующий электрический сигнал поступает в блок регистрации сигналов, одновременно с которым в упомянутый блок с блока ввода информации поступают текстовые данные о сопровождающих измерение электромагнитных источниках, которые визуально определяются оператором, а также с датчика оборотов колеса ручной тележки - цифровые данные о количестве оборотов колеса ручной тележки.
Таким образом, при каждом измерении в блоке регистрации сигналов фиксируются одновременно результирующий электрический сигнал блока искусственной асимметрии, текстовые данные блока ввода информации и цифровые данные датчика оборотов колеса ручной тележки, которые объединяются в пакет данных для каждой точки измерения с последующим его сохранением.
Следующее измерение параметров сигналов и помех в другой координате пути производится аналогичным образом после перемещения ручной тележки в эту точку.
В результате в блоке регистрации сигналов формируется архив пакетов данных, который доставляется оператором в пункт обработки результатов измерений.
Оператор, анализируя полученный архив, делает выводы о факторах и степени влияния помех на параметры передаваемых по рельсовой линии сигналов в определенных местах.
Достоинством данного устройства является повышение информативности измерений параметров сигналов и помех в рельсовых линиях, что обусловлено повышением точности определения координаты точки измерения и места расположения источника сигналов и помех.
Однако информативность измерений параметров сигналов и помех в рельсовых линиях остается недостаточной для своевременного выявления сигналов и помех в моменты сбоев аппаратуры локомотива, что является недостатком известного устройства. Это обусловлено дискретным измерением параметров сигналов и помех в рельсовых линиях только в отдельных точках на контролируемом участке рельсовой линии.
Другой недостаток известного устройства заключается в дополнительной организации движения поездов на контролируемом участке рельсового пути по вариантному графику, что обусловлено необходимостью проведения измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях только в специально выделенные технологические окна.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке устройства для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях, повышающего информативность измерений с обеспечением организации движения поездов на контролируемом участке рельсового пути по нормативному графику за счет непрерывного измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях в каждой точке контролируемого участка рельсового пути.
Для решения поставленной задачи в устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях, содержащее блок восприятия сигналов, предназначенный для восприятия сигналов и помех переменного тока с рельсовых линий и выполненный в виде двух приемных локомотивных катушек, блок регистрации сигналов, предназначенный для измерения, записи и хранения результатов восприятия сигналов для последующей обработки, и датчик оборотов колеса подвижного состава, предназначенный для подсчета оборотов его колеса, при этом вход каждой приемной локомотивной катушки блока восприятия параметров сигналов индуктивно связан с соответствующей электропроводной рельсовой нитью, в него введены блок передачи информации, предназначенный для передачи накопленного архива пакетов данных блока регистрации сигналов, блок приема информации, предназначенный для приема накопленного архива пакетов данных блока регистрации сигналов, блок определения координаты локомотива, предназначенный для фиксации координаты точки движения локомотива по данным датчика оборотов колеса подвижного состава, и блок обработки информации, предназначенный для дальнейшей обработки принятой информации, при этом выход каждой приемной локомотивной катушки блока восприятия параметров сигналов соединен с соответствующими входами блока регистрации сигналов, третий вход которого подключен к выходу блока определения координаты локомотива, вход которого соединен с датчиком оборотов колеса локомотива, выход блока регистрации сигналов соединен с входом блока передачи информации, выход которого подключен к входу блока приема информации, выход которого соединен с входом блока обработки информации, причем каждая приемная локомотивная катушка блока восприятия параметров сигналов установлена на раме первой тележки локомотива над соответствующей рельсовой линией, блок регистрации сигналов и блок определения координаты локомотива расположены в кабине машиниста локомотива, блок передачи информации выполнен в виде радиопередатчика и расположен на раме первой тележки локомотива над центром колеи рельсовой линии, блок приема информации выполнен в виде радиоприемника и расположен перед входным светофором каждой станции в междупутье, блок обработки информации установлен на станции, датчик оборотов колеса установлен на колесе подвижного состава.
Совокупность существенных признаков заявляемого решения отличается от совокупности существенных признаков известного решения введением в устройство новых блоков, а именно блока передачи информации, блока приема информации, блока определения координаты локомотива и блока обработки информации, новыми взаимосвязями и расположением в нем блоков.
Наличие совокупности существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности полезной модели «новизна».
Введение в устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях блока передачи информации, блока приема информации, блока определения координаты локомотива и блока обработки информации, приводящее к образованию новых взаимосвязей в устройстве и новому расположению нем блоков, обеспечивает повышение информативности измерений в среднем в 1,8 раз.
На фигуре представлена блок-схема устройства для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях, иллюстрирующая работоспособность и «промышленную применимость» заявляемого устройства.
Устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях содержит блок восприятия сигналов 1, блок регистрации сигналов 2, блок передачи информации 3, блок приема информации 4, датчик оборотов колеса локомотива 5, блок определения координаты локомотива 6, блок обработки информации 7.
Блок восприятия сигналов 1 предназначен для восприятия сигналов и помех переменного тока с рельсовых линий, и выполнен в виде двух приемных локомотивных катушек 8, каждая из которых расположена на раме первой тележки локомотива над соответствующей рельсовой линией.
Блок регистрации сигналов 2 предназначен для измерения, записи и хранения результатов восприятия сигналов 1 для последующей обработки, и выполнен, например, в виде аналого-цифрового преобразователя с блоком памяти и расположен в кабине машиниста локомотива.
Блок передачи информации 3 предназначен для передачи накопленного архива пакетов данных блока регистрации сигналов 2, выполнен в виде радиопередатчика и расположен на горизонтальном брусе, прикрепленном на раме первой тележки локомотива, над центром колеи рельсовой линии.
Блок приема информации 4 предназначен для приема накопленного архива пакетов данных блока регистрации сигналов 2, выполнен в виде радиоприемника и расположен перед входным светофором каждой станции в междупутье.
Датчик оборотов колеса подвижного состава-локомотива 5 предназначен для подсчета оборотов колеса локомотива и установлен на колесе локомотива.
Блок определения координаты локомотива 6 предназначен для фиксации координаты точки движения локомотива по данным датчика оборотов колеса локомотива 5 и установлен в кабине машиниста локомотива.
Блок обработки информации 7 предназначен для дальнейшей обработки принятой информации, ее передачи ответственному работнику и увязки с системами диспетчерского контроля, установлен на станции.
Вход каждой приемной локомотивной катушки 8 блока восприятия сигналов 1 индуктивно связан с соответствующей электропроводной рельсовой нитью. Электрический выход каждой упомянутой катушки 8 подключен соответственно к первому и второму входам блока регистрации сигналов 2. Третий вход блока регистрации сигналов 2 соединен с выходом блока определения координаты локомотива 6, вход которого соединен с датчиком оборотов колеса локомотива 5. Выход блока регистрации сигналов 2 соединен с входом блока передачи информации 3. Выход блока передачи информации 3 индуктивно связан с входом каждого блока приема информации 4. Выход каждого блока приема информации 4 связан по линии связи с блоком обработки информации 7.
Устройство для измерения параметров сигналов и помех в рельсовых линиях работает следующим образом.
В точке измерения рельсовая линия шунтируется первой колесной парой локомотива, что приводит к замыканию контура протекания токов сигналов и помех, а также к наведению ими ЭДС в первой и второй приемных локомотивных катушках 8 блока восприятия сигналов 1.
ЭДС с каждой приемной катушки 8 поступает в блок регистрации сигналов 2, в котором вычисляется результирующий электрический сигнал. В упомянутый блок с блока определения координаты локомотива 6 также поступают цифровые данные о координате пути.
Таким образом, при каждом измерении в блоке регистрации сигналов 2 фиксируются одновременно результирующий электрический сигнал блока восприятия сигналов 1 и цифровые данные блока определения координаты локомотива 6 объединяются в пакет данных для каждой точки пути с последующим его сохранением.
Измерение параметров сигналов и помех производится непрерывно на протяжении всего пути следования локомотива.
В результате в блоке регистрации сигналов 2 формируется архив пакетов данных для каждой точки пути, который поступает на вход блока передачи информации 3. Блок передачи информации 3 индуктивно передает накопленную информацию в блок приема 4. Принятая блоком приема 4 информация передается по линии связи в блок обработки информации 7, где осуществляется ее дальнейшая обработка, передача ответственному работнику и увязка с системами диспетчерского контроля.
Ответственный работник, анализируя полученный архив, делает выводы о факторах и степени влияния помех на параметры передаваемых по рельсовой линии сигналов на контролируемом участке рельсового пути и формирует ответственные решения по ремонту и обслуживанию устройств автоматики и телемеханики.
Проверка работоспособности заявляемого устройства проводилась в лаборатории кафедры «Автоматика, телемеханика и связь» ДВГУПС на лабораторном стенде, имитирующем функционирование АЛСН. В результате проведения более 100 экспериментов с разными скоростями движения подвижного состава и причинами отказов установлено, что информативность измерений повышается в среднем в 1,8 раз.