Устройство предупреждения о падении на путь посторонних предметов с искусственных сооружений
DEVICE FOR WARNING ABOUT FALLING OF FOREIGN OBJECTS ONTO THE TRACK FROM ARTIFICIAL CONSTRUCTIONS

Настоящее устройство относится к средствам обеспечения безопасности на транспорте и может быть использовано для контроля движения транспорта, в частности, для контроля падения посторонних металлических предметов на железнодорожный путь с искусственных сооружений.
Известно устройство для контроля движения транспорта (см. патент США 5936551, М. кл. G08G 1/042, опубл. 10.08.1999 г.), которое содержит индуктивную петлю, охватывающую зону контроля, и последовательно подключенные активный элемент генератора, блок формирования импульсов, блок измерения частоты и блок формирования логического сигнала. Недостаток устройства заключается в необходимости применения разнотипных согласующих блоков для индуктивных петель разной длины и конфигурации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство предупреждения о падении на путь посторонних предметов (см. патент РФ 2178920, МПК G08G 1/042, опубл. 27.01.2002 г.), которое включает двужильную индуктивную петлю, охватывающую зону контроля, активный элемент генератора, первый выход которого подключен к началу одной из жил, конец которой соединен с началом другой жилы и подключен к общей точке питания генератора, последовательно подключенные к активному элементу генератора блок формирования импульсов и блок измерения частоты, а также блок формирования логического сигнала. Длина и конфигурация индуктивной петли могут изменяться в широких пределах, что позволяет контролировать предметы различных размеров.
Недостатком устройства является невысокая надежность, обусловленная слабой устойчивостью к внешним воздействиям, которая проявляется, в частности, во влиянии метеорологических условий (температуры, влажности и др.) на изменение частоты колебательного контура и во влиянии краткосрочных отключений питающего напряжения на потерю работоспособности устройства.
Задачей заявляемого устройства является повышение надежности работы, устойчивости частоты колебательного контура к влиянию метеоусловий и восстановление работоспособности после краткосрочных отключений питающего напряжения.
Поставленная задача решается тем, что в устройство предупреждения о падении на путь посторонних предметов с искусственных сооружений, включающее двужильную индуктивную петлю, охватывающую зону контроля, последовательно подключенные активный элемент генератора, блок формирования импульсов и блок измерения частоты, а также блок формирования логического сигнала, причем первый выход активного элемента генератора подключен к началу одной из жил, конец которой соединен с началом другой жилы и подключен к общей точке питания генератора, а первый вход активного элемента генератора подключен к концу другой жилы, введены частотный компаратор с подключенным на его первый вход выходом блок коррекции уровня и блок задания уровня частоты, подключенный на первый вход блока коррекции уровня, на второй вход которого подключены выход блока измерения частоты и второй вход частотного компаратора, выходом подключенного к входу блока формирования логического сигнала, на выход которого подключены первыми входами блок контрольной аппаратуры дежурного по станции система наблюдения за зоной контроля, а выходы блока контрольной аппаратуры и системы наблюдения подключены на вторые входы системы наблюдения и блока контрольной аппаратуры, соответственно.
Такое выполнение устройства, при котором в него введены частотный компаратор с подключенным на его первый вход выходом блок коррекции уровня и блок задания уровня частоты, подключенный на первый вход блока коррекции уровня, на второй вход которого подключены выход блока измерения частоты и второй вход частотного компаратора, выходом подключенного к входу блока формирования логического сигнала, на выход которого подключены первыми входами блок контрольной аппаратуры и система наблюдения за зоной контроля, а выходы блока контрольной аппаратуры и системы наблюдения подключены на вторые входы системы наблюдения и блока контрольной аппаратуры, соответственно, позволяет за счет введения в схему частотного компаратора, блока коррекции уровня и блока задания уровня частоты, восстанавливать работоспособность после краткосрочных отключений питающего напряжения, учитывать изменение частоты колебательного контура из-за влияния метеоусловий и, тем самым, повысить устойчивость к внешним воздействиям и надежность работы, а введение в схему блока контрольной аппаратуры и системы наблюдения, соединенных между собой и с блоком формирования логического сигнала, позволяет за счет автоматической активации системы при поступлении на нее логического сигнала, дистанционного управления видеокамерами системы наблюдения и передачи изображений на мониторы блока контрольной аппаратуры повысить достоверность получаемой информации и, как следствие, дополнительно повысить надежность работы устройства.
На рисунке представлена функциональная блок-схема устройства предупреждения о падении на путь посторонних предметов с искусственных сооружений. Устройство содержит двужильную индуктивную петлю 1, охватывающую зону 2 контроля, и активный элемент 3 генератора 4. Индуктивная петля 1 и активный элемент 3 соединены по схеме генератора. Первый выход активного элемента 3 подключен к началу жилы 5, конец которой соединен с началом другой жилы 6 и подключен к общей точке 7 питания генератора 4. Первый вход активного элемента 3 подключен к концу жилы 6 индуктивной петли 1. К активному элементу 3 последовательно подключены блок 8 формирования импульсов и блок 9 измерения частоты. Второй выход активного элемента 3 генератора подключен на вход блока 8 формирования импульсов. Устройство содержит также блок 10 формирования логического сигнала, частотный компаратор 11, блок 12 коррекции уровня и блок 13 задания уровня частоты, блок 14 контрольной аппаратуры и систему 15 наблюдения за зоной контроля. На первый вход частотного компаратора 11 подключен выход блока 12. Выход блока 13 задания уровня подключен на первый вход блока 12. На второй вход блока 12 подключены выход блока 9 измерения частоты и второй вход частотного компаратора 11. Частотный компаратор 11 выходом соединен с блоком 10 формирования логического сигнала. На выход блока 10 подключены первыми входами блок 14 контрольной аппаратуры и система 15 наблюдения за зоной контроля. Выход блока 14 подключен на второй вход системы 15. Выход системы 15 подключен на второй вход блока 14.
Система 15 наблюдения за зоной контроля содержит видеокамеры и механизмы дистанционного управления ими с помощью блока 14 контрольной аппаратуры, находящегося на рабочем месте дежурного по станции. Блок 14 содержит мониторы, процессоры для управления видеокамерами и для преобразования поступающих импульсов в световые и звуковые сигналы.
Устройство работает следующим образом. Индуктивную петлю 1 располагают вокруг зоны контролируемого участка пути под рельсошпальной решеткой. Двужильный кабель укладывают в виде большой протяженной петли для контроля крупных объектов, например, транспортных средств, или в виде малых последовательно соединенных петель в площади зоны контроля для контроля небольших посторонних объектов. Работа устройства основана на анализе изменения частоты колебательного контура, образованного индуктивностью петли 1 и емкостью активного элемента 3 генератора 4. В исходном состоянии при свободной зоне 2 контроля индуктивная петля 1 имеет начальную индуктивность. При попадании постороннего металлического предмета в зону 2 контроля начальная индуктивность петли 1 изменяется, что приводит к скачкообразному изменению частоты колебательного контура.
0
0
b
При первом включении устройства с помощью блока 9 измерения частоты измеряют значение частоты колебательного контура и записывают в энергонезависимую память блока 13 задания уровня частоты. Значение этой частоты, записанное при отсутствии в зоне 2 контроля посторонних предметов, принимают за опорное значение F (нижняя граница частоты). При последующих включениях устройства, в том числе после краткосрочных отключениях питающего напряжения, опорное значение F частоты считывается из памяти блока 13. Пороговое значение F частоты срабатывания устройства задается программно, с учетом реальных условий эксплуатации и хранится в энергонезависимой памяти частотного компаратора 11.
0
b
b
Со второго выхода активного элемента 3 генератора гармонический сигнал поступает на вход блока 8 формирования импульсов. С выхода блока 8 импульсы поступают на вход блока 9 измерения частоты. Измеренное (текущее) значение  частоты генератора с выхода блока 9 измерения частоты поступает на второй вход частотного компаратора 11 и на второй вход блока 12 коррекции уровня. В частотном компараторе 11 измеренное значение  частоты колебательного контура сопоставляется со значением частоты F, поступающим на первый вход с выхода блока 12 коррекции уровня. Их разность  сравнивается с пороговым значением F частоты срабатывания устройства. В случае, если это пороговое значение F превышено, т.е.
то на выходе частотного компаратора 11 появляется инициирующий сигнал, который поступает на вход блока 10, в котором формируется логический сигнал, указывающий на нештатную ситуацию, возникшую возможно из-за падения или попадания постороннего предмета в зону 2 контроля. С выхода блока 10 логический сигнал передается на блок 14 контрольной аппаратуры и систему 15 наблюдения за зоной контроля. При этом процессор блока 14 преобразует логический сигнал в световые и звуковые сигналы, а видеокамеры системы 15 наблюдения автоматически активируются. Дежурный по станции имеет возможность оценить нештатную ситуацию с помощью видеоизображений на мониторах блока контрольной аппаратуры и принять решение о подтверждении падения (попадания) постороннего предмета в зону 2 контроля или о ложной тревоге. Кроме того, дежурный по станции с помощью соединения «выход 14 - вход 15» (на рисунке показано пунктиром) может в ручном режиме включать видеокамеры системы 15 наблюдения и дистанционно управлять их работой (повороты, изменение масштаба изображения, позиционирование посторонних предметов относительно рельсовой колеи, измерение их размеров и др.).
0
01
01
Учет медленных изменений частоты генератора в результате воздействия метеоусловий осуществляется следующим образом. В блоке 12 коррекции уровня при отсутствии посторонних предметов в зоне 2 контроля производится непрерывная запись текущего измеренного значения  частоты колебательного контура, поступающего на второй вход блока 12 с выхода блока 9 измерения частоты. Каждое последующее значение частоты, измеренное при медленно меняющихся метеоусловиях , сравнивается с предыдущим, на основании чего проводится коррекция опорного значения F частоты. Новое откорректированное опорное значение F частоты уже соответствует новым изменившимся метеоусловиям. С выхода блока 12 коррекции уровня это значение F поступает на первый вход частотного компаратора 11, в котором с ним сопоставляется вновь измеренное значение  частоты колебательного контура, поступающее на второй вход частотного компаратора 11 с выхода блока 9 измерения частоты, и так далее, с многократным повторением цикла.
01
Во время краткосрочных отключений питающего напряжения откорректированное опорное значение F частоты сохраняется в памяти компаратора 11, которая является энергонезависимой. Благодаря этому, после включения напряжения восстанавливается правильный логический сигнал на выходе блока 10 формирования логического сигнала, вследствие чего восстанавливается работоспособность устройства в целом.
Указанные возможности устройства повышают надежность его работы, снижают вероятность возникновения аварийных ситуаций и тяжелых последствий для подвижного состава и инфраструктуры железной дороги.