СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЙ РЕЛЬСОВЫХ ЛИНИЙ И РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MONITORING CONDITIONS OF TRACK LINES AND RAIL CIRCUIT FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для регулирования движения поездов.
Известна рельсовая цепь РЦ, питание и контроль которой осуществляется по двухпроводной кабельной линии КЛ, с одной стороны к ней подсоединен станционный путевой генератор СПГ, а с другой - станционный путевой приемник СПП. СПГ и СПП размещены на смежных станциях. В КЛ включены первые токовые ключи ТК1, которые нормально открыты и соединяют СПГ с СПП. Посредством вторых токовых ключей ТК2 и устройств сопряжения УС к КЛ подсоединены рельсовые линии РЛ. Нормально ТК2 закрыты и РЛ отключены от КЛ. Для управления ТК1 и ТК2 предусмотрено устройство управления УУ, которое с помощью управляющих линий У1, У2, У3, … осуществляет циклическое подключение РЛ к КЛ для поочередного контроля их состояний [Полевой Ю.И. Совершенствование методов контроля состояний железнодорожных путевых участков. Самара, РНЦ РАН, РГУПС, 2009, 135 с. (36-39, рис. 211); патенты РФ 2291805,2296688].
Недостатками РЦ является то, что ТК1 соединены последовательно и создают достаточно большое сопротивление между СПГ и СПП, длина КЛ соответствует расстоянию между станциями, что также негативно влияет на сопротивление КЛ, для управления ТК1 и ТК2 необходимы управляющие линии У1, У2, У3, …
Известна РЦ, питание и контроль которой осуществляется по двухпроводной кабельной линии КЛ, СПГ и СПП размещены на одной станции и подключены к КЛ через станционные полосовые фильтры генераторного (питающего) СФГ и приемного конца СФП. У места подключения КЛ к РЛ установлены устройства сопряжения УС, токовые ключи ТК, а на приемных концах РЛ, кроме того, установлены и преобразователи частоты ПЧ. Для управления ТК предусмотрено устройство управления УУ, которое с помощью управляющих линий У1, У2, У3, … осуществляет циклическое подключение РЛ к КЛ для поочередного контроля их состояний. Питание РЦ осуществляется током тональной частоты, а на вход СПП поступает преобразованный ток пониженной частоты.
Недостатками РЦ является то, что между КЛ и ТК отсутствуют полосовые фильтры, это негативно влияет на работу РЦ, для управления ТК необходимы управляющие линии У1, У2, УЗ,... [Полевой Ю.И., Совершенствование методов контроля состояния железнодорожных путевых участков. Самара, РНЦ РАН, РГУПС, 2009, 135 с. (39-40, рис. 212)].
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом является осуществление надежного контроля состояний РЦ с помощью одной двухпроводной кабельной линии КЛ. Результат достигается тем, что на приемном конце РЛ устанавливают преобразователь частоты и фильтр, пропускающий преобразованную частоту, а на питающем конце - фильтр, пропускающий основную частоту. КЛ используется для передачи основной и преобразованной частоты, а также для организации циклического подключения к РЛ СПГ и СПП. Основная сигнальная частота передается в короткие временные отрезки (импульсы), на границах которых изменяется фаза сигнала на 180°, а в конце серии импульсов создается интервал, который используется как сигнал циклической синхронизации, что позволяет с участием счетчиков СТ обеспечить поочередный циклический контроль РЛ.
Способ контроля состояний рельсовых линий РЛ основан на передаче основного сигнала тональной частоты от станционного путевого генератора СПГ через станционный полосовой фильтр генераторного (питающего) конца СФГ по двухпроводной кабельной линии КЛ на генераторный конец одной из рельсовых линий РЛ перегона, передаче основного сигнала по рельсовой линии РЛ, преобразования сигнала преобразователем частоты ПЧ на приемном конце рельсовой линии РЛ, передаче преобразованного сигнала по той же кабельной линии КЛ на станционный путевой приемник СПП через полосовой станционный фильтр приемного конца СФП, отличающийся тем, что для контроля рельсовых линий РЛ, расположенных между станцией и серединой перегона, по кабельной двухпроводной линии КЛ, осуществляется поочередный циклический контроль состояний РЛ с помощью импульсов тональной частоты, на границах которых изменяется фаза сигнала на 180°, а в качестве сигнала цикловой синхронизации ЦС используется кратковременный интервал, благодаря которому расположенные в путевых коробках ПК распределители Р, управляющие работой токовых ключей ТК, осуществляют с участием этих ключей циклическое поочередное подключение к рельсовым линиям РЛ путевых трансформаторов генераторных ПТГ и приемных концов ПТП и полосовых фильтров линейных точек ЛФГ и ЛФП, фильтры линейных точек исключают влияние на токи двухпроводной кабельной линии КЛ входных сопротивлений отводов в путевых коробок ПК, которые не участвуют в данный момент в контроле состояний рельсовых линий РЛ, станционный путевой приемник СПП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, который в станционной электронно-вычислительной машине СЭВМ сравнивается с пороговым значением, которое определяют с помощью методов, используемых в относительной и соотносительной рельсовой цепи, прием информации на локомотиве о состоянии впереди лежащих участков осуществляется с помощью радиоприемника, который получает сигнал от радиопередатчика поста ЭЦ.
Пороговое значение определяется СЭВМ методами, используемыми в относительных и соотносительных рельсовых цепях, который представлены в диссертации [Полевой Ю.И. Методы и устройства контроля местонахождения объекта в системе управления подвижным составом: дис. … докт. техн. наук / Ю.И. Полевой. - Самара: СамГУПС, 2013. - 454 с.], прием информации о состоянии впереди лежащих участках на подвижном составе осуществляется с помощью радиопередатчика РП поста ЭЦ и локомотивного радиоприемника РПЛ. Использование упомянутых методов в реализации предложенного способа позволяет исключит опасные ситуации при повреждении линейных цепей и приборов.
Рельсовая цепь РЦ, содержащая станционный путевой генератор СПГ тональной частоты, полосовой станционный фильтр генераторного (питающего) конца СФГ, к выходу которого подсоединена двухпроводная кабельная линия КЛ, к которой - подсоединены приборы, размещенные в путевых коробках генераторных ПКГ и приемных концов ПКП, к кабельной линии КЛ у питающего конце рельсовой линии РЛ подсоединен вход токового ключа ТК, выход которого - к входу путевого трансформатора генераторного конца ПТГ, выход которого - к рельсовым нитям генераторного конца бесстыковой рельсовой линии РЛ, к рельсовым нитям рельсовой линии РЛ - вход путевого трансформатора приемного конца ПТП, выход которого - к входу преобразователя частоты ПЧ (частота на выходе ПЧ отличная от частоты на его входе), выход которого - к первому входу токового ключа ТК, выход которого - к кабельной линии КЛ, к концу которой - вход станционного полосового фильтра приемного конца СФП, к выходу которого - вход станционного путевого приемника СПП, отличающийся тем, что
для управления работой станционного путевого генератора СПГ и приема информации от станционного путевого приемника, а также для управления работой радиопередатчика РП для передачи информации на локомотивы на посту ЭЦ установлена станционная электронно-вычислительная машина СЭВМ, первый выход которой подсоединен шиной к входу радиопередатчика РП, второй выход - шиной к входу станционного путевого генератора СПГ, выход которого - к входу генераторного станционного фильтра СФГ, выход которого - к кабельной линии КЛ и выходу станционного полосового приемного фильтра СФП, вход которого - к входу станционного путевого передатчика СПП, выход которого - шиной к входу станционной электронно-вычислительной машины СЭВМ;
радиопередатчик РП по радиоканалу передает информацию на локомотивный радиоприемник ЛРП, с выхода которого информация поступает на вход локомотивной электронно-вычислительной машины, ЛЭВМ, которая управляет движением поезда;
на границах рельсовых цепей в шахматном порядке размещены путевые коробки генераторных ПКГ и приемных концов ПКП рельсовых линий РЛ, к кабельной линии КЛ подсоединены приборы этих путевых коробок;
к кабельной линии КЛ в путевых коробках генераторных концов ПКГ рельсовых цепей подсоединен вход полосового линейного фильтра генераторного конца ЛФГ, к выходу которого - вход блока питания БП, вход фиксатора смены фазы ФСФ, вход фиксатора сигнала цикловой синхронизации ФЦС, а через резистор R - и первый вход токового ключа ТК, выход которого подсоединен к входу путевого трансформатора генераторного конца ПТГ, выход которого - к рельсам рельсовой линии РЛ, выходы блока питания БП являются полюсами П и М для питания приборов путевой коробки генераторного конца ПКГ, выход фиксатора смены фазы ФСФ подсоединен к тактовому входу Т счетчика СТ, два вывода выхода которого через настроечную плату НП - к входам входа логического элемента ИЛИ, выход которого - к второму входу токового ключа ТК, выход фиксатора сигнала цикловой синхронизации ФЦС - к входу R счетчика;
к кабельной линии КЛ в путевой коробке приемного конца ПКП подсоединен входа линейного фильтра генераторного конца ЛФГ, к выходу которого - вход блока питания БП, вход фиксатора смены фазы ФСФ, вход фиксатора цикловой синхронизации ФЦС, выходы блока питания БП являются полюсами П и М для питания приборов ПКП, выход фиксатора смены фазы ФСФ подсоединен к тактовому входу Т счетчика СТ, два вывода выхода которого через настроечную плату НП - к входу логического элемента ИЛИ, выход которого - ко второму входу токового ключа ТК, выход фиксатора сигнала цикловой синхронизации ФЦС - к входу R счетчика СТ, к рельсам линиям РЛ подсоединен вход путевого трансформатора приемного конца ПТП, выход которого - к первому входу токового ключа ТК, выход которого - к входу преобразователя частоты ПЧ, выход которого - ко входу полосового линейного фильтра приемного конца ЛФП, выход которого - к кабельной линии КЛ.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен схематический план участка с постом ЭЦ и путевыми коробками; на фиг. 2 приведена схема соединения узлов поста ЭЦ и путевой коробки питающего конца; на фиг. 3 изображена схема соединения узлов путевой коробки приемного конца; на фиг. 4 показаны сигналы, передаваемые станционным генератором и принимаемые станционным путевым приемником.
Осуществление изобретения
На фиг. 1, 2, 3, 4 и в описании приведены условные обозначения:
fo - основная сигнальная частота для питания рельсовых цепей и управления работой счетчиков;
fп - преобразованная сигнальная частота для передачи информации на пост ЭЦ о состоянии рельсовых линий;
КЛ - двухпроводная кабельная линия;
ЛФГ и ЛФП - полосовые линейные фильтры генераторного и приемного концов;
ПТГ и ПТП - путевые трансформаторы генераторного и приемного конца;
ПЧ - преобразователь частоты преобразует частоту, при этом уровень выходного сигнала соответствует уровню входного;
Р - распределитель;
РЛ - рельсовая линия;
РП - радиопередатчик поста электрической централизации;
РПЛ - локомотивный радиоприемник; РЦ - рельсовая цепь;
СПГ и СПП - станционный путевой генератор и приемник;
СФГ и СФП - полосовой станционный фильтр генераторного и приемного конца;
ТК - токовый ключ;
ТК1 и ТК2 - первый и второй токовые ключи;
У1, У2, У3, … - первая, вторая, третья,.. управляющие линии;
УС - устройство сопряжения;
УУ - устройство управления;
ЦС - сигнал цикловой синхронизации;
ЭЦ - пост электрической централизации;
- короткие стрелки указывают направление передачи сигнала;
- утолщенные пунктирные стрелки показывают трассу сигнала от станционного путевого генератора СПГ до станционного путевого приемника СПП;
1 - схематический план станции;
2 - путевое развитие станции;
3 - путевое развитие перегона;
4 - пост электрической централизации ЭЦ;
5 - поезд;
6, 7, 8 - путевые коробки ПКГ генераторных (питающих) концов рельсовых цепей;
9, 10, 11 - путевые коробки ПКП приемных концов рельсовых цепей;
12 - двухпроводная кабельная линия КЛ для соединения узлов поста ЭЦ и путевых коробок;
13 - стрелка направления передачи информации с поста ЭЦ на поезд;
14 - локомотив;
15 - направление передачи радиосигнала с радиопередатчика поста ЭЦ на локомотивный приемник;
16 - станционная электронно-вычислительная машина СЭВМ;
17 - радиопередатчик поста электрической централизации РП;
18 - станционный путевой приемник СПП;
19 - полосовой станционный фильтр приемного конца СФП;
20 - станционный путевой генератор СПГ;
21 - полосовой станционный фильтр генераторного (передающего) конца СФГ;
22, 23, 24 - шины для передачи информации на посту ЭЦ;
25, 26 - двухпроводные линии на посту ЭЦ;
27 - локомотивный радиоприемник ЛРП;
28 - локомотивная электронно-вычислительная машина ЛЭВМ;
29 - шина для передачи информации на локомотиве;
30 - полосовой линейный фильтр генераторного конца ЛФГ;
31 - блок питания БП (содержит трансформатор, диодный мост и аккумулятор);
32 - фиксатор смены фаз ФСФ;
33 - счетчик СТ;
34 - настроечная плата НП для настройки (выбора) момента открытия токового ключа;
35 - логический элемент ИЛИ;
36 - фиксатор сигнала цикловой синхронизации ФЦС;
37 - резистор R;
38 - токовый ключ ТК;
39 - путевой трансформатор генераторного конца ПТГ;
40 и 41 - плюсовой и минусовой полюса питания П и М соответственно;
42 - двухпроводная линия в путевой коробке;
43, 44 и 45- однопроводные линии в путевой коробке;
46 - двухпроводная линия в путевой коробке;
47 - двухпроводная линия для соединения путевой коробки к рельсовой линии;
48 - путевой трансформатор приемного конца ПТП;
49 - преобразователь частоты ПЧ;
50 - полосовой линейный фильтр приемного конца ЛФП;
51 и 52 - двухпроводные линии в путевой коробке.
Основными устройствами рельсовых цепей для реализации способа контроля состояний рельсовых линий являются устройства, размещенные на посту электрической централизации ЭЦ 4 (фиг. 1), в путевых коробках генераторных концов РЦ ПКГ 6, 7, 8, в путевых коробках приемных концов РЦ ПКП 9, 10, 11, двухпроводная кабельная линия КЛ 12, а также устройства, установленные на локомотиве 14, для приема информации с постов ЭЦ 4, определения и поддержания оптимальной скорости движения поезда 5. Пост ЭЦ 4 расположен на станции 2, остальные напольные устройства - на перегоне 3. Пунктирная стрелка 13 указывает канал радиосвязи между постом ЭЦ 4 с поездом 5.
На посту ЭЦ 4 (фиг. 2) размещена станционная электронно-вычислительная машина СЭВМ 16, радиопередатчик РП 17, станционный путевой приемник СПП 18, станционный путевой фильтр приемного конца СФП 19, станционный путевой генератор СПГ 20, станционный путевой фильтр генераторного конца СФГ 21, соединительные линии и шины 23, 24, 25, 26.
На локомотиве 14 размещен локомотивный радиоприемник ЛРП 27, локомотивная электронно-вычислительная машина ЛЭВМ 28. Пунктирная стрелка 15 показывает направление передачи информации от радиопередатчика РП 17 к локомотивному радиоприемнику ЛПР 27, шина 29 предназначена для передачи информации на локомотиве.
В путевой коробке генераторного конца ПКГ 6 установлен линейный фильтр генераторного конца ЛФГ 30, блок питания БП 31, фиксатор смены фазы ФСФ 32, счетчик СТ 33, настроечная плата НП 34, логический элемент ИЛИ 35, фиксатор сигнала цикловой синхронизации ФЦС 36, резистор R 37, токовый ключ ТК 38 (создает или прерывает цепь тока как контакт реле), путевой трансформатор генераторного конца ПТГ 39. Выход блока питания БП 31 имеет полюса П 40 и М 41 для питания микроэлектронных приборов. Перечисленные элементы соединены линиями 42, 43, 44, 45, 46, подключение путевого трансформатора ПТГ к рельсам рельсовой линии РЛ 15 осуществляется линией 47.
В путевой коробке приемного конца ПКП 9 (фиг. 3) установлен линейный фильтр генераторного конца ЛФГ 30, блок питания БП 31, фиксатор смены фазы ФСФ 32, счетчик СТ 33, настроечная плата НП 34, логический элемент ИЛИ 35, фиксатор сигнала цикловой синхронизации ФЦС 36, токовый ключ ТК 38, путевой трансформатор приемного конца ПТП 48, преобразователь частоты ПЧ 49, линейный фильтр приемного конца ЛФП 50. Выход блока питания БП 31 имеет полюса П 40 и М 41 для питания микроэлектронных приборов. Перечисленные элементы соединены линиями 42, 43, 44, 45, 46, 51 и 52, а подключение путевого трансформатора ПТП к рельсам рельсовой линии РЛ 15 осуществляется линией 47.
Передача информации на локомотив 14 (и др. локомотивы) и контроль всех участков рельсовой линии РЛ 15 осуществляется под управлением СЭВМ 16, которая управляет работой радиопередатчик РП 17 с использованием связи 23, формирует приказы на локомотивы, находящиеся между станцией и серединой перегона и идущие в сторону станции (локомотивы принимаемых поездов), на станции, а также между станцией и серединой перегона и идущие от станции (локомотивы отправленных поездов). Перечисленные участки являются зоной управления. На все указанные локомотивы передается одинаковая информация об установленных на станции маршрутах, о состоянии перегонных рельсовых линий между серединами прилегающих к станции перегонов, и, дополнительно, об участках от середины перегона до точки, отстоящей от середины перегона на расстоянии интервала попутного следования в направлении смежной станции. Это позволяет осуществлять регулирование движения поездов при проследовании поездами середины перегона. С помощью ГЛОНАСС установленной на локомотивах (на фиг. 2 система не представлена) ЛЭВМ 28 выбирает информацию, относящуюся к данному поезду.
По связи 22 СЭВМ 16 воздействует на СПГ 20, благодаря чему осуществляется изменение фазы сигнала на выходе СПГ 20 на 180° (СФ1, СФ2, СФ3, …) на границах импульсов (фиг. 4), а также формирует интервал, который выполняет функцию сигнала цикловой синхронизации ЦС. При длине РЛ 15 от 500 до 1000 м и длине перегона 20-30 км для контроля половины перегона в линию ДЛ 12 нужно передать 10-20 импульсов тока основной (сигнальной) частоты fo. При частоте 400-800 Гц длительность контрольного цикла Тц может составить 1-3 с, что является вполне приемлемым для осуществления регулирования движения поездов со скоростями до 200 км/ч.
С выхода СПГ по связи 26 (фиг. 2) основная частота fo поступает на вход СФГ 21, а затем через линию КЛ 12, фильтры СФГ 30 путевых коробок ПКГ 6, 7, 8, … и путевых коробок ПКП 9, 10, 11, … поступает по линии 42 на приборы путевых коробок: БП 31, ФСФ 32, ФЦС 36. От БП посредством полюсов П 40 и М 41 получают питание микроэлектронные приборы путевых коробок ПКГ 6, 7, 8, … и путевых коробок ПКП 9, 10, 11, ….
С выхода ФСФ 32 при смене фазы в КЛ 12 по линии 43 на вход Т СТ 33 подают тактовые импульсы. При появлении сигнала ЦС с выхода ФЦС 36 на вход R СТ 33 подают импульс сброса и СТ 33 приходит в исходное состояние.
В зависимости от подключения настроечных перемычек НП1 и НП2 на плате НП 34 на выходе элемента ИЛИ 35 появляется потенциал логической единицы ЛЕ, который в определенный момент времени и открывает токовый ключ ТК 38. Сигнальный ток основной частоты fo по линии 42 через резистор R 37 и ТК 38 по линии 46, через трансформатор ПТГ 39 и линию 47 поступает на рельсы РЛ 15. Перемычки НП1 и НП2 в путевых коробках подсоединены к выходам счетчика СТ таким образом, чтобы осуществит поочередный циклический контроль всех линий РЛ 15 прилегающей к станции половины перегона.
На фиг. 3 представлена схема соединения приборов путевой коробки приемного конца ПКП 9. Приборы ЛФГ 30, БП 31, ФСФ 32, СТ 33, НП 34, ИЛИ 35, ТК 38 соединены между собой также, как и в путевой коробки генераторного конца ПКГ 6 (фиг. 2). К рельсам РЛ 15 (фиг. 3) по линии 47, подсоединен вход путевого трансформатора приемного конца ПТП 48, выход которого по линии 46 соединен с входом ТК 38, выход которого по линии 51 - соединен с входом преобразователя частоты ПЧ 49, выход которого по линии 52 - с линейным фильтром приемного конца рельсовой цепи ЛФП 50, выход которого - с КЛ 12.
Настроечные перемычки НП1 и НТО настроечной платы НП 34 в путевых коробках соединены следующим образом: в ПКГ 6 (фиг. 1 и 3) установлена только одна перемычка НП1 между выходом 0 счетчика СТ 33 и входом элемента ИЛИ 35, входы которого закорочены, в ПКП 9 (фиг. 1 и 2) установлены перемычки НП1 и НП2, которые соединяют выходы 0 и 1 счетчика СТ 33 и входы элемента ИЛИ 35, в ПКГ 7 (фиг. 1 и 3) установлены перемычки НП1 и НП2, которые соединяют выходы 1 и 2 счетчика СТ 33 и входы элемента ИЛИ 35 и т.д. Такое подключение перемычек НП1 и НП2 позволяют обеспечить поочередный циклический контроль перегонных РЛ, начиная с РЛ прилегающей к станции 2. На станции на вход СФП, а затем и на вход СПП на частоте преобразованного сигнала fп поступает информация о состояниях РЛ в виде амплитудно-модулированного сигнала (фиг. 4 показана низкая амплитуда на двух занятых РЛ и высокая амплитуда - на остальных).
На фиг. 2 и 3 утолщенными пунктирными стрелками показаны цепи токопрохождения сигнала частотой fo от СПГ 20 до ПЧ 49, и - частотой fп от ПЧ 49 до СПП 18.
Необходимость установки линейных фильтров ЛФГ 30 и ЛФП 50 вызвана тем, что в их отсутствие сигнал частотой fп мог поступать на выход ПЧ 49 и входы приборов БП 31, ФСФ 32, ФЦФ, а сигнал частотой fo мог поступать на выход ПЧ 49. Указанные цепи шунтируют сигналы частотой fo и fп, что искажает информацию о состоянии РЛ.