СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЙ СТАНЦИОННЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ
METHOD TO MONITOR CONDITIONS OF STATION RAIL CIRCUITS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для регулирования движения поездов.
Уровень техники
Известен способ контроля состояний разветвленных рельсовых цепей без изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов, основанный на использование тональных рельсовых цепей без установки граничных изолирующих стыков, но с использованием зазоров между рельсовыми звеньями, отличающийся тем, что вместо схемных изолирующих стыков устанавливаются двухъярусные рельсовые нити, где надежно скреплены рельсы верхнего и нижнего ярусов, но исключающие контакт между смежными рельсовыми нитями верхнего яруса, это позволяет на крестовине стрелочного перевода исключить электрическую связь между пересекающимися рельсовыми нитями, что достигается за счет зазоров между рельсами 5-10 мм с заполнением его пористой резиной во избежание попадания в зазор токопроводящей пыли или предметов [Патент №2683701 РФ, Способ контроля состояний разветвленных рельсовых цепей без изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов. Полевой Ю.И., Горелик А.В. Опубл. 01.04.2019. Бюл. №10].
Недостатком способа является то, что для каждой рельсовой цепи нужен один путевой генератор и несколько путевых приемников.
Известен способ контроля состояний перегонных рельсовых цепей с электрическими стыками, заключающийся в том, что к рельсовой линии посредством линий связи подсоединяют путевой генератор сигнальной частоты и путевой приемник, указанные приборы подсоединяют к разным двухпроводным линиям связи, причем, генератор подсоединяют на время осуществления контроля и время протекания переходных процессов к середине рельсовой линии, ограниченной электрическими стыками по концам, приемник - на время контроля рельсовой линии; время подключения путевых приборов определяют с участием распределителей, установленных на посту электрической централизации и линейных установках, синхронизацию распределителей осуществляют сигналом цикловой синхронизации, для исключения влияния инерционности колебательных контуров путевого приемника и электрических стыков каждое последующее подключение приемника осуществляют так, чтобы сигнал поступал на вход приемника в противофазе относительно напряжения предыдущей рельсовой линии [Патент №2684162 РФ, Способ контроля состояний перегонных рельсовых цепей с электрическими стыками, Полевой Ю.И., Горелик А.В. Опубл. 04.04.2019. Бюл. №10].
Недостатком способа является то, что количество путевых приемников тональной рельсовой цепи не может быть более четырех.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является сокращение жильности кабеля и аппаратуры для контроля состояний станционных рельсовых цепей.
Технический результат достигается тем, что способ контроля состояний станционных рельсовых цепей осуществляют с использованием принципа прямого доступа к контролируемому объекту и четырехпроводной линии связи.
Способ контроля состояний станционных рельсовых цепей РЦ, заключающийся в том, что к рельсовым линиям РЛ посредством двух двухпроводных линейных цепей телеуправления ТУ и телесигнализации ТС подсоединяют путевой генератор ПГ и путевой приемник ПП тональной частоты, момент времени подсоединения путевых приборов определяют с помощью станционной электронно-вычислительной машины ЭВМС и распределителей РП, установленных в путевых коробках ПК у РЛ, синхронизация работы РП осуществляют с помощью сигналов цикловой синхронизации ЦС, формируемых ЭВМС, отличающийся тем, что
разветвленная РЦ имеет один питающий (генераторный) путевой трансформатор ПТг, подсоединенный к середине РЛ, и до восьми приемных путевых трансформаторов ПТп, подсоединенных к ответвлениям;
в каждой РЦ осуществляют поочередный контроль одного или двух отрезков РЛ по трассе установленного или неустановленного маршрута;
возможность увеличения количества ПТп до восьми основана на том, что к РЛ в каждый момент времени подсоединяют только один приемник;
в РЦ съезда входит только одна стрелка, ПТг подсоединяют к рамным рельсам со стороны остряков стрелки, один из ПТп подсоединяют к середине съезда, другой ПТп - к ответвлению прямого пути, расстояния между ПТг и каждым из ПТп сделаны равными;
подключение ПТп к середине съезда без установки изолирующих стыков возможно потому, что зона предварительного/дополнительного шунтирования составляет 10-15 м и не создает помех для движения;
на границах РЦ устанавливают один путевой трансформатор ПТ для поочередного контроля обоих прилегающих отрезков РЛ, причем, пороговые напряжения приемника, подключенного к одной или другой РЛ могу отличаться и зависят от общей длины каждой смежной РЛ;
контроль состояний РЦ осуществляют сравнением текущего и порогового напряжений, пороговое напряжение определяют как среднеарифметическое от текущих значений напряжений, измеренных в течение 5-10 с при свободных смежных РЦ (участка приближения/удаления у контролируемой секции);
при свободном и исправном состоянии РЦ текущее напряжение на входе приемника должно быть не менее 75% от порогового напряжения;
для осуществления контроля состояний РЦ с поста электрической централизации на ПТ передается приказ ТУ, который состоит из избирательной части ИЗ и исполнительной части ИС, в ИЗ части передается информация о номере маршрута, в ИС части - тактовые импульсы для синхронизации передачи импульсов приказа ТС с работой ЭВМС;
за 10 и 5 мин до вступления поезда на замкнутый маршрут дважды проверяют состояние маршрутных участков, затем с интервалом 5-10 с осуществляют циклический контроль этих участков вплоть до окончания использования маршрута;
в горловине станции (в данном примере) может быть установлено до пяти маршрутов одновременно, РЦ каждого из них контролируются циклически;
если установлено менее пяти маршрутов, то совместно с РЦ в установленных маршрутах осуществляют контроль РЦ относящихся к другим маршрутам с тем, чтобы поочередно проверить состояние всех РЦ горловины;
в избирательной части ИЗ приказа телеуправления ТУ используют кодовый метод селекции, число импульсов постоянно и зависит от количества РЦ в самом протяженном маршруте, в этой части приказа передают начальный, информационные и завершающий импульсы;
в исполнительной части ИС приказа телеуправления ТУ предусматривают распределительный метода селекции, число импульсов соответствует числу приемных концов в РЦ, в ИС части приказа ТУ передают тактовые импульсы, в ответ на каждый импульс передают информацию о состоянии участка РЛ, информацию передают с использованием амплитудного импульсного признака;
границами импульсов в приказе ТУ являются места, где фаза сигнала изменяется на противоположную, что позволяет использовать временной импульсный признак для передачи сообщений, сократить время передачи информации, снизить влияние инерционности фильтров на работу устройств при передаче приказов;
в приказе телесигнализации ТС отсутствует ИЗ часть, приказ передают в ответ на ТУ, в момент посылки тактового импульса передается контрольный импульс с информацией о состоянии контролируемого путевого или стрелочно-путевого участка, такой метод контроля позволяет использовать одну сигнальную частоту для сигналов ТУ, питания РЦ и сигналов ТС;
в избирательной части ИЗ приказа телеуправления ТУ используют кодовый метод селекции, число импульсов постоянно и зависит от количества РЦ в самом протяженном маршруте, в ИЗ части приказа передают начальный, информационные и завершающий импульс, в исполнительной части ИС приказа ТУ предусматривают распределительный метода селекции, число импульсов соответствует числу приемных концов РЦ;
использование предложенного способа снижает затраты на строительство и обслуживание, повышает надежность действия устройств контроля за счет снижения количества напольных приборов, жильность кабеля, количество изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен фрагмент схематического плана станции, на фиг. 2 - фрагмент двухниточного плана станции; на фиг. 3 - зависимости шунтовой чувствительности от места наложения нормативного шунта на стрелочно-путевой секции стрелки 10; на фиг. 4 - схема подключения путевого генератора и путевого приемника к станционной ЭВМ и путевым участкам; на фиг. 5 - схема соединения приборов универсальной путевой коробки питающего (генераторного) или приемного конца; на фиг. 6 - временная диаграмма приказов ТУ и ТС для сбора информации о состоянии станционных рельсовых цепей;
Осуществление изобретения
На фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6 и в тексте описания приведены следующие цифровые, буквенные и буквенно-цифровые обозначения:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 - стрелки (фиг. 1 и 2);
12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 и 32 - путевые коробки приемных концов ПКг (путевая коробка приемного конца);
26, 27, 28, 29, 30 и 31 - путевые коробки питающих концов ПКг (путевая коробка генераторного конца);
33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 и 42 - стрелки-указатели направления передачи сигналов;
43 - станционная ЭВМ ЭВМС (фиг. 4);
44 - путевой генератор ПГ;
45 - путевой приемник ПП содержит фильтр, выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь;
46 - преобразователь напряжения ПН содержит выпрямитель и сглаживающий фильтр (фиг. 5);
47 - аккумуляторная батарея Акк (5 V);
48 и 49 - полюса источника питания П и М соответственно;
50 - дешифратор ДТП;
51 - первая настроечная плата НП1;
52 - вторая настроечная плата НП2;
53 - электронный ключ ЭК;
54 - путевой трансформатор ПТ;
55, 56 и 57 - логические элементы И, ИЛИ и И соответственно; 58, 59, 60, 61, 62, 63 и 64 - настроечные дужки;
СП1-8; СП9, СП 10, СПИ и СП 13 - наименования стрелочно-путевых участков (фиг. 1 и 2);
ПТг, ПТп - путевые трансформаторы питающих (генераторных) и приемных концов;
УП6, УП7, УП8 и УП10 - бесстрелочные путевые участки (обозначаются по стрелке с номером);
Х34, Х35 и Х37 - путевые участки (фиг. 3) относящиеся к стрелкам-указателям 34, 35 и 37 соответственно (фиг. 2 и 3);
Л1, Л2, Л3, Л4, Л5, Л6 - напольные соединительные линии (фиг. 4);
Л13, Л24, Л31 и Л42 - внутрипостовые соединительные линии;
ТУ и ТС - сигналы телеуправления и телесигнализации (фиг. 5);
ЦС - сигнал цикловой синхронизации;
И - малый интервал;
БИ - большой интервал;
ИЗ и ИС - избирательная и исполнительная часть приказа;
НМ - номер маршрута;
ТУ1, ТУ2, …ТУ 16 - первый, второй, …, шестнадцатый приказы ТУ;
ИЗ1 и ИЗ2 - избирательные части приказов ТУ1 и ТУ2;
ИС1 и ИС2 - исполнительные части приказов ТУ1 и ТУ2;
ТС1 и ТС2 - первый и второй приказы телесигнализации;
Зин и Зик - начальный и конечный защитные импульсы;
1и, 2и, 3и, 4и - первый, второй, третий, четвертый информационные импульсы позволяют создать шестнадцать вариантов (номера 16 маршрутов);
a, b - клеммы (фиг. 5), на которых появляется потенциал логической единицы ЛЕ при установке через СП1 - 8 (фиг. 1) маршрута №1 или №2;
с, d - клеммы (фиг. 5), на которых появляется потенциал ЛЕ при установке через СП 1-8 (фиг. 1) маршрута №1 на втором (Т2) и четвертом (Т4) тактах;
е - клемма (фиг. 5), на которой появляется потенциал ЛЕ при установке через СП1-8 (фиг. 1) маршрута №2 на шестом (Т6) такте;
f - клемма (фиг. 5), на которой появляется потенциал ЛЕ при установке через СП1 - 8 (фиг. 1) любого маршрута.
Способ контроля основан на том, что к рельсовым линиям посредством двух двухпроводных линий связи подсоединяют путевой генератор и путевой приемник, момент времени подключения путевых приборов определяют с участием распределителей, установленных в путевых коробках у рельсовых линий, синхронизацию работы распределителей осуществляют за счет сигналов цикловой синхронизации. Выбор контролируемого объекта осуществляют с помощью приказа телеуправления, избирательная часть которого указывает на номер маршрута.
На фиг. 1 и 2 представлены фрагменты схематического и двухниточного плана станции, где обозначены стрелки 1-11, путевые коробки ПКп 12-25, путевые коробки ПКг 26-32; стрелки-указатели направления передачи сигналов 33-42.
Разветвленная РЦ имеет один питающий (генераторный) путевой трансформатор ПТг, подсоединенный к середине РЛ, и до восьми приемных путевых трансформаторов ПТп, подсоединенных к ответвлениям. В каждой РЦ осуществляться поочередный контроль одного или двух отрезков РЛ по трассе установленного или неустановленного маршрута (есть варианты, когда в маршрут входит только один короткий путевой участок из всей совокупности ответвленной РЛ). Возможность увеличения количества ПТп до восьми основана на том, что к РЛ в каждый момент времени подсоединяется только один приемник.
В РЦ съезда предусматривают только одну стрелку. ПТг подсоединяют к рамным рельсам со стороны остряков стрелки. Один из ПТп подсоединяют к середине съезда, другой ПТп - к ответвлению прямого пути. Расстояния между ПТг и каждым ПТп устанавливаются одинаковыми. Подключение ПТп к середине съезда без установки изолирующих стыков возможно потому, что зона предварительного (дополнительного) шунтирования составляет 10-15 м и не создает помех для движения.
На границах РЦ устанавливают один путевой трансформатор ПТ для поочередного контроля обоих прилегающих отрезков РЛ, причем, пороговые напряжения приемника, подключенного к одной или другой РЛ могу отличаться и зависят от общей длины каждой смежной РЛ. Контроль состояний РЦ осуществляют сравнением текущего и порогового напряжений. Пороговое напряжение определяется как среднеарифметическое от текущих значений напряжений, измеренных в течение 5-10 с при свободных смежных РЦ (участка приближения/удаления у контролируемой секции). При свободном и исправном состоянии РЦ текущее напряжение на входе приемника должно быть не менее 75% от порогового напряжения.
Для осуществления контроля состояний РЦ с поста ЭЦ на ПТ передается приказ ТУ, который состоит из избирательной части ИЗ и исполнительной части ИС, в ИЗ передается информация о номере маршрута, в ИС - тактовые импульсы для синхронизации передачи импульсов приказов ТС с работой ЭВМС. За 10 и 5 мин перед вступлением поезда на замкнутый маршрут дважды проверяют состояние маршрутных участков, затем с интервалом 5-10 с осуществляют циклический контроль этих участков вплоть до окончания использования маршрута. В горловине станции может быть одновременно установлено (в данном примере) до пяти маршрутов одновременно, РЦ каждого из них контролируются циклически. Если установлено менее пяти маршрутов, то совместно с РЦ в установленных маршрутах осуществляют контроль РЦ относящихся к другим маршрутам с тем, чтобы поочередно проверить состояние всех РЦ горловины.
На фиг. 3 представлены зависимости шунтовой чувствительности от места наложения нормативного шунта на стрелочно-путевой секции стрелки 10. Зависимости Rш=ϕ (Х34), Rш=ϕ (Х35), Rш=ϕ (Х37) между точками А и В, А и С, B и D соответственно указывают на то, что шунтовую чувствительность на этих участках выше нормативной Rшн, а зона предварительного/дополнительного шунтирования не превышает 10-15 м.
На фиг. 4 изображена схема подключения путевого генератора ПГ 44 и путевого приемника ПП 45 к станционной ЭВМ ЭВМС 43 и путевым участкам. ПГ 44 подключен к путевым коробкам питающего (генераторного) конца ПКг 28 и 29 и путевым коробкам приемного конца ПКп 18, 19, 20 и 21 с помощью линейных проводов Л1 и Л2, к ЭВМС 43 - с помощью линейных проводов Л13 и Л24. ПП 45 подключен к путевым коробкам питающего конца ПКг 44 с помощью линейных проводов Л3 и Л4, к ЭВМС 43 - с помощью линейных проводов Л31 и Л42.
Линейные провода Л1 и Л2 используются для питания (фиг. 5) аккумулятора Акк 47, дешифратора ДШ 50, электронного ключа ЭК 53, логических элементов И 55, ИЛИ 66, И 57 в ПК 28, рельсовых цепей (рельсы Р1 и Р2). Линейных проводов ЛЗ и Л4 используются для создания контрольных цепей. Линейных проводов Л13 и Л24 предназначены для управления работой ПГ 44: создают интервалы (линейный провод Л13 для создания интервалов ЦС, И, БИ) и изменяют фазу сигнала (линейный провод Л24 для изменения фазы сигнала на 180°) при передаче сигнала ТУ. Линейных проводов Л31 и Л42 используются для передачи информации с ПП 45 на ЭВМС 43. Линейные провода Л5 и Л6 служат для подключения ПК 18, 19, 20, 21, 28 и 29 к рельсам Р1 и Р2.
При установке дужек 58 и 59 в вертикальное положение путевая коробка ПК включается как ПКг, а при включении дужек в наклонном положении - как ПКп. С помощью дужек 60, 61, … выбирают маршруты (M1, М2, М3, …Ml6), в которых участвуют приборы ПК. С помощью дужек 62, 63, 64, … выбирают номера тактовых импульсов (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, …Т16) в которых подключают ПГ 44 или ПП 45 (фиг. 4) к рельсовой линии. Логические элементы И 55, ИЛИ 56, И 57 (фиг. 5) осуществляют с участием провода ƒ воздействие на электронный ключ ЭК 53 для соединения его выводов (вход) 1 и 2 с выводами (выход) 3 и 4 (внутренняя цепь).
Для ситуации, представленной на фиг. 5 (дужки 58-64 находятся в вертикальном положении), ПК 28 соответствует питающему конце РЦ (ПКг). Питание стрелочно-путевой секции от ПК 28 осуществляется в маршруте M1 (дужка 60) в двух тактах Т2 (дужка 62) и Т4 (дужка 63). Потенциал логической единицы ЛЕ на проводе ƒ появляется за счет потенциала ЛЕ на проводах а, с, d с участием провода Л41. Питание стрелочно-путевой секции от ПК 28 осуществляется в маршруте М3 (дужка 61) в одном такте Т6 (дужка 64). Потенциал логической единицы ЛЕ на проводе ƒ появляется за счет потенциала ЛЕ на проводах b, е с участием провода Л33.
На фиг. 6 представлена временная диаграмма приказов ТУ и ТС для сбора информации о состоянии станционных рельсовых цепей. В избирательной части ИЗ приказа телеуправления ТУ используют кодовый метод селекции, число импульсов постоянно и зависит от количества РЦ в самом протяженном маршруте, в этой части приказа передают начальный, информационные и завершающий импульс, в исполнительной части ИС приказа телеуправления ТУ предусматривают распределительный метода селекции, число импульсов соответствует числу приемных концов в РЦ. В ИС ТУ передаются тактовые импульсы. В ответ на каждый импульс передают контрольный (информация) о состоянии участка РЛ. Информация передают с использованием амплитудного импульсного признака. Другими словами, в канал телесигнализации поступает тот же сигнал, что и на путевой трансформатор приемного конца.
Границами импульсов в приказе ТУ являются места, где фаза сигнала изменяется на противоположную, что позволяет использовать временной импульсный признак (в данном случае период - не перекрывающийся импульсный признак) для передачи сообщений, сократить время передачи информации (не требуется разделительных интервалов), снизить влияние инерционности фильтров на работу устройств при передаче приказов.
В приказе телесигнализации ТС отсутствует избирательная часть ИЗ, приказ передается в ответ на ТУ.
В момент посылки тактового импульса ТУ передают контрольный импульс (аналоговый сигнал) с информацией о состоянии контролируемого путевого или стрелочно-путевого участка.
Такой метод контроля позволяет использовать одну сигнальную частоту для сигналов ТУ, питания РЦ и сигналов ТС.
Использование предложенного способа контроля снижает затраты на строительство и обслуживание, повышает надежность действия устройств контроля за счет снижения количества путевых приборов (на горловину требуется один путевой генератор и один путевой приемник); позволяет: разместить оборудование (кроме путевых трансформаторов) на посту ЭЦ, сократить жильность кабеля (четыре жилы на горловину вместо 50-100 жил), сократить количества изолирующих стыков (два изолирующих стыка на крестовину), исключить дроссель-трансформаторы (остаются только дроссель-трансформаторы отсасывающих фидеров), выполнить контрольные функции по определению состояний путевых участков посредством ЭВМ, т.е. возможна реализация сложных алгоритмов контроля состояний РЛ: относительная РЦ, соотносительная РЦ, РЦ с комбинированным контролем [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.].