УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОЙ ЛИНИИ
DEVICE TO CONTROL TRACK STATE

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для контроля состояния рельсовой линии.
Известно устройство контроля состояния рельсовой линии в виде рельсовой цепи, содержащей источник питания, ограничитель тока, добавочные сопротивления, фильтры, выпрямители, аналого-цифровые преобразователи, приборы релейного и питающего концов смежных рельсовых цепей, первый и второй трансформаторы, постоянные запоминающие устройства, регистр, генератор тактовых импульсов, логические элементы И, рельсовую линию [А.С. СССР SU 1799787 А1, МПК B61L 23/16. Рельсовая цепь. Авторы: Полевой Ю.И., Стрельцов С.К., БИ №9, 1993 г.].
Недостатком данного устройства является низкая шунтовая чувствительность и большой расход электроэнергии.
Известно устройство контроля состояния рельсовой линии, содержащее генератор, фильтр, выпрямитель, два АЦП, регистр памяти, два программируемых запоминающих устройства (ППЗУ), регистр, генератор тактовых импульсов, логические элементы И, рельсовую линию, устройства согласования (согласующие трансформаторы), три регистра, два ППЗУ, пять компараторов, четыре логических элемента И, два логических элемента ИЛИ, два триггера, переключающее устройство [патент РФ №2340499, МПК B61L 23/16. Устройство контроля состояния рельсовой линии. Авторы: Полевой Ю.И., Трошина М.В., Якобчук А.И., опубл. 10.12.2008].
Недостатком данного устройства является низкая шунтовая чувствительность и большой расход электроэнергии независимо от наличия или отсутствия поезда на рельсовой линии.
Данное техническое решение принято автором в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение шунтовой чувствительности рельсовой линии и снижение расхода электроэнергии.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство контроля свободности рельсовой линии, содержащее первую рельсовую линию, первое и второе устройства согласования, путевой генератор, ограничитель тока, первый полосовой фильтр, первый выпрямитель, первое и второе постоянные программируемые запоминающие устройства, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, триггер, регистр, первый и второй компараторы, первый, второй и третий логические элементы И, логический элемент ИЛИ, тактовый генератор, дополнительно введены: вторая и третья рельсовые линии, блок контроля освобождения первой рельсовой линии, блок контроля занятия второй рельсовой линии, блок контроля освобождения второй рельсовой линии, блок контроля занятия третьей рельсовой линии, второй и третий выпрямители, одновибратор, второй полосовой фильтр, третий аналого-цифровой преобразователь, причем к питающему концу рельсовой линии через первый согласующий трансформатор подсоединены клеммы 1 и 2 блока контроля занятия второй рельсовой линии и клеммы блока контроля освобождения первой рельсовой линии, к приемному концу рельсовой линии через второй согласующий трансформатор подсоединены клеммы 1 и 2 блока контроля освобождения второй рельсовой линии и клеммы блока занятия третьей рельсовой линии, клеммы 3 и 4 блока контроля занятия второй рельсовой линии соединены с одноименными клеммами блока контроля освобождения второй рельсовой линии, выход путевого генератора через ограничитель тока и первый полосовой фильтр соединен с клеммами 1 и 2 блока контроля занятия второй рельсовой линии, к полюсам ограничителя тока через первый выпрямитель и первый аналого-цифровой преобразователь подсоединен вход А первого постоянного программируемого запоминающего устройства, к входу В которого через второй аналого-цифровой преобразователь и второй выпрямитель подсоединен выход путевого генератора, выход первого постоянного программируемого запоминающего устройства подсоединен к входу S триггера, к входу R которого подсоединена клемма 4 блока контроля занятия второй рельсовой линии, к входу одновибратора подсоединен выход триггера и вход путевого генератора, а к выходу - клемма 3 блока контроля занятия второй рельсовой линии, клеммы 1 и 2 блока контроля освобождения второй рельсовой линии через второй полосовой фильтр, третий выпрямитель и третий аналого-цифровой преобразователь соединен с входом А первого регистра, первого и второго компараторов и первым входом первого логического элемента И, выход тактового генератора соединен с первым входом третьего логического элемента И, второй вход которого соединен с клеммой 3 блока контроля освобождения второй рельсовой линии, а выход - с входами С первого регистра и второго постоянного программируемого запоминающего устройства, выход второго постоянного программируемого устройства соединен с входом В второго компаратора, к выходу которого подсоединена клемма 4 блока контроля освобождения второй рельсовой линии, к выходу регистра подсоединен вход В первого компаратора и первый вход второго логического элемента И, ко второму входу которого подсоединен второй выход первого компаратора, а ко второму выходу - второй вход логического элемента ИЛИ, к выходу которого подсоединен вход А второго постоянного запоминающего устройства, а к первому входу - выход первого логического элемента И, ко второму входу которого подсоединен первый выход компаратора.
Дополнительное введение второй и третьей рельсовых линий, блока контроля освобождения первой рельсовой линии, блока контроля занятия второй рельсовой линии, блока контроля освобождения второй рельсовой линии, блока контроля занятия третьей рельсовой линии, второго выпрямителя, одновибратора, второго полосового фильтра, третьего выпрямителя, третьего аналого-цифрового преобразователя позволят повысить шунтовую чувствительность рельсовой линии и сократить потребление электроэнергии.
На фиг.1 приведена схема устройства контроля состояния рельсовой линии. Устройство содержит первую рельсовую линию 1, вторую рельсовую линию 2, третью рельсовую линию 3, блок контроля освобождения первой рельсовой линии 4, блок контроля занятия второй рельсовой линии 5, блок контроля освобождения второй рельсовой линии 6, блок контроля занятия третьей рельсовой линии 7, первое устройство согласования 8, второе устройство согласования 9, путевой генератор 10, ограничитель тока 11, первый полосовой фильтр 12, первый выпрямитель 13, первый аналого-цифровой преобразователь 14, первое постоянное программируемое запоминающее устройство 15, второй выпрямитель 16, второй аналого-цифровой преобразователь 17, триггер 18, одновибратор 19, второй полосовой фильтр 20, третий выпрямитель 21, третий аналого-цифровой преобразователь 22, регистр 23, первый компаратор 24, первый логический элемент И 25, логический элемент ИЛИ 26, второе постоянное программируемое запоминающее устройство 27, второй компаратор 28, второй логический элемент И 29, тактовый генератор 30, третий логический элемент И 31.
Аппаратура размещена в блоках 4, 5, 6 и 7, а согласующие трансформаторы 8 и 9 - в трансформаторных ящиках у пути. Трансформаторные ящики кабелем соединены с блоками 4, 5, 6 и 7.
Элементы внутри блоков соединены следующим образом. К питающему концу рельсовой линии 2 через первый согласующий трансформатор 8 подсоединены клеммы 1 и 2 блока контроля занятия второй рельсовой линии 5 и клеммы блока контроля освобождения первой рельсовой линии 4, к приемному концу рельсовой линии 2 через второй согласующий трансформатор 9 подсоединены клеммы 1 и 2 блока контроля освобождения второй рельсовой линии 5 и клеммы блока занятия третьей рельсовой линии 7, клеммы 3 и 4 блока контроля занятия второй рельсовой линии соединены с одноименными клеммами блока контроля освобождения второй рельсовой линии 6, выход путевого генератора 10 через ограничитель тока 11 и первый полосовой фильтр 12 соединен с клеммами 1 и 2 блока контроля занятия второй рельсовой линии 5, к полюсам ограничителя тока 11 через первый выпрямитель 13 и первый аналого-цифровой преобразователь 14 подсоединен вход А первого постоянного программируемого запоминающего устройства 15, к входу В которого через второй аналого-цифровой преобразователь 17 и второй выпрямитель 16 подсоединен выход путевого генератора 10, выход первого постоянного программируемого запоминающего устройства 15 подсоединен к входу S триггера 18, к входу R которого подсоединена клемма 4 блока контроля занятия второй рельсовой линии 5, к входу одновибратора 19 подсоединен выход триггера 18 и выход путевого генератора 10, а к выходу - клемма 3 блока контроля занятия второй рельсовой линии 5, клеммы 1 и 2 блока контроля освобождения второй рельсовой линии 6 через второй полосовой фильтр 20, третий выпрямитель 21 и третий аналого-цифровой преобразователь 22 соединен с входами А первого регистра 23, первого и второго компараторов 24 и 28 и первым входом первого логического элемента И 25, выход тактового генератора 30 соединен с первым входом третьего логического элемента И 31, второй вход которого соединен с клеммой 3 блока контроля освобождения второй рельсовой линии 6, а выход - с входами С первого регистра 23 и второго постоянного программируемого запоминающего устройства 27, выход второго постоянного программируемого устройства 27 соединен с входом В второго компаратора 28, к выходу которого подсоединена клемма 4 блока контроля освобождения второй рельсовой линии 6, к выходу регистра 23 подсоединен вход В первого компаратора 24 и первый вход второго логического устройства И 29, ко второму входу которого подсоединен второй выход первого компаратора 24, а к выходу второго логического элемента И 29 подсоединен второй вход логического элемента ИЛИ 26, к выходу которого подсоединен вход А второго постоянного запоминающего устройства 27, а к первому входу - выход первого логического элемента И 25, ко второму входу которого подсоединен первый выход первого компаратора 24.
Устройство контроля состояния рельсовой линии работает следующим образом. От генератора 10 через ограничитель тока 11, первый полосовой фильтр 12, первый согласующий трансформатор 8 поступает маломощный сигнал на питающий конец рельсовой линии 2 (движение слева направо). Напряжение на ограничителе тока 11 пропорционально значению тока питающего конца. Переменное напряжение с полюсов ограничителя тока 11 прикладывается к входу первого выпрямителя 13, а с его выхода постоянное напряжение - к входу первого аналого-цифрового преобразователя 14, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Этот сигнал, пропорциональный току питающего конца, поступает на вход А программируемого постоянного запоминающего устройства 15, на вход В которого через второй аналого-цифровой преобразователь 17 и второй выпрямитель 16 поступает сигнал с выхода путевого генератора 10. Программируемое постоянное запоминающее устройство запрограммировано так, что на его выходе появляется потенциал логической единицы, если входное сопротивление рельсовой линии меньше порогового значения, т.е. нормативный шунт наложен вблизи питающего конца. При этом взводится триггер 18, на его выходе появляется потенциал логической единицы, что указывает на занятие рельсовой линии. Путевой генератор переводится из ждущего режима в форсированный (на выходе повышается напряжение с 1 вольта до 10), а на выходе одновибратора 19 появляется кратковременный импульс (потенциал логическая единица), длительность которого достаточна (с учетом переходных процессов) для фиксации порогового напряжения. В ждущем режиме генератор 10 выдает низкое напряжение, которое достаточно для определения входного сопротивления рельсовой линии и контроля его снижения ниже порогового значения.
В форсированном режиме генератор 10 выдает повышенное напряжение, которое через ограничитель тока 11, первый фильтр 12, первое устройство согласования 8, вторую рельсовую линию 2, второе согласующее устройство 9, второй фильтр 9 и третий выпрямитель 21 поступает на вход третьего аналого-цифрового преобразователя 22. С выхода этого аналого-цифрового преобразователя сигнал в цифровом коде подается на входы А регистра 23, первого и второго компараторов 24 и 28, а также на первый вход первого логического элемента И 25. В течение интервала времени, который задается одновибратором 19 (2 с после фиксации занятия рельсовой линии 1) в блоке контроля освобождения первой рельсовой линии 4 определяется пороговое напряжение, которое впоследствии позволит зафиксировать освобождение рельсовой линии. Во время этого интервала третий логический элемент 31 становится прозрачным для импульсов с выхода тактового генератора 30 (импульсы поступают с частотой 1000 Гц), что позволяет записывать информацию (цифровой сигнал) по фронту этих импульсов в регистр 23, а по срезу - во второе программируемое постоянное запоминающее устройство 27. Первый компаратор 24 непрерывно сравнивает значение текущего напряжения и напряжения, которое записано в регистр 23 (записано перед сравнением за 0,001 с). В соответствии с соотношением этих значений на выходах 1 или 2 первого компаратора 24 появляется потенциал логической единицы, что делает прозрачным один из логических элементов И первый 25 или второй 29. Большее из чисел на входах элементов И первого 25 и второго 29 через логический элемент ИЛИ 26 подается на вход второго постоянного программируемого устройства 27, с выхода которого это число, увеличенное с учетом коэффициента запаса (1,2), поступает на вход В второго компаратора 28 (значение порогового напряжения освобождения). Коэффициент запаса позволяет снизить влияние помехи при фиксации освобождения. Если текущее напряжение будет больше порогового напряжения освобождения, то на выходе второго компаратора 28 появляется потенциал логической единицы, благодаря чему сбрасывается триггер 18 и фиксируется освобождение рельсовой линии.
Таким образом, в рельсовую линию подается повышенное напряжение только на время движения поезда, чем обеспечивается режим энергосбережения. Но главным преимуществом устройства является исключительно высокая шунтовая чувствительность при занятии рельсовой линии. Это вызвано тем, что питающий и приемный концы в ждущем режиме расположены на одной ординате, т.е. длина рельсовой линии равна нулю. Высокая шунтовая чувствительность при освобождении рельсовой линии осуществляется за счет фиксации порогового напряжения освобождения с учетом сопротивления изоляции. Однако влияние сопротивления изоляции заметно снижено влиянием поездного шунта в момент фиксации занятия рельсовой линии, что положительно сказывается в ситуации, кода из-за выпадения осадков снижается сопротивление изоляции при длительном нахождении поезда на рельсовой линии.
Предлагаемое устройство позволит снизить расход электроэнергии, повысить шунтовую чувствительность рельсовой линии, а следовательно, и безопасность движения поездов.