СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЙ ПУТЕВОГО УЧАСТКА
METHOD FOR MONITORING TRACK SECTION CONDITIONS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для регулирования движения поездов и маневровых составов на станции.
Уровень техники
Известен способ контроля состояний путевых участков, заключающийся в том, что питание подается от середины участка, контроль занятия рельсовой цепи осуществляются после освобождения участка приближения или с занятием второго за сигналом путевого участка, светофоры смещены против хода движения поезда на расстояние, соответствующее зоне предварительного шунтирования [Патент RU №2581277 Способ контроля свободности рельсовой линии автора Полевого Ю.И.].
Недостатками этого способа является то, что он имеет достаточно большую зону предварительного шунтирования, требует использования устройств контроля всплеска напряжения, изолирующих стыков на переводных кривых и на съездах из-за малой их протяженности, а также использования многожильного кабеля.
Известен способ контроля состояний рельсовой цепи, заключающийся в том, что питание в рельсовую цепь подают от середины, при этом входные сопротивления снижают до минимума, рельсы шунтируют конденсаторами, которые совместно с рельсами образуют колебательные контуры - фильтры-пробки, повышают частоту сигнального тока, что необходимо для работы колебательных контуров [Патент РФ №2333126 Способ контроля состояний рельсовой линии авторов Полевого Ю.И., Горелика А.В., Мухина Л.В., опубл. 27.04.2018 г., БИ 12].
Недостатком способа является то, что требуется кабель большой жильности.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом является осуществление контроля состояний путевых участков горловины станции без изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов с участием двух двухпроводных линий. Название «путевой участок горловины станции» относится к рельсовому контуру РК, который состоит из параллельно уложенных рельсов, электрически соединенных по концам переводными кривыми или специально предусмотренными перемычками. Все РК контролируются поочередно с разделением сигналов во времени.
Способ контроля состояний путевого участка, заключающийся в том, что питание к рельсам подают от середины участка, при этом входные сопротивления снижают до минимума, рельсы шунтируют конденсаторами, которые совместно с рельсами образуют колебательные контуры - фильтры-пробки, повышают частоту сигнального тока, что необходимо для работы колебательных контуров. Контролируемым параметром является величина тока источника питания. При этом конденсатор для создания колебательного контура подсоединяют в месте подключения питания, питающая и контрольные цепи объединены в одну (первую) двухпроводную цепь, которая поочередно подключается к рельсам, концы которых зангунтированы переводными кривыми или перемычками - рельсовые контуры РК, поочередность подключения питания к РК осуществляется за счет второй двухпроводной линейной цепи, сигналы которой осуществляют переключение распределителей, размещенных в путевых коробках непосредственно у рельс. Каждый РК подключается к первой линейной цепи в установленные моменты времени, которые определяются позицией распределителя и настроечной перемычки, а посылки на входы распределителей передаются длительностью 10•Тс, если РК участвует в устанавливаемом маршруте, или 3•Тс, если не участвуют, где Тс - период
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 изображен фрагмент приказа телеуправления ТУ для осуществления контроля состояний рельсовых контуров РК; на Фиг. 2 - фрагмент путового развития горловины станции с размещением напольного оборудования; на Фиг. 3 - структурная схема соединения элементов поста электрической централизации ЭЦ для контроля РК; на Фиг. 4 - структурная схема соединения элементов путевой коробки.
Осуществление изобретения
На Фиг. 2, 3 и 4 представлены следующие обозначения: 1, 2, 3, 4, 5 и 6 - рельсовые контуры РК;
7 - перемычка (соединитель) для создания замкнутого рельсового контура;
8, 9, 10, 11, 12, 13 – путевые коробки ПК с оборудованием для контроля РК-1-6;
14 и 15 - линейные провода (жилы кабеля первой линейной цепи ЛЦ1) для управления работой счетчика (распределителя) в ПК (8-13);
16 и 17 - линейные провода (жилы кабеля второй линейной цепи ЛК2) для питания и контроля РК (1-6) (контроль РК осуществляется поочередно);
18 - пост электрической централизации ЭЦ (структурная схема соединения элементов установленных на посту ЭЦ для контроля РК);
19 - станционная электронно-вычислительная машина ЭВМС;
20 - первый изолирующий трансформатор ИТ1;
21 - фазоинвертор ФИ для изменения фазы на 180 градусов;
22 - путевой генератор ГП для питания и контроля РК (1-6) одной горловины;
23 - электронный ключ ЭК на посту ЭЦ для отключения ГП 22 от линейных цепей (позиции 14-17) на момент трансляции сигнала цикловой синхронизации ЦС, которым является интервал в конце передачи приказа;
24 - второй изолирующий трансформатор ИТ2;
25 - резистор R, падение напряжения на котором пропорционально величине тока на входе РК и выходе путевого генератора ПГ 22 (осуществляется проверка состояния РК);
26 - выпрямитель со сглаживающим фильтром;
27 - микропроцессорная централизация МПЦ;
28 - аналого-цифровой преобразователь АЦП;
29 и 30 - монтажные провода для связи ФИ 21 с ИТ1 20;
31 - монтажный провод для связи ЭВМС 19 с ФИ 21;
32 - монтажный провод для связи ЭВМС 19 с ЭК 23;
33 и 34 - монтажные провода для связи ПГ 22 с ЭК 23;
35 и 36 - монтажные провода для связи ЭК 23 с ФИ 21 и ИТ2 24;
37 - монтажный провод для связи ИТ2 с резистором R 25 и выпрямителем 26;
38 и 39 - монтажные провода для связи выпрямителя 26 с АЦП;
40 - монтажные провода для связи МПЦ 27 с ЭВМС 19;
41 и 42 - монтажные провода для связи АЦП 28 с ЭВМС 19;
43 - выпрямитель;
44 - конденсатор С для сглаживания пульсации и поддержания напряжения питания приборов ПК 8 (9, 10, 11, 12 и 13) на время трансляции сигнала цикловой синхронизации ЦС;
45 - устройство контроля смены фазы;
46 - счетчик (распределитель) СТ;
47 - устройство контроля прохождения сигнала ЦС (на выходе появляется сигнал, когда отсутствует напряжение на входе);
48 - дужка для настройки счетчика для включения электронного ключа в момент времени, соответствующий данному РК (1, 2, 3, 4, 5 и 6);
49 - электронный ключ ЭК в путевой коробке;
50 - путевой трансформатор ТП;
51 - конденсатор путевой Сп;
52 и 53 - плюсовой и минусовой полюса питания Π и M соответственно;
54 - монтажный провод для связи КСФ 45 с тактовым входом СТ 46;
55 - монтажный провод для связи КСЦС 47 с входом сброса СТ 46;
56 - монтажный провод для связи полюса дужки 48 с ЭК 56;
57 и 58 - монтажные провода для связи ЭК 56 с путевым трансформатором ПТ 50;
59 - монтажный провод для связи первого выхода ПТ 50 с первым полюсом конденсатора Сп 51 и первым рельсом РК (1, 2, 3, 4, 5 и 6);
60 - монтажный провод для связи второго выхода ПТ 50 со вторым полюсом конденсатора Сп 51 и вторым рельсом РК (1, 2, 3, 4, 5 и 6).
К середине РК подсоединен конденсатор, который вместе с рельсами образует параллельный резонансный контур на частоте сигнального тока. К этому контуру подсоединен и выход путевого трансформатора ПТ, вход которого через электронный ключ подсоединен к первой двухпроводной линейной цепи ЛЦ1 общей для всех РК горловины станции. Вторая двухпроводная линейная цепь ЛЦ2 предназначена для выполнения нескольких функций: осуществляет синхронное переключение распределителей PC (счетчики СТ в каждой ПК), которые подключают путевые трансформаторы к ЛЦ1; позволяет выбрать для контроля те РК, которые участвуют в маршруте. Выбор РК участвующих в маршрутах осуществляет станционная ЭВМ - ЭВМС, куда поступает информация об устанавливаемых маршрутах с МПЦ. Поочередный контроль РК осуществляется трансляцией в ЛЦ2 посылок длительностью 10•Тс, если РК участвует в устанавливаемом маршруте, а если не участвует - длительностью 3•Тс, где Тс - период сигнальной частоты. Переключение распределителей осуществляется во время фиксации границы посылок, когда изменяется фаза сигнала на 180 градусов. Концом цикла опроса состояний РК является интервал длительностью 20•Тс, который воспринимается как сигнал цикловой синхронизации ЦС. Приборы устройства, демонстрирующего способ контроля состояний станционных путевых участков, размещены на посту электрической централизации ЭЦ и в путевых коробках ПК, которые находятся непосредственно у рельс. Контроль РК, участвующих в установленных маршрутах, осуществляют в трех смежных циклах опроса, в четвертом цикле опроса контролируют остальные РК.
Для работы устройств контроля разветвленных путевых участков выбран диапазон частот 5-10 кГц. Границы посылок (импульсов) сигнала телеуправления ТУ и время передачи сигнала цикловой синхронизации ЦС (время окончания сигнала ТУ) определяет ЭВМС, она же, по информации с микропроцессорной централизации МПЦ, определяет те РК, которые участвуют в маршруте.
Фрагмент приказа ТУ для осуществления контроля состояний рельсовых контуров РК изображен на Фиг. 1. Длительность коротких посылок - Т1, длинных - Т2.
На Фиг. 2 представлен фрагмент путового развития горловины станции с размещением напольного оборудования. На путевом развитии изображено шесть рельсовых контуров РК 1, 2, 3, 4, 5 и 6 и перемычка на границе приемоотправочного пути 7, там же приведены обозначения путевых коробок ПК 8, 9, 10, 11, 12 и 13, первой линейной цепи ЛЦ1 с линейными проводам 14 и 15, второй линейной цепи ЛЦ2 с линейными проводами 16 и 17. Для удобства пояснения работы устройства концы линейных проводов обозначены буквами А, Б, В и Г. На Фиг. 2, 3 и 4 буквы А, Б, В и Г обозначают одноименные провода, которые соответствую позициям 14, 15, 16 и 17.
На Фиг. 3 представлена структурная схема соединения элементов поста ЭЦ 18 для контроля станционных РК, где приведены обозначения: станционной ЭВМ - ЭВМС 19, путевого генератора ГП 22, фазоинвертора ФИ 21,электронного ключа ЭК 23, первого и второго изолирующих трансформаторов ИТ1 20, ИТ2 24, резистора R 25, выпрямителя 26, микропроцессорной централизации МПЦ 27 и аналого-цифрового преобразователя АЦП 28. Кроме того, на Фиг. 3 предусмотрены связи между элементами по проводам 29-42, а также - связи между постом ЭЦ и путевыми коробками ПК 8 (9, 10, 11, 12, 13) по проводам 14, 15, 16 и 17. ЭВМС 19 получает информацию об устанавливаемых маршрутах с МПЦ 27, падении напряжения на резисторе R 25, которое пропорционально величине тока в линейной цепи ЛЦ1, и которое позволяет определить состояния РК (свободна и рельсовые нити исправны). Для контроля РК комплексно используются два метода основанных на сравнении величины текущего тока в линейных проводах 16 и 17 с заданными пороговыми значениями: метод сравнения величин текущих токов измеренных в разные моменты времени в РК (используется в относительной рельсовой цепи); метод сравнения величин текущих токов измеренных в смежных РК (используется в соотносительной рельсовой цепи). При выявлении занятости или неисправности РК хотя бы одним методом (осуществляется ЭВМС по соответствующим программам), движение по РК запрещается. Комплексное использование этих методов позволяет определить неисправность приборов, линейных цепей и значение сопротивления изоляции, что существенно повышает безопасность движения поездов.
Действие приборов поста ЭЦ 18 осуществляется следующим образом. С учетом полученной информации от АЦП и МПЦ ЭВМС управляет работой ЭК 23 по связи 32 прерывая передачу от ГП 22 по проводам 33 и 34 сигналов в первую ЛЦ1 и вторую ЛЦ2. В это время приборами ПК фиксируется сигнал ЦС. С открытием ЭК 23 по проводам 35 и 36 напряжение сигнальной частоты поступает на ходы ИТ2 24 и ФИ21. По проводу 31 осуществляется управление ФИ 21, который инвертирует фазы, регулируя длительность посылок. Каждая из посылок в соответствии с порядковым номером присваивается РК. Передача длительной посылки осуществляется тем РК, которые участвуют в устанавливаемом (установленных) маршруте. Маршрутные РК проверяются в трех смежных циклах, в четвертом цикле проверяются остальные РК. Такой порядок проверки РК позволяет существенно сократить длительность цикла, т.е. Выход ФИ 21 проводами 29 и 30 соединен с входом ИТ1 20, выход которого соединен с ЛЦ2 (линейные провода 14 и 15), которая управляет работой приборов ПК. С выхода ИТ2 через резистор R 25 напряжение сигнальной частоты поступает в ЛЦ1 (линейные провода 16 и 17). Падение напряжения с полюсов резистора R 25 по проводам 37 и 17 поступает на вход выпрямителя 26, с выхода которого по проводам 38 и 39 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП, с выхода которого по проводам 41 и 42 поступает на первый вход ЭВМС, на второй и третий входы которой по проводам 40 и 23 поступает информация о устанавливаемых (установленных) маршрутах от МПЦ 27 и сигнальная частота с ГП 22 для синхронизации работы ЭВМС и ГП. Это необходимо для управления работой ФИ 21.
На Фиг. 4 представлена структурная схема соединения элементов путевой коробки ПК (8, 9, 10, 11, 12 и 13) для контроля РК, где приведены обозначения: выпрямителя 43, конденсатора С 44, устройства контроля смены фаз КСФ 45, счетчика (распределителя) СТ 46, устройства контроля сигнала цикловой синхронизации КСЦС 47, дужка 48 для настройки схемы ПК, а также полюса питания Π 52 и M 53, провода 54, 55 и 56. Кроме того, на Фиг. 4 показаны фрагменты линейных цепей с проводами 14, 15, 16 и 17.
Действие приборов ПК (8, 9, 10, 11, 12 и 13) осуществляется следующим образом. Выпрямитель 43, вход которого соединен с проводами 14 и 15 и входам КСФ 45, КСЦС 47, снижает и выпрямляет напряжение для питания приборов ПК. К выходу выпрямителя подключении конденсатор С 44 и полюса Π 52 и M 53. Конденсатор С 44 обеспечивает питание электронных приборов ПК в момент приема сигнала ЦС, когда в линейной цепи ЛЦ2 (провода 14 и 15) напряжение отсутствует. На выходе КСФ 45 появляется рабочий потенциал и по проводу 54 через вход Τ осуществляет переключение СТ 46 на следующую позицию. В момент, когда позиция перемычки 48 соответствует позиции счетчика, на выходе которого присутствует рабочий потенциал (на фиг.4 это выход 3), открывается электронный ключ ЭК 49 с участием провода 56. При этом провода линейной цепи ЛЦ1 (16 и 17) через ЭК 49 и провода 57 и 58 подключаются к входу путевого трансформатора ПТ 50. Выход ПТ 50 соединен с конденсатором Сп 51 и с рельсами по проводам 59 и 60. Резонансный контур, состоящий из РК (1, 2, 3, 4, 5 и 6) и конденсатора Сп имеет большое входное сопротивление, что создает слабый тока по первой ЛЦ1 (провода 16 и 17). При вступлении поезда на РК, повреждении рельса (нарушается резонансный процесс в колебательном контуре) или приборов, участвующих в цепи контроля состояния РК, в линейной цепи ЛЦ1 изменяется ток и падение напряжение на резисторе R 25, которое фиксируется ЭВМС 19 как запрет на передвижение по контролируемому контуру, который по проводу 40 передается на МПЦ 27.
Повышению безопасности движения поездов способствует то, что программой ЭВМС 19 предусмотрен тройной контроль состояний РК: сравнение текущего тока на входе РК с фиксированными пороговыми значениями, с одноименными токами, измеренными в разные моменты времени и с одноименными токами, измеренными в смежных РК.