РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ Российский патент 1995 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к железнодорожной автоматики и может быть использовано в системах ИРДП для контроля за состоянием путевых участков.

Известна рельсовая цепь, содержащая источник питания соединенный с путевым трансформатором, выход которого посредством ограничителя соединен с одним концом рельсовой линии, второй конец которой посредством изолирующего трансформатора соединен с путевым реле. Недостатком известной рельсовой цепи является жесткая зависимость напряжения на путевом реле от сопротивления изоляции рельсовой линии, что затрудняет контроль состояния путевого участка при существенном снижении (в несколько раз) сопротивления изоляции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство контроля свободной части пути, содержащее генераторы переменного тока, которые через усилитель, ограничитель тока, полосовые фильтры и согласующий элемент подключен к концу рельсовой линии, к которому также подключен аналого-цифровой преобразователь, выходом соединенный с входами данных двух регистров памяти, выходы которых соединены с входами блока памяти, а входы синхронизации соединены через логические элементы с выходами счетной схемы.

Недостаток известного устройства - достаточно большой объем элементов.

Целью изобретения является повышение надежности работы рельсовой цепи посредством отслеживания соответствия между уровнем сигнала на релейном конце и фазы напряжения этого сигнала относительно опорного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая генератор переменного тока, посредством ограничителя и согласующего элемента соединенного с рельсовой линией, а также фильтр, выходом соединенный с аналогово-цифровым преобразователем, генератор импульсов, выходом соединенный со счетчиком, регистр памяти, соединенный с одним входом блока памяти, дополнительно снабжена вторым согласующим элементом, выход которого соединен с входами выпрямителя и первого ограничителя, выход последнего из которых соединен с формирователем импульса, выход которого соединен с входом логического элемента НЕ. Выход которого соединен со входом элемента И, выход которого соединен со вторым входом счетчика и входом синхронизации регистра, а вход - с выходом второго формирователя, вход которого соединен с выходом второго ограничителя, на вход которого подано питание от генератора переменного тока (опорное напряжение), выходы счетчика соединен с входом данного регистра памяти, выход выпрямителя соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока памяти.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием выпрямителя, ограничителя, формирователя импульсов и их связями с остальными элементами, т.е.

Устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение изобретения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы широко известным, однако их введение в указанной связи с остальными элементами схемы в предлагаемую рельсовую цепь позволяет контролировать состояние путевого участка при пониженном сопротивлении изоляции. Поэтому можно сделать вывод о соответствии технического решения критеpию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена схема рельсовой цепи; на фиг.2 - временная диаграмма работы формирователей и логического элемента И.

Рельсовая цепь содержит генератор 1 переменного тока, посредством ограничителя 2 и согласующего элемента 3 соединенного с одним концом неограниченной рельсовой линии 4, к другому концу которой через второй согласующий элемент 5 подсоединены выпрямитель 6 и первый ограничитель 7. Выход ограничителя через первый формирователь импульсов 8 и логический элемент НЕ 9 подсоединен к одному из входов логического элемента И 10, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя 11, на вход которого через второй ограничитель 12 подано опорное напряжение от генератора 1. Выход элемента 10 соединен с входом С регистра памяти 14, выходы которого соединены с входом блока 15 памяти, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16, вход которого соединен с выходом фильтра 17 нижних частот, вход которого соединен с выходом выпрямителя. Выход генератора импульсов 18 соединен с тактовым входом Т счетчика 13. Ограничитель содержит резистор 7.1 и стабилитрон 7.2.

Цепь работает следующим образом.

Генератор 1 посредством цепей, проходящих через резистор 2, согласующий элемент 3, рельсовую линию 4 и согласующий элемент 5, создает на входах выпрямителя 6 и первого ограничителя 7 синусоидальный сигнал. На выходе первого ограничителя появляется однополярный ограниченный сигнал, который преобразуется в прямоугольный импульс формирователем 8 (ФМI). Вместе с тем на вход второго формирователя 11 через второй ограничитель 12 поступает опорное напряжение от генератора 1, которое также преобразуется в прямоугольный импульс. Работа формирователей 8 и 11, а также логического элемента 10 приведена на временной диаграмме (фиг.2). Напряжение сигнала на входе первого формирователя 8 отстает по фазе от опорного на входе второго формирователя 11. Длительность времени, соответствующая сдвигу фаз, определяется посредством логических элементов 9 и 10. На упомянутый интервал времени включается счетчик 13, отсчитывая импульсы с генератора импульсов 18. Двоичный код на выходе счетчика соответствует сдвигу по фазе между указанными сигналами.

Повышение потенциала на выходе элемента И приводит к записи информации в регистр памяти 14 и обнулению счетчика 13. Таким образом, на выходе регистра появляется постоянно обновляемая (с частотой генератора 1) информация о сдвиге фаз. Это определяет один полуадрес на входе блока памяти. Второй полуадрес задается уровнем сигнала на входе выпрямителя 6. Этот сигнал выпрямляется выпрямителем, сглаживается фильтром 17 и преобразуется в двоичный код АЦП 16. Каждому значению кода на входах АО, А1, А2 и А3 cоответствует определенное значение кода на входах А4, А5, А6 и А7, т.е. определенному уровню сигнала (АО-А3) соответствует определенная фаза напряжения релейного конца относительно опорного напряжения (А4-А7). Если такое соответствие действительно выполняется (при свободном путевом участке), то выбирается ячейка памяти в блоке 15, в который записана (заранее прошита) логическая "1". В противном случае выбирается (выход Q блока 15) ячейка, в которой хранится значение логического "0". Наличие поездного шунта на путевом участке исключает то соответствие, о котором было сказано выше, и на выходе Q блока 15 появляется значение логического "0", соответствующее занятому состоянию путевого участка. Упомянутые фазовое соответствие уровню сигнала были исследованы на искусственной рельсовой цепи и просчитаны на ЭВМ.

В качестве элементов схемы предусмотрены следующие: 1-5 - по аналогии с приборами ЦАБ, генератор 1 соответствует генератору ПГМ (используются выходы 3 и 4, мультивибратор с транзисторами VТ2 - VТ6 для амплитудной модуляции не используется) и усилителю ПУI; 6 - диодный мост на диодах Д226; 7,12 - ограничители содержат балластные резисторы - 500 Ом и стабилитроны - 2C147А; 8, 11 - ИМС К555ТЛ2, соединенные цепочечно по два элемента (для исключения инверсии): 9 - ИМС К555ТЛ2; 10 - ИМС К555ЛИ1; 13 - ИМС К155 ИЕ5; 14 - ИМС К155 ИP1; 15 - ИМС КР556 РТ11; 16 - ИМС К561 ЛИ2; 17 - фильтр нижних частот (РС фильтр, С-20 мкФ, R-100 Ом); 18 - ИМС К155 АГ3 (при частоте генератора 1 f = 475 Гц, длине рельсовой линии 1 км, сопротивлении изоляции не менее 0,20 м км частота генератора 18 составляет 20 кГц).

Для обеспечения безопасности движения рельсовая цепь (приборы приемного конца) должна быть задублирована аналогичной с контролем синхронной работы.

Анализ работы предложенной рельсовой цепи, а также исследования зависимости модуля и аргумента сопротивления передачи на ЭВМ показали, что надежная работа возможна при длине рельсовой цепи 1 км и минимальном сопротивлении изоляции по крайней мере 0,2 Ом км.

Использование: в железнодорожной автоматике для контроля состояния путевых участков. Сущность изобретения: устройство содержит 1 генератор переменного тока 1, з ограничителя 2,7 и 12, 2 элемента согласования 3 и 5, 1 выпрямитель 6, 2 формирователя импульсов 8 и 11, 1 инвертор 9, 1 элемент И 10, 1 счетчик импульсов 13, 1 регистр 14, 1 элемент фиксации уровня и фазы сигнала 15, 1 аналого - цифровой преобразователь 16, 1 фильтр низких частот 17 и 1 генератор импульсов 18. Элемент фиксации уровня и фазы сигнала выполнен в виде элемента памяти. 2 ил.

РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ, содержащая генератор переменного тока, через ограничитель и элемент согласования, подключенный к рельсам на одном конце рельсовой линии, и элемент фиксации уровня и фазы сигнала, связанный через другой элемент согласования с рельсами на другом конце рельсовой линии, отличающаяся тем, что она снабжена регистром, счетчиком импульсов, генератором импульсов, элементом И, инвертором, аналого-цифровым преобразователем, фильтром, выпрямителем и дополнительными ограничителями, а элемент фиксации уровня и фазы сигнала выполнен в виде элемента памяти, к одним входам которого подключен выход аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходами фильтра, входом подключенного к выходу выпрямителя, вход которого соединен с выводом второго элемента согласования, соединенным с входом второго ограничителя, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого через инвертор подключен к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу третьего ограничителя, входом подключенного к выходу генератора переменного тока, а выход элемента И подключен к входу синхронизации регистра и входу сброса счетчика импульсов, тактовый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выходы соединены с информационными входами регистра, выходы которого подключены к другим входам элемента памяти.