РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ Российский патент 1996 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к устройствам интервального регулирования движения поездов.

Рельсовые цепи нашли широкое применение в устройствах железнодорожной автоматики.

Недостатком рельсовых цепей является недостаточно высокая надежность.

Известна бесстыковая рельсовая цепь, выбранная в качестве прототипа, содержащая генератор сигнальной частоты через усилитель, фильтр, резистор и согласующий элемент, подключенный к рельсовой линии на питающем конце, а на релейном конце согласующий элемент и приемник.

Недостатком известного устройства является значительное влияние сопротивления изоляции и величины сопротивления поездного шунта на достоверность информации, получаемой с выхода путевого приемника.

Целью изобретения является повышение надежности работы рельсовой цепи за счет контроля фазы на входе путевого приемника.

Это достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая генератор, усилитель, ограничитель и согласующий элемент на одном конце рельсовой линии, согласующий элемент и приемный блок на другом, который содержит конденсатор, соединенный с входами блока и первого трансформатора, к выходу которого через первый резистор подсоединен первый стабилитрон и вход первого формирователя, к выходу которого подсоединены входы первого и второго одновибраторов, выходы которых соединены с входами первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, к второму входу которого подсоединен выход инвертора (третий элемент И-НЕ), к входу которого подсоединен выход второго формирователя, к входу которого подсоединен второй стабилитрон и второй резистор, к которому подсоединен выход второго трансформатора, к входу которого подсоединен выход генератора, к выходу второго элемента И-НЕ подсоединен пятый резистор, к которому подсоединен конденсатор и вход триггера, к другим входам первого и второго одновибраторов подсоединены соответственно третьи и четвертые резисторы и конденсаторы.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием приемного блока, в котором предусмотрены конденсатор (имеет принципиальное значение), формирователи, одновибраторы и логические элементы. Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

В качестве прототипа выбрана рельсовая цепь, а не путевой приемник, так как принцип работы рельсовой цепи основан на определении разности фаз между напряжением на входе приемника и опорного напряжения при обязательном условии: приемник (нагрузка) имеет емкостное входное сопротивление (Z_вхпр= XeNXe ).

Только в этом случае изобретение позволяет определить наличие подвижного состава на путевом участке за счет контроля фазы сигнала на конце рельсовой цепи.

Входное сопротивление конца рельсовой цепи должно быть примерно 0,5eОм при частоте сигнала 475 Гц.

Однако свойство фазочувствительного приемника использовано не для контроля состояния путевого участка, а для контроля схода изолирующих стыков. При этом известный приемник имеет плавную зависимость (синусоида) вращающего момента от фазы входного сигнала, что существенно затрудняет его использование для контроля состояния путевого участка.

В изобретении контроль состояния участка осуществляется за счет измерения разности фаз сигнала и опорного напряжения, что позволяет сделать вывод о состоянии технического решения критерию существенные отличия.

На фиг. 1 представлена структурная схема рельсовой цепи; на фиг. 2 схема блока приемника; на фиг. 3 временная диаграмма предлагаемого устройства.

Генератор 1 сигнальной частоты (фиг. 1) соединен с одними входами приемника 10 и усилителя 2, выход которого через трансформатор 3, фильтр 4, ограничитель 5, согласующий элемент 6 соединен с входом рельсовой линии 7. Выход этой линии через согласующий элемент 8, фильтр 9 соединен с другими входами блока приемника 10.

На фиг. 2 изображена схема блока приемника. К входам Вх1 и Вх2 подсоединен конденсатор 11 и первый трансформатор 12, выход которого через первый резистор 13 соединен с стабилитроном 14 и входом первого формирователя 15, выход которого соединен с входом первого одновибратора 17, выход которого соединен с одним из входов первого логического элемента И-НЕ 23, второй вход которого соединен с выходом второго одновибратора 18. Выход элемента 23 соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ 24, второй вход которого через инвертор 25 соединен с выходом второго формирователя 16, вход которого соединен с вторым стабилитроном 31, а через резистор 29 соединен с выходом второго трансформатора 30, вход которого через входы Вх3 и Вх4 соединен с выходом генератора 1 (фиг. 1 и 2). К выходу второго элемента И-НЕ 6 через резистор 26 подсоединен конденсатор 27 и вход триггера Шмидта 28, выход которого образует выход приемного блока 10. К выходам C и RC одновибраторов 17 и 18 подсоединены соответственно конденсаторы 14 и 20 и резисторы 21 и 22.

Сущность изобретения состоит в том, что при свободном путевом участке сигнал на входах Вх1 и Вх2 отличается от сигнала на входах Вх3 и Вх4 по фазе на Х^о. Пpи занятом участке эта величина значительно меняется (Х-30N60, а в некоторых случаях и более).

Для контроля за разностью фаз выделяется некоторый интервал времени t (фиг. 3), между переключениями первого и второго одновибраторов. Каждый из одновибраторов переключается с задержкой (t1 и t2). Если момент появления импульса на выходе формирователя 16 приходится на интервал времени, когда одновибратор 17 уже вернулся в исходное состояние (t1), а одновибратор 18 еще не вернулся (t2>t1), то на выходе элемента И-НЕ 24 появляется логическая "1, что характеризует свободность путевого участка.

Более подробно работа рельсовой цепи описывается ниже. Генератор сигнальности частоты (фиг. 1) подает напряжение опорного сигнала на входы Вх3 и Вх4 приемного блока 10 и посредством усилителя 2, согласовывающего трансформатора 3, полосового фильтра 4, ограничителя 5 и путевого трансформатора 6 на вход рельсовой цепи 7. Выход цепи через релейный трансформатор 8 и полосовой фильтр 9 подключен к входу С 1 и С 2 (сигнальныe входы) блока приемника 10.

К входам Вх1 и Вх2 (фиг. 2) подключен конденсатор, который обеспечивает достаточно большую емкостную составляющую входному сопротивлению конца рельсовой цепи. Повышающий напряжение трансформатор 12 через резистор 13 подает напряжение на вход С1 формирователя 15. Напряжение на выходе трансформатора составляет от одного до нескольких десятков вольт. Для работы формирователя это напряжение является чрезмерным. Поэтому к входу формирователя включен стабилитрон, который исключает подачу (почти исключает) обратного напряжения на вход формирователя и поддерживает сигнал (если он есть) в пределах нормы (3-4 В). Необходимость установки трансформатора (повышающего) 12, резистор 13 и стабилитрона 14 вызвана тем, чтобы сократить "плавaние" момента переключения формирователя 15 от величины амплитуды сигнала на конце рельсовой цепи, другими словами, срез сигнала на входе формирователя 15 сделать достаточно крутым при сильном и слабом сигнале на конце рельсовой цепи.

Уровень сигнала на приемном конце для оценки состояния рельсовой линии значения не имеет. Элементы 30, 29, 31 и 7 имеют аналогичное назначение соответственно элементам 12-15, только они обрабатывают форму опорного сигнала. На выходе У2 формирователя 16 появляется кратковременная (300 нс) по срезу импульса на его входе.

Через инвентор 25 (в качестве инвентора предусмотрен элемент И-НЕ, являющийся частью ИМС DD3) импульс подается на один из входов элемента И-НЕ 24, на второй вход которого в этот момент (если путевой участок свободен) также может подаваться логическая "1" с выхода элемента 23. Эта "1" появляется только в том случае, если к этому моменту на обоих входах элемента 23 присутствуют логические "0" (ЛН). На верхнем входе элемента 23 ЛН появляется тогда, когда одновибратор 17 возвращается в исходное состояние после воздействия на него среза сигнала с выхода формирователь 15; на нижнем когда одновибратор 18 еще не пришел в исходное состояние и на его выходе еще продолжает удерживаться ЛН.

Работа упомянутых элементов рассматривается на временной диаграмме (см. фиг. 3). К выходу элемента 24 через интегрирующую цепочку 26, 27 (RS, C5) подсоединен вход триггера Шмидта 28. На входе триггера при свободном участке появляется положительный потенциал, достаточный для установки триггера только после заряда конденсатора 27. Этот заряд может произойти только после многократного воздействия на него импульсов с выхода элемента 24. Поэтому случайный контроль свободности участка из-за помех в рельсовой цепи достаточно надежно исключен. Повышению достоверности работы предложенного устройства способствует и "окно", образованное разностью t2-t1=t (фиг. 3), т.е. регулируя резисторами 21 и 22 (R3, R4) время, зарядную цепочку можно корректировать "окно" с целью повышения достоверности контроля состояния участка.

Предложенный блок использует элементы не первого класса надежности, поэтому должен быть троирован, а синхронность работы всех блоков должна контролироваться специальным устройством.

В качестве приборов схемы предусмотрены генератор 1, усилитель 2, трансформаторы 3, 6 и 8, фильтры 4 и 9, резистор 5 взяты теми же, что и при ЦАБ 2, трансформаторы 12 и 30 ПТУ, стабилитроны 14 и 31. Формирователи 15 и 16, одновибраторы 17 и 18, элементы И-НЕ 23, 24 и 25, триггер 28. Резисторы и конденсаторы приемного блока подбираются при регулировке.

Анализ предложенных устройств и лабораторные испытания лабораторной рельсовой линии показывают, что рельсовая цепь надежно работает при снижении сопротивления изоляции в несколько раз при повышенном (также в несколько раз) значении поездного шунта.

Использование: для интервального регулирования движения поездов. Сущность изобретения: устройство содержит генератор 1 переменного тока, усилитель 2, ограничитель 9, элементы согласования 6 и 8 и путевой приемник 10. Состояние блок - участка определяется по изменению амплитуды и фазы сигнала, фиксируемому путевым приемником. 3 ил.

РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ, содержащая генератор переменного тока, выход которого через последовательно включенные усилитель, ограничитель и один из элементов согласования подключен к рельсам на одном конце рельсовой линии, и путевой приемник, вход которого через другой элемент согласования подключен к рельсам на другом конце рельсовой линии, отличающаяся тем, что путевой приемник содержит резисторы, стабилитроны, формирователи импульсов, элемент И НЕ, инвертор, выполненный в виде элемента И НЕ с объединенными входами, и трансформаторы, первые обмотки которых через первые резисторы подключены к стабилитронам и входам формирователей импульсов, выход первого из которых подключен к одним входам одновибраторов, выходы которого подключены к входам элемента И НЕ выход которого подключен к одному из входов второго элемента И НЕ, другой вход которого через инвертор подключен к выходу второго формирователя импульсов, а выход через второй резистор подключен к входу триггера и одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого через третий и четвертый резистор подключена к другим входам соответственно одного и другого одновибраторов, третьи входы которого подключены к упомянутым резисторам через второй и третий конденсаторы соответственно, а четвертый конденсатор подключен к второй обмотке первого трансформатора, выводами которой образован вход путевого приемника, а выводами второй обмотки второго трансформатора образован дополнительный вход путевого приемника, подключенный к выходу генератора переменного тока.