УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ОСЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПОДВИЖНЫХ СОСТАВОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК B61L1/16 

Изобретение относится к устройствам для счета осей железнодорожных (ЖД) подвижных составов и может быть использовано для раздельного счета осей ЖД составов, движущихся по одной колее в разных направлениях.

Известно устройство для счета осей ЖД вагонов (ЕПВ, пат. N 0 130 336, В 61 L 1/16, 1988). Это устройство содержит два путевых датчика, СВЧ генераторы, два амплитудных детектора, два направленных ответвителя и блок обработки сигналов датчиков. Датчики выполнены в виде приемопередающих антенн. Поле антенны направлено к ободу колеса вагона. На одном рельсе рядом установлены два датчика.

Также известно устройство генерирования импульсов счета осей для аппаратуры счета осей (Германия, пат. N 3 223 126, B 61 L 1/16, 1983). Это устройство принято за прототип изобретения и содержит два параллельно включенных колебательных контура, питаемые переменным током генератора, два приемных колебательных контура, принимаемое напряжение которых изменяется от воздействия пересчитываемых осей (колесных пар). Каждое из принимаемых напряжений усиливается, выпрямляется и подводится к одному из преобразователей. Преобразователь генерирует переменное напряжение, сигнальная частота которого изменяется в соответствии с величиной подведенного постоянного напряжения. С помощью полосовых фильтров генерируемые преобразователями сигналы фильтруются и подаются на устройство счета осей.

Аналог и прототип имеют датчики, чувствительные к воздействию внешних помех. На аналог воздействует вода, лед, песок, люди и животные. Прототип не устойчив против электромагнитных помех (молния, электрическая дуга, и т.п.). Аналог и прототип не могут быть применены для счета осей ЖД составов, оборудованных электромагнитными тормозами, башмаки которых находятся близко от головки рельса, и датчики принимают их за колесо колесной пары.

Техническим результатом изобретения является уменьшение влияния естественных и путевых помех на работу устройства. Этот результат достигается в двух вариантах исполнения изобретения, связанных одним изобретательских замыслом.

I вариант исполнения изобретения
Устройство для счета осей ЖД составов содержит по меньшей мере один генератор электромагнитных колебаний, два трансформатора, два индуктивных путевых датчика, два амплитудных детектора, два инвертора, элемент И, два ключевых элемента, имеющие замыкание и размыкание контакта, и два счетчика импульсов. Выход генератора соединен с первичными обмотками трансформаторов, а их вторичные обмотки соединены с индуктивными датчиками и входами амплитудных детекторов. Выходы детекторов соединены с входами инверторов. Выходы инвертора соединены с разными входами элемента И и замкнутыми контактами ключевых элементов. Выходы этих контактов соединены с входами не своего ключевого элемента. Выход элемента И соединен с входами счетчиков через открытые контакты ключевых элементов.

Отличительными признаками изобретения являются наличие двух инверторов, элемента И, двух ключевых элементов, имеющие замыкание и размыкающие контакты, и два трансформатора. Такими признаками являются и все электрические связи элементов схемы.

Петли индуктивных путевых датчиков расположены в горизонтальной плоскости с внутренней стороны рельса или рельсов, ниже головки рельса и последовательно друг за другом на расстоянии не более длины хорды реборды колеса по кругу катания.

II вариант исполнения изобретения
Устройство для счета осей ЖД составов содержит по меньшей мере один генератор электромагнитных колебаний, два трансформатора, два индуктивных путевых датчика, два фазовых детектора, элемент И, два ключевых элемента, имеющие замыкающие и размыкающие контакты, и два счетчика импульсов. Выход генератора соединен с опорными входами фазовых детекторов и первичными обмотками трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены с индуктивными путевыми датчиками и входами фазовых детекторов. Выходы детекторов соединены с разными входами элемента И и замкнутыми контактами ключевых элементов. Выходы этих контактов соединены с входами не своего ключевого элемента. Выход элемента И соединен с входами счетчиков через открытые контакты ключевых элементов.

Отличительными признаками изобретения являются наличие элемента И, двух ключевых элементов, имеющих замыкающие и размыкающие контакты, и два трансформатора, кроме того детектор выполнен фазовым. Такими признаками являются и все электрические связи элементов схемы. Индуктивные путевые датчики располагаются на рельсах, как и в I варианте изобретения.

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что индуктивные путевые датчики не реагируют на башмаки электромагнитных тормозов, висящих над рельсом, и другие помехи, а реагируют только на реборды колес, проходящие над ними на расстоянии 2-5 мм. При прохождении реборды над индуктивным датчиком изменяется амплитуда и фаза напряжения во вторичных обмотках трансформаторов, что фиксируют амплитудный (I вариант) или фазовый (II вариант) детекторы.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для счета осей ЖД составов по I варианту изобретения; на фиг. 2 зависимости напряжений на выходе инверторов (U_и1 и U_и2) и элемента И при прохождении колесной пары в зоне действия индуктивного датчика во времени; на фиг. 3 - структурная схема устройства для счета осей ЖД составов по II варианту исполнения изобретения; на фиг. 4 структурная схема питания индуктивного датчика по I варианту исполнения изобретения и его расположение относительно рельса; на фиг. 5 структурная схема питания индуктивного датчика по II варианту исполнения изобретения.

На фигурах введены обозначения: 1 генератор (Г); 2 трансформатор (Тр); 3 индуктивный путевой датчик (ИД); 4 амплитудный детектор (АД); 5 - инвертор (Ин); 6 элемент И (И); 7 ключевой элемент (КЭ); 8 счетчик импульсов (Сч); 9 фазовый детектор (ФД); 10 колесо колесной пары; 11 - реборда колеса; 12 рельс ЖД.

Генератор 1 выполняется по схеме автогенератора, например на транзисторах, с задающим кварцевым генератором. Частота колебаний генератора может быть от долей кГц до нескольких десятков кГц.

Трансформатор 2 может быть собран из двух катушек на магнитном сердечнике.

Индукционный датчик 3 может быть выполнен в виде одного или нескольких витков медной проволоки, который устанавливается горизонтально у рельса, под ребордой колеса на расстоянии от нее 3 5 мм.

Амплитудный детектор 4 может быть собран на диоде.

Инвертор 5 может быть собран на транзисторе по известной схеме.

Элемент И может быть реализован на микросхеме или реле.

Ключевой элемент 7 может быть реализован на микросхеме или реле.

Счетчик 8 импульсов может быть собран на микросхеме с индикатором или быть электромеханическим (реле с храповым механизмом).

Предлагаемое устройство в I варианте исполнения содержит генератор 1, два трансформатора 2, два индуктивных путевых датчика 3, два амплитудных детектора 4, два инвертора 5, элемент И 6, два ключевых элемента 7 и два счетчика 8 импульсов.

Выход генератора 1 соединен с первичными обмотками трансформаторов 2, а их вторичные обмотки соединены с датчиками 3 и входами детекторов 4. Выходы детекторов соединены с входами инверторов 5, выходы инверторов соединены с разными входами элемента И 6. Выход элемента И соединен с входами счетчиков 8 через открытые контакты ключевых элементов 7.

Устройство по I варианту исполнения работает следующим образом.

Генератор 1 через трансформаторы 2 возбуждает в индуктивных датчиках 3 переменный ток. В отсутствии ЖД колеса на выходе амплитудного детектора 4 устанавливается определенный постоянный уровень напряжения. При наличии колеса 10 над датчиком в реборде 11 наводятся токи Фуко. На выходе детектора 4 уровень постоянного напряжения уменьшается за счет увеличения тока в датчике 3, а следовательно, уменьшения напряжения на вторичной обмотке трансформатора 2. Инвертор 5 превращает уменьшение напряжения в импульс положительной полярности (фиг. 2), который поступает на один из входов элемента И 6 и через замкнутые контакты ключевого элемента КЭ₂ на управляющие входы ключевого элемента КЭ₁ и тем самым размыкает его контакты и замыкает открытые, которые блокируют КЭ₂ и подключают вход счетчика 8 Сч₁. После перекрытия ребордой колеса второго индукционного датчика на выходе второго инвертора появляется импульс положительной полярности (фиг. 2), который поступает на второй вход схемы И 6, и сигнал с выхода этой схемы поступает на вход Сч₁.

Импульс на вход второго счетчика не поступает, так как ключевой элемент КЭ₂ заблокирован. При подходе колеса к датчикам с другой стороны счет импульсов будет вести другой счетчик, так как КЭ₁ будет заблокирован контактами КЭ₂.

II вариант исполнения изобретения
Устройство для счета осей ЖД составов содержит по меньшей мере один генератор электромагнитных колебаний, два трансформатора, два индуктивных датчика, два фазовых детектора, элемент И, два ключевых элемента, имеющие замыкающие и размыкающие контакты, и два счетчика импульсов.

Выход генератора 1 соединен с опорными входами фазовых детекторов 9 и первичными обмотками трансформаторов 2, вторичные обмотки которых соединены с индуктивными путевыми датчиками 3 и сигнальными входами фазовых детекторов 9. Выходы детекторов соединены с разными входами элемента И 6 и замкнутыми контактами ключевых элементов КЭ₁ и КЭ₂. Выходы этих контактов соединены с входами не своего ключевого элемента. Выход элемента И 6 соединен с входами счетчиков Сч₁ и Сч₂ через открытые контакты ключевых элементов КЭ₁ и КЭ₂.

Устройство по II варианту исполнения изобретения работает следующим образом. На сигнальный и опорный входы фазового детектора подаются сигналы в противофазе. При отсутствии в зоне действия датчика колесной пары сигнал на выходе детектора минимален. В присутствии колеса 10 в зоне действия датчика в реборде наводятся токи Фуко, что приводит к уменьшению амплитуды и изменению фазы сигнала на сигнальном входе детектора, а следовательно, и сигнала на его выходе, положительной полярности. При прохождении колеса над вторым датчиком возникает на выходе фазового детектора второй импульс. В остальном схема работает так же, как и в I варианте исполнения изобретения.

Использование: для счета осей железнодорожных подвижных составов. Сущность изобретения: устройство содержит генератор электромагнитных колебаний, связанный с двумя индуктивными путевыми датчиками, два детектора, связанные со счетчиками импульсов, два инвертора, элемент И, два ключевых элемента и два трансформатора, первичные обмотки которых связаны с выходом генератора, а вторичные подключены к индуктивным путевым датчикам и детекторам, подключенным к инверторам, выходы которых соединены с входами элемента И, связанного со счетчиками импульсов через контакты ключевых элементов. Устройство имеет два варианта выполнения - с амплитудными и фазовыми детекторами. 2 с. з. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для счета осей железнодорожных подвижных составов, содержащее по меньшей мере один генератор электромагнитных колебаний, связанный с двумя индуктивными путевыми датчиками, и два амплитудных детектора, связанные со счетчиками импульсов, отличающееся тем, что оно снабжено двумя инверторами, элементом И, двумя ключевыми элементами, имеющими замыкающие и размыкающие контакты, и двумя трансформаторами, первичная обмотка каждого из которых соединена с выходом упомянутого генератора, а вторичная обмотка подключена к соответствующему индуктивному путевому датчику и амплитудному детектору, выходом подключенному к входу соответствующего инвертора, выход которого соединен с соответствующим входом элемента И и через размыкающий контакт соответствующего ключевого элемента связан с управляющим входом другого ключевого элемента, а выход элемента И связан с входом каждого из счетчиков импульсов через замыкающий контакт соответствующего ключевого элемента. 2. Устройство для счета осей железнодорожных подвижных составов, содержащее по меньшей мере один генератор электромагнитных колебаний, связанный с двумя индуктивными путевыми датчиками, и два детектора, связанные со счетчиками импульсов, отличающееся тем, что оно снабжено двумя инверторами, элементом И, двумя ключевыми элементами, имеющими замыкающие и размыкающие контакты, и двумя трансформаторами, первичная обмотка каждого из которых соединена с выходом упомянутого генератора, а вторичная обмотка подключена к соответствующему индуктивному путевому датчику, причем каждый из детекторов выполнен фазовым и подключен опорным входом к выходу генератора электромагнитных колебаний, сигнальным входом к вторичной обмотке соответствующего трансформатора, а выходом к входу соответствующего инвертора, выход которого соединен с соответствующим входом элемента И и через размыкающий контакт соответствующего ключевого элемента связан с управляющим входом другого ключевого элемента, а выход элемента И связан с входом каждого из счетчиков импульсов через замыкающий контакт соответствующего ключевого элемента.