УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ОСЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПОДВИЖНЫХ СОСТАВОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относятся к устройствам счета осей железнодорожных подвижных составов и может быть использовано для счета осей (колесных пар) железнодорожных подвижных составов.

Известно устройство для счета осей железнодорожных подвижных составов, содержащее генератор электромагнитных колебаний, колебательный контур, детектор и счетчик импульсов с индикатором.

В известном устройстве датчики, выполненные в виде двух колебательных контуров: передающего и приемного, которые расположены по обе стороны рельса, из-за малой связи помехонеустойчивы.

Техническим результатом изобретения являются упрощение конструкции устройства и увеличение помехозащищенности.

Этот результат достигается в двух вариантах исполнения изобретения, связанных одним изобретательским замыслом.

1 вариант исполнения изобретения.

Устройство содержит генератор электромагнитных колебаний, резистор, колебательный контур параллельный или последовательный, амплитудный детектор, пороговый элемент и счетчик-индикатор.

Колебательный контур выполнен перестраиваемым и содержит постоянный конденсатор и переменную индуктивность, образованную катушкой индуктивности и ребордой колеса колесной пары. Ось катушки индуктивности расположена параллельно оси колесной пары с внутренней стороны рельса, у рельса на расстоянии больше толщины реборды и выше нижнего края головки рельса, кроме того генератор, резистор, детектор, пороговый элемент и счетчик соединены последовательно, а колебательный контур соединен с генератором через резистор параллельно.

Отличительными признаками изобретения являются: наличие резистора и порогового элемента, выход которого подключен к входу счетчика, а вход к выходу амплитудного детектора, колебательный контур подключен к входу амплитудного детектора, связанному через резистор с выходом генератора электромагнитных колебаний, причем катушка индуктивности колебательного контура установлена внутри железнодорожной колеи, выше нижнего края головки рельса продольной осью перпендикулярно продольной оси рельса, при этом величина зазора между упомянутой катушкой и рельсом выбрана превышающей толщину реборды колеса подвижного состава.

II вариант исполнения изобретения.

Устройство содержит генератор электромагнитных колебаний, резистор, параллельный или последовательный колебательный контур, фазовый детектор, пороговый элемент и счетчик импульсов с индикатором.

Колебательный контур выполнен перестраиваемым и содержит постоянный конденсатор и переменную индуктивность, образованную катушкой индуктивности и ребордой колеса колесной пары железнодорожного состава. Катушка индуктивности колебательного контура установлена внутри железнодорожной колеи, выше нижнего края головки рельса продольной осью перпендикулярно продольной оси рельса, при этом величина зазора между упомянутой катушкой и рельсом выбрана превышающей толщину реборды колеса подвижного состава. Генератор, резистор, сигнальные вход и выход фазового детектора, пороговый элемент и счетчик соединены последовательно, вход опорного сигнала детектора соединен с выходом генератора, а колебательный контур соединен с генератором через резистор параллельно.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства по I варианту исполнения изобретения с параллельным колебательным контуром; на фиг 2 структурная схема устройства по II варианту с параллельным колебательным контуром; на фиг. 3 структурная схема устройства по I варианту с последовательным колебательным контуром; на фиг. 4 и 5 два возможных крайних положения колеса на рельсе и положение катушки индуктивности относительно рельса; на фиг. 6 - временные положения максимумов сигнала на выходе резонансного контура при прохождении реборды мимо катушки индуктивности; на фиг. 7 резонансная характеристика (амплитудная и фазовая) резонансного контура (параллельного).

100 генератор (Г) электромагнитных колебаний;
101 резистор (R);
102 конденсатор (С);
103 переменная индуктивность (L);
104 амплитудный детектор (АД);
105 пороговый элемент (ПЭ);
106 счетчик импульсов с индикатором (Сч. Инд.);
107 фазовый детектор (ФД).

1 катушка индуктивности;
2 выводы катушки 1;
3 стойка для крепления катушки 1;
4 колесо колесной пары;
5 реборда колеса 4;
6 рельс.

Генератор 100 выполняется по схеме автогенератора, перестраиваемый по частоте и может быть выполнен на транзисторах. Средняя рабочая частота может быть выбрана десятки КГц, а полоса перестройки несколько процентов.

Резистор 101 может быть выполнен проволочным или пленочным в зависимости от мощности генератора 100.

Конденсатор 102 может быть выполнен бумажным.

Переменная индуктивность 103 выполняется в виде катушки индуктивности 1 и части реборды колеса, взаимодействующей с магнитным полем этой катушки. В отсутствии реборды индуктивность катушки постоянна и меньше резонансной индуктивности (L_рез) параллельного колебательного контура. При прохождении реборды мимо катушки индуктивность увеличивается до значения больше L_рез, в момент когда индуктивность становится равной L_рез на выходе резонансного контура существенно возрастает напряжение. На выходе детектора появляется импульс, при уходе реборды от катушки 2 появляется второй импульс. Два импульса соответствуют одной оси (фиг. 6).

Последовательный резонансный контур настраивается в резонанс путем изменения частоты генератора, в отсутствии реборды 4. При прохождении реборды мимо катушки 1 изменяется индуктивность, резонансный контур расстраивается и на выходе резонатора появляется большое значение напряжения, а на выходе детектора появляется импульс напряжения.

Амплитудный детектор 104 может быть выполнен на диоде.

Пороговый элемент 105 может быть выполнен на микросхеме серии ТТЛ 533 с пороговым значением сигнала и ограничением максимального значения напряжения.

Счетчик 108 может быть собран также на микросхемах и с цифровым индикатором.

Фазовый детектор 107 может быть собран на диоде по известной схеме. Катушка индуктивности 1 может быть намотана из медного провода и может быть прикреплена к шпале или рельсу немагнитным материалом (алюминий).

Устройство для счета осей железнодорожных подвижных составов по I варианту исполнения изобретения содержит: генератор 100, резистор 101, конденсатор 102, индуктивность 103, амплитудный детектор 104, пороговый элемент 105 и счетчик 106 с индикатором.

Конденсатор и индуктивность образуют параллельный или последовательный колебательный контур с переменной индуктивностью. Переменная индуктивность образована катушкой индуктивности 1 и ребордой колеса 4. Продольная ось катушки индуктивности расположена перпендикулярно внутренней поверхности головки рельса. Величина зазора между катушкой индуктивности и рельсом выбрана превышающей толщину реборды колеса подвижного состава.

Генератор 100, резистор 101, детектор 104, пороговый элемент 105 и счетчик 106 соединены последовательно, а колебательный контур, состоящий из конденсатора 102 и индуктивности 103, соединен с генератором через резистор параллельно.

Устройство работает следующим образом.

В схему включен параллельный колебательный контур (фиг. 1).

Включают генератор 100. Частота генератора должна быть несколько меньше собственной частоты колебательного контура. При прохождении реборды колеса мимо катушки индуктивности индуктивность колебательного контура увеличивается, а собственная его частота уменьшается до частоты генератора и менее ее. На выходе колебательного контура и детектора появляется импульс напряжения больше порогового значения напряжения на пороговом элементе 105. При уходе реборды с оси катушки собственная частота колебательного контура изменяется в обратном направлении и в какой то момент становится равной частоте генератора, на выходе детектора появляется второй импульс, таким образом два импульса напряжения на выходе детектора соответствуют прохождению одной колесной пары или одной оси.

В схему включен последовательный колебательный контур (фиг.3).

При включенном генераторе 100 путем изменения частоты настраивают колебательный контур в резонанс в отсутствии реборды колеса. Сигнал на выходе контура имеет низкое значение, а на выходе детектора меньше порогового напряжения на пороговом элементе 105. При прохождении реборды мимо катушки индуктивности индуктивность возрастает, собственная частота контура становится меньше частоты генератора, поэтому на выходе колебательного контура и детектора напряжение возрастает. При уходе реборды от катушки индуктивности резонанс восстанавливается, напряжение на выходе контура и детектора уменьшается и становится ниже порогового. В этой схеме количество осей соответствуют количеству импульсов напряжения на выходе детектора.

Во II варианте исполнения изобретения устройство работает следующим образом (фиг. 2 и фиг. 7).

В схему включен параллельный колебательный контур (фиг. 2).

Включают генератор 100. Частота генератора должна быть несколько меньше собственной частоты колебательного контура. При прохождении реборды колеса мимо катушки индуктивности индуктивность колебательного контура увеличивается, а его собственная частота уменьшается до частоты генератора и менее ее. На выходе колебательного контура и фазового детектора появляются импульсы напряжения. При уходе реборды с оси катушки собственная частота колебательного контура изменяется в обратном направлении и в какой то момент времени становится равной частоте генератора, на выходе фазового детектора появляется второй импульс. Таким образом, два импульса напряжения на выходе детектора соответствуют прохождению одной оси.

В схему включен последовательный колебательный контур.

При включенном генераторе 100 путем изменения его частоты настраивают колебательный контур в резонанс в отсутствии реборды колеса. Сигнал на выходе фазового детектора имеет низкое значение.

При прохождении реборды мимо катушки индуктивности ее индуктивность возрастает, собственная частота контура становится меньше частоты генератора, поэтому на выходе фазового детектора сигнал возрастает (фиг. 7). В этой схеме количество осей соответствует количеству импульсов напряжения на выходе фазового детектора.

Использование: для счета осей железнодорожных подвижных составов. Сущность изобретения: устройство содержит генератор электромагнитных колебаний, резистор, связанный с колебательным контуром и детектором, подключенным через пороговый элемент к счетчику импульсов с индикатором. В первом варианте исполнения детектор выполнен амплитудным, а во втором - фазовым. 2 с. п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для счета осей железнодорожных подвижных составов, содержащее генератор электромагнитных колебаний, колебательный контур, амплитудный детектор и счетчик импульсов с индикатором, отличающееся тем, что оно снабжено резистором и пороговым элементом, выход которого подключен к входу счетчика, вход к выходу амплитудного детектора, а колебательный контур подключен к входу амплитудного детектора, связанному через резистор с выходом генератора электромагнитных колебаний, причем катушка индуктивности колебательного контура установлена внутри железнодорожной колеи выше нижнего края головки рельса продольной осью перпендикулярно продольной оси рельса, при этом величина зазора между упомянутой катушкой и рельсом выбрана превышающей толщину реборды колеса подвижного состава. 2. Устройство для счета осей железнодорожных подвижных составов, содержащее генератор электромагнитных колебаний, колебательный контур, детектор и счетчик импульсов с индикатором, отличающееся тем, что оно снабжено резистором и пороговым элементом, выход которого подключен к входу счетчика, а вход к выходу детектора, который выполнен фазовым и подключен одним входом к колебательному контуру и через резистор к выходу генератора электромагнитных колебаний, подключенного к другому входу детектора, причем катушка индуктивности колебательного контура установлена внутри железнодорожной колеи выше нижнего края головки рельса продольной осью перпендикулярно продольной оси рельса, при этом величина зазора между упомянутой катушкой и рельсом выполнена превышающей толщину реборды колеса подвижного состава.