Изобретение относится к техническим средствам регулирования движения и ограждения поездов, предназначено для использования в качестве средства интервального регулирования на малодеятельных участках железных дорог, в том числе на участках железных дорог, оборудованных устройствами полуавтоматической блокировки.
В качестве аналогов приняты технические решения [1,2], которые определяют состояние (свободен от поезда, занят поездом) участка железнодорожного пути по результатам счета и сравнения количества осей поезда, проследовавшего через границы контролируемого участка. Указанные технические решения основаны на том, что установленные на границах контролируемого участка путевые датчики формируют импульсы напряжения, количество которых изменяется пропорционально числу осей, вошедших на участок и вышедших из него. Эти импульсы поступают в реальном масштабе времени в реверсивный счетчик и изменяют его показания (состояния). Импульсы, соответствующие вошедшим и вышедшим осям, увеличивают и уменьшают показания счетчика. В случае равенства количества импульсов, несущих информацию о количестве вошедших и вышедших осей, возбуждается реле свободности и сигнал, ограждающий контролируемый участок пути, переводят в разрешающее состояние.
Известным техническим решениям присущи следующие недостатки. Информация о количестве осей поезда передается на значительное расстояние, равное длине (несколько километров) контролируемого участка пути, при помощи электрических сигналов (импульсов) небольшой длительности, составляющей единицы миллисекунд, и не повторяется циклически. Сигналы передаются по проводным (кабельным, воздушныим) линиям связи, которые подвержены влиянию помех, создаваемых контактной сетью, линиями продольного электроснабжения, проходящих вдоль участка железнодорожного пути. В этих условиях имеет место большая вероятность появления помех, которые приводят к искажению информации, передаваемой сигналом, и к ложному действию устройств, контролирующих состояние участка. В процессе контроля состояния участка операции с сигналами не резервируются и не контролируются. В результате этого имеет место низкая помехозащищенность и недостаточная надежность, при которых не достигается требуемый уровень безопасности движения.
В качестве прототипа принято техническое решение [3], которое основано на тех же принципах, что [1, 2] и предусматривает проверку наличия и технического состояния путевых датчиков, резервирование и тестовый контроль устройств, сравнивающих информацию, которая поступает от путевых датчиков. Предусмотренный в известном техническом решении объем контроля и резервирования не позволяет повысить надежность и помехозащищенность, определяющие уровень безопасности движения. Это вызвано тем, что не резервируются самые ненадежные элементы, которыми являются путевые датчики и совместно с ними функционирующие блоки, работа датчиков контролируется не постоянно, а только во время счета ими осей поезда. Отсутствует контроль линии связи, являющийся элементом с низкой надежностью. По уровню помехозащищенности техническое решение [3] не превосходит технические решения [1, 2].
Сущность изобретения состоит в следующем. Помимо операций формирования информационных сигналов и соответствующих переключений сигнала, ограждающего контролируемый участок, формируют управляющие сигналы, сигналы обратной связи, генерируют стимулирующие и переключающие сигналы, а информационные (выходные) сигналы путем поразрядного мажоритирования формируют из промежуточных сигналов, получаемых после аналого-цифрового преобразования входных сигналов, формируемых путевыми датчиками. Определенные значения выходных сигналов фиксируют (заносят в блок памяти) и переключают в разрешающее состояние сигнал, ограждающий контролируемый участок, если имеет место идентичность двух сравниваемых значений выходных сигналов. При этом непрерывно резервируют операции формирования входных сигналов и преобразования их в промежуточные сигналы. Осуществляют непрерывный контроль операций такого резервирования, формирования выходных сигналов и при отрицательных результатах этого контроля формируют блокирующие сигналы, которые обеспечивают переключение ограждающего сигнала в запрещающее состояние. Непрерывность указанного контроля обеспечивают при помощи стимулирующих сигналов. Информацию о количестве осей сравнивают сразу после выхода поезда за пределы участка и непрерывно осуществляют контроль состояния линии связи.
Для выполнения дополнительных операций устройство, которое содержит релейный блок управления источником сигнала (светофором), ограждающего контролируемый участок, блок сравнения информационных сигналов, путевые датчики, кодирующие и декодирующие блоки, линию связи, дополняют блоками обработки входных сигналов, реверсивными счетчиками, цифровыми компараторами, дополнительными кодирующим и декодирующим блоками, реле, датчиками контроля занятости, генераторами стимулирующих и переключающих сигналов, мажоритарными элементами и блоками памяти. При этом на каждой границе контролируемого участка устанавливают три путевых датчика, реагирующих на изменение различных электрических параметров рельсов, и такое же количество электрических цепей, преобразующих сигналы путевых датчиков, и соединяют фронтовые контакты трех соответствующих реле по схеме, которая реализует мажоритарную логику по отношению к количеству резервируемых элементов, которые находятся в неработоспособном состоянии.
Технический результат изобретения характеризуется повышением надежности и уровня безопасности движения. Перечисленные преимущества достигаются благодаря непрерывному резервированию операций, выполняемых наиболее ненадежными элементами (путевые датчики), непрерывному контролю наиболее ненадежных операций, периодическому повторению (цикличности) сигналов, содержащих одну и ту же информацию, использованию помехоустойчивой комбинации из трех путевых датчиков, реагирующих на различные электрические параметры рельсов, и ужесточение критериев, при которых ограждающий сигнал переключается из запрещающего состояния в разрешающее состояние.
На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ.
На схеме показаны рельсы 1 железнодорожного пути, одна 2 и другая 3 границы его контролируемого участка, которые определены координатами расположения светофоров 4 и 5, поезд 6, двигающийся в показанном стрелкой направлении, и устройство определения свободности от поезда контролируемого участка. Светофоры 4 и 5 являются источниками сигналов, ограждающих соответственно контролируемый участок и участок, примыкающий к нему со стороны границы 3. Для получения информации о состоянии (занят поездом, свободен от поезда) расположенного между границами 2 и 3 участка пути устройством определения свободности контролируются зоны рельсов 1 между их предельными точками 2.1, 2.2. и 3.1, 3.2, расположенными возле границы 2 и 3.
Устройство определения свободности содержит один 7 и другой 8 датчики занятости поездом 6 контролируемых зон рельсов 1 между их предельными точками 2.1, 2.2, и 3.1, 3.2, одни и другие генераторы 9 и 10 стимулирующих сигналов, генераторы 11 и 12 переключающих сигналов, информационные каналы 13 и 14, мажоритарные элементы 15 и 16 формирования выходных сигналов, блоки 17 и 18 контроля функционирования элементов 15 и 16, блоки памяти 19 и 20, а также первые декодирующий 21 и кодирующий 22 блоки, вторые кодирующий 23 и декодирующий 24 блоки, линию связи 25, блок 26 сравнения выходных сигналов, релейный блок 27 управления светофором 4. Информационные каналы 13 и 14 содержат соответственно n (величина n = 2m + 1 где m≥1 любое целое число) путевых датчиков 13,1 и 14,1, n цепей 13.2 и 14.2 преобразования входных сигналов в промежуточные сигналы, n цепей 13.3 и 14.3 контроля резервирования. На чертеже показано устройство, когда n = 3.
Датчики 13.1 и 14.1 контролируют (обеспечивают точный контроль) изменение электрических параметров (активное сопротивление, индуктивность) коротких отрезков рельсов 1, которые имеют длину, не превышающую минимально возможное расстояние между соседними осями подвижного состава, и расположены в пределах контролируемых зон соответственно между их предельными точками 2.1, 2.2 и 3.1, 3.2. Цепи 13.2, 14.2 выполнены в виде каскадно соединенных блоков 13.2.1, 14.2.1 обработки выходных сигналов и реверсивных счетчиков 13.2.2, 14.2.2. Цепи 13.3 и 14.3 состоят из каскадно соединенных блоков 13.3.1 и 14.3.1 обработки выходных сигналов, реверсивных счетчиков 13.3.2 и 14.3.2, первых цифровых компараторов 13.3.3 и 14.3.3, трех (при n = 3) первых реле с катушками 13.3.4 и трех (при n = 3) первых реле с катушками 14.3.4, Каждое первое реле с катушкой 13.3.4 и 14.3.4 имеет соответственно по два фронтовых контакта 13.3.5, 13.3.6 и 14.3.5, 14.3.6. На схеме показаны одна катушка 13.3.4, одна катушки 13.3.4, одна катушка 14.3.4 и контакты всех первых реле. Блоки 17 и 18 содержат каскадно соединенные мажоритарные элементы 17.1 и 18.1 контроля, вторые цифровые компараторы 17.2 и 18.2. вторые реле с катушками 17.3 и 18.3 и фронтовыми контактами 17.4 и 18.4.
Путевые датчики 13.1 и 14.1 выполнены с возможностью реагирования на различные электрические параметры рельсов, изменяющиеся при их взаимодействии с колесными парами, поезда (см. В.П. Бухгольц и др. Путевые датчики контроля подвижного состава на рельсовом транспорте. М: Транспорт, 1976. 96с). В качестве датчиков 7 и 8 могут быть применены существующие устройства контроля рельсовых цепей, имеющие высокую надежность и широко используемые в устройствах железнодорожной автоматики, которая обеспечивает безопасность движения поездов.
При n=3 одни датчики 13.1 и 14.1 являются электромагнитными и реагируют на изменение активного сопротивления рельсов, вторые датчики 13.1 и 14.1 - индуктивными и реагируют на изменение индуктивности рельсов, третьи датчики 13.1 и 14.1 - электроконтактными и срабатывают при изменении тока в контуре, образованном коротким отрезком рельса 1 и источником измерительного тока. Блоки 13.2.1, 13.3.1, 14.2.1, 14.3.1 имеют одинаковое исполнение. Реверсивные счетчики 13.2.2, 13.3.2, 14.2.2, 14.3.2 являются однотипными и выполнены с возможностью формирования цифровых сигналов.
Условие n = 2m + 1 позволяет соединить контакты 13.3.5, 13.3.6 и 14.3.5, 14.3.6 по схемам, которые реализуют мажоритарную логику по отношению к количеству неработоспособных датчиков 13.1 и 14.1, цепей 13.2, 13.3 и 14.2, 14.3 информационных каналов 13 и 14. При n = 2 (см. схему) контакты 13.3.5, 13.3.6 трех первых реле с катушками 13.3.4 соединены в три параллельных цепи, контакты 14.3.5, 14.3.6 трех первых реле с катушками 14.3.4 соединены в три параллельные цепи. Каждая такая цепь состоит из двух контактов 13.3.5, 13.3.6 и 14.3.5, 14.3.6, принадлежащим к разным первым реле соответственно информационных каналов 13 и 14. В каждом информационном канале контакты первых реле соединены в неповторяющихся комбинациях. На схеме в верхней, средней и нижней параллельных цепях контакты 13.3.5 (14.3.5) принадлежат соответственно к одному, другому и третьему, а контакты 13.3.6 (14.3.6) к другому, третьему и одному первым реле информационных каналов 13 (14).
Элементы 15, 16, 17.1, 16.1 являются однотипными и выполнены с возможностью путем поразрядного мажоритирования цифровых сигналов, поступающих на их воды, выбирать один из этих сигналов в качестве выходного сигнала. Цифровые компараторы 17.2 и 18. 2 имеют одинаковое исполнение. Блок 26 выполнен на основе цифрового компаратора.
В опытных образцах устройства определения свободности, которые изготовлены и эксплуатируются, реверсивные счетчики, цифровые компараторы, мажоритарные элементы и блоки памяти выполнены на основе типовых электронных элементов серии 564 - цифровые и аналоговые интегральные микросхемы (С.В.Якубовский и др. Справочник. - М.: Радио и связь, 1989 - 496 с.).
Состояние контролируемого участка железнодорожного пути определяется следующим образом.
При отсутствии поезда на участке контроль его состояния осуществляется в такой последовательности. На выходах датчика 7 отсутствует один управляющий сигнал, генератор 9 вырабатывает один стимулирующий сигнал, например, в виде последовательности импульсов напряжения, который поступает на соответствующие входы датчиков 13.1 и обеспечивает их функционирование. На выходах функционирующих датчиков 13.1 присутствуют аналоговые сигналы, которые являются для цепей 13.2 и 13.3 одними входными сигналами, поступают в блоки 13.2.1, 13.3.1 и обрабатываются. После обработки на выходах блоков 13.2.1 и 13.3.1 получают логические сигналы, которые реверсивными счетчиками 13.2.2 и 13.3.2 преобразуются в цифровые сигналы. Цифровые сигналы на выходах счетчиков 13.2.2 являются одними промежуточными сигналами, которые поступают на входы цифровых компараторов 13.3.3 и мажоритарных элементов 15. 17.1. На выходах счетчиков 13.3.2 присутствуют сигналы, эквивалентные одним промежуточным сигналом. Эквивалентные сигналы поступают на входы цифровых компараторов 13.3.3. Каждый компаратор 13.3.3 непрерывно сравнивает соответствующие разряды одного промежуточного и эквивалентного ему сигнала, полученных из каждого одного входного сигнала. При поразрядной идентичности сравниваемых сигналов на выходах компараторов 13.3.3 присутствует напряжение, которое прикладывается к катушкам 13.3.4 первых реле. Эти реле возбуждены и их контакты 13.3.5 и 13.3.6 замкнуты. Мажоритарный элемент 15 поразрядно сравнивает текущие значения всех одних промежуточных сигналов и путем поразрядного мажоритирования сравниваемых сигналов выбирает один из них в качестве одного выходного сигнала. Мажоритарный элемент 17.1 формирует сигнал, который является эквивалентным для одного выходного сигнала. Сформированные мажоритарными элементами 15 и 17.1 сигналы цифровой компаратор 17.2 сравнивает поразрядно. При идентичности всех соответствующих разрядов сравниваемых сигналов на выходе компаратора 17.1 присутствует напряжение. Это напряжение прикладывается к катушке 17.3 второго реле, которое возбуждено и его контакт 17.4 замкнут.
У блока памяти 19 вход, соединенный с мажоритарным элементом 15, заблокирован и в блок 19 не поступает один выходной сигнал, формируемый под действием одного стимулирующего сигнала. В блоке 19 предварительно зафиксирован один выходной сигнал, который содержит во всех разрядах логические нули и поступает с выхода блока 19 на соответствующий вход блока 26.
При описанном функционировании информационного канала 13, мажоритарного элемента 15 и блока 17 под воздействием одного стимулирующего сигнала одни входной, промежуточный и выходной сигналы не несут информации о количестве осей поезда 6.
При отсутствии поезда 6 на контролируемом участке генератор 10, входящие в информационный канал 14 датчики 14.1 и цепи 14.2, 14.3, элемент 16, блоки 18 и 20 выполняют с другими стимулирующим, входным, промежуточным и выходным сигналами операции, аналогичные описанным операциям, которые выполняют соответственно генератор 9, входящие в информационный канал 13 датчики 13.1 и цепи 13.2, 13.3, элемент 15, блоки 17 и 19. Контакты 14.3.5 и 14.3.6 первых реле информационного канала 14 и контакт 18.4 второго реле блока 18 замкнуты. При этом другие входной, промежуточный и выходной сигналы не несут информации о количестве осей поезда 6.
С выхода блока 20 другой выходной сигнал, который предварительно зафиксирован и содержит во всех разрядах логические нули, поступает по цепям 14.3.6-14.3.5 - 18.4 в кодирующий блок 22, кодируется и затем передается по линии связи 25 в декодирующий блок 21. В блоке 21 закодированный другой выходной сигнал декодирует и поступает в блок 26. При этом периодически повторяется передача из блока 22 по линии связи 25 в блок 21 сигнала, который содержит одну и ту же информацию (логические нули во всех разрядах). Поступающие в блок 26 один и другой выходные сигналы сравниваются поразрядно. При идентичности всех соответствующих разрядов сравниваемых сигналов с выхода блока 26 по цепям 13.3.5 - 13.3.6 - 17.4 поступает соответствующий сигнал в блок 27 и он обеспечивает разрешающее состояние (зеленый огонь) ограждающего сигнала, излучаемого светофором 4.
Рассмотрим работу устройства, реализующего предложенный способ, для случая, когда поезд 6 двигается по контролируемому участку в направлении, которое показано на схеме стрелкой.
В момент вступления первой колесной пары поезда 6 в зону между точками 2.1 и 2.2 рельсов 1 на выходах датчика 7 появляется один управляющий сигнал в виде импульса напряжения длительностью, равной времени движения поезда по зоне 2.1-2.2 рельсов 1. В момент начала одного управляющего сигнала, совпадающего с передним фронтом указанного импульса напряжения, запускается генератор 11, прерывается работа генератора 9, один выходной сигнал с логическими нулями во всех разрядах перестает поступать из блока 19 в блок 26 и замещается одним переключающим сигналом, который генерируется генератором 11 и содержит комбинацию логических нулей и единиц, отличающуюся от всех возможных комбинаций логических нулей и единиц одного и другого выходных сигналов. После прекращения работы генератора 9 один стимулирующий сигнал перестает поступать на соответствующие входы датчиков 13.1. Датчики 13.1, функциональные элементы цепей 13.2 и 13.3, мажоритарный элемент 15 и блок 17 прекращают функционировать. Под воздействием одного управляющего сигнала во все разряды одних промежуточных и эквивалентных им сигналов заносятся логические нули.
Вступление колесных пар поезда 6 в зону 2.1-2.2 рельсов 1 и последующее движение по ней колесных пар не меняет ранее описанного порядка функционирования информационного канала 14 и связанных с ним функционально элементов. В блок 26 продолжает циклически поступать другой выходной сигнал с логическими нулями во всех разрядах.
В блоке 26 сравниваются поразрядно поступающий с выхода генератор 11 один переключающий сигнал и поступающий с выхода блока памяти 20 другой выходной сигнал. Оба сравниваемых сигнала имеют неидентичные разряды. При неидентичности сравниваемых сигналов с выхода блока 26 в блок 27 поступает сигнал, который обеспечивает перевод ограждающего сигнала из разрешающего состояния (зеленый огонь световода 4) в запрещающее состояние (красный огонь светофора 4). При этом момент появления красного огня на светофоре 4 совпадает с моментом вступления первой колесной пары поезда 6 в зону 2.1-2.2 рельсов 1.
Движение колесных пар поезда 6 по зоне 2.1-2.2 рельсов 1 сопровождается изменением их электрических параметров, и датчики 13.1 формируют аналоговые сигналы с информацией о количестве осей поезда, которые через зону 2.1-2.2 рельсов 1 поступили (вкатились) на контролируемый участок. Аналоговые сигналы датчиков 13.1, являющиеся одними входными сигналами для цепей 13.2 и 13.3, поступают в блоки 13.2.1 и 13.3.1 и обрабатываются в них. После обработки получают на выходах этих блоков логические сигналы, которые реверсивными счетчиками 13.2.2 и 13.3.2 преобразуются в цифровые сигналы. Значение этих сигналов (комбинация логических нулей и единиц в разрядах сигнала) изменяется пропорционально количеству осей поезда 6, которые после пересечения зоны 2.1-2.2 рельсов 1 поступают на контролируемый участок.
В качестве носителей информации аналоговых сигналов, формируемых датчиками 13.1, могут быть использованы, например, разнополярные импульсы несет текущую информацию о количестве осей поезда, поступивших на контролируемый участок. Полярность импульсов позволяет при получении текущей информации о количестве осей учитывать изменения направления движения и остановки поезда, пересекающего зону 2.1-2.2 рельсов 1. Обработка таких аналоговых сигналов, выполняемая в блоках 13.2.1 и 13.3.1, предусматривает нормирование амплитуды и длительности импульсов напряжения и их селекцию в зависимости от полярности. Когда пересекающий зону 2.1-2.2 рельсов 1 поезд двигается в направлении, которое показано стрелкой, то импульсы напряжения имеют полярность, при которой логические сигналы блоков 13.2.1 и 13.3.1 увеличивают показания реверсивных счетчиков 13.2.2 и 13.3.2. При остановке поезда во время пересечения им зоны 2.1-2.2 импульсы напряжения и логические сигналы не формируются. Цифровые сигналы имеют фиксированные значения, соответствующие количеству осей, которые поступили в пределы контролируемого участка при движении поезда в показанном стрелкой направлении. Если после такой остановки поезд продолжает движение в направлении, противоположном показанному стрелкой, то формируются импульсы напряжений противоположной полярности, при которой логические сигналы блоков 13.2.1 и 13.3.1 уменьшают показания реверсивных счетчиков 13.2.2 и 13.3.2 и в случае выхода за пределы зоны 2.1-2.2 рельсов 1 поезда, двигающегося в таком направлении, заносятся логические нули во все разряды цифровых сигналов на выходах реверсивных счетчиков 13.2.2 и 13.3.2.
Цифровые сигналы на выходах счетчиков 13.2.2 используются в качестве одних промежуточных сигналов и поступают на входы компараторов 13.3.3 и мажоритарных элементов 15 и 17.1. Цифровые сигналы на выходах счетчиков 13.3.2 являются эквивалентными соответствующим одним промежуточным сигналам и поступают на входы цифровых компараторов 13.3.3. Функционирование цепей 13.2 и 13.3, мажоритарного элемента 15 и блока 17 осуществляется в описанной последовательности, как и при использовании одного стимулирующего сигнала, вырабатываемого генератором 9. При этом одни входной, промежуточный и выходной сигналы несут информацию о количестве находящихся на контролируемом участке осей поезда, который или следует, или проследовал через зону 2.1-2.2 рельсов 1, или остановился в ее пределах.
После проследования последней колесной пары поезда 6 через все контролируемые датчиками 13.1 короткие отрезки рельсов 1 датчики 13.1 прекращают формирование одних входных сигналов и на выходах мажоритарного элемента 15 присутствует один выходной сигнал, содержащий информацию о количестве осей поезда 6, который через зону 2.1-2.2 рельсов 1 переместился на контролируемый участок и находится на этом участке.
В момент выхода последней колесной пары поезда 6 из зоны 2.1-2.2 рельсов 1 на выходах датчика 7 один управляющий сигнал исчезает. В момент окончания одного управляющего сигнала, совпадающего с задним фронтом его импульса напряжения, прерывается работа генератора 11. С выхода мажоритарного элемента 15 в блок памяти 19 поступает один выходной сигнал с информацией о количестве осей поезда 6, находящегося на контролируемом участке железнодорожного пути, блок памяти 19 фиксирует один выходной сигнал с такой информацией, запускается генератор 9. Один переключающий сигнал перестает поступать в блок 26. После этого в блок 26 поступает с выхода блока 19 один выходной сигнал в виде комбинации логических нулей и единиц, которая соответствует количеству осей находящегося на контролируемом участке поезда. С выхода блока 20 по цепи 14.3.6 - 14.3.5 - 18.4 - 25 - 21 по-прежнему циклически поступает другой выходной сигнал с логическими нулями во всех разрядах. Оба поступающие в блок 26 сигнала имеют неидентичные разряды. Поэтому сигнал, поступающий из блок 26 в блок 27, не меняет состояния и ограждающий сигнал продолжает находиться в запрещающем состоянии (на светофоре 4 горит красный огонь).
После запуска генератора 9 с его выхода в информационный канал 13 поступает один стимулирующий сигнал, обеспечивающий ранее описанное функционирование датчиков 13.1, блоков, входящих в состав цепей 13.2 и 13.3, мажоритарного элемента 15 и блока 17. Поле окончания одного управляющего сигнала блокируется вход блока памяти 19, соединенный с мажоритарным элементом 15, и в блок 19 не поступает один выходной сигнал, формируемый элементом 15 под действием одного стимулирующего сигнала. Блок памяти 19 сохраняет зафиксированный в момент окончания одного управляющего сигнала один выходной сигнал с информацией о количестве осей поезда, находящегося на контролируемом участке. Один выходной сигнал с такой информацией поступает в блок 26 и сравнивается с другим выходным сигналом, содержащим во всех разрядах логические нули.
В такой последовательности функционирует устройство определения свободности участка железнодорожного пути до момента вступления первой колесной пары поезда 6 в зону рельсов 1 между точками 3.1 и 3.2. В этот момент на выходах датчика 8 появляется другой управляющий сигнал в виде импульса напряжения длительностью, равной времени движения поезда 6 по зоне 3.1-3.2 рельсов 1. В момент начала другого управляющего сигнала, совпадающий с передним фронтом указанного импульса напряжения, запускается генератор 12, прерывается работа генератора 10, другой выходной сигнал с логическими нулями во всех разрядах перестает поступать из блока по цепям 14.3.6 - 14.3.5 - 18.4 - 22-25-21 в блок 26 и замещается другим переключающим сигналом. Этот сигнал поступает с выхода генератора 12 по цепям 14.3.6 -14.3.5 - 18.4-22-25-21 в блок 26 и содержит комбинацию логических нулей и единиц, которая никогда не появляется в выходных сигналах. Другой переключающий сигнал в блок 26 передается циклически.
После прекращения работы генератора 10 другой стимулирующий сигнал перестает поступать на соответствующие входы датчиков 14.1 и перестают функционировать эти датчики, функциональные элементы цепей 14.2 и 14.3, мажоритарный элемент 16, блок 18. Под воздействием другого управляющего сигнала заносятся логические нули во все разряды одних промежуточных сигналов и эквивалентных им сигналов.
Вступление колесных пар поезда 6 в зону 3.1-3.2 рельсов 1 и последующее движение по ней колесных пар не меняют ранее описанный порядок функционирования информационного канала 13.1 и функционально связанных с ним элементов. В блок продолжает поступать один выходной сигнал с комбинацией логических нулей и единиц, которая соответствует количеству осей поезда 6, находящегося на контролируемом участке.
В блоке 26 сравниваются поступающий с выхода генератора 12 другой переключающий сигнал и один выходной сигнал, который поступает с выхода блока памяти 19. Оба сравниваемых сигнала имеют неидентичные разряды, сохраняется прежним поступающий из блока 26 в блок 27 сигнал и ограждающий сигнал продолжает находиться в запрещающем состоянии.
Во время движения колесных пар поезда 6 по зоне 3.1-3.2 рельсов 1 датчики 14.1. формируют аналоговые сигналы, содержащие информацию о количестве осей поезда 6, которые пересекли зону 3.1-3.2 рельсов 1 и поступили (выкатились) за пределы контролируемого участка железнодорожного пути. Аналоговые сигналы датчиков 14.1 являются другими входными сигналами для цепей 14.2 и 14.3, поступают в блоки 14.2.1 и 14.3.1 и обрабатываются. После обработки получают на выходах блоков 14.3.1 и 14.3.2 логические сигналы, которые реверсивными счетчиками 14.2.2 и 14.3.2 преобразуются в цифровые сигналы, значение которых изменяется пропорционально количеству осей поезда 6, поступающих за пределы контролируемого участка через зону 3.1-3.2 рельсов 1.
Цифровые сигналы на выходах счетчиков 14.2.2 используются в качестве других промежуточных сигналов и поступают на входы компараторов 14.3.3 и мажоритарных элементов 16 и 18.1. Цифровые сигналы на выходах счетчиков 14.3.2 являются эквивалентными соответствующим другим промежуточным сигналам и поступают на входы цифровых компараторов 14.3.3. Функционирование элементов цепей 14.3 и 14.2, мажоритарного элемента 16 и блока 18 осуществляется при воздействии других промежуточных и эквивалентных им сигналов. При этом другие входной, промежуточный и выходной сигналы несут информацию о количестве находящихся за пределами контролируемого участка осей поезда 6, который или следует, или проследовал через зону 3.1-3.2 рельсов 1, или остановился в пределах этой зоны.
После проследования последней колесной пары поезда 6 через все контролируемые датчики 14.1 короткие отрезки рельсов 1 датчики 14.1 прекращают формирование других входных сигналов и на выходах мажоритарного элемента 16 присутствует другой выходной сигнал с информацией о количестве осей поезда 6, который через зону 3.1-3.2 переместился из контролируемого участка на смежный с ним участок.
В момент выхода последней колесной пары поезда 6 из зоны 3.1-3.2 рельсов 1 на выходах датчика 8 исчезает другой управляющий сигнал. В момент окончания этого сигнала, совпадающий с задним фронтом его импульса напряжения, прерывается работа генератора 12, в блок памяти 20 поступает и фиксируется им другой выходной сигнал, содержащий указанную информацию. Другой переключающий сигнал перестает поступать в блок 26 и замещается другим выходным сигналом, который циклически передается в блок 26.
После этого в блок 26 поступают с выхода блока 19 один выходной сигнал в виде комбинации логических нулей и единиц, которая соответствует количеству осей поезда, проследовавшего через зону 2.1-2.2 рельсов 1 на контролируемый участок, и с выхода блока 20 по цепи 14.3.6-14.3.5 - 18.4 - 22-25-21 другой выходной сигнал с комбинацией логических нулей и единиц, соответствующей количеству осей поезда, который проследовал за пределы контролируемого участка через зону 3.1-3.2 рельсов 1. При неидентичности сравниваемых в блоке 26 сигналов, несущих информацию об указанных количествах осей поезда 6, сигнал, поступающий из блока 26 в блок 27, не меняет состояния и ограждающий сигнал продолжает находиться в запрещающем состоянии.
Если у сравниваемых в блоке 26 сигналов все разряды идентичны, что соответствует равенству указанных количеств осей, то в блоке 26 формируются сигналы обратной связи, которые поступают в цепи 13.2 и 13.3, блок памяти 19 и циклически передаются по цепям 23-25-24 в цепи 14.2, 14.3 и блок памяти 20. При этом сигнал обратной связи, передаваемый по линии связи 25 сначала кодируется блоком 23, потом блоком 24 декодируется. После поступления сигнала обратной связи в реверсивные счетчики 13.2.2, 13.3.2 и в блок памяти 19 прерывается работа счетчиков 13.2.2 и 13.3.2, во все разряды одних промежуточных сигналов заносятся логические нули и на выходы мажоритарных элементов 15 и 17.1 поступают одни выходные сигналы с логическими нулями во всех разрядах. Блок памяти 19 фиксирует один выходной сигнал с логическими нулями во всех разрядах. После поступления сигнала обратной связи в реверсивные счетчики 14.2.2, 14.3.2 и в блок памяти 20 прерывается функционирование счетчиков 14.2.2 и 14.3.2, заносятся логические нули во все разряды промежуточных сигналов и на выходы мажоритарных элементов 16 и 18.1 поступают другие выходные сигналы с логическими нулями во всех разрядах. Блок памяти 20 фиксирует другой выходной сигнал с логическими нулями во всех разрядах.
Во время действия сигналов обратной связи в блок 26 продолжают поступать один и другой выходные сигналы и сравниваются. После поступления в блок 26 одного и другого выходных сигналов, содержащих логические нули во всех разрядах, прекращается формирование сигналов обратной связи. В момент окончания сигналов обратной связи возобновляется функционирование счетчиков 13.2.2, 13.3.2 и 14.2.2, 14.3.2 под воздействием соответственно одного и другого стимулирующих сигналов. При функционировании счетчиков 13.2.2, 13.3.2 и 14.2.2, 14.3.2 мажоритарные элементы 15 и 16 формируют один и другой выходные сигналы, которые не поступают в блоки памяти 19 и 20. Зафиксированные в блоках памяти 19 и 20 один и другой выходные сигналы с логическими нулями во всех разрядах поступают в блок 26 соответственно непосредственно и по цепям 14.3.6 - 14.3.5 - 18.4 - 22-25-21. В блоке 26 поразрядно сравниваются один и другой выходные сигналы. При содержании логических нулей во всех разрядах сравниваемых сигналов с выхода блока 26 в блок 27 поступает сигнал, который обеспечивает перевод ограждающего сигнала из запрещающего состояния в разрешающее состояние.
Последующее функционирование устройства определения свободности от поезда участка железнодорожного пути осуществляется в описанной последовательности.
Во время функционирования устройства непрерывно выполняют операцию резервирования формирования входных сигналов и преобразования их в промежуточные сигналы. Для этого формируют при помощи датчиков 13.1 и 14.1 не менее трех независимых одних и других входных сигналов и одновременно преобразуют одни и другие входные сигналы в одни и другие промежуточные сигналы при помощи цепей 13.2, 13.3, 14.2. Каждый датчик и цепь функционируют независимо соответственно от остальных датчиков и цепей. Работающие со сбоями или отказами датчики и цепи не влияют на работу правильно функционирующих датчиков и цепей, которые обеспечивают определение свободности контролируемого участка. При таком независимом функционировании перечисленных датчиков и цепей повышается надежность выполнения операций резервирования.
Выполнение операций резервирования с использованием датчиков 13.1 и 14.1, которые реагируют на различные электрические параметры рельсов, изменяющиеся при их взаимодействии с колесными парами, позволяет повысить помехозащищенность устройства. Это объясняется тем, что различные параметры подвержены воздействию помех, которые имеют разную природу, и вероятность одновременного возникновения таких помех достаточно низкая. Помеха одной природы нарушает функционирование датчика 13.1. и 14.1, реагирующего на определенный параметр рельсов. При этом остальные датчики 13.1 и 14.1 продолжают правильно функционировать и обеспечивают контроль свободности участка железнодорожного пути.
В частности, нарушение функционирования электромагнитных датчиков 13.1 и 14.1, реагирующих на изменение активного сопротивления, может возникнуть при изменении температуры, конструкции и материала колесных пар, материала рельсов. При этом такие датчики 13.1 и 14.1 не подвержены влиянию электромагнитных и механических помех. Индуктивные датчики 13.1 и 14.1 реагируют на электромагнитные помехи, критичны к изменению геометрических размеров колесных пар и не чувствительны к колебаниям температуры и механическим воздействиям. Электроконтактные датчики не подвержены влиянию электромагнитных и температурных помех, изменениям материала и геометрических размеров взаимодействующих металлических масс, но работают неустойчиво при механических воздействиях.
Операцию резервирования формирования одних и других входных сигналов и преобразования их в одни и другие промежуточные сигналы контролируют путем поразрядного сравнения при помощи цифровых компараторов 13.3.3 и 14.3.3 промежуточного сигнала и эквивалентного ему сигнала, которые получены из входного сигнала, поступающего от одних и тех же датчиков 13.1 и 14.1. При использовании трех датчиков 13.1, 14.1 и трех цепей 13.2, 13.3, 14.2, 14.3 (n=3) контролируемые уровни резервирования характеризуются таким соотношениям правильно и непрерывно функционирующих датчиков и цепей. Полное резервирование обеспечивается при правильном функционировании всех перечисленных датчиков и цепей. Неполное резервирование имеет место при сбое, отказе в работе или одного из датчиков 13.1, 14.1 или одной из цепей 13.2, 13,3; 14.2, 14.3. Резервирование отсутствует при неправильном функционировании двух датчиков 13.1, 14.1, двух цепей 13.2, 13.3, 14.2 14.3.
При полном резервировании на выходы всех компараторов 13.3.3 и 14.3.3 поступают идентичные сигналы, подается напряжение на все катушки 13.3.4 и 14.3.4 первых реле, замкнуты все их контакты 13.3.5, 13.3.6 и 14.3.5, 14.3.6. В случае неполного резервирования идентичные сигналы поступают на входы двух любых компараторов 13.3.3 и 14.3.3, подается напряжение на такое же количество катушек 13.3.3 и 14.3.4 первых реле, их контакты замкнуты в одной цепи 13.3.5 - 13.3.6 и в одной цепи 14.3.5 - 14.3.6. При полном и неполном резервировании отсутствуют один и другой первые блокирующие сигналы и устройство функционирует в описанной последовательности.
В случае отсутствия резервирования идентичные сигналы поступают на входы одного компаратора 13.3.3 и 14.3.3, напряжение подается на одну катушку 13.3.4 и 14.3.4 первых реле и формируется один и другой первые блокирующие сигналы. Наличие одного и другого первых блокирующих сигналов характеризуется тем, что отсутствует напряжение на двух катушках 13.3.4 и 14.3.4 первых реле и разомкнуты цепи 13.3.5 - 13.3.6 и 14.3.5 - 14.3.6 их контактов. При разомкнутых цепях контактов 13.3.5, 13.3.6 из блока 26 не поступает сигнал в блок 27 и последний независимо от состояния (занят, свободен) контролируемого участка обеспечивает запрещающее состояние ограждающего сигнала. Когда разомкнуты цепи контактов 14.3.5 и 14.3.6, то тоже исключается поступление идентичных сигналов в блок 26 и при любом состоянии контролируемого участка ограждающий сигнал находится в запрещающем состоянии.
Описанная операция контроля резервирования осуществляется во время функционирования датчиков 13.1, 14.1 и цепей 13.2, 13.3, 14.2, 14.3. При движении колесных пар по зонам 2.1-2.2 и 3.1-3.2 рельсов 1 эти датчики и цепи функционируют благодаря изменению электрических параметров рельсов. Если в зонах 2.1 - 2.2 и 3.1 - 3.2 рельсов 1 колесные пары отсутствуют, то датчики 13.1, 14.1 и цепи 13.2, 13.3, 14.2, 14.3 функционируют под воздействием стимулирующих сигналов, получаемых от генераторов 9 и 10.
Функционирование устройства определения свободности участка железнодорожного пути сопровождается непрерывным контролем операции формирования выходных сигналов. Контроль осуществляют путем сравнения при помощи цифровых компараторов 17.2 и 18.2 каждого выходного сигнала с эквивалентным ему сигналом и формирования при помощи вторых реле с катушками 17.3 и 18.3 одного и другого вторых блокирующих сигналов. Эти сигналы формируются при нарушении поразрядной идентичности сравниваемых сигналов и характеризуются снятием напряжения с катушек соответственно 17.3 и 18.3 вторых реле и размыкания их контактов 17.4 и 18.4. При разомкнутых контактах 17.4 и 18.4 устройство функционирует в такой же последовательности, как и при всех разомкнутых цепях 13.3.5 - 13.3.6 и 14.3.5 - 14.3.6, ограждающий сигнал независимо от состояния контролируемого участка (свободен, занят) находится в запрещающем состоянии.
Обрыв или короткое замыкание в линии связи 25 прерывает поступление и другого выходного сигнала в блок 26. После этого исключается поступление в блок 26 идентичных сигналов и ограждающий сигнал переключается в запрещающее состояние независимо от состояния (свободен, занят) контролируемого участка.
Из описания работы устройства контроля состояния участка железнодорожного пути следует, что при нарушении правильного функционирования отдельных элементов устройства, включая наименее надежные (путевые датчики 13.1 и 14.1, линия связи 25), обеспечивается переключение ограждающего сигнала в запрещающее состояние. В этом случае запрещающее состояние ограждающего сигнала не зависит от состояния железнодорожного участка и сохраняется до тех пор, пока не будет восстановлено правильное функционирование отдельных элементов устройства контроля.
Устройство, реализующее предложенный способ, обеспечивает контроль железнодорожного участка при движении поезда в направлении, противоположном показанному стрелкой на чертеже. Такой режим эксплуатации железнодорожного участка, например, может иметь место, когда требуется организовать движение поездов по неправильному пути.
При движении поезда в противоположном направлении показанному стрелкой устройство функционирует в описанной последовательности. Датчик 8 и канал 14 выполняют функции датчика 7 и канала 13, описанные при рассмотрении контроля участка, по которому двигается поезд 6 в направлении по стрелке. Датчик 7 и канал 13 выполняют описанные выше функции датчика 8 и канала 14. Функционирование остальных элементов устройства контроля не имеет каких-либо особенностей по сравнению с описанным функционированием этих элементов. В момент вступления в зону 3.1-3.2 рельсов 1 первой колесной пары двигающегося в противоположном направлении (по отношению к направлению стрелки на чертеже) поезда на светофоре 4 потухает зеленый огонь и загорается красный огонь. Движение поезда по контролируемому участку сопровождается горением красного огня на светофоре 4. В момент выхода из зоны 2.1-2.2 рельсов 1 последней колесной пары двигающегося в таком направлении поезда на светофоре 4 красный огонь замещается зеленым огнем.
Источники информации
1. Вахнин М.И. и др. Путевая блокировка и авторегулировка.-М: Транспорт. 1974, с. 162-163.
2. Белязо И.А., Марута П.И. Контроль занятости путевых участков способом счета осей. Журнал "Автоматика, телемеханика и связь", 1968, N 4, с. 5-8.
3. Гайдук И.А., Минин В.А. Устройство контроля перегона с использованием счетчика осей. Экспресс-информация, вып. 2, сер. Сигнализация и связь, железнодорожный транспорт, Центральный научно-исследовательский институт информации технико-экономических исследований железнодорожного транспорта. М., 1992, с. 5-14а
Использование: для регулирования движения поездов на малодеятельных участках железных дорог, в том числе оборудованных устройствами полуавтоматической блокировки. Сущность изобретения: формируют управляющие сигналы, входные сигналы с информацией о количестве осей и направлении движения преобразуют в цифровые промежуточные сигналы, из которых формируют выходные сигналы, содержащие информацию входных сигналов, стимулирующие и переключающие сигналы, в определенной временной последовательности сравнивают соответствующие выходные и переключающие сигналы, при поразрядной идентичности двух значений сравниваемых выходных сигналов сигнал, ограждающий участок железнодорожного пути, переводят из запрещающего состояния в разрешающее. Устройство содержит релейный блок управления источником сигнала, ограждающего участок, блок сравнения выходных сигналов, информационные каналы, включающие в себя путевые датчики, первые кодирующий и декодирующий блоки и линию связи, блоки обработки входных сигналов, реверсивный счетчик, цифровой компаратор, дополнительные кодирующий и декодирующий блоки, датчик занятости поездом определенных зон рельсов, генератор стимулирующих и переключающих сигналов, мажоритарные элементы с блоками контроля, блоками памяти. 2 с.и. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.
| Гайдук И.А., Минин В.А | |||
| Устройство контроля перегона с использованием счетчика осей | |||
| Экспресс-информация, вып.2, сер | |||
| "Сигнализация и связь, железнодорожный транспорт" | |||
| - М.: Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований железнодорожного транспорта, 1992, с.5 - 14. |
