УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СВОБОДНОСТИ РЕЛЬСОВОГО УЧАСТКА ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ТРАМВАЙНОГО ПУТИ Российский патент 1999 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к области автоматики для рельсового транспорта, в частности к устройствам для контроля свободности (занятости) коротких участков рельсового пути, неизолированных от соседних частей пути.

Известно множество рельсовых цепей, предназначенных для использования в качестве путевого датчика для получения первичной дискретной информации о состоянии путевых участков и содержащих передатчик и приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого рельсового участка пути (Рельсовые цепи магнитных железных дорог: Справочник /В.С. Аркатов, Н.Ф. Котляренко, А. И. Баженов, Т.Л. Лебедева; под ред. В.С. Аркатова, - М., Транспорт, 1982).

Известна рельсовая цепь для определения наличия колесной пары железнодорожного вагона на рельсовом участке пути (патент США N 4570882, МПК⁴ B 61 L 21/00, 3/24, 1986 г.). Рельсовая цепь включает два рельса и два граничных шунта. Электрический ток течет по контуру, образованному рельсами контролируемого участка пути и граничными шунтами, установленными на концах этого участка. К указанному контуру подключен передатчик с выходным сигналом высокой частоты. Имеется также датчик с приемной катушкой. Датчик вырабатывает постоянный выходной сигнал, производимый контуром при проходе в нем электрического тока. Этот сигнал соответствует отсутствию колесных пар железнодорожного вагона на контролируемом участке пути. Приемная катушка датчика расположена снаружи рельсов вблизи середины контролируемого участка. Эта катушка реагирует на изменение электромагнитного поля, возникающее при нахождении колесной пары около нее. При этом в контуре появляется шунтирующие токи, направление которых противоположно направлению постоянного выходного сигнала датчика. В результате величина сигнала на выходе катушки датчика уменьшается, указывая на наличие колесной пары на контролируемом участке пути.

Известно устройство для контроля свободности рельсовой линии, реализующее способ контроля свободности рельсовой линии по авт.св. СССР N 1832092, МПК⁵ B 61 L 23/16, 1989 г. Устройство содержит рельсовую линию, к которой на одном конце подключены источники соответственно большей и меньшей частоты, блоки фиксации уровней напряжения обеих частот на первом конце рельсовой линии, выходы которых подключены ко входу блока сравнения, выход которого подключен к первому выходу блока И. Ко второму концу рельсовой линии подключен блок аппаратуры приемного конца, выход которого подключен ко второму входу блока И. На рельсовую линию (питающий конец) подают сигналы двух частот. Сигнал большей частоты формируют от источника с постоянным уровнем напряжения. Сигнал меньшей частоты формируют от обычного для рельсовой цепи источника, состоящего из источника ЭДС и ограничивающего резистора. На первом (питающем) конце рельсовой линии из двухчастотного сигнала выделяют и фиксируют уровни напряжения сигналов обеих частот. Зафиксированные напряжения сравнивают между собой в блоке сравнения и по превышении сигнала (напряжения) меньшей частоты над сигналом (напряжением) большей частоты судят о свободности части рельсовой линии со стороны первого ее конца. На втором (приемном) конце рельсовой линии в блоке аппаратуры также фиксируют уровни напряжения сигналов обоих частот, сравнивают их с опорными сигналами и по превышении уровней напряжений каждого из сигналов над соответствующим опорным сигналом судят о свободности части рельсового пути со стороны второго ее конца. Выявляют наличие совпадения во времени условия свободности частей рельсовой линии с обеих концов, т.е. наличие одновременно двух команд свободности на логическую схему И, и в этом случае судят о свободности всей рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся и низким сопротивлением изоляции.

Известна также рельсовая цепь по авт.св. СССР N 1321624, МПК⁴ B 61 L 23/16, 1985 г., предназначенная для контроля свободности рельсового участка. Известное устройство содержит магнитный усилитель с обмоткой подмагничивания, выходная обмотка которого подключена к одному концу рельсовых нитей контролируемого участка пути, к другому концу которых последовательно с первичной обмоткой трансформатора обратной связи включен путевой приемник с путевым реле на выходе. Вторая обмотка трансформатора обратной связи с подключенным к ней стабилитроном включена последовательно и встречно третьей обмотке этого трансформатора. Устройство снабжено источником опорного напряжения, параллельно которому включен тыловой контакт путевого реле, а вторая и третья обмотка трансформатора подключены к обмотке подмагничивания магнитного усилителя последовательно с источником опорного напряжения изоляции балласта, благодаря чему обеспечивает повышение надежности получаемой информации о свободности контролируемого рельсового участка.

Известно устройство для контроля свободности состояния рельсовой линии, реализующее способ контроля свободности состояния рельсовой линии по патенту РФ N 2051055, МПК⁶ B 61 L 23/16, 1992 г. Известное устройство содержит источник питания (передатчик) и приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого участка пути. Передатчик выдает сигнал переменного тока в рельсовую линию. Занятие и освобождение поездом участка пути фиксируют по скорости изменения сдвига фазы сигнала на приемном (релейном) конце рельсовой линии относительно переданного сигнала. При отсутствии на рельсовой линии и в непосредственной близости к ней подвижного состава фаза сигнала на приемном конце изменяется очень медленно (в зависимости от состояния изоляции).

Все вышерассмотренные устройства предназначены для использования на магистральных железных дорогах и не могут быть непосредственно использованы в средствах автоматики городских трамвайных путей. Использование известных устройств для коротких участков трамвайных путей невозможно, поскольку, в отличие от рельсов железнодорожного пути, рельсы трамвайного пути дополнительно соединяют поперечными путевыми тягами. Последние устанавливают (например, в зоне стрелочных переводов и переездов) в интервалом 1,5 - 2,5 м. В результате этого участок пути, соответствующий базе трамвая, например, 10 м, оказывается зашунтированным 4-5 поперечными путевыми тягами, что для известных устройств существенно снижает уровень сигнала на входе приемника и затрудняет их использование в системах автоматики городского рельсового транспорта. Отмеченный недостаток может быть устранен путем изоляции поперечных путевых тяг с помощью устанавливаемых на их концах диэлектрических втулок. Однако такое решение является недостаточно надежным.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является устройство для контроля занятости (свободности) коротких участков пути, предложенное польской фирмой ABB Signal ( см. рекламный проспект "EON Электронная бесстыковая рельсовая цепь". //KKK/WK/H-p 027/94-06/ru), которое и принято в качестве прототипа. Известное устройство типа EON, предназначенное для контроля свободности коротких участков рельсового пути и не требует применения изоляции между контролируемым участком и соседними частями пути. Устройство включает бесстыковую рельсовую цепь, к которой подключен передатчик, расположенный обычно в середине контролируемого рельсового участка. Передатчик выдает в рельсовую линию сигнал высокой частоты (в вариантах выполнения 7 - 55 кГц), который воспринимается селективными приемниками, подключенными соответственно к концам контролируемого участка. В зависимости от потребностей известное устройство допускает различные варианты исполнения. Например, возможен вариант, когда рельсовая цепь включает передатчик и один приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого рельсового участка пути. Сигнал приемника возбуждает путевое реле, которое контролирует свободность участка пути. Шунтирование рельсовой линии колесными парами подвижного состава вызывает срабатывание путевого реле. Благодаря применению относительно высокой рабочей частоты межниточные короткие замыкания на смежных частях рельсового пути не нарушают работы устройства.

Устройство обеспечивает контроль свободности коротких участков рельсового пути, неизолированных от смежных частей пути, однако, так же, как и ранее упомянутые устройства, это устройство не может быть непосредственно использовано в средствах автоматики городского рельсового транспорта вследствие наличия на рельсах городского транспорта поперечных путевых тяг, которые шунтируют контролируемый участок пути.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании устройства для контроля свободности рельсового участка трамвайного пути, который имеет поперечные путевые тяги и не изолирован от смежных частей пути.

Указанная задача решается благодаря тому, что устройство для контроля свободности рельсового участка пути, содержащее передатчик и приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого рельсового участка пути, согласно изобретению снабжено магнитопроводами из магнитомягкого материала, через которые соответственно пропущены поперечные путевые тяги, расположенные на контролируемом участке рельсового пути. Каждая из упомянутых тяг пропущена, по меньшей мере, через один магнитопровод. Поперечная путевая тяга, пропущенная через магнитопровод, по существу, является дросселем, имеющим высокий импеданс по отношению к рабочей частоте передатчика. В результате на контролируемом рельсовом участке пути шунтирующее действие поперечных путевых тяг практически не сказывается. Что касается межниточных замыканий на смежных частях рельсового пути, то благодаря относительно высокой рабочей частоте передатчика они не нарушают работы устройства.

Вместе с этих магнитопроводы выполнены в виде ферритовых колец.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить уровень сигнала на входе путевого приемника при наличии поперечных путевых тяг, шунтирующих контролируемый рельсовый участок пути. Одновременно изобретение обеспечивает возможность использования известных рельсовых цепей, применяемых на железных дорогах, для систем автоматики городского рельсового транспорта.

На чертеже схематично показано устройство для контроля свободности рельсового участка трамвайного пути.

Устройство для контроля свободности рельсового участка пути содержит передатчик 1 и приемник 2, подключенные соответственно к концам контролируемого участка трамвайного пути, между рельсами 3, 4 которого установлены поперечные путевые тяги 5. Каждая поперечная путевая тяга 5, расположенная между местами подключения передатчика и приемника, пропущена по меньшей мере через один магнитопровод 6 из магнитомягкого материала, например, марки М-2000-НМ. В варианте выполнения магнитопровод выполнен в виде ферритового кольца. Передатчик 1 и приемник 2 подключены к контролируемому участку соответственно через входной питающий трансформатор 7 и выходной трансформатор 8. Вторичная обмотка входного питающего трансформатора 7 и первичная обмотка выходного трансформатора 8 с рельсами 3, 4 контролируемого участка пути и конденсаторами 9, 10 образуют замкнутую цепь, выполняющую роль витка связи между входным питающим и выходным трансформаторами 7, 8.

В варианте осуществления изобретения устройство используется в системе автоматизированного управления электроприводом трамвайной стрелки (не показано) в качестве путевого датчика для получения информации о состоянии рельсового участка в районе путевой трамвайной стрелки. В варианте осуществления передатчик представляет собой генератор высокой частоты, который реализован на микросхеме 140УД20А и транзисторах 21830А, 21831А с мостом Вина в цепи обратной связи, и генерирует колебания с частотой, например, 6 кГц. Приемник представляет собой двухтактовый детектор, который реализован на микросхемах 542НД6, сигнал с которого поступает на компаратор, выполненный на микросхеме 140УД20А. Каждый трансформатор 7, 8 образует единый блок с конденсатором соответственно 9, 10, смонтированный в стальном цилиндрическом корпусе, который залит герметизирующим компаундом. Упомянутый блок размещается между шпалами в межрельсовом пространстве под коробом, засыпается щебнем, который покрывается, например, асфальтом. Передатчик и приемник размещается в шкафу управления, который устанавливается на вертикальной стенке или столбе в районе путевой трамвайной стрелки.

Устройство для контроля свободности рельсового участка трамвайного пути работает следующим образом.

На первичную обмотку входного питающего трансформатора 7 от передатчика 1 подается напряжение частотой, например, 6 кГц. Во вторичной обмотке выходного трансформатора 8 индуцируется напряжение той же частоты. При отсутствии каретки вагона на рельсовом участке в зоне между местами подключения трансформаторов 7, 8 на входе приемника 2 устанавливается высокий уровень сигнала, который соответствует свободности ресового участка в зоне путевой трамвайной стрелки. Что касается поперечных путевых тяг, расположенных на контролируемом участке пути, то их шунтирующее действие практически не сказывается, т. е. каждая поперечная путевая тяга 5, пропущенная через магнитопровод, по существу, является дросселем, имеющим высокий импеданс по отношению к рабочей частоте передатчика.

Когда каретка трамвая заходит на рельсовый участок в зоне путевой трамвайной стрелки, она шунтирует рельсы 3, 4, образуя виток связи со вторичной обмоткой входного питающего трансформатора 7. При этом резко уменьшается напряжение на входном трансформаторе 8. В результате величина сигнала на входе приемника 2 уменьшается, указывая на наличие каретки вагона на контролируемом участке пути.

Таким образом, благодаря особенностям выполнения устройства для контроля свободности рельсового участка трамвайного пути изобретение позволяет практически исключить шунтирующее действие поперечных путевых тяг в рельсовой цепи городского транспорта и обеспечивает достаточный уровень сигнала на входе приемника. Одновременно изобретение обеспечивает возможность использования известных рельсовых цепей применяемых на железных дорогах, для систем автоматики городского рельсового транспорта.

Устройство предназначено для использования на железных дорогах для систем автоматики городского рельсового транспорта. Устройство содержит передатчик и приемник, подключенные к концам контролируемого участка трамвайного пути, между рельсами которого установлены поперечные путевые тяги. Каждая тяга пропущена по меньшей мере через один магнитопровод из магнитомягкого материала. Магнитопроводы могут быть выполнены в виде ферритовых колец. Технический результат - возможность контроля рельсового участка пути, имеющего поперечные путевые тяги. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для контроля свободности рельсового участка преимущественно трамвайного пути, содержащее передатчик и приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого рельсового участка, отличающееся тем, что оно снабжено магнитопроводами из магнитомягкого материала, через которые пропущены поперечные путевые тяги, расположенные на контролируемом участке рельсового пути, при этом каждая из упомянутых тяг пропущена по меньшей мере через один магнитопровод. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магнитопроводы выполнены в виде ферритовых колец.