РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ Российский патент 2001 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к железнодорожной автоматикe и телемеханикe, в частности к фазочувствительным рельсовым цепям, работающих при пониженном сопротивлении изоляции.

Известны фазочувствительные рельсовые цепи с путевым реле двухэлементным секторным штепсельным, содержащие источник питания, путевой трансформатор, к выходу которого через ограничительный резистор подключен конец рельсовой линии, к другому концу которого через изолирующий трансформатор и защитный блок подключен фазочувствительное путевое реле [1].

Недостатком известных рельсовых цепей является низкая надежность работы при пониженном сопротивлении изоляции.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является рельсовая цепь, содержащая генератор частоты, подключенный через первый резистор, первый фильтр и изолирующий трансформатор к одному концу рельсовой линии, а через второй резистор, выпрямитель и фильтр - к входу первого аналого-цифрового преобразователя, вход которого совместно с выходом второго аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом первого блока памяти, выход которого через первый и второй логический элементы И соединен с входом синхронизации регистра памяти, выход которого соединен с первым входом второго блока памяти, вторые входы которого соединены с выходами второго аналого-цифрового преобразователя, а выход - со вторым входом первого логического элемента И, а ко второму входу второго логического элемента И подсоединен выход генератора, к другому концу рельсовой линии подсоединен второй изолирующий трансформатор, к выходу которого подключены приборы релейного конца и выпрямитель, к выходу которого через второй фильтр и третий резистор подключен вход второго аналого- цифрового преобразователя, к выходу первого фильтра подключены приборы питающего конца [2].

Недостатком известной рельсовой цепи является низкая шунтовая чувствительность при пониженном сопротивлении изоляции.

Данное техническое решение выбрано автором в качестве прототипа.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение безопасности движения за счет повышения надежности контроля состояния путевого участка при пониженном сопротивлении изоляции.

Технический результат достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая изолирующие трансформаторы и фильтры, подключенные к рельсовой линии, логический элемент И и регистр, снабжена дополнительно двумя измерителями фаз, усилителем, двумя компараторами, двумя блоками выдержки времени, логическим элементом И-НЕ, мультиплексором, триггером, контактом реле направления и делителем частоты, вход которого соединен с выходом генератора, первыми входами обoих измерителей фаз и первым входом логического элемента И, а выход - с входом усилителя и вторыми входами измерителей фаз, третьи входы которых соединены через первый и второй фильтры с выходами первого и второго изолирующих трансформаторов, входы которых подсоединены к концам рельсовой линии, а к середине этой линии подсоединен выход третьего изолирующего трансформатора, вход которого соединен с выходом третьего фильтра, вход которого через ограничительный резистор подсоединен к выходам усилителя, выход первого измерителя фаз соединен с первым входом мультиплексора и первым входом первого компаратора, а выход второго измерителя фаз соединен со вторым входом мультиплексора, вторым входом первого компаратора и первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом регистра, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, а второй - с выходом логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом первого блока выдержки времени и первым входом логического элемента И-НЕ, вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход триггера соединен с выходом второго блока выдержки времени, к входу которого подсоединен выход логического элемента И-НЕ, ко второму входу которого подсоединен выход второго компаратора, к третьему входу мультиплексора через первый резистор подсоединен минусовой полюс источника питания, а через нормальный контакт реле направления - плюсовой, к четвертому входу мультиплексора через второй резистор соединен минусовой полюс источника питания, а через переведенный контакт реле направления - плюсовой.

Применение вновь введенных блоков и их связей по сравнению с известными рельсовыми цепями обеспечивает более достоверную фиксацию свободного состояния рельсовой линии на основе сравнения разности фаз между напряжениями по концам рельсовой линии, а также соответствие этой разности - разности фаз между текущим значением и зафиксированным перед вступлением поезда.

Дополнительно введенные измерители фаз принимают импульсы от генератора и суммируют их с момента появления логической единицы на выходе делителя частоты, которая соответствует началу синусоиды напряжения питания рельсовой цепи.

В зависимости от направления, установленного контактом реле направления на перегоне, на выход мультиплексора поступает информация, которая фиксируется регистром.

При подходе поезда компаратор фиксирует разность фаз, что устанавливает триггер посредством блока выдержки времени.

После ухода поезда компараторы фиксируют примерно равные значения на выходе измерителей фаз, и на их выходах появляется сигнал логической единицы, после чего посредством блоков выдержки времени, логического элемента И-НЕ триггер сбрасывается, что соответствует свободному состоянию рельсовой линии.

Усилитель введен для обеспечения требуемой мощности питающего конца рельсовой линии.

Включение дополнительных блоков в известное устройство, а именно делителя частоты, двух измерителей фаз, усилителя, двух компараторов, двух блоков выдержки времени, логического элемента И-НЕ, мультиплексора, триггера, контакта реле направления, необходимо и достаточно для обеспечения безопасности движения при пониженном сопротивлении изоляции.

На фиг. 1 представлены кривые зависимости изменения фазы напряжения приемных концов при перемещении нормативного шунта вдоль рельсовой линии. Кривые "а" и "б" (фиг. 1) представляют зависимости изменения фазы напряжения на приемных концах рельсовой линии относительно опорного напряжения (опорным является источник питания рельсовой цепи) в зависимости от места наложения нормативного шунта. Кривые отражают характер зависимости при частоте сигнального тока 475 Гц, сопротивлении изоляции 0,2 Ом•км, сопротивлениях по концам (на обоих приемных и питающем) 0,4e^j70 Ом. Анализ упомянутых кривых показывает (производился при значениях сопротивлений изоляции от 0,01 Ом•км до ∞), что может быть использован следующий принцип контроля состояния путевого участка: занятие участка фиксируется при расхождении значений фаз по концам рельсовой линии на заданную величину, а освобождение - при равенстве значений этих фаз (проверяется примерное равенство фаз, с учетом заданного допуска) и их равенства значению фазы, которое было зафиксировано перед вступлением поезда на рельсовую линию. Таким образом, известный критерий шунтового режима К_ш распадается на два: К_шз - критерий по занятию и К_шо - критерий по освобождению.

На фиг. 2 изображена схема устройства.

Рельсовая цепь (фиг. 2) состоит из генератора 1; измерителей фаз 2 и 3; делителя частоты 4, логического элемента И 5; усилителя 6; ограничительного резистора 7; фильтра 8; изолирующего трансформатора 9; рельсовой линии 10; изолирующих трансформаторов 11 и 12; фильтров 13 и 14; мультиплексора 15; резисторов 16 и 17; минусового полюса источника питания 18; контакта реле направления 19; плюсового полюса источника питания 20; компараторов 21 и 22, регистра 23; триггера 24; блоков выдержки времени 25 и 27, логического элемента И-НЕ 26. Элементы схемы соединены следующим образом: к выходу генератора 1 подсоединены первые входы измерителя фаз 2 и 3, вход делителя частоты 4 и первый вход логического элемента 5. К выходу делителя частоты 4 подсоединены вторые входы измерителей фаз 2 и 3, а также вход усилителя 6, к выходу которого через резистор 7, фильтр 8 и изолирующий трансформатор 9 подключена рельсовая линия 10 (питание от середины), к концам которой подключены изолирующие трансформаторы 11 и 12, к выходам которых через фильтры 13 и 14 подсоединены соответственно третьи входы измерителей фаз 2 и 3, выход первого из которых подсоединен к первому входу мультиплексора 15 и первому входу первого компаратора 21, а выход второго - ко второму входу мультиплексора 15, второму входу компаратора 21 и первому входу компаратора 22, к выходу мультиплексора 15 подсоединен первый вход регистра 23, выход которого подсоединен ко второму входу второго компаратора 22, а второй вход - к выходу логического элемента 5, второй вход которого соединен с выходом триггера 24, первый вход которого соединен с первым входом логического элемента 26 и выходом первого блока выдержки времени 25, вход которого соединен с выходом первого компаратора 21. Второй вход триггера 24 соединен с выходом второго блока выдержки времени 27, вход которого соединен с выходом логического элемента 26, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора 22. К третьему входу мультиплексора 15 через резистор 16 подсоединен минусовой полюс источника питания 18, а через нормальный контакт реле направления 19 - плюсовой полюс. К четвертому входу мультиплексора 16 через резистор 20 подсоединен минусовой полюс источника питания 18, а через переведенный контакт реле направления 19 плюсовой полюс источника питания 20.

Рельсовая цепь работает следующим образом. Генератор 1 выдает импульсы на первые входы измерителей фаз 2 и 3, где они будут суммироваться с момента появления логической единицы на выходе делителя 4 до момента появления логической единицы на выходе фильтров 13 и 14. Появление логической единицы на выходе делителя 4 соответствует началу синусоиды напряжения питания рельсовой цепи. Появление логической единицы на выходе фильтров 13, 14 соответствует началу синусоиды напряжений на приемных концах. Таким образом, отсчитываются импульсы с генератора 1, количество которых пропорционально значению разности фаз между напряжениями питающего и приемного концов.

В зависимости от установленного направления на перегоне (определяется контактом реле направления) на выход Q мультиплексора 15 поступает информация от входов 1 или 2. Если движение нечетное (сверху вниз по рельсовой линии), то к выходу Q поступает информация о разности фаз от измерителя фаз 3. Другими словами, в регистр 23 поступает информация с выходного конца рельсовой цепи.

При подходе поезда к рельсовой цепи (со стороны изолирующего трансформатора 11) на выходах измерителей фаз 2 и 3 появляются разные значения двоичных кодов, характеризующие разности фаз обоих приемных концов. При этом компаратор 21 фиксирует эту разность наличием логического нуля на своем выходе, что устанавливает триггер 24 посредством блока выдержки времени 25 в единичное положение. При этом снимается потенциал логической единицы со второго входа логического элемента 5, что исключает подачу импульсов с генератора 1 на вход синхронизации регистра 23, и содержимое регистра не обновляется. Таким образом, при подходе поезда к рельсовой линии в регистре 23 сохраняется значение разности фаз между напряжением входного и питающего концов.

После ухода поезда значения на выходе измерителей фаз становятся примерно одинаковыми, что фиксирует первый компаратор 21. Вместе с тем текущее значение двоичного кода на выходе измерителя фаз 3 будет примерно соответствовать значению двоичного кода на выходе регистра 23.

Если на выходах обоих компараторов появляется сигнал ЛЕ, то посредством блока выдержки времени 25, логического элемента 26 и блока 27 триггер 24 сбрасывается (принимает исходное положение). На выходе этого триггера появляется сигнал ЛЕ, что позволяет обновлять информацию в регистре 23 на каждом такте генератора 1. Потенциал ЛЕ на выходе триггера 24 соответствует свободному состоянию рельсовой линии.

Анализ работы рельсовой цепи показывает, что предлагаемое устройство позволяет ей контролировать состояние путевого участка при снижении сопротивления изоляции ниже 0.1 Ом•км.

Для обеспечения безопасности движения поездов узлы устройства, исключая фильтры, изолирующие трансформаторы и генератор, должны быть троированы. При этом осуществляется контроль синхронной работы триггера 24.

Применение предлагаемой рельсовой цепи обеспечивает, по сравнению с существующими, следующие технико-экономические преимущества: повышается безопасность движения поездов вследствие уменьшения вероятности определения ложной свободности состояния рельсовой линии; сокращаются задержки поездов вследствие уменьшения вероятности определения ложной занятости состояния рельсовой линии.

Источники информации
1. Аркатов B.C. и др. Рельсовые цепи магистральных железных дорог.- М.: Транспорт, 1992, с. 97, фиг. 3.14а.

2. А.с. 1799787 от 07.03.93. Бюл. N 9 1993 г. B 61 L 23/16 (прототип).

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханикe, в частности к фазочувствительным рельсовым цепям. В рельсовую цепь, содержащую генератор, изолирующие трансформаторы, фильтры, резисторы, логический элемент И, дополнительно введены два измерителя фаз, усилитель, два компаратора, два блока выдержки времени, логический элемент И-НЕ, мультиплексор, триггер, контактное реле направления и делитель частоты. Последний связан с генератором, измерителем фаз, логическим элементом И и усилителем, подключенным к выходу соответствующего фильтра. Технический результат - повышение надежности работы при пониженном сопротивлении изоляции. 2 ил.

Рельсовая цепь, содержащая генератор, изолирующие трансформаторы, фильтры, резисторы, логический элемент И, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена двумя измерителями фаз, усилителем, двумя компараторами, двумя блоками выдержки времени, логическим элементом И-НЕ, мультиплексором, триггером, контактом реле направления и делителем частоты, вход которого соединен с выходом генератора, первыми входами обоих измерителей фаз и первым входом логического элемента И, а выход - с входом усилителя и вторыми входами измерителей фаз, третьи входы которых соединены с выходами первого и второго изолирующих трансформаторов, входы которых подсоединены к концам рельсовой линии, а к середине этой линии подсоединен выход третьего изолирующего трансформатора, вход которого соединен с выходом третьего фильтра, вход которого через ограничительный резистор подсоединен к выходам усилителя, выход первого измерителя фаз соединен с первым входом мультиплексора и первым входом первого компаратора, а выход второго измерителя фаз соединен со вторым входом мультиплексора, вторым входом первого компаратора и первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом регистра, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, а второй - с выходом логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом первого блока выдержки времени и первым входом логического элемента И-НЕ, вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход триггера соединен с выходом второго блока выдержки времени, к входу которого подсоединен выход логического элемента И-НЕ, ко второму входу которого подсоединен выход второго компаратора, к третьему входу мультиплексора через первый резистор подсоединен минусовой полюс источника питания, а через нормальный контакт реле направления - плюсовой, к четвертому входу мультиплексора через второй резистор подсоединен минусовой полюс источника питания, а через переведенный контакт реле направления - плюсовой.