РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ Российский патент 2002 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте и может быть использовано в системах интервального регулирования движения поездов.

Известна рельсовая цепь, содержащая источник питания, ограничитель, контакт маятникового трансмиттера, рельсовую линию и путевой приемник [1].

Недостатком рельсовой цепи является низкая надежность при снижении сопротивления изоляции ниже нормативного значения.

Известна также 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].

Недостаток известного устройства заключается в том, что при длительном нахождении подвижного состава на путевом участке могут возникнуть условия для ложного контроля свободности (интенсивное высыхание балласта).

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение надежности.

Технический результат достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая источник питания, выход которого через резистор и первый трансформатор подключен к одному концу рельсовой линии, к другому концу которой через второй трансформатор, первый выпрямитель и первый фильтр, подключен вход первого аналого-цифрового преобразователя, кроме того, предусмотрены второй выпрямитель, второй фильтр, второй аналого-цифровой преобразователь и постоянное запоминающее устройство снабжено управляющим реле, маятниковым трансмиттером, путевым реле и двумя его повторителями, первый и второй фронтовые контакты управляющего реле подсоединены к входу первого путевого трансформатора, а тыловые - к выходу второго, общие контакты - к выходу источника питания и одному из полюсов резистора, третий и четвертый фронтовые контакты этого же управляющего реле подсоединены к выходам второго путевого трансформатора, а тыловые - к входам первого, общие контакты этих тройников - к входам первого аналого-цифрового преобразователя, входы второго аналого-цифрового преобразователя через второй фильтр и второй выпрямитель подсоединены к полюсам резистора, а выходы обоих аналого-цифровых преобразователей подсоединены к входам постоянного запоминающего устройства, выход которого через усилитель подсоединен к обмотке путевого реле, фронтовой контакт которого подсоединен между плюсовым полюсом источника питания и пятым общим контактом управляющего реле, фронтовой контакт которого подсоединен к первому выводу обмотки первого повторителя путевого реле, а тыловой - через фронтовой контакт первого повторителя к первому выводу обмотки второго повторителя путевого реле, между плюсовым полюсом источника питания и первым выводом обмотки управляющего реле подсоединен фронтовой контакт маятникового трансмиттера, обмотка которого подсоединена к полюсам источника питания, вторые выводы обмоток путевого реле и его повторителей подсоединены к минусовому полюсу источника питания.

На фиг.1 изображена схема рельсовой цепи; на фиг.2 представлены зависимости тока приемного от тока источника в нормальном, шунтовом и контрольном режимах.

Рельсовая цепь (фиг.1) содержит генератор сигнальной частоты 1, выходы которого через резистор 2, первый и второй контакты 3.1 и 3.2 управляющего реле 3 подсоединены к первичной обмотке первого трансформатора 4, вторичная обмотка которого соединена с одним концом рельсовой линии 5, ко второму концу которой подсоединена первичная обмотка второго трансформатора 6, ко вторичной обмотке которого через третий и четвертый контакты управляющего реле 3.3, 3.4 подсоединен вход первого выпрямителя 7, выход которого через первый фильтр 8 подсоединен ко входу первого аналого-цифрового преобразователя 9, выходы которого подсоединены к одной части адресных входов программируемого постоянного запоминающего устройства 10, вторая часть адресных входов которого соединена с выходами второго аналого-цифрового преобразователя 11, входы которого соединены посредством второго фильтра 12 и второго выпрямителя 13 с полюсами резистора 2. Выход программируемого постоянного запоминающего устройства через усилитель 14 соединен с выводом обмотки путевого реле 15, второй вывод которого соединен с минусовым полюсом источника питания 16. Маятниковый трансмиттер 17 соединен с минусовым полюсом 16 и плюсовым полюсом источника питания 18. Выводы обмотки управляющего реле 3 через контакт маятникового трансмиттера 17.1 соединены с полюсами 16 и 18. Один вывод обмотки первого повторителя путевого реле 19 подсоединен к минусовому полюсу 16, а второй вывод путевого реле через фронтовые контакты управляющего реле 3.5 и путевого реле 15.1 - к полюсу 18. Вывод обмотки второго повторителя путевого реле 20 подсоединен к полюсу 16, второй вывод обмотки этого реле через фронтовой контакт первого повторителя путевого реле 19.1 подсоединен к пятому тыловому контакту управляющего реле 3.5.

Устройство работает следующим образом. Питание от генератора сигнальной частоты 1 посредством ограничивающего резистора 2, контактов управляющего реле 3.1 и 3.2, первый трансформатор 4 подается на вход рельсовой линии 5. Ток резистора 2 находится в зависимости от входного сопротивления рельсовой линии 5, т. е. от сопротивления изоляции рельсовой линии, величины и места наложения поездного шунта (на фиг. 1 шунт не показан). На другом конце рельсовой линии напряжение с рельс через трансформатор 6, контакты управляющего реле 3.3 и 3.4, первый выпрямитель 7 и первый фильтр 8 подается на вход первого аналого-цифрового преобразователя 9. Ток этого конца зависит от напряжения конца и входного сопротивления нагрузки (первый аналого-цифровой преобразователь), а также коэффициента трансформации второго трансформатора 6.

На вход второго выпрямителя поступает напряжение, пропорциональное току источника сигнальной частоты 1. Другими словами, на входе первого аналого-цифрового преобразователя сигнал зависящий от сопротивления передачи рельсовой цепи, а на входе второго аналого-цифрового преобразователя - зависящий от входного сопротивления рельсовой линии.

В отсутствие шунта каждому значению сопротивления передачи рельсовой цепи (напряжению на входе первого аналого-цифрового преобразователя) соответствует определенное значение входного сопротивления рельсовой линии с подключенной нагрузкой на конце (напряжение на входе второго аналого-цифрового преобразователя).

С выходов обоих аналого-цифровых преобразователей двоичные коды, соответствующие значениям упомянутых величин, подаются на вход программируемого постоянного запоминающего устройства и выбирают ту ячейку памяти, которая соответствует значению сопротивления передачи Zп и входному сопротивлению Zвх.

В ячейки памяти программируемого постоянного запоминающего устройства 10 в соответствии с расчетом или на основании экспериментальных данных предварительно заносится информация (программируется программируемое постоянное запоминающее устройство) о состоянии путевого участка. В ячейки, адрес которых соответствует соотношению Zвх - Zп (Zвх тире Zп), заносится логическая единица (путевой участок свободен), в остальных хранится логический ноль. С выхода программируемого постоянного запоминающего устройства 10 усиленный усилителем 14 сигнал воздействует на путевое реле 15.

Таким образом, при свободном состоянии путевого участка выбирается ячейка с запрограммированной логической единицей.

На фиг. 2 точки кривой 1 соответствуют адресам упомянутых ячеек. Эта кривая представлена в координатных осях Iр (ток релейного конца, вертикальная ось), Iн (ток начала рельсовой линии, горизонтальная ось). Таким образом, кривая Ip=f(Iн) есть отображение зависимости тока релейного конца рельсовой цепи от тока питающего.

Кривая 1 построена для различных значений сопротивлений изоляции. Метки на кривой 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 соответствуют сопротивлениям изоляции r_и 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0 Ом•км. На фиг. 2 приведены кривые 2, 3, 4, 5, которые выражают зависимость Ip=(Iн) в шунтовом режиме соответственно при сопротивлении изоляции 1,0; 10,0; 30,0 1000 Ом•км. Метки М на этих кривых соответствуют размещению шунта на расстоянии 0,2L от питающего (правого конца) рельсовой линии, где L=2600 м.

На фиг.2 приведены кривые с метками 6, 7, 8 и 9, соответствующие зависимостям Ip=f(Iн) в контрольном режиме при сопротивлениях изоляции 1,0; 10,0; 30,0 и 1000 Ом•км. Критическим сопротивлением является 30 Ом•км при повреждении рельсовой линии в середине. Расчет кривых производился при входных сопротивлениях по концам 0,4 Ом, эквивалентном напряжении источника питания 1В, сопротивлении рельс 5,0 Ом/км.

Из графиков 1-5 видно, что кривые 2, 3, 4 и 5 пересекают кривую 1, т.е. есть такие точки на рельсовой линии, где расположение нормативного шунта не может быть обнаружено вышеописанным устройством (пункты 1,2,4-16 на фиг.1).

Устранения этого недостатка возможно с помощью элементов 3, 17-20. Перечисленные элементы позволяют переключать питающий конец на релейный, а релейный - на питающий. Благодаря такому переключению осуществляется контроль наличия шунта в любой точке пути.

В качестве датчика импульсов на переключение концов рельсовой цепи предусмотрен маятниковый трансмиттер 17, контакт которого 17.1 создает цепь управляющему реле 3. Контакты этого реле 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4 переключают питающий и релейные концы, а контакт 3.5 выбирает цепь первого 19 или второго 20 путевого реле. Если путевое реле 15 возбуждено при возбужденном и обеспеченном состоянии реле 9, то под током оказываются оба повторителя путевого реле 19 и 20.

При возбужденном путевом реле 20 путевой участок свободен.

В качестве элементов схемы рельсовой цепи могут быть использованы узлы прототипа.

Для того чтобы осуществить контроль свободности путевого участка методом переключения питающего и релейного концов, необходимо, чтобы точка отсутствия контроля свободности была не в середине рельсовой линии. На фиг.2 точки М на кривых 2, 3, 4 и 5 отстоят на расстоянии 0,2L от питающего конца. Следовательно, точки пересечения кривой 1 с кривыми 2, 3, 4 и 5 находятся на расстоянии меньшем, чем 0,5 L, т.е. не в середине.

Кривые 6, 7, 8 и 9 соответствуют зависимостям Iр=f(Iн) в контрольном режиме при поврежденной в середине рельсовой нити. Эти кривые не пересекаются с линией 1, т.е. обеспечивается контрольный режим.

Таким образом, приведенная схема рельсовой цепи может быть использована на участке без изолирующих стыков при сопротивлении изоляции 1 Ом•км.

Исследования рельсовой цепи в шунтовом режиме при сопротивлениях шунта ниже 0,06 Ом и сопротивлении изоляции 1,0 - ∞ Ом•км показывают, что и эти условия приемлемы для работы рельсовой цепи. Однако при понижении сопротивления изоляции ниже 1,0 Ом•км существенно возрастает потребление энергии.

Использование в народном хозяйстве данного способа позволяет повысить надежность рельсовой цепи в шунтовом режиме и повысить безопасность движения на железнодорожном транспорте.

Источники информации
1. Котляренко Н. Ф. и др. Путевая блокировка и авторегулировка.-М.: Транспорт.-1983 г., стр. 46, фиг.3.9.

2. А.с. 1799787, 07.03.93. Бюл. N 9? 1993 г., В 61 L 23/16 (прототип).

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и предназначено для использования в системах регулирования движения поездов. Источник питания через резистор и первый трансформатор подключен к одному концу рельсовой линии, к другому концу которой через второй трансформатор, первый выпрямитель и первый фильтр подключен первый аналого-цифровой преобразователь. Первый и второй фронтовые контакты управляющего реле подсоединены к входу первого трансформатора, а тыловые - к выходу второго, общие контакты - к выходу источника питания и одному из полюсов резистора. Третий и четвертый фронтовые контакты этого же управляющего реле подсоединены к выходам второго трансформатора, а тыловые - к входам первого, общие контакты этих тройников - к входам первого аналого-цифрового преобразователя. Второй аналого-цифровой преобразователь через вторые фильтр и выпрямитель подключен к полюсам резистора. Выходы обоих аналого-цифровых преобразователей подсоединены к входам постоянного запоминающего устройства. Фронтовой контакт путевого реле подсоединен между плюсовым полюсом источника питания и пятым общим контактом управляющего реле. Технический результат - повышение надежности работы при пониженном сопротивлении изоляции. 2 ил.

Рельсовая цепь, содержащая источник питания, выход которого через резистор и первый трансформатор подключен к одному концу рельсовой линии, к другому концу которой через второй трансформатор, первый выпрямитель и первый фильтр подключен вход первого аналого-цифрового преобразователя, второй выпрямитель, второй фильтр, второй аналого-цифровой преобразователь и постоянное запоминающее устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена управляющим реле, маятниковым трансмиттером, путевым реле и двумя его повторителями, первый и второй фронтовые контакты управляющего реле подсоединены к входу первого путевого трансформатора, а тыловые - к выходу второго, общие контакты - к выходу источника питания и одному из полюсов резистора, третий и четвертый фронтовые контакты этого же управляющего реле подсоединены к выходам второго путевого трансформатора, а тыловые - к входам первого, общие контакты этих тройников - к входам первого аналого-цифрового преобразователя, входы второго аналого-цифрового преобразователя через второй фильтр и второй выпрямитель подсоединены к полюсам резистора, а выходы обоих аналого-цифровых преобразователей подсоединены к входам постоянного запоминающего устройства, выход которого через усилитель подсоединен к обмотке путевого реле, фронтовой контакт которого подсоединен между плюсовым полюсом источника питания и пятым общим контактом управляющего реле, фронтовой контакт которого подсоединен к первому выводу обмотки первого повторителя путевого реле, а тыловой - через фронтовой контакт первого повторителя к первому выводу обмотки второго повторителя путевого реле, между плюсовым полюсом источника питания и первым выводом обмотки управляющего реле подсоединен фронтовой контакт маятникового трансмиттера, обмотка которого подсоединена к полюсам источника питания, вторые выводы обмоток путевого реле и его повторителей подсоединены к минусовому полюсу источника питания.