РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ Российский патент 2002 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в системах интервального регулирования движения поездов (ИРДП) для контроля состояния путевых участков.

Известна рельсовая цепь, содержащая источник питания, ограничитель, рельсовую линию и путевое реле [1].

Недостатком данной рельсовой цепи является низкая надежность работы при понижении сопротивления изоляции ниже 1 Ом•км.

Известна также рельсовая цепь, содержащая первый и второй генераторы сигнальной частоты, выходы которых через контакты трансмиттерных реле, фронтовые контакты переключающих реле, первый и второй ограничители, первый и второй трансформаторы подключены к концам рельсовой линии, а к тыловым контактам переключающих реле через первый и второй фильтры подключены обмотки первого и второго путевых реле [2].

Недостатком данной рельсовой цепи является низкая надежность работы при понижении сопротивления изоляции ниже 1 Ом•км.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Целью изобретения является повышение надежности работы рельсовой цепи за счет контроля разности токов приемного конца рельсовой линии при разных сопротивлениях ограничителей.

Указанная цель достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая генератор переменного тока, подсоединенный к одному концу рельсовой линии через первый ограничитель, контакты управляющего и переключающего реле и первый трансформатор, а к другому - путевое реле через второй трансформатор, контакты переключающих реле, фильтр и выпрямитель, дополнительно снабжена вторым ограничителем, первым, вторым, третьим и четвертым конденсаторами, первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями, вычитателем, логическим элементом И, усилителем, еще одним контактом переключающего реле, первым и вторым путевыми реле, первым и вторым маятниковыми трансмиттерами, которые соединены следующим образом: к первому выходу генератора подсоединен первый тыловой контакт и третий фронтовой контакт переключающего реле, а ко второму - полюса первого и второго ограничителей, другие полюса которых соответственно соединены с первыми тыловым и фронтовым контактами управляющего реле, общий контакт которого соединен со вторым тыловым и четвертым фронтовым контактами управляющего реле, второй общий контакт переключающего реле соединен с одним выводом первичной обмотки первого путевого трансформатора, второй вывод которого соединен с первым общим контактом переключающего реле, а выводы вторичной обмотки первого путевого трансформатора соединены с рельсами одного конца рельсовой линии, ко второму концу которой подсоединена первичная (путевая) обмотка второго трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с общими третьим и четвертым контактами переключающего реле, третий тыловой контакт переключающего реле соединен с первым фронтовым контактом этого же реле и с одним из входов фильтра, четвертый тыловой контакт переключающего реле соединен со вторым фронтовым контактом этого же реле и вторым входом фильтра, выходы которого соединены с входами выпрямителя, один из выходов которого соединен с первыми полюсами первого и второго конденсаторов и первыми входами первого и второго аналого-цифрового преобразователя, второй выход выпрямителя соединен со вторым общим контактом управляющего реле, тыловой контакт которого соединен со вторым полюсом первого конденсатора и вторым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с первым входом вычитателя, вторые входы которого соединены с выходами второго аналого-цифрового преобразователя, а выходы двух старших разрядов - с входами логического элемента И, выход которого соединен с усилителем, выход которого соединен с пятым общим контактом переключающего реле, тыловой контакт которого соединен с полюсом обмотки первого путевого реле и третьего конденсатора, а фронтовой - с полюсом второго путевого реле и четвертого конденсатора, вторые полюса обоих путевых реле и конденсаторов соединены с минусовыми полюсами источника питания, который также подсоединен к первым выводам обмоток управляющего, переключающего и путевого реле, плюсовой полюс соединен через фронтовой контакт первого маятникового трансмиттера со вторым выводом обмотки управляющего реле, через контакты второго маятникового трансмиттера со вторым выводом обмотки переключающего реле, через фронтовые контакты первого и второго путевого реле со вторым выводом путевого реле, а также со вторыми выводами обоих обмоток маятниковых трансмиттеров.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием второго ограничителя, четырьмя конденсаторами, первым и вторым путевыми реле, двумя аналого-цифровыми преобразователями, вычитателем, усилителем и двумя маятниковыми трансмиттерами и их связями с остальными элементами.

Устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение технического решения с аналогами показывает, что перечисленные элементы широко известны. Однако их введение в указанной связи с остальными элементами схемы в предлагаемую рельсовую цепь с целью повышения надежности работы путем контроля разности токов приемного конца рельсовой линии при разных сопротивлениях ограничителей не известна и это позволяет контролировать состояние путевого участка при пониженном сопротивлении изоляции (до 0,2 Ом•км).

Введение второго ограничителя, первого, второго, третьего и четвертого конденсаторов, первого и второго аналого-цифрового преобразователей, вычитателя, логического элемента И, усилителя, еще одного контакта переключающего реле, первого и второго путевых реле, первого и второго маятниковых трансмиттеров является необходимым и достаточным для выполнения поставленной цели.

Поэтому можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия" и "изобретательский уровень".

На чертеже представлена схема рельсовой цепи.

Рельсовая цепь содержит генератор 1, первый и второй ограничители 2 и 3, управляющее реле 4 с контактами 4.1 и 4.2, переключающее реле 5 с контактами 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, первый и второй путевые трансформаторы 6 и 7, рельсовую линию 8, фильтр 9, выпрямитель (мостовая схема) 10, конденсаторы 11, 12, 13, 14, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 15 и 16, вычитатель 17, логический элемент И 18, усилитель 19, первое путевое реле 20 с контактом 20.1, второе путевое реле 21 с контактом 21.1, путевое реле 22, первый маятниковый трансмиттер 23 с контактом 23.1, второй маятниковый трансмиттер 24 с контактом 24.1, плюсовой полюс источника питания 25 и минусовой 26.

Элементы рельсовой цепи соединены следующим образом. К первому выходу генератора 1 подсоединены тыловой контакт 5.1 и фронтовой 5.3, а ко второму - полюса первого и второго ограничителей 2 и 3, вторые полюса которых подсоединены соответственно к тыловому и фронтовому контакту управляющего реле 4.1, к общему контакту которого подсоединены тыловой контакт 5.2 и фронтовой 5.4. К общим контактам 5.1 и 5.2 подключена первичная обмотка первого путевого трансформатора 11, вторичная обмотка которого подключена к одному концу рельсовой линии 8, к другому концу которой подсоединена первичная (путевая) обмотка второго путевого трансформатора 7, вторая обмотка которого подсоединена к общим контактам 5.3 и 5.4.

Тыловой контакт 5.3 соединен с фронтовым контактом 5.1 и одним входом фильтра 9, второй вход которого соединен с тыловым контактом 5.4 и фронтовым - 5.1. Выходы фильтра 9 соединены со входами выключателя 10, один выход которого соединен с одними полюсами конденсаторов 11 и 12, а также с первыми входами аналого-цифровых преобразователей 15 и 16, второй выход фильтра соединен с общим контактом 4.1. Тыловой контакт 4.2 соединен со вторым полюсом конденсатора 11 и вторым входом аналого-цифрового преобразователя 15. Фронтовой контакт 4.2 соединен со вторым полюсом конденсатора 12 и вторым входом аналого-цифрового преобразователя 16. Выходы обоих аналого-цифровых преобразователей соединены с входами вычитателя 17, выходы старших разрядов которого соединены с логическим элементом 18, выход которого соединен с входом усилителя 19, выход которого соединен с общим контактом 5.5, тыловой контакт которого соединен с полюсом обмотки реле 20 и полюсом конденсатора 13, а фронтовой - с полюсом обмотки реле 21 и полюсом конденсатора 14. Полюс путевого реле 22 через фронтовые контакты 26.1 и 25.1 соединен с полюсом источника питания 25. К этому полюсу подсоединены выводы обмоток маятниковых трансмиттеров 23 и 24. К полюсу 25 также подсоединены полюса обмоток реле 5 и 6 соответственно через контакты 23.1 и 24.1. К минусовому полюсу источника питания 26 подсоединены выводы обмоток приборов 5, 6, 22, 23, 24, 20, 21, а также полюса конденсаторов 13 и 14.

Рельсовая цепь работает следующим образом.

Маятниковые трансмиттеры взяты соответственно типов МТ1 и МТ2 [3], аналого-цифровые преобразователи описаны в [4], вычитатель представлен в [5] , генератор и фильтр описаны в [6] (стр.77 - генератор, стр. 83 - путевой приемник, входные контуры вместе с VT1 и VT2 могут быть использованы в качестве фильтра - позиция 9).

Переключающее реле 5 своими контактами 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 переключает питающий и приемные концы. Это необходимо потому, что шунтовой эффект обеспечивается только от середины до приемного конца. При каждом подключении концов за счет МТ2 (через каждые 0,75 с) на питающем конце происходит поочередное подключение ограничителя 2 (носит емкостной характер) и ограничителя 3 (носит индуктивный характер). Это переключение ограничителей обеспечивается маятниковым трансмиттером (через каждые 0,3 с). В момент, когда включен ограничитель 2, на приемном конце заряжается конденсатор 11, а при включении ограничителя 3 заряжается конденсатор 12. В цепи заряда конденсатора включены приборы схемы 1, 2, 4.1, 5.1, 5.2, 6, 8, 7, 5.3, 5.4, 9 и 10. В цепи заряда конденсатора 12 включены те же приборы, но вместо ограничителя 2 включен ограничитель 3.

Из-за разных ограничителей напряжения на конденсаторах 11 и 12 существенно отличаются. Причем при свободной рельсовой цепи разница напряжений гораздо больше, чем при занятой. Следует отметить, что наибольшая разность напряжений приходится на сопротивление изоляции от 1 до 5 Ом•км, в зависимости от значений ограничителей и длины рельсовой линии.

Напряжения на конденсаторах (аналоговый сигнал) переводится в двоичный код аналого-цифровыми преобразователями и вычитателем 17 определяется разница между упомянутыми напряжениями. Подключение логического элемента 18 к части выходов вычитателя 17 определяет то пороговое значение разности напряжений, при котором рельсовая линия является свободной. Потенциал логической единицы с выхода элемента 18 усиливается в усилителе 19 и в зависимости от состояния контакта 5.5 возбуждается первое 20 или второе 21 путевое реле. Конденсаторы 13 и 14 исключают отпадание якорей упомянутых реле в паузах подпитки этих реле через контакт 5.5.

Если оба путевых реле возбуждены, т.е. свободны и правая, и левая части рельсовой линии, то через контакты 20.1 и 21.1 возбуждается путевое реле 22.

Аналитические исследования показывают, что работоспособность предложенной рельсовой цепи возможна при сопротивлении изоляции выше 0,2 Ом•км.

При нормативном сопротивлении изоляции может быть существенно увеличена длина рельсовой линии (1,0-2,0 км).

Применение предлагаемой рельсовой цепи обеспечивает повышение работоспособности рельсовой цепи при пониженном сопротивлении изоляции, повышение безопасности 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., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Рельсовые цепи, анализ работы и техническое обслуживание. - М.: Транспорт, 1990, стр.87.

2. Аркатов B. C., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Рельсовые цепи, анализ работы и техническое обслуживание. - М.: Транспорт, 1990, стр.300 (прототип).

3. Архипов Е.В., Гуревич В.Н. Справочник электромонтера СЦБ. - М.: Транспорт, 1999, стр. 197.

4. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - М.: Радио и связь, 1988, стр.219.

5. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л.: Энергоатомиздат, 1986, стр.139.

6. Дмитриев B.C., Минин В.А. Системы автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты. - М.: Транспорт, 1992, стр.77, 83.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в системах интервального регулирования движения поездов для контроля состояния путевых участков. Генератор переменного тока подсоединен к одному концу рельсовой линии через первый ограничитель, контакты управляющего и переключающего реле и первый трансформатор. К другому концу подключено путевое реле через второй трансформатор, контакты переключающего реле, фильтр и выпрямитель. Общий контакт управляющего реле соединен со вторым тыловым и четвертым фронтовым контактами переключающего реле. Второй общий контакт переключающего реле соединен с одним выводом первичной обмотки первого путевого трансформатора, второй вывод которого соединен с первым общим контактом переключающего реле, а выводы вторичной обмотки первого путевого трансформатора соединены с рельсами одного конца рельсовой линии, причем один из выходов выпрямителя соединен с первыми полюсами первого и второго конденсаторов и первыми входами первого и второго аналого-цифрового преобразователя. Два путевых реле связаны с выходом вычитателя. Обмотки управляющего и переключающего реле связаны с источником питания через контакты соответствующих маятниковых трансмиттеров. Технический результат - повышение надежности работы при пониженном сопротивлении изоляции. 1 ил.

Рельсовая цепь, содержащая генератор переменного тока, подсоединенный к одному концу рельсовой линии через первый ограничитель, контакты управляющего и переключающего реле и первый трансформатор, а к другому - путевое реле через второй трансформатор, контакты переключающего реле, фильтр и выпрямитель, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена первым, вторым, третьим и четвертым конденсаторами, первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями, вычитателем, логическим элементом И, усилителем, еще одним контактом переключающего реле, первым и вторым путевыми реле, первым и вторым маятниковыми трансмиттерами, вторым ограничителем, полюса которого вместе с полюсами первого ограничителя соединены с генератором, другие полюса ограничителей соответственно соединены с первыми тыловым и фронтовым контактами управляющего реле, первый общий контакт которого соединен со вторым тыловым и четвертым фронтовым контактами переключающего реле, второй общий контакт переключающего реле соединен с одним выводом первичной обмотки первого путевого трансформатора, второй вывод которого соединен с первым общим контактом переключающего реле, а выводы вторичной обмотки первого путевого трансформатора соединены с рельсами одного конца рельсовой линии, причем один из выходов выпрямителя соединен с первыми полюсами первого и второго конденсаторов и первыми входами первого и второго аналого-цифрового преобразователя, второй выход выпрямителя соединен со вторым общим контактом управляющего реле, тыловой контакт которого соединен со вторым полюсом первого конденсатора и вторым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с первыми входами вычитателя, вторые входы которого соединены с выходами второго аналого-цифрового преобразователя, а выходы двух старших разрядов - с входами логического элемента И, выход которого соединен с усилителем, выход которого соединен с пятым общим контактом переключающего реле, тыловой контакт которого соединен с полюсом обмотки первого путевого реле и третьего конденсатора, а фронтовой - с полюсом второго путевого реле и четвертого конденсатора, вторые полюса обоих путевых реле и конденсаторов соединены с минусовыми полюсами источника питания, который также подсоединен к первым выводам обмоток управляющего, переключающего и путевого реле, плюсовой полюс соединен через фронтовой контакт первого маятникового трансмиттера со вторым выводом обмотки управляющего реле, через контакты второго маятникового трансмиттера со вторым выводом обмотки переключающего реле, через фронтовые контакты первого и второго путевого реле со вторым выводом путевого реле, а также со вторыми выводами обоих обмоток маятниковых трансмиттеров.