СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТОКОПРОВОДЯЩИХ РЕЛЬСОВЫХ СТЫКОВ Российский патент 2007 года по МПК B61L23/00 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано при техническом обслуживании рельсовых цепей.

Известен способ контроля состояния токопроводящих стыков, согласно которому сопротивление контролируемого стыка и сопротивление одного метра сплошного рельса подключают к двум плечам измерительного моста, уравновешивают мост изменением соотношения сопротивлений в двух остальных плечах моста и по соотношению сопротивлений в этих двух плечах, после уравновешивания моста, определяют - во сколько раз сопротивление стыка больше сопротивления отрезка целого рельса длиной один метр [1]. Способ этот неудобен для массового контроля сопротивления токопроводящих стыков и не дает возможности выделять в неисправном стыке неисправный элемент - один из стыковых соединителей или накладки.

Известен также способ двух вольтметров, когда измеряют падение напряжения от тягового и/или сигнального тока на токопроводящем стыке и на одном метре сплошного рельса, а затем, зная удельное сопротивление рельсов электрическому току, по ним протекающему, вычисляют соотношение сопротивлений токопроводящего стыка и одного метра сплошного рельса [2]. Способ этот гораздо более удобен для практических приложений, однако и он не позволяет диагностировать, какой элемент неисправен.

Целью изобретения является обеспечение возможности диагностирования того, какой из элементов токопроводящего стыка вызвал его неисправность: один из стыковых рельсовых соединителей или накладки.

Это достигается тем, что с целью обеспечения процесса диагностирования состояния элементов токопроводящего стыка дополнительно измеряют токи в основном и дублирующем стыковых рельсовых соединителях, вычисляют относительные значения тока в каждом соединителе делением произведения тока через соответствующий соединитель и удельного электрического сопротивления рельсов этому току на падение напряжения на одном метре сплошного рельса, вычисляют относительное значение тока через рельсовые накладки вычитанием из единицы суммы токов в стыковых соединителях, помноженной на удельное электрическое сопротивление рельсов и деленной на падение напряжения на одном метре сплошного рельса, и затем сравнением найденных относительных значений токов в элементах стыка с допускаемыми их значениями делают заключение о неисправности тех элементов, относительное значение токов в которых меньше их допускаемых значений.

На чертеже показаны распределения токов в элементах токопроводящего стыка и измеряемые падения напряжений.

Ток I_р в рельсе 1 при протекании через токопроводящий стык 2 разделяется на ток I_н в накладках 3, ток I_cс1 в основном стыковом соединителе 4 и ток I_сс2 в дублирующем стыковом соединителе 5. Для осуществления предлагаемого способа диагностирования состояния элементов токопроводящего стыка необходимо измерение падения напряжения на стыке U_c и на отрезке сплошного рельса U_o длиной l_о, а также ток I_cc1 в основном и ток I_сс2 в дублирующем стыковых соединителях. Падения напряжения можно измерить милливольтметрами, а токи I_cc1 и I_cc2 - измерительными клещами.

При необходимости диагностирования состояния элементов токопроводящего рельсового стыка задается длина l_о=1 м отрезка сплошного рельса, на котором будет измеряться падение напряжения U_o, а также в соответствии с типом рельса 1 по справочным данным находится численное значение удельного сопротивления рельсов z_p, Ом/м.

Затем измеряют падения напряжения: U_c на стыке 2 и U_о на отрезке сплошного рельса длинной один метр, а также токи I_cc1 - в основном стыковом рельсовом соединителе 4 и I_сс2 - в дублирующем стыковом рельсовом соединителе 5. Ток I_н в накладках 3 находится по результатам вычислений.

В соответствии с типами применяемых основного 4 и дублирующего 5 рельсовых стыковых соединителей задаются нормативными относительными значениями распределения тока в рельсе I_р по элементам токопроводящего стыка:

- относительное нормативное значение тока в накладках;

- относительное нормативное значение тока в основном стыковом соединителе;

- относительное нормативное значение тока в резервном стыковом соединителе;

Измеренное падение напряжения на стыке пропорционально сопротивлению стыка Z_c:

а измеренное падение напряжения на отрезке рельса с фиксированной длиной l_о=1 м:

Отношение этих напряжений:

где .

Следовательно, отношение напряжений U_c и U_o пропорционально величине сопротивления токопроводящего стыка Z_c. Численные значения удельного электрического сопротивления рельсов z_p и длины l_о=1 м отрезка сплошного рельса, на котором измеряется падение напряжения, известны.

Следовательно, фактическое текущее сопротивление токопроводящего стыка из (3):

Сравнение найденного значения сопротивления Z_c с его допустимым верхним значением позволяет судить, исправен или нет стык. Если стык неисправен, для определения того, какой элемент стыка неисправен, выполняют следующие операции.

По результатам измерений вычисляют ток в рельсе:

Тогда относительное фактическое значение тока в основном рельсовом соединителе:

относительное фактическое значение тока в дублирующем рельсовом соединителе:

относительное фактическое значение тока в накладках:

Вычисленные относительные значения токов в элементах рельсового стыка сравнивают с их соответствующими нормативными значениями. Неисправным считается тот элемент, фактическое относительное значение тока по которому меньше нормативного, то есть фактическое электрическое сопротивление которого больше нормативного.

Таким образом, предложенный способ позволяет использованием нескольких дополнительных измерительных и вычислительных операций диагностировать состояние элементов рельсового токопроводящего стыка. Предложенный способ, по сути, является способом неразрушающего контроля состояния элементов рассматриваемых стыков.

Эксперименты по диагностированию состояния элементов токопроводящих рельсовых стыков на магистральных железных дорогах с использованием предложенного способа подтвердили достаточную для практических целей точность определения текущего состояния рассматриваемых элементов.

Литература

1. Аркатов B.C., Кравцов Ю.А., Степенский Б.М. Рельсовые цепи. Анализ работы и техническое обслуживание. - М.: Транспорт, 1990. - 295 с.

2. Авторское свидетельство №1792861, кл. В61L 23/16. Стыкоизмеритель для электрифицированных железнодорожных линий / В.И.Шаманов, К.С.Мухамеджанов, Л.В.Никулин, В.Л.Михалдык, Б.М.Ведерников.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и обеспечивает возможность диагностирования исправности элементов токопроводящего стыка за счет выполнения дополнительных операций. При дополнительном измерении токов в основном и дублирующем стыковых рельсовых соединителях вычисляют относительные значения тока в каждом соединителе делением произведения тока через соответствующий соединитель и удельного электрического сопротивления рельсов этому току на падение напряжения на одном метре сплошного рельса. Относительное значение тока через рельсовые накладки вычисляют вычитанием из единицы суммы токов в стыковых соединителях, помноженной на удельное электрическое сопротивление рельсов и деленной на падение напряжения на одном метре сплошного рельса. При сравнении найденных относительных значений токов в элементах стыка с допускаемыми их значениями делают заключение о неисправности тех элементов, относительное значение токов в которых меньше их допускаемых значений. Технический результат направлен на повышение точности измерений. 1 ил.

Способ диагностирования состояния элементов токопроводящих рельсовых стыков, заключающийся в том, что измеряют падение напряжения от тягового и сигнального тока на токопроводящем стыке и на одном метре сплошного рельса, вычисляют отношение этих напряжений и сравнением полученного результата с допускаемой величиной этого отношения определяют, исправен или неисправен этот стык, отличающийся тем, что, с целью обеспечения процесса диагностирования состояния элементов токопроводящего стыка, дополнительно измеряют токи в основном и дублирующем стыковых рельсовых соединителях, вычисляют относительные значения тока в каждом соединителе делением произведения тока через соответствующий соединитель и удельного электрического сопротивления рельсов этому току на падение напряжения на одном метре сплошного рельса, вычисляют относительное значение тока через рельсовые накладки вычитанием из единицы суммы токов в стыковых соединителях, помноженной на удельное электрическое сопротивление рельсов и деленной на падение напряжения на одном метре сплошного рельса, и затем сравнением найденных относительных значений токов в элементах стыка с допускаемыми их значениями делают заключение о неисправности тех элементов, относительное значение токов в которых меньше их допускаемых значений.