РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ Российский патент 2008 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к тональным рельсовым цепям.

Известны частотные рельсовые цепи [Аркатов B.C. и др. Рельсовые цепи магистральных железных дорог. - М.: Транспорт, 1992 (стр.332-336), Дмитриев B.C., Минин В.А. Системы автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты. - М.: Транспорт, 1992 (стр.83-87)]. В качестве порогового элемента в нем используется триггер на транзисторах VT7 и VT8 [Дмитриев B.C., Минин В.А. Системы автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты. - М.: Транспорт, 1992 (стр.83, рис 2.23)].

Недостатком известных рельсовых цепей является большее количество жил кабеля для соединения путевых трансформаторов (дроссель-трансформаторов) с генератором и приемником.

Известна рельсовая цепь, содержащая источник питания, фильтр, ограничитель тока, два АЦП, регистр памяти и два программируемые постоянные запоминающие устройства [А.с. 1799787. Рельсовая цепь. Полевой Ю.И. и др. МПК: B61L 23/16, опубл. 07.03.1993 г., БИ №9].

Недостатком известной рельсовой цепи является то, что она не обеспечивает достаточно надежный контроль состояния путевого участка при снижении сопротивления изоляции существенно ниже нормативного.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение надежности работы (достоверности) рельсовой цепи за счет контроля соответствия напряжений по концам рельсовых линий.

Технический результат достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая путевой генератор, первое и второе устройства согласования, первый и второй выпрямители, первый и второй программируемые постоянные запоминающие устройства, регистр, первый и второй логические элементы И, первый и второй аналогово-цифровые преобразователи, рельсовую линию и генератор тактовых импульсов, дополнительно снабжена второй рельсовой линией, третьим согласующим устройством, третьим и четвертым программируемыми постоянными запоминающими устройствами, вторым, третьим и четвертым регистрами, первым, вторым и третьим компараторами, первым, вторым, третьим, четвертым и пятым триггерами, третьим и четвертым логическими элементами И, логическим элементом НЕ, тыловым контактом путевого реле предыдущей рельсовой цепи (РЦ), путевым реле рассматриваемой РЦ и его фронтовым контактом, кнопкой, причем к выходу генератора подсоединен вход первого устройства согласования, выход которого соединен с входным концом второй рельсовой линии и выходным концом первой рельсовой линии, к входному концу которой подсоединен вход второго устройства согласования, к выходу которого подсоединен вход первого выпрямителя, к выходу которого подсоединен вход первого аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом D третьего регистра и со входами А четвертого, третьего, второго и первого программируемых постоянных запоминающих устройств, выход Q последнего из которых соединен со входами А второго и первого компараторов, выход «<» которого соединен с входом S первого регистра, выход Q которого соединен с первым выводом обмотки путевого реле П рассматриваемой РЦ и с вторым входом четвертого логического элемента И, второй вывод обмотки путевого реле П рассматриваемой РЦ соединен с плюсовым полюсом источника питания, а инверсный выход первого триггера Q соединен с входами R второго, третьего, четвертого триггеров, вход R первого триггера соединен с входом R пятого триггера и выходом первого логического элемента И, первый вход которого соединен с общим контактом кнопки, тыловой контакт которого соединен с плюсовым полюсом источника питания, а фронтовой контакт кнопки соединен с выходом третьего логического элемента И, второй вход которого соединен с входом логического элемента НЕ и выходом Q четвертого триггера, вход S которого соединен с выходом Q четвертого программируемого постоянного запоминающего устройства, а инверсный выход логического элемента НЕ подсоединен к второму входу второго логического элемента И, выход которого соединен со входом S третьего триггера, выход Q которого подсоединен к первому входу третьего логического элемента И, а первый вход второго логического элемента И соединен с третьим входом четвертого логического элемента И и с выходом Q второго триггера, вход S которого соединен с выходом «>» второго компаратора, вход В которого соединен с выходом Q второго регистра, вход D которого соединен с выходом Q третьего программируемого постоянного запоминающего устройства, а вход С второго регистра соединен со входом С первого регистра, которые соединены с фронтовым контактом реле П рассматриваемой РЦ, общий контакт которого соединен с тыловым контактом путевого реле П предыдущей рельсовой цепи, общий контакт которого соединен с плюсовым полюсом источника питания, а второй вход первого логического элемента И соединен с инверсным выходом пятого триггера, вход S которого соединен с выходом четвертого логического элемента И, первый вход которого подсоединен ко входу «<» третьего компаратора, вход А которого соединен с выходом Q третьего регистра и входом D четвертого регистра, а вход В третьего компаратора соединен с выходом Q четвертого регистра, вход С которого соединен со входом С третьего регистра и с выходом тактового генератора, вход В первого компаратора соединен с выходом Q первого регистра, вход D которого соединен с выходом Q второго программируемого постоянного запоминающего устройства, вход В которого соединен со входами В первого, третьего, четвертого программируемых постоянных запоминающих устройств и с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, вход которого соединен с выходом третьего устройства согласования, вход которого подсоединен к выходному концу второй рельсовой линии.

На чертеже приведена схема соединения приборов рельсовой цепи.

На чертеже изображены источник питания 1, первое устройство согласования 2, первая рельсовая линия 3, второе устройство согласования 4, первый выпрямитель 5, первый аналогово-цифровой преобразователь 6, вторая рельсовая линия 7, третье устройство согласования 8, второй выпрямитель 9, второй аналогово-цифровой преобразователь 10, первый, второй, третий и четвертый программируемые постоянные запоминающие устройства 11, 12, 13 и 14, первый, второй, третий и четвертый регистры 15, 16, 17 и 18, первый, второй и третий компараторы 19, 20 и 21, первый, второй, третий и четвертый логические элементы И 22, 23, 24 и 25, первый, второй, третий, четвертый и пятый триггеры 26, 27, 28, 29 и 30, логический элемент НЕ 31, кнопка 32, путевое реле 33 рассматриваемой РЦ, плюсовой полюс источника питания 34, тыловой контакт путевого реле 35 предыдущей РЦ, фронтовой контакт первого реле 36, тактовой генератор 37.

Элементы соединены следующим образом: к источнику питания через первое устройство согласования 2 подсоединены выходной конец первой рельсовой линии 3 и входной конец второй рельсовой линии 7. Ко входному концу рельсовой линии 3 через второе устройство согласования 4, первый выпрямитель 5 подсоединен вход первого аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) 6. К выходному концу рельсовой линии 7 через третье устройство согласования 8, второй выпрямитель 9 подсоединен вход второго АЦП 10. Выход первого АЦП 6 соединен со входами А первого, второго, третьего и четвертого программируемых постоянных запоминающих устройств (ППЗУ) 11, 12, 13, 14 и входом D третьего регистра (РГ) 17. Выход второго АЦП 10 соединен со входами В первого, второго, третьего и четвертого ППЗУ 11, 12, 13 и 14. Выход Q первого ППЗУ 11 соединен с входами А первого компаратора КОМ 19 и второго КОМ 20. Выход «<» первого КОМ 19 соединен со входом S первого триггера (ТР) 26, выход Q которого соединен с первым выводом обмотки путевого реле 32 рассматриваемой РЦ, второй вывод которой соединен с плюсовым полюсом источника питания 34, выход Q первого ТР 26 также подсоединен ко второму входу четвертого логического элемента И 25. Инверсный выход Q первого ТР 26 подсоединен ко входам R второго, третьего и четвертого триггеров 27, 28, 29. Вход R первого ТР 26 соединен с входом R пятого ТР 30 и с выходом первого логического элемента И 22, первый вход которого соединен с общим контактом кнопки 32, тыловой контакт которого соединен с плюсовым полюсом источника питания 34, а фронтовой контакт кнопки 32 соединен с выходом третьего логического элемента И 24, а второй вход первого логического элемента И 22 соединен с инверсным выходом Q пятого ТР 30, вход S которого соединен с выходом четвертого логического элемента И 25, первый вход которого соединен с выходом «<» третьего КОМ 21, вход А которого соединен с выходом Q третьего РГ 17 и входом D четвертого РГ 18. Вход В третьего КОМ 21 соединен с выходом Q четвертого РГ 18, вход С которого соединен со входом С третьего РГ 17 и с выходом тактового генератора 37, а третий вход четвертого логического элемента И 25 соединен с выходом Q второго ТР 27. Выход второго ППЗУ 12 соединен с входом D первого РГ 15, выход Q которого соединен с входом В первого КОМ 19, вход С первого РГ 15 соединен с входом С второго РГ 16, которые соединены с фронтовым контактом 36 реле рассматриваемой РЦ, общий контакт которого соединен с тыловым контактом 35 реле предыдущей рельсовой цепи, общий контакт которого подсоединен к плюсовому полюсу 37 источника питания. Выход третьего ППЗУ 13 соединен с входом D второго РГ 16, выход Q которого соединен с входом В второго КОМ 20, выход «>» которого соединен со входом S второго ТР 27, выход Q которого соединен с первым входом второго логического элемента И 23. Выход четвертого ППЗУ 14 соединен с входом S четвертого ТР 29, выход Q которого соединен со вторым входом третьего логического элемента И 24 и со входом логического элемента НЕ 31, инверсный выход которого соединен со вторым входом второго логического элемента И 23, выход которого соединен со входом S третьего ТР 28, выход Q которого соединен с первым входом третьего логического элемента И 24.

Работа рельсовой цепи происходит следующим образом. Питание от источника питания 1 через первое устройство согласования 2, первую рельсовую линию 3, второе устройство согласования 4, выпрямитель 5 поступает на вход первого АЦП 6. На вход второго АЦП 10 также поступает питание от источника 1 через второй выпрямитель 9, третье согласующее устройство 8 и вторую рельсовую линию 7. Двоичные коды на выходах АЦП 6 и 10 характеризуют напряжения по концам рельсовых линий. Для каждого значения сопротивления изоляции рельсовой линии 3 и 7 напряжению на входе первого АЦП 6 строго соответствует напряжение на входе другого АЦП. При отсутствии подходящего поезда (рельсовая цепь без изолирующих стыков) будет наблюдаться соответствие упомянутых напряжений.

На входы А ППЗУ 11, 12, 13 и 14 поступает двоичный код с первого АЦП 6, а со второго АЦП 10 - на входы В этих же ППЗУ. ППЗУ 11 запрограммирован так, что на его выходе появляется двоичный код, соответствующий отношению двоичного кода входа А к двоичному коду входа В. ППЗУ 14 запрограммирован так, что на его выходе появляется двоичный код, соответствующий коэффициенту занятия К_з рельсовой цепи. ППЗУ 13 запрограммирован так, что на его выходе появляется двоичный код, соответствующий обратному коэффициенту занятия К_з рельсовой цепи. ППЗУ 14 запрограммирован так, что при равенстве двоичных кодов на входах А и В (примерное равенство) на выходе появляется потенциал логической единицы (ЛЕ). Регистры РГ 15 и РГ 16 служат для хранения пороговых значений занятия и освобождения соответственно. Компаратор КОМ 19 контролирует выполнение условия занятия (U_вых/U_вх>К_з), где U_вх - напряжение приемного конца входной рельсовой линии, U_вых - напряжение приемного конца выходной рельсовой линии. Компаратор КОМ 20 контролирует выполнение первого условия освобождения (U_вх/U_вых>К_з). Триггер ТР 26 по входу S фиксирует занятие, а по входу R - освобождение РЦ, триггер ТР 27 - выполнение первого условия освобождения, а триггеры ТР 28 и ТР 29 совместно с элементами НЕ 31, И 23 и И 24 фиксируют поэтапность выполнения первого и второго условий (выравнивание напряжений рельсовых линий 3 и 7) освобождения. Кнопка 32 предназначена для восстановления работы схемы в случае сбоя. При сближении поездов, когда выравнивание напряжений рельсовых линий 3 и 7 происходит не за счет удаления впереди идущего поезда, а за счет приближения следующего, предусмотрен фрагмент схемы, состоящий из следующих элементов: генератора 37, логического элемента И 25, регистров РГ 17 и РГ 18, компаратора КОМ 21, который исключает контроль примерного равенства напряжений за счет приближающегося поезда. Это достигается тем, что компаратор КОМ 21 сравнивает напряжения предыдущего и последующего опросов рельсовой линии РЛ 3 и при понижении напряжения на входе аналогово-цифрового преобразователя АЦП 6 исключает возможность контроля фиксации освобождения за счет взведения триггера 30. Опрос напряжений рельсовой линии РЛ 3 осуществляется за счет тактового генератора 37 путем последовательной записи напряжений с выхода аналогово-цифрового преобразователя АЦП 6 в регистр 17 (по фронту) с предварительной перезаписью информации с регистра РГ 17 в регистр 18 (по срезу). Установка триггера 30 возможна до освобождения рельсовой цепи (рельсовых линий 3 и 7 на выходе триггера 26 присутствует потенциал логической единицы (ЛЕ)) и при фиксации выполнения первого условия освобождения (триггер 27).

При занятии рельсовой линии, смежной с рельсовой линией 3, в регистр РГ 15 заносится информация с ППЗУ 12 о коэффициенте занятия, являющемся функцией сопротивления изоляции обоих РЛ при условии свободного состояния РЛ 3. В РГ 16 заносится значение, обратное коэффициенту занятия. При занятии входной рельсовой линии 3, когда отношение текущих значений U_вх и U_вых превысит К_з, на выходе КОМ 19 появится потенциал ЛЕ, который взведет триггер ТР 26 при условии, что в этот момент нет поезда на рельсовой линии, смежной рельсовой линии 3. На выходе этого триггера потенциал логического нуля (ЛН) сменится на потенциал ЛЕ, и все триггеры будут сброшены. После освобождения входной РЛ 3 на выходе КОМ 20 появится потенциал ЛЕ, который взведет ТР 27. Если до ухода поезда с РЛ 7 второе условие освобождения не выполнялось, то с выхода Q ТР 29 поступает потенциал ЛН на вход логического элемента НЕ, с инверсного выхода которого потенциал ЛЕ поступает на второй вход логического элемента И 23. При этом с выхода этого элемента потенциал ЛЕ поступает на вход S ТР 28 и взводит его. На первый вход логического элемента И 24 поступает потенциал ЛЕ. После ухода поезда с выходной рельсовой линии 7 ППЗУ 14 взведет ТР 29, с выхода Q которого потенциал ЛЕ поступает на второй вход логического элемента И 24, на выходе которого появляется потенциал ЛЕ, указывающий на выполнение второго условия. При этом на выходе ТР 26 появится потенциал ЛН, если на этот момент не было подходящего поезда к рассматриваемой РЦ, что контролирует логический элемент И 22, реле 33 сработает и что укажет на освобождение рельсовой цепи.

Предлагаемая рельсовая цепь позволяет обеспечить более надежный контроль состояния путевого участка даже при снижении сопротивления изоляции существенно ниже нормативного без снижения длины рельсовых линий.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к тональным рельсовым цепям. Рельсовая цепь содержит путевой генератор, первое и второе устройства согласования, первый и второй выпрямители, первый и второй программируемые постоянные запоминающие устройства, регистр, первый и второй логические элементы И, первый и второй аналогово-цифровые преобразователи, рельсовую линию и генератор тактовых импульсов. Рельсовая цепь дополнительно снабжена второй рельсовой линией, третьим согласующим устройством, третьим и четвертым программируемыми постоянными запоминающими устройствами, вторым, третьим и четвертым регистрами, первым, вторым и третьим компараторами, первым, вторым, третьим, четвертым и пятым триггерами, третьим и четвертым логическими элементами И, логическим элементом НЕ, тыловым контактом путевого реле предыдущей рельсовой цепи (РЦ), путевым реле рассматриваемой РЦ и его фронтовым контактом, кнопкой. Элементами приемника осуществляется сравнение напряжения по концам. Занятие рельсовой цепи фиксируется при понижении напряжения на приемном конце входной рельсовой линии относительно выходной рельсовой линии в К_з (коэффициент занятия) раз, а освобождение - при понижении напряжения приемного конца выходной рельсовой линии относительно напряжения приемного конца входной рельсовой линии в 1/К_з раз и при последующем повышении напряжения приемника выходной рельсовой линии и достижении примерного равенства напряжений приемных концов рельсовых линий. Техническим результатом является повышение надежности работы рельсовой цепи. 1 ил.

Рельсовая цепь, содержащая путевой генератор, первое и второе устройства согласования, первый и второй выпрямители, первый и второй программируемые постоянные запоминающие устройства, регистр, первый и второй логические элементы И, первый и второй аналогово-цифровые преобразователи, рельсовую линию и генератор тактовых импульсов, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена второй рельсовой линией, третьим согласующим устройством, третьим и четвертым программируемыми постоянными запоминающими устройствами, вторым, третьим и четвертым регистрами, первым, вторым и третьим компараторами, первым, вторым, третьим, четвертым и пятым триггерами, третьим и четвертым логическими элементами И, логическим элементом НЕ, тыловым контактом путевого реле предыдущей рельсовой цепи (РЦ), путевым реле рассматриваемой РЦ и его фронтовым контактом, кнопкой, причем к выходу генератора подсоединен вход первого устройства согласования, выход которого соединен с входным концом второй рельсовой линии и выходным концом первой рельсовой линии, к входному концу которой подсоединен вход второго устройства согласования, к выходу которого подсоединен вход первого выпрямителя, к выходу которого подсоединен вход первого аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом D третьего регистра и со входами А четвертого, третьего, второго и первого программируемых постоянных запоминающих устройств, выход Q последнего из которых соединен со входами А второго и первого компараторов, выход «<» которого соединен с входом S первого регистра, выход Q которого соединен с первым выводом обмотки путевого реле П рассматриваемой РЦ, и с вторым входом четвертого логического элемента И, второй вывод обмотки путевого реле П рассматриваемой РЦ соединен с плюсовым полюсом источника питания, а инверсный выход первого триггера Q соединен с входами R второго, третьего, четвертого триггеров, вход R первого триггера соединен с входом R пятого триггера и выходом первого логического элемента И, первый вход которого соединен с общим контактом кнопки, тыловой контакт которого соединен с плюсовым полюсом источника питания, а фронтовой контакт кнопки соединен с выходом третьего логического элемента И, второй вход которого соединен с входом логического элемента HE и выходом Q четвертого триггера, вход S которого соединен с выходом Q четвертого программируемого постоянного запоминающего устройства, а инверсный выход логического элемента НЕ подсоединен к второму входу второго логического элемента И, выход которого соединен со входом S третьего триггера, выход Q которого подсоединен к первому входу третьего логического элемента И, а первый вход второго логического элемента И соединен с третьим входом четвертого логического элемента И и с выходом Q второго триггера, вход S которого соединен с выходом «>» второго компаратора, вход В которого соединен с выходом Q второго регистра, вход D которого соединен с выходом Q третьего программируемого постоянного запоминающего устройства, а вход С второго регистра соединен со входом С первого регистра, которые соединены с фронтовым контактом реле П рассматриваемой РЦ, общий контакт которого соединен с тыловым контактом путевого реле П предыдущей рельсовой цепи, общий контакт которого соединен с плюсовым полюсом источника питания, а второй вход первого логического элемента И соединен с инверсным выходом пятого триггера, вход S которого соединен с выходом четвертого логического элемента И, первый вход которого подсоединен ко входу «<» третьего компаратора, вход А которого соединен с выходом Q третьего регистра и входом D четвертого регистра, а вход В третьего компаратора соединен с выходом Q четвертого регистра, вход С которого соединен со входом С третьего регистра и с выходом тактового генератора, вход В первого компаратора соединен с выходом Q первого регистра, вход D которого соединен с выходом Q второго программируемого постоянного запоминающего устройства, вход В которого соединен со входами В первого, третьего, четвертого программируемых постоянных запоминающих устройств и с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом второго выпрямителя, вход которого соединен с выходом третьего устройства согласования, вход которого подсоединен к выходному концу второй рельсовой линии.