СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ РЕЛЬСОВОЙ ЛИНИИ Российский патент 2013 года по МПК G01R27/16 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии.

Известен способ измерения сопротивления изоляции рельсовых линий (Брылеев A.M. и др. Теория, устройство и работа рельсовых цепей. - М.: Транспорт, 1978, с.42-44), при котором в рельсовую линию на одном ее конце подают сигнал переменного тока, на том же конце рельсовой линии измеряют напряжение на расстоянии 0,5 км, и затем аналитически определяют сопротивление изоляции.

Недостатком данного способа является требование однородности сопротивления изоляции рельсовой линии по всей ее длине, так как от нее зависит точность вычисления, а также субъективность результатов измерения, поскольку измерения проводятся вручную непосредственно на рельсовой линии.

Известен также способ измерения сопротивления изоляции рельсовой линии (патент 2176800), согласно которому в рельсовую линию на одном ее конце подают сигнал переменного тока, а на другом конце рельсовой линии предварительно измеряют напряжение и сдвиг его фазы не менее чем при четырех состояниях сопротивления изоляции рельсовой линии, причем два из которых предельные. Решая систему алгебраических уравнений

$$\{\begin{array}{l}{R}_{из1(min)}=K_0+K_1{U}_{21}+K_2{\varphi }_{21}+K_3{U}_{21}{\varphi }_{21};\\ R_{из2}=K_0+K_1{U}_{22}+K_2{\varphi }_{22}+K_3{U}_{22}{\varphi }_{22};\\ R_{из3}=K_0+K_1{U}_{23}+K_2{\varphi }_{23}+K_3{U}_{23}{\varphi }_{23};\\ R_{из4(max)}=K_0+K_1{U}_{24}+K_2{\varphi }_{24}+K_3{U}_{24}{\varphi }_{24},\end{array}$$

где U₂₁, U₂₂, U₂₃, U₂₄, φ₂₁, φ₂₂, φ₂₃, φ₂₄ - соответственно напряжения и сдвиги фаз напряжений при четырех состояниях сопротивления изоляции рельсовой линии, R_из1(min), R_из2, R_из3, R_из4(max) - соответствующие сопротивления изоляции рельсовой линии, причем R_из1(min), R_из4(max) - предельные значения сопротивления изоляции рельсовой линии, определяют коэффициенты K₀, K₁, K₂, K₃. Измеряя текущее значение напряжения и сдвига фазы напряжения U₂, φ₂, определяют фактическую величину сопротивления изоляции рельсовой линии по формуле R_иф=K₀+K₁U₂+K₂φ₂+K₃U₂φ₂.

Недостатком данного способа является его применимость только для рельсовых цепей, ограниченных изолирующими стыками. При использовании способа применительно к бессстыковым рельсовым цепям возникают недопустимо большие погрешности, связанные с неопределенностью границ измеряемой области. Кроме того, необходимость многократного измерения разных физических величин (напряжения и сдвига фаз) усложняет процесс измерения.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Целью изобретения является расширение области применения способа, в частности для бесстыковых рельсовых цепей, и повышение точности измерения способа за счет сокращения числа измеряемых величин.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в рельсовую линию на одном ее конце подают сигнал переменного тока, на другом конце рельсовой линии, производя предварительные и текущие измерения напряжения, аналитически определяют фактическую величину сопротивления изоляции рельсовой линии.

Сигнал в рельсовую линию подают и принимают через последовательно включенные на питающем и приемном концах конденсаторы, величины емкостей которых подбирают из условия настройки измерительного тракта в резонанс на частоте подаваемого сигнала.

Предварительно измеряют напряжения U₁ и U₂ при двух предельных состояниях сопротивления изоляции рельсовой линии. Решая систему алгебраически уравнений

R_из.min=R₀+KU₁

R_из.max=R₀+KU₂

где U₁, U₂ - напряжения при двух предельных состояниях сопротивления изоляции рельсовой линии; R_из.min, R_из.max - максимальное и минимальное сопротивления изоляции рельсовой линии, определяют коэффициенты R₀, K. Измеряя текущее значение напряжения U_ф, определяют фактическую величину сопротивления изоляции рельсовой линии по формуле

R_из.Ф=R₀+KU_ф.

При проведении измерений рельсовую линию электрически ограничивают шунтами, координаты наложения которых подбирают из условия максимального сигнала на приемнике.

За счет использования резонанса измерительного тракта отпадает необходимость измерять сдвиг фазы напряжения на выходе рельсовой линии, поскольку сдвиг фазы при резонансе равен нулю. Тем самым, существенно сокращается количество измерений и повышается точность определения сопротивления изоляции рельсовой линии. Установка шунтов ограничивает растекание измерительного тока по рельсовой линии и фиксирует длину исследуемого рельсового участка. Напряжение в рельсовой линии тем выше, чем выше добротность, а добротность измерительного тракта напрямую зависит от сопротивления изоляции рельсовой линии. Поэтому проведение измерений в резонансной системе также повышает точность определения сопротивления изоляции рельсовой линии.

На фиг.1 показана функциональная схема реализации предлагаемого способа измерения сопротивления изоляции рельсовых линий.

Способ осуществляется следующим образом.

Выход передатчика 1 и вход приемника 2 рельсовой цепи через согласующие трансформаторы T1, T2 и конденсаторы C1, C2, соответственно, подключены к рельсовой линии 3. На расстояниях Lш1 и Lш2 от точек подключения приемника 2 и передатчика 1, соответственно, установлены шунты 5. Величины емкостей конденсаторов и расстояния Lш1 и Lш2 по максимуму сигнала на приемнике подбираются таким образом, чтобы обеспечить резонанс с максимальной добротностью в приемно-передающем тракте. Приемник и передатчик по информационно-управляющим шинам соединены с управляющим счетно-решающим устройством 4, содержащим монитор. Приемник производит измерение величины напряжения. Информация об амплитуде сигнала поступает в управляющее счетно-решающее устройство 4, которое по интерполяционной формуле R_из.Ф=R₀+KU_ф вычисляет фактическую величину сопротивления изоляции R_из.Ф и выводит информацию на монитор.

Для получения погонного сопротивления изоляции рельсовой линии результат R_из.Ф делят на длину рельсовой линии, при этом за длину рельсовой линии принимают длину электрически замкнутого отрезка рельсовой линии между шунтами.

Коэффициенты R₀, K - предварительно единожды определяют следующим образом. Априорно измеряют уровни напряжений на приемнике при неизменных значениях емкостей C1, C2, расстояниях Lш1, Lш2 и при предельных значениях сопротивлений изоляции R_из.min и R_из.max. По полученным данным, решая систему уравнений, определяют коэффициенты R₀, K. Система уравнений имеет вид

R_из.min=R₀+KU₁

R_из.max=R₀+KU₂.

Пример реализации способа.

Способ может быть реализован, например, на бесстыковых рельсовых цепях системы «Движение» (Кузнецов С.В. и др., «Система «Движение»: стационарная аппаратура, центральный пост и единая система радиосвязи», Современные технологии автоматизации, 2001 г., №2), аппаратура которых схематично представлена на фиг.1.

Особенностью работы аппаратуры системы «Движение» в штатном режиме является циклический опрос бесстыковых рельсовых цепей, подключение генератора и приемника к рельсовой линии через конденсатор с настройкой рельсовой цепи в резонанс и индикацией измеренных величин на мониторе компьютера.

В течение времени опроса попарно активизируются передающий и приемный концы каждой рельсовой цепи. В отведенный промежуток времени передатчик передает, а приемник принимает сигнал контроля рельсовой линии с измерением амплитуды сигнала и индикацией результатов на мониторе. Установка шунтов на смежных рельсовых цепях по максимуму сигнала на мониторе формирует требуемую измерительную схему.

Частота сигнала контроля рельсовой линии - 4262 Гц и сигнала кодирования автоматической локомотивной сигнализации - 3348 Гц. В качестве конденсаторов применяются конденсаторы широкого класса емкостью 10÷70 мкФ. В качестве путевых трансформаторов применены трансформаторы с коэффициентом трансформации 40. В качестве управляющего счетно-решающего устройства применяется персональный компьютер.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении области применения способа, в частности для бесстыковых рельсовых цепей, упрощении процесса измерения за счет уменьшения количества измеряемых величин и повышении точности измерений.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии. Техническим результатом выступает расширение области применения способа, в частности для бесстыковых рельсовых цепей, а также повышение точности измерения сопротивления изоляции рельсовой линии. Технический результат достигается благодаря тому, что с целью измерения сопротивления изоляции в рельсовую линию подают электрический сигнал через последовательно включенные на питающем и приемном концах конденсаторы. Величины емкостей конденсаторов подбирают из условия настройки измерительного тракта в резонанс на частоте подаваемого сигнала. На другом конце рельсовой линии предварительно измеряют напряжение при двух предельных состояниях сопротивления изоляции рельсовой линии. Решая систему алгебраических уравнений R_из.min=R₀+KU₁, R_из.max=R₀+KU₂, определяют коэффициенты R₀, К. Измеряют текущее значение напряжения U_ф, электрически ограничивая рельсовую линию шунтами, координаты наложения которых обеспечивают максимальную добротность резонанса измерительного тракта. По формуле R_из.Ф=R₀+KU_ф определяют фактическую величину сопротивления изоляции рельсовой линии. 1 ил.

Способ измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, заключающийся в том, что в рельсовую линию на одном ее конце подают сигнал переменного тока, на другом конце рельсовой линии, производя предварительные и текущие измерения напряжения, аналитически определяют фактическое сопротивление изоляции рельсовой линии, отличающийся тем, что сигнал в рельсовую линию подают через последовательно включенные на питающем и приемном концах конденсаторы, величины емкостей которых подбирают из условия настройки измерительного тракта в резонанс на частоте подаваемого сигнала, предварительно измеряют напряжения U₁ и U₂ при двух предельных состояниях сопротивления изоляции рельсовой линии, решая систему алгебраических уравнений
R_из.min=R₀+KU₁
R_из.max=R₀+KU₂
где U₁, U₂ - напряжения при двух предельных состояниях сопротивления изоляции рельсовой линии; R_из.min и R_из.max - минимальное и максимальное сопротивления изоляции рельсовой линии, определяют коэффициенты R₀, К, а затем, измеряя текущее значение напряжения U_ф, определяют фактическую величину сопротивления изоляции рельсовой линии по формуле R_из.Ф=R₀+KU_ф, причем при проведении измерений рельсовую линию электрически ограничивают шунтами, координаты наложения которых подбирают из условия максимального сигнала на приемнике.