УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕЖДУ КАЖДОЙ КОЛЕСНОЙ ПАРОЙ И РЕЛЬСАМИ Российский патент 2021 года по МПК B61L23/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Устройство относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к устройствам измерения переходного сопротивления между каждой колесной парой и рельсами.

Уровень техники

Существенную сложность представляет собой определение причин возникновения опасного отказа электрических рельсовых цепей - ложной свободности. Одной из возможных причин возникновения такого опасного отказа является плохой электрический контакт колесо-рельс, характеризующийся соответствующим переходным сопротивлением. В свою очередь, переходное сопротивление колесо-рельс определяется как загрязнением поверхности катания колеса или головки рельса, так и неправильной обточкой колесных пар подвижного состава.

Известны способ и устройство измерения сопротивления поездного шунта (RU 2369507, B61L 23/16, 10.10.2009). В способе измеряют напряжение контролируемой рельсовой линии перед вступлением поезда на смежную рельсовую линию при свободном состоянии контрольной и другой смежной рельсовой линии, по которому определяют сопротивление изоляции. Затем измеряют напряжение контролируемой рельсовой линии в течение всего времени ее занятия. По этому напряжению определяют минимальное значение напряжения. По значениям сопротивления изоляции и минимальному значению напряжения определяют сопротивление поездного шунта. Устройство определения фактического сопротивления поездного шунта содержит путевой генератор, рельсовую линию, согласующие трансформаторы, полосовой фильтр, выпрямитель, сглаживающий фильтр, аналого-цифровой преобразователь, тактовый генератор, постоянное программируемое запоминающее устройство. Оно дополнительно содержит путевые реле, регистры, триггер.

Несмотря на достоинство, заключающееся в повышении точности определения сопротивления поездного шунта, что в свою очередь способствует повышению достоверности контроля состояния рельсовых линий, указанные способ и устройство имеют существенный недостаток, заключающийся в невозможности измерения сопротивления каждой колесной пары железнодорожного подвижного состава.

Известен метод контроля электрического сопротивления колесной пары тягового подвижного состава (ГОСТ 31536-2012. Колесные пары тягового подвижного состава. Метод контроля электрического сопротивления). Согласно известному методу колеса колесной пары устанавливают на два отдельных специально изготовленных основания, ограничивающие ее перемещение. Под основания укладывают прокладки из текстолита, древесины или другого электроизоляционного материала с удельным электрическим сопротивлением не менее 10 Ом*м. На каждом колесе колесной пары устанавливают по два зажима. Расстояние между внутренними краями медных пластин зажимов, измеренное с помощью линейки по ГОСТ 427, должно быть при этом от 10 до 100 мм. Места крепления зажимов на каждом колесе, а также контактирующие с ними поверхности медных пластин зажимов необходимо обезжирить уайт-спиритом по ГОСТ 3134, ацетоном по ГОСТ 2768 или другим обезжиривающим составом. Если на контактирующих поверхностях колеса или медных пластин зажимов имеются следы коррозии или окисления, то перед обезжириванием их необходимо зачистить шкуркой зернистостью не более 6 по ГОСТ 10054. Зажимы закрепляют на бандажах (ободьях) колес так, чтобы усилие смещения контактов относительно поверхности колеса, контролируемое динамометром по ГОСТ 13837 с диапазоном измерений от 0,01 до 0,1 кН, было не менее 0,03 кН. Подключение омметра осуществляют в соответствии с руководством по его эксплуатации. Измеряют электрическое сопротивление колесной пары. Результат фиксируют по отчетному устройству прибора, затем проводят переключение полярности цепей тока и напряжения омметра, снова определяют значение электрического сопротивления и вычисляют среднеарифметическое значений, полученных в результате двух измерений. Вычисленное значение принимают за результат измерения.

Указанный метод, несмотря на возможность определения степени влияния переходного сопротивления бандаж-колесо обладает существенным недостатком, связанным с невозможностью определения степени влияния формы обточки колесной пары на величину переходного сопротивления колесо-рельс и, как следствие, не в полной мере способствует выявлению причин возникновения ложной свободности электрических рельсовых цепей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство измерения сопротивления поездного шунта (Ле Тхи Ван Ань. Микропроцессорная система контроля перегона для участков с полуавтоматической блокировкой: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.22.08. - Москва, 1996. - 151 с.: ил.). Устройство содержит источник питания, подключенный к рельсовой линии последовательно через эталонное сопротивление, при этом напряжения источника питания и на эталонном сопротивлении записываются в регистраторе на съемную карту при передвижении подвижного состава по рельсовой линии, по окончании эксперимента съемная карта переносится на стационарную ЭВМ или специализированный программный анализатор, с выхода которого подается и запоминается в регистраторе значения сопротивления поездного шунта при перемещении подвижного состава вдоль рельсовой линии. Данное устройство взято за прототип.

К недостаткам прототипа можно отнести отсутствие возможности точного определения переходного сопротивления каждой колесной пары в поездном шунте.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение точности определения причины возникновения опасного отказа электрических рельсовых цепей - ложной свободности.

Технический результат достигается тем, что известное устройство измерения переходного сопротивления между каждой колесной парой и рельсами, содержащем блок питания, эталонное сопротивление, рельсовую линию дополнительно содержит дроссель-трансформатор, блок измерения и вычисления, блок определения номера колесной пары, блок формирования отчета, блок памяти, блок сравнения, блок индикации; при этом основная обмотка дроссель-трансформатора подключена к рельсовой линии, а дополнительная обмотка подключается к первой паре выводов блока измерения и вычисления; эталонное сопротивление своими выводами соединяется с другой парой выводов блока измерения и вычисления а также с парой выводов блока определения номера колесной пары; первый выход блока измерения и вычисления соединяется со входом блока сравнения, второй выход блока измерения и вычисления соединяется с первым входом блока формирования отчета; выход блока сравнения соединяется со вторым входом блока формирования отчета, выход блока определения номера колесной пары соединяется с третьим входом блока формирования отчета; первый выход блока формирования отчета соединяется со входом блока индикации, в второй выход блока формирования отчета соединяется со входом блока памяти.

Рельсовая линия имеет длину не менее длины окружности колеса подвижного состава.

При этом рельсовая линия имеет длину не более расстояния между осями двухосных подвижных единиц железнодорожного подвижного состава.

При этом рельсовая линия имеет длину не более расстояния между тележками подвижных единиц железнодорожного подвижного состава с количеством колесных пар более трех.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой представлена функциональная схема устройства измерения переходного сопротивления между каждой колесной парой и рельсами.

Осуществление изобретения

Устройство содержит блок 1 питания, выводы которого соединены с рельсовой линией 3: один непосредственно, а другой - через эталонное сопротивление 2; рельсовая линия 3 ограничена с обеих сторон изолирующими стыками; к рельсовой линии 3 через дроссель-трансформатор 4 подключается первая пара входов блока 5 вычисления, эталонное сопротивление 2 своими выводами соединяется с другой парой выводов блока 5 измерения и вычисления а также с парой выводов блока 7 определения номера колесной пары; первый выход блока 5 измерения и вычисления соединяется со входом блока 9 сравнения, второй выход блока 5 измерения и вычисления соединяется с первым входом блока 8 формирования отчета; выход блока 9 сравнения соединяется со вторым входом блока 8 формирования отчета, выход блока 7 определения номера колесной пары соединяется с третьим входом блока 8 формирования отчета; первый выход блока 8 формирования отчета соединяется со входом блока 10 индикации, в второй выход блока 8 формирования отчета соединяется со входом блока 11 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Длина рельсовой линии 3 выбирается таким образом, чтобы быть не менее длины окружности колеса подвижного состава. При обслуживании только двухосных подвижных единиц железнодорожного подвижного состава длина рельсовой линии 3 выбирается таким образом, чтобы быть не более расстояния между осями двухосных подвижных единиц железнодорожного подвижного состава. При обслуживании единиц железнодорожного подвижного состава с числом осей более трех или при эксплуатации на участке железнодорожной линии как двухосных, так и подвижных единиц железнодорожного подвижного состава с числом осей более трех длина рельсовой линии 3 выбирается таким образом, чтобы быть не более расстояния между тележками подвижных единиц железнодорожного подвижного состава с количеством колесных пар более трех.

В исходном состоянии ток от блока 1 питания, протекающий через рельсовую линию 3 и эталонное сопротивление 2 определяется величиной сопротивления балласта и характеризуется во времени отсутствием выраженных скачкообразных изменений.

При вступлении колесной пары на рельсовую линию 3 скачкообразно изменяется величина тока, протекающего через эталонное сопротивление 2. Осуществляется измерение сопротивления колесной пары.

Измерение осуществляется с помощью четырехпроводной схемы. Блоком 5 измерения и вычисления осуществляется измерение напряжения между выводами эталонного сопротивления 2 и напряжения на дополнительной обмотке дроссель-трансформатора 4, подключенного основной своей обмоткой к рельсовой линии 3. Второе напряжение представляет собой напряжение между рельсами рельсовой линии 3 (т.е. напряжение, приложенного к колесной паре), умноженное на величину коэффициента трансформации дроссель-трансформатора 4.

Величина сопротивления колесной пары определяется как отношение падения напряжения между рельсами к току, вырабатываемому блоком 1 питания. Величина тока, вырабатываемого блоком 1 питания, определяется блоком 5 измерения и вычисления как отношение напряжения между выводами эталонного сопротивления 2 к величине этого сопротивления.

Блок 5 измерения и вычисления может быть выполнен как самостоятельное микропроцессорное измерительное устройство.

Сопротивление колесной пары представляющего собой сумму двух переходных сопротивлений колесо-рельс и собственного сопротивления колесной пары. При этом следует отметить, что собственное сопротивление колесной пары мало по сравнению с переходными сопротивлениями колесо-рельс (площадь поперечного сечения оси колесной пары много больше суммы площадей контакта колесо-рельс). Таким образом, фактически осуществляется измерение суммы переходных сопротивлений колесо-рельс для каждой из колесных пар.

Величина измеренной суммы переходных сопротивлений колесо-рельс передается к блоку 9 сравнения, а также к блоку 8 формирования отчета. Блок 9 сравнения осуществляет сопоставление величины измеренного сопротивления колесной пары с нормативным сопротивлением поездного шунта, равным 0,06 Ом и передает информацию о результате такого сопоставления к блоку 8 формирования отчета.

Блок 7 определения номера колесной пары осуществляет измерение напряжения на эталонном сопротивлении 2. Блок 7 осуществляет подсчет импульсов напряжения между выводами эталонного сопротивления 2, возникающих в моменты проследования колесной пары по рельсовой линии 3. Это позволяет зафиксировать номер колесной пары, проследовавшей по рельсовой линии 3, что позволяет блоку 8 формирования отчета определить рекомендации по обслуживанию (необходимости их обточки) для каждой из колесных пар, проследовавших по рельсовой линии 3. Таким образом достигается точность выявления причины повышенного сопротивления поездного шунта как для отдельных единиц железнодорожного подвижного состава, так и для поезда в целом.

Блок 7 определения номера колесной пары также осуществляет измерение величины напряжения таких импульсов. По величине напряжения данных импульсов представляется возможным отслеживать нахождение в пределах рельсовой линии 3 более одной колесной пары. Если величина импульса скачкообразно увеличивается относительно своего предыдущего значения (величина тока, протекающего через эталонное сопротивление возрастает), то в пределы рельсовой линии 3 вступила еще одна колесная пара и наоборот, скачкообразное снижении величины напряжения на эталонном сопротивлении 2 указывает на то, что одна из колесных пар покинула пределы рельсовой линии 3. Таким образом представляется возможным осуществлять измерения переходного сопротивление между каждой колесной парой и рельсами не только у подвижных единиц, расстояние между осями которых больше или равно длине окружности колеса (двухосных подвижных единиц), но и подвижных единиц с меньшим расстоянием между осями колесных пар (с количеством осей более трех). Блок 7 определения номера колесной пары может быть выполнено в виде микропроцессорного измерительного устройства.

Блок 8 формирования отчета обобщает получаемую информацию и передает ее к блоку 10 индикации и блоку 11 памяти. Блок 8 может быть выполнен в виде микроконтроллера.

Блок 10 индикации позволяет оператору в удобной форме просматривать результаты проведенных измерений. Блок 10 индикации может быть выполнен в виде жидкокристаллического черно-белого или цветного монитора.

Блок 11 памяти позволяет хранить результаты совершенных ранее проверок. Блок 11 памяти может быть выполнен в качестве твердотельного накопителя или жесткого диска, объем которого определяется необходимым сроком хранения результатов и частотой использования устройства.

При продолжительном отсутствии колесных пар в пределах рельсовой линии 3 счетчик блока определения номера колесной пары принимает значение, равное нулю. Устройство находится в исходном состоянии и ожидает вступления первой колесной пары на рельсовую линию 3.

Наличие отличительных признаков в заявляемом изобретении позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности «новизна».

Критерий «промышленная применимость» заявляемого устройства измерения переходного сопротивления между каждой колесной парой и рельсами подтверждается ее потенциальной эффективностью по сравнению с прототипом. Устройство может применяться как самостоятельно, так и в составе автоматизированных систем технического обслуживания железнодорожного подвижного состава.

Устройство относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, для измерения переходного сопротивления между каждой колесной парой и рельсами. Устройство задействует рельсовую линию, имеет блок питания, эталонное сопротивление, дополнительно включены дроссель-трансформатор, блок измерения и вычисления, блок определения номера колесной пары, блок формирования отчета, блок памяти, блок сравнения, блок индикации; при этом основная обмотка дроссель-трансформатора подключена к рельсовой линии, а дополнительная обмотка подключается к первой паре выводов блока измерения и вычисления; эталонное сопротивление своими выводами соединяется с другой парой выводов блока измерения и вычисления, а также с парой выводов блока определения номера колесной пары; первый выход блока измерения и вычисления соединяется со входом блока сравнения, второй выход блока измерения и вычисления соединяется с первым входом блока формирования отчета; выход блока сравнения соединяется со вторым входом блока формирования отчета, выход блока определения номера колесной пары соединяется с третьим входом блока формирования отчета; первый выход блока формирования отчета соединяется со входом блока индикации, второй выход блока формирования отчета соединяется со входом блока памяти. Достигается повышение точности при определении причин повышенного сопротивления поездного шунта как для отдельных единиц железнодорожного подвижного состава, так и для поезда в целом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство измерения переходного сопротивления между каждой колесной парой и рельсами, содержащее блок питания, эталонное сопротивление, задействующее рельсовую линию, отличающееся тем, что дополнительно содержит дроссель-трансформатор, блок измерения и вычисления, блок определения номера колесной пары, блок формирования отчета, блок памяти, блок сравнения, блок индикации; при этом основная обмотка дроссель-трансформатора подключена к рельсовой линии, а дополнительная обмотка подключена к первой паре выводов блока измерения и вычисления; эталонное сопротивление своими выводами соединено с другой парой выводов блока измерения и вычисления, а также с парой выводов блока определения номера колесной пары; первый выход блока измерения и вычисления соединен со входом блока сравнения, второй выход блока измерения и вычисления соединен с первым входом блока формирования отчета; выход блока сравнения соединен со вторым входом блока формирования отчета, выход блока определения номера колесной пары соединен с третьим входом блока формирования отчета; первый выход блока формирования отчета соединен со входом блока индикации, второй выход блока формирования отчета соединен со входом блока памяти.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что рельсовая линия имеет длину не менее длины окружности колеса подвижного состава.

3. Устройство по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что рельсовая линия имеет длину не более расстояния между осями двухосных подвижных единиц железнодорожного подвижного состава.

4. Устройство по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что рельсовая линия имеет длину не более расстояния между тележками подвижных единиц железнодорожного подвижного состава с количеством колесных пар более трех.