КОМПЕНСАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ ПОМЕХ ОТ ТЯГОВОГО ТОКА Российский патент 2024 года по МПК B61L25/06 B61L3/24 H04B15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивает повышение помехоустойчивости приемников сигналов в рельсовых цепях и в системах автоматической локомотивной сигнализации за счет компенсации гармонических помех от тягового тока.

Уровень техники

Известно устройство для подавления помех в рельсовых цепях и в системах автоматической локомотивной сигнализации [1]. Однако оно не обеспечивает требуемой степени ослабления помех, обладающих широким частотным диапазоном и большим изменением амплитуд во времени.

Известно устройство для компенсации помех в приемнике автоматической локомотивной сигнализации, подключаемое к входу приемника, снабженное режекторным фильтром, усилителем с регулируемым коэффициентом усиления и трехобмоточным трансформатором, две первичные обмотки которого имеют одинаковое количество витков и соединены встречно [2]. Однако качество подавления помех этим устройством ограничивается вследствие изменения режекторным фильтром фазы сигналов помех. К тому же элементы электроники, используемые в усилителе, имеют меньшую безотказность по сравнению конденсаторами и катушками индуктивности, что уменьшает надежность компенсатора.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в аппаратуре рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации.

В этой аппаратуре используются электрические фильтры на резонансных контурах, построенных на катушках индуктивности и конденсаторах. Вызвано это тем, что сигнальные токи в рельсовых цепях и автоматической локомотивной сигнализации имеют несущие частоты в нижней части звукового диапазона, на которых наиболее эффективны такие фильтры.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости приемников рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации за счет уменьшения влияния сдвига фаз режекторным фильтром у гармоник помех на степень подавления помех от тягового тока, а также повышение надежности компенсатора при исключении необходимости внесения для этого сложных схемных или конструктивных изменений.

Технический результат достигается тем, что компенсатор помех снабжен дополнительно двумя переменными резисторами и цепью из переключателя, катушки индуктивности и конденсатора, причем к вторичной обмотке изолирующего трансформатора рельсовой цепи или выходу приемных локомотивных катушек автоматической локомотивной сигнализации одна входная обмотка трехобмоточного трансформатора подключена через один переменный резистор, а вторая входная обмотка трехобмоточного трансформатора подключена через режекторный фильтр и другой переменный резистор, который вторым концом соединен с входным концом переключателя, один выходной конец которого подключен дросселю, второй выходной конец подключен к конденсатору, соединенных другими концами вместе.

Краткое описание чертежей

На фигуре представлена блок-схема компенсатора помех.

Осуществление изобретения

Устройство содержит режекторный фильтр, выполненный в виде параллельно соединенных катушки индуктивности 1 и конденсатора 2, подключенный своим входом к вторичной обмотке изолирующего трансформатора рельсовой цепи или к приемным локомотивным катушкам автоматической локомотивной сигнализации, с которыми также соединена через переменный резистор 3 одна входная обмотка трехобмоточного трансформатора 4, вторая его входная обмотка, соединенная встречно с первой обмоткой, подключена к выводам конденсатора 5 и дросселя 6, другие выводы которых соединены через переключатель 7 и другой переменный резистор 8 с выходом режекторного фильтра, а выходная обмотка трансформатора 4 подключена к входу приемника сигналов 9.

Устройство работает следующим образом:

Напряжение на вторичной обмотке изолирующего трансформатора рельсовой цепи или на выходе приемных локомотивных катушек автоматической локомотивной сигнализации, содержащее сумму напряжений полезного сигнала и помех , поступает на режекторный фильтр, который не только ослабляет существенно полезный сигнал и в некоторой степени ослабляет амплитуды сигналов помех, но изменяет и фазу сигналов помех. Поэтому вычитание из сигнала, поступающего на вход компенсатора, сигнала с выхода режекторного фильтра, не обеспечивает уменьшение уровня сигналов помех на входе приемника до величины, близкой к нулю.

Входное сопротивление режекторного фильтра, построенного на параллельном колебательном контуре, на частоте резонанса полезного сигнала имеет чисто резистивный характер. Однако такой фильтр изменяет фазы сигналов помех. На частотах ниже резонансной сопротивление контура имеет резистивно-индуктивный характер, и в результате фаза сигнала помехи в зависимости от ее частоты сдвигается режекторным фильтром на величину от нуля до π/2. На частотах помех выше резонансной сопротивление контура имеет резистивно-емкостный характер, поэтому фаза таких сигналов помехи в зависимости от их частоты сдвигается режекторным фильтром на величину от - π/2 до нуля [3]. В результате полной компенсации сигналов помех не происходит.

При электротяге постоянного тока помехи возникают на четных гармониках тока промышленной частоты, а при электротяге переменного тока - на нечетных его гармониках. Частота помех может быть больше или меньше частоты сигнального тока. Если частота сигнального тока равна 25 Гц, то все частоты помех больше этой величины.

При частоте сигнального тока, равной 75 Гц, наиболее существенными будут помехи на частоте 50 Гц при электротяге переменного тока и помехи на частоте 100 Гц при электротяге постоянного тока. Если частота сигнального тока равна 175 Гц, то наиболее существенными будут помехи на частоте 150 Гц при электротяге переменного тока и помехи на частоте 200 Гц при электротяге постоянного тока.

В зависимости от номинального значения величины несущей частоты в тональных рельсовых цепях наиболее существенными будут помехи на частотах выше или ниже несущей частоты. Поэтому переключателем в компенсаторе помех выбирается корректирующая фазу RC или LC цепь, настроенная на необходимую частоту помех.

И режекторный фильтр, и корректирующие фазу цепи ослабляют амплитуды сигналов помех. С помощью переменного резистора в цепи подключения к источнику сигналов второй обмотки трехобмоточного трансформатора амплитуды сигналов на его обоих входных обмотках уравниваются. В результате амплитуды и фазы сигналов помех на входных обмотках трансформатора уравниваются или почти уравниваются в зависимости от их частоты, что увеличивает степень компенсации помех. Амплитуды сигналов помех и полезного сигнала ослабляются режекторным фильтром примерено на 10%. Приемник сигналов всегда снабжается усилителем, которым легко обеспечивается получение требуемого для работы приемника уровня сигнала.

Таким образом, снабжение компенсатора помех указанными элементами обеспечивает качество ослабления мощных помех от тягового тока в рельсовых линиях на приемники рельсовых цепей и автоматической локомотивной сигнализации, уровень которых существенно растет при сгущении потока поездов или движении тяжеловесных поездов. Компенсация помех обеспечивает снижение количества сбоев в работе этих приемников сигналов, в результате чего достигается повышение безопасности движения поездов и уменьшение потерь в поездной работе вследствие снижения количества появлений на напольных или локомотивных светофорах ложных сигналов, требующих снижения скорости поезда.

Испытания опытного образца компенсатора в лабораторных условиях подтвердили его работоспособность и высокую эффективность. Подавление помех на наиболее существенных частотах помех было близким к полному.

Список литературы:

1. Шаманов В.И., Денежкин Д.В. Компенсатор гармонических помех в низкочастотном сигнале. Патент РФ №2754372 от 01.09.2021 г.

2. Шаманов В.И., Денежкин Д.В. Компенсатор гармонических помех в низкочастотном сигнале. Патент РФ №2804284 С1 от 27.01.2023 г.

3. Бакалов В.А., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. - М.: Горячая линия - Телеком. 2007. - 596 с.

Изобретение относится к средствам компенсации гармонических помех от тягового тока. Компенсатор помех от тягового тока в гармоническом низкочастотном сигнале рельсовых цепей или автоматической локомотивной сигнализации содержит режекторный фильтр, выполненный в виде параллельно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, трехобмоточный трансформатор, два переменных резистора, переключатель, катушка индуктивности и конденсатор. Входные обмотки трансформатора соединены встречно, а его выходная обмотка соединена с приемником сигналов. Причем к вторичной обмотке изолирующего трансформатора рельсовой цепи или выходу приемных локомотивных катушек автоматической локомотивной сигнализации через один переменный резистор подключена одна входная обмотка трансформатора, а вторая входная обмотка трансформатора подключена к ним через режекторный фильтр и другой переменный резистор, который вторым концом соединен с входным концом переключателя, один выходной конец которого подключен к катушке индуктивности, второй выходной конец подключен к конденсатору, соединенными другими концами вместе. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости работы рельсовой цепи и автоматической локомотивной сигнализации. 1 ил.

Компенсатор помех от тягового тока в гармоническом низкочастотном сигнале рельсовых цепей или автоматической локомотивной сигнализации, содержащий режекторный фильтр, подавляющий сигнальное напряжение и выполненный в виде параллельно соединенных катушки индуктивности и конденсатора, трехобмоточный трансформатор, входные обмотки которого соединены встречно, а его выходная обмотка соединена с приемником сигналов, отличающийся тем, что он снабжен дополнительно двумя переменными резисторами и цепью из переключателя, катушки индуктивности и конденсатора, причем к вторичной обмотке изолирующего трансформатора рельсовой цепи или выходу приемных локомотивных катушек автоматической локомотивной сигнализации одна входная обмотка трехобмоточного трансформатора подключена через один переменный резистор, а вторая входная обмотка трехобмоточного трансформатора подключена к ним через режекторный фильтр и другой переменный резистор, который вторым концом соединен с входным концом переключателя, один выходной конец которого подключен к катушке индуктивности, второй выходной конец подключен к конденсатору, соединенными другими концами вместе.