Устройство контроля асимметрии рельсовой цепи (варианты) Российский патент 2024 года по МПК G08B23/00 B61L23/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относиться к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к рельсовым цепям, используемым на станциях при электрической тяге поездов.

Уровень техники

Известно "Информационно - измерительное устройство мониторинга тягового тока в рельсовой сети", авторы Башаркин М.В. и другие, описание полезной модели к патенту №1889241 U1, опубликован 29.04.2019 г. Бюл. №13.

Недостаток устройства заключается в том, что все датчики установлены на напольных объектах и подвергаются воздействию температурных факторов и электромагнитному воздействию, что снижает надежность и достоверность получаемой информации, а для мониторинга состояния тяговой сети необходим кабель, который требует значительных затрат для эксплуатации системы.

Известно также "Устройство сигнализации о наличии асимметрии тягового тока в рельсовых цепях", авторы Могильников Ю.В., Гундырев К.В., патент на изобретение №2452034 С1, опубликован 27.05.2012 г., бюллетень №15.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа "Устройство сигнализации о наличии асимметрии тягового тока в рельсовых цепях", авторы Могильников Ю.В., Гундырев К.В., патент на изобретение №24520340.

Недостаток прототипа заключается в низкой надежности и достоверности полученных результатов, из-за размещения датчиков Холла в напольных условиях, на которые оказывают влияние температурные факторы, а также электромагнитные помехи при электрической тяге поездов; кроме того, для осуществления изобретения требуется кабель, который с точки зрения получаемой информации также не защищен от помех, что приводит к снижению достоверности информации.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение надежности и достоверности получения результатов определения асимметрии тягового тока, а также сокращение затрат на техническое обслуживание и прокладку дополнительной кабельной линии.

Технический результат достигается тем:

1) предложено устройство контроля асимметрии рельсовой цепи, содержащее рельсовую линию, огражденную изолирующими стыками, на концах которой подключены тяговые обмотки дросселей-трансформаторов, а к дополнительным обмоткам подключена аппаратура рельсовой цепи, причем при электротяге постоянного тока полосовой фильтр подключен через защитный резистор к кабельной линии на посту электрической централизации, а к выходу полосового фильтра подключен пороговый элемент, выход которого соединен с селектором времени, к выходу которого в свою очередь подключен элемент памяти со светодиодным индикатором, при этом источник питания подключен к пороговому устройству, селектору времени и элементу памяти; и

2) предложено устройство контроля асимметрии рельсовой цепи, содержащее рельсовую линию, ограниченную изолирующими стыками, на концах которой подключены тяговые обмотки дросселей-трансформаторов, а к дополнительным обмоткам подключен изолирующий трансформатор, к которому через кабельную линию подключен защитный блок - фильтр, причем при электротяге переменного тока к конденсатору защитного блок - фильтра через защитный резистор подключен полосовой фильтр, к выходу которого подключен пороговый элемент, соединенный с элементом памяти через селектор времени, на выходе элемента памяти включен светодиодный индикатор, при этом источник питания подключен к пороговому устройству селектору времени и элементу памяти.

Сопоставленный анализ показывает, что указанные отличия, заявленные в устройстве контроля асимметрии рельсовой цепи, от прототипа представляют ряд новых признаков, что обуславливает возможность отнести их к критерию новизны.

В патентной научно-технической литературе в том числе: патенты №2334643 С2, №2514027 С2, №2529566 С1, SU №1654087 А1, №652015, №88631 U1 решений со сходными отличительными признаками не обнаружено. В связи с этим делается вывод о соответствии заявленного изобретения критериям патентоспособности.

Краткое описание чертежей

На чертеже Фиг. 1 представлена схема "Устройства контроля асимметрии рельсовой цепи" для участков с электротягой постоянного тока.

На чертеже Фиг. 2 представлена схема "Устройства контроля асимметрии рельсовой цепи" для участков с электротягой переменного тока.

Осуществление изобретения

Устройство содержит следующие элементы:

1 - рельсовая линия

2,3 - изолирующие стыки

4,5,6 - тяговые обмотки дросселей-трансформаторов

7 - дополнительная обмотка дросселя-трансформатора

8 - кабельная линия

9 - защитный резистор

10 - полосовой фильтр

11 - пороговое устройство

12 - селектор времени

13 - элемент памяти

14 - светодиодный индикатор

15 - источник питания

16 - аппаратура рельсовой цепи

17 - пост электрической централизации

18 - изолирующий трансформатор

19 - защитный блок-фильтр

20 - конденсатор

Устройство контроля асимметрии рельсовой цепи согласно чертежу Фиг. 1 работает следующим образом:

При протекании различных по величине тяговых токов через тяговую обмотку дросселя-трансформатора 6 в дополнительной обмотке дросселя-трансформатора 7 будет наводиться электродвижущая сила от гармонической составляющей тягового тока частотой 300 Гц, которая по существующей кабельной линии 8 будет поступать через защитный резистор 9 на вход полосового фильтра 10, который настроен на частоту 300 Гц, при достижении заданного уровня гармоники тягового тока 300 Гц срабатывает пороговый элемент 11, который в свою очередь запускает селектор времени 12, по истечении заданного времени происходит включение элемента памяти 13 с последующим включением светодиодного индикатора 14, который может быть выключен только вручную после сброса сигнала с элемента памяти 13. Питание порогового элемента 11, селектора времени 12, элемента памяти 13 и светодиодного индикатора14 осуществляется от источника питания 15 постоянного тока, на посту электрической централизации 17.

Устройство контроля асимметрии рельсовой цепи согласно чертежу Фиг. 2 работает следующим образом:

При протекании разных по величине тяговых токов через тяговую обмотку дросселя-трансформатора 6 в дополнительной обмотке дросселя-трансформатора 7 индуктируется электродвижущая сила с частотой тягового тока 50 Гц, которая через изолирующий трансформатор 18 и кабельную линию 8 аппаратуры рельсовой цепи 16 поступает на защитный блок-фильтр 19, который настроен на частоту 50 Гц, при наступившем резонансе напряжений, с конденсатора 20 на вход полосового фильтра 10, настроенного на частоту 50 Гц через защитный резистор 9, поступает напряжение частотой 50 Гц.

При достижении заданного уровня напряжения 50 Гц происходит срабатывание порогового устройства 11, который запускает селектор времени 12, по истечению заданного времени происходит включение элемента памяти 13 и светодиодного индикатора 14.

Светодиодный индикатор 14 может быть выключен только вручную обслуживающим персоналом после выключения элемента памяти 13. Питание порогового устройства 11, селектора времени 12 и элемента памяти 13 со светодиодным индикатором 14 осуществляется от источника питания 15 постоянного тока на посту электрической централизации 17.

Дополнительные пояснения.

Известно, что при наличии асимметрии в рельсовой цепи происходит намагничивание магнитной системы дросселя-трансформатора при которой происходит защитный отказ, приводящий к ложной занятости рельсовой цепи. Пороговое значение разности токов, после которого происходит такой отказ определяется техническими условиями (ТУ) для дросселей-трансформаторов и зависит от вида тяги поездов, электротяга постоянного или переменного тока. Причем пороговое воздействие на магнитную систему дросселя-трансформатора определяется не относительной асимметрией рельсовой цепи, а абсолютной которая определяется как:

,

где:

K_A - коэффициент относительной асимметрии

i_T1, i_T2 - тяговые токи в полуобмотках дросселя-трансформатора

То есть это разностный ток, протекающий по тяговой обмотке дросселя-трансформатора. Если величина А не превышает заданное в ТУ значение, дроссель-трансформатор не входит в насыщение и работает штатно. Величина абсолютной асимметрии изменяется под действием множества факторов и в значительной части зависит от потребляемого тока подвижным составом. Причем она изменяется во времени и зависит от режима ведения поезда, включения и выключения тяги. Поэтому для регистрации отказа рельсовой цепи из-за асимметрии тягового тока необходимо иметь элемент памяти.

Наиболее актуален вопрос ложной занятости рельсовой цепи из-за асимметрии для станционных рельсовых цепей. Это объясняется двумя причинами: на станциях используются короткие рельсовые цепи, в которых наиболее вероятно появление асимметрии. Светофоры станции являются светофорами абсолютного действия, которые в случае ложной занятости одной из рельсовых цепей заданного маршрута перекрываются на запрещающее показание и не возвращаются в исходное состояние без воздействия дежурного поста электрической централизации. Поэтому для определения причины ложной занятости важно знать значение абсолютной асимметрии в момент прохождения поезда по этой рельсовой цепи.

Следует также отметить, что включение запрещающего показания после разрешающего происходит с заданной выдержкой времени, которая исключает все возможные нештатные ситуации, возникающие в условиях эксплуатации, в том числе из-за рельсовых цепей. Поэтому в устройстве необходимо использовать селектор времени.

При электротяге постоянного тока, в составе тягового всегда присутствуют гармонические составляющие являющиеся продуктом выпрямления переменного тока. Гармонические составляющие всегда кратны частоте 50 Гц. Наибольшее значение имеет гармоническая составляющая частотой 300 Гц, процентное содержание которой нормируется на тяговой подстанции. При возрастании абсолютной асимметрии тягового тока, падение напряжения на тяговой обмотке дросселя-трансформатора от гармонической составляющей 300 Гц возрастает, что позволяет использовать гармоническую составляющую тягового тока 300 Гц для определения абсолютной асимметрии.

При электротяге переменного тока увеличение абсолютной асимметрии также приводит к возрастанию напряжения на тяговой обмотке дросселя-трансформатора и увеличению величины тягового тока 50 Гц проходящего через защитный блок-фильтр ЗБДСШ. Учитывая, что фильтр ЗБДСШ настроен на частоту 50 Гц, то напряжение на его конденсаторе при резонансе увеличивается в несколько раз по сравнению с падением напряжения на фильтре, что позволяет определить абсолютную асимметрию в рельсовой цепи с высокой достоверностью получаемого результата. Для защиты от кратковременных бросков тягового тока при коммутационных процессах на электровозе и других элементах обратной тяговой сети, необходимо использовать селектор времени в устройстве контроля асимметрии, который будет срабатывать с выдержкой времени только при наличии устойчивой абсолютной асимметрии в рельсовой цепи, обусловленной возрастанием тягового тока, потребляемого подвижным составом.

Использование элемента памяти позволяет зарегистрировать появление недопустимой(по ТУ на дроссели-трансформаторы) абсолютной асимметрии в рельсовой цепи которая является причиной ложной занятости рельсовой цепи, во время движения подвижного состава по этой рельсовой цепи и сохранить полученную информацию для обслуживающего персонала в случаях кратковременного выключения энергоснабжения, так как источник питания постоянного тока питается от станционной батареи, энергонезависимой от переменного тока.

Применение селектора времени совместно с элементом памяти позволяет получать достоверную информацию об абсолютной асимметрии в рельсовой цепи. Устройство контроля асимметрии рельсовой цепи использует для своей работы существующий в рельсовой цепи кабель, идущий от вторичной обмотки дросселя-трансформатора.

Величина сопротивления защитного резистора выбирается такой, чтобы подключенная аппаратура не оказывала влияния на режимы работы рельсовой цепи, в том числе при повреждениях подключенных элементов.

Напряжение срабатывания порогового элемента выбирается таким образом, чтобы оно было выше, напряжения при котором абсолютная асимметрия достигает своего предельно допустимого значения, приводящего к насыщению магнитной системы дросселя-трансформатора.

Изобретение относиться к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к рельсовым цепям, используемым на станциях при электрической тяге поездов. Технический результат заключается в обеспечении достоверности результата определения асимметрии тягового тока. Устройство содержит рельсовую линию с изолирующими стыками, на концах которой подключены тяговые обмотки дросселей-трансформаторов, к дополнительной обмотке дросселя-трансформатора подключен полосовой фильтр, пороговое устройство, селектор времени и элемент памяти со светодиодным индикатором. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство контроля асимметрии рельсовой цепи, содержащее рельсовую линию, огражденную изолирующими стыками, на концах которой подключены тяговые обмотки дросселей-трансформаторов, а к дополнительным обмоткам подключена аппаратура рельсовой цепи, отличающееся тем, что при электротяге постоянного тока полосовой фильтр подключен через защитный резистор к кабельной линии на посту электрической централизации, а к выходу полосового фильтра подключен пороговый элемент, выход которого соединен с селектором времени, к выходу которого в свою очередь подключен элемент памяти со светодиодным индикатором, при этом источник питания подключен к пороговому устройству, селектору времени и элементу памяти.

2. Устройство контроля асимметрии рельсовой цепи, содержащее рельсовую линию, ограниченную изолирующими стыками, на концах которой подключены тяговые обмотки дросселей-трансформаторов, а к дополнительным обмоткам подключен изолирующий трансформатор, к которому через кабельную линию подключен защитный блок-фильтр, отличающееся тем, что при электротяге переменного тока к конденсатору защитного блок-фильтра через защитный резистор подключен полосовой фильтр, к выходу которого подключен пороговый элемент, соединенный с элементом памяти через селектор времени, на выходе элемента памяти включен светодиодный индикатор, при этом источник питания подключен к пороговому устройству, селектору времени и элементу памяти.