Система для управления движением поездов на основе трехпроводной рельсовой цепи Российский патент 2025 года по МПК B61L23/16 B61L3/24 

Изобретение относится к устройствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте и может быть использовано в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах, в том числе на участках высокоскоростного движения.

Известна система перегонных рельсовых цепей для высокоскоростного движения, предназначенная для управления движением в устройствах интервального регулирования движения поездов. Эта система, выбранная в качестве прототипа, содержит рельсовую линию без изолирующих стыков, между первой и второй рельсовыми нитями которой включены распределенные по длине рельсовой линии обмотки дроссель-трансформаторов, общие выводы которых подключены к заземляющему проводнику, рельсовые цепи тональной частоты, причем каждая пара соседних рельсовых цепей питается от общего генератора сигналов тональной частоты и имеет соответственно первый и второй частотные путевые приемники и соответствующие им первый и второй полосовые фильтры тональной частоты, общий генератор сигналов тональной частоты для каждой пары соседних рельсовых цепей, своими первым и вторым выходами соединен соответственно с первой и второй рельсовыми нитями через соответствующий дроссель-трансформатор, выходные обмотки которого включены последовательно между первой и второй рельсовыми нитями, а общий вывод соединения выходных обмоток подключен к заземляющему проводнику, к входам каждого частотного путевого приемника подключены соответствующие им первый и второй полосовые фильтры тональной частоты, включенные последовательно между первой и второй рельсовыми нитями, общий вывод первого и второго полосовых фильтров тональной частоты подключен к заземляющему проводнику, с которым соединены общие выводы обмоток дроссель-трансформаторов (RU 2811446, B61L 23/16, 11.01.2024).

Известная система не обеспечивает бортовые приборы безопасности расширенной информацией о состоянии (отказе) напольных устройств с целью их проследования без ограничений скорости, с ограниченной скоростью или остановкой.

Технический результат изобретения заключается в повышении пропускной способности и повышении уровня контролепригодности системы за счет реализации функций контроля состояния каждого из элементов рельсовой цепи с возможностью локализации неисправных элементов и передачи обработанной информации по радиоканалу в виде ограничения скорости или изменения сигнализации на бортовые устройства безопасности.

Технический результат достигается тем, что в системе для управления движением поездов на основе трехпроводной рельсовой цепи, содержащей рельсовую линию без изолирующих стыков, между первой и второй рельсовыми нитями которой включены распределенные по длине рельсовой линии обмотки дроссель-трансформаторов, общие выводы которых подключены к заземляющему проводнику, рельсовые цепи тональной частоты, причем каждая пара соседних рельсовых цепей питается от общего генератора сигналов тональной частоты и имеет соответственно первый и второй частотные путевые приемники и соответствующие им первый и второй полосовые фильтры тональной частоты, общий генератор сигналов тональной частоты, для каждой пары соседних рельсовых цепей, своими первым и вторым выходами соединен соответственно с первой и второй рельсовыми нитями через соответствующий дроссель-трансформатор, выходные обмотки которого включены последовательно между первой и второй рельсовыми нитями, а общий вывод соединения выходных обмоток подключен к заземляющему проводнику, к входам каждого частотного путевого приемника подключены соответствующие им первый и второй полосовые фильтры тональной частоты, включенные последовательно между первой и второй рельсовыми нитями, общий вывод первого и второго полосовых фильтров тональной частоты подключен к заземляющему проводнику, с которым соединены общие выводы обмоток дроссель-трансформаторов, согласно изобретению к выходам каждого генератора сигналов тональной частоты и к выходам каждого частотного путевого приемника подключены соответствующие измерители напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока обработки и преобразования информации, реализующего алгоритм определения и классификации на основе измеренных напряжений исправности/неисправности элементов рельсовой цепи и локализации неисправного элемента, к дополнительным входам блока обработки и преобразования информации подключены непосредственно выходы каждого генератора сигналов тональной частоты и выходы каждого частотного путевого приемника, а выход блока обработки и преобразования информации соединен с блоком формирования команд, один из выходов которого подключен ко входу блока индикации состояния рельсовой цепи и рельсовой нити, а другой выход соединен с входом блока передачи данных, который по радиоканалу соединен с блоками бортовых устройств безопасности локомотивов, вовлеченных в систему управления.

На чертеже приведена функциональная схема системы для управления движением поездов на основе трехпроводной рельсовой цепи.

Система для управления движением поездов на основе трехпроводной рельсовой цепи содержит рельсовую линию без изолирующих стыков, между первой и второй рельсовыми нитями 1 и 2 которой включены распределенные по длине рельсовой линии обмотки дроссель-трансформаторов 3 и 4, общие выводы которых подключены к заземляющему проводнику 5, рельсовые цепи тональной частоты, причем каждая пара соседних рельсовых цепей питается от общего генератора 6 (7) сигналов тональной частоты и имеет соответственно первый и второй частотные путевые приемники 8 и 9 и соответствующие им первый и второй полосовые фильтры 10, 11 (12, 13) тональной частоты, общий генератор 6 (7) сигналов тональной частоты, для каждой пары соседних рельсовых цепей, своими первым и вторым выходами соединен соответственно с первой и второй рельсовыми нитями 1 и 2 через соответствующий дроссель-трансформатор 3 (4), выходные обмотки которого включены последовательно между первой и второй рельсовыми нитями 1 и 2, а общий вывод соединения выходных обмоток подключен к заземляющему проводнику 5, к входам каждого частотного путевого приемника 8 (9) подключены соответствующие им первый и второй полосовые фильтры 10, 11 (12, 13) тональной частоты, включенные последовательно между первой и второй рельсовыми нитями 1 и 2, общий вывод первого и второго полосовых фильтров 10, 11 (12, 13) тональной частоты подключен к заземляющему проводнику 5, с которым соединены общие выводы обмоток дроссель-трансформаторов 3 (4), к выходам каждого генератора 6 (7) сигналов тональной частоты и к выходам каждого частотного путевого приемника 8 и 9 подключены соответствующие измерители 14 (15) и 16 (17) напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока 18 обработки и преобразования информации, реализующего алгоритм определения и классификации на основе измеренных напряжений исправности/неисправности элементов рельсовой цепи и локализации неисправного элемента, к дополнительным входам блока 18 обработки и преобразования информации подключены непосредственно выходы каждого генератора 6 (7) сигналов тональной частоты и выходы каждого частотного путевого приемника 8 (9), а выход блока 18 обработки и преобразования информации соединен с блоком 19 формирования команд, один из выходов которого подключен ко входу блока 20 индикации состояния рельсовой цепи и рельсовой нити, а другой выход соединен с входом блока 21 передачи данных, который по радиоканалу соединен с блоками бортовых устройств безопасности локомотивов, вовлеченных в систему управления (на чертеже не показаны).

Система для управления движением поездов на основе трехпроводной рельсовой цепи функционирует следующим образом.

Рельсовые цепи для защиты от влияния тягового тока 50Гц имеют в своем составе фильтр на тональную частоту, устанавливаемый в путевой ящик, в месте подключения аппаратуры рельсовых цепей тональной частоты к рельсам. Этот фильтр имеет незначительное сопротивление на рабочей частоте рельсовой цепи тональной частоты и на порядок выше сопротивление на частоте тягового тока 50 Гц.

Использование отдельного заземляющего провода на линии высокоскоростного движения, к которому через определенное расстояние подключаются ходовые рельсы, не позволяет использовать типовую тональную рельсовую цепь для контроля местонахождения поезда и выполнения контрольного режима, из-за наличия обходного контура сигнальному току через этот заземляющий провод. Поэтому для линии высокоскоростного движения используется один питающий генератор, включаемый между двумя ходовыми рельсами и с подключением средней точки к общему проводу заземления.

Такое подключение обеспечивает протекание сигнальных токов в ходовых рельсах в противофазе друг к другу и при объединении ходовых рельсов через поездной шунт 22 обеспечивает снижение напряжения на путевых частотных приемниках 8 и 9 двух смежных рельсовых цепей тональной частоты ниже порога их отпускания.

В нормальном режиме сигнальный ток рельсовой цепи от генератора 6 к путевому приемнику 8 протекает по ходовым (контролируемым) рельсам и через заземляющий проводник 5. При правильном подключении устройств заземления и канализации обратного тягового тока сопротивление обходной цепи значительно (не менее чем в 3 раза) превосходит сопротивление цепи по ходовым рельсам, поэтому в контрольном режиме рельсовой цепи, при изломе рельса, напряжение на путевом частотном приемнике падает ниже порога отпускания и рельсовая цепь занимается.

Блок 18 обработки и преобразования информации получает информацию с контрольных точек рельсовой цепи, которыми являются выходы генераторов 6 и 7 сигналов тональной частоты и выходы путевых приемников 8 и 9.

Измерители напряжения 14 и 15, которые подключаются к точкам съема напряжения с выходов соответствующих генераторов 6 и 7, обеспечивают измерение уровней напряжения с каждого генератора 6 (7) каждой рельсовой цепи. Информация о значении уровня напряжения от каждого генератора передается в блок 18 обработки информации, который в свою очередь преобразует полученную информацию в цифровой код (0,1) и определяет состояние каждого генератора перегонных рельсовых цепей.

Измерители напряжения 16 и 17, которые подключаются к точкам съема напряжения с выходов соответствующих путевых приемников 8 и 9, обеспечивают измерение уровней напряжения с каждого путевого приемника 8 (9) каждой рельсовой цепи. Информация о значении уровня напряжения от каждого путевого приемника передается в блок 18 обработки и преобразования информации, который в свою очередь преобразует полученную информацию в цифровой код (0,1) и определяет состояние каждого путевого приемника перегонных рельсовых цепей.

Если уровень напряжения выше порога срабатывания приемника, то это 1. Если уровень напряжения ниже порога срабатывания приемника, то это 0.

Блок 18 обработки и преобразования информации также получает напрямую от генератора 6 (7) информацию о том, что генератором выдано напряжение, и от приемника 8 (9) информацию о его срабатывании.

В случае если все перегонные путевые приемники и генераторы находятся в состоянии – исправен, блок 18 обработки информации осуществляет контроль состояния рельсовых цепей путем обработки информации со всех генераторов и приемников, преобразование полученной информации в цифровой код и определение состояния каждой перегонной рельсовой цепи.

С выхода блока 18 обработки и преобразования информации информация о состоянии напольной аппаратуры поступает в блок 19 формирования команд.

Блок 18 обработки и преобразования информации в соответствии с измерениями напряжений (исправные и неисправные состояния элементов аппаратуры) передает последовательно данные, обработанные в соответствии с алгоритмами, приведенными в Табл. 1, Табл. 2 и Табл. 3, в блок 19 формирования команд. На основании классификации работоспособности каждого из элементов блок 19 формирования команд передает информацию в блок 20 индикации состояния рельсовой цепи и рельсовой нити для ее отображения на стационарных устройствах контроля и диагностики. Блок 19 формирования команд также обрабатывает полученную информацию и в зависимости от состояния напольных объектов формирует команду на ограничение скорости проследования рельсовой цепи, участка пути либо на изменение сигнализации и передает сформированные команды в блок 21 передачи данных, которые с выхода блока 21 по радиоканалу передаются на локомотивные устройства безопасности, осуществляющие изменение организации движения поездов по участку следования.

Система для управления движением поездов на основе трехпроводной рельсовой цепи с расширенным функционалом передачи данных на бортовые устройства безопасности повышает пропускную способность участков за счет возможности оперативной передачи по радиоканалу на локомотив команд на изменение кривых скорости или сигнализации, а также с детализированной индикацией состояния элементов с возможностью локализации неисправных элементов на схеме рельсовой цепи позволяет повысить контролепригодность, что в конечном итоге способствует повышению оперативности и эффективности технического обслуживания системы перегонных рельсовых цепей и, в частности, организации более эффективного технологического процесса ремонта аппаратуры рельсовых цепей. Дополнительное преимущество предлагаемого технического решения – возможность обнаружения нарушения целостности рельсовой нити.

В таблицах 1, 2 и 3 приведены следующие сокращения:

Генераторы 6 и 7 сигналов тональной частоты – Г6 и Г7.

Измерители напряжения 14, 15,16 и 17 – ИЗ 14, ИЗ 15, ИЗ 16 и ИЗ 17

Рельсовые цепи – РЦ1 и РЦ2

Частотные путевые приемники 8 и 9 – ПП8 и ПП9

Каналы путевых приемников 8 и 9 - К1.1, К1.2 и К2.1, К2.2

Таблица 1. Контроль состояния генераторов рельсовых цепей

Г6 ИЗ14 Состояние Г7 ИЗ15 Состояние 0 0 Выключена аппаратура генератора РЦ1 0 0 Выключена аппаратура генератора РЦ2 0 1 Выключена аппаратура генератора РЦ1 0 1 Выключена аппаратура генератора РЦ2 1 0 Неисправность
генератора РЦ1 1 0 Неисправность
генератора РЦ2 1 1 Генератор
РЦ1 исправен 1 1 Генератор
РЦ2 исправен

Таблица 2. Контроль состояния путевых приемников

ПП8 ИЗ16 Состояние ПП9 ИЗ17 Состояние К1,1 К1,2 К1,1 К1,2 К2,1 К2,2 К2,1 К2,2 0 0 0 0 ПП8 исправен 0 0 0 0 ПП9 исправен 0 0 0 1 ПП8 неисправен 0 0 0 1 ПП9 неисправен 0 0 1 0 ПП8 неисправен 0 0 1 0 ПП9 неисправен 0 0 1 1 ПП8 неисправен 0 0 1 1 ПП9 неисправен 0 1 0 0 ПП8 исправен 0 1 0 0 ПП9 исправен 0 1 0 1 ПП8 исправен 0 1 0 1 ПП9 исправен 0 1 1 0 ПП8 неисправен 0 1 1 0 ПП9 неисправен 0 1 1 1 ПП8 неисправен 0 1 1 1 ПП9 неисправен 1 0 0 0 ПП8 исправен 1 0 0 0 ПП9 исправен 1 0 0 1 ПП8 неисправен 1 0 0 1 ПП9 неисправен 1 0 1 0 ПП1 исправен 1 0 1 0 ПП2 исправен 1 0 1 1 ПП8 неисправен 1 0 1 1 ПП9 неисправен 1 1 0 0 ПП8 исправен 1 1 0 0 ПП9 исправен 1 1 0 1 ПП8 неисправен 1 1 0 1 ПП9 неисправен 1 1 1 0 ПП8 неисправен 1 1 1 0 ПП9 неисправен 1 1 1 1 ПП8 исправен 1 1 1 1 ПП9 исправен

Таблица 3. Результирующий контроль состояния рельсовых цепей

Г6 Г7 РЦ1 РЦ2 Состояние К1.1 К1.2 К2.1 К2.2 0 0 0 0 0 0 Неисправна аппаратура питающих концов РЦ1, РЦ2 1 1 0 0 0 0 Неисправна аппаратура релейных концов РЦ1, РЦ2 1 1 0 0 0 1 Неисправность второй рельсовой нити РЦ1 и аппаратуры первой рельсовой нити релейных концов РЦ1 и РЦ2 1 1 0 0 1 0 Неисправность первой рельсовой нити РЦ1 и аппаратуры второй рельсовой нити релейных концов РЦ1 и РЦ2 1 1 0 0 1 1 Неисправность аппаратуры питающего конца РЦ1 1 1 0 1 0 0 Неисправность второй рельсовой нити РЦ2 и аппаратуры первой рельсовой нити релейных концов РЦ1 и РЦ2 1 1 0 1 0 1 Неисправность аппаратуры релейного конца первой нити РЦ1 и РЦ2 1 1 0 1 1 0 Неисправность аппаратуры первой рельсовой нити релейных концов РЦ1 и РЦ2 1 1 0 1 1 1 Неисправность первой рельсовой нити РЦ1 1 1 1 0 0 0 Неисправность первой рельсовой нити РЦ2 и аппаратуры второй рельсовой нити релейных концов РЦ1 и РЦ2 1 1 1 0 0 1 Неисправность второй рельсовой нити РЦ 1 и первой рельсовой нити РЦ 2 1 1 1 0 1 0 Неисправность аппаратуры релейного конца второй нити РЦ1 и РЦ2 1 1 1 0 1 1 Неисправность второй рельсовой нити РЦ1 1 1 1 1 0 0 Неисправна аппаратура питающего конца РЦ2 1 1 1 1 0 1 Неисправность первой рельсовой нити РЦ1 1 1 1 1 1 0 Неисправность второй рельсовой нити РЦ2 1 1 1 1 1 1 РЦ1 и РЦ2 исправны

Изобретение относится к устройствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте. Система для управления движением поездов на основе трехпроводной рельсовой цепи содержит рельсовую линию без изолирующих стыков, дроссель-трансформаторы, общие выводы которых подключены к заземляющему проводнику, рельсовые цепи тональной частоты, генераторы сигналов тональной частоты, первый и второй частотные путевые приемники и соответствующие им первый и второй полосовые фильтры тональной частоты, измерители напряжения, блок обработки и преобразования информации, блок формирования команд, блок индикации состояния рельсовой цепи и рельсовой нити и блок передачи данных. К выходам каждого генератора сигналов тональной частоты и к выходам каждого частотного путевого приемника подключены соответствующие измерители напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока обработки и преобразования информации, к дополнительным входам которого подключены непосредственно выходы каждого генератора сигналов тональной частоты и выходы каждого частотного путевого приемника. Технический результат заключается в повышении пропускной способности и повышении уровня контролепригодности системы. 1 ил., 3 табл.

Система для управления движением поездов на основе трехпроводной рельсовой цепи, содержащая рельсовую линию без изолирующих стыков, между первой и второй рельсовыми нитями которой включены распределенные по длине рельсовой линии обмотки дроссель-трансформаторов, общие выводы которых подключены к заземляющему проводнику, рельсовые цепи тональной частоты, причем каждая пара соседних рельсовых цепей питается от общего генератора сигналов тональной частоты и имеет соответственно первый и второй частотные путевые приемники и соответствующие им первый и второй полосовые фильтры тональной частоты, общий генератор сигналов тональной частоты, для каждой пары соседних рельсовых цепей, своими первым и вторым выходами соединен соответственно с первой и второй рельсовыми нитями через соответствующий дроссель-трансформатор, выходные обмотки которого включены последовательно между первой и второй рельсовыми нитями, а общий вывод соединения выходных обмоток подключен к заземляющему проводнику, к входам каждого частотного путевого приемника подключены соответствующие им первый и второй полосовые фильтры тональной частоты, включенные последовательно между первой и второй рельсовыми нитями, общий вывод первого и второго полосовых фильтров тональной частоты подключен к заземляющему проводнику, с которым соединены общие выводы обмоток дроссель-трансформаторов, отличающаяся тем, что к выходам каждого генератора сигналов тональной частоты и к выходам каждого частотного путевого приемника подключены соответствующие измерители напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока обработки и преобразования информации, реализующего алгоритм определения и классификации на основе измеренных напряжений исправности/неисправности элементов рельсовой цепи и локализации неисправного элемента, к дополнительным входам блока обработки и преобразования информации подключены непосредственно выходы каждого генератора сигналов тональной частоты и выходы каждого частотного путевого приемника, а выход блока обработки и преобразования информации соединен с блоком формирования команд, один из выходов которого подключен ко входу блока индикации состояния рельсовой цепи и рельсовой нити, а другой выход соединен с входом блока передачи данных, который по радиоканалу соединен с блоками бортовых устройств безопасности локомотивов, вовлеченных в систему управления.