Способ контроля свободности рельсовой линии Советский патент 1993 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится .к железнодорожной автоматике, в частности к способам контроля рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся/сопротивле- нием изоляции при автономной или электрической тяге..

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема рельсовой цепи, отражающая те приемы и операции на питающем и приемном концах рельсовой линии, которые составляют сущность данного способа; на фиг. 2 - внешние (нагрузочные) характеристики двухчастотного источника питания: характеристика источника большей частоты h отражает постоянный (в пределах реальной

возможности) уровень напряжения V на питающем конце, характеристика источника меньшей частоты f| отражает постоянный (также в пределах реальной возможности) уровень тока на питающем конце; на характеристиках указаны рабочие точки f, b, с, d при входном сопротивлении ZBx при высоких и низких сопротивлениях RH изоляции;

на фиг. 3 - зависимость напряжения V большей частоты на приемном конце в нормальном режиме от проводимости изоляции и заданный уровень этого напряжения Vo, по которым определяется предельное зна- |чение проводимости gu изоляции, обеспе-, чиваемое первым критерием свободное™;

на фиг, 4 - зависимость напряжения Vf2 большей частоты на приемном конце в шунVJ

00 СЛ Ю Ы СЛ

товом режиме от относительной координаты р наложения шунта, из которой видно, что отсутствие свободное™ (занятость) рельсовой линии определяется по первому критерию при ркр 0,7); на фиг. 5 - зависимость от проводимости ди изоляции разности напряжений Vfj - Vfi большей и меньшей частот на приемном конце в нормальном режиме, из которой видно, что предел работоспособности рельсовой цепи по минимальному сопротивлению изоляции существенно расширяется по второму критерию; на фиг. 6 - зависимость от относительной координаты наложения шунта разности напряжения Vf2 - большей и меньшей частот, из которой видно, что шун- товый режим обеспечивается вторым критерием при р ркр

Устройство, реализующее данный спо- .соб, содержит рельсовую линию 1, к которой на о д н о м к о н ц е ; подключеньГ | генераторы 2 и 3 соответственно большей (f2) и меньшей (f 1) частот, блок 4 формирования сигнала пропорционально входному сопротивлению рельсовой линии, выход которого подключен к одному входу блока 5 сравнения, к другому входу подключен опорный сигнал, а выход подключен к входу блока 6 переключения. На другом конце .рельсовой линии 1 к ней подключены приемники .7 и 8 соответственно меньшей и большей частот, выход приемника 8 подключен к одним входам блоков 9 и 10 срав-. нения, к другому входу блока 9 подключен источник опорного сигнала, а к другому входу блока 10 подключен выход приемника 7, а выходы блоков 9 и 10 подключены к входу блока ИЛИ 11.

Функциональная схема рельсовой цепи (фиг. 1) предусматривает следующие приемы и операции с входящими в нее блоками. На рельсовую линию 1 (питающий конец) подают сигналы на двух частотах fi и f2 fi. Сигнал большей частоты h формируют от источника 2 с постоянным уровнем напряжения, такой источник близок к источнику ЭДС Е (его внутреннее сопротивление существенно меньше входного сопротивления нагрузки). Сигнал меньшей частоты f 1 формируют от источника 3 с постоянным уровнем тока, такой источник близок к ис- ; точнику тока I (его внутреннее сопротивлений существенно больше входного сопротивления нагрузки). На питающем конце рельсовой линии 1-в блоке 4 формируют дополнительный сигнал, пропорциональный входному сопротивлению линии ZBX. а также дополнительный заданный (опорный) сигнал Zo. Оба дополнительных

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сигнала ZBX и Z0 сравниваются в блоке 5, и если ZBX Zo, то судят о том, что в районе питающего конца имеется шунт, и снимают Сигнал большей частоты через блок 6. Если же затем ZDX Zo(uiyHT в районе питающего конца отсутствует), то сигнал большей час- тоты вновь подают на питающий конец.

На приемном конце рельсовой линии 1 контролируют напряжения соответственно Vf2 и V обеих частот f i и h, они выделяются из суммарного сигнала в блоках 7 и 8, в состав которых входят полосовые фильтры частот fi и f2. Напряжение большей частоты сравнивают в блоке 9 с заданным уровнем напряжения А/о. Если Vf2 V0, то определяют свободность линии. Если Vf2 V0, то свободность линии определяют по другому критерию. Для этого в блоке 10 сравнивают напряжения большей частоты Vf2 и меньшей частоты Vfi, По превышению напряжения большей частоты над напряжением мень- 1 шей частоты определяют свободность рельсовой линии 1. Оба критерия Vf2 V0 и Vf2 Vfi использованы в логической схеме ИЛИ 11, которая выдает команду линия свободна при удовлетворении хотя бы одного из этих критериев.

Основным сигналом в данном способе контроля свободное™ рельсовой линии 1 является сигнал большей частоты. Благода-. ря подаче этого сигнала от источника 2 с постоянным уровнем напряжения облегчаются условия нормального режима при снижении сопротивления изоляции Ри, так как из двух причин снижения напряжения Vf2 на приемном конце (затухание в линии и потеря напряжения в ограничивающем сопротивлении) осталась только одна - затухание, а при формировании сигнала большей частоты по данному способу ограничивающее сопротивление отсутствует (имеется лишь малое сопротивление обмоток трансформаторов и соединительных проводов). На фиг. 2 приведены внешние (нагрузочные) характеристики источников 2 и 3, сигналы которых формируются поданному способу.

Напряжение частоты h на питающем к,онце мало изменяется при изменении входного сопротивления линии ZBx (точка А при высоких Ви и ZBX, точка С - при низких). В результате зависимость напряжения большей частоты на приемном конце Vf2 от проводимости изоляции gu (обратной величине сопротивлению изоляции Ри. т.е. ди - 1/Rn), приведенная на фиг. 3; расположена правее по отношению к прототипу (показана пунктиром), т.е. в области больших значений ди.

В шунтовом режиме зависимость напряжения Vf2 на приемном конце от относительной координаты наложения .шунта р, имеет вид фиг. А, где в интервале от р О (приемный конец) до ркр 0,7 уровень напряжения Vf2 ниже, чем при /э 0. Поэтому, если установить заданный уровень контроля напряжения V0 по величине этого напряжения при наложении шунта на приемном конце Vf2(0), то способ контроля свободности рельсовой линии для О р ркр осуществляется известным приемом: если Vf2 Vo. то должна быть получена команда линия свободна. Кри- вые Vf2 (ди) и Vf2 ( р ) на фиг. 3 и 4 должны быть построены с учетом нормируемых коэффициентов запаса и коэффициентов, учитывающих колебания напряжения сети. В этом случае кривые могут рассматриваться совместно.

Расчеты и эксперименты показывают, что формирование сигнала большей частоты с постоянным уровнем напряжения на питающем конце позволяет получить условие Vf2 V0 при больших значениях (на длине 2,6 км, для которой приведены все кривые, gi 1,7-2 Ом/км, тогда как для прототипа 1,3-1,6)..

Определение шунтового режима при ркр р 1 (фиг. 4) по предлагаемому способу осуществляется снижением сигнала большей частоты на питающем конце по дополнительному сигналу о величине входного сопротивления рельсовой линии ZBx. Если ZBX Zo, т.е. дополнительный сигнал ZBX выше дополнительного заданного сигнала Zo, то это соответствует либо отсутствию шунта, либо удаленности координаты нало- жения шунта от питающего конца. В последнем случае не будет соблюдено условие Vf2 V0 на приемном конце. Если же ZBX Zo, т.е. имеем понижение дополнительного сигнала, пропроционального входному сопротивлению рельсовой линии, ниже дополнительного заданного сигнала, то это соответствует наличию шунта в районе питающего конца (ближе /Экр ). В этом случае снижают сигнал большей частоты с питающего конца. Следствием этого явится усло- вне Vf2 Vo и отсутствие команды от схемы П о свободности линии

Несоблюдение первого из двух критериев свободности линии Vfi V0 может произойти не только по причине наличия шунта, но и при повышении ди выше gi (фиг. 3), В этом случае проверяется второй критерий - превышение напряжения большей частоты

над напряжением меньшей частоты на приемном конце.

Напряжение большей частоты Vf2 ослабевает на приемном конце вследствие

5 увеличивающегося затухания при повышении ди (понижении RH). Затухание же сигнала меньшей частоты слабее, чем сигнала большей частоты из-за меньшего сопротивления рельсовой петли. Однако подача сигЮ нала меньшей частоты от источника с постоянным уровнем тока приводит к существенной зависимости напряжения меньшей частоты от ди и RM уже на питающем концеТ Так, на фиг. 2 на внешней характери15 стикё сигнала fi (от источника тока I) точка bсоответствует высоким значением Ни и ZBX, а точка d - низким. Соответствующей данному способу настройки РЦ(подбором величины I, сопротивлений приемного конца)

0 можно добиться Vf2 Vf-| при ди gi в нормальном режиме, т.е. уровнять большое затухание на большей частоте и уменьшение напряжения меньшей, частоты на питающем конЦе с меньшим затуханием сигнала

5 на этой частоте по линии. В результате оба напряжения и Vf2 и Vft с увеличением ди (уменьшением Выбудут уменьшаться, но условие Vf2 VM в нормальном режиме ,соQ хранится, что приведет к команде линия свободна. Этот эффект иллюстрируется кривой (Vf2 - Vfi) (ди) на фиг. 5. Положительные значения Vf2 - Vf-| соответствуют нормальному режиму.

5 При малых.ди (высоких Ни) снижение напряжения меньшей частоты на питающем конце сказывается слабо, а так как затухание вдоль линии на меньшей частоте также слабое, то условие Vf2 Vf2 в нормальном

0 режиме соблюдаться не будет из-за высоких значений V . На фиг, 5 кривая Vf2 - V уходит в область отрицательных значен ий. Но к нарушению данного способа контроля свободности это не приведет, так как всту5 пает в действие первый критерий Vf2 V0 (фиг. 3 и 5). Предлагаемый способ предусматривает выдачу команды линия свободна при соблюдении хотя бы одного из описываемых критериев (или ... или). Q в шунтовом режиме при наложении шунта вблизи приемного конца сказывается большая степень ослабления сигнала большей частоты, чем меньшей, из-за большего сопротивления рельсовой петли, поэтому

5 условие Vf2 Vfi в шунтовом режиме соблюдаться не будет. На фиг. 6 Vf2 - Vfi . находится в области отрицательных значений в шунтовом режиме. Но при приближении шунта к питающему концу будет

сказываться то, что на меньшей частоте уменьшающееся ZBX приведет к снижению напряжения уже на питающем конце, так как сигнал меньшей частоты подан от источника тока (фиг. 2). Соответственно уменьшится и напряжение на приемном конце Vfi. Напряжение же Vf2 на приемном конце растет при увеличении /о (фиг. 4), Поэтому при . р /Экр условие Vf2 Vfi для занятой линии соблюдаться не будет (фиг. 6). Но к нарушению данного способа контроля свободности это не приведет - ложной свободности не будет, так как при р ркр будет снижен сигнал большей частоты из-за снижения ZBx ниже Z0, как было описано выше. Поэтому положительная часть кривой Vf2 - VM на фиг. 6 имеет лишь теоретический смысл, так как при р ркр и снижении сигнала большей частоты получим ,Vf2 Vfi; , т.е. значение Vf2 - Vf останется отрицательным.

Полностью снимать сигнал большей частоты при р ркр -не обязательно. Достаточно снять такую часть этого сигнала, чтобы обеспечить при оставшемся Vf2 отрицательные значения Vf2OCT- Vo 0 и Vf2ocT Vfi 0. Оставить часть сигнала на частоте fa при необходимо, если .локомотивная сигнализация осуществляется на частоте fa.

Реализация данного способа не вызывает технических трудностей. Но некоторые вполне очевидные условия следует соблюдать. Источники 2 и 3 должны быть защище- ны заградительными фильтрами .от протекания через них тока другого источника. В аппаратуре приемного конца должен быть контроль наличия напряжения меньшей частоты, например, с помощью реле на случай обрыва канале меньшей частоты, что дало бы ложную свободность. Этим реле можно обеспечивать и контрольный режим.

Получить сигнал, пропорциональный входному сопротивлению рельсовой линии можно, используя источник меньшей частоты, поскольку на нем постоянный уровень тока I. Тогда напряжение меньшей частоты на питающем конце будет близко к пропорциональности входному сопротивлению: Vox 2вх- I.

В этом случае реализация и сравнения ZBX с Zo и отключения источника Е (фиг. 1), э также формирование дополнительного заданного сигнала, может быть осуществлена на реле напряжения. Также на реле может быть реализован критерий Vf2 V0, где V0 - напряжение срабатывания реле.

АЛСН можно осуществлять на частоте fi, если же это невозможно, то на f2. но в последнем случае снимать необходимо не весь сигнал большей частоты, а часть его,

Реализацию условия Vf2 V необходимо осуществлять с помощью реле и усилителя-ограничителя, так как диапазон значений разности Vf2 - VM широк. Усилитель-ограничитель по существу будет реагировать не на уровень величины разности, а на ее знак,

Возможная реализация схемы ИЛИ - это параллельное подключение контактов реле, осуществляющих критерии Vf2 V0 и Vf2 Vfi . Оба контакта фронтовые, поэтому любое повреждение реле приведет к ложной занятости (безопасный отказ).

Сход изолирующих стыков контролируется известным, способом - установкой различных кодовых трансмиттеров на соседних блок-участках.

Предлагаемый способ контроля свободности рельсовой линии сложнее прототипа,

но расширение диапазона работоспособности рельсовой цепи по сопротивлению изо-, ляцйи (практически на 60-90%) при его понижении Оправдывает эту сложность. .. Отделить снижение ZBX при приближеиии шунта к питающему концу на расстоянии 20-30% длины линии от снижения ZBx при уменьшении сопротивления изоляции до 0,4-0,3 Ом -км и длине линии 2,6 км можно при меньшей частоте - 25 Гц или

ниже, при которой имеем малое сопротивление рельсовой петли, а следовательно, приближение шунта можно заменить по сигналу ZBX раньше.

Расширение диапазона работоспособности рельсовой цепи по сопротивлению изоляций дает ряд экономических преимуществ: увеличение межремонтного периода по очистке балласта и шпал, исключение необходимости укорочения длины рельсовой линии и. установки дополнительной аппаратуры для трансляции сигнала в середине блок-участка, улучшение условий труда обслуживающего персонала в связи с исключением сезонных регулировок из-за

меньшей вероятности сигналов ложной занятости при RHMMH и уменьшение по этой причине простоев.

Формула изобретения

1. Способ контроля свободности рельсовой линии, заключающийся в том, что формируют сигналы разных частот и подают их в рельсовую линию на одном ее конце, на другом конце которой фиксируют уровень

напряжения сигналов обеих частот, сравнивают с опорным сигналом и по превышению уровня Напряжения каждого из сигналов над соответствующим пороговым уровнем судят об отсутствии шунта на рельсовой линии, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, сигнал большей частоты формируют с постоянным значением напряжения, а меньшей - тока, определяют входное сопротивление рельсовой линии, сравнивают его с дополнительным опорным сигналом и при превышении уровня дополнительного опорного сигнала судят

о нахождении шунта на первом конце рельсовой линии, после чего снижают напряжение сигнала большей частоты/а при превышении уровня сигнала входного сопротивления над опорным сигналом вновь подают сигнал большей частоты с первоначальным значением напряжения.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что на приемном конце сравнивают напряжение сигнала большей частоты с напряжением сигнала меньшей частоты и об отсутствий шунта судят по превышению первого над вторым.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к способам контроля рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся сопротивле- нием изоляции при автономной или электрической тяге. Цель изобретения - повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что в рельсовую линию подают сигналы разных частот, сигнал большей частоты формируют с постоянным значением напряжения, меньшей тока, определяют входное сопротивление рельсовой линии, сравнивают ее с дополнительным опорным сигналом и при превышении уровня дополнительного опорного сигнала судят о нахождении шунта на первом конце рельсовой линии, после чего снижают напряжение сигнала большей частоты, а при превышении уровня сигнала входного сопротивления над опорным сигналом вновь подаютсигнал большей частоты с первоначальным значением напряжения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Фиг. 1

Аиниа cfoSoSffo