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 и низким сопротивлением изоляции при автономной или электрической тяге.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг.1 приведена функциональная схема рельсовой цепи (РЦ). отражающая те приемы и операции на первом (питающем) и втором (приемном) концах рельсовой линии, которые составляют сущность данного способа; на фиг.2 приведены зависимости от координаты наложения шунта р относительных (к величинам ЭДС) напряжений обеих частот, большей Кн2 и меньшей DHI на первом конце рельсовой линии в шунто- вом режиме (ШР); на фиг.З приведены зависимости тех же напряжений в нормальном режиме (HP) от проводимости изоляции ди , величины, обратной сопротивлению изоляции RU, т.е. ди 1/Ru: на фиг.4 приведена зависимость разности фиксируемого напряжения Ui пропорционального меньшей частоты UHL и фиксируемого напряжения U2, пропорционального напряжению большей

частоты 1)н2, на первом конце от координаты наложения шунта р в ШР; на фиг.5 приведена зависимость той же разности в HP от проводимости изоляции.

Устройство, реализующее данный способ (фиг.1), содержит рельсовую линию 1, к которой на одном конце подключены источники 2 и 3 соответственно большей f2 и меньшей fi частоты, блоки 4 и 5 фиксации уровней напряжения сигналов обеих частот на первом конце рельсовой линии, выходы которых подключены к входу блока сравнения 6, выход которого подключен к первому входу блока И 7. К второму концу рельсовой линии 1 подключен блок 8 аппаратуры приемного конца, выход которого подключен ко второму входу блока И 7.

Функциональная схема РЦ (фиг.1) предусматривает следующие приемы и операции с входящими в нее блоками. На рельсовую линию 1 (питающий конец) подают сигналы двух частот fi и . Сигнал большей частоты f2 формируют от источника 2 с постоянным уровнем напряжения, такой источник близок к источнику ЭДС Е2 (его внутреннее сопротивление существенно меньше входного сопротивления нагрузки).

(Л

С

00

со к о ю го

Сигнал меньшей частоты fi формируют от обычного для Р Ц источника 3, состоящего из источника ЭДС и ограничивающего сопротивления. На первом (питающем) конце рельсовой линии 1 из двухчастотного сигнала Urn + UH2 выделяют и фиксируют уровни напряжения сигналов обеих частот: на выходе блока 4 - напряжение Ut, пропорциональное напряжению меньшей частоты Urn, на выходе бТкжа 5 - напряжение Ua, пропорциональное напряжению большей частоты IJH2. Зафиксированные напряжения Ui и LJ2 сравнивают между собой в блоке сравнения 6, и по превышению сигнала (напряжения) меньшей частоты Ui над сигналом (напряжением) большей частоты U2 судят о свобод- ности части рельсовой линии со стороны первого ее конца (выход блока 6).

На втором (приемном) конце рельсовой линии в блоке аппаратуры 8 также фиксируют уровни напряжения сигналов обеих частот, сравнивают их с опорными сигналами и по превышению уровней напряжения каждого из сигналов над соответствующим опорным судят о свободности части рельсовой линии со стороны второго ее конца (выход блока 8).

Выявляют наличие совпадения во времени условия свободности частей рельсовой линии 1 с обоих концов, т.е. наличие одновременно команд свободности с блоков 6 и 8 на логическую схему И 7, и в этом случае судят о свободности всей рельсовой линии (выход схемы И 7).

Формирование сигнала большей частоты с постоянным уровнем напряжения (без ограничивающего сопротивления) позволяет существенно облегчить условия на втором конце рельсовой линии:

-. по сравнению с РЦ, имеющей ограничивающее сопротивление, повышается уровень напряжения большей частоты при понижении сопротивления изоляции за счет малого снижения напряжения на первом (питающем конце), поэтому условие превышения уровня напряжения сигнала над опорным на втором конце рельсовой линии соблюдается до меньшего значения сопротивления изоляции RU;

- имеется возможность уравнять характер снижения напряжений большей и меньшей частот на втором (приемном) конце при уменьшении сопротивления изоляции RU. т.к. на большей части велико затухание в линии, но мало снижение напряжения на первом (питающем) конце, а на меньшей частоте затухание в линии меньше, но имеем большее снижение напряжения на первом конце, в результате соотношение обоих напряжений на втором конце при малых Ru

остается достаточно стабильным, поэтому превышение уровня напряжения большей частоты на втором конце свободной рельсовой линии над напряжением меньшей час- тоты, которое играет роль опорного, соблюдается до весьма малых значений RU. Однако эти преимущества формирования сигнала большей частоты с постоянным уровнем напряжения могут быть реализова0

5

0

0

ны лишь при наличии контроля шунта со стороны первого (питающего) конца рельсовой линии, т.к. наложение шунта вблизи первого конца не приведет к требуемому для шунтового режима снижению уровня напряжения большей частоты на втором конце из-за постоянства уровня этого напряжения на первом конце. Существует критическая координата наложения шунта РК относительно которой ШР определяется

аппаратурой второго конца лишь при р РН (ближе ко второму концу).

Контроль шунта вблизи первого (питающего) конца рельсовой линии использует

,. большую зависимость напряжения меньшей частоты UHI на первом ее конце от входного сопротивления рельсовой линии, чем напряжение большей частоты Ун2. т.к. уровень последнего постоянный (в пределах реальных возможностей), а первого изменяющийся. Причем различие в уровнях этих напряжений в ШР при нахождении шунта в районе первого (питающего) конца проявляется резче, чем в HP при понижении

, сопротивления изоляции RU (увеличении проводимости изоляции ди). Этот эффект, используемый в данном способе контроля свободности рельсовой линии для отличия ШР и HP на первом конце, иллюстрируют

п зависимости Um(/) UH2(p) в ШР (фиг.2) и Um(gu), UH2(gu) в HP (фиг.З).

Коэффициент пропорциональности Кн между UH2 и UHI определяется по предельному значению димакс в HP, до которого

5 .ин2 (фиг.З).

На фиг.2 и фиг.З пунктиром показаны кривые Кн.1)н2, показывающие, что условие UHI Кн.ина в HP соблюдается до димакс, а условие Dm «Ј Кн.ин2 в ШР соблюдается

выше/Он (ближе.к первому концу) - критической координаты наложения шунта, и ШР определяется аппаратурой первого конца при .

Для того, чтобы ШР соблюдался на всей

(- рельсовой линии, необходимо настроить РЦ так, чтобы иметь рк рн , т.е. с наличием зоны перекрытия участка рельсовой линии, где ШР определяется со стороны обоих концов рельсовой линии. Например, если усло- виерк уОн не соблюдается, то необходимо

снизить димакс (фиг.З), т.е. увеличить КН (кривая Кн.Уна на фиг.З будет расположена выше). Также выше расположится кривая Кн.ина и на фиг.2, что приведет к снижению р, т.е. сближению/Он и /Эк .

Фиг.2 и 3 дополняются фиг.4 и 5 в HP и ШР, где Ui - фиксируемый уровень напряжения сигнала меньшей частоты (пропорциональный UHI), UH2 фиксируемый уровень напряжения сигнала большей частоты (пропорциональный 1)н2 с учетом Кн.); Кривые фиг.4 и 5 показывают возможность реализации способа аппаратурой первого конца, реагирующей не на контролируемую величину (уровень), а на ее знак, что всегда надежнее и с меньшими погрешностями. При AU Ui - U2 0 имеет HP, а при Д1) 0 - ШР.

Итак, одним из условий свободности рельсовой линии (со стороны ее первого конца), является превышение фиксируемого уровня напряжения сигнала меньшей частоты на первом конце над фиксируемым уровнем напряжения сигнала большей частоты на первом конце. Этот прием является новым. Вторым условием свободности (со стороны второго конца) является превышение уровня сигнала большей частоты на втором конце над опорным. (Уровень напряжения меньшей частоты на втором конце также должен превышать свой опорный, чтобы обеспечить безопасный отказ в случае обрыва канала меньшей частоты в аппаратуре 8 (фиг.1)) Этот прием известный.

Для определения свободности всей рельсовой линии оба условия должны совпадать во времени, выявление-такого совпадения - обязательный прием. Реализация его возможна с помощью канала связи с первого конца рельсовой линии на второй, где проводится логическая операция (блок 7 на фиг.1). Последнюю можно реализовать последовательным соединением контактов выходных реле, входящих в блоки 6 и 8 (фиг.1).

Кдополнительным преимуществам способа следует отнести ослабление влияния таких отрицательных факторов, снижающих пределы работоспособности известных РЦ, как колебания напряжения сети, изменения величины сопротивления рельсовой петли, т.к. на фиксируемые уровни напряжений обеих частот они оказывают практически одинаковое влияние, не изменяя их соотношения, т.е. знака разности Аи.

Реализация данного способа не вызывает технических трудностей. Но некоторые вполне очевидные условия следует соблюдать. Источники 2 и 3 (фиг.1) должны быть защищены заградительными фильтрами от протекания через них тока другого источника. Источник большей частоты 2 (фиг,1) должен быть защищен от короткого замыкания (поезд на питающем конце), т.к. ограничивающего сопротивления в этом источнике нет. Реализацию защиты можно осуществить известными приемами. Например, в виде ис0 пользования генератора со срывом, или в заградительном фильтре этого источника использовать насыщающиеся элементы, что приведет к расстройке фильтра при коротком замыкании. Это равносильно введению

5 ограничивающего сопротивления, после чего снизится величина напряжения большей частоты на приемном конце, т.е. возникает ситуация превышения опорного сигнала над уровнем сигнала большей частоты, со0 ответствующая ШР.

В аппаратуре первого конца рельсовой линии в блоке 5 (фиг.1) должен быть контроль наличия напряжения сигнала большей частоты на случай обрыва канала этого на5 пряжения.

АЛСН можно осуществлять на любой частоте, но лучше на большей, т.к. сигнал этой частоты подан без уменьшения напряжения на питающем конце, т.е. он более

0 мощный.

Реализацию условия U i Ui- необходимо осуществлять с помощью усилителя огра- ничителя (каковыми являются полупроводниковые или магнитные) и реле.

5 Диапазон изменения разности напряжений широк, поэтому и необходимо ограничение. Величина ограничения значения не имеет, т.к. усилитель путевого приемника реагирует не на величину сигнала, а на его знак.

0 Предлагаемый способ контроля свободности рельсовой линии сложнее прототипа, но расширение диапазона работоспособности рельсовой цепи по сопротивлению изо- ляции (практически вдвое) при его

5 понижении оправдывает эту сложность.

Расширение диапазона работоспособности рельсовой цепи по сопротивлению изоляции дает ряд экономических преимуществ:

0 - увеличение межремонтного периода по очистке балласта и шпал;

-исключение необходимости укорочения длины p., ,OBOi линии и установки дополнительной аппаратуры для трансляции

5 сигнала в середине блок-участка;

-улучшение условий труда обслуживающего персонала в связи с исключением сезонных регулировок из-за меньшей вероятности сигналов занятости при RUMHH и уменьшение по этой причине простоев.

Формула изобретения

Способ контроля свободное™ рельсовой линии, заключающийся в том, что в рельсовую линию на первом ее конце подают сигналы двун частот, один из которых, имеющий большую частоту, формируют с постоянным уровнем напряжения, а на втором конце линии фиксируют уровни напряжения сигналов обеих частот, сравнивают их с опорными сигналами и по превышению уровней напряжения каждого из сигналов над соответствующим опорным судят о сво- бодности части рельсовой линии со стороны

второго ее конца, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, на первом конце рельсовой линии фиксируют уровни напряжения сигналов обеих частот, сравнивают их между собой и по превышению сигнала меньшей частоты судят о свобод и ости части рельсовой линии со стороны первого ее конца, выявляют наличие совпадения во времени превышения уровней напряжения сигналов над опорным на втором конце рельсовой линии с превышением напряжения второго сигнала нэд напряжением первого на ее первом конце и по нему судят о свободности всей рельсовой линии.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к способам контроля рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся и низким сопротивлением изоляции. Сущность изобретения: в рельсовую линию подают сигналы двух частот - меньшей и большей одновременно, сравнивают эти сигналы между собой и по превышению сигнала меньшей частоты судят о свободное™ части рельсовой линии со стороны передающего конца. 5 ил.

О О

линия свободна 1

&М

Фиг. 4

Фиг 5