Патент на изобретение №2173277

(54) РЕЛЬСОВАЯ ЦЕПЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к рельсовым цепям. Рельсовая цепь содержит генераторы разных частот, источник питания, конденсаторы, управляющее и путевое реле, маятниковый трансмиттер, выпрямители, диод, полосовые фильтры. Выходы генераторов подключены к питающему концу рельсовой линии. Входы фильтров подключены к релейному концу рельсовой линии, а выходы – к входам выпрямителей, отрицательные выводы которых и одни обкладки первого и второго конденсаторов объединены. Положительные выводы выпрямителей подключены к фронтовым контактам управляющего реле. Через соответствующие переключающий и тыловой контакты последнего обкладки первого и второго конденсаторов связаны с обмоткой путевого реле. Обмотка управляющего реле получает питание через коммутирующий контакт маятникового трансмиттера. Технический результат – повышение надежности работы при пониженном сопротивлении изоляции. 4 ил.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике, в частности к устройствам контроля свободности участков пути.

Известна рельсовая цепь, содержащая генератор основной частоты, подключенный к середине рельсовой линии, два основных приемника, подключенных ближе к концам рельсовой линии и настроенных на частоту генератора, к концам рельсовой линии подключены два дополнительных генератора, на расстоянии зоны шунтирования подключены соответствующие два приемника, контроль состояния рельсовой линии осуществляется повторителем путевого реле [1].

Если рельсовая линия исправна и свободна, то все путевые реле включены, и повторитель путевого реле включен через последовательно включенные фронтовые контакты путевых реле. В случае занятия рельсовой линии подвижной единицей или неисправности, путевые реле выключаются и выключается повторитель. Благодаря использованию трех генераторов с приемниками, рельсовая линия условно делится на четыре участка небольшой длины, где затухание сигналов незначительно.

Недостатком данного устройства является невысокая надежность, так как выключение любого приемника из четырех приводит к ложной занятости.

Известна рельсовая цепь, содержащая на питающем конце генераторы частот, подключенные к рельсовой линии через питающие трансформаторы, а на релейном конце к рельсовой линии подключены фильтры и приемные реле, свободность участков рельсовых линий контролируется включенным состоянием приемных реле [2] .

Недостатком указанного устройства является сравнительного низкие функциональные возможности, ограниченные малым диапазоном работоспособности при пониженном сопротивлении изоляции из-за значительного затухания сигнала на релейном конце, так как используются высокие частоты, а сопротивление рельсовых нитей имеет индуктивный характер, поэтому длина рельсовых нитей незначительна (несколько сот метров).

Данное техническое решение авторами принято в качестве прототипа.

Целью изобретения является повышение точности определения состояния рельсовой линии, обеспечивая инвариантность к возмущениям и расширение функциональных возможностей за счет увеличения диапазона изменения сопротивления изоляции, при котором сохраняется правильное определение состояния рельсовой линии.

Сущность данного решения заключается в том, что в рельсовую цепь, содержащую генераторы частот, выходы которых подключены к питающему концу рельсовой линии через устройства согласования, дополнительно введены источник питания, три конденсатора, управляющее реле с двумя группами контактов, путевое реле, маятниковый трансмиттер, два мостовых выпрямителя, диод, два полосовых фильтра, входы которых подключены параллельно к релейному концу рельсовой линии, а выходы соответственно к входам первого и второго мостового выпрямителя, отрицательные выводы которых и одни обкладки первого и второго конденсаторов объединены, а положительные выводы выпрямителей подключены к фронтовым контактам первой и второй групп контактов управляющего реле, а через переключающий и тыловой контакты первой группы контактов управляющего реле и диод другая обкладка первого конденсатора подключена к одному выводу обмотки путевого реле, параллельно которому подсоединен третий конденсатор, к второму выводу обмотки путевого реле подсоединена другая обкладка второго конденсатора через переключающий и тыловой контакты второй группы контактов управляющего реле, обмотка которого получает питание через коммутирующий контакт маятникового трансмиттера, причем генераторы выполнены с разными частотами и их входы подключены параллельно к выходу источника питания.

Применение вновь введенных блоков и их связей дает следующие преимущества по сравнению с известными рельсовыми цепями.

– Обеспечивается инвариантность к колебанию напряжения питающей сети.

При колебании питающего напряжения сети изменяется напряжение питания генераторов, так как они питаются от одного источника питания и соответственно изменяются амплитуды напряжений и на выходе генераторов разных частот. Если частоты достаточно близки друг к другу, то закон изменения амплитуд напряжений на меньшей и большей частотах на релейном конце рельсовой линии одинаков, и, следовательно, составляющие напряжений U от колебания напряжения питания одинаковы. В результате вычитания на релейном конце напряжения большей частоты от напряжения меньшей частоты, эти составляющие взаимно компенсируются и на приемник поступает результирующее напряжение без составляющих колебаний питающей сети.

U_разн= (U_f1+U)-(U_f2+U) = U_f1-U_f2
– Обеспечивается стабильность напряжения на путевом реле при изменении сопротивления изоляции в широком диапазоне, благодаря тому, что путевое реле включается от разностного напряжения меньшей и большей частот.

Уменьшение сопротивления изоляции приводит к уменьшению амплитуды напряжений U_f1 и U_f2 на релейном конце, при условии равенства напряжений на частотах fl и f2 на питающем конце рельсовой линии. Разность напряжений U_разн= U_f1-U_f2 из-за близости закона изменения напряжений на релейном конце незначительна во всем диапазоне изменения сопротивления изоляции и относительно стабильна.

– Обеспечивается инвариантность к помехам в рельсовых линиях.

Воздействие помех на напряжение на частотах fl и f2 сказывается одинаково, так как спектр помех широкий, поэтому и приращения U_п в обоих частотах одинаков. Следовательно, в процессе интегрирования и вычисления разности напряжений эти приращения взаимно компенсируются.

U_разн= (U_f1+U_п)-(U_f2+U_п) = U_f1-U_f2
Включение дополнительных блоков в известное устройство с генераторами разных частот и устройствами согласования, а именно источника питания, трех конденсаторов, управляющего реле с двумя группами контактов, путевого реле, маятникового трансмиттера, двух мостовых выпрямителей, диода, двух полосовых фильтров, необходимо и достаточно для достижения поставленной цели.

В целом, в основе алгоритма функционирования лежит идея принципа инвариантности известной в промышленной автоматике и измерительной технике, но впервые применяемой авторами при построении рельсовых цепей. Основная идея принципа – для достижения инвариантности к возмущениям необходимо наличие двух и более каналов передачи возмущающего воздействия от места приложения воздействия до приемника [3, 4]. Эти два канала авторами организованы частотным разделением с достаточно близкими частотами, чтобы каналы были квазидентичны.

На фиг. 1 показана функциональная схема рельсовой цепи; на фиг. 2 – временные диаграммы работы рельсовой цепи; на фиг. 3 изображены кривые зависимости напряжений на релейном конце рельсовой линии; на фиг. 4 изображены кривые разности амплитуд напряжений меньшей и большей частот.

Рельсовая цепь содержит источник питания 1, генераторы частот 2, 3, выходы которых подключены к питающему концу рельсовой линии 6 через устройства согласования 4, 5, три конденсатора 11, 12, 18, управляющее реле 15 с двумя группами контактов 13, 14, путевое реле 17, маятниковый трансмиттер 20, два мостовых выпрямителя 9, 10, диод 16, два полосовых фильтра 7, 8, входы которых подключены параллельно к релейному концу рельсовой линии 6, а выходы – соответственно к входам первого 9 и второго 10 мостового выпрямителя, отрицательные выводы которых и одни обкладки первого 11 и второго 12 конденсаторов объединены, а положительные выводы выпрямителей подключены к фронтовым контактам первой 13 и второй 14 групп контактов управляющего реле 15, а через переключающий и тыловой контакты первой группы контактов 13 управляющего реле 15 и диод 16 другая обкладка первого конденсатора 11 подключена к одному выводу обмотки путевого реле 17, параллельно которому подсоединен третий конденсатор 18, к второму выводу обмотки путевого реле 17 подсоединена другая обкладка второго конденсатора 12 через переключающий и тыловой контакты второй группы контактов 14 управляющего реле 15, обмотка которого получает питание через коммутирующий контакт 19 маятникового трансмиттера 20, причем входы первого 2 и второго 3 генераторов разных частот подключены параллельно к выходу источника питания 1.

Техническая реализация введенных блоков и элементов не составляет затруднений.

Так, в качестве источника питания можно использовать широко используемые на железнодорожном транспорте трансформаторы или стабилизаторы, а в качестве управляющего и путевого реле – электромагнитные нейтральные реле первого класса надежности, маятниковый трансмиттер, полосовые фильтры, мостовые выпрямители, конденсаторы, диоды широко используются в устройствах автоматики и телемеханики.

Рельсовая цепь работает следующим образом.

В исходном состоянии маятниковый трансмиттер выключен, путевое и управляющее реле тоже выключены. При подаче напряжения питания в рельсовую линию на питающем конце через устройства согласования подаются напряжения двух частот от генераторов 2 и 3, запитанные от источника питания 1. Причем, fl < f2, а величина напряжений одинаковая. В интервале времени t₁>t>t₀ (фиг 2) коммутирующий контакт 19 маятникового трансмиттера 20 замкнут и через этот контакт управляющее реле 15 получает питание и его переключающие контакты замыкаются с фронтовыми первой 13 и второй 14 групп. Напряжение U_f1 частотой f1 через полосовой фильтр 7 поступает на первый мостовой выпрямитель 9, выпрямляется и заряжается первый конденсатор 11.

Одновременно напряжение U_f2 другой частоты f2 через полосовой фильтр 8 поступает на второй мостовой выпрямитель 10, выпрямляется и заряжается второй конденсатор 12. Так как частота f1 В интервале времени t₂>t>t₁ коммутирующий контакт маятникового трансмиттера выключен, следовательно выключено управляющее реле 15 и его переключающие контакты первой 13 и второй 14 групп соединены с тыловыми контактами, и конденсатор 11 через диод 16 подключается к одной обкладке третьего конденсатора 18, а к его другой обкладке подключается второй конденсатор 12, то есть все три конденсатора оказываются включенными последовательно. Если в результате вычитания напряжений U_разн=U_с1-U_с2 на конденсаторе 18 формируется сигнал, равный или выше порога срабатывания путевого реле 17, подключенного параллельно к конденсатору 18, реле возбуждается, что фиксирует свободное и исправное состояние рельсовой линии. Диод 16 препятствует протеканию тока обратной полярности, если вдруг окажется ситуация U_с2>U_с1 в случае нарушения алгоритма функционирования рельсовой цепи вследствие неисправности.

Применение предлагаемой рельсовой цепи обеспечивает, по сравнению с существующими, следующие технико-экономические преимущества:
повышается безопасность движения поездов вследствие уменьшения вероятности определения ложной свободности состояния рельсовой линии;
сокращаются задержки поездов вследствие уменьшения вероятности определения ложной занятости состояния рельсовой линии;
увеличивается межремонтный период по очистке и замене балластного материала и шпал благодаря расширению функциональных возможностей рельсовой цепи за счет увеличения диапазона изменения сопротивления изоляции, при котором сохраняется правильное определение состояния рельсовой линии;
повышается качество обслуживания рельсовых цепей за счет повышения их надежности функционирования.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 751693, кл. B 61 L 23/16, опубл. БИ N 28, 1980 г., Рельсовая цепь. А.М.Брылеев, Ю.А.Зенкович, Н.А.Макарочкин.

Авторское свидетельство СССР N 187827, кл. B 61 L 23/16, опубл. БИ N 21, 1966 г. Устройство автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации с рельсовыми цепями без изолирующих стыков. А.В.Шишляков, Д.К.Пугин, Г.К. Ефимов, А.Ф.Михайлов, В.С.Дмитриев, А.А.Евпятьев, А.М.Брылеев (прототип).

3. Петров Б. Н., Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Принцип инвариантности в измерительной технике. М.: Наука, 1976, стр. 243.

4. Кухтенко А.И. Проблема инвариантности в автоматике. Киев, 1963, стр. 376.
,>

Формула изобретения

Рельсовая цепь, содержащая генераторы частот, выходы которых подключены к питающему концу рельсовой линии через устройства согласования, отличающаяся тем, что дополнительно введены источник питания, три конденсатора, управляющее реле с двумя группами контактов, путевое реле, маятниковый трансмиттер, два мостовых выпрямителя, диод, два полосовых фильтра, входы которых подключены параллельно к релейному концу рельсовой линии, а выходы соответственно к входам первого и второго мостового выпрямителя, отрицательные выводы которых и одни обкладки первого и второго конденсаторов объединены, а положительные выводы выпрямителей подключены к фронтовым контактам первой и второй групп контактов управляющего реле, а через переключающий и тыловой контакты первой группы контактов управляющего реле и диод другая обкладка первого конденсатора подключена к одному выводу обмотки путевого реле, параллельно которому подсоединен третий конденсатор, ко второму выводу обмотки путевого реле подсоединена другая обкладка второго конденсатора через переключающий и тыловой контакты второй группы контактов управляющего реле, обмотка которого получает питание через коммутирующий контакт маятникового трансмиттера, причем генераторы выполнены с разными частотами и их входы подключены параллельно к выходу источника питания.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.06.2007

Извещение опубликовано: 27.01.2009 БИ: 03/2009