Устройство для измерения проводимости изоляции рельсовой линии

Устройство для измерения проводимости изоляции рельсовой линии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для измерения с транспортного средства проводимости изоляции отдельных шпал, заземлений сооружений на рельс, изолированных стяжек, а также для обнаружения посторонних металлических предметов или предметов с металлическими деталями, находящихся под рельсом или возле него и представляющих опасность для движения поездов или приводящих к нарушению работы автоматической локомотивной сигнализации . Цель изобретения - повышение точности путем снижения влияния токов в рельсовой подкладке. С рельсами 2 и 3 связан генератор 1 измерительной частоты, а над рельсцм установлены приемники 4,5, каждый из которых выполнен в виде двух индуктивных катушек, расположенных наклонно по обе стороны от вертикальной плоскости , проходящей через продольную ось рельса 2. 5 ил. /; з (Я С

СОЮЭ СОжтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg)g В 61 L 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

f OCNAPCTBEHHbN НОЦИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 469321 3/1 1 (22) ) О. 05. 89 (46) 30.04.91. Бюл. Р 16 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожно го транс по рта нм. С.М. Киров а (72) В. П. Жох и H. В. Романова (53) 656. 025 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

И- 667440, кл, В 61 L 23/16, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИ ИЗОЛЯЦИИ РЕЛЬСОВОЙ ЛИНИИ (57) Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для измеренчя с транспортного средства проводимости изоляции .отдельных шпал, заземлений сооружений на рельс, изолированных стяжек, .SU 1МЫМ а также для обнаружения посторонних металлических предметов или предметов с металлическими деталями, находящихся под рельсом или возле него и представляющих опасность для движения поездов или приводящих к нарушению работы автоматической локомотивной сигнализации. Цель изобретения — повышение точности путем снижения влияния токов в рельсовой подкладке. Г рельсами 2 и 3 связан генератор 1 измерительной частоты, а над рельсцм установлены приемники 4,5, каждый из которых выполнен в виде двух индуктивных катушек, расположенных наклонно по обе стороны от вертикальной плоскости, проходящей через продолъную ось рельса 2, .5 ил.

1645184

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для измерения с транспортного средства проводимости изоляции отдельных шпал, заземлений сооружений на рельс, изолированных стяжек, а также для обнаружения посторонних металлических предметов или предметов с металлическими деталями, находящихся под рельсом или возле него и могущих представить опасность для движения поездов или привести.к нарушению работы автоматической локомотивной сигнализации (AJIC).

t5

Цель изобретения — повышение точности путем снижения влияния токов в рельсовой подкладке.

На фиг. 1 изображена функциональ- 20 ная схема устройства; на фиг. 2.— векторная диаграмма токов и напряжений при наличии под датчиком металлического предмета и отсутствии утечки тока с рельса; на фиг. 3— векторная диаграмма напряжения рельсземля, токов в рельсе и точка утечки с рельса; на фиг. 4 — — расположение катушек датчика относительно рельса

I рельсовой подкладки и постороннего металличеСкого предмета под рельсом, вид сбоку; на фиг. 5 — разрез А-А на фиг. 4.

Устройство содержит генератор 1 измерительной частоты, подключенный к рельсам 2 и 3, приемники 4 и 5, подключенные к селективным усилителям 6 и 7, которые через умножители частоты

8 и 9 связаны с фазометром 10, подключенным к двухполярному регистратору щ

11, например стрелочному прибору с нулем по середине шкалы.

На фиг. 1 также показаны металлический предмет 12 и шпалы 13-15 с металлическими подкладками 16,17 и 18,45

Каждый индуктивный датчик состоит из двух индуктивных катушек 19 и 20, соединенных согласно относительно тока I (I ) в рельсе.

В качестве фазометра 1 0 применен 50 цифровой фазоме тр с прямым прео бр азованием фазовый сдвиг — интервал

tt времени — постоянное напряжение с уче том знака н апряже ния. Такой фазометр содержит на входе формирующие блоки, поэтому сигнал на выходе фазометра зависит только от сдвига фаз сравниваемых напряжений и не зависит от их амплитуд.

Устройство работает следующим образом. .От генератора 1 в рельсе 2 протекает ток, который наводит ЭДС. в рельсе 2, приемниках 4 и 5, подкладках

16-18 и в искомом металлическом предмете 12 ° Все наведенные ЭДС отстоят по фазе от тока в рельсе на 90

Напряжения от ЭДС в приемниках 4 и 5 после усиления и фильтрации в селективных усилителях 6 и 7 поступают на умножители 8 и 9 частоты.

При умножении в и раз частоты f двух напряжений сдвинутых между собой на

yroa (g, на выходах умножителей частоты появляются напряжения, сдвинутые между собой на угол пф

Таким образом, благодаря применению умножителей частоты получается достаточно большая разность фаз напряжений сигнала на обоих входах фазометра при малой разности фаз ЭДС сигнала, наведенных в приемниках.

На выходе фазометра 10 появляется напряжение по стоянно го тока, пропорциональное по величине сдвигу фаз n(P между напряжениями на его входах.

Если с отрезка рельса между приемниками 4 и 5 утечки тока нет, то

I<=Ig и сдвиг фаз между токами I и

I в рельсе под приемником равен нулю.

Если в отсутствие тока утечки (оТ=? -I =0) приемники 4 и 5 расположены между шпалами так, что на приемники не влияют контурные токи в подкладках, а в зоне чувствительности устройства посторонних металлических предметов не т, то в приемниках наводятся ЭДС Е, и Е только от токов I и I< в рельсе, совпадающих по фазе между собой (фиг. 2), таким образом в этом случае сдвиг фаз между Е и Е равен нулю, напряжение на выходе фазометра 10 равно нулю и регистратор 1 по казыв ае т нуль".

Если при А ? = 0 приемники 4 и 5 расположены между шпалами, а под приемником 4 оказался металлический предмет 12, то на приемник 4 будут действовать токи I1 в рельсе и I® в металлическом препмете, а на приемник 5 только ток I в рельсе, причем

Ток I наводит в металлическом. предмете ЭДС Е, отстающую от I на

90, а от Е,ц в предмете 12 возникает о

1 контурный ток IP4 отстающий от Е на

16451 84 6

При наличии утечки тока с отрезка рельса, заключенного между приемни1 т ками, равенство токов 1< и I< в рельсе ПОД приемниками нарушается, Ток 11 от генератора 1 разветвляется на ток а I в рельсе и ток утечки hI (фиг. 3), который определяется по закону Ома., Ф

ЛТ = h » ., (1) з- где U — напряжение рельса-земля в месте утечки;

Y — измеряемая сосредоточен1Ъ а ная проводимость изоляции рельс-зем15 ля, практически активная. Следовательно, ток утечки 5I практически совпадает по фазе с напряжением U (фиг ф 3)

Аналогично определяется ток утеч-! ки gI с рельса на рельс. !

4(,ц= .70-80, а от I на 90 + g

= 160-170 (фиг. 2) .

В приемнике 4 наводятся ЭДС Е о тока I в рельсе и Е от тока I â металлическом предмете, а в приемни ке 5 наводится только ЭДС Е,2 от ток

I< в рельсе, причем Е и Е совпада

1 ют по фазе, но по амплитуде могут быть не равны (иг. 2) . Неравенство

Е(и Еа при I,I=Ig возможно из-за ра но ro смещения датчиков о тно сительно рельса при движении устройства.

Суммарная ЭДС в приемнике 4 рави

Е „=Е,+Е ч. Как видно из фиг. 2, наведенная ЭДС Е в приемнике 5 опережает по фазе Ес„на Угол (4 . В результате воздействия на фазометр

10 ЭДС Е2 и Е „на его выходе появляется постоянйое напряжение, например, положительной полярно сти, IIpG" по рциональ ное у глу 0(4, и стрелки регистратора 11 отклоняется от нуля .по се редине в право.

По мере продвижения устроиства 2S (на фиг. 1 влево) металлический предмет 12 окажется под приемником 5, те — перь уже на приемник 5. будут воздей\ ствовать ток I в рельсе и контурный ток I в искомом предмете, а на при- hII емник 4 — только ток в рельсе- 1,, равный току I .

Ток в рельсе наведет в приемнике

5 ЭДС Е, а контурный ток I â металлическомм предме те наведе т в датчике

5 ЭДС Ея, при этом наведенная в приемнике 4 ЭДС Е1 опережает суммарную

ЗДС Е =Е +Е „ в приемнике 5 на угол С 2 равный по величине и противоположный по знаку углу ф 40

В результате воздействий на фазометр 10 ЭДС Е< и Е на его выходе .появляется постоянное напряжение, равное по величине и противоположной полярности напряжению в случае нахож- 45 дения над искомым предметом приемника 4. Стрелка ре гистрато ра 1 1 о тклоняется от нуля по середине влево.

Таким образом, признаком наличия металлического предмета в отсутствие тока утечки является то, что при продвижении устройства вдоль рельса на протяжении отрезка, равного расстоянию между приемниками, регистратор в начале отрезка дает показание поло KHTeJIbHoH полярности, а в конце. отрезка такое же по величине, но отри.цательной полярности.

Комплексное входное сопротивление рельсовой цепи имеет индуктивный характер, поэтому ток I< отстает по фазе от цапряжения U> и следовательно, от тока 5T..

Таким образом, при наличии утечки тока на отрезке рельса между приемниками 4 и 5 ток I > отстает по фазе от тока Т, =-Т +И, при этом наведенная током 1 ЭДС Е в приемнике 5 отстает по фазе от Е, наведенной в

Э приемнике 4. В результате воздействия ЭДС Е1 и Е на фазометр 10 в от с утств не металличе ско го предмета на выходе фазометра появляется постоянное напряжение отрицательной полярности, что отображается на двухполярном регистраторе 11 отклонением .стрелки влево от нуля.

Если место утечки тока находится вне отрезка рельса, заключенного между приемниками, то устройство на этот ток утечки не реагирует, так как в этом случае под обоими приемниками ток в рельсе один и тот же.

Таким образом, признаком наличия тока утечки в отсутствие металлического предмета является то, что при продвижении устройства вдоль рельса на протяжении расстояния, равного расстоянию между приемниками, регистратор 11 дает только одно показание, причем отрицательной полярности.

Чем выше измеряемая сосредоточенная проводимость изоляции Ур,, тем больше ток $I тем сильнее отклонение стрелки регистратора 11, следова— тельно левую часть шкалы регистрато1645184 ра можно проградуировать в единицах измерения проводимости — сименсах.

Возможен случай, хотя и редкий, когда при наличии металлического. предмета имеется и утечка тока с рельса в землю. При этом в момент нахождения над металлическим предметом приемника 4 и при наличии утечки тока с отрезка рельса, заключенно- 10

ro между приемниками, через шпалу 14 в землю на устройство будут воздействовать контурный ток I в металличе ском пре дме те и то к утечки б Т с р.ель са. 15

В зависимости от соотношения этих воздействий реги страто р 11 дае т показание либо положительной, либо отрицательной полярности.

В момент нахождения над металлическим предметом 12 приемника 5 на устройство будет воздействовать только контурный ток Т,ц и регистратор 11 даст показание отрицательной полярности, по величине отличающееся от 25 показания в момент нахождения над металлическим предметом приемника 4.

Следовательно, признаком наличия металлического предмета в присутствии. тока утечки QI с рельса является то, что регистратор 11 на длине пути движения устройства, равной расстоянию между приемниками, дает два показания, разные по величине.

Таким образом, в трех рассмотренных случаях реакция регистратора 11 разная, что позволяет обнаруживать металлический предмет как при наличии тока утечки, так и в отсутствие его, а также измерять проводимость изоляции в рельсовой цепи в отсутствие металличе ско го предмета.

Если расстояние между шпалами равно расстоянию между приемниками, контурные токи в подкладках наводят одинаковые ЭДС в обоих приемниках и регистратор l1 не реагирует на под кладки.

Однако возможен некоторый сдвиг шпал, что мажет вызвать разбаланс воздействия контурных токов в подкладках на устройство. Для уменьшения этого воздействия катушки 19 и

20 каждого приемника установлены под углом, при котором продолжение оси катушки проходит через центр по пе ре чно го в е р тикально го се че ния подкладки (фиг. 4). При этом продол30

1 жение оси катушки 19(20) проходит через центр контурного тока Iд в подкладке, что и снижает величину

ЭДС, наводимой током I â катушке.

В процессе движения устройства по рельсам возможно неодинаковое горизонтальное смещение индуктивных при.емников 4 и 5, особенно в кривых участках пути, что.может вызвать разбаланс воздействия контурных токов в подкладках на устройство даже при равенстве расстояний между шпалами и между приемниками.

Для уменьшения этого воздействия каждый индуктивный приемник выполнен из двух катушек 19(20), установленных сж метрично относительно верти- . кальной оси рельса (фиг. 4).

Если произойдет сдвиг индуктивного приемника относительно вертикальной оси рельса, например, вправо, то продолжение оси катушки 19 пересечет плоскость контурного тока Тп подкладки выше центра контура тока I, а катушки 20 — ниже центра. В результате в обеих катушках 19 и 20 приемника контурным током наведутся ЭДС, одинаковые по величине и противоположные по фазе. Поскольку обе катушки приемника соединены согласно, то наведенные токи I ЭДС в катушках взаимно уничтожаются.!

Фо рм Ул а из о б ре те ния

Устройство для измерения проводимости изоляции рельсовой линии, содержащее связанный с рельсами генератор измерительной частоты и установленные над рельсом вдоль него на расстоянии, равном расстоянию между

-осями со,седних шпал, два приемника измерительной частоты, имеющих каждый индуктивную катушку, обмотка которой связана через селективньЯ усилитель и умножитель частоты с соотг ветствующим входом фазометра, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем снижения влияния токов в рельсовой подкладке, каждый приемник снабжен дополнительной индуктивной катушкой, обмотка которой включена последовательно и согласно с первой обмоткой между нею и селективным усилителем, причем катушки каждого приемника установлены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось рельса с наклоном от нее и с образованием продольными осями кату1645184 о шек острого угла с вераиной на пере,сечении вертикальной и поперечной осей накладки.

1645184

Составитель Э. Кондратенко . Редактор А.Долинич Техред С.Мигунова Корректор Л. Бескид

Заказ 1317 Тираж 315 Подпи с ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101