Путевой датчик

Реферат

 

Использование: для счета осей железнодорожных подвижных составов. Сущность изобретения: путевой датчик содержит генератор сверхвысокочастотных колебаний, делитель мощности, направленный ответвитель, приемо-передающую антенну и фазовый детектор. Выход генератора соединен с входом делителя мощности, один выход которого соединен с входом направленного ответвителя, а другой - с опорным выходом фазового детектора, сигнальный вход которого соединен с выходом бокового плеча направленного ответвителя. Выход направленного ответвителя соединен с входом антенны. Антенна установлена с внутренней стороны рельса раскрывом в сторону его головки. Такое выполнение датчика обеспечивает его повышенную помехозащищенность от тормозных электромагнитных тормозов. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для счета осей железнодорожных подвижных составов и может быть применено в качестве путевого датчика для таких устройств.

Известен путевой датчик в составе индукционного электромагнитного устройства счета осей фирмы Сименс (ФРГ) (В.П.Бухгольц и др. Путевые датчики контроля подвижного состава на рельсовом транспорте. М. Транспорт, 1976 г. с. 47-48). Это устройство содержит путевой датчик, преобразователь частоты генератора электромагнитных колебаний и счетчик импульсов.

Путевой датчик выполнен в виде двух частей: передающей в виде катушки индуктивности, расположенной с наружной стороны рельса, и приемной, выполненной в виде второй катушки индуктивности, расположенной с внутренней стороны рельса.

Преобразователь частоты генератора содержит: генератор электромагнитных колебаний, фазовращатель, сумматор, усилитель, преобразователь синусоидального сигнала в последовательность однополярных импульсов, схему запрета, триггер и полосовой фильтр.

Также известно устройство счета осей ЖД вагонов (ЕПВ, пат. N 0130226, В 61 L 1/16, 1988 г.), в составе которого находятся два путевых датчика, два СВЧ-генератора, два детектора, два направленных ответвителя и блок обработки сигналов датчиков. Датчики выполнены в виде приемо-передающих антенн. Излучение антенн направлено в сторону обода колеса вагона или локомотива. Датчик этого устройства принят за прототип.

Аналог и прототип дают ложные срабатывания при появлении на рельсе, где установлен датчик, железных предметов, не подлежащих счету, а также срабатывают от тормозных колодок электромагнитных тормозов.

Плоские колодки электромагнитных тормозов крепятся между колес колесных пар одной тележки на расстоянии 20-25 мм над головкой рельса, а при торможении они контактируют с головкой рельса.

Аналог и прототип не отличают колодку тормоза от колеса и засчитывают ее как колесо.

Техническим результатом изобретения является увеличенная надежность путевого датчика за счет различения тормозных колодок и колес.

Этот результат достигается за счет того, что путевой датчик содержит СВЧ-генератор электромагнитных колебаний, делитель мощности генератора, направленный ответвитель, приемо-передающую антенну, фазовый детектор. Кроме того, выход генератора соединен с входом делителя мощности, один выход которого соединен с входом направленного ответвителя, а другой с опорным входом фазового детектора, сигнальный вход которого соединен с выходом бокового плеча направленного ответвителя Выход направленного ответвителя соединен с входом приемо-передающей антенны. Приемо-передающая антенна установлена с внутренней стороны рельса раскрывом в сторону его головки.

Структурная схема путевого датчика и его работа поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема путевого датчика и положение приемо-передающей антенны относительно рельса и реборды колеса; на фиг. 2 - график зависимости фазы сигнала (Ф0), отраженного от рельса в отсутствии колеса в зоне действия датчика (ЗДД), и фазы сигнала (Фрк), отраженного от реборды колеса и проходящего ЗДД, где направление вдоль рельса; на фиг. 3 принципиальная электрическая схема балансового фазового детектора. На фигурах введены обозначения: 1 СВЧ-генератор электромагнитных колебаний (Г), 2 делитель мощности генератора (ДМ), 3 направленный ответвитель (НО), 4 приемо-передающая антенна (А), 5 фазовый детектор (ФД), 6 ЖД рельс, 7 реборда колеса, Ф0 фаза сигнала, отраженного от головки рельса, Фрк фаза сигнала, отраженного от реборды колеса, ЗДД зона действия датчика, Ио напряжение опорного сигнала на опорном входе ФД, Ис напряжение сигнала, отраженного от головки рельса или реборды колеса на сигнальном входе ФД, И(Фкр) напряжение на выходе ФД, пропорциональное Фрк, Д1 и Д2 амплитудные детекторы, P и C резисторы и конденсатор.

СВЧ-генератор 1 может быть собран по схеме автогенератора на клистроне, магнетроне или транзисторе.

Делитель 2 мощности может быть выполнен в виде направленного ответвителя на волноводе, коаксиальной линии или полосковой линии. Направленный ответвитель 3 может быть выполнен на волноводах, коаксиальной или полосковой линиях.

Приемо-передающая антенна 4 может быть выполнена рупорной, в виде открытого конца волновода и т.п.

Фазовый детектор 5 может быть собран по схеме фиг. 3 (Ю.Т.Давыдов и др. Радиоприемные устройства, М. Высшая школа, 1989 г. с. 141-144, рис. 7.29).

Путевой датчик содержит СВЧ-генератор 1, делитель 2 мощности, направленный ответвитель 3, приемо-передающую антенну 4, фазовый детектор 5. Выход генератора 1 соединен с входом делителя 2 мощности, один выход которого соединен с входом направленного ответвителя 3, а другой с опорным входом фазового детектора 5. Сигнальный вход детектора 5 соединен с выходом бокового плеча направленного ответвителя 3, выход которого соединен с входом антенны 4. Антенна 4 установлена с внутренней стороны рельса раскрывом в сторону его головки.

Пример реализации путевого датчика. Частота генератора 1 940 мГц (32 см). Делитель 2 мощности выполнен в виде направленного ответвителя с переходным ослаблением 3 дБ и направленностью 15 дБ. Направленный ответвитель 3 выполнен волноводным с переходным ослаблением 10 дБ и направленностью 30 дБ.

Антенна 4 выполнена в виде открытого конца волновода сечением 1 x 20 см. Большой размер сечения волновода расположен параллельно головке рельса и расстояние от раскрыва волновода до головки рельса равно 10 см. ЗДД составляет 20 см. Фазовый детектор 5 выполнен по схеме фиг.3. Толщина реборды колеса 7 равна 3 см. Реборда от внутренней стороны головки рельса из-за износа пути может быть удалена на 5 см.

При нахождении колеса в ЗДД минимальное изменение фазы сигнала, отраженного от реборды, по сравнению с фазой сигнала, отраженного от головки рельса, составляет 70o, а максимальное 180o.

Датчик работает следующим образом.

Мощность генератора 1 делителем 2 делится пополам. Часть мощности поступает на направленный ответвитель 3, другая часть на опорный вход фазового детектора 5. Через основной канал направленного ответвителя 3 мощности поступает в антенну 4 и получается в направлении головки рельса 6. Отражается от нее и через боковое плечо направленного ответвителя 3 поступает на сигнальный вход фазового детектора 5. При этом фаза отраженного сигнала равна Ф0. При нахождении реборды колеса 7 в зоне действия датчика (ЗДД), расстояние между раскрывом антенны 4 и отражателем ребордой уменьшается, поэтому сигнал, отраженный от реборды, будет иметь фазу Фрк, что свидетельствует о прохождении ЗДД колесом (см. фиг.2).

При нахождении в зоне действия тормозной колодки, которая не выступает за пределы рельса, фаза отраженного от него сигнала будет равна фазе Ф0, поэтому датчик не реагирует на посторонние предметы, находящиеся в зоне его действия.

Формула изобретения

Путевой датчик, содержащий генератор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний, приемопередающую антенну, детектор, направленный ответвитель, выход которого соединен с входом приемопередающей антенны, отличающийся тем, что в него введен делитель мощности, а детектор выполнен фазовым, причем выход генератора соединен с входом делителя мощности, один выход которого соединен с входом направленного ответвителя, а другой с опорным входом детектора, сигнальный вход которого соединен с выходом бокового плеча направленного ответвителя, при этом приемопередающая антенна установлена с внутренней стороны рельса раскрывом в сторону его головки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3