Патент 770897

Способ контроля рельсовой цепи

 

3 -.и к мву,у,д е уч с

ЕИ%ЖМФ= ГКМНКЮСКАМ

4л тена МБ,й о И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о77О897

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 16. 04. 76 (21) 2359208/27-11 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 15,,1080, Бюллетень № 38 (51)М. Кл.з

В 61 L 23/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 656. 259 °.12:621.3.025 (088.8) Дата опубликования описания 171080

Н. Ф. Котляренко, В. П. Жох, Ю. В. Соболев, В,A.Ãoí÷àðoí и Н. В. Худобин (72) Авторы изобретения .

Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С. N. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВОИ ЦЕПИ

Изобретение относится к рельсовому транспорту и может быть использовано для контроля состояния путевых изолированных участков.

Наиболее близким по технической 5 сущности к предлагаемому изобретению является способ контроля рельсовой цепи, по которому на питающем конце в рельсовую цепь подают управляющий сигнал, а на приемном конце измеряю-. 10 напряжение, ток и сдвиг фаз между ними. Результаты измерений сравнивают с допустимыми значениями указанных параметров и по результату сравнения формируют сигнал о свободности 15 или занятости рельсовой цепи (1) .

Недостатком известного способа контроля является то, что путевой приемник рельсовой цепи не различает причин уменьшения в нем тока, позто- 20 му при загрязнении балласта, изменении атмосферных условий, а также при увеличении сопротивления рельсов путевой приемник обесточивается, выдавая ложную информацию о занятости 25 участка. фунтовая чувствительность известной рельсовой цепи в условиях резких колебаний проводимости изоляции недостаточно высока, что приводит к случаям потери шунта и появ- 30 лению ложной свободности при завышенном переходном сопротивлении колесорельс. Следовательно, точность контроля рельсовой цепи по известноМу способу недостаточно высока.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

Цель достигается тем, что по пред лагаемому способу дополнительно измеряют напряжение, ток и сдвиг фаз между ними на питающем конце и сдвиг фаз между напряжениями на питающем и приемном концах, причем измерения производят циклически, измеряют температуру и влажность воздуха и балласта в зоне контроля в данном цикле измерения, сравнивают вычислен- . ные по измеренным параметрам рельсовой цепи действительные значения удельной проводимости изоляции и удельного сопротивления рельсов с нормативными для измеренных температуры и влажности значениями удельной проводимости и удельного сопротивления рельсов и при превышении последних формируют сигнал о свободности рельсовой цепи, сравнивают вычисленные.значения действительной удельной проводимости изоляции в данном цикле измерения с действительной удельной,770897 проводимостью изоляции в предыдущем цикле измерения и по превьииении первым второго формируют сигнал о занятости рельсовой цепи.

На фиг. 1 показан пример реализации способа контроля рельсовой цепи переменного тока, на фиг. 2 алгоритм работы процессора электронной вычислительной машины.

На фиг. 1 показаны источник 1 питания, рельсовые линии 2, согласующий блок 3 для согласования источника 1 питания с рельсовыми линиями и согласующий блок 4 для согласования аппаратуры приемных концов с рельсовыми линиями, датчик 5 температуры и датчик 6 относительной влажности в зоне контроля, электронная вычисли.— тельная машина 7 с блоками 8 и 9 преобразователей аналог-код для преобразования аналоговых величин напряжения, токов и фазовых соотношений между напряжениями и токами соответственно на питающих на приемных концах рельсовых линий, с преобразователями 10 и 11 значений температуры и относительной влажности в цифровые коды, с электронными коммутаторами 12 для поочередного подключения измерительных выходов согласующих блоков питающих и приемных концов ряда рельсовых линий к преобразователям аналог-код, с процессором .13 для определения состояния путе- -. вых участков, специальный запоминающий блок 14 для запоминания состояния путевых участков, блок 15 индикации на пульте дежурного по станции и блок

16 индикации на пульте электромеханика, причем согласующий блок 3 каждой рельсовой цепи содержит дроссельтрансформатор 17 и конденсатор 18 для настройки в резонанс аппаратуры питающего конца.

Блок 8 преобразователей аналогкод содержит преобразователи 19 напряжение-код, 20 ток-код, 21 фаза напряжения-код и 22 фаза тока-код.

Фазы напряжения и тока определяются относительно фазы опорного напряжения 001,.

Согласующий блок 4 содержит дроссель-трансформатор 23, согласующий блок 3 — резистор 24 с сопротивлением

Ко, а блок 9 преобразователей — преобразователи 25 и 26 соответственно напряжения в код и фазы в код.

На фиг.1 показана шина 27 опорного напряжения U

Способ контроля рельсовой цепи осуществляют следукщим образом.

Напряжение от источника 1 питания через согласующий блок 3 подают в рел .совую линию 2. С измерительного потенциального выхода согласующего блока 3 снимают аналоговое значение напряжения UH в начале рельсовой линии а с измерительного токового выхода блока 3 снимают аналоговое значение тока в начале рельсовой линии в виде падения напряжения 1 H Я о на известПо измеренным векторным значениям

U H,,Iz, 0 и !,к определяют напряжение и ток 0н и 1 в начале рельсо- вой линии и 0 и 1q в конце по формулам!,и Н н н 1н

1 (}

1н = Сн(н 4н Iz

1„= С„ .0 D 1 к к

55 ь6О

65 где А, ВН, СН, Ов-коэффициенты четырехполюсйика дроссель-трансформатора в начале рельсовой линии (на питающем конце); А, В„, С„, Ок- то же, в конце рельсовой линии (на приемном конце).

Эти коэффициенты заранее определяют и вносят в долговременную память ЭВМ 7.

По рассчитанным U„, I н, 0, !> определяют волновое сопротивление ном значении активного сопротивления резистора 24. Напряжения Ug u

lН R0 подают соответственно на потенцйальный и токовый входы электронного коммутатора 12 вычислительной машины 7. Аналогично на другие пары входов. коммутатора 12 подают напряжения U и IИ Ro co всех остальных п-1 рельсовых лийий.

Электронный коммутатор 12 производит поочередное подключение измерительных выходов согласующего блока 3 к блоку преобразователей 8 аналогкод, и с выходов блока преобразова15 телей 8 цифровые коды поступают в процессор 13 электронной вычислительной машины 7 (ЭВИ).

Напряжение U< в конце рельсовой линии снимают с активного сопротивлещ ния резистора 28 в согласующем блоке

4 и подают через электронный коьмутатор 12 и преобразователь 25 блока

9 в виде цифрового кода в процессор

13 электронной вычислительной машины.

Г.налогично, как и на.питающем конце, измеряют, преобразуют и передают цифровой код фазы напряжения U c помощью преобразователя 26 аналогкод относительно опорного напряже1 ния Upl, шины 27.

Значение вектора тока I< a конце рельсовой линии определяют с помощью процессора 13 операцией деления значения UR на известное постоянное значение R< резистора 28.

35 На основании полученных цифровых кодов напряжений, токов и фаз с помощью процессора 13 ЭВМ 7 рассчитывают первичные параметры данной рельсовой линии.

4О Расчет производят по следующей методике.

770897

Z g и постоянную распространения у по следующим формулам, "н н+ "к к

ch_#_6= н Ic к к

U„-u Chyle 5

» (4)

1» eh» h Г - .

f = (RA(chh L+ ch 6-7), (5) где — длина рельсовой линии, за- © писанная в долговременной памяти

ЭВМ 7. По найденным Z g u g рассчитываются первичные параметры рельсовой линии °

,у =, = l z I e = (г . ы Ц (ь)

3Чр 15

= Jи,=lgиl| =((и+i0l, (1) где Z — комплексное сопротивление 20

P рельсов по петле, Ом/км, r — активное сопротивление рельсов по петле Ом/км, индуктинность рельсовой петли, Г/км, 2S (pp — угол сдвига фаз между током и напряжением на релейном конце рельсовой цепи, угол сдвига фаз между током и и напряжением на питающем

Ь конце рельсовой цепи, комплексная проводимость иэои ляции между рельсами, См/км, 4активная проводимость иэоляи ции между рельсами,См/км, С вЂ” емкость ме;кду рельсами, Ф/км.

Вычисленные значения r и я„находятся в оперативной памяти ЭВМ.

Кроме вычисленных параметров н процессор ЭВМ поступают цифровые коды температуры и влажности от датчиков 4О

5 и 6 температуры и влажности.

Алгоритм контроля состояния путевого участка реализуют следующим образом: значения напряжения, токов и фазовых соотношений в начале и конце рельсовой линии 2 путеного участка с выходов блоков 8 и 9 преобразователей поступают в блок 29 ввода исходных данных (фиг. 2) процессора

13. Логическим блоком 30 осуществляют 50 контроль на сход стыков путем сравнения угла сдвига фаэ между напряжением н начале и в конце путевого участка с предельно допустимым заданным углом и,/2, блок 31 вырабатывает признак кф1 занятости путевого участка. Блоком 32 ныполняется вычисление удельной проводимости изоляции и удельного сопротивления рельсов рельсовой линии по формулам (1)-(7) на основании результатов измерения на- 60 пряжений, токов и фаэ в начале и конце рельсоной линии (РЛ) кроме того, блоком 32, вычисляются и два других первичных параметра РЛ: индуктивность L и емкость С. б5

Логическим блоком 33 проверяетСя наличие данных о проводимости изоляции g< для предыдущего цикла. При отсутствии данных о проводимости изоляции g< выдается признак к=1 занятости путевого участка. Эта проверка выполняется для того, чтобы при первом цикле после включения

ЭВМ 7 не ныполнялись последующие логические операции, так как значение g еще не занесено в память ЭВМ

7.

Блоком 34 значению g1 присваивается значение 92 и в блоке 35 значение

g < стирается до следующего цикла.

Если значение ф ф 0 в последующем цикле записано, то блоком 36 выполняется контроль занятости путевого участка по признаку к=1, при свободном путеном участке блоком 37. осуществляется контроль занятости путевого участка по признаку увеличения проводимости .изоляции за один цикл.

Из выполненных исследований установлено, что причиной увеличения проводимости изоляции больше, чем в 1,5 раза эа 1 цикл, является, как правило, занятие участка пути подвижной единицей и в редких случаях повреждение изоляции рельсовой линии, измеренной в текущем цикле, если отношение о /g превышает 1,5, ныдается признак к=1.

Блоком 38 выполняется контроль исправности каналов связи оТ рельсовой линии до ЭВМ 7, если хотя бы одна из измеренных величин напряжения или тока ранна нулю, т.е. по каким-либо причинам информация не поступила, то вырабатывается признак к=1. Блоком 39 выполняется контроль на занятость путевого участка по признаку рассчитанной удельной проводимости изоляции: если проводимость ф )

10 См/км, вырабатывается признак к=1. Блоком 40 осуществляется контроль на тревожную ситуацию: если

g<0 4 ????>

От сигнала "тревожная ситуация" нормально вырабатывается признак к=1. Окончательное решение о состоянии участка принимает дежурный по станции (ДСП).

Для пояснения порядка реализации алгоритма на фиг. 2 наряду с блоками.алгоритма представлены дна технических устройстна: пульт ДСП 41 и пульт 42 электромеханика и связи их с блоками алгоритма.

Блок "треножная ситуация" 43 является операционным блоком алгоритма, и с его выхода подается сигнал на пульты 41 и 42.

При появлении сигнала "тревожная ситуация" процесс вычислений и логических операций по данному путевому участку прерывается на блоке 40 или логическом блоке 44.

Если ДСП убедится в свободности пути, он нажатием запломбированной кнопки возобновляет процесс вычислений, что на фиг. 2 изображено связью выхода блока 41 с входом блока

45.

Если значение д2 меньше 4 См/км, то логический блок 44 сравнивает вычисленное значение g в данный мо2 мент со значением д (,М), хранящим- © ся в памяти ЭВМ для данной температуры и влажности данной рельсовой линии„ которое периодически уточняется и корректируется, если g<> g,(t,М), блок 15 индикации выдает сигнал "тревожная си-15 туация".

Блоком 45 выполняется контроль целости рельсов, при rp p r „(допустимое сопротивление для данного типа рельсов) вырабатывается признак к=1 и срабатывает сигнализация на пульте

42 электромеханика. Если же rp < г вырабатывается признак к=О свободности путевого участка, после чего значение д2присваивается значению g< и далее значение g2 стирается до наступления следующего цикла.

В момент вырабатывания процессором 13 признака к=О (блок 46 алгоритма, путевой участок (ПУ) свободен) на соответствующее путевое реле запоминающего блока 14 поступает импульс тока. С целью повышения помехоустойчивости устройства путевые реле блока 14 имеют замедление на притяжение и отпадание несколько большее двойной длительности цикла электронных коммутаторов 12. Поэтому путевое реле блока 14 притягивает якорь только в том случае, если на него поступили импульсы тока в двух циклах подряд.

Если затем в двух циклах подряд процесСор 13 вырабатывает признак к=1. (блок 31 алгоритма, ПУ занят),импульсы на.путевое реле не поступают, и оно отпускает свой якорь, фиксируя занятость участка. Длительность цикла электронных коммутаторов выбирается из условия обеспечения необходимой скорости поступления информации об изменении состояния путевого участ ка — примерно 2 с.

Применение предлагаемого способа контроля рельсовых цепей дает следующие технико-экономические преимущества перед известными способами контроля: 55 повышается точность контроля за счет того, что фиксируется скачкообразное увеличение проводимости в 1,5 раза (блок 37 алгоритма), это позволяет обнаружить появление на контро- ц лируемой рельсовой цепи подвижной единицы с большими переходными сопротивлениями колесо-рельс, повышается чувствительность контроля. лопнувшего рельса блок 4.5 алгоритма повышается шунтовая чувствительность при скачкообразном увеличении переходного сопротивления колесорельс (блок 44 алгоритма), допустимая удельная проводимость изоляции свободной рельсовой цепи повышается до 10 См/км (блок 3-9 алгоритма), это позволяет увеличивать межремонтный период по очистке балласта и очистке шпал, улучшаются условия эксплуатационного контроля состояния путевых участков благодаря выдаче информации о тревожной ситуации и о повышенном сопротивлении рельсов на пульт электромеханика.

Формула изобретения

Способ контроля рельсовой цепи, при котором на питающем конце в рельсовую цепь подают управляющий сигнал, а на приемном конце измеряют напряжение, ток и сдвиг фаз между ними, результаты измерений сравнивают с допустимыми значениями указанных параметров и по результату сравнения формируют сигнал о свободности или занятости рельсовой цепи, о т л и ч аю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют напряжение, ток и сдвиг фаз между ними на питающем конце и сдвиг фаз между напряжениями на питающем и приемном концах, причем измерения производят циклически измеряют темпераФ туру и влажность воздуха и балласта в зоне контроля в данном цикле измерения, сравнивают вычисленные по измеренным параметрам рельсовой цепи действительные значения удельной проводимости.изоляции и удельного сопротивления рельсов с нормативными для измеренных температуры и влажности значениями удельной проводимости и удельного сопротивления рельсов и при превышении последних формируют сигнал о свободности рельсовой цепи, сравнивают вычисленные значения действительной удельной проводимости изоляции в данном цикле измерения с действительной удельной проводимостью изоляции в предыдущем цикле измерения и по превышении первым второго формируют сигнал о- занятости рельсовой цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Котляренко Н. Ф. Электрические рельсовые цепи. M. 19б1, с.155 (прототип)