Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЙ РЕЛЬСОВОЙ ЛИНИИ

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для контроля состояния рельсовой линии.

Известно устройство контроля состояния рельсовой линии в виде рельсовой цепи, содержащей источник питания, ограничитель тока, добавочные сопротивления, фильтры, выпрямители, аналого-цифровые преобразователи, приборы релейного и питающего концов смежных рельсовых цепей, первый и второй трансформаторы, постоянные запоминающие устройства, регистр, генератор тактовых импульсов, логические элементы И, рельсовую линию [А.С. СССР SU 1799787 А1, МПК B61L 23/16. Рельсовая цепь. Авторы: Полевой Ю.И., Стрельцов С.К., БИ №9, 1993 г.].

Недостатком данного устройства является низкая шунтовая чувствительность и большой расход электроэнергии.

Известно устройство контроля состояния рельсовой линии, содержащее рельсовые линии, согласующие (путевые) трансформаторы, путевой и тактовый генераторы, фильтры, выпрямитель, аналого-цифровой преобразователь, регистр, программируемое постоянное запоминающее устройство, два путевых реле регистр, резисторы и источник питания [Патент РФ №2424934 С1, МПК B61L 23/16. Устройство контроля состояния рельсовой линии. Авторы: Полевой Ю.И., Вайшнарас А.В., БИ №4, 2011].

Недостатком данного устройства является низкая надежность контроля состояния рельсовой линии в связи с возможностью опасного отказа при повреждении микросхемы.

Данное техническое решение взято автором в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение надежности контроля состояния рельсовой линии.

Технический результат достигается тем, что устройство контроля состояний рельсовой линии, содержащее рельсовые линии, путевой генератор, первое и второе путевые реле, первый и второй резисторы, путевой трансформатор, полосовой фильтр, выпрямитель, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй регистры, постоянное программируемое запоминающее устройство, тактовый генератор, дополнительно содержит компаратор, второй полосовой фильтр; третий, четвертый и пятый резисторы; третий регистр; первый и второй усилители; третье, четвертое и пятое путевые реле; первое, второе и третье контрольные реле, первый и второй одинаковые микроэлектронные блоки, где расположены аналого-цифровой преобразователь, первый, второй и третий регистры, постоянное программируемое запоминающее устройство, компаратор, первый и второй усилители, тактовый генератор и резистор; причем выход путевого генератора через первый резистор соединен с входом первого полосового фильтра, выход которого соединен с входом второго полосового фильтра и входом путевого трансформатора, выход которого соединен с рельсовыми линиями, ко второму выводу входа первого полосового фильтра подсоединен первый вывод обмотки первого путевого реле, второй вывод которого соединен с первым полюсом второго резистора, второй полюс которого соединен с первым фронтовым контактом пятого путевого реле и первым фронтовым контактом первого путевого реле, общий контакт которого соединен с первым общим контактом пятого путевого реле и первым фронтовым контактом третьего путевого реле, общий контакт которого соединен с первым контактом второго путевого реле, общий контакт которого соединен с первым выводом входа первого полосового фильтра, выход второго полосового фильтра соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен с входом делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных третьего и четвертого резисторов, к полюсам последнего из которых подсоединены первая и вторая клеммы второго микроэлектронного блока, третья и четвертая клеммы которого соединены соответственно с первыми выводами обмоток третьего путевого и второго контрольного реле, вторые выводы обмоток которых соединены с минусовым полюсом источника питания, полюса третьего резистора соединены через первую и вторую клеммы первого микроэлектронного блока с первым и вторым выводами входа аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входами А компаратора и ППЗУ и входами D первого и второго регистров, вход С последнего соединен с выходом тактового генератора и входом С третьего регистра, вход D которого соединен с выходом второго регистра, а выход - с входом В ППЗУ, выход которого соединен с входом второго усилителя, выход которого соединен с первым выводом обмотки первого контрольного реле, второй вывод которой соединен с минусовым полюсом источника питания и вторым выводом обмотки первого путевого реле, первый вывод которого соединен с выходом первого усилителя, вход которого - с выходом компаратора, вход В которого соединен с выходом первого регистра, вход С которого соединен через пятый резистор с плюсовым полюсом источника питания и через второй фронтовой контакт первого путевого реле - с минусовым полюсом источника питания, плюсовой полюс источника питания соединен с третьим тыловым контактом первого путевого реле, вторым общим контактом второго путевого реле, общим контактом первого контрольного реле, минусовой полюс источника питания соединен через пятый фронтовой контакт первого путевого реле с пятой клеммой второго микроэлектронного блока, с четвертым тыловым контактом первого путевого реле, вторым выводом обмотки третьего контрольного реле и вторым выводом обмотки пятого путевого реле, первый вывод которой соединен с фронтовым контактом четвертого путевого реле и вторым фронтовым контактом пятого путевого реле, общий контакт которого соединен с общим контактом четвертого путевого реле и вторым тыловым контактом третьего путевого реле, общий контакт которого соединен со вторым тыловым контактом второго путевого реле, первый вывод обмотки третьего контрольного реле соединен с общим контактом третьего контрольного реле, тыловой контакт которого соединен с тыловым контактом первого контрольного реле, а фронтовой - с фронтовым контактом третьего контрольного реле, общий контакт которого соединен с фронтовым контактом первого контрольного реле, третий и четвертый общие контакты первого путевого реле соединены соответственно с третьей и четвертой клеммами второго релейного шкафа, пятая и шестая клеммы которого соединены с первым и вторым выводами обмотки четвертого путевого реле, третьей и четвертой клеммами первого релейного шкафа.

На фиг.1 представлена схема устройства контроля состояния рельсовой линии, содержащая рельсовые линии 1 и 2, первый и второй релейные шкафы 3 и 4. Релейные шкафы имеют одинаковые схемы. В каждом релейном шкафу размещены: путевой трансформатор 5; первый 6 и второй 7 полосовые фильтры; выпрямитель 8; первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 резисторы, путевой генератор 13; первое 14, второе 15, третье 16, четвертое 17 и пятое 18 путевые реле; первое 19, второе 20 и третье 21 контрольные реле, первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25 и пятый 26 контакты первого путевого реле 14, первый 27 и второй 28 контакты второго путевого реле 15, первый 29 и второй 30 контакты третьего путевого реле 16, контакт 31 четвертого путевого реле 17; первый 32 и второй 33 контакты пятого путевого реле 18, контакты первого, второго и третьего контрольных реле 34, 35, 36; плюсовой и минусовой полюса источника питания 37 и 38; первый и второй микроэлектронные блоки 39 и 40. В каждом блоке размещены: аналого-цифровой преобразователь 41 (АЦП); первый, второй и третий регистры 42, 43 и 44; постоянное программируемое запоминающее устройство 45 (ППЗУ); компаратор 46, первый и второй усилители 47 и 48; тактовый генератор 49; пятый резистор 50.

Приборы соединены следующим образом. Выход путевого генератора 13 через первый резистор 9 соединен с входом первого полосового фильтра 6, выход которого соединен с входом второго полосового фильтра 7 и входом путевого трансформатора 5, выход которого соединен с рельсовыми линиями 1 и 2, ко второму выводу входа первого полосового фильтра 6 подсоединен первый вывод обмотки первого путевого реле 14, второй вывод которого соединен с первым полюсом второго резистора 10, второй полюс которого соединен с первым фронтовым контактом 32 пятого путевого реле 18 и первым фронтовым контактом 22 первого путевого реле 14, общий контакт которого соединен с первым общим контактом 32 пятого путевого реле 18 и первым фронтовым контактом 29 третьего путевого реле 16, общий контакт которого соединен с первым контактом 27 второго путевого реле 15, общий контакт которого соединен с первым выводом входа первого полосового фильтра 6, выход второго полосового фильтра 7 соединен с входом выпрямителя 8, выход которого соединен с входом делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных третьего и четвертого резисторов 11 и 12, к полюсам последнего из которых подсоединены первая и вторая клеммы второго микроэлектронного блока 40, третья и четвертая клеммы которого соединены соответственно с первыми выводами обмоток третьего путевого 16 и второго контрольного 20 реле, вторые выводы обмоток которых соединены с минусовым полюсом источника питания 38, полюса третьего резистора 11 соединены через первую и вторую клеммы первого микроэлектронного блока 39 с первым и вторым выводами входа аналого-цифрового преобразователя 41, выход которого соединен с входами А компаратора 46 и ППЗУ 45 и входами D первого 42 и второго 43 регистров, вход С последнего соединен с выходом тактового генератора 49 и входом С третьего регистра 44, вход D которого соединен с выходом второго регистра 43, а выход - с входом В ППЗУ 45, выход которого соединен с входом второго усилителя 48, выход которого соединен с первым выводом обмотки первого контрольного реле 19, второй вывод которой соединен с минусовым полюсом источника питания 38 и вторым выводом обмотки первого путевого реле 15, первый вывод которого соединен с выходом первого усилителя 47, вход которого - с выходом компаратора 46, вход В которого соединен с выходом первого регистра 42, вход С которого соединен через пятый резистор 50 с плюсовым полюсом источника питания 37 и через второй фронтовой контакт 23 первого путевого реле 14 - с минусовым полюсом источника питания 38, плюсовой полюс источника питания 37 соединен с третьим тыловым контактом 24 первого путевого реле 14, вторым общим контактом 28 второго путевого реле 15, общим контактом 34 первого контрольного реле 19, минусовой полюс источника питания 38 соединен через пятый фронтовой контакт 26 первого путевого реле 14 с пятой клеммой второго микроэлектронного блока 40, с четвертым тыловым контактом 25 первого путевого реле 14, вторым выводом обмотки третьего контрольного реле 21 и вторым выводом обмотки пятого путевого реле 18, первый вывод которой соединен с фронтовым контактом 32 четвертого путевого реле 17 и вторым фронтовым контактом 33 пятого путевого реле 18, общий контакт которого соединен с общим контактом 31 четвертого путевого реле 17 и вторым тыловым контактом 30 третьего путевого реле 16, общий контакт которого соединен со вторым тыловым контактом 28 второго путевого реле 15, первый вывод обмотки третьего контрольного реле 21 соединен с общим контактом 35 третьего контрольного реле 21, тыловой контакт которого соединен с тыловым контактом 34 первого контрольного реле 19, а фронтовой - с фронтовым контактом 36 третьего контрольного реле 21, общий контакт которого соединен с фронтовым контактом 34 первого контрольного реле 19, третий 24 и четвертый 25 общие контакты первого путевого реле 14 соединены соответственно с третьей и четвертой клеммами второго релейного шкафа 4, пятая и шестая клеммы которого соединены с первым и вторым выводами обмотки четвертого путевого реле 17, третьей и четвертой клеммами первого релейного шкафа 3.

Работа устройства контроля состояний рельсовой линии осуществляется следующим образом. Для контроля занятия рельсовой линии 1 предусмотрен путевой генератор 13 частотой f₃=580 Гц, первый резистор 9, первое путевое реле 14, первые контакты первого 14, второго 15, третьего 16 и пятого 18 путевых реле соответственно 22, 27, 29 и 32, второй резистор 10, первый полосовой фильтр 6 и путевой трансформатор 5. При подходе поезда по рельсовой линии 2 к первой рельсовой линии 1 обесточивается первое путевое реле 14, своим первым контактом 22 снимается с самоблокировки. Путевой генератор 13 и первое путевое реле 14 подключены к одной точке рельсовой линии, т.е. длина рельсовой линии равна нулю, что обеспечивает высокую шунтовую чувствительность и небольшую длину участка предварительного шунтирования.

Фиксация освобождения рельсовой линии 1 осуществляется с контролем занятия впередилежащей рельсовой линии (на фиг.1 не показана), что исключает контроль ложной свободности при повреждении первого полосового фильтра 6, путевого трансформатора 5 и соединительных проводов. Если перечисленные элементы будут повреждены, то первое путевое реле 14 не обесточится. Для передачи информации о занятии впередилежащей рельсовой линии предусмотрено четвертое путевое реле 17, которое возбуждается при обесточивании первого путевого реле 14 в первом релейном шкафу 3 через третий и четвертый тыловые контакты 24 и 25 этого реле.

При освобождении первой рельсовой линии 1 напряжение от путевого генератора 13, расположенного в первом релейном шкафу 3, через первый резистор 9, первый полосовой фильтр 6, путевой трансформатор 5, рельсовую линию 1, путевой трансформатор 5, расположенный во втором релейном шкафу 4, второй полосовой фильтр 7 поступает на вход выпрямителя 8, с выхода которого напряжение подается на делитель напряжения, состоящий из третьего и четвертого резисторов 11 и 12. С третьего резистора 11 напряжение (аналоговый сигнал) подается на вход АЦП 41, с выхода которого - на вход первого регистра 42. Запись (информации - дискретный сигнал) в первый регистр 42 осуществляется при подходе поезда к рельсовой линии 1, когда обесточивается первое путевое реле 14 и своим вторым контактом 23 обрывает цепь питания от минусового полюса источника питания 38 к входу С (синхронизации) первого регистра 42 первого микроэлектронного блока 39, а своим пятым контактом 26 обрывает цепь питания от минусового полюса питания 38 аналогичного регистра второго микроэлектронного блока 40. За счет плюсового полюса источника питания 37 и пятого резистора 50, напряжение на входе С (синхронизации) первого регистра 42 повышается, что инициирует запись информации в регистр. Записанное в первый регистр 42 напряжение принимается за пороговое напряжение освобождения. Это напряжение сравнивается в компараторе 46 с текущим напряжением, которое поступает с выхода АЦП 41. Если текущее напряжение превышает пороговое, то на выходе компаратора 46 появляется сигнал логической единицы (ЛЕ), который усиливается первым усилителем 47, второе путевое реле 15 возбуждается. Если микроэлектронные блоки 39 и 40 работают исправно, то второе и третье путевые реле 15 и 16 возбуждаются практически одновременно. Контроль отпадания якорей второго и третьего путевых реле 15 и 16 осуществляется в цепи возбуждения пятого путевого реле 18 за счет вторых контактов 28 и 30 этих реле, кроме того, проверяется факт занятия впередилежащей рельсовой линии посредством четвертого путевого реле 17, контакт 31 которого включен в цепь возбуждения пятого путевого реле 18. Первый контакт 32 пятого путевого реле включен в цепь возбуждения первого путевого реле 14. Если второе и третье путевые реле 15 и 16 возбудились одновременно, то на время замедления пятого путевого реле 18 через первый фронтовой контакт 32 этого реле и первые фронтовые контакты 27 и 29 второго и третьего путевых реле 15 и 16 и второй резистор 10 образуется цепь возбуждения первого путевого реле 14, которое самоблокируется через свой первый фронтовой контакт 22. Второй фронтовой контакт 33 пятого путевого реле 18 необходим на случай, если обесточивание четвертого путевого реле 17 (его контакт 31) произойдет раньше возбуждения второго и третьего путевых реле 15 и 16 (их вторые контакты 28 и 30).

Контроль исправности рельсовой линии 1 осуществляется за счет второго и третьего триггеров 43 и 44; а также ППЗУ 45, второго усилителя 48; первого, второго и третьего контрольных реле 19, 20 и 21. Если нет скачков напряжения на приемном конце рельсовой цепи, то рельсовая цепь исправна. Контроль плавного изменения напряжения достигается за счет сравнения текущего напряжения с выхода АЦП 41 и напряжения с выхода третьего регистра 44 в ППЗУ 45. Импульсы тока с выхода тактового генератора 49 позволяют осуществлять поочередную запись (по фронту и по срезу) текущего напряжения с выхода АЦП 41 во второй 43 и третий 44 регистры. Если за время полного периода импульсов с тактового генератора 49 не произошло существенного изменения напряжения (более чем на 10%), то на выходе ППЗУ 45 поддерживается потенциал ЛЕ, благодаря чему первое контрольное реле 19 возбуждено посредством второго усилителя 48. Если упомянутые элементы в микроэлектронных блоках 39 и 40 работают синхронно, то при обесточивании первого и второго контрольных реле 19 и 20 (тыловые контакты 34 и 35 этих реле) возбуждается третье контрольное реле 21, а при одновременном возбуждении первого и второго контрольных реле 19 и 20 (фронтовые контакты 34 и 35 этих реле) третье контрольное реле 21 самоблокируется через свой контакт 36.

Таким образом, если возбуждено первое путевое реле 14 и третье контрольное реле 21, то рельсовая линия 1 свободна и исправна.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение надежности контроля состояний рельсовой линии за счет исключения опасного отказа при повреждении элементов схемы.