Результат интеллектуальной деятельности: Оптическое устройство для контроля заполнения пути

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и предназначено для использования на железнодорожных сортировочных станциях.

Известна система радиолокационного контроля заполнения путей сортировочного парка, содержащая радиолокационный измеритель, блок обработки сигнала и управления, центральный вычислительный комплекс, состоящий из Ethernet-коммутатора с подключенными к нему двумя компьютерами-вычислителями, синхронизаторы, каждый из которых состоит из генератора синхроимпульсов, Ethernet-коммутатора и промышленного контроллера, подключенного к генератору синхроимпульсов и входу Ethernet-коммутатора, и выносные модули, каждый из которых включает в себя радиолокационный измеритель, соединенный через блок обработки сигнала и управления с промышленным компьютером, при этом к радиолокационному измерителю подключены приемная и передающая антенны, промышленный компьютер каждого выносного модуля соединен с генератором синхроимпульсов и Ethernet-коммутатором синхронизатора, который посредством линии связи соединен с Ethernet-коммутатором центрального вычислительного комплекса, каждый выносной модуль закреплен на осветительной опоре и расположен над путями сортировочного парка (RU2400387, B61L 17/00, 27.09.2010).

Известная система радиолокационного контроля заполнения путей сортировочного парка сложна в реализации и имеет недостаточную точность контроля заполнения пути.

В качестве прототипа принято устройство для контроля состояния рельсовой линии и заполнения пути, содержащее рельсовую линию, первый генератор, второй генератор, номографический процессор, первое измерительное устройство и второе измерительное устройство, причем два полюса первого генератора соединены с входами первого измерительного устройства, которое первым и вторым выходами подключено соответственно к первой и второй рельсовой нити первого конца рельсовой линии, а третьим выходом подключено к первому входу номографического процессора, два полюса второго генератора соединены с входами второго измерительного устройства, которое первым и вторым выходами подключено соответственно к первой и второй рельсовой нити второго конца рельсовой линии, а третьим выходом подключено к второму входу номографического процессора, первый и второй выходы которого соединены со входами первого и второго генератора, с третьим входом номографического процессора соединен выход блока ввода информации об отцепе (RU141222, B61L 17/00, 27.05.2014).

Недостатком этого устройства также является сложность при невысокой точности контроля заполнения пути.

Технический результат изобретения заключается в упрощении устройства и повышении точности контроля заполнения пути на железнодорожных сортировочных станциях.

Технический результат достигается тем, что оптическое устройство для контроля заполнения пути содержит две волоконно-оптические линии, расположенные на контролируемом участке вдоль рельсовой линии на ее противоположных сторонах, одна из волоконно-оптических линий подключена к источнику монохроматического излучения и состоит из последовательно соединенных оптических Y-разветвителей, при этом выход каждого из них соединен с последующим через оптический усилитель, другая волоконно-оптическая линия подключена к фотоприемнику и состоит из последовательно соединенных оптических Y-объединителей, каждый из которых расположен напротив соответствующего оптического Y-разветвителя волоконно-оптической линии, при этом второй выход оптического Y-разветвителя, вход которого подключен к источнику монохроматического излучения, соединен со вторым входом оптического Y-объединителя, подключенного выходом к фотоприемнику, второй выход каждого последующего оптического Y-разветвителя соединен посредством установленного под рельсовой линией соответствующего волоконно-оптического датчика на основе брэгговской решетки со вторым входом расположенного напротив него оптического Y-объединителя, а первый выход последнего в волоконно-оптической линии оптического Y-разветвителя соединен посредством установленного под рельсовой линией волоконно-оптического датчика на основе брэгговской решетки с первым входом расположенного напротив него оптического Y-объединителя.

На чертеже представлена схема оптического устройства для контроля заполнения пути.

Оптическое устройство для контроля заполнения пути содержит две волоконно-оптические линии 1 и 2, расположенные на контролируемом участке вдоль рельсовой линии 3 на ее противоположных сторонах, одна из волоконно-оптических линий 1 подключена к источнику 4 монохроматического излучения и состоит из последовательно соединенных оптических Y-разветвителей 5, при этом выход каждого из них соединен с последующим через оптический усилитель 6, другая волоконно-оптическая линия подключена к фотоприемнику 7 и состоит из последовательно соединенных оптических Y-объединителей 8, каждый из которых расположен напротив соответствующего оптического Y-разветвителя 5 волоконно-оптической линии 1, при этом второй выход оптического Y-разветвителя 5, вход которого подключен к источнику 4 монохроматического излучения, соединен со вторым входом оптического Y-объединителя 8, подключенного выходом к фотоприемнику 7, второй выход каждого последующего оптического Y-разветвителя 5 соединен посредством установленного под рельсовой линией соответствующего волоконно-оптического датчика 9 на основе брэгговской решетки со вторым входом расположенного напротив него оптического Y-объединителя 8, а первый выход последнего в волоконно-оптической линии оптического Y-разветвителя 5 соединен посредством установленного под рельсовой линией волоконно-оптического датчика 9 на основе брэгговской решетки с первым входом расположенного напротив него оптического Y-объединителя 8.

Оптическое устройство для контроля заполнения пути работает следующим образом.

С выхода источника 4 монохроматического излучения оптический импульс, имеющий длину волны λ и амплитуду 2A, поступает на вход первого оптического Y-разветвителя 5, со второго выхода которого оптический импульс с амплитудой А поступает на второй вход оптического Y-объединителя 8, подключенного выходом к фотоприемнику 7. Этот оптический импульс является импульсом синхронизации, который формирует начало отсчета времени поступления оптических импульсов с выходов остальных оптических Y-объединителей 8.

С выхода первого и последующих оптических Y-разветвителей 5 оптический импульс с амплитудой A поступает на вход установленного последовательно с ним соответствующего оптического усилителя 6 с коэффициентом усиления 2, с выхода которого оптический импульс с амплитудой 2A поступает на вход следующего оптического Y-разветвителя 5. Со второго выхода второго и последующих оптических Y-разветвителей 5 оптический импульс с амплитудой A поступает на вход установленного под рельсовой линией соответствующего волоконно-оптического датчика 9 на основе брэгговской решетки.

С первого выхода последнего в волоконно-оптической линии 1 оптического Y-разветвителя 5 оптический импульс с амплитудой A через установленный под рельсовой линией волоконно-оптический датчик 9 на основе брэгговской решетки поступает на первый вход расположенного напротив него оптического Y-объединителя 8.

При отсутствии давления на рельсовую линию 3 в области установленного под рельсовой линией волоконно-оптического датчика 9 на основе брэгговской решетки (с длиной волны брэгговского резонанса λ₁) происходит отражение поступившего на его вход оптического импульса с амплитудой A. При наличии на рельсовой линии 1 подвижных единиц возникает давление на рельсовую линию 1 в области волоконно-оптического датчика 9, у которого показатель преломления, а, следовательно, и спектр отражения резко изменяется, что приводит к прохождению оптического импульса с длиной волны λ₁ через волоконно-оптический датчик 9. Оптический импульс, пройдя через волоконно-оптический датчик 9, поступает на второй вход оптического Y-объединителя 8. Оптический импульс, через каждый волоконно-оптический датчик 9, в области которого возникает давление на рельсовую линию 1, поступает на второй вход соответствующего оптического Y-объединителя 8. С выхода оптического Y-объединителя 8 оптический импульс поступает на вход последующего оптического Y-объединителя, а с выхода оптического Y-объединителя 8, подключенного выходом к фотоприемнику 7 оптический импульс поступает на вход этого фотоприемника, выход которого является выходом устройства.

За счет разной длины пройденного оптического пути оптические импульсы, прошедшие через установленные под рельсовой линией 3 волоконно-оптические датчики 9 поступают на вход фотоприемника 7 с соответствующим временным сдвигом относительно синхронизирующего импульса, поступившего со второго выхода оптического Y-разветвителя 5, подключенного входом к источнику монохроматического излучения.

Таким образом, на выходе устройства формируется последовательность электрических импульсов, в которой временной интервал между первым (синхронизирующим) импульсом и последующим импульсом прямо пропорционален расстоянию от оптического Y-разветвителя 5, подключенного к источнику 4 монохроматического излучения, до соответствующий области давления на рельсовую линию 3, где установлен волоконно-оптический датчик 9. Это позволяет с высокой точностью определить координаты расположения подвижных единиц и произвести контроль заполнения путей.