Устройство оперативного контроля состояния подземной части опор контактной сети

Устройство оперативного контроля состояния подземной части опор контактной сети содержит генератор импульсного напряжения 9 с выходным конденсатором эталонной емкости С_ЭТ. Выход генератора 9 соединен с входом вольтметра 7, выход которого соединен с входом дешифратора 4. Выход дешифратора 4 соединен с входом таймера 3, один выход которого связан с входом процессора 8, который с помощью заложенного в него программного обеспечения, управляет работой устройства. Один выход процессора 8 соединен с входом генератора 9, второй выход процессора 8 соединен с управляющим элементом коммутатора 10, две входные клеммы которого S₁ и S₂ соединены, соответственно, с первой и второй выходными клеммами генератора 9, третья входная клемма коммутатора 10 соединена с выводом комплексного сопротивления R_Z , второй вывод сопротивления R_Z соединен с первой выходной клеммой генератора 9. Выходные клеммы коммутатора 10 измерительными кабелями 5 и 13 соединены, соответственно, с рельсом 6 и арматурой 11 опоры 14, на которой смонтирована консоль 15. Арматура 11 связана с рельсом 6 через комплексное сопротивление 1: «арматура опоры-электролит-бетонная оболочка опоры-грунт-рельс». Второй выход коммутатора 10 связан со вторым входом дешифратора 4. Выход дешифратора 4 связан с входом таймера 3, первый выход таймера 3 связан с входом преобразователя 2. Выход преобразователя 2 связан с первым входом процессора 8, второй выход таймера 3 связан со вторым входом процессора 8. 1 илл.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована на электрифицированных железных дорогах для оперативного контроля состояния подземной части железобетонных опор и фундаментов металлических опор контактной сети.

Появление продуктов коррозии арматуры на поверхности бетона в подземной части опоры является основанием для перевода опоры в категорию остродефектных, с последующим выводом ее из эксплуатации («Об изменении порядка оценки электрокоррозионной опасности железобетонных опор контактной сети постоянного тока». Технические указания К-02/06.; ЦЭт - 2/18 от 15.05.06. ОАО «РЖД». Департамент Э и Э).

Известно устройство контроля коррозионного состояния арматуры опоры («Указания по техническому обслуживанию и ремонту опорных конструкций контактной сети» (К-146-2002)/ МПС РФ - M.: Трансиздат, 2003, с.12. ЦЭ 197-5/1-2. Технологические карты на работы по содержанию и ремонту устройств контактной сети электрифицированных железных дорог. Книга II «Техническое обслуживание и текущий ремонт», глава 1.2. «Диагностические испытания и измерения». - M.: МПС, Департамент Э и Э-1999, 427 с), с помощью которого измеряют поляризационный потенциал границы раздела «арматура-электролит».

Эксплуатация устройства осуществляется следующим образом. Клеммы источника постоянного тока подключают к рельсу и арматуре опоры, вольтметр подключают к арматуре опоры и электроду сравнения. Током до 1,5 А не менее одной минуты поляризуют границу раздела «арматура-электролит», затем источник отключают и через заданный промежуток времени измеряют потенциал «арматура-электрод сравнения», по величине которого оценивают коррозионное состояния арматуры опоры.

Недостатком устройства является большая продолжительность процесса измерений и низкая помехозащищенность устройства, что препятствует измерениям на электрифицированных железных дорогах с интенсивным движением, сопровождаемого длительными по времени и высокими по значению наведенными потенциалами, воздействующими как сигналы электромагнитных помех на измерительные цепи устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство контроля коррозионного состояния металлической арматуры железобетонных опор, известное из описания к заявке 2007128821/28(031379) от 25.07.2007, «Способ контроля коррозионного состояния металлической арматуры железобетонных опор контактной сети», заявителя ООО «Электро-диагност», г.Новосибирск.

Устройство содержит генератор импульсного напряжения с выходным конденсатором известной электрической емкости. Один выход генератора соединен с рельсом и арматурой опоры, второй выход генератора подключен к входу вольтметра, выход которого связан с входом процессора, выход процессора соединен с входом индикатора. Устройством с частотой дискретизации более 100 МГц измеряют и заносят в память процессора динамику снижения выходного напряжения генератора при разряде его конденсатора на сопротивление «рельс-арматура опоры». Затем результат измерений переносят на персональный компьютер и вычисляют коэффициент поляризации К_П, и по ранее установленным критериям выполняют оценку состояния арматуры в подземной части опоры.

К недостаткам устройства относится громоздкое программное обеспечение для обработки результатов измерений, что требует значительных затрат времени и высокой профессиональной подготовки персонала, выполняющего диагностику опор контактной сети.

Кроме того, измерения, как и в случае аналога, затрудняют неконтролируемые наведенные потенциалы, особенно на участках железной дороги с интенсивным движением.

Задачей полезной модели является снижение влияния наведенных потенциалов на результат измерений и повышение производительности труда при обследовании подземной части опор контактной сети.

Согласно заявляемой полезной модели, поставленная задача реализована в устройстве, содержащим генератор импульсного напряжения с выходным конденсатором известной емкости, выходные клеммы генератора через пускатель связаны с рельсом и арматурой опоры, вольтметр, вход которого подключен к выходу генератора, выход вольтметра связан с входом процессора, выход которого соединен с входом индикатора благодаря тому, что в состав устройства дополнительно введены комплексное сопротивление, инвертирующий коммутатор, дешифратор, таймер, преобразователь, причем одна выходная клемма генератора соединена с выводом резистора и первой входной клеммой коммутатора, вторая выходная клемма генератора соединена со второй входной клеммой коммутатора, третья входная клемма которого соединена со вторым выводом резистора, две присоединительные клеммы выхода коммутатора связаны с входом дешифратора и соединены с арматурой опоры и рельсом, второй вход дешифратора связан с выходом вольтметра, выход дешифратора связан с входом таймера, первый выход которого связан с входом преобразователя, выход которого связан с первым входом процессора, второй выход таймера связан со вторым входом процессора, выходы которого связаны с входом генератора и управляющим элементом коммутатора.

Устройство, в котором генератор содержит два не связанных между собой выходных конденсатора, отличающихся по емкости и величине испытательного напряжения.

Устройство, в котором выход коммутатора связан с рельсом и консолью опоры.

Введение в устройство комплексного сопротивления, инвертирующего коммутатора, дешифратора, таймера и преобразователя обеспечивает выполнение измерений при наведенном потенциале, не превышающим заданного уровня, что повышает помехозащищенность заявляемого устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема заявляемого устройства.

Устройство содержит генератор импульсного напряжения 9 с выходным конденсатором эталонной емкости С _ЭТ. Выход генератора 9 соединен с входом вольтметра 7, выход которого соединен с входом дешифратора 4. Выход дешифратора 4 соединен с входом таймера 3, один выход которого связан с входом процессора 8, который с помощью заложенного в него программного обеспечения, управляет работой устройства. Один выход процессора 8 соединен с входом генератора 9, второй выход процессора 8 соединен с управляющим элементом коммутатора 10, две входные клеммы которого S₁ и S₂ соединены, соответственно, с первой и второй выходными клеммами генератора 9, третья входная клемма коммутатора 10 соединена с выводом комплексного сопротивления R_Z, второй вывод R_Z соединен с первой выходной клеммой генератора 9. Выходные клеммы коммутатора 10 измерительными кабелями 5 и 13 соединены, соответственно, с рельсом 6 и арматурой 11 опоры 14, на которой смонтирована консоль 15. Арматура 11 связана с рельсом 6 через комплексное сопротивление 1: «арматура опоры-электролит-бетонная оболочка опоры-грунт-рельс». Второй выход коммутатора 10 связан со вторым входом дешифратора 4. Выход дешифратора 4 связан с входом таймера 3, первый выход таймера 3 связан с входом преобразователя 2. Выход преобразователя 2 связан с первым входом процессора 8, второй выход таймера 3 связан со вторым входом процессора 8.

Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.

Выходные клеммы коммутатора 10 измерительными кабелями 5 и 13 соединяют, соответственно, с рельсом 6 и арматурой 11 опоры 14. Устанавливают на дешифраторе 4 граничные значения амплитуды наведенного потенциала, при которых разрешен запуск дешифратора 4 и переводят его в режим запуска от внешнего сигнала. Например, установка на дешифраторе 4 напряжения U_ДШ<|10|B разрешает запуск дешифратора 4 только в тех случаях, когда амплитуда наведенных потенциалов U_НП удовлетворяет условию: -10 В <U _НП<+10 В, во всех других случаях дешифратор 4 находится в режиме ожидания. Включают устройство, что сопровождается подзарядкой внутренним источником (на фиг.1 не показан) выходного конденсатора С_ЭТ до исходного напряжения, величину которого контролируют по показаниям вольтметра, после чего устройство переходит в режим ожидания. При выполнении в контролируемой цепи условия -10 В<U _НП<+10 В, дешифратор 4 срабатывает, запускает таймер 3 и процессор 8, по командам которого управляющий элемент коммутатора 10 переводит его выходные клеммы из нормально разомкнутого состояния в нормально замкнутое состояние с входными клеммами S₁ и S₂. Конденсатор С_ЭТ разряжают на комплексное сопротивление 1, что сопровождается подзарядкой границы раздела «арматура-электролит». При снижении напряжения на конденсаторе С_ЭТ до заданной величины, управляющий элемент коммутатор 10 переводит его клеммы в нормально разомкнутое состояние, а остаточный заряд на конденсаторе С_ЭТ сбрасывают при соединении между собой клемм S₁ и S₂, тем же управляющим элементом. Затем выполняют повторную подзарядку конденсатора С_ЭТ, коммутируют выходные клеммы коммутатора 10 с входными клеммами S₂, S₃ и конденсатор С_ЭТ через комплексное сопротивление R_Z разряжают на контролируемую цепь с противоположной полярностью испытательного напряжения относительно первого опыта. В этом случае сопротивление R_Z и запасенный границей раздела «арматура-электролит» потенциал оказывают влияние на динамику снижения напряжения на выходе генератора, которую контролируют таймером 3. Результат измерения таймером 3 динамики снижения выходного напряжения на конденсаторе С_ЭТ поступает на вход преобразователя 2, где по ранее установленным критериям преобразуют в значение показателя поляризуемости границы «арматура-электролит» и заносят в память процессор 8, с выхода которого выводят на индикатор 12.

Введение в устройство комплексного сопротивления, инвертирующего коммутатора, дешифратора, таймера, преобразователя, обеспечивает возможность предварительной активизации потенциала границы раздела «арматура-электролит», последующее взаимодействие с которым второго, инвертированного по полярности импульса испытательного напряжения, позволяет значительно повысить достоверность результата косвенной оценки состояния подземной части опоры.

В том случае, когда нет прямого выхода на арматуру опоры, предварительную оценку состояния подземной части опоры получают при соединении выходных клемм коммутатора с рельсом и консолью опоры.

Несомненным достоинством предложенного устройства является возможность оценить с его помощью состояние подземной части опоры по значению выведенного на индикатор результата измерений через несколько секунд после запуска устройства дешифратором.

Кроме того, кратковременность процесса измерений и запуск устройства только в диапазоне допустимых по амплитуде наведенных потенциалов, обеспечивает возможность выполнения измерений на железных дорогах с интенсивным движением, на которых, вне зависимости от интенсивности движения, наблюдаются паузы различной продолжительности, в течение которых наведенный потенциал равен нулю, или не превышает единиц вольт.

Повысить чувствительность устройства позволяет введение в состав генератора двух конденсаторов, отличающихся между собой по емкости и величине испытательного напряжения. В этом случае на контролируемую цепь разряжают первый конденсатор, затем на эту же цепь через комплексное сопротивление с выполнением измерений разряжают второй конденсатор, что позволяет повысить достоверность оценки состояния подземной части опоры.

1. Устройство оперативного контроля подземной части опор контактной сети, содержащее генератор импульсного напряжения с выходным конденсатором известной емкости, выходные клеммы генератора через пускатель связаны с рельсом и арматурой опоры, вольтметр, вход которого подключен к выходу генератора, выход вольтметра связан с входом процессора, выход которого соединен с входом индикатора, отличающееся тем, что в состав устройства дополнительно введены комплексное сопротивление, инвертирующий коммутатор, дешифратор, таймер, преобразователь, причем одна выходная клемма генератора соединена с выводом резистора и первой входной клеммой коммутатора, вторая выходная клемма генератора соединена со второй входной клеммой коммутатора, третья входная клемма которого соединена со вторым выводом резистора, две присоединительные клеммы выхода коммутатора связаны с входом дешифратора и соединены с арматурой опоры и рельсом, второй вход дешифратора связан с выходом вольтметра, выход дешифратора связан с входом таймера, первый выход которого связан с входом преобразователя, выход которого связан с первым входом процессора, второй выход таймера связан со вторым входом процессора, выходы которого связаны с входом генератора и управляющим элементом коммутатора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит два конденсатора, отличающиеся между собой по емкости и величине испытательного напряжения, которые последовательно во времени разряжают на контролируемую цепь.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что выходные клеммы инвертирующего коммутатора соединены с рельсом и консолью опоры.