Рельсовая цепь

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к рельсовым цепям систем интервального управления движением поездов.

Известна рельсовая цепь, содержащая на питающем конце генераторы частот, подключенные к рельсовой линии через питающие трансформаторы, а на релейном конце к рельсовой линии подключены фильтры и приемные реле, свободность участков рельсовых линий контролируется включенным состоянием приемных реле [Авторское свидетельство СССР №187827, Кл. B 61 L 23/16, опубл. в БИ №21, 1966 г. Устройство автоблокировки и автоматической сигнализации с рельсовыми цепями без изолирующих стыков. Шишляков А.В., Путин Д.К. и др.].

Недостатком данного устройства являются сравнительно малые функциональные возможности, ограниченные применением сигнального тока высокой частоты, на которых из-за индуктивного характера сопротивления рельсовых линий происходят значительные затухания сигнала на релейном конце, и, следовательно, рельсовые линии блок-участков имеют небольшую длину при большом диапазоне изменения проводимости изоляции.

Известна рельсовая цепь, содержащая генераторы частот, выходы которых подключены к питающему концу рельсовой линии, а к релейному концу через полосовые фильтры подключены первый и второй выпрямители, отрицательные выводы которых и одни обкладки первого и второго конденсаторов объединены. Положительные выводы выпрямителей подключены к фронтовым контактам управляющего реле. Через соответствующий переключающий и тыловой контакты последнего обкладки первого и второго конденсаторов связаны с обмоткой путевого реле. Обмотка управляющего реле получает питание через коммутирующий контакт маятникового трансмиттера [Патент РФ №2173277, МПК B 61 L 23/16, опубл. БИ №25, 2001 г. Рельсовая цепь. Тарасов Е.М., Белоногов А.С., Куров М.Б.].

Недостатком данного устройства является невысокая надежность, т.к. точность определения состояний рельсовой линии зависит от идентичности параметров выпрямителей сигналов меньшей и большей частот и соответствующих конденсаторов. В случае изменения параметров конденсаторов состояние рельсовой линии определяется ошибочно.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение надежности контроля состояний рельсовых линий за счет обработки сигналов меньшей и большей частот одним выпрямителем и введением компенсирующего конденсатора, что позволяет устранить недостатки прототипа.

Технический результат достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая генераторы частот, источник питания, устройства согласования, два полосовых фильтра и путевое реле, дополнительно снабжена переключающим реле с группой переключающих и нормально-замкнутых контактов, двухполупериодным выпрямителем, компенсирующим конденсатором, причем одни выводы выходов полосовых фильтров объединены и подключены к одному выводу входа двухполупериодного выпрямителя, другой вывод входа которого подсоединен к центральному контакту переключающего реле, правый и левый контакты которого подсоединены к другим выводам выходов полосовых фильтров, положительный выход двухполупериодного выпрямителя подключен к одной обкладке компенсирующего конденсатора, другая обкладка которого подключена к одной клемме нормально-замкнутого контакта управляющего реле и к одному выводу обмотки путевого реле, другой вывод которой соединен с отрицательным выходом двухполупериодного выпрямителя и с другой клеммой нормально-замкнутого контакта управляющего реле.

На фиг.1 представлена схема рельсовой цепи;

на фиг.2, 3 и 4 - графики изменения напряжений на выходе полосовых фильтров на частотах 25 и 50 Гц в нормальном, шунтовом и контрольном режимах и кривые разности амплитуд (ΔU) напряжений меньшей (U_f1) и большей (U_f2) частот.

Рельсовая цепь (фиг.1) состоит из источника питания 1, генераторов меньшей частоты 2 и большей частоты 3, устройств согласования 4, 5, полосовых фильтров нижней частоты 7 и высокой частоты 8, двухполупериодного выпрямителя 9, переключающего реле с центральным 10 и нормально-замкнутым 12 контактами, компенсирующего конденсатора 11, путевого реле 13.

Работа устройства происходит следующим образом.

На вход рельсовой цепи генераторами подаются две частоты с одинаковыми уровнями напряжения. В интервале времени t₂>t>t₁ центральный контакт 10 переключающего реле прижат к правому контакту, контакты 12 замкнуты, и выпрямленное напряжение сигнала большей частоты поступает на конденсатор 11, который заряжается. В этом интервале путевое реле 13 выключено из-за шунтирования обмотки нормально-замкнутыми контактами 12 переключающего реле.

В интервале времени t₃>t>t₂ центральный контакт переключающего реле перебрасывается влево и прижимается к левому контакту, а нормально-замкнутые контакты 12 размыкаются, тем самым к обмотке реле подключается разность выпрямленного напряжения с выхода полосового фильтра 7 и предварительно заряженного конденсатора 11.

Из-за индуктивного характера сопротивления рельсовой линии (z_p=r_p+ωL, где r_р - активное сопротивление рельсов, ωL - индуктивное сопротивление) уровень напряжения на выходе полосового фильтра большей частоты (U_f2) 8 - меньше, а на выходе фильтра сигнала меньшей частоты (U_f1) 7 - больше (фиг.2-4). Благодаря этому в интервале t₃>t>t₂ происходит вычитание напряжений сигналов U_f1-U_f2 и путевое реле включается от разностного напряжения меньшей и большей частот.

Увеличение проводимости изоляции рельсовых линий приводит к уменьшению амплитуд сигналов U_f1 и U_f2 (фиг.2), и наоборот, при уменьшении проводимости изоляции напряжения увеличиваются, при условии равенства уровней напряжений на питающем конце рельсовой линии. Изменение разности напряжений ΔU=U_f1-U_f2, из-за близости законов изменения напряжений U_f1 и U_f2 от проводимости изоляции, незначительно во всем диапазоне изменения проводимости, и этим обеспечивается квазиинвариантность к изменению проводимости изоляции. Реакция напряжений на выходе полосовых фильтров 7 и 8 на воздействие поездного шунта (фиг.3) и обрыва рельсовой линии отлична от изменения проводимости изоляции (фиг.2). Во-первых, в шунтовом и контрольном режимах происходит затухание сигнала в рельсовых линиях, как в классических схемах рельсовых цепей, во-вторых, происходит расстройка алгоритма, т.к. уровни напряжений на различных частотах изменяются по-разному от воздействия шунта или обрыва рельсовой линии, что подтверждается кривыми фиг.3 и 4. Это свойство гарантирует выполнение шунтового и контрольного режимов.

Инвариантные свойства предложенной рельсовой цепи подтверждаются тем, что значение колебания разностного напряжения в нормальном режиме составляет

в диапазоне изменения проводимости изоляции от 0.02 до 10 см/км. В этом же диапазоне изменения проводимости изоляции колебание значения напряжения на частоте 25 Гц составляет

а на частоте 50 Гц

Компактное расположение областей разностного напряжения ΔU в нормальном, шунтовом и контрольном режимах позволяет гарантированно выполнять все три режима. Минимальное значение разностного напряжения в нормальном режиме составляет 0.064 В, а максимальное значение разностного напряжения в шунтовом и контрольном - 0.016 В. Коэффициент запаса по выполнению режимов составляет

В соответствии с [Брылеев А.М., Кравцов Ю.И., Шишляков А.Ф. Теория, устройство и работа рельсовых цепей. М.: Транспорт, 1978 г. (стр.388)] минимальный коэффициент запаса по выполнению режимов составляет 1.2, следовательно, предложенная рельсовая цепь позволяет выполнять режимы с трехкратным запасом.

В качестве элементной базы реализации могут использоваться широко применяемые в железнодорожной автоматике приборы: преобразователи частоты, полосовые путевые фильтры, поляризованные реле с двумя группами контактов, путевые реле, выпрямители, конденсаторы.

Предложенная рельсовая цепь обеспечивает по сравнению с существующими следующие технико-экономические преимущества:

- расширяются функциональные возможности за счет обеспечения квазиинвариантности до 10 см/км при нормативной 1 см/км;

- повышается безопасность движения поездов благодаря исключению возможности появления "ложной" свободности;

- повышаются экономические показатели перевозочного процесса за счет уменьшения простоя поездов у закрытых светофоров из-за "ложной" занятости рельсовой линии;

- повышается качество обслуживания рельсовых цепей за счет повышения их надежности функционирования.

Рельсовая цепь, содержащая генераторы частот, входы которых подключены к источнику питания, выходы - через устройства согласования к питающему концу рельсовой линии, два полосовых фильтра, подключенных к релейному концу рельсовой линии, и путевое реле, отличающаяся тем, что дополнительно введены переключающее реле с группой переключающих и нормально-замкнутых контактов, двухполупериодный выпрямитель и компенсирующий конденсатор, причем одни выводы выходов полосовых фильтров подключены к одному выводу входа двухполупериодного выпрямителя, другой вывод входа которого подсоединен к центральному контакту переключающего реле, правый и левый контакты его подсоединены к другим выводам выходов полосовых фильтров, положительный выход двухполупериодного выпрямителя подключен к одной обкладке компенсирующего конденсатора, другая обкладка подключена к одной клемме нормально-замкнутого контакта переключающего реле и к одному выводу обмотки путевого реле, другой ее вывод соединен с отрицательным выходом двухполупериодного выпрямителя и с другой клеммой нормально-замкнутого контакта переключающего реле.