RU129471U1

RU129471U1 - LOCOMOTIVE ANTENNA

Info

Publication number: RU129471U1
Application number: RU2012140596/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Бирюков
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Октябрь"
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-06-27

Abstract

Антенна локомотивной сигнализации, принимающая сигналы низкой частоты, содержащая катушки с сердечником из металлического магнитного материала, отличающаяся тем, что дополнена катушками высокочастотного диапазона без ферромагнитного сердечника, плоскости витков которых перпендикулярны направлению магнитного поля тока рельсовой цепи.A locomotive signaling antenna receiving low frequency signals, comprising coils with a core made of metallic magnetic material, characterized in that it is supplemented by high-frequency coils without a ferromagnetic core, the plane of the turns of which are perpendicular to the direction of the magnetic field of the current of the rail circuit.

Description

Полезная модель относится к области автоматики на железнодорожном транспорте и предназначена для применения в системах приема сигналов за счет индуктивной связи с рельсами железнодорожного транспорта.The utility model relates to the field of automation in railway transport and is intended for use in signal reception systems due to inductive coupling with railway rails.

В настоящее время на железнодорожном транспорте в целях обеспечения безопасности движения применяются автоматические системы локомотивной сигнализации, в которых кодированный сигнал передается от рельса на локомотив при помощи индуктивной связи между железнодорожными рельсами и катушками индуктивности, подвешенными над рельсами. К таким системам относятся, например, комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ), являющееся развитием системы АЛСН, и система автоматического управления тормозами (САУТ) [см. Кондратьева Л.И., Ромашкова О.Н. «Системы регулирования движения на железнодорожном транспорте. М. 2003 г.стр.3]. Конструктивно антенны этих систем (катушки приемные, по существу, являются магнитными антеннами и, далее по тексту, они будут называться антеннами) состоят из корпуса и катушек с сердечником из электротехнической стали [см. Авторское свидетельство №652014, МПК B61L 25/06, опуб. 15.03.1979 г., Свидетельство на полезную модель RU 35096, МПК B61L 25/06, опуб. 27.12.2003 г.].Currently, in order to ensure traffic safety in railway transport, automatic locomotive signaling systems are used, in which the encoded signal is transmitted from the rail to the locomotive using inductive coupling between railway rails and inductors suspended above the rails. Such systems include, for example, an integrated locomotive safety device (CLUB), which is a development of the ALSN system, and an automatic brake control system (SAUT) [see Kondratyev L.I., Romashkova O.N. “Railway traffic regulation systems. M. 2003, p. 3]. Structurally, the antennas of these systems (receiving coils are essentially magnetic antennas and, hereinafter, they will be called antennas) consist of a housing and coils with a core made of electrical steel [see Copyright certificate No. 652014, IPC B61L 25/06, publ. 03/15/1979, Utility Model Certificate RU 35096, IPC B61L 25/06, publ. December 27, 2003].

Антенна системы «КЛУБ» принимает сигналы в частотном диапазоне до 325 Гц, и катушки этой антенны намотаны на сердечнике из электротехнической стали. Антенна системы «САУТ» принимает сигналы в частотном диапазоне до 31 кГц, и катушки этой антенны намотаны на сердечнике из феррита, так как в электротехнических сталях с увеличением частоты возрастают потери на гистерезис и на вихревые токи [см. Преображенский А.А., Магнитные материалы - М. 1965 г. стр.59]. Для подавления сигналов вне рабочего диапазона частот катушки либо образуют колебательный контур с параллельно подключенным конденсатором, либо подключаются к полосовому фильтру.The CLUB antenna receives signals in the frequency range up to 325 Hz, and the coils of this antenna are wound on a core made of electrical steel. The antenna of the SAUT system receives signals in the frequency range up to 31 kHz, and the coils of this antenna are wound on the core of ferrite, since in electrical steels with increasing frequency the losses due to hysteresis and eddy currents increase [see Preobrazhensky A.A., Magnetic materials - M. 1965, p. 59]. To suppress signals outside the operating frequency range, the coils either form an oscillating circuit with a capacitor connected in parallel, or are connected to a band-pass filter.

К недостаткам антенн с магнитными (ферромагнитными) материалами следует отнести зависимость магнитной проницаемости от величины магнитного поля, температуры, механических напряжений и старения [см. Преображенский А.А., Магнитные материалы - М. 1965 г. стр.26-89, Хомич В.И., Приемные ферритовые антенны, выпуск 485 - М. 1963 г. стр.6]The disadvantages of antennas with magnetic (ferromagnetic) materials include the dependence of magnetic permeability on the magnitude of the magnetic field, temperature, mechanical stress and aging [see Preobrazhensky AA, Magnetic materials - M. 1965, pp. 26-89, Khomich VI, Reception ferrite antennas, issue 485 - M. 1963, p. 6]

Антенна локомотивной сигнализации находится вблизи рельса, по которому текут большие (несколько тысяч ампер от нескольких локомотивов на участке, обслуживаемом тяговой подстанцией) тяговые токи, создающие сильные постоянные, переменные и импульсные магнитные поля, которые вследствие изменения магнитной проницаемости сердечника катушки могут привести к сбою системы. Например, в диссертации [см. Трофимова Ю.А., Обеспечение электромагнитной совместимости рельсовых цепей и устройств автоматической локомотивной сигнализации с тяговой сетью переменного тока - Иркутск 2006 г. стр.109] приведен, зафиксированный в эксперименте, пример ограничения амплитуды ЭДС на выходе катушек системы АЛСН при мощном импульсе помехи тягового тока.The locomotive signaling antenna is located near the rail along which large (several thousand amperes from several locomotives in the area served by the traction substation) flow traction currents that create strong constant, variable and pulsed magnetic fields, which, due to a change in the magnetic permeability of the core of the coil, can lead to system failure . For example, in a dissertation [see Trofimova Yu.A., Ensuring the electromagnetic compatibility of rail circuits and automatic locomotive signaling devices with AC traction network - Irkutsk 2006 p. 109], an experimentally recorded example of limiting the EMF amplitude at the output of ALSN system coils with a powerful traction interference pulse is given current.

Ферриты обладают более низкой индукцией насыщения, по сравнению с металлическими магнитными материалами [см. Преображенский А.А., Магнитные материалы - М. 1965 г. стр.80], поэтому влияние магнитного поля тяговых токов в рельсовой цепи на величину магнитной проницаемости сердечника из феррита может оказаться значительно больше, чем у сердечника из электротехнической стали.Ferrites have a lower saturation induction compared to metallic magnetic materials [see Preobrazhensky AA, Magnetic materials - M. 1965 p. 80], therefore, the influence of the magnetic field of the traction currents in the rail circuit on the magnetic permeability of the core made of ferrite can be much greater than that of the core made of electrical steel.

Наиболее близким техническим решением является антенна, содержащая две катушки, размещенные на одном сердечнике. Катушки позволяют производить настройку индуктивности под требуемую величину при отклонении магнитной проницаемости материала сердечника путем продольного смещения катушек вдоль сердечника [см. Авторское свидетельство №652014, МПК B614L 25/06, опуб. 15.03.1979 г.]The closest technical solution is an antenna containing two coils located on one core. The coils allow the inductance to be adjusted to the required value when the magnetic permeability of the core material is deviated by longitudinally displacing the coils along the core [see Copyright certificate No. 652014, IPC B614L 25/06, publ. March 15, 1979]

Недостатком антенны является отсутствие возможности ее работы в высокочастотном диапазоне.The disadvantage of the antenna is the lack of the ability to work in the high frequency range.

Задачей предлагаемой конструкции антенны является расширение частотного диапазона и повышение помехозащищенности в высокочастотном диапазоне.The objective of the proposed antenna design is to expand the frequency range and increase the noise immunity in the high frequency range.

Технический результат заключается в совмещении низкочастотного (несколько десятков Гц) и высокочастотного (несколько десятков кГц) диапазонов приема в одной антенне и в повышении помехозащищенности от магнитных полей тяговых токов в рельсовых цепях высокочастотного (несколько десятков кГц) диапазона приема.The technical result consists in combining the low-frequency (several tens of Hz) and high-frequency (several tens of kHz) reception ranges in one antenna and in increasing the noise immunity from magnetic fields of traction currents in rail circuits of the high-frequency (several tens of kHz) reception range.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что катушки более низкого частотного диапазона содержат сердечник из металлического магнитного материала, а катушки более высокочастотного диапазона размещаются на каркасах из диэлектрического материала и не содержат сердечника из магнитного (ферромагнитного) материала. Плоскость сечения витков катушек высокочастотного диапазона перпендикулярна направлению магнитного поля тока в рельсовой цепи.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the coils of the lower frequency range contain a core of metallic magnetic material, and the coils of the higher frequency range are placed on frames of dielectric material and do not contain a core of magnetic (ferromagnetic) material. The plane of the cross section of the turns of the coils of the high-frequency range is perpendicular to the direction of the magnetic field of the current in the rail circuit.

На фиг.1 изображена антенна локомотивной сигнализации, гдеFigure 1 shows the antenna of a locomotive alarm, where

1 - сердечник катушек низкочастотного диапазона из металлического магнитного материала,1 - the core of the coils of the low frequency range of metallic magnetic material,

2 - каркас катушки низкочастотного диапазона,2 - frame coil low-frequency range,

3 - катушка низкочастотного диапазона,3 - low-frequency coil,

4 - каркас катушки высокочастотного диапазона,4 - frame coil high-frequency range,

5 - катушка высокочастотного диапазона,5 - coil high-frequency range,

6 - рельс.6 - rail.

Конструктивно антенна может содержать от одной до нескольких катушек в каждом диапазоне частот, например, катушки для реализации встроенного контроля или две катушки, смещенные относительно рельса в разные стороны [см. Авторское свидетельство №652014, МПК B61L 25/06, опуб. 15.03.1979 г.] и т.д.Structurally, an antenna can contain from one to several coils in each frequency range, for example, coils for implementing built-in control or two coils that are offset from the rail in different directions [see Copyright certificate No. 652014, IPC B61L 25/06, publ. March 15, 1979], etc.

Уменьшение величины электродвижущей силы (ЭДС) из-за исключения сердечника не принципиально, так как может быть увеличено число витков в катушках и (или) площадь витков, и (или) увеличен коэффициент усиления усилителя, к которому подключается антенна.The decrease in the magnitude of the electromotive force (EMF) due to the exclusion of the core is not important, since the number of turns in the coils and (or) the area of the turns can be increased, and (or) the gain of the amplifier to which the antenna is connected can be increased.

Увеличение индуктивности, вследствие увеличения площади витков и увеличения числа витков в катушках, компенсируется (для настройки резонансной частоты) уменьшением номиналов конденсаторов контура (полосового фильтра), а повышение добротности контура, вследствие увеличения индуктивности, компенсируется увеличением номиналов резисторов, входящих в резонансный контур (полосовой фильтр).An increase in inductance, due to an increase in the area of turns and an increase in the number of turns in the coils, is compensated (for tuning the resonance frequency) by a decrease in the values of the circuit capacitors (bandpass filter), and an increase in the quality factor of the circuit, due to an increase in the inductance, is compensated by an increase in the values of the resistors included in the resonant circuit (bandpass) filter).

Claims

A locomotive signaling antenna receiving low frequency signals, comprising coils with a core made of metallic magnetic material, characterized in that it is supplemented with high frequency coils without a ferromagnetic core, the plane of the turns of which are perpendicular to the direction of the magnetic field of the current of the rail circuit.