RU2030316C1

RU2030316C1 - Track circuit

Info

Publication number: RU2030316C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Иосифович Полевой; Сергей Константинович Стрельцов
Original assignee: Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: railway automatics. SUBSTANCE: device has ac generator 1, three limiters 2,7 and 12, two matching elements 3 and 5, one rectifier 6 two pulse shapers 8 and 11, one inverter 9, one OR gate 10, one pulse counter 13, one register 14, one signal level and phase locking circuit 15, one analog-to-digital converter 16, one low-frequency filter 17 and one pulse generator 18. Signal level and phase locking circuit is made in the form of storage unit. EFFECT: enhanced reliability of operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожной автоматики и может быть использовано в системах ИРДП для контроля за состоянием путевых участков. The invention relates to railway automation and can be used in IRDP systems for monitoring the status of track sections.

Известна рельсовая цепь, содержащая источник питания соединенный с путевым трансформатором, выход которого посредством ограничителя соединен с одним концом рельсовой линии, второй конец которой посредством изолирующего трансформатора соединен с путевым реле. Недостатком известной рельсовой цепи является жесткая зависимость напряжения на путевом реле от сопротивления изоляции рельсовой линии, что затрудняет контроль состояния путевого участка при существенном снижении (в несколько раз) сопротивления изоляции. A rail circuit is known that contains a power source connected to a track transformer, the output of which is connected via a limiter to one end of the rail line, the second end of which is connected to a track relay by means of an isolation transformer. A disadvantage of the known rail circuit is a rigid dependence of the voltage on the track relay on the insulation resistance of the rail line, which makes it difficult to control the condition of the track section with a significant decrease (several times) in insulation resistance.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство контроля свободной части пути, содержащее генераторы переменного тока, которые через усилитель, ограничитель тока, полосовые фильтры и согласующий элемент подключен к концу рельсовой линии, к которому также подключен аналого-цифровой преобразователь, выходом соединенный с входами данных двух регистров памяти, выходы которых соединены с входами блока памяти, а входы синхронизации соединены через логические элементы с выходами счетной схемы. The closest in technical essence to the proposed device is the selected as a prototype device for monitoring the free part of the track, containing alternators, which are connected through the amplifier, current limiter, bandpass filters and matching element to the end of the rail line, to which an analog-to-digital converter is also connected output connected to the data inputs of two memory registers, the outputs of which are connected to the inputs of the memory unit, and the synchronization inputs are connected through logic elements with outputs of the counting circuit.

Недостаток известного устройства - достаточно большой объем элементов. A disadvantage of the known device is a sufficiently large amount of elements.

Целью изобретения является повышение надежности работы рельсовой цепи посредством отслеживания соответствия между уровнем сигнала на релейном конце и фазы напряжения этого сигнала относительно опорного напряжения. The aim of the invention is to increase the reliability of the rail circuit by tracking the correspondence between the signal level at the relay end and the voltage phase of this signal relative to the reference voltage.

Указанная цель достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая генератор переменного тока, посредством ограничителя и согласующего элемента соединенного с рельсовой линией, а также фильтр, выходом соединенный с аналогово-цифровым преобразователем, генератор импульсов, выходом соединенный со счетчиком, регистр памяти, соединенный с одним входом блока памяти, дополнительно снабжена вторым согласующим элементом, выход которого соединен с входами выпрямителя и первого ограничителя, выход последнего из которых соединен с формирователем импульса, выход которого соединен с входом логического элемента НЕ. Выход которого соединен со входом элемента И, выход которого соединен со вторым входом счетчика и входом синхронизации регистра, а вход - с выходом второго формирователя, вход которого соединен с выходом второго ограничителя, на вход которого подано питание от генератора переменного тока (опорное напряжение), выходы счетчика соединен с входом данного регистра памяти, выход выпрямителя соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока памяти. This goal is achieved by the fact that the rail circuit containing the alternator, through the limiter and the matching element connected to the rail line, as well as a filter output connected to an analog-to-digital converter, a pulse generator output connected to a counter, a memory register connected to one the input of the memory unit is additionally equipped with a second matching element, the output of which is connected to the inputs of the rectifier and the first limiter, the output of the last of which is connected to the driver and pulse, the output of which is connected to the input of the logical element NOT. The output of which is connected to the input of the And element, the output of which is connected to the second input of the counter and the input of the register synchronization, and the input is to the output of the second driver, the input of which is connected to the output of the second limiter, the input of which is powered by an alternator (reference voltage), the counter outputs are connected to the input of this memory register, the rectifier output is connected to the input of a low-pass filter, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the second input of the block memory.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием выпрямителя, ограничителя, формирователя импульсов и их связями с остальными элементами, т.е. Comparative analysis with the prototype shows that the proposed device is characterized by the presence of a rectifier, limiter, pulse shaper and their connections with other elements, i.e.

Устройство соответствует критерию изобретения "новизна". The device meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение изобретения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы широко известным, однако их введение в указанной связи с остальными элементами схемы в предлагаемую рельсовую цепь позволяет контролировать состояние путевого участка при пониженном сопротивлении изоляции. Поэтому можно сделать вывод о соответствии технического решения критеpию "существенные отличия". Comparison of the invention with other technical solutions shows that the listed elements are widely known, however, their introduction in this connection with the rest of the circuit elements in the proposed rail circuit allows you to control the condition of the track section with reduced insulation resistance. Therefore, we can conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 представлена схема рельсовой цепи; на фиг.2 - временная диаграмма работы формирователей и логического элемента И. Figure 1 presents a diagram of a rail chain; figure 2 is a timing diagram of the operation of the shapers and logical element I.

Рельсовая цепь содержит генератор 1 переменного тока, посредством ограничителя 2 и согласующего элемента 3 соединенного с одним концом неограниченной рельсовой линии 4, к другому концу которой через второй согласующий элемент 5 подсоединены выпрямитель 6 и первый ограничитель 7. Выход ограничителя через первый формирователь импульсов 8 и логический элемент НЕ 9 подсоединен к одному из входов логического элемента И 10, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя 11, на вход которого через второй ограничитель 12 подано опорное напряжение от генератора 1. Выход элемента 10 соединен с входом С регистра памяти 14, выходы которого соединены с входом блока 15 памяти, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 16, вход которого соединен с выходом фильтра 17 нижних частот, вход которого соединен с выходом выпрямителя. Выход генератора импульсов 18 соединен с тактовым входом Т счетчика 13. Ограничитель содержит резистор 7.1 и стабилитрон 7.2. The rail circuit contains an alternator 1, by means of a limiter 2 and a matching element 3 connected to one end of an unlimited rail line 4, to the other end of which a rectifier 6 and a first limiter 7 are connected through a second matching element 5. The output of the limiter through the first pulse shaper 8 and a logic element NOT 9 is connected to one of the inputs of the logic element AND 10, the second input of which is connected to the output of the second driver 11, the input of which is supplied through the second limiter 12 reference voltage from the generator 1. The output of element 10 is connected to the input C of the memory register 14, the outputs of which are connected to the input of the memory unit 15, the second input of which is connected to the output of the analog-to-digital converter (ADC) 16, the input of which is connected to the output of the low-pass filter 17, the input of which is connected to the output of the rectifier. The output of the pulse generator 18 is connected to the clock input T of the counter 13. The limiter contains a resistor 7.1 and a zener diode 7.2.

Цепь работает следующим образом. The circuit operates as follows.

Генератор 1 посредством цепей, проходящих через резистор 2, согласующий элемент 3, рельсовую линию 4 и согласующий элемент 5, создает на входах выпрямителя 6 и первого ограничителя 7 синусоидальный сигнал. На выходе первого ограничителя появляется однополярный ограниченный сигнал, который преобразуется в прямоугольный импульс формирователем 8 (ФМI). Вместе с тем на вход второго формирователя 11 через второй ограничитель 12 поступает опорное напряжение от генератора 1, которое также преобразуется в прямоугольный импульс. Работа формирователей 8 и 11, а также логического элемента 10 приведена на временной диаграмме (фиг.2). Напряжение сигнала на входе первого формирователя 8 отстает по фазе от опорного на входе второго формирователя 11. Длительность времени, соответствующая сдвигу фаз, определяется посредством логических элементов 9 и 10. На упомянутый интервал времени включается счетчик 13, отсчитывая импульсы с генератора импульсов 18. Двоичный код на выходе счетчика соответствует сдвигу по фазе между указанными сигналами. The generator 1 through circuits passing through the resistor 2, the matching element 3, the rail line 4 and the matching element 5, creates a sinusoidal signal at the inputs of the rectifier 6 and the first limiter 7. At the output of the first limiter, a unipolar limited signal appears, which is converted into a rectangular pulse by former 8 (FMI). However, the input of the second driver 11 through the second limiter 12 receives the reference voltage from the generator 1, which is also converted into a rectangular pulse. The operation of the shapers 8 and 11, as well as the logical element 10 is shown in the timing diagram (figure 2). The signal voltage at the input of the first driver 8 lags behind the reference at the input of the second driver 11. The length of time corresponding to the phase shift is determined by logic elements 9 and 10. The counter 13 is turned on for the mentioned time interval, counting the pulses from the pulse generator 18. Binary code the output of the counter corresponds to the phase shift between the indicated signals.

Повышение потенциала на выходе элемента И приводит к записи информации в регистр памяти 14 и обнулению счетчика 13. Таким образом, на выходе регистра появляется постоянно обновляемая (с частотой генератора 1) информация о сдвиге фаз. Это определяет один полуадрес на входе блока памяти. Второй полуадрес задается уровнем сигнала на входе выпрямителя 6. Этот сигнал выпрямляется выпрямителем, сглаживается фильтром 17 и преобразуется в двоичный код АЦП 16. Каждому значению кода на входах АО, А1, А2 и А3 cоответствует определенное значение кода на входах А4, А5, А6 и А7, т.е. определенному уровню сигнала (АО-А3) соответствует определенная фаза напряжения релейного конца относительно опорного напряжения (А4-А7). Если такое соответствие действительно выполняется (при свободном путевом участке), то выбирается ячейка памяти в блоке 15, в который записана (заранее прошита) логическая "1". В противном случае выбирается (выход Q блока 15) ячейка, в которой хранится значение логического "0". Наличие поездного шунта на путевом участке исключает то соответствие, о котором было сказано выше, и на выходе Q блока 15 появляется значение логического "0", соответствующее занятому состоянию путевого участка. Упомянутые фазовое соответствие уровню сигнала были исследованы на искусственной рельсовой цепи и просчитаны на ЭВМ. Increasing the potential at the output of the And element leads to recording information in the memory register 14 and zeroing the counter 13. Thus, constantly updated (with a generator frequency of 1) phase shift information appears on the output of the register. This defines one half address at the input of the memory block. The second half-address is determined by the signal level at the input of rectifier 6. This signal is rectified by a rectifier, smoothed by a filter 17 and converted into a binary ADC code 16. Each code value at inputs AO, A1, A2 and A3 corresponds to a specific code value at inputs A4, A5, A6 and A7, i.e. a certain signal level (AO-A3) corresponds to a certain phase of the voltage of the relay end relative to the reference voltage (A4-A7). If such a correspondence is really satisfied (with a free path), then the memory cell in block 15 is selected, in which the logical "1" is written (previously stitched). Otherwise, the cell is selected (output Q of block 15), in which the value of the logical "0" is stored. The presence of a train shunt on the track section excludes the correspondence mentioned above, and at the output Q of block 15, a logical “0” value appears corresponding to the busy state of the track section. The mentioned phase correspondence to the signal level was investigated on an artificial rail circuit and calculated on a computer.

В качестве элементов схемы предусмотрены следующие: 1-5 - по аналогии с приборами ЦАБ, генератор 1 соответствует генератору ПГМ (используются выходы 3 и 4, мультивибратор с транзисторами VТ2 - VТ6 для амплитудной модуляции не используется) и усилителю ПУI; 6 - диодный мост на диодах Д226; 7,12 - ограничители содержат балластные резисторы - 500 Ом и стабилитроны - 2C147А; 8, 11 - ИМС К555ТЛ2, соединенные цепочечно по два элемента (для исключения инверсии): 9 - ИМС К555ТЛ2; 10 - ИМС К555ЛИ1; 13 - ИМС К155 ИЕ5; 14 - ИМС К155 ИP1; 15 - ИМС КР556 РТ11; 16 - ИМС К561 ЛИ2; 17 - фильтр нижних частот (РС фильтр, С-20 мкФ, R-100 Ом); 18 - ИМС К155 АГ3 (при частоте генератора 1 f = 475 Гц, длине рельсовой линии 1 км, сопротивлении изоляции не менее 0,20 м км частота генератора 18 составляет 20 кГц). The following elements are provided as circuit elements: 1-5 - by analogy with the DAC instruments, generator 1 corresponds to the PGM generator (outputs 3 and 4 are used, a multivibrator with VT2 - VT6 transistors is not used for amplitude modulation) and a PUI amplifier; 6 - diode bridge on diodes D226; 7.12 - limiters contain ballast resistors - 500 Ohms and zener diodes - 2C147A; 8, 11 - IC K555TL2, connected in a chain by two elements (to exclude inversion): 9 - IC K555TL2; 10 - IC K555LI1; 13 - IC K155 IE5; 14 - IC K155 IP1; 15 - IC KR556 RT11; 16 - IC K561 LI2; 17 - low-pass filter (RS filter, S-20 uF, R-100 Ohm); 18 - IC K155 AG3 (with a generator frequency of 1 f = 475 Hz, a rail line length of 1 km, an insulation resistance of at least 0.20 m km, the frequency of generator 18 is 20 kHz).

Для обеспечения безопасности движения рельсовая цепь (приборы приемного конца) должна быть задублирована аналогичной с контролем синхронной работы. To ensure traffic safety, the rail circuit (devices of the receiving end) should be duplicated similar to the synchronous operation control.

Анализ работы предложенной рельсовой цепи, а также исследования зависимости модуля и аргумента сопротивления передачи на ЭВМ показали, что надежная работа возможна при длине рельсовой цепи 1 км и минимальном сопротивлении изоляции по крайней мере 0,2 Ом км. An analysis of the operation of the proposed rail circuit, as well as studies of the dependence of the module and the argument of the transmission resistance on the computer, showed that reliable operation is possible with a rail chain length of 1 km and a minimum insulation resistance of at least 0.2 Ω km.

Claims

A RAIL CHAIN containing an alternating current generator through a limiter and a matching element connected to the rails at one end of the rail line, and a signal and phase fixing element connected through another matching element to the rails at the other end of the rail line, characterized in that it is provided register, pulse counter, pulse generator, AND element, inverter, analog-to-digital converter, filter, rectifier and additional limiters, and the element for fixing the signal level and phase is made in as a memory element, to one of whose inputs the output of an analog-to-digital converter is connected, the input of which is connected to the outputs of the filter, the input connected to the output of the rectifier, the input of which is connected to the output of the second matching element connected to the input of the second limiter, the output of which is connected to the input of the first driver pulses, the output of which through an inverter is connected to one input of the And element, the other input of which is connected to the output of the second pulse shaper, the input of which is connected to the output of the third limiter, the input connected to the output of the alternator, and the output of the element And is connected to the synchronization input of the register and the reset input of the pulse counter, the clock input of which is connected to the output of the pulse generator, and the outputs are connected to the information inputs of the register, the outputs of which are connected to other inputs of the memory element .