RU2138417C1

RU2138417C1 - Device for checking rail track section for occupancy

Info

Publication number: RU2138417C1
Application number: RU98107429A
Authority: RU
Inventors: Е.И. Баду; Е.Н. Матвеев; В.М. Перепеч; Н.Н. Топтыгин
Original assignee: Конструкторское бюро специального машиностроения
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-09-27

Abstract

FIELD: railway transport and town rail transport; automatic control systems. SUBSTANCE: device has transmitter and receiver connected to ends of street car track section under checking, cross track rods being installed between rails of track section. Each rod is passed through at least one magnetic circuit made of magnetically-soft material. Magnetic circuit can be made in form of ferrite rings. EFFECT: possibility of checking track sections with cross track rods. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматики для рельсового транспорта, в частности к устройствам для контроля свободности (занятости) коротких участков рельсового пути, неизолированных от соседних частей пути. The invention relates to the field of automation for rail transport, in particular to devices for controlling the free (busy) short sections of the rail track, uninsulated from neighboring parts of the track.

Известно множество рельсовых цепей, предназначенных для использования в качестве путевого датчика для получения первичной дискретной информации о состоянии путевых участков и содержащих передатчик и приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого рельсового участка пути (Рельсовые цепи магнитных железных дорог: Справочник /В.С. Аркатов, Н.Ф. Котляренко, А. И. Баженов, Т.Л. Лебедева; под ред. В.С. Аркатова, - М., Транспорт, 1982). There are many rail circuits intended for use as a track sensor for obtaining primary discrete information about the state of the track sections and containing a transmitter and a receiver connected respectively to the ends of the monitored rail section of the track (Rail chains of magnetic railways: Reference / V.S. Arkatov, N.F. Kotlyarenko, A.I. Bazhenov, T.L. Lebedeva; edited by V.S. Arkatov, - M., Transport, 1982).

Известна рельсовая цепь для определения наличия колесной пары железнодорожного вагона на рельсовом участке пути (патент США N 4570882, МПК⁴ B 61 L 21/00, 3/24, 1986 г.). Рельсовая цепь включает два рельса и два граничных шунта. Электрический ток течет по контуру, образованному рельсами контролируемого участка пути и граничными шунтами, установленными на концах этого участка. К указанному контуру подключен передатчик с выходным сигналом высокой частоты. Имеется также датчик с приемной катушкой. Датчик вырабатывает постоянный выходной сигнал, производимый контуром при проходе в нем электрического тока. Этот сигнал соответствует отсутствию колесных пар железнодорожного вагона на контролируемом участке пути. Приемная катушка датчика расположена снаружи рельсов вблизи середины контролируемого участка. Эта катушка реагирует на изменение электромагнитного поля, возникающее при нахождении колесной пары около нее. При этом в контуре появляется шунтирующие токи, направление которых противоположно направлению постоянного выходного сигнала датчика. В результате величина сигнала на выходе катушки датчика уменьшается, указывая на наличие колесной пары на контролируемом участке пути.Known rail chain for determining the presence of a wheelset of a railroad car on a rail section of the track (US patent N 4570882, IPC ⁴ B 61 L 21/00, 3/24, 1986). The rail chain includes two rails and two boundary shunts. Electric current flows along the circuit formed by the rails of the controlled section of the track and the boundary shunts installed at the ends of this section. A transmitter with a high-frequency output signal is connected to the indicated circuit. There is also a sensor with a pickup coil. The sensor generates a constant output signal produced by the circuit when an electric current passes through it. This signal corresponds to the absence of wheel sets of a railway carriage in a controlled section of the track. The sensor pickup coil is located outside the rails near the middle of the monitored section. This coil responds to a change in the electromagnetic field that occurs when a pair of wheels is near it. In this case, shunt currents appear in the circuit, the direction of which is opposite to the direction of the constant output signal of the sensor. As a result, the value of the signal at the output of the sensor coil decreases, indicating the presence of a pair of wheels in a controlled section of the track.

Известно устройство для контроля свободности рельсовой линии, реализующее способ контроля свободности рельсовой линии по авт.св. СССР N 1832092, МПК⁵ B 61 L 23/16, 1989 г. Устройство содержит рельсовую линию, к которой на одном конце подключены источники соответственно большей и меньшей частоты, блоки фиксации уровней напряжения обеих частот на первом конце рельсовой линии, выходы которых подключены ко входу блока сравнения, выход которого подключен к первому выходу блока И. Ко второму концу рельсовой линии подключен блок аппаратуры приемного конца, выход которого подключен ко второму входу блока И. На рельсовую линию (питающий конец) подают сигналы двух частот. Сигнал большей частоты формируют от источника с постоянным уровнем напряжения. Сигнал меньшей частоты формируют от обычного для рельсовой цепи источника, состоящего из источника ЭДС и ограничивающего резистора. На первом (питающем) конце рельсовой линии из двухчастотного сигнала выделяют и фиксируют уровни напряжения сигналов обеих частот. Зафиксированные напряжения сравнивают между собой в блоке сравнения и по превышении сигнала (напряжения) меньшей частоты над сигналом (напряжением) большей частоты судят о свободности части рельсовой линии со стороны первого ее конца. На втором (приемном) конце рельсовой линии в блоке аппаратуры также фиксируют уровни напряжения сигналов обоих частот, сравнивают их с опорными сигналами и по превышении уровней напряжений каждого из сигналов над соответствующим опорным сигналом судят о свободности части рельсового пути со стороны второго ее конца. Выявляют наличие совпадения во времени условия свободности частей рельсовой линии с обеих концов, т.е. наличие одновременно двух команд свободности на логическую схему И, и в этом случае судят о свободности всей рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся и низким сопротивлением изоляции.A device for controlling the freedom of a rail line is known that implements a method for controlling the freedom of a rail line according to ed. USSR N 1832092, IPC ⁵ B 61 L 23/16, 1989. The device comprises a rail line, to which sources of higher and lower frequencies are connected at one end, voltage level fixing blocks of both frequencies at the first end of the rail line, the outputs of which are connected to the input of the comparison unit, the output of which is connected to the first output of the unit I. To the second end of the rail line is connected the apparatus of the receiving end, the output of which is connected to the second input of the unit I. Two signals are sent to the rail line (supply end). A higher frequency signal is generated from a source with a constant voltage level. A signal of a lower frequency is generated from a conventional source for a rail circuit, consisting of an emf source and a limiting resistor. At the first (supply) end of the rail line, voltage levels of signals of both frequencies are isolated and fixed from a two-frequency signal. The recorded voltages are compared with each other in the comparison unit, and if the signal (voltage) of a lower frequency is exceeded over the signal (voltage) of a higher frequency, the free part of the rail line from its first end is judged. At the second (receiving) end of the rail line, the voltage levels of signals of both frequencies are also recorded in the unit of equipment, compared with reference signals, and when the voltage levels of each of the signals are exceeded above the corresponding reference signal, the part of the rail track is free from the side of its second end. The presence of a coincidence in time of the condition of freedom of parts of the rail line at both ends is revealed, i.e. the presence at the same time of two freedom commands to the logical circuit AND, and in this case they judge the freeness of the entire rail line for sections of railways with variable and low insulation resistance.

Известна также рельсовая цепь по авт.св. СССР N 1321624, МПК⁴ B 61 L 23/16, 1985 г., предназначенная для контроля свободности рельсового участка. Известное устройство содержит магнитный усилитель с обмоткой подмагничивания, выходная обмотка которого подключена к одному концу рельсовых нитей контролируемого участка пути, к другому концу которых последовательно с первичной обмоткой трансформатора обратной связи включен путевой приемник с путевым реле на выходе. Вторая обмотка трансформатора обратной связи с подключенным к ней стабилитроном включена последовательно и встречно третьей обмотке этого трансформатора. Устройство снабжено источником опорного напряжения, параллельно которому включен тыловой контакт путевого реле, а вторая и третья обмотка трансформатора подключены к обмотке подмагничивания магнитного усилителя последовательно с источником опорного напряжения изоляции балласта, благодаря чему обеспечивает повышение надежности получаемой информации о свободности контролируемого рельсового участка.Also known rail chain for Auth. USSR N 1321624, IPC ⁴ B 61 L 23/16, 1985, designed to control the freedom of the rail section. The known device contains a magnetic amplifier with a magnetizing winding, the output winding of which is connected to one end of the rail threads of the monitored section of the track, to the other end of which a track receiver with a track relay at the output is connected in series with the primary winding of the feedback transformer. The second winding of the feedback transformer with the zener diode connected to it is connected in series and counter to the third winding of this transformer. The device is equipped with a reference voltage source, in parallel with which the rear contact of the track relay is turned on, and the second and third transformer windings are connected to the magnetization winding of the magnetic amplifier in series with the reference voltage source of the ballast insulation, thereby increasing the reliability of the received information about the freedom of the monitored rail section.

Известно устройство для контроля свободности состояния рельсовой линии, реализующее способ контроля свободности состояния рельсовой линии по патенту РФ N 2051055, МПК⁶ B 61 L 23/16, 1992 г. Известное устройство содержит источник питания (передатчик) и приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого участка пути. Передатчик выдает сигнал переменного тока в рельсовую линию. Занятие и освобождение поездом участка пути фиксируют по скорости изменения сдвига фазы сигнала на приемном (релейном) конце рельсовой линии относительно переданного сигнала. При отсутствии на рельсовой линии и в непосредственной близости к ней подвижного состава фаза сигнала на приемном конце изменяется очень медленно (в зависимости от состояния изоляции).A device is known for monitoring the free state of a rail line that implements a method for monitoring the free state of a rail line according to RF patent N 2051055, IPC ⁶ B 61 L 23/16, 1992. The known device comprises a power source (transmitter) and a receiver connected respectively to the ends of the monitored section of the road. The transmitter provides an AC signal to the rail line. Occupation and release by the train of the track section is fixed by the rate of change of the phase shift of the signal at the receiving (relay) end of the rail line relative to the transmitted signal. If there is no rolling stock on the rail line and in close proximity to it, the phase of the signal at the receiving end changes very slowly (depending on the state of insulation).

Все вышерассмотренные устройства предназначены для использования на магистральных железных дорогах и не могут быть непосредственно использованы в средствах автоматики городских трамвайных путей. Использование известных устройств для коротких участков трамвайных путей невозможно, поскольку, в отличие от рельсов железнодорожного пути, рельсы трамвайного пути дополнительно соединяют поперечными путевыми тягами. Последние устанавливают (например, в зоне стрелочных переводов и переездов) в интервалом 1,5 - 2,5 м. В результате этого участок пути, соответствующий базе трамвая, например, 10 м, оказывается зашунтированным 4-5 поперечными путевыми тягами, что для известных устройств существенно снижает уровень сигнала на входе приемника и затрудняет их использование в системах автоматики городского рельсового транспорта. Отмеченный недостаток может быть устранен путем изоляции поперечных путевых тяг с помощью устанавливаемых на их концах диэлектрических втулок. Однако такое решение является недостаточно надежным. All of the above devices are intended for use on the main railways and cannot be directly used in automation equipment of urban tram tracks. The use of known devices for short sections of tram tracks is impossible, because, in contrast to the rails of the railway track, the rails of the tram track are additionally connected by transverse track links. The latter are installed (for example, in the zone of turnouts and level crossings) in the interval of 1.5 - 2.5 m. As a result, the track section corresponding to the base of the tram, for example, 10 m, is shunted by 4-5 transverse track links, which for known devices significantly reduces the signal level at the input of the receiver and complicates their use in automation systems of urban rail transport. The noted drawback can be eliminated by isolating the transverse track rods using dielectric bushings installed at their ends. However, this solution is not reliable enough.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является устройство для контроля занятости (свободности) коротких участков пути, предложенное польской фирмой ABB Signal ( см. рекламный проспект "EON Электронная бесстыковая рельсовая цепь". //KKK/WK/H-p 027/94-06/ru), которое и принято в качестве прототипа. Известное устройство типа EON, предназначенное для контроля свободности коротких участков рельсового пути и не требует применения изоляции между контролируемым участком и соседними частями пути. Устройство включает бесстыковую рельсовую цепь, к которой подключен передатчик, расположенный обычно в середине контролируемого рельсового участка. Передатчик выдает в рельсовую линию сигнал высокой частоты (в вариантах выполнения 7 - 55 кГц), который воспринимается селективными приемниками, подключенными соответственно к концам контролируемого участка. В зависимости от потребностей известное устройство допускает различные варианты исполнения. Например, возможен вариант, когда рельсовая цепь включает передатчик и один приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого рельсового участка пути. Сигнал приемника возбуждает путевое реле, которое контролирует свободность участка пути. Шунтирование рельсовой линии колесными парами подвижного состава вызывает срабатывание путевого реле. Благодаря применению относительно высокой рабочей частоты межниточные короткие замыкания на смежных частях рельсового пути не нарушают работы устройства. The closest in combination of essential features with the claimed invention is a device for monitoring the employment (vacancy) of short sections of the track, proposed by the Polish company ABB Signal (see the brochure "EON Electronic jointless rail chain". // KKK / WK / Hp 027 / 94- 06 / ru), which is accepted as a prototype. A known device of the EON type, designed to control the freedom of short sections of the rail track and does not require the use of insulation between the controlled section and adjacent parts of the track. The device includes a continuous rail circuit to which a transmitter is located, usually located in the middle of the monitored rail section. The transmitter provides a high frequency signal to the rail line (in versions 7 - 55 kHz), which is perceived by selective receivers connected respectively to the ends of the monitored section. Depending on the needs of the known device allows various options. For example, it is possible that the rail circuit includes a transmitter and one receiver, respectively connected to the ends of the monitored rail section of the track. The receiver signal drives a track relay, which monitors the freedom of the track section. Shunting a rail line with wheelsets of a rolling stock triggers a trip relay. Due to the use of a relatively high operating frequency, inter-circuit short circuits on adjacent parts of the rail track do not interrupt the operation of the device.

Устройство обеспечивает контроль свободности коротких участков рельсового пути, неизолированных от смежных частей пути, однако, так же, как и ранее упомянутые устройства, это устройство не может быть непосредственно использовано в средствах автоматики городского рельсового транспорта вследствие наличия на рельсах городского транспорта поперечных путевых тяг, которые шунтируют контролируемый участок пути. The device provides control of the freedom of short sections of the rail track, not isolated from adjacent parts of the track, however, just like the previously mentioned devices, this device cannot be directly used in automation equipment of city rail transport due to the presence of transverse track rods on city rails that shunt controlled area of the path.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании устройства для контроля свободности рельсового участка трамвайного пути, который имеет поперечные путевые тяги и не изолирован от смежных частей пути. The problem solved by the invention is to create a device for controlling the freedom of the rail section of the tram track, which has transverse track links and is not isolated from adjacent parts of the track.

Указанная задача решается благодаря тому, что устройство для контроля свободности рельсового участка пути, содержащее передатчик и приемник, подключенные соответственно к концам контролируемого рельсового участка пути, согласно изобретению снабжено магнитопроводами из магнитомягкого материала, через которые соответственно пропущены поперечные путевые тяги, расположенные на контролируемом участке рельсового пути. Каждая из упомянутых тяг пропущена, по меньшей мере, через один магнитопровод. Поперечная путевая тяга, пропущенная через магнитопровод, по существу, является дросселем, имеющим высокий импеданс по отношению к рабочей частоте передатчика. В результате на контролируемом рельсовом участке пути шунтирующее действие поперечных путевых тяг практически не сказывается. Что касается межниточных замыканий на смежных частях рельсового пути, то благодаря относительно высокой рабочей частоте передатчика они не нарушают работы устройства. This problem is solved due to the fact that the device for monitoring the freedom of the rail section of the track, containing a transmitter and a receiver connected respectively to the ends of the monitored rail section of the track, according to the invention is equipped with magnetic cores of magnetically soft material through which transverse track links located on the monitored section of the rail are respectively passed the way. Each of these rods is passed through at least one magnetic circuit. The transverse track rod passed through the magnetic circuit is essentially a choke having a high impedance with respect to the operating frequency of the transmitter. As a result, the shunting effect of transverse track rods has practically no effect on the controlled rail section of the track. As for inter-circuit short circuits on adjacent parts of the rail track, due to the relatively high operating frequency of the transmitter, they do not interfere with the operation of the device.

Вместе с этих магнитопроводы выполнены в виде ферритовых колец. Together with these magnetic cores are made in the form of ferrite rings.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить уровень сигнала на входе путевого приемника при наличии поперечных путевых тяг, шунтирующих контролируемый рельсовый участок пути. Одновременно изобретение обеспечивает возможность использования известных рельсовых цепей, применяемых на железных дорогах, для систем автоматики городского рельсового транспорта. The technical result of the use of the invention is that it allows to increase the signal level at the input of the track receiver in the presence of transverse track links shunting the controlled rail section of the track. At the same time, the invention makes it possible to use the known rail chains used on railways for automation systems of urban rail transport.

На чертеже схематично показано устройство для контроля свободности рельсового участка трамвайного пути. The drawing schematically shows a device for controlling the freedom of the rail section of the tram track.

Устройство для контроля свободности рельсового участка пути содержит передатчик 1 и приемник 2, подключенные соответственно к концам контролируемого участка трамвайного пути, между рельсами 3, 4 которого установлены поперечные путевые тяги 5. Каждая поперечная путевая тяга 5, расположенная между местами подключения передатчика и приемника, пропущена по меньшей мере через один магнитопровод 6 из магнитомягкого материала, например, марки М-2000-НМ. В варианте выполнения магнитопровод выполнен в виде ферритового кольца. Передатчик 1 и приемник 2 подключены к контролируемому участку соответственно через входной питающий трансформатор 7 и выходной трансформатор 8. Вторичная обмотка входного питающего трансформатора 7 и первичная обмотка выходного трансформатора 8 с рельсами 3, 4 контролируемого участка пути и конденсаторами 9, 10 образуют замкнутую цепь, выполняющую роль витка связи между входным питающим и выходным трансформаторами 7, 8. A device for monitoring the freedom of the rail section of the track contains a transmitter 1 and a receiver 2, respectively connected to the ends of the monitored section of the tram track, between the rails 3, 4 of which there are transverse track links 5. Each transverse track rod 5 located between the connection points of the transmitter and receiver is skipped through at least one magnetic circuit 6 of soft magnetic material, for example, grade M-2000-NM. In an embodiment, the magnetic circuit is made in the form of a ferrite ring. The transmitter 1 and receiver 2 are connected to the monitored area, respectively, through the input supply transformer 7 and the output transformer 8. The secondary winding of the input supply transformer 7 and the primary winding of the output transformer 8 with rails 3, 4 of the monitored track section and capacitors 9, 10 form a closed circuit that performs the role of the communication loop between the input supply and output transformers 7, 8.

В варианте осуществления изобретения устройство используется в системе автоматизированного управления электроприводом трамвайной стрелки (не показано) в качестве путевого датчика для получения информации о состоянии рельсового участка в районе путевой трамвайной стрелки. В варианте осуществления передатчик представляет собой генератор высокой частоты, который реализован на микросхеме 140УД20А и транзисторах 21830А, 21831А с мостом Вина в цепи обратной связи, и генерирует колебания с частотой, например, 6 кГц. Приемник представляет собой двухтактовый детектор, который реализован на микросхемах 542НД6, сигнал с которого поступает на компаратор, выполненный на микросхеме 140УД20А. Каждый трансформатор 7, 8 образует единый блок с конденсатором соответственно 9, 10, смонтированный в стальном цилиндрическом корпусе, который залит герметизирующим компаундом. Упомянутый блок размещается между шпалами в межрельсовом пространстве под коробом, засыпается щебнем, который покрывается, например, асфальтом. Передатчик и приемник размещается в шкафу управления, который устанавливается на вертикальной стенке или столбе в районе путевой трамвайной стрелки. In an embodiment of the invention, the device is used in a system for automated control of an electric drive of a tram arrow (not shown) as a track sensor for obtaining information about the state of a rail section in the region of a track tram arrow. In an embodiment, the transmitter is a high-frequency generator, which is implemented on a 140UD20A chip and transistors 21830A, 21831A with a Wien bridge in the feedback circuit, and generates oscillations with a frequency of, for example, 6 kHz. The receiver is a two-stroke detector, which is implemented on 542ND6 microcircuits, the signal from which is fed to a comparator made on the 140UD20A microcircuit. Each transformer 7, 8 forms a single unit with a capacitor, respectively 9, 10, mounted in a steel cylindrical housing, which is filled with a sealing compound. The mentioned block is placed between the sleepers in the rail space under the box, covered with gravel, which is covered, for example, with asphalt. The transmitter and receiver are located in the control cabinet, which is mounted on a vertical wall or column in the area of the track tram arrow.

Устройство для контроля свободности рельсового участка трамвайного пути работает следующим образом. A device for controlling the freedom of the rail section of the tram track works as follows.

На первичную обмотку входного питающего трансформатора 7 от передатчика 1 подается напряжение частотой, например, 6 кГц. Во вторичной обмотке выходного трансформатора 8 индуцируется напряжение той же частоты. При отсутствии каретки вагона на рельсовом участке в зоне между местами подключения трансформаторов 7, 8 на входе приемника 2 устанавливается высокий уровень сигнала, который соответствует свободности ресового участка в зоне путевой трамвайной стрелки. Что касается поперечных путевых тяг, расположенных на контролируемом участке пути, то их шунтирующее действие практически не сказывается, т. е. каждая поперечная путевая тяга 5, пропущенная через магнитопровод, по существу, является дросселем, имеющим высокий импеданс по отношению к рабочей частоте передатчика. The primary winding of the input supply transformer 7 from the transmitter 1 is supplied with a frequency of, for example, 6 kHz. In the secondary winding of the output transformer 8, a voltage of the same frequency is induced. In the absence of the carriage of the car on the rail section in the area between the connection points of the transformers 7, 8 at the input of the receiver 2, a high signal level is set, which corresponds to the freedom of the track section in the area of the track tram arrow. As for the transverse track rods located on a controlled section of the track, their shunting effect is practically not affected, i.e., each transverse track rod 5 passed through the magnetic circuit is essentially a choke having a high impedance with respect to the operating frequency of the transmitter.

Когда каретка трамвая заходит на рельсовый участок в зоне путевой трамвайной стрелки, она шунтирует рельсы 3, 4, образуя виток связи со вторичной обмоткой входного питающего трансформатора 7. При этом резко уменьшается напряжение на входном трансформаторе 8. В результате величина сигнала на входе приемника 2 уменьшается, указывая на наличие каретки вагона на контролируемом участке пути. When the tram carriage enters the rail section in the area of the directional tram arrow, it shunts the rails 3, 4, forming a loop of communication with the secondary winding of the input supply transformer 7. In this case, the voltage at the input transformer 8 decreases sharply. As a result, the signal at the input of the receiver 2 decreases , indicating the presence of a carriage carriage in a controlled section of the track.

Таким образом, благодаря особенностям выполнения устройства для контроля свободности рельсового участка трамвайного пути изобретение позволяет практически исключить шунтирующее действие поперечных путевых тяг в рельсовой цепи городского транспорта и обеспечивает достаточный уровень сигнала на входе приемника. Одновременно изобретение обеспечивает возможность использования известных рельсовых цепей применяемых на железных дорогах, для систем автоматики городского рельсового транспорта. Thus, due to the features of the device for controlling the freeness of the rail section of the tram track, the invention allows to practically eliminate the shunting effect of transverse track links in the rail circuit of urban transport and provides a sufficient signal level at the receiver input. At the same time, the invention enables the use of known rail circuits used on railways for automation systems of urban rail transport.

Claims

1. A device for controlling the freedom of the rail section of the predominantly tram track, comprising a transmitter and a receiver connected respectively to the ends of the monitored rail section, characterized in that it is provided with magnetic cores of magnetically soft material through which transverse track links located on the monitored section of the rail track are passed, each of these rods is passed through at least one magnetic circuit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the magnetic cores are made in the form of ferrite rings.