RU2145559C1

RU2145559C1 - Device for detecting article in zone under control

Info

Publication number: RU2145559C1
Application number: RU98105486/28A
Authority: RU
Inventors: В.С. Беагон; биров Х.Ш. З; Х.Ш. Зябиров; блов Е.Е. З; Е.Е. Зяблов; нников Л.Л. Жест; Л.Л. Жестянников; В.Н. Кулемин; И.Г. Подувалов; З.М. Славинский; А.Л. Фогель; О.Х. Шарадзе
Original assignee: Горьковская железная дорога
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 2000-02-20

Abstract

FIELD: railway transport; detection of foreign article in zone under control. SUBSTANCE: proposed device has capacitive converters installed in near-rail space and pointed with working plate towards zone under control. Working plate is non-solid. Its area is commensurable with area of foreign article projection. Each converter is connected to corresponding channel of measuring instrument. EFFECT: enhanced safety of running vehicle. 4 dwg

Description

Изобретение относится к рельсовому транспорту и предназначено для определения присутствия постороннего предмета в контролируемой зоне и может быть использовано для контроля нижнего габарита подвижного состава. The invention relates to rail transport and is intended to determine the presence of a foreign object in a controlled area and can be used to control the lower dimension of the rolling stock.

Наиболее близким по технической сущности является устройство определения присутствия предмета в контролируемой зоне, которое содержит установленные в околорельсовом пространстве обращенные рабочей пластиной к контролируемой зоне бесконтактные емкостные преобразователи, связанные с измерительной аппаратурой. The closest in technical essence is a device for determining the presence of an object in a controlled zone, which contains non-contact capacitive transducers connected with measuring equipment installed in a near-rail space facing a controlled plate by a working plate to a controlled zone.

Недостаток устройства заключается в его низкой избирательности, т.е. в невозможности определить появление относительно небольшого предмета в контролируемой зоне на фоне металлических конструкций дна вагона, не нарушающих нижний габарит подвижного состава. Пропуск такого предмета, которым может быть, например, распорная тяга вагона или любая другая деталь вагона, находящаяся вне габарита вследствие его неисправности, приводит к аварийной ситуации. The disadvantage of the device is its low selectivity, i.e. the inability to determine the appearance of a relatively small object in the controlled area against the background of metal structures of the bottom of the car, not violating the lower dimension of the rolling stock. The omission of such an object, which may be, for example, the car’s spacer rod or any other part of the car that is out of size due to its malfunction, leads to an emergency.

Целью настоящего изобретения является обеспечение безопасности движения подвижного состава путем повышения избирательности устройства. The aim of the present invention is to ensure the safety of the rolling stock by increasing the selectivity of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве определения присутствия предмета в контролируемой зоне, содержащем установленные в околорельсовом пространстве обращенные рабочей пластиной к контролируемой зоне бесконтактные емкостные преобразователи, связанные с измерительной аппаратурой, емкостные преобразователи установлены под уровнем головки рельса с возможностью обеспечения перекрытия контролируемой зоны, причем конфигурация рабочей пластины каждого преобразователя выполнена несплошной, с возможностью обеспечения соизмеримости площади проекции предмета с площадью рабочей пластины, при этом каждый емкостной преобразователь подсоединен к соответствующему каналу измерительной аппаратуры. This goal is achieved by the fact that in the device for determining the presence of an object in the controlled area, containing non-contact capacitive transducers connected to the measuring equipment installed in the near-rail space facing the controlled area by the working plate, capacitive transducers are installed below the level of the rail head with the possibility of overlapping the controlled zone, the configuration of the working plate of each converter is not continuous, with the possibility of ensuring zmerimosti projected area of the object to the working area of the plates, wherein each capacitive transducer is connected to the corresponding channel of the measuring equipment.

Такое выполнение устройства, при котором емкостные преобразователи установлены под уровнем головки рельса с возможностью обеспечения перекрытия контролируемой зоны, причем конфигурация рабочей пластины каждого преобразователя выполнена несплошной с возможностью обеспечения соизмеримости площади проекции предмета с площадью рабочей пластины, при этом каждый емкостной преобразователь подсоединен к соответствующему каналу измерительной аппаратуры, позволяет повысить избирательность устройства, так как при появлении в контролируемой зоне предмета с площадью поперечного сечения, сравнимой с площадью элемента (части) рабочей поверхности преобразователя, значительно изменяется его электроемкость, которая может быть определена измерительной аппаратурой с большим отношением сигнала к шуму. Другими словами, устройство фиксирует все предметы, появляющиеся при движении поезда в контролируемой зоне и не реагирует на очертание нижней части подвижного состава, что обеспечивает безопасность движения. This embodiment of the device, in which the capacitive transducers are installed below the level of the rail head with the possibility of overlapping the controlled area, the configuration of the working plate of each converter being made incomplete with the possibility of ensuring the commensurability of the projection area of the object with the area of the working plate, with each capacitive transducer connected to the corresponding measuring channel equipment, allows to increase the selectivity of the device, since when it appears in control In the area of the object with a cross-sectional area comparable to the area of the element (part) of the working surface of the transducer, its electric intensity significantly changes, which can be determined by measuring equipment with a large signal to noise ratio. In other words, the device captures all objects that appear when the train moves in the controlled area and does not respond to the outline of the lower part of the rolling stock, which ensures traffic safety.

На фиг. 1 изображено устройство определения предмета в контролируемой зоне; на фиг. 2 - то же, в изометрии; на фиг. 3 - варианты выполнения рабочей пластины; на фиг. 4 - график зависимости относительного изменения емкости рабочей пластины при прохождении над ней предмета и подвижного состава. In FIG. 1 shows a device for determining an object in a controlled area; in FIG. 2 - the same, in isometry; in FIG. 3 - embodiments of the working plate; in FIG. 4 is a graph of the relative change in the capacity of the working plate with the passage of an object and rolling stock.

Устройство содержит емкостные преобразователи 1, установленные в околорельсовом пространстве под уровнем головки рельса 2 и обращенные рабочей пластиной 3 к контролируемой зоне 4. Конфигурация рабочей пластины 3 каждого преобразователя 1 выполнена несплошной с возможностью обеспечения соизмеримости площади проекции предмета 5 с площадью рабочей пластины 3. Каждый емкостной преобразователь 1 подключен к соответствующему каналу 6 измерительной аппаратуры 7. The device contains capacitive converters 1 installed in the near-rail space below the level of the rail head 2 and turned by the working plate 3 to the controlled area 4. The configuration of the working plate 3 of each converter 1 is made incomplete with the possibility of ensuring the commensurability of the projection area of the object 5 with the area of the working plate 3. Each capacitive the converter 1 is connected to the corresponding channel 6 of the measuring equipment 7.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии ожидания при отсутствии предмета 5 в контролируемой зоне 4 рабочая пластина 3 емкостного преобразователя 1 обладает заданной электроемкостью относительно окружающих предметов и нижней стабилизирующей пластины 8. При появлении над рабочей пластиной 3 в контролируемой зоне 4 предмета 5 изменяется электроемкость пластины 3. Последняя изменяется тем больше, чем меньше расстояние от пластины 3 до предмета 5, и возрастает с увеличением площади поверхности предмета 5, обращенной к рабочей пластине 3. Изменение емкости рабочей пластины 3 происходит также при прохождении над пластиной 3 элементов нижнего очертания подвижного состава. Это изменение емкости зависит в основном от расстояния до элементов дна 9 вагонов, так как их площадь много больше площади рабочей пластины 3. Выбирая размеры и конфигурацию рабочей пластины 3 так, чтобы изменение емкости при появлении предмета 5 было существенно больше, чем при прохождении над рабочей пластиной 3 нижнего очертания дна 9 вагона, можно с помощью порогового устройства (на чертеже не показано) измерительной аппаратуры 7 определять наличие предмета 5, нарушающего габарит. The device operates as follows. In the initial standby state, when there is no object 5 in the controlled area 4, the working plate 3 of the capacitive transducer 1 has a predetermined electrical capacity relative to the surrounding objects and the lower stabilizing plate 8. When the electric capacity of the plate 3 appears above the working plate 3 in the controlled area 4, the last one changes. more, the smaller the distance from the plate 3 to the object 5, and increases with increasing surface area of the object 5, facing the working plate 3. Change in the capacity of the working Lastin 3 also occurs during the passage above the plate 3 lower elements rolling contours. This change in capacity mainly depends on the distance to the bottom elements of 9 wagons, since their area is much larger than the area of the working plate 3. Choosing the dimensions and configuration of the working plate 3 so that the change in capacity when the object 5 appears is much larger than when passing over the working plate 3 of the lower outline of the bottom 9 of the car, you can using the threshold device (not shown) measuring equipment 7 to determine the presence of an object 5 that violates the size.

На фиг. 4 линией 10 показана зависимость относительного изменения емкости рабочей пластины 3 несплошной конфигурации от отношения площади проекции предмета 5 к площади рабочей пластины 3. Горизонтальной линией 11 показан уровень изменения емкости рабочей пластины 3 при движении над ней подвижного состава. Для наглядности линией 12 обозначена зависимость относительного изменения емкости рабочей пластины, выполненной сплошной конфигурацией, от отношения площади проекции предмета 5 к площади рабочей пластины 3. In FIG. 4, line 10 shows the dependence of the relative change in the capacity of the work plate 3 of a non-continuous configuration on the ratio of the projection area of the object 5 to the area of the work plate 3. Horizontal line 11 shows the level of change in the capacity of the work plate 3 when rolling stock moves over it. For clarity, line 12 indicates the dependence of the relative change in the capacity of the working plate, made in a continuous configuration, on the ratio of the projection area of the object 5 to the area of the working plate 3.

При этом расстояние от предмета 5 до рабочей пластины 3 (контролируемая зона) равно 50 мм и от рабочей пластины 3 до дна 9 вагона равно 100 мм. Площадь рабочей пластины 3 можно уменьшить при тех же внешних габаритах путем выполнения ее несплошной конфигурацией, например выполнить в виде буквы W или в виде решетки и т.п. (фиг. 3). В этом случае площадь несплошной рабочей пластины 3 должна быть в несколько раз меньше площади рабочей пластины 3, выполненной сплошной конфигурацией, т.е. быть соизмерима с площадью проекции предмета 5. Например, площадь рабочей пластины 3 равна 40 см² для несплошной конфигурации, в то время как площадь пластины сплошной конфигурации при тех же внешних габаритах - 200 см². Исходная емкость рабочей пластины несплошной конфигурации C₀≈2 пф. При прохождении над рабочей пластиной 3 предмета (например, трубы диаметром 2 см и длиной 40 см, площадь проекции которой на рабочую пластину 3 составляет величину от 5 до 15 см² в зависимости от ее ориентации) происходит относительное изменение емкости на величину от исходной емкости ≈ 10-25%, что составляет 0,2-0,5 пф. Это может быть надежно зафиксировано измерительной аппаратурой 7. На графике это изменение емкости отражено линией 10. А линией 11 показан уровень наибольшего изменения емкости, обусловленной прохождением дна 9 вагона. Для перекрытия полного расстояния возможного нарушения габарита подвижного состава используют группу емкостных преобразователей, т.к. продольный и поперечный размер каждого преобразователя должен быть соизмерим с размерами контролируемого предмета. А это обеспечивает необходимую избирательность устройства.The distance from the object 5 to the working plate 3 (controlled area) is 50 mm and from the working plate 3 to the bottom 9 of the car is 100 mm. The area of the working plate 3 can be reduced with the same external dimensions by performing its non-continuous configuration, for example, in the form of the letter W or in the form of a lattice, etc. (Fig. 3). In this case, the area of the non-continuous working plate 3 should be several times smaller than the area of the working plate 3 made in a continuous configuration, i.e. be comparable with the projection area of the object 5. For example, the area of the working plate 3 is 40 cm ² for a non-continuous configuration, while the area of a solid configuration plate with the same external dimensions is 200 cm ² . The initial capacity of the working plate of a non-continuous configuration is C ₀ ≈2 pF. When passing over an object plate 3 (for example, a pipe with a diameter of 2 cm and a length of 40 cm, the projection area of which on the plate 3 is from 5 to 15 cm ² depending on its orientation), a relative change in capacity by an amount from the original capacity ≈ 10-25%, which is 0.2-0.5 pF. This can be reliably recorded by measuring equipment 7. On the graph, this change in capacity is reflected by line 10. And line 11 shows the level of the largest change in capacity due to the passage of the bottom 9 of the car. To cover the full distance of a possible violation of the size of the rolling stock, a group of capacitive converters is used, because the longitudinal and transverse dimensions of each transducer should be commensurate with the dimensions of the item being monitored. And this provides the necessary selectivity of the device.

Использование такого устройства дает возможность своевременно выявить наличие постороннего предмета в контролируемой зоне под нижним габаритом подвижного состава и предупредить крушение поезда. The use of such a device makes it possible to timely detect the presence of a foreign object in the controlled area under the lower dimension of the rolling stock and prevent the train from crashing.

Claims

A device for determining the presence of an object in a controlled area, comprising contactless capacitive transducers connected to the measuring equipment installed in a near-rail space facing the controlled zone by a working plate and characterized in that the capacitive transducers are installed below the level of the rail head with the possibility of overlapping the controlled area, and the configuration of the working plate each transducer is not continuous, with the possibility of ensuring commensurability object projection area of the operating plate, wherein each capacitive transducer is connected to the corresponding channel of the measuring equipment.