RU2151706C1

RU2151706C1 - Device for checking switch tongue-to-stock rail fit

Info

Publication number: RU2151706C1
Application number: RU98103018A
Authority: RU
Inventors: В.А. Матвеев; Ю.Ю. Пусвацет; В.И. Антипов; А.Н. Рыбкин; В.Ф. Барабанщиков
Original assignee: Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2000-06-27

Abstract

FIELD: railway transport; switch automatic control. SUBSTANCE: device has self-excited oscillator and pulse shaper for exciting damped harmonic oscillation in parallel circuits formed by pickup coils and circuit capacitors. Damped oscillations are converted by circuit into check pulses which are compared with reference pulses by special circuit acting on actuating relay basing on results of comparison. Pickups are installed in stock rail necks opposite to tongue surfaces between fastening members of drive operating tie-rod. Oscillations damping time in circuits is proportional to distance between pickups and tongue surface within checked values range. EFFECT: improved safety of railway traffic. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и служит для контроля прилегания остряков к рамным рельсам стрелочного перевода в соответствии с требованиями Правил технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ). The invention relates to railway automation and is used to control the fit of wits to the frame rails of a railroad switch in accordance with the requirements of the Rules for the Technical Operation of Railways (PTE).

В качестве аналога принято устройство (1), которое содержит включенный последовательно с обмоткой якоря электродвигателя привода датчик положения стрелки и генератор контрольных частот, подключенный к линейным проводам через разделительный конденсатор, развязывающий конденсатор, подключенный параллельно обмотке якоря и выпрямителю. Устройство содержит большое количество элементов, вследствие чего имеет низкую надежность. Кроме этого, контроль положения остряков стрелочного перевода осуществляется косвенным методом по сигналам от датчика, находящегося в стрелочном приводе. The device (1) is adopted as an analogue, which contains an arrow position sensor and a control frequency generator connected in series with the armature of the drive motor and connected to the line wires through an isolation capacitor, decoupling the capacitor connected in parallel with the armature winding and the rectifier. The device contains a large number of elements, as a result of which it has low reliability. In addition, the position of the switch points is controlled indirectly by signals from a sensor located in the switch drive.

В качестве прототипа принято устройство (2), которое отличается от устройства (1) тем, что содержит автогенераторы контрольных частот, индуктивные датчики крайних положений контрольных линеек, регистрирующие реле, блоки фиксации контрольных частот, элементы согласования и линию связи. Недостатком известного устройства является низкая достоверность плотного прилегания остряков к рамным рельсам стрелочного перевода, основанная на положении контрольных линеек привода. При этом не контролируется возникновение люфтов в соединении тяг с остряками, ослабление крепления рамных рельсов, попадание мелких предметов, снега и т.д. в пространство между остряками и рамными рельсами. A device (2) was adopted as a prototype, which differs from device (1) in that it contains control frequency oscillators, inductive sensors of extreme positions of control lines, detecting relays, control frequency fixation blocks, matching elements, and a communication line. A disadvantage of the known device is the low reliability of the tight fit of the wits to the frame rails of the railroad switch, based on the position of the control rulers of the drive. In this case, the occurrence of backlash in the connection of rods with wits, the weakening of the fastening of the frame rails, the ingress of small objects, snow, etc. are not controlled. into the space between wits and frame rails.

Сущность изобретения. Устройство контроля прилегания остряков к рамным рельсам стрелочного перевода содержит задающий автогенератор 1, выходами подключенный к входу формирователя импульсов 2, выходы которого подключены к входам схем возбуждения затухающих гармонических колебаний 3, резонансными цепями которых являются параллельные колебательные контуры, образованные подключенными к одним выходам катушками электромагнитных датчиков с разомкнутыми магнитными системами, являющимися чувствительными элементами датчиков 4, контролирующих прилегающий остряк 5 и отстающий остряк 6 и конденсаторами схемы, а другие выходы к входам детекторов 7. Выходы детекторов подключены к входам формирователей импульсов контроля 8, выходы которых подключены к одним из входов схем сравнения импульсов по длительности 9, а к другим входам подключены выходы регулируемых одновибраторов 10, входы которых подключены к выходу формирователя 2. Выходы схем сравнения импульсов по длительности подключены к входам схемы логического "исключающего ИЛИ" 11, на выходе которой подключено исполнительное реле 12. SUMMARY OF THE INVENTION The device for monitoring the adherence of wits to the frame rails of the turnout switch includes a master oscillator 1, outputs connected to the input of a pulse shaper 2, the outputs of which are connected to the inputs of the excitation circuits of damped harmonic oscillations 3, whose resonant circuits are parallel oscillatory circuits formed by coils of electromagnetic sensors connected to one output with open magnetic systems, which are sensitive elements of the sensors 4, controlling the adjacent point 5 and the backward wit 6 and the capacitors of the circuit, and other outputs to the inputs of the detectors 7. The outputs of the detectors are connected to the inputs of the pulse shapers of control 8, the outputs of which are connected to one of the inputs of the pulse comparison circuits for a duration of 9, and the outputs of the adjustable single-vibrators 10 are connected to other inputs the inputs of which are connected to the output of the driver 2. The outputs of the pulse comparison circuits in duration are connected to the inputs of the logical exclusive X circuit 11, the output of which is connected to an executive relay 12.

Задача изобретения - повышение безопасности движения поездов и повышение достоверности информации о состоянии стрелочного перевода путем контроля фактического прилегания остряков к рамным рельсам достигается тем, что контроль расстояния между остряками и рамными рельсами осуществляется с помощью датчиков, выполненных на ферритовых сердечниках с разомкнутыми магнитными системами, являющимися чувствительными элементами датчиков, установленных в шейках рамных рельсов и сориентированных чувствительной стороной по направлению к поверхностям остряков между головками болтов крепления рабочей тяги привода и работающих в режиме затухающих гармонических колебаний. The objective of the invention is to increase the safety of train traffic and increase the reliability of information about the state of the turnout switch by monitoring the actual fit of the wits to the frame rails by controlling the distance between the wits and the frame rails using sensors made on ferrite cores with open magnetic systems that are sensitive elements of sensors installed in the necks of the frame rails and oriented by the sensitive side in the direction of to the wit between the heads of the bolts securing the operating rod of the drive and those operating in the mode of damped harmonic oscillations.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства, на фиг. 3 - диаграмма, поясняющая расчет точности срабатывания устройства. In FIG. 1 presents a block diagram of the proposed device, in FIG. 2 is a graph explaining the operation of the device, in FIG. 3 is a diagram explaining the calculation of the accuracy of the operation of the device.

Устройство для контроля прилегания остряков к рамным рельсам стрелочного перевода работает следующим образом. A device for controlling the fit of wits to the frame rails of the turnout works as follows.

Формирователь импульсов 2 вырабатывает короткие импульсы с частотой F_з задающего генератора 1, которые подаются на схемы возбуждения затухающих гармонических колебаний 3 и на входы одновибраторов 10, для запуска опорных импульсов. В параллельных колебательных контурах, образованных катушками датчиков с разомкнутыми магнитными системами, являющимися чувствительными элементами датчиков 4, и конденсаторами схемы, возбуждаются затухающие гармонические колебания с частотой возбуждения F_в = 100F_з, причем длительность затухания колебаний в контурах зависит от расстояния между чувствительными элементами катушек датчиков и ферромассами остряков стрелочного перевода. Указанное объясняется изменением параметров контуров, ввиду изменения величины вносимых в них потерь за счет изменения расстояния между разомкнутыми магнитопроводами, являющимися чувствительными элементами датчиков, и поверхностью ферромасс остряков. Затухающие колебания подаются на входы детекторов 7 и, после детектирования, на входы формирователей импульсов контроля 8. Таким образом, длительность импульсов контроля на выходе формирователей 8 определяется длительностью затухания колебаний в контурах и соответствует определенному расстоянию между чувствительными элементами катушек датчиков и остряками стрелочного перевода. Импульсы контроля подаются на одни из входов схем сравнения импульсов по длительности 9, на вторые входы которых подаются опорные импульсы, вырабатываемые одновибраторами 10, которые запускаются короткими импульсами формирователя 2 синхронно с запуском схем возбуждения затухающих колебаний 3. Схема логического "исключающего ИЛИ" 11 управляет работой электромагнитного реле 12. Если контролируемая величина расстояния между прилегающим остряком и рамным рельсом находится в пределах норматива ПТЭ МПС (не более 4 мм), а между отстающим остряком и рамным рельсом расстояние составляет 4 мм и более, реле 12 находится под током. Если величина расстояния между прилегающим остряком и датчиком в рамном рельсе превысит норматив ПТЭ, или оба остряка будут прилегать к рамным рельсам с датчиками не превышая норматива 4 мм - реле 12 обесточивается. Фронтовые контакты реле 12 включены в контрольную цепь стрелки. При срабатывании схемы логического "ИЛИ" 11 реле 12 отпускает свой якорь, фронтовые контакты в контрольной цепи размыкаются, и стрелка теряет контроль. Происходит защитный отказ железнодорожной автоматики.The pulse shaper 2 generates short pulses with a frequency F _{s of the} master oscillator 1, which are fed to the excitation circuits of the damped harmonic oscillations 3 and to the inputs of the single-vibrator 10, to trigger the reference pulses. In parallel oscillatory circuits formed by sensor coils with open magnetic systems, which are sensitive elements of sensors 4, and circuit capacitors, damped harmonic oscillations are excited with an excitation frequency F _in = 100F _s , and the duration of the damping of oscillations in the circuits depends on the distance between the sensitive elements of the sensor coils and ferromass wag switch. The aforementioned is explained by a change in the parameters of the circuits, due to a change in the magnitude of the losses introduced into them due to a change in the distance between the open magnetic circuits, which are sensitive elements of the sensors, and the surface of the ferromass wit. The damped oscillations are fed to the inputs of the detectors 7 and, after detection, to the inputs of the shapers of the control pulses 8. Thus, the duration of the control pulses at the output of the shapers 8 is determined by the duration of the damping of the oscillations in the circuits and corresponds to a certain distance between the sensitive elements of the sensor coils and the switches of the switch. The control pulses are fed to one of the inputs of the pulse comparison circuits of duration 9, the second inputs of which are supplied with reference pulses generated by single-vibrators 10, which are triggered by short pulses of the shaper 2 synchronously with the start of the damped oscillation excitation circuits 3. The logical “exclusive OR” circuit 11 controls the operation electromagnetic relay 12. If the controlled distance between the adjacent wit and the frame rail is within the standard PTE MPS (no more than 4 mm), and between the behind wit and with a frame rail, the distance is 4 mm or more, the relay 12 is under current. If the distance between the adjacent wit and the sensor in the frame rail exceeds the PTE standard, or both wit adjacent to the frame rails with sensors without exceeding the standard of 4 mm - relay 12 is de-energized. The front contacts of the relay 12 are included in the control circuit arrows. When the logic circuit "OR" 11 is activated, the relay 12 releases its anchor, the front contacts in the control circuit open, and the arrow loses control. There is a protective failure of railway automation.

На фиг. 2 представлена диаграмма, поясняющая работу устройства. Затухающие колебания, возбуждаемые в контуре, следуют с периодичностью импульсов

формирователя. В зависимости от расстояния между остряком и рамным рельсом S на одни из входов схем сравнения импульсов по длительности подаются импульсы контроля длительностью τ_ик, а на другие входы подаются опорные импульсы длительностью τ₀. При этом, если длительность импульсов τ₀ больше или равна длительности τ_ик, исполнительное реле находится под током. При отставании остряка от рамного рельса на расстояние 4 мм и более по сигналам схем сравнения импульсов по длительности срабатывает схема логического "исключающего ИЛИ" и исполнительное реле 12 обесточивается.In FIG. 2 is a diagram explaining the operation of the device. Damped oscillations excited in the circuit follow with a periodicity of pulses

shaper. Depending on the distance between the stock rail and a tongue on one of S pulses of the comparison circuit inputs fed by duration pulses τ _IR control, and on the other inputs supplied reference pulses τ _0. Moreover, if the pulse duration τ _{0 is} greater than or equal to the duration τ _ic , the actuating relay is under current. When the wit is behind the frame rail by a distance of 4 mm or more according to the signals of the pulse comparison circuits by duration, the logical "exclusive OR" circuit is activated and the executive relay 12 is de-energized.

На фиг. 3 представлена диаграмма, поясняющая расчет разрешающей способности устройства. Допустим, частота задающего автогенератора F_з = 800 Гц, тогда частота возбуждения колебаний в параллельных контурах, образованных катушками датчиков с разомкнутой магнитной системой и конденсаторами схемы возбуждения затухающих колебаний F_в = 100F_з = 80 кГц. Для упрощения расчета будем считать, что частота F_в не изменяется в процессе затухания колебаний. Схема настраивается таким образом, чтобы при нахождении ферромассы остряка на расстоянии 4 мм от чувствительной стороны катушки датчика длительность затухания колебаний в контуре составляла приблизительно 1/5 часть от периода T_з. Период

Период колебаний

Количество периодов колебаний T_в, укладывающихся в 1/5 периода T_з

При нахождении ферромассы остряка на расстоянии 4 мм от чувствительной стороны катушки датчика на один из входов схемы сравнения импульсов по длительности 9 (фиг. 1) поступают импульсы контроля длительностью τ_ик1. При уменьшении расстояния между чувствительной стороной катушки датчика и ферромассой остряка, соответствующее уменьшению длительности затуханий на один период колебаний, формируется импульс контроля длительностью τ_ик2, при этом K_в = 20 - 1 = 19 периодов T_в и соответственно при увеличении этого расстояния формируется импульс длительностью τ_ик3, т.е. получаем K_в = 20 + 1 = 21 период T_в. Таким образом, разрешающая способность устройства соответствует изменению длительности затуханий на один период F_в. В интервале контролируемых величин можно принять зависимость между длительностью затухания колебаний и расстоянием от ферромассы остряка до чувствительной стороны катушки датчика пропорциональной. Тогда для τ_ик2 пропорция будет иметь вид 20/19 = 4/x, отсюда x = 4•19/20 = 3,8 мм и, соответственно, для τ_ик3 20/21 = 4/x, где x = 4•21/20 = 4,2 мм. Отсюда, разрешающая способность устройства соответствует, при наших условиях, ±0,2 мм.In FIG. 3 is a diagram explaining a calculation of the resolution of a device. Suppose the frequency of the master oscillator is F _s = 800 Hz, then the frequency of excitation of oscillations in parallel circuits formed by the coils of sensors with an open magnetic system and the capacitors of the excitation circuit of damped oscillations F _in = 100 F _s = 80 kHz. To simplify the calculation, we assume that the frequency F _in does not change during the damping of the oscillations. The circuit is tuned in such a way that when the wag ferromass is located at a distance of 4 mm from the sensitive side of the sensor coil, the oscillation damping time in the circuit is approximately 1/5 of the period T _s . Period

Period of oscillation

The number of periods of fluctuations T _in falling in 1/5 of the period T _s

When the pinworm ferromass is located at a distance of 4 mm from the sensitive side of the sensor coil, one of the inputs of the pulse comparison circuit with a duration of 9 (Fig. 1) receives control pulses of duration τ _ik1 . As the distance between the sensitive side of the sensor coil and ferromassoy tongue corresponding decrease attenuation length of one period of oscillation is generated control pulse of duration τ _k2, with K _a = 20 - 1 = 19 periods T _a and correspondingly with an increase in this distance is formed duration pulse τ _ik3 , i.e. we get K _in = 20 + 1 = 21 period T _in . Thus, the resolution of the device corresponds to a change in the duration of the attenuation by one period F _in . In the range of controlled values, we can take the dependence between the duration of the damping of the oscillations and the distance from the wit ferromass to the sensitive side of the sensor coil is proportional. Then for τ _{ik2 the} proportion will have the form 20/19 = 4 / x, hence x = 4 • _19/20 = 3.8 mm and, accordingly, for τ _ik3 20/21 = 4 / x, where x = 4 • 21 / 20 = 4.2 mm. Hence, the resolution of the device corresponds, under our conditions, ± 0.2 mm.

Источники информации
1. Авторское свидетельство SU 1090608, B 61 L 7/08.Sources of information
1. Copyright certificate SU 1090608, B 61 L 7/08.

2. Патент SU 2047523, B 61 L 7/08. 2. Patent SU 2047523, B 61 L 7/08.

Claims

1. A device for monitoring the fit of wits to the frame rails of a turnout switch, comprising a self-oscillator connected to an executive relay, characterized in that the output of the generator is connected to the input of the driver of the reference pulses, the output of which is through series-connected excitation circuits of damped oscillations with resonant parallel circuits made on ferrite cores with open magnetic systems, which are sensitive elements of sensors, detectors and pulse shapers control are connected to one of the inputs of the pulse comparison circuits by duration, the other inputs of which are connected to the output of the reference pulse shaper via single-vibrators, and the outputs are connected to the inputs of the exclusive-OR logic element, the output of which is connected to the coil of the executive relay.

2. The device for monitoring the fit of wits to the frame rails of the railroad switch according to claim 1, characterized in that the electromagnetic sensors of the device are installed in the necks of the frame rails of the railroad switch and are oriented by sensitive elements to the surface of the wits in the area between the heads of the bolts of the drive rod.

3. The device for controlling the fit of wits to the frame rails of the turnout switch according to claim 1, characterized in that the damping oscillation excitation circuits with resonant parallel circuits are configured to excite oscillations, the duration of which is proportional to the distance between the pressed wits and the sensitive elements of the sensors in the range of controlled values mounted in the necks of frame rails.