RU2173648C1

RU2173648C1 - Track circuit

Info

Publication number: RU2173648C1
Application number: RU99126640/28A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Полевой; В.Н. Яковлев; Е.М. Тарасов; И.Н. Звездин; М.В. Трошина
Original assignee: Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2001-09-20

Abstract

FIELD: railway automatics, signalling and communication. SUBSTANCE: invention relates to phase-sensitive track circuits. The track circuit has a generator, insulating transformers, filters, resistors and AND gate. Introduced additionally into track circuit are two phase meters, amplifier, two comparators, two time delay units, NAND gate, multiplexer, trigger, direction contact relay and frequency divider. The latter is coupled with generator, phase meter, AND gate and amplifier connected to output of corresponding filter. EFFECT: improved reliability of operation at reduced insulation resistance. 2 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожной автоматикe и телемеханикe, в частности к фазочувствительным рельсовым цепям, работающих при пониженном сопротивлении изоляции. The invention relates to railway automation and telemechanics, in particular to phase-sensitive rail circuits operating with reduced insulation resistance.

Известны фазочувствительные рельсовые цепи с путевым реле двухэлементным секторным штепсельным, содержащие источник питания, путевой трансформатор, к выходу которого через ограничительный резистор подключен конец рельсовой линии, к другому концу которого через изолирующий трансформатор и защитный блок подключен фазочувствительное путевое реле [1]. There are known phase-sensitive rail circuits with a two-sector sector plug track relay, containing a power source, a track transformer, to the output of which a rail line end is connected via a limiting resistor, to the other end of which a phase-sensitive track relay is connected via an isolation transformer and a protective unit [1].

Недостатком известных рельсовых цепей является низкая надежность работы при пониженном сопротивлении изоляции. A disadvantage of the known rail chains is the low reliability with reduced insulation resistance.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является рельсовая цепь, содержащая генератор частоты, подключенный через первый резистор, первый фильтр и изолирующий трансформатор к одному концу рельсовой линии, а через второй резистор, выпрямитель и фильтр - к входу первого аналого-цифрового преобразователя, вход которого совместно с выходом второго аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом первого блока памяти, выход которого через первый и второй логический элементы И соединен с входом синхронизации регистра памяти, выход которого соединен с первым входом второго блока памяти, вторые входы которого соединены с выходами второго аналого-цифрового преобразователя, а выход - со вторым входом первого логического элемента И, а ко второму входу второго логического элемента И подсоединен выход генератора, к другому концу рельсовой линии подсоединен второй изолирующий трансформатор, к выходу которого подключены приборы релейного конца и выпрямитель, к выходу которого через второй фильтр и третий резистор подключен вход второго аналого- цифрового преобразователя, к выходу первого фильтра подключены приборы питающего конца [2]. The closest in technical essence to the claimed device is a rail circuit containing a frequency generator connected through a first resistor, a first filter and an isolation transformer to one end of the rail line, and through a second resistor, rectifier and filter to the input of the first analog-to-digital converter, input which together with the output of the second analog-to-digital converter is connected to the output of the first memory block, the output of which is connected through the first and second logic elements AND to the synchronization input p a memory register, the output of which is connected to the first input of the second memory block, the second inputs of which are connected to the outputs of the second analog-to-digital converter, and the output is connected to the second input of the first logical element AND, and the output of the generator is connected to the second input of the second logical element AND, to another a second isolation transformer is connected to the end of the rail line, to the output of which the relay end devices and a rectifier are connected, to the output of which a second analog-digital input is connected through the second filter and the third resistor new converter, the devices of the supply end are connected to the output of the first filter [2].

Недостатком известной рельсовой цепи является низкая шунтовая чувствительность при пониженном сопротивлении изоляции. A disadvantage of the known rail circuit is the low shunt sensitivity with reduced insulation resistance.

Данное техническое решение выбрано автором в качестве прототипа. This technical solution is selected by the author as a prototype.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение безопасности движения за счет повышения надежности контроля состояния путевого участка при пониженном сопротивлении изоляции. The technical result to which this invention is directed is to increase traffic safety by improving the reliability of monitoring the condition of the track section with reduced insulation resistance.

Технический результат достигается тем, что рельсовая цепь, содержащая изолирующие трансформаторы и фильтры, подключенные к рельсовой линии, логический элемент И и регистр, снабжена дополнительно двумя измерителями фаз, усилителем, двумя компараторами, двумя блоками выдержки времени, логическим элементом И-НЕ, мультиплексором, триггером, контактом реле направления и делителем частоты, вход которого соединен с выходом генератора, первыми входами обoих измерителей фаз и первым входом логического элемента И, а выход - с входом усилителя и вторыми входами измерителей фаз, третьи входы которых соединены через первый и второй фильтры с выходами первого и второго изолирующих трансформаторов, входы которых подсоединены к концам рельсовой линии, а к середине этой линии подсоединен выход третьего изолирующего трансформатора, вход которого соединен с выходом третьего фильтра, вход которого через ограничительный резистор подсоединен к выходам усилителя, выход первого измерителя фаз соединен с первым входом мультиплексора и первым входом первого компаратора, а выход второго измерителя фаз соединен со вторым входом мультиплексора, вторым входом первого компаратора и первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом регистра, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, а второй - с выходом логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом первого блока выдержки времени и первым входом логического элемента И-НЕ, вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход триггера соединен с выходом второго блока выдержки времени, к входу которого подсоединен выход логического элемента И-НЕ, ко второму входу которого подсоединен выход второго компаратора, к третьему входу мультиплексора через первый резистор подсоединен минусовой полюс источника питания, а через нормальный контакт реле направления - плюсовой, к четвертому входу мультиплексора через второй резистор соединен минусовой полюс источника питания, а через переведенный контакт реле направления - плюсовой. The technical result is achieved by the fact that the rail circuit containing isolation transformers and filters connected to the rail line, the AND gate and the register are additionally equipped with two phase meters, an amplifier, two comparators, two time delay units, an AND gate, a multiplexer, trigger, contact of the directional relay and frequency divider, the input of which is connected to the output of the generator, the first inputs of both phase meters and the first input of the logic element And, and the output - with the input of the amplifier and W the other inputs of the phase meters, the third inputs of which are connected through the first and second filters to the outputs of the first and second isolation transformers, the inputs of which are connected to the ends of the rail line, and the output of the third isolation transformer is connected to the middle of this line, the input of which is connected to the output of the third filter, the input which through a limiting resistor is connected to the outputs of the amplifier, the output of the first phase meter is connected to the first input of the multiplexer and the first input of the first comparator, and the output of the second The phase amplifier is connected to the second input of the multiplexer, the second input of the first comparator and the first input of the second comparator, the second input of which is connected to the output of the register, the first input of which is connected to the output of the multiplexer, and the second to the output of the logic element AND, the second input of which is connected to the trigger output , the first input of which is connected to the output of the first block of time delay and the first input of the AND gate, the input of which is connected to the output of the first comparator, the second input of the trigger is connected to the output of the second block time delay, to the input of which the output of the NAND gate is connected, to the second input of which the output of the second comparator is connected, the minus pole of the power source is connected to the third input of the multiplexer through the first resistor, and the plus terminal is connected to the fourth input of the multiplexer through the normal contact of the directional relay the minus pole of the power source is connected through the second resistor, and the plus through the translated contact of the direction relay.

Применение вновь введенных блоков и их связей по сравнению с известными рельсовыми цепями обеспечивает более достоверную фиксацию свободного состояния рельсовой линии на основе сравнения разности фаз между напряжениями по концам рельсовой линии, а также соответствие этой разности - разности фаз между текущим значением и зафиксированным перед вступлением поезда. The use of newly introduced blocks and their connections in comparison with the known rail chains provides a more reliable fixation of the free state of the rail line by comparing the phase difference between the voltages at the ends of the rail line, as well as the correspondence of this difference - the phase difference between the current value and recorded before the train enters.

Дополнительно введенные измерители фаз принимают импульсы от генератора и суммируют их с момента появления логической единицы на выходе делителя частоты, которая соответствует началу синусоиды напряжения питания рельсовой цепи. Additionally introduced phase meters receive pulses from the generator and summarize them from the moment a logical unit appears at the output of the frequency divider, which corresponds to the beginning of the sinusoid of the supply voltage of the rail circuit.

В зависимости от направления, установленного контактом реле направления на перегоне, на выход мультиплексора поступает информация, которая фиксируется регистром. Depending on the direction set by the contact of the directional relay on the stage, the output of the multiplexer receives information that is fixed by the register.

При подходе поезда компаратор фиксирует разность фаз, что устанавливает триггер посредством блока выдержки времени. When the train approaches, the comparator fixes the phase difference, which sets the trigger using the time delay unit.

После ухода поезда компараторы фиксируют примерно равные значения на выходе измерителей фаз, и на их выходах появляется сигнал логической единицы, после чего посредством блоков выдержки времени, логического элемента И-НЕ триггер сбрасывается, что соответствует свободному состоянию рельсовой линии. After the train leaves, the comparators fix approximately equal values at the output of the phase meters, and a signal of a logical unit appears at their outputs, after which the trigger is reset by means of time delay blocks, a NAND logic element, which corresponds to the free state of the rail line.

Усилитель введен для обеспечения требуемой мощности питающего конца рельсовой линии. An amplifier is introduced to provide the required power to the supply end of the rail line.

Включение дополнительных блоков в известное устройство, а именно делителя частоты, двух измерителей фаз, усилителя, двух компараторов, двух блоков выдержки времени, логического элемента И-НЕ, мультиплексора, триггера, контакта реле направления, необходимо и достаточно для обеспечения безопасности движения при пониженном сопротивлении изоляции. The inclusion of additional units in a known device, namely a frequency divider, two phase meters, an amplifier, two comparators, two time delay units, an NAND logic element, a multiplexer, a trigger, a direction relay contact, is necessary and sufficient to ensure traffic safety with reduced resistance isolation.

На фиг. 1 представлены кривые зависимости изменения фазы напряжения приемных концов при перемещении нормативного шунта вдоль рельсовой линии. Кривые "а" и "б" (фиг. 1) представляют зависимости изменения фазы напряжения на приемных концах рельсовой линии относительно опорного напряжения (опорным является источник питания рельсовой цепи) в зависимости от места наложения нормативного шунта. Кривые отражают характер зависимости при частоте сигнального тока 475 Гц, сопротивлении изоляции 0,2 Ом•км, сопротивлениях по концам (на обоих приемных и питающем) 0,4e^j70 Ом. Анализ упомянутых кривых показывает (производился при значениях сопротивлений изоляции от 0,01 Ом•км до ∞), что может быть использован следующий принцип контроля состояния путевого участка: занятие участка фиксируется при расхождении значений фаз по концам рельсовой линии на заданную величину, а освобождение - при равенстве значений этих фаз (проверяется примерное равенство фаз, с учетом заданного допуска) и их равенства значению фазы, которое было зафиксировано перед вступлением поезда на рельсовую линию. Таким образом, известный критерий шунтового режима К_ш распадается на два: К_шз - критерий по занятию и К_шо - критерий по освобождению.In FIG. Figure 1 shows the curves of the change in the phase of the voltage of the receiving ends when moving the regulatory shunt along the rail line. Curves "a" and "b" (Fig. 1) represent the dependence of the phase change of the voltage at the receiving ends of the rail line relative to the reference voltage (the reference is the power source of the rail circuit) depending on the location of the regulatory shunt. The curves reflect the nature of the dependence at a signal current frequency of 475 Hz, an insulation resistance of 0.2 Ω • km, and resistance at the ends (at both receiving and supply) of 0.4e ^j70 Ohm. The analysis of the mentioned curves shows (it was carried out with insulation resistance values from 0.01 Ohm • km to ∞) that the following principle of monitoring the condition of the track section can be used: the section occupation is fixed when the phase values diverge at the ends of the rail line by a predetermined amount, and the release - if the values of these phases are equal (the approximate phase equality is checked, taking into account the specified tolerance) and their equality to the phase value, which was recorded before the train entered the rail line. Thus, the well-known criterion of the shunt regime, K _w, splits into two: K _w - the occupation criterion and K _w - the release criterion.

На фиг. 2 изображена схема устройства. In FIG. 2 shows a diagram of a device.

Рельсовая цепь (фиг. 2) состоит из генератора 1; измерителей фаз 2 и 3; делителя частоты 4, логического элемента И 5; усилителя 6; ограничительного резистора 7; фильтра 8; изолирующего трансформатора 9; рельсовой линии 10; изолирующих трансформаторов 11 и 12; фильтров 13 и 14; мультиплексора 15; резисторов 16 и 17; минусового полюса источника питания 18; контакта реле направления 19; плюсового полюса источника питания 20; компараторов 21 и 22, регистра 23; триггера 24; блоков выдержки времени 25 и 27, логического элемента И-НЕ 26. Элементы схемы соединены следующим образом: к выходу генератора 1 подсоединены первые входы измерителя фаз 2 и 3, вход делителя частоты 4 и первый вход логического элемента 5. К выходу делителя частоты 4 подсоединены вторые входы измерителей фаз 2 и 3, а также вход усилителя 6, к выходу которого через резистор 7, фильтр 8 и изолирующий трансформатор 9 подключена рельсовая линия 10 (питание от середины), к концам которой подключены изолирующие трансформаторы 11 и 12, к выходам которых через фильтры 13 и 14 подсоединены соответственно третьи входы измерителей фаз 2 и 3, выход первого из которых подсоединен к первому входу мультиплексора 15 и первому входу первого компаратора 21, а выход второго - ко второму входу мультиплексора 15, второму входу компаратора 21 и первому входу компаратора 22, к выходу мультиплексора 15 подсоединен первый вход регистра 23, выход которого подсоединен ко второму входу второго компаратора 22, а второй вход - к выходу логического элемента 5, второй вход которого соединен с выходом триггера 24, первый вход которого соединен с первым входом логического элемента 26 и выходом первого блока выдержки времени 25, вход которого соединен с выходом первого компаратора 21. Второй вход триггера 24 соединен с выходом второго блока выдержки времени 27, вход которого соединен с выходом логического элемента 26, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора 22. К третьему входу мультиплексора 15 через резистор 16 подсоединен минусовой полюс источника питания 18, а через нормальный контакт реле направления 19 - плюсовой полюс. К четвертому входу мультиплексора 16 через резистор 20 подсоединен минусовой полюс источника питания 18, а через переведенный контакт реле направления 19 плюсовой полюс источника питания 20. The rail circuit (Fig. 2) consists of a generator 1; phase meters 2 and 3; frequency divider 4, logical element And 5; amplifier 6; limit resistor 7; filter 8; isolation transformer 9; rail line 10; isolation transformers 11 and 12; filters 13 and 14; multiplexer 15; resistors 16 and 17; the minus pole of the power source 18; direction switch contact 19; plus pole of the power source 20; comparators 21 and 22, register 23; trigger 24; time delay blocks 25 and 27, AND-NOT 26 logic element. The circuit elements are connected as follows: the first inputs of the phase meter 2 and 3 are connected to the output of the generator 1, the input of the frequency divider 4 and the first input of the logic element 5. Connected to the output of the frequency divider 4 the second inputs of the phase meters 2 and 3, as well as the input of the amplifier 6, to the output of which through the resistor 7, filter 8 and isolation transformer 9 is connected a rail line 10 (power from the middle), to the ends of which are connected isolation transformers 11 and 12, to the outputs of which through fil The third inputs of phase meters 2 and 3 are connected respectively 13, 14, the output of the first of which is connected to the first input of the multiplexer 15 and the first input of the first comparator 21, and the output of the second to the second input of the multiplexer 15, the second input of the comparator 21 and the first input of the comparator 22 , the output of the multiplexer 15 is connected to the first input of the register 23, the output of which is connected to the second input of the second comparator 22, and the second input to the output of the logic element 5, the second input of which is connected to the output of the trigger 24, the first input of which is is dined with the first input of the logic element 26 and the output of the first time delay unit 25, the input of which is connected to the output of the first comparator 21. The second input of the trigger 24 is connected to the output of the second time delay unit 27, the input of which is connected to the output of the logic element 26, the second input of which is connected with the output of the second comparator 22. The minus pole of the power source 18 is connected to the third input of the multiplexer 15 through a resistor 16, and the plus pole is connected through the normal contact of the direction switch 19. The minus pole of the power supply 18 is connected to the fourth input of the multiplexer 16 through the resistor 20, and the plus pole of the power supply 20 is connected through the translated contact of the direction switch 19.

Рельсовая цепь работает следующим образом. Генератор 1 выдает импульсы на первые входы измерителей фаз 2 и 3, где они будут суммироваться с момента появления логической единицы на выходе делителя 4 до момента появления логической единицы на выходе фильтров 13 и 14. Появление логической единицы на выходе делителя 4 соответствует началу синусоиды напряжения питания рельсовой цепи. Появление логической единицы на выходе фильтров 13, 14 соответствует началу синусоиды напряжений на приемных концах. Таким образом, отсчитываются импульсы с генератора 1, количество которых пропорционально значению разности фаз между напряжениями питающего и приемного концов. The rail chain operates as follows. The generator 1 gives pulses to the first inputs of the phase meters 2 and 3, where they will be summed from the moment the logical unit appears at the output of the divider 4 until the logical unit appears at the output of the filters 13 and 14. The appearance of the logical unit at the output of the divider 4 corresponds to the beginning of the supply voltage sine wave rail chain. The appearance of a logical unit at the output of filters 13, 14 corresponds to the beginning of a sinusoidal voltage at the receiving ends. Thus, the pulses from the generator 1 are counted, the number of which is proportional to the value of the phase difference between the voltages of the supply and receiving ends.

В зависимости от установленного направления на перегоне (определяется контактом реле направления) на выход Q мультиплексора 15 поступает информация от входов 1 или 2. Если движение нечетное (сверху вниз по рельсовой линии), то к выходу Q поступает информация о разности фаз от измерителя фаз 3. Другими словами, в регистр 23 поступает информация с выходного конца рельсовой цепи. Depending on the installed direction on the stage (determined by the contact of the directional relay), the output Q of the multiplexer 15 receives information from inputs 1 or 2. If the movement is odd (from top to bottom along the rail line), then the output of Q receives information about the phase difference from the phase meter 3 In other words, the register 23 receives information from the output end of the rail circuit.

При подходе поезда к рельсовой цепи (со стороны изолирующего трансформатора 11) на выходах измерителей фаз 2 и 3 появляются разные значения двоичных кодов, характеризующие разности фаз обоих приемных концов. При этом компаратор 21 фиксирует эту разность наличием логического нуля на своем выходе, что устанавливает триггер 24 посредством блока выдержки времени 25 в единичное положение. При этом снимается потенциал логической единицы со второго входа логического элемента 5, что исключает подачу импульсов с генератора 1 на вход синхронизации регистра 23, и содержимое регистра не обновляется. Таким образом, при подходе поезда к рельсовой линии в регистре 23 сохраняется значение разности фаз между напряжением входного и питающего концов. When the train approaches the rail circuit (from the side of the isolation transformer 11), different values of binary codes appear on the outputs of the phase meters 2 and 3, characterizing the phase differences of both receiving ends. In this case, the comparator 21 fixes this difference by the presence of a logical zero at its output, which sets the trigger 24 by means of the time delay unit 25 to a single position. In this case, the potential of the logical unit is removed from the second input of the logical element 5, which excludes the supply of pulses from the generator 1 to the synchronization input of the register 23, and the contents of the register are not updated. Thus, when the train approaches the rail line, the value of the phase difference between the voltage of the input and supply ends is stored in the register 23.

После ухода поезда значения на выходе измерителей фаз становятся примерно одинаковыми, что фиксирует первый компаратор 21. Вместе с тем текущее значение двоичного кода на выходе измерителя фаз 3 будет примерно соответствовать значению двоичного кода на выходе регистра 23. After the train leaves, the values at the output of the phase meters become approximately the same, which is fixed by the first comparator 21. However, the current value of the binary code at the output of the phase meter 3 will approximately correspond to the value of the binary code at the output of the register 23.

Если на выходах обоих компараторов появляется сигнал ЛЕ, то посредством блока выдержки времени 25, логического элемента 26 и блока 27 триггер 24 сбрасывается (принимает исходное положение). На выходе этого триггера появляется сигнал ЛЕ, что позволяет обновлять информацию в регистре 23 на каждом такте генератора 1. Потенциал ЛЕ на выходе триггера 24 соответствует свободному состоянию рельсовой линии. If the LE signal appears at the outputs of both comparators, then by means of the time delay unit 25, the logic element 26, and block 27, the trigger 24 is reset (assumes the initial position). The LE signal appears at the output of this trigger, which allows updating information in register 23 at each clock cycle of generator 1. The LE potential at the output of trigger 24 corresponds to the free state of the rail line.

Анализ работы рельсовой цепи показывает, что предлагаемое устройство позволяет ей контролировать состояние путевого участка при снижении сопротивления изоляции ниже 0.1 Ом•км. Analysis of the operation of the rail circuit shows that the proposed device allows it to monitor the condition of the track section while reducing the insulation resistance below 0.1 Ohm • km.

Для обеспечения безопасности движения поездов узлы устройства, исключая фильтры, изолирующие трансформаторы и генератор, должны быть троированы. При этом осуществляется контроль синхронной работы триггера 24. To ensure the safety of train traffic, the nodes of the device, excluding filters, isolation transformers and a generator, must be tripled. This controls the synchronous operation of the trigger 24.

Применение предлагаемой рельсовой цепи обеспечивает, по сравнению с существующими, следующие технико-экономические преимущества: повышается безопасность движения поездов вследствие уменьшения вероятности определения ложной свободности состояния рельсовой линии; сокращаются задержки поездов вследствие уменьшения вероятности определения ложной занятости состояния рельсовой линии. The application of the proposed rail chain provides, in comparison with the existing ones, the following technical and economic advantages: the safety of train traffic is increased due to the reduced probability of determining the false free state of the rail line; train delays are reduced due to a decrease in the probability of determining the false occupancy of a rail line condition

Источники информации
1. Аркатов B.C. и др. Рельсовые цепи магистральных железных дорог.- М.: Транспорт, 1992, с. 97, фиг. 3.14а.Sources of information
1. Arkatov BC and others. Rail chains of the main railways .- M.: Transport, 1992, p. 97, FIG. 3.14a.

2. А.с. 1799787 от 07.03.93. Бюл. N 9 1993 г. B 61 L 23/16 (прототип). 2. A.S. 1799787 dated 03/07/93. Bull. N 9 1993. B 61 L 23/16 (prototype).

Claims

A rail circuit containing a generator, isolation transformers, filters, resistors, AND logic element, characterized in that it is additionally equipped with two phase meters, an amplifier, two comparators, two time delay units, an AND-NOT logic element, a multiplexer, a trigger, a relay contact direction and a frequency divider, the input of which is connected to the output of the generator, the first inputs of both phase meters and the first input of the logic element And, and the output - with the input of the amplifier and second inputs of the phase meters, third the passages of which are connected to the outputs of the first and second isolation transformers, the inputs of which are connected to the ends of the rail line, and the output of the third isolation transformer is connected to the middle of this line, the input of which is connected to the output of the third filter, the input of which is connected to the outputs of the amplifier through the limiting resistor, the output of the first the phase meter is connected to the first input of the multiplexer and the first input of the first comparator, and the output of the second phase meter is connected to the second input of the multiplexer, the second input the first comparator and the first input of the second comparator, the second input of which is connected to the output of the register, the first input of which is connected to the output of the multiplexer, and the second to the output of the logic element And, the second input of which is connected to the output of the trigger, the first input of which is connected to the output of the first exposure unit time and the first input of the AND gate, the input of which is connected to the output of the first comparator, the second trigger input is connected to the output of the second time delay unit, to the input of which the output of the logical the NAND element, to the second input of which the output of the second comparator is connected, the minus pole of the power source is connected to the third input of the multiplexer through the first resistor, and the plus pole is connected through the normal contact of the direction relay, the minus pole of the power source is connected to the fourth input of the multiplexer through the second resistor, and through the translated contact of the direction relay - positive.