RU2492091C2

RU2492091C2 - Railway crossing signaling hardware control device

Info

Publication number: RU2492091C2
Application number: RU2011138274/11A
Authority: RU
Inventors: Ростислав Васильевич Гнитько; Игорь Германович Тильк; Валерий Александрович Сисин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Промэлектроника" (ЗАО "НПЦ "Промэлектроника")
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-09-10
Also published as: RU2011138274A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to railway safety signaling hardware. Proposed device comprises crossing light control circuit, crossing approach track circuit, and hardware of feeding and relay ends. Feeding end hardware incorporates extra current transducer, current phase detector, threshold amplifier and safe dynamic elements. Relay end hardware incorporates extra power supply, power accumulator, voltage stabiliser, pulse generator and switch.

EFFECT: longer crossing approach section.

1 dwg

Description

Устройство относится к средствам безопасности движения в местах пересечения железнодорожного, автомобильного и т.п.движения, а именно к сигнальным устройствам, предупреждающим дорожный транспорт, что приближается рельсовый транспорт.The device relates to traffic safety at the intersection of railroad, automobile, etc. traffic, namely to signaling devices warning road transport that rail transport is approaching.

Известны устройства управления переездной сигнализацией, в которых для контроля свободности участка приближения используются системы счета осей (Щиголев С.А., Татиевский С.А. Автоматическая переездная сигнализация на счетчиках осей / Автоматика, связь, информатика. - 2005. - №12. - С.58). Недостатком этих устройств является отсутствие контроля целостности рельсов, ввиду того, что в них не применяются рельсовые цепи.Known are control devices for leveling alarm systems in which axle counting systems are used to control the proximity of the approaching area (S. Shchigolev, S. Tatievsky. Automatic leveling alarm on axis counters / Automation, communication, computer science. - 2005. - No. 12. - S.58). The disadvantage of these devices is the lack of monitoring of the integrity of the rails, due to the fact that they do not use rail chains.

Известно устройство управления переездной сигнализацией, которое содержит рельсовую цепь участка приближения, состоящую из рельсовых линий и аппаратуры питающего и релейного конца, переездные светофоры, схему управления переездными светофорами и устройства электроснабжения, обеспечивающие электропитанием аппаратуру питающего и рейного концов рельсовой цепи и источник переменного тока, питающего конца, один из выходов которого подключен к одному из рельсов рельсовой цепи (Казаков А.А. и др. Системы интервального регулирования движением поездов. - М.: Транспорт, 1986. - С.172, рис.8.7).A control device for crossing signaling is known, which comprises a rail circuit of the proximity section, consisting of rail lines and equipment for the supply and relay ends, traffic lights, a control circuit for crossing traffic lights and power supply devices providing power to the equipment for the supply and rail ends of the rail circuit and an alternating current source supplying end, one of the outputs of which is connected to one of the rails of the rail chain (Kazakov A.A. et al. Interval control systems by trains. - M.: Transport, 1986. - S.172, Fig.8.7).

Недостатками этого устройства является необходимость наличия специального устройства электроснабжения на релейном конце рельсовой цепи и проводной или кабельной линии связи от аппаратуры релейного конца рельсовой цепи до питающего конца рельсовой цепи.The disadvantages of this device is the need for a special power supply device at the relay end of the rail circuit and a wire or cable communication line from the equipment of the relay end of the rail circuit to the supply end of the rail circuit.

Это повышает стоимость устройств управления переездной сигнализацией и обусловливает увеличенные эксплуатационные расходы.This increases the cost of the crossing alarm control devices and results in increased operating costs.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ и устройство, использующие зондирующие электрические импульсы, посылаемые в контролируемую короткозамкнутую рельсовую линию и последующее измерение электрических параметров импульса тока через определенные интервалы времени, а устройство импульсного зондирования включает генератор импульсов напряжения, токовый резистор, аналого-цифровой преобразователь, контроллер, устройство управления и индикации (Грачев Г.Н., Муратова Л.И., Гуменик М.Б. Новый метод построения и расчета рельсовых цепей / Транспорт. Наука, техника, управление / ВИНТИ РАН. - 1994, №9. - С.13, рис.1, С.15, рис.3 и Пат. РФ №2117596, МГТС B61L 23/16. Грачев Г.Н., Гуменик М.Б., Колюжный К.О., Липовецкий Ю.А. - Опубл. 20.08.1998 Бюл. №25). Недостатком этого технического решения является недостаточная длина рельсовой цепи участка приближения.The closest technical solution to the proposed one is a method and device using probing electrical pulses sent to a controlled short-circuited rail line and subsequent measurement of the electrical parameters of the current pulse at certain time intervals, and the pulse sensing device includes a voltage pulse generator, a current resistor, an analog-to-digital converter , controller, control and indication device (Grachev G.N., Muratova L.I., Gumenik MB.New construction method and calculation of rail chains / Transport. Science, Technology, Management / VINTI RAS. - 1994, No. 9. - C.13, Fig. 1, C.15, Fig. 3 and Patent of the Russian Federation No. 2117596, MGTS B61L 23/16 Grachev G.N., Gumenik MB, Kolyuzhny K.O., Lipovetsky Yu.A. - Published on 08.20.1998 Bull. No. 25). The disadvantage of this technical solution is the insufficient length of the rail chain of the proximity section.

Целью изобретения является снижение стоимости устройства управления переездной сигнализацией и увеличение длины участка приближения к переезду.The aim of the invention is to reduce the cost of the control device crossing the alarm system and increase the length of the plot approaching the move.

Указанная цель достигается тем, что в аппаратуру питающего конца рельсовой цепи участка приближения введены датчик тока, реализованный, например, с использованием трансформатора тока или на других функционально аналогичных элементах, детектор фазы тока, который реализуется на известных схемотехнических решениях (Нефедов В.И., Сигов А.С. Основы радиоэлектроники и связи. - М.: Высшая школа, 2009. - С.464, рис.5.22а), пороговый усилитель и безопасный динамический элемент, а в аппаратуру релейного конца рельсовой цепи участка приближения введены источник электропитания, накопитель энергии, стабилизатор напряжения, генератор импульсов и ключ.This goal is achieved by the fact that a current sensor implemented, for example, using a current transformer or other functionally similar elements, a current phase detector, which is implemented on known circuitry solutions (V. Nefedov, Sigov AS Fundamentals of Radio Electronics and Communication. - M .: Higher School, 2009. - P.464, Fig. 5.22a), a threshold amplifier and a safe dynamic element, and sources are introduced into the equipment of the relay end of the rail circuit of the proximity section. nick power, energy storage, a voltage regulator, the pulse generator and the key.

Сущность изобретения заключается в том, что управляющий вход ключа соединен с выходом генератора импульсов, питающие входы которого подключены к выходу стабилизатора напряжения, подключенного к выходам накопителя энергии, входами соединенного с выходами источника электропитания, причем силовые электроды ключа подключены к входам источника электропитания и к рельсам релейного конца рельсовой цепи. Первый рельс питающего конца соединен с первым выходом источника переменного тока, а другой рельс питающего конца рельсовой цепи через первичную цепь датчика тока соединен со вторым выходом источника переменного тока, причем выходная цепь датчика тока подключена к первому и второму входам детектора фазы тока, выход которого соединен с входом порогового усилителя, выходом подключенного к входу безопасного динамического элемента, выход которого соединен с управляющим входом схемы управления переездными светофорами, а третий и четвертый входы опорного напряжения детектора фазы тока подключены к выходам источника переменного тока питающего конца рельсовой цепи.The essence of the invention lies in the fact that the control input of the key is connected to the output of the pulse generator, the power inputs of which are connected to the output of the voltage regulator connected to the outputs of the energy storage device, the inputs are connected to the outputs of the power source, and the power electrodes of the key are connected to the inputs of the power source and to the rails the relay end of the rail circuit. The first rail of the supply end is connected to the first output of the AC source, and the other rail of the supply end of the rail circuit through the primary circuit of the current sensor is connected to the second output of the AC source, and the output circuit of the current sensor is connected to the first and second inputs of the current phase detector, the output of which is connected with the input of the threshold amplifier, the output of a safe dynamic element connected to the input, the output of which is connected to the control input of the crossing traffic control circuit, and the third and fourth reference current inputs phase voltage detector connected to the outputs of the supply end of the track circuit AC source.

На фиг. приведена схема устройства управления переездной сигнализацией, содержащая рельсовую линию 1 участка приближения к переезду 2 с указанным стрелкой направлением движения поездов и переездные светофоры 3 и 4 подключенные к выходу схемы управления 5 этими светофорами. На питающем конце рельсовой линии 1 содержится источник переменного тока 6, первый выход которого соединен с одним из рельсов рельсовой линии 1, а второй выход через первичную цепь датчика тока 7 подключен к другому рельсу рельсовой линии 1. Выход датчика тока 7 соединен с первым и вторым входами входного сигнала детектора фазы тока 8, выход которого подключен к входу порогового усилителя 9, выходом соединенного с входом безопасного динамического элемента 10. Выход элемента 10 подключен к управляющему входу схемы управления переездными светофорами 5. Третий и четвертый входы детектора фазы тока, являющиеся входами опорного сигнала детектора, подключены к выходам источника переменного тока питающего конца рельсовой цепи. Первый и второй рельсы релейного конца рельсовой линии 1 соединены с входами источника электропитания 11 и с силовыми электродами ключа 12, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов 13. Выходы источника электропитания 11 соединены с входами накопителя энергии 14, выходы которого подключены к стабилизатору напряжения 15, выходы которого соединены с питающими входами генератора импульсов 13.In FIG. A diagram of a control device for crossing signaling is provided, containing a rail line 1 of a section approaching a level crossing 2 with the direction of train movement indicated by an arrow and crossing traffic lights 3 and 4 connected to the output of a control circuit 5 by these traffic lights. At the supply end of the rail line 1 contains an AC source 6, the first output of which is connected to one of the rails of the rail line 1, and the second output through the primary circuit of the current sensor 7 is connected to another rail of the rail line 1. The output of the current sensor 7 is connected to the first and second the inputs of the input signal of the phase current detector 8, the output of which is connected to the input of the threshold amplifier 9, the output connected to the input of the safe dynamic element 10. The output of the element 10 is connected to the control input of the control circuit crossing traffic lights 5. The third and fourth inputs of the current phase detector, which are inputs of the reference signal of the detector, are connected to the outputs of the AC source of the supply end of the rail circuit. The first and second rails of the relay end of the rail line 1 are connected to the inputs of the power supply 11 and to the power electrodes of the key 12, the control input of which is connected to the output of the pulse generator 13. The outputs of the power supply 11 are connected to the inputs of the energy storage 14, the outputs of which are connected to the voltage regulator 15 the outputs of which are connected to the supply inputs of the pulse generator 13.

Переездная сигнализация работает следующим образом. В рельсы рельсовой линии 1 на питающем конце рельсовой цепи от источника переменного тока 6 поступает электрический сигнал переменного тока. В отсутствии поезда на участке приближения он передается по рельсам на релейный конец рельсовой линии 1, поступая на вход источника электропитания 11, который осуществляет преобразование входного переменного напряжения в выходное выпрямленное напряжение одой полярности, передаваемое на вход накопителя энергии 14. Напряжение с выхода накопителя энергии 14 подается на вход стабилизатора напряжения 15, который обеспечивает электропитанием генератор импульсов 13, который вырабатывает импульсы напряжения, управляющие процессами включения и выключения ключа 12. Вследствие этого при свободном участке приближения происходит периодическое шунтирование релейного конца рельсовой цепи ключом 12, который имеет сопротивление во включенном состоянии равное или меньше нормированного значения поездного шунта.Crossing alarm works as follows. In the rails of the rail line 1 at the supply end of the rail circuit from the AC source 6 receives an electrical signal of alternating current. In the absence of a train at the approaching site, it is transmitted on rails to the relay end of the rail line 1, fed to the input of the power supply 11, which converts the input AC voltage into the output rectified voltage with an polarity transmitted to the input of the energy storage 14. The voltage from the output of the energy storage 14 fed to the input of a voltage stabilizer 15, which provides power to a pulse generator 13, which generates voltage pulses that control the processes of inclusion and Turn off the key 12. As a result, with the free approaching area, the relay end of the rail circuit is periodically shunted by the key 12, which has an on-state resistance equal to or less than the normalized value of the train shunt.

Электропитание аппаратуры релейного конца рельсовой цепи 1 осуществляется за счет энергии накопленной в накопителе, поступающей от источника переменного тока 6 в моменты разомкнутого состояния рельсовой цепи. Современные средства микроэлектроники позволяют реализовать схему генератора импульсов 13 с потребляемой мощностью не более 5-15 мВт. Если в качестве ключа 12 применить МОП транзистор, то мощность для управления этим ключом пренебрежимо мала. Мощность, поступающая на аппаратуру релейного конца по рельсовой линии 1 от ее питающего конца, то есть от источника переменного напряжения 6, лежит в пределах нескольких сотен милливатт. Поэтому для функционирования рассматриваемой аппаратуры релейного конца вполне достаточно этой мощности. Обеспечение электропитанием генератора импульсов 13 в моменты времени замкнутого состояния ключа 12 осуществляется накопителем энергии 14, который по сущности работы является пиковым детектором.The power supply of the equipment of the relay end of the rail circuit 1 is carried out due to the energy accumulated in the drive coming from the AC source 6 at the moments of the open state of the rail circuit. Modern means of microelectronics make it possible to implement a pulse generator circuit 13 with a power consumption of not more than 5-15 mW. If a MOS transistor is used as key 12, then the power for controlling this key is negligible. The power supplied to the equipment of the relay end along the rail line 1 from its supply end, that is, from an AC voltage source 6, lies within a few hundred milliwatts. Therefore, for the functioning of the considered equipment of the relay end, this power is quite enough. The power supply of the pulse generator 13 at times of the closed state of the key 12 is carried out by the energy storage 14, which in essence is a peak detector.

Коммутация релейного конца обусловливает импульсные изменения амплитуды тока и фазы тока на входе рельсовой линии 1 от источника переменного тока 6. Эти изменения регистрируются датчиком тока 7, преобразуются детектором фазы тока 9 в перепады напряжения пропорциональные значению фазы тока на входе рельсовой линии и поступают на вход порогового усилителя 9, который по практической реализации аналогичен известному триггеру Шмидта.Switching the relay end causes pulsed changes in the amplitude of the current and phase of the current at the input of the rail line 1 from the AC source 6. These changes are recorded by the current sensor 7, converted by the current phase detector 9 into voltage drops proportional to the value of the current phase at the input of the rail line and fed to the threshold input amplifier 9, which in practical implementation is similar to the well-known Schmidt trigger.

Импульсы с выхода порогового усилителя 9 поступают на вход безопасного динамического элемента 10, который реализуется на известных схемотехнических решениях (Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы и принципы обеспечения безопасности микроэлектронных СЖАТ: РТМ 32 ЦШ 1115842.01-94. - С.Пб.: ПГУПС. - С.86, рис.7.6). Выходной сигнал элемента 10, соответствующий требованиям безопасности передается на управляющий вход схемы управления переездными светофорами 5, которая включает разрешающие показания переездных светофоров 3 и 4. Движение дорожного транспорта через переезд 2 открыто.The pulses from the output of the threshold amplifier 9 are fed to the input of a safe dynamic element 10, which is implemented on well-known circuitry solutions (Safety of railway automation and telemechanics. Methods and principles for ensuring the safety of microelectronic compressors: RTM 32 TSSh 1115842.01-94. - S.Pb .: PGUPS. - S.86, Fig.7.6). The output signal of the element 10, which meets the safety requirements, is transmitted to the control input of the crossing traffic control circuit 5, which includes permissive indications of the crossing traffic lights 3 and 4. The movement of road vehicles through the crossing 2 is open.

Таким образом, при свободном состоянии рельсовой линии 1 участка приближения на выходе порогового усилителя 9 будут присутствовать импульсы напряжения, что обусловит импульсную работу безопасного элемента 10 и появление соответствующего разрешающего сигнала на входе схемы управления переездной сигнализацией 5.Thus, in the free state of the rail line 1 of the proximity section, voltage pulses will be present at the output of the threshold amplifier 9, which will cause the pulsed operation of the safe element 10 and the appearance of the corresponding enable signal at the input of the crossing signaling control circuit 5.

При вступлении поезда на участок приближения рельсовая цепь 1 шунтируется колесными парами подвижного состава, что приведет к прекращению работы аппаратуры приемного конца и определит отсутствие импульсных изменений фазы тока на входе рельсовой линии и выходе источника переменного напряжения 6. Это прекратит функционирование безопасного элемента 10 и приведет к отключению разрешающего сигнала на входе схемы управления переездной сигнализацией 5. На светофорах 3 и 4 появляются запрещающие показания. Движение дорожного транспорта по переезду 2 прекращается.When the train enters the approaching section, the rail circuit 1 is shunted by the wheel pairs of the rolling stock, which will lead to the termination of the equipment of the receiving end and will determine the absence of pulsed changes in the current phase at the input of the rail line and the output of the AC voltage source 6. This will stop the safe element 10 and will cause disabling the enable signal at the input of the crossing signaling control circuit 5. Prohibitory indications appear at traffic lights 3 and 4. Road traffic on relocation 2 is terminated.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении реализуются условия безопасности, которым должны удовлетворять устройства функционирования переезда.Thus, the proposed technical solution implements the security conditions that must be satisfied by the device functioning of the move.

Светофоры 3 и 4 показаны как условные разрешающие или запрещающие элементы. В общем виде вместо них или совместно с ними могут применяться шлагбаумы различного типа или известные устройства заграждения переезда (УЗП).Traffic lights 3 and 4 are shown as conditional enable or disable elements. In general, instead of or together with them, barriers of various types or known devices for moving barriers (SPD) can be used.

Как видно из приведенной схемы, в аппаратуре релейного конца отсутствует источник электроснабжения, который всегда присутствует в существующих перегонных и станционных системах автоматики, реализуемый трансформатором, подключенным к высоковольтно-сигнальной линии автоблокировки. В то же время процессы работы предлагаемой схемы показывают, что информация о свободности или занятости участка приближения поступает на переезд от релейного конца по рельсовой линии 1. Следовательно, рельсовая линия 1 выполняет одновременно и функцию передачи электроэнергии от питающего конца к релейному и функцию датчика и передачи информации о свободном и исправном состоянии рельсовой цепи участка приближения к переезду.As can be seen from the above diagram, in the equipment of the relay end there is no power supply source, which is always present in existing distillation and station automation systems, implemented by a transformer connected to a high-voltage signal line of automatic blocking. At the same time, the working processes of the proposed circuit show that information about the free or busy location of the approaching area is transferred from the relay end along rail line 1. Therefore, rail line 1 simultaneously performs the function of transmitting electricity from the supply end to the relay and the function of the sensor and transmission information about the free and good condition of the rail circuit of the area of approach to moving.

Использование импульсных изменений фазы тока вместо скачков амплитуды тока на питающем конце рельсовой линии в качестве параметра, свидетельствующего о свободном и исправном состоянии рельсовой цепи, позволяет увеличить длину рельсовой цепи не менее чем в 1,5 раза.The use of pulsed changes in the current phase instead of jumps in the current amplitude at the supply end of the rail line as a parameter indicating the free and serviceable state of the rail circuit allows increasing the length of the rail circuit by at least 1.5 times.

Таким образом, для функционирования предлагаемого технического решения не требуется применять специальный источник электроснабжения аппаратуры релейного конца и вводить какую-либо дополнительную линию связи между питающим и релейным концом рельсовой цепи участка приближения.Thus, for the functioning of the proposed technical solution, it is not necessary to use a special source of power supply for the equipment of the relay end and introduce any additional communication line between the supply and relay end of the rail circuit of the proximity section.

Следовательно, в изобретении достигается снижение стоимости устройства управления переездной сигнализацией и увеличение длины участка приближения к переезду.Therefore, the invention achieves a reduction in the cost of the crossing signaling control device and an increase in the length of the section of the approach to moving.

Claims

A crossing signaling control device, containing a level crossing control circuit at the crossing, the output of which is connected to the inputs of leveling traffic lights, a rail circuit of a section for approaching a level crossing, having rail lines bounded by insulating joints, and equipment for the supply and relay ends, where the equipment for the supply end of the rail the circuit includes an AC source, the first of the outputs of which is connected to one of the rails of the supply end of the rail circuit, characterized in that I power the equipment A current sensor, a current phase detector, a threshold amplifier, and a safe dynamic element are introduced at the end of the rail circuit, and a power supply, an energy storage device, a voltage regulator, a pulse generator, and a key whose control input is connected to the output of the pulse generator are introduced into the equipment of the relay end of the rail circuit the power inputs of which are connected to the output of a voltage stabilizer connected to the outputs of the energy storage device, inputs connected to the outputs of the power source, and the power electrodes the key are connected to the inputs of the power supply and to the rails of the relay end of the rail circuit, and the other rail of the supply end of the rail circuit is connected through the primary circuit of the current sensor to the second output of the AC source, and the output circuit of the current sensor is connected to the first and second inputs of the input signal of the current phase detector the output of which is connected to the input of the threshold amplifier, the output of a safe dynamic element connected to the input, the output of which is connected to the control input of the drive circuit Ofori, and the third and fourth inputs of the phase detector reference current-voltage outputs are connected to an AC supply source end of the track circuit.