SU1785935A1 - Cпocoб kohtpoля cboбoдhoctи peльcoboй лиhии - Google Patents

Description

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к способам контроля рельсовой линии для участков железных дорог с изменяющимся сопротивлением изоляции при автономной или электрической тяге.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема рельсовой цепи, отражающая те приемы и операции на питающем и приемном концах рельсовой линии, которые составляют сущность данного способа; на фиг. 2 внешние (нагрузочные) характеристики двухчастотного источника питания: характеристика источника большей частоты f2 отражает постоянный (в пределах реальной возможности) уровень напряжения V на питающем конце, характеристика источника меньшей частоты fi отражает постоянный (также в пределах реальной возможности) уровень тока на питающем конце; на характеристиках указаны рабочие точки f, b, с, d при входном сопротивлении Ζ_Βχ при высоких и низких сопротивлениях Rn изоляции: на фиг. 3 - зависимость напряжения большей частоты на приемном конце в нормальном режиме от проводимости изоляции и заданный уровень этого напряжения Vo, по которым определяется предельное значение проводимости‘g_u изоляции, обеспечиваемое первым критерием свободное™; на фиг. 4 - зависимость напряжения V^ большей частоты на приемном конце в шун

1Z85935A1 товом режиме от относительной координаты р наложения шунта, из которой видно, что отсутствие свободное™ (занятость) рельсовой линии определяется по первому критерию при /Экр = 0,7): на фиг. 5 - зависимость от проводимости д_и изоляции разности напряжений Vf2 — Vf-j большей и меньшей частот на приемном конце в нормальном режиме, из которой видно, что предел работоспособности рельсовой цепи по минимальному сопротивлению изоляции существенно расширяется по второму критерию; на фиг. 6 - зависимость от относительной координаты наложения шунта разности напряжения Vf₂ — Vfi большей и меньшей частот, из которой видно, что шунтовый режим обеспечивается вторым критерием при р >/0кр .

Устройство, реализующее данный способ, содержит рельсовую линию 1, к которой на одном конце ; подключены генераторы 2 и 3 соответственно большей’ (f₂) и меньшей (f 1) частот, блок 4 формирования сигнала пропорционально входному сопротивлению рельсовой линии, выход которого подключен к одному входу блока 5 сравнения, к другому входу подключен опорный сигнал, а выход подключен к входу блока 6 переключения. На другом конце рельсовой линии 1 к ней подключены приемники 7 и 8 соответственно меньшей и большей частот, выход приемника 8 подключен к одним входам блоков 9 и 10 срав-. нения, к другому входу блока 9 подключен источник опорного сигнала, а к другому входу блока 10 подключен выход приемника 7, а выходы блоков 9 и 10 подключены к входу блока ИЛИ 11.

Функциональная схема рельсовой цели (фиг. 1) предусматривает следующие приемы и операции с входящими в нее блоками. На рельсовую линию 1 (питающий конец) подают сигналы на двух частотах fi и f₂ > f 1. Сигнал большей частоты f₂ формируют от источника 2 с постоянным уровнем напряжения_гтакой источник близок к источнику ЭДС Е (его внутреннее сопротивление существенно меньше входного сопротивления нагрузки). Сигнал меньшей частоты й формируют от источника 3 с постоянным уровнем тока, такой источник близок к ис- ’· точнйку тока I (его внутреннее сопротивлений существенно больше входного сопротивления нагрузки). На питающем конце рельсовой линии 1-в блоке 4 формируют дополнительный сигнал, пропорциональный входному сопротивлению линии Ζ_Βχ. а также дополнительный заданный (опорный) сигнал Z_o. Оба дополнительных сигнала Z_8X и Ζ_ο сравниваются в блоке 5, и если Ζ_Βχ < Ζο, то судят о том, что в районе питающего конца имеется шунт, и снимают Сигнал большей частоты через блок 6. Если же затем Ζ_οχ > И₀(шунт в районе питающего конца отсутствует), то сигнал большей частоты вновь подают на питающий конец.

На приемном конце рельсовой линии 1 контролируют напряжения соответственно Vf₂ и Vf 1 обеих частот fi и f₂, они выделяются из суммарного сигнала в блоках 7 и 8, в состав которых входят полосовые фильтры частот fi и f₂. Напряжение большей частоты сравнивают в блоке 9 с заданным уровнем напряжения V_o. Если Vf₂ > V_o, тоопределяют свободность линии. Если Vf₂ < V_o, то свободность линии определяют по другому критерию. Для этого в блоке 10 сравнивают напряжения большей частоты Vf₂ и меньшей частоты V_f1, По превышению напряжения большей частоты над напряжением мень’шей частоты определяют свободность рельсовой линии 1. Оба критерия Vf₂ > V_o и Vf₂ > Vfi использованы в логической схеме ИЛИ 11, которая выдает команду линия свободна при удовлетворении хотя бы одного из этих критериев.

Основным сигналом в данном способе контроля свободное™ рельсовой линии 1 является сигнал большей частоты. Благода-. ря подаче этого сигнала от источника 2 с постоянным уровнем! напряжения облегчаются условия нормального режима при снижении сопротивления изоляции R_w. так как из двух причин снижения напряжения Vf₂ на приемном конце (затухание в линии и потеря напряжения в ограничивающем сопротивлении) осталась только одна - затухание, а при формировании сигнала большей частоты по данному способу ограничивающее сопротивление отсутствует (имеется лишь малое сопротивление обмоток трансформаторов и соединительных проводов). На фиг. 2 приведены внешние (нагрузочные) характеристики источников 2 и 3, сигналы которых формируются по данному способу.

Напряжение частоты f₂ на питающем конце мало изменяется при изменений входного сопротивления линии Z_BX (точка А при высоких Ни и Ζβχ, точка С - при низких). В результате зависимость напряжения большей частоты на приемном конце Vf₂ от проводимости изоляции gu (обратной величине сопротивлению изоляции R_M. т.е. д_и 1/Rm), приведенная на фиг. 3_; расположена правее по отношению к прототипу (показана пунктиром), т.е. в области больших значений д_и.

В шунтовом режиме зависимость напряжения Vf₂ на приемном конце от относительной координаты наложения шунта р, имеет вид фиг. 4, где в интервале от р = О (приемный конец) до ~ 0,7 уровень напряжения Vf₂ ниже, чем при р = 0. Поэтому, если установить заданный уровень контроля напряжения V_o по величине этого напряжения при наложении шунта на приемном конце Vf₂(0), то способ контроля свободное™ рельсовой линии для 0 <р<ркр осуществляется известным приемом: если Vf₂ > V_o. то должна быть получена команда линия свободна. Кривые Vf2 (ди) и Vf2 ( р ) на фиг. 3 и 4 должны быть построены с учетом нормируемых коэффициентов запаса и коэффициентов, учитывающих колебания напряжения сети. В этом случае кривые могут рассматриваться совместно.

Расчеты и эксперименты показывают, что формирование сигнала большей частоты с постоянным уровнем напряжения на питающем конце позволяет получить условие Vf2 > Vo при больших значениях (на длине 2,6 км, для которой приведены все кривые, gi - 1,7-2 Ом/км, тогда как для прототипа 1,3-1,6).

Определение шунтового режима при р_кр <р < 1 (фиг. 4) по предлагаемому способу осуществляется снижением сигнала большей частоты на питающем конце по дополнительному сигналу о величине входного сопротивления рельсовой линии Ζ_Βχ. Если Ζ_ΒΧ > Ζο. т.е. дополнительный сигнал Ζ_βχ выше дополнительного заданного сигнала Ζο, то это соответствует либо отсутствию шунта, либо удаленности координаты наложения шунта от питающего конца. В последнем случае не будет соблюдено условие Vf2 > Vo на приемном конце. Если же Ζ_Βχ < Ζο, т.е. имеем понижение дополнительного сигнала, пропроционального входному сопротивлению рельсовой линии, ниже дополнительного заданного сигнала, то это соответствует наличию шунта в районе питающего конца (ближе ркр ). В этом случае снижают сигнал большей частоты с питающего конца. Следствием этого явится усло вие Vf2 < Vo и отсутствие команды от схемы П о свободное™ линии

Несоблюдение первого из двух критериев свободное™ линии Vf1 > Vo может произойти не только по причине наличия шунта, но и при повышении д_и выше gi (фиг. 3). В этом случае проверяется второй критерий превышение напряжения большей частоты над напряжением меньшей частоты на приемном конце.

Напряжение большей частоты Vf₂ ослабевает на приемном конце вследствие увеличивающегося затухания при повышении ди (понижении Ни). Затухание же сигнала меньшей частоты слабее, чем сигнала большей частоты из-за меньшего сопротивления рельсовой петли. Однако подача сигнала меньшей частоты от источника с постоянным уровнем тока приводит к существенной зависимости напряжения меньшей частоты от д_и и R_M уже на питающем концеТТак, на фиг. 2 на внешней характеристике сигнала fi (от источника тока I) точка b соответствует высоким значением Rn и Ζ_Βχ, а точка d - низким. Соответствующей данному способу настройки РЦ(подбором величины I, сопротивлений приемного конца) можно добиться Vf₂ > Vf-| при д_и >gi в нормальном режиме, т.е. уровнять большое затухание на большей частоте и уменьшение напряжения меньшей. частоты на питающем конце с меньшим затуханием сигнала на этой частоте по линии. В результате оба напряжения и Vf₂ и Vf-j с увеличением д_и (уменьшением Выбудут уменьшаться, но условие Vf₂ > Vn в нормальном режиме сохранится, что приведет к команде линия свободна. Этот эффект иллюстрируется кривой (Vr₂ - Vfi) (д_и) на фиг. 5. Положительные значения Vf₂ - Vf-, соответствуют нормальному режиму.

При малых.ди (высоких R_M) снижение напряжения меньшей частоты на питающем конце сказывается слабо, а так как затухание вдоль линии на меньшей частоте также слабое, то условие Vf₂ > Vf₂ в нормальном режиме соблюдаться не будет из-за высоких значений Vfi . На фиг, 5 кривая Vf₂ - Vfi уходит в область отрицательных значений. Но к нарушению данного способа контроля свободное™ это не приведет, так как вступает в действие первый критерий Vf₂ > V_o (фиг. 3 и 5). Предлагаемый способ предусматривает выдачу команды линия свободна при соблюдении хотя бы одного из описываемых критериев (или ... или).

В шунтовом режиме при наложении шунта вблизи приемного конца сказывается большая степень ослабления сигнала большей частоты, чем меньшей, из-за большего сопротивления рельсовой петли, поэтому условие Vf₂ > Vfi в шунтовом режиме соблюдаться не будет. На фиг. 6 Vf₂ - Vfi находится в области отрицательных значений в шунтовом режиме. Но при приближении шунта к питающему концу будет .1785935 сказываться то, что на меньшей частоте уменьшающееся Zbx приведет к снижению напряжения уже на питающем конце, так как сигнал меньшей частоты подан от источника тока (фиг. 2), Соответственно уменьшится и напряжение на приемном конце Vfi. Напряжение же Vf2 на приемном конце растет при увеличении р(фиг, 4). Поэтому при . /О >/9кр уСЛОВИе Vf2 < Vf-| для занятой линии соблюдаться не будет (фиг. 6). Но к нарушению данного способа контроля свободное™ это не приведет - ложной свободное™ не будет, так как при р >рк_Р будет снижен сигнал большей частоты из-за снижения Ζ_Βχ ниже Ζ_ο, как было описано выше. Поэтому положительная часть кривой Vf₂ - Vfi нафиг. 6 имеет лишь теоретический смысл, так как при р >ркр и снижении сигнала большей частоты получим ‘Угг <Vfi; , т.е. значение Vf2 - Vf₁ останется отрицательным.

Полностью снимать сигнал большей частоты при р>рк_? не обязательно. Достаточно снять такую часть этого сигнала, чтобы обеспечить при оставшемся Vf2 отрицательные значения Vf2ocT Vo < 0 и Vf2_0CT - Vfι < 0. Оставить часть сигнала на частоте f₂ при р >р*р необходимо, если локомотивная сигнализация осуществляется на частоте f₂.

Реализация данного способа нё вызывает технических трудностей. Но некоторые вполне очевидные условия следует соблюдать. Источники 2 и 3 должны быть защищены заградительными фильтрами от протекания через них тока другого источника. В аппаратуре приемного конца должен быть контроль наличия напряжения меньшей частоты, например, с помощью реле на случай обрыва канале меньшей частоты, что дало бы ложную свободность. Этим реле можно обеспечивать и контрольный режим.

Получить сигнал, пропорциональный входному сопротивлению рельсовой линии можно, используя 'Источник меньшей частоты, поскольку на нем постоянный уровень тока I. Тогда напряжение меньшей частоты на питающем конце будет близко к пропорциональности входному сопротивлению: Vox ~ Ζβχ · I.

В этом случае реализация и сравнения Zbx с Ζο и отключения источника Е (фиг. 1). з также формирование дополнительного заданного сигнала, может быть осуществлена на реле напряжения. Также на реле может быть 'реализован критерий Vr₂ > V_o, где V_o - напряжение срабатывания реле.

АЛСН можно осуществлять на частоте fi, если же это невозможно, то на f₂. но в последнем случае снимать необходимо не весь сигнал большей частоты, а часть его.

Реализацию условия Vf₂ > Vft необходимо осуществлять с помощью реле и усилителя-ограничителя, так как диапазон значений разности Vf₂ - Vn широк. Усилитель-ограничитель по существу будет реагировать не на уровень величины разности, а на ее знак.

Возможная реализация схемы ИЛИ это параллельное подключение контактов реле, осуществляющих критерии Vf₂ >V_on Vf₂ > Vf-| . Оба контакта фронтовые, поэтому любое повреждение реле приведет к ложной занятости (безопасный отказ).

Сход изолирующих стыков контролируется известным, способом - установкой различных кодовых трансмиттеров на соседних блок-участках.

Предлагаемый способ контроля свободное™ рельсовой линии сложнее прототипа, но расширение диапазона работоспособности рельсовой цепи по сопротивлению изо-, ляцйи (практически на 60-90%) при его понижении оправдывает эту сложность.

Отделить снижение Ζ_Βχ при приближении шунта к питающему концу на расстоянии 20-30% длины линии от снижения Ζ_Βχ при уменьшении сопротивления изоляции до 0,4-0,3 Ом *км и длине линии 2.6 км можно при меньшей частоте - 25 Гц или ниже, при которой имеем малое сопротивление рельсовой петли, а следовательно, приближение шунта можно заменить по сигналу Ζ_Βχ раньше.

Расширение диапазона работоспособности рельсовой цепи по сопротивлению изоляций дает ряд экономических преимуществ: увеличение межремонтного периода по очистке балласта и шпал, исключение необходимости укорочения длины рельсовой линии и установки дополнительной аппаратуры для трансляции сигнала в середине блок-участка, улучшение условий труда обслуживающего персонала в связи с исключением сезонных регулировок из-за меньшей вероятности сигналов ложной занятости при Rumhh и уменьшение по этой причине простоев.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Способ контроля свободное™ рельсовой линии, заключающийся в том, что формируют сигналы разных частот и подают их в рельсовую линию на одном ее конце, на другом конце которой фиксируют уровень напряжения сигналов обеих частот, сравнивают с опорным сигналом и по превышению , уровня Напряжения каждого из сигналов над соответствующим пороговым уровнем судят об отсутствии шунта на рельсовой линии, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности, сигнал большей частоты формируют с постоянным значением напряжения, а меньшей - тока, определяют входное сопротивление рельсовой линии, сравнивают его с дополнительным опорным сигналом и при превышении уровня дополнительного опорного сигнала судят о нахождении шунта на первом конце рельсовой линии, после чего снижают напряжение сигнала большей частоты,’а при превышении уровня сигнала входного сопротивления над опорным сигналом вновь подают сигнал большей частоты с первоначальным значением напряжения.
2. 2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что на приемном конце сравнивают напряжение сигнала большей частоты с напряжением сигнала меньшей частоты и об отсутствий шунта судят по превышению первого над вторым.

   / л

   Σ