путевой датчик

Формула изобретения

Путевой датчик, содержащий генератор электромагнитных колебаний и два фильтра, каждый из которых подключен к соответствующему детектору, отличающийся тем, что он снабжен вторым генератором электромагнитных колебаний, двумя элементами защиты от перегрузки и двумя перемычками, концы каждой из которых присоединены к одному и другому рельсам, а упомянутые генераторы выполнены с возможностью формирования сигналов одинаковой длины волны и через элементы защиты от перегрузки подключены посредством соединительных проводов к рельсам между перемычками, при этом каждый генератор подключен к рельсам в точках, находящихся на линии, перпендикулярной продольной оси железнодорожной колеи, длины перемычек выбраны кратными длине волны, длины соединительных проводов половине длины волны, а расстояние между точками присоединения к рельсу одного и другого соединительного провода и расстояние между точками присоединения к рельсу соединительного провода и ближайшей перемычки кратными четверти длины волны сигнала, вырабатываемого генератором, которая выбрана равной длине токопроводящего элемента, образованного колесной парой применяемого подвижного состава, деленной на число натурального ряда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам счета осей железнодорожных подвижных составов, применяемых в системах свободного пути. Изобретение может быть использовано для получения электрических импульсов при прохождении колесных пар (осей) по рельсам в зоне действия путевого датчика.

Известен путевой датчик, содержащий генератор электромагнитных колебаний и два фильтра, каждый из которых подключен к соответствующему детектору.

Недостатками прототипа являются сложность конструкции и недостаточная устойчивость к электромагнитным помехам и помехам электромагнитных тормозов.

Техническим результатом изобретения являются упрощение конструкции датчика и увеличение его помехоустойчивости.

Технический результат достигается тем, что путевой датчик, содержащий генератор электромагнитных колебаний и два фильтра, каждый из которых подключен к соответствующему детектору, снабжен вторым генератором электромагнитных колебаний, двумя элементами защиты от перегрузки и двумя перемычками, концы каждой из которых присоединены к одному и другому рельсам, а упомянутые генераторы выполнены с возможностью формирования сигналов одинаковой длины и через элементы защиты от перегрузки подключены посредством соединительных проводов к рельсам между перемычками, при этом каждый генератор подключен к рельсам в точках, находящихся на линии, перпендикулярной продольной оси железнодорожной колеи, длины перемычек выбраны кратными длине волны, а расстояние между точками присоединения к рельсу одного и другого соединительного провода и расстояние между точками присоединения к рельсу соединительного провода и ближайшей перемычки кратными четверти длины сигнала, вырабатываемого генератором, которая выбрана равной длине токопроводящего элемента, образованного колесной парой применяемого подвижного состава, деленой на число натурального ряда.

На фиг. 1 представлена структурная схема путевого датчика; на фиг. 2 - структурная схема устройства счета осей (колесных пар), позволяющая определять количество прошедших через датчик осей и направление движения состава; на фиг. 3 профиль железнодорожного полотна с колесной парой и участками рельса входящего в состав датчика с точками присоединения к ним перемычек, и линий передачи (а, в и с, о), фиг. 3А; график изменения напряжения на выходе первого детектора (Д1) 7 при прохождении через датчик колесной пары фиг. 3 В; график изменения напряжения на выходе второго детектора (Д2) 7 при прохождении через датчик колесной пары фиг. 3С; график напряжения на выходе схемы и при прохождении через датчик колесной пары фиг. 3Д.

На фиг. приняты следующие обозначения:

1 СВЧ генератор (Г1, Г2); 2 линия передачи сигнала генератора (ЛП); 3 участок рельса датчика длиной три четверти длины волны генераторов (l_р); 4 перемычка рельсов (l_прм); 5 колесная пара (l_кп); 6 фильтр полосовой (ФП); 7 детектор (Д1, Д2); 8 - конденсатор (С); 9 логическая схема И (И); 10 ключ (Кл1, Кл2); 11 счетчик осей (Сч1, Сч2); 12 нагрузка (R1, R2).

СВЧ генератор 1 может быть выполнен по схеме автогенератора по известным схемам на транзисторах метрового диапазона волн, мощностью несколько десятков мВт. Длины волн Г1 и Г2 равны (близкие).

Линия 2 передачи может быть выполнена из коаксиального кабеля, электрическая длина которого должна быть кратна половине длины волны (/2) генератора 1.

Участок 3 рельса должен иметь длину, равную 3/4 (l_р=3/4

Перемычка 4 выполняется из металла (меди) и ее длина должна быть кратна l(l_прм= n где n=1, 2, 3,).

Колесная пара 5 состава должна иметь электрическую длину, кратную (l_кп= n)

Фильтр 6 может быть выполнен в виде Г- или П-образных цепочек индуктивностей и емкостей. Центральная частота фильтра должна быть равна рабочей частоте генераторов, а полоса должна быть шире нестабильности частоты генераторов.

Детектор 7 может быть выполнен на полупроводниковом диоде.

Схема И 9, ключ 10 и счетчик 11 могут быть выполнены на интегральных микросхемах (ИМС).

Нагрузка 12 может быть активной и индуктивной (R или L).

Конструкция путевого датчика упрощается за счет того, что уменьшается количество его функциональных узлов, а частями датчика являются присущие железной дороге части (колесные пары, участки рельсов).

Устойчивость к электромагнитным помехам увеличивается за счет того, что рабочая частота датчика составляет сотни МГц, а электромагнитные помехи лежат в области десятков и сотен КГц.

Принцип действия датчика состоит в следующем. В отсутствии колесной пары в пределах двух перемычек генераторы Г1 и Г2 нагружены на линии, длина которых кратна нечетному числу /4 т.е. генераторы работают в режиме холостого хода (х. х.). При нахождении колесной пары над точками соединений линий 2 с рельсами (c, d) генераторы нагружаются на линию передачи длиной, кратной /2 т.е. замыкаются на коротко (к.з.).

В отсутствии колесной пары в зоне действия датчика (режим х.х. генераторов) через резисторы 12 течет малый ток и напряжение на них мало (V₀, фиг. 3В, С). При вхождении колесной пары в зону действия датчика (точки а и в фиг. 3А) ток генератора увеличивается, увеличивается напряжение на резисторе 12 и достигает максимума, когда колесная пара находится над точками с или d (фиг. 3В, С) (режим к.з.). Схема И вырабатывает один импульс на два импульса путевого датчика. В точке e (фиг. 3В) включается один ключ 10 и блокирует второй ключ 10, поэтому импульс пройдет только на один счетчик 11. При подходе колесной пары с другой стороны к датчику сработает первым другой ключ 10 и включит другой счетчик 11.

Путевой датчик содержит СВЧ генераторы 1 Г1 и Г2, работающие на одной длине волны, равной 1,25 м, две линии 2 передачи электрической длины 4 каждая, две перемычки 4 электрической длиной 2 каждая, колесную пару 5 электрической длиной 2 два фильтра 6, два детектора 7, два резистора 12 и два участка 3 рельсов длиной 3/4

Линии 2 своими входами соединены с одним генератором 1, а выходы линий присоединены к участкам 3 рельсов на расстоянии l/4 от их концов, к которым присоединены перемычки 4. Колесная пара 5 установлена на рельсах с возможностью перемещения по ним. К выходам генераторов 1 присоединены фильтры 6, выходы которых соединены с детекторами 7. Резисторы 12 включены в линии 2 последовательно. Выходы детекторов являются выходами путевого датчика.

Один из возможных вариантов счета импульсов, а следовательно, и осей может осуществляться по схеме фиг. 2.

Датчик работает следующим образом.

В отсутствии колесной пары 5 в зоне действия датчика (зона действия датчика точки а и в фиг. 1 и фиг. 3А) генераторы Г1 и Г2 работают в режиме х.х. напряжение на резисторах 12 минимально (V₀, фиг. 3В, С). При пересечении колесной парой точки а, длина линии, на которую нагружен генератор 11, изменяется от кратной нечетному числу /4 до кратной /2 Ток через сопротивление R1 увеличивается, увеличивается и падение напряжения на нем (фиг. 3В). При пересечении колесной парой точки с (фиг. 1 и 3А) напряжение на R1 начинает уменьшаться, а на R2 увеличиваться (фиг. 3В, С). В момент превышения сигналов на двух резисторах R1 и R2 порогового значения V_порог срабатывает схема И, которая выдает на своем выходе прямоугольный импульс (фиг. 3Д), который через НО контакт ключа Кл1 поступает на вход счетчика 11 Сч.1. В это время второй ключ Кл2 заблокирован НЗ контактом Кл1.

При подходе колесной пары с другой стороны датчика сработает схема И, первым сработает ключ Кл2, заблокирует Кл1, и поэтому сигнал с выхода схемы И поступит на Сч 2.

Необходимо отметить, что поскольку схема датчика работает на СВЧ в перемычки, для развязки рельсов по постоянному току, могут быть включены разделительные конденсаторы. Контакт колесной пары с рельсами не обязательно должен быть по постоянному току, он может быть и емкостным по переменному току.