SU1645184A1 - Устройство дл измерени проводимости изол ции рельсовой линии - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к железнодорожному транспорту и может быть использовано дл  измерени  с транспортного средства проводимости изол ции отдельных шпал, заземлений сооружений на рельс, изолированных ст жек, а также дл  обнаружени  посторонних металлических предметов или предметов с металлическими детал ми, наход щихс  под рельсом или возле него и представл ющих опасность дл  движени  поездов или привод щих к нарушению работы автоматической локомотивной сигнализации . Цель изобретени  - повышение точности путем снижени  вли ни  токов в рельсовой подкладке. С рельсами 2 и 3 св зан генератор 1 измерительной частоты, а над рельсцм установлены приемники 4,5, каждый из которых выполнен в виде двух индуктивных катушек, расположенных наклонно по обе стороны от вертикальной плоскости , проход щей через продольную ось рельса 2. 5 ил. /; з (Я С

Description

а

16

IL

/J

Зё.

15

18

ФЛ/ фцг. 1

31

Изобретение относитс  к железнодорожному транспорту и может быть использовано дл  измерени  с транспортного средства проводимости изол ции отдельных шпал, заземлений сооружений на рельс, изолированных ст жек , а также дл  обнаружени  посторонних металлических предметов или предметов с металлическими детал ми, наход щихс  под рельсом или возле него и могущих представить опасность дл  движени  поездов или привести к нарушению работы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).

Цель изобретени  - повышение точности путем снижени  вли ни  токов в рельсовой подкладке.

На -фиг. 1 изображена функциональ- на  схема устройства; на фиг. 2 - векторна  диаграмма токов и напр жений при наличии под датчиком металлического предмета и отсутствии утечки тока с рельса; на фиг. 3 -

векторна  диаграмма напр жени  рельс- земл , токов в рельсе и точка утечки с рельса; на фиг. 4 - - расположение катушек датчика относительно рельса рельсовой подкладки и постороннего металлического предмета под рельсом, вид сбоку; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 4.

Устройство содержит генератор 1 измерительной частоты, подключенный к рельсам 2 и 3, приемники 4 и 5, подключенные к селективным усилител м в6 и 7, котррые через умножители частоты 8 и 9 св заны с фазометром 10, подключенным к двухпол рному регистратор 11, например стрелочному прибору с нулем по середине шкалы.

На фиг. 1 также показаны металлический предмет 12 и шпалы 13-15 с металлическими подкладками 16,17 и 18

Каждый индуктивный датчик состоит из двух индуктивных катушек 19 и 20, соединенных согласно относительно тока I, (I) в рельсе.

В качестве фазометра 10 применен цифровой фазометр с пр мым преобразованием фазовый сдвиг - интервал времени - посто нное напр жение с учетом знака напр жени . Такой фазометр содержит на входе формирующие блоки, поэтому сигнал на выходе фазометра зависит только от сдвига фаз сравниваемых напр жений и не зависит от их амплитуд.

844

Устройство работает следующим образом .

От генератора 1 в рельсе 2 протекает ток, который наводит ЭДС в рельсе 2, приемниках 4 и 5, подкладках 16-18 и в искомом металлическом предмете 12. Все наведенные ЭДС отсто т по фазе от тока в рельсе на 90°,

Напр жени  от ЭДС в приемниках 4 и 5 после усилени  и фильтрации в селективных усилител х 6 и 7 поступают на умножители 8 и 9 частоты. При умножении в п раз частоты f двух напр жений сдвинутых между собой на угол (0, на выходах умножителей частоты по вл ютс  напр жени , сдвинутые между собой на угол ntp.

Таким образом, благодар  применению умножителей частоты получаетс  достаточно больша  разность фаз напр жений сигнала на обоих входах фазометра при малой разности фаз ЭДС сигнала, наведенных в приемниках.

На выходе фазометра 10 по вл етс  напр жение посто нного тока, пропорциональное по величине сдвигу фаз пСр

между напр жени ми на его входах.

i

Если с отрезка рельса между приемниками 4 и 5 утечки тока нет, то и сдвиг фаз между токами Ij и 1.2 в рельсе под приемником равен нулю

%Если в отсутствие тока утечки (), приемники 4 и 5 расположены между шпалами так, что на приемники не вли ют контурные токи в подкладках, а в зоне чувствительности устройства посторонних металлических предметов нет, то в приемниках навод тс  ЭДС Е, и Eg только от токов 1( и 1 в рельсе, совпадающих по фазе между собой (фиг. 2), таким образомt в этом случае сдвиг фаз между Е и Е равен нулю, напр жение на выходе фазометра 10 равно нулю и регистратор 1 показывает нуль.

Если при Д1 0 приемники 4 и 5 расположены между шпалами, а под приемником 4 оказалс  металлический предмет 12, то на ,приемник 4 будут действовать токи I в рельсе и 1 в металлическом предмете, а на приемник 5 только ток 1 в рельсе, причем

i izТок Т ц наводит в металлическом, предмете ЭДС Ем, отстающую от 1ц на 90°, а от Ем в %предмете 12 возникает контурный ток 1М, отстающий от Ew на

ь1

&м 70-80°, а от 1( на 90е + 0(м 160-170° (фиг. 2).

В приемнике 4 навод тс  ЭДС Ё, от тока 1 в рельсе и Е от тока IMB металлическом предмете, а в приемнике 5 наводитс  только ЭДС Е от тока 1 в рельсе, причем Ё и Е совпадают по фазе, но по амплитуде могут быть не равны (фиг. 2). Неравенство Е, и Е при возможно из-за разного смещени  датчиков относительно рельса при движении устройства.

Суммарна  ЭДС в приемнике 4 равна ЕС Е,+ЕМц. Как видно из фиг. 2, на- веденна  ЭДС E/J в приемнике 5 опережает по фазе Ёсч на угол С( с 4- результате воздействи  на фазометр 10 ЭДС 2 и ЕСЦ на его выходе по вл етс  посто нное напр жение, напри- мер, положительной пол рности, пропорциональное углуО{5ф, и стрелки регистратора 11 отклон етс  от нул  по середине вправо.

По мере продвижени  устройства

(на фиг. 1 влево) металлический предмет 12 окажетс  под приемником 5, теперь уже на приемник 5 будут воздействовать ток 10 в рельсе и контурный ток 1д в искомом предмете, а на при- емник 4 - только ток в рельсе i , равный току 1.

Ток в рельсе наведет в приемнике 5 ЭДС Ед, а контурный ток 1 в металлическом предмете наведет в датчике 5 ЭДС ЕМЈ, при этом наведенна  в приемнике 4 ЭДС Е, опережает суммарную « ,

ЭДС Е E,j+EMЈ в приемнике 5 на угол 0, .., равный по величине и противоположный по знаку углу 0/Ј,).

В результате воздействий на фазометр 10 ЭДС Е( и ЕС5 на его выходе по вл етс  посто нное напр жение, равное по величине и противоположной пол рности напр жению в случае нахож- дени  над искомым предметом приемника 4, Стрелка регистратора 11 отклон етс  от нул  по середине влево.

Таким образом, признаком наличи  металлического предмета в отсутствие тока утечки  вл етс  то, что при продвижении устройства вдоль рельса на прот жении отрезка, равного рассто нию между приемниками, регистратор в начале отрезка дает показание поло- жительной пол рности, а в конце отрезка такое же по величине, но отриг цательной пол рности.

846

При наличии утечки тока с отрезка рельса, заключенного между приемниками , равенство чеков I, и 1„ в рельсе под приемниками нарушаетс . Ток 1 от генератора 1 разветвл етс  на ток In в рельсе и ток утечки Й1 (фиг. 3), который определ етс  по закону Ома.,

U uH YP-r

(D

5 20

5

}о

0

5

Q :

5

где Up-r. напр жение рельса-земл 

в месте утечки;

Yp,,, - измер ема  сосредоточенна  проводимость изол ции рельс-земл , практически активна . Следовательно , ток утечки UI практически совпадает по фазе с напр жением Up. г. (фиг. 3).

Аналогично определ етс  ток утечки i.1 с рельса на рельс. I

Комплексное входное сопротивление рельсовой цепи имеет индуктивный характер , поэтому ток 1л отстает по фазе от напр жени  Up--, и следовательно , от тока ДТ.

Таким образом, при наличии утечки тока на отрезке рельса между приемниками 4 и 5 ток I2 отстает по фазе от тока 1,1,,+Д1, при этом наведенна  током 1г ЭДС приемнике 5 отстает по фазе от Ё , наведенной в приемнике - +. 15 результате воздействи  ЭДС Е, и К. на фазометр 10 в отсутствие металлического предмета на выходе фазометра по вл етс  посто нное напр жение отрицательной пол рности , что отображаетс  на двухпо- л рном регистраторе 11 отклонением -стрелки влево от нул .

Если место утечки тока находитс  вне отрезка рельса, заключенного между приемниками, то устройство на этот ток утечки не реагирует, так как в этом случае под обоими приемниками ток в рельсе один и тот же.

Таким образом, признаком наличи  тока утечки в отсутствие металлического предмета  вл етс  то, что при продвижении устройства вдоль рельса на прот жении рассто ни , равного рассто нию между приемниками, регистратор 11 дает только одно показание, причем отрицательной пол рности.

Чем выше измер ема  сосредоточенна  проводимость изол ции Yn. , тем больше ток Д1, тем сильнее отклонение стрелки регистратора 11, следова- тельно левую часть шкалы регистратоpa можно проградуировать в единицах измерени  проводимости - сименсах.

Возможен случай, хот  и редкий, когда при наличии металлического предмета имеетс  и утечка тока с рельса в землю. При этом в момент нахождени  над металлическим предметом приемника 4 и при наличии утечки тока с отрезка рельса, заключенно го между приемниками, через шпалу 14 в землю на устройство будут воздействовать контурный ток Iw в металлическом предмете и ток утечки Д1 с рельса.

В зависимости от соотношени  этих воздействий регистратор 11 дает показание либо положительной, либо отрицательной пол рности.

В момент нахождени  над металли- ческим предметом 12 приемника 5 на устройство будет воздействовать только контурный ток 1дд и регистратор 11 даст показание отрицательной пол рности , по величине отличающеес  от показани  в момент нахождени  над металлическим предметом приемника 4.

Следовательно, признаком наличи  металлического предмета в присутст- вии тока утечки &I с рельса  вл етс  то, что регистратор 11 на длине пути движени  устройства, равной рассто нию между приемниками, дает два показани , разные по величине.

Таким образом, в трех рассмотренных случа х реакци  регистратора Ц разна , что позвол ет обнаруживать металлический предмет как при наличии тока утечки, так и в отсутствие его, а также измер ть проводимость изол ции в рельсовой цепи в отсутствие металлического предмета.

Если рассто ние между шпалами равно рассто нию между приемниками, контурные токи в подкладках навод т одинаковые ЭДС в обоих приемниках и регистратор 11 не реагирует на подкладки .

Однако возможен некоторый сдвиг шпал, что может вызвать разбаланс воздействи  контурных токов в подкладках на устройство. Дл  уменьшени  этого воздействи  катушки 19 и 20 каждого приемника установлены под углом, при котором продолжение оси катушки проходит через центр поперечного вертикального сечени  подкладки (фиг. 4). При этом продолжение оси катушки 19(20) проходит через центр контурного тока 1„ в подкладке, что и снижает величину ЭДС, наводимой током 1И в катушке.

В процессе движени  устройства по рельсам возможно неодинаковое горизонтальное смещение индуктивных приемников 4 и 5, особенно в кривых участках пути, что может вызвать разбаланс воздействи  контурных токов в подкладках на устройство даже при равенстве рассто ний между шпалами и между приемниками.

Дл  уменьшени  этого воздействи  каждый индуктивный приемник выполнен из двух катушек 19(20), установленных симметрично относительно вертикальной оси рельса (фиг. 4).

Если произойдет сдвиг индуктивного приемника относительно вертикальной оси рельса, например, вправо, то продолжение оси катушки 19 пересечет плоскость контурного тока 1п,под кладки выше центра контура тока 1Л, а катушки 20 - ниже центра. В результате в обеих катушках 19 и 20 приемника контурным током наведутс  ЭДС, одинаковые по величине и противоположные по фазе. Поскольку обе катушки приемника соединены согласно, то наведенные токи 1 ЭДС в катушках взаимно уничтожаютс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  проводимости изол ции рельсовой линии, содержащее св занный с рельсами генератор измерительной частоты и установленные над рельсом вдоль него на рассто нии, равном рассто нию между ос ми со,седних шпал, два приемника измерительной частоты, имеющих каждый индуктивную катушку, обмотка которой св зана через селективный усилитель и умножитель частоты с соответствующим входом фазометра, и регистратор , о тличающее с  тем, что, с целью повышени  точности путем снижени  вли ни  токов в рельсовой па дкладке, каждый приемник снабженСдополнительной индуктивной катушкой, обмотка которой включена последовательно и согласно с первой обмоткой между нею и селективным усилителем, причем катушки каждого приемника установлены симметрично относительно вертикальной плос9164518410

   кости, проход щей через продольнуюшек острого угла с вершиной на переось рельса с наклоном от нее и с образованием продольными ос ми кату ,сечении вертикальной и поперечной осей накладки.

   Т

   5-4

   Фм.г

   ( )

   .Редактор А.Долинич

   Составитель Э.Кондратенко Техред С.Мигуно.ва

   19; 20XL

   , Л

   16

   Фиг. ./

   Г//7

   V16

   Фиг. 5

   Корректор Л. Бескид