Способ фиксации проследования колес рельсового транспорта через контролируемый отрезок рельса и устройство для осуществления этого способа

 

Изобретение относится к техническим средствам регистрации и определения местоположения и опознания подвижного состава. Для фиксации проследования колес рельсового транспорта через контролируемый отрезок рельса во время отсутствия колес на контролируемом отрезке формируют входной непрерывный сигнал низкого уровня. Соответствующий входной сигнал преобразуют в промежуточный сигнал, из которого получают инерционный непрерывный сигнал. Выходной дискретный сигнал формируют, когда мгновенное значение промежуточного непрерывного сигнала превышает мгновенное значение инерционного непрерывного сигнала. Устройство для осуществления способа содержит контролирующий мост из индуктивных двухполюсников, используемых в качестве источников основного переменного потока. Имеются согласующее и инерционное звенья и источник дополнительного переменного магнитного потока. Техническим результатом является устранение случайных влияний путем сокращения числа первичных преобразований. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к техническим средствам регистрации и определения местоположения, опознания подвижного состава или поезда и предназначено преимущественно для систем управления движением железнодорожного транспорта, основанных на счете осей (колес) подвижного состава, для устройств выявления и фиксации неисправностей подвижного состава (вагоны, локомотивы) железнодорожного транспорта.

В качестве аналогов приняты следующие технические решения.

Техническое решение /1/ широко используется в датчиках близости, которые не имеют механической связи с перемещаемым объектом, и основано на: генерировании в контролируемой области пространства переменного магнитного поля при помощи катушки индуктивности, формировании при помощи индуктивных элементов аналоговых сигналов, их соответствующих преобразованиях и получении электрического сигнала, указывающего о перемещении объекта через контролируемую область пространства. Контроль перемещения объекта сопровождается компенсацией случайных влияний при помощи индуктивности, расположенной рядом с фиксированной моделью объекта той же природы, что и перемещающийся объект. Для процесса фиксации колес рельсового транспорта к числу случайных влияний относятся изменения параметров функциональных элементов при их старении, температура окружающей среды, металлическая пыль на поверхности индуктивных элементов, неточность их изготовления и установки. Использование решения /1/ для фиксации колес сопряжено с установкой дополнительных колес (фиксированных моделей перемещающегося объекта), что существенно удорожает и усложняет устройство, реализующее решение /1/.

Техническое решение /2/ предназначено для бесконтактных путевых выключателей технологического оборудования разнообразного назначения и предусматривает выполнение таких операций: преобразование перемещения контролируемого объекта в электрический сигнал, получение из непрерывных электрических сигналов дискретных электрических сигналов и усиление электрических сигналов. В этом техническом решении не выполняются операции, направленные на компенсацию случайных влияний. Поэтому в условиях, которые имеют место при фиксации колес рельсового транспорта, решение /2/ имеет низкую функциональную надежность (сбои, отказы, ложные срабатывания). Его использование сопряжено с частым выполнением операций регулировки.

Техническое решение /3/ предназначено для контроля положения металлических объектов (прокатываемого металла). При его реализации выполняют такие операции: создают при помощи катушек индуктивности в контролируемой области пространства переменное магнитное поле, при появлении в этом пространстве металлического предмета формируют непрерывный электрический сигнал, преобразуют его в дискретный электрический сигнал и производят его усиление по напряжению. В техническом решении /3/ не предусмотрено выполнение операций, направленных на устранение случайных влияний на процесс контроля. Поэтому при использовании технического решения /3/ для фиксации колес рельсового транспорта ему присущи недостатки, аналогичные недостаткам технического решения /2/.

Техническое решение /4/ предназначено для использования в рельсовых датчиках, которые взаимодействуют с колесами рельсового транспорта и являются обязательными функциональными элементами автоматических систем, основанных на принципе счета колес (осей). Реализация технического решения /4/ сопровождается выполнением таких операций: создают поток связующей энергии (энергии магнитного потока), преобразуют изменение этого потока в изменение физической величины (формируют электрические непрерывные сигналы), на основании изменения этой физической величины получают электрический сигнал соответствующего вида (дискретный, унифицированный). Перечисленные операции выполняют с целью фиксации проследования колеса и дополнительно производят сравнение двух соответствующих электрических сигналов для того, чтобы обеспечить компенсацию случайных влияний на процесс фиксации проследования колеса. Для реализации такого технического решения требуется устройство, содержащее источник связующей энергии (источник потока магнитного поля), два первичных преобразователя (контролирующие мосты из индуктивных двухполюсников), элемент сравнения (/4/, с.16, рис.2). Известны устройства с функциональными элементами, которые одновременно являются источниками связующей энергии и первичными преобразователями (см./4/, с.44, рис.17, с.48, рис.24).

Техническим решениям /4/ присущи следующие недостатки. Устройство, реализующее способ /4/, содержит большое количество первичных преобразователей, выполненных из индуктивных элементов, которые имеют сложные технологии изготовления и контроля (намотка катушек, их контроль, установка) и требуют трудоемкого технического обслуживания (точная настройка), т.к. первичные преобразователи должны быть строго идентичными. Использование двух первичных преобразователей не позволяет отстроиться от всех видов случайных влияний и, в частности, от влияний металлической пыли, которая образуется во время торможения путем трения колес о тормозные колодки, а также появляется при перевозке грузов (руды). Невозможность отстроиться от таких случайных влияний вызвана тем, что первичные преобразователи в соответствии с выполняемыми ими функциями должны иметь отдельное конструктивное исполнение.

В качестве прототипа приняты технические решения /4/, которые проанализированы.

Сущность изобретения состоит в следующем. Влияние колеса, которое перемещается по контролируемому отрезку рельса небольшой длины (0,3-0,4 м), имеет время, меньшее длительности случайных влияний (старение материалов элементов устройства, изменение температуры окружающей среды, оседание металлической пыли на поверхности устройства, неточности при изготовлении и установке устройства). На основании такого временного признака контролируемое влияние колеса отделяется от случайных влияний путем выполнения дополнительных операций. Известными операциями являются: создание магнитного поля основного переменного потока, замыкание его части через соответствующее контролируемое пространство, формирование входных непрерывных сигналов высокого уровня и выходных дискретных сигналов во время проследования колес через контролируемые отрезок рельса и область пространства, сравнение двух электрических сигналов. Дополнительными операциями являются: формирование входных непрерывных сигналов низкого уровня во время отсутствия колес на контролируемом отрезке рельса, преобразование входных сигналов обоих уровней в промежуточный непрерывный сигнал, получение из него инерционного непрерывного сигнала, выполнение операции сравнения с промежуточным и инерционным сигналами, формирование выходных дискретных сигналов, когда мгновенные значения промежуточного сигнала превышают мгновенные значения инерционного сигнала.

При этом для формирования входных сигналов низкого уровня создается магнитное поле дополнительного переменного потока и осуществляется его регулируемое взаимодействие с определенной частью основного потока. Величина сигнала низкого уровня меняется в процессе эксплуатации под воздействием медленно меняющихся случайных факторов (старение элементов, температура окружающей среды, оседание металлической пыли и т.п.) и технологического случайного фактора (неточности установки устройства на рельс и т. д.). Появляющийся во время проследования колеса по контролируемому отрезку рельса сигнал высокого уровня имеет величину, которая при любых возможных сочетаниях случайных влияний превышает величину сигнала низкого уровня и обеспечивает с помощью компаратора надежное формирование выходных дискретных сигналов. Требуемая величина сигналов обоих уровней задается при настройке, выполняемой один раз при изготовлении устройства, и в процессе эксплуатации не контролируется.

Способ изобретения может быть реализован устройством, которое содержит контролирующий мост из индуктивных двухполюсников, выполненных с возможностью использования в качестве источников основного переменного потока, преобразователь постоянного напряжения в переменное с трансформатором, разделительный трансформатор, выпрямитель, компаратор, согласующее и инерционное звенья, источник дополнительного переменного потока. Новизна устройства характеризуется наличием согласующего и инерционного звеньев, источника дополнительного переменного потока и исполнением ряда функциональных элементов, которое заключается в следующем. Согласующее и инерционное звенья, преобразователь постоянного напряжения в переменное и компаратор имеют возможность питания от одного источника постоянного напряжения. Контролирующий мост состоит из четырех двухполюсников, которые выполнены в виде плоских воздушных катушек индуктивности. Соответствующие катушки индуктивности имеют сильную индуктивную связь. Компаратор выполнен в виде интегральной микросхемы. Согласующее и инерционные звенья выполнены на основе резисторов и транзисторов типов р-n-р и n-р-n. Инерционное звено снабжено время-задающим элементом, который выполнен в виде RC-цепи с разными постоянными времени заряда и разряда конденсатора. Постоянная времени заряда превышает время следования колеса по контролируемому отрезку рельса, соответствующее минимальной скорости движения рельсового транспорта, при которой обеспечивается надежная фиксация проследования колес. Постоянная времени разряда меньше постоянной времени заряда и промежутка времени между поступлениями на контролируемый отрезок рельса колес рельсового транспорта, движущегося с максимальной скоростью, при которой обеспечивается надежная фиксация проследования колес. Источник дополнительного потока имеет возможность регулируемого взаимодействия с основными потоками двухполюсников контролирующего моста и выполнен или на основе короткозамкнутого витка, или в виде трансформатора преобразователя постоянного напряжения в переменное напряжение. При этом короткозамкнутый виток и трансформатор располагаются в области пространства, пронизываемой частью основного потока, которая замыкается помимо контролируемых отрезка рельса и расположенной возле него области пространства, и имеют возможность соответствующих перемещений относительно катушек индуктивности контролирующего моста.

Дополнительные функциональные элементы имеют простое исполнение (транзисторы, резисторы, конденсаторы), позволяют уменьшить с двух до одного первичные преобразователи, которые выполнены в прототипе из нетехнологичных, сложных в изготовлении и имеющих невысокую надежность катушек индуктивности. Осуществляемые при помощи дополнительных элементов операции позволяют отстроиться от случайного влияния металлической пыли, неточности изготовления и установки относительно рельса контролирующего моста (первичного преобразователя). В известных устройствах такая возможность отсутствует. Достигаемый при этом технический результат характеризуется повышением функциональной надежности, упрощением исполнения и изготовления, снижением трудоемкости технического обслуживания.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема устройства, реализующая способ изобретения. На фиг.2 изображен чертеж, дающий представление о конструктивном исполнении устройства и о взаимодействии его магнитных потоков.

На схеме показаны контролирующий мост 1, преобразователь постоянного напряжения в переменное 2, разделительный трансформатор 3, выпрямитель 4, согласующее 5 и инерционное 6 звенья, компаратор 7 и выводы 8, 9, 10. Мост 1 состоит из первого 1.1 - четвертого 1.4 индуктивных двухполюсников, одноименные выводы которых отмечены точками. Между двухполюсниками 1.1, 1.2 и 1.3, 1.4 существуют сильные индуктивные связи 1.5 и 1.6 соответственно. Преобразователь 2 содержит транзистор 2.1 резисторы 2.2 и 2.3, конденсаторы 2.4 и 2.5, трансформатор 2.6 с входной 2.7, выходной 2.8 обмотками и обмоткой 2.9 обратной связи. Выводы обмотки 2.8 подключены к входной диагонали моста 1, выходная диагональ которого подключена к выводам трансформатора 3. Звено 5 включает в себя транзистор 5.1 типа р-n-р и первый резистор 5.2. Звено 6 содержит транзистор 6.1 типа n-р-n, второй резистор 6.2 и RC-цепь, состоящую из третьего резистора 6.3 и конденсатора 6.4. Компаратор 7 выполнен в виде интегральной микросхемы с прямым (неинвертирующим) 7.1, инверсным (инвертирующим) 7.2 входами и выходом 7.3. Выводы 8 и 10 предназначены для подключения к источнику постоянного напряжения с показанной на схеме полярностью. К выводам 9 и 10 подключаются непоказанные на схеме устройства обработки (счета) выходных дискретных сигналов. Общий вывод эмиттера транзистора 5.1 и резистора 5.2 образуют выход звена 5, который имеет возможность для подключения к прямому входу 7.1 микросхемы 7. Общий вывод резистора 6.3 и конденсатора 6.4 является выходом звена 6, который имеет возможность для подключения к инверсному входу 7.2 микросхемы 7.

Трансформатор 3 обеспечивает возможность питания элементов 2 и 5-7 от одного источника постоянного напряжения при любом исполнении преобразователя 2 (с трансформатором 2.6 или без него). При отсутствии трансформаторов 2.6 и 3 преобразователя 2 через мост 1 и выпрямитель 4 гальванически связан с элементами 5-7. В этом случае отсутствует возможность питания элементов 2, 5-7 от одного источника. Трансформатор 3 устраняет гальваническую связь, препятствующую использовать общий источник питания.

Резистор 6.2 имеет величину сопротивления, значительно превышающую (на несколько порядков) сопротивление резистора 6.3. При таком соотношении этих сопротивлений обеспечиваются ранее указанные требования к постоянным времени заряда и разряда конденсатора RС-цепи.

На чертеже фиг.2 изображены колесо 1 рельсового транспорта, рельс 2, его головка 2.1, вертикальная ось 2.2 рельса и устройство 3, реализующее способ изобретения. Устройство 3 включает в себя корпус 3.1, деталь 3.2 его закрепления на рельсе, конструктивные элементы 3.3, 3.4 и 3.5, предназначенные для установки одной 3.6, другой 3.7 плоских воздушных катушек индуктивности и источника 3.8 дополнительного переменного потока. Оси 3.9 и 3.10 катушек 3.6 и 3.7 могут быть как совпадающими, как показано на фиг.2, так и несовпадающими. При совпадающих осях 3.9 и 3.10 устройство имеет более компактное исполнение. Обе катушки расположены ниже головки 2.1 рельса 2 и при этом катушка 3.6 находится над катушкой 3.7. Каждая катушка содержит две бифилярные обмотки, которые соединены согласно, имеют сильную индуктивную связь и одинаковое исполнение. Обмотки катушек 3.6 и 3.7 выполняют функции первого, второго и третьего, четвертого двухполюсников (см. фиг.1). Источник 3.8 имеет возможность перемещаться по плоскости элемента 3.5 относительно катушек 3.6 и 3.7 и может быть закреплен в определенной точке этой плоскости (см. фиг.2). В качестве источника 3.8 может быть использован или короткозамкнутый виток (металлическая шайба), или трансформатор 2.6 преобразователя постоянного напряжения в переменное (см. фиг.1). Катушки 3.6 и 3.7 соединены согласно (см. фиг.1) и создают соответственно части (составляющие) 4,5 и 6,7 основного переменного потока. Источник 3.8 образует дополнительный переменный поток 9. Части 4 и 6 основного потока направлены согласно и замыкаются через контролируемый отрезок рельса 2 и расположенную возле этого отрезка рельса область пространства, пересекаемую колесами. Направленные согласно части 5 и 7 основного потока замыкаются помимо указанных отрезка рельса и области пространства, взаимодействуют с дополнительным потоком 9, который направлен против частей 5 и 7 основного потока. Предусмотренная возможность перемещения источника 3.8 относительно катушек 3.6 и 3.7 позволяет регулировать интенсивность взаимодействия частей 5 и 7 основного потока с дополнительным потоком 9.

В процессе настройки, проверки функционирования и эксплуатации устройства оно работает в такой последовательности.

Для настройки, которая выполняется один раз после окончания операций по изготовлению устройства (до заливки компаундом), подают на выводы 8 и 10 (см. фиг.1) постоянное напряжение и преобразователь 2 после этого генерирует переменное напряжение синусоидальной формы. При этом элементы преобразователя 2 выполняют следующие функции. Цепь 2.2 - 2.5 - 2.9 обеспечивает обратную связь, которая задает генераторный режим работы преобразователя. Резистор 2.3 ограничивает зарядный ток конденсатора 2.4, который запасает энергию, необходимую для создания переменного напряжения в обмотке 2.7 трансформатора 2.6. Под действием переменного напряжения его обмотки 2.8 по цепям моста 1 протекают переменные токи и двухполюсники 1.1-1.4 (катушки 3.6 и 3.7, см. фиг.2) создают основной переменный поток. В пространстве, которое пронизывается частями 4 и 6 основного потока, металлические предметы отсутствуют. Части 5 и 7 основного потока взаимодействуют с дополнительным переменным потоком 9, который генерирует источник 3.8 (см. фиг.2).

Когда источник 3.8 выполнен на основе короткозамкнутого витка, то основной поток наводит в нем ЭДС. Под ее действием по короткозамкнутому витку протекает ток, который образует дополнительный переменный поток. Дополнительный поток взаимодействует с соответствующей частью основного потока и направлен встречно ему. Это взаимодействие потоков сопровождается уменьшением индуктивности и увеличением активного сопротивления двухполюсников моста 1. Если в качестве источника 3.8 используется трансформатор 2.6, то потоки рассеяния его обмоток образуют дополнительный поток, который направлен встречно соответствующей части основного потока и оказывает аналогичное влияние на параметры двухполюсников моста 1. Перемещение источника 3.8 по плоскости элемента 3.5 (см. фиг.2) сопровождается изменением расстояния между источниками взаимодействующих потоков (между катушками 3.6, 3.7 и источником 3.8) и соответственно регулированием интенсивности взаимодействия потоков и изменениями индуктивности и активного сопротивления двухполюсников моста 1. Это воздействует на разбаланс моста 1 и соответственно на величину (амплитуду) напряжения выходной диагонали моста 1.

Перемещением источника дополнительного потока добиваются разбаланса моста 1, необходимого для формирования на выходе выпрямителя 4 входного непрерывного сигнала низкого уровня в форме постоянного напряжения. Это напряжение прикладывается к цепи 5.1 (эмиттер-база) - 5.2 и обеспечивает активное состояние транзистора 5.1 (замыкает цепь между выводами эмиттера и коллектора через регулируемое внутреннее сопротивление транзистора. При активном состоянии транзистора 5.1 в цепи 5.1-5.2 протекает ток и она преобразует входной непрерывный сигнал низкого уровня в непрерывный промежуточный сигнал, выделяемый в форме постоянного напряжения (полярность показана) на резисторе 5.2. Под действием напряжения резистора 5.2 транзистор 6.1 находится в активном состоянии и по цепи 6.1-6.2 протекает ток. Под действием напряжения транзистора 6.1 (цепи эмиттер-коллектор) конденсатор 6.3 заряжен до напряжения, которое имеет показанную полярность и является инерционным непрерывным сигналом. Промежуточный и инерционный сигналы имеют близкие значения и поступают на входы 7.1 и 7.2 компаратора 7, который осуществляет операцию сравнения мгновенных значений этих сигналов. При их близких мгновенных значениях компаратор не срабатывает и отсутствует напряжение (выходной дискретный сигнал) на его выходе 7.3 и между выводами 9 и 10.

У настроенного устройства проверяют правильность функционирования. Для этого над верхней поверхностью корпуса 3.1 в области пространства, которая пронизывается частями 4 и 6 основного потока (см. фиг.2), перемещают металлический предмет. Его перемещение сопровождается увеличением разбаланса моста 1, повышением напряжения его выходной диагонали и выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя 4. Увеличенное напряжение на выходе выпрямителя 4 является входным непрерывным сигналом высокого уровня, замещающим входной непрерывный сигнал низкого уровня. После появления входного непрерывного сигнала высокого уровня напряжение резистора 5.2 (промежуточный сигнал) увеличивается, напряжение между выводами эмиттера и коллектора транзистора 5.1 уменьшается, транзистор 6.1 переходит из активного состояния в состояние отсечки (размыкает цепь между эмиттером и коллектором). Конденсатор 6.4 заряжается по цепи 6.2-6.3. Постоянная времени контура заряда конденсатора 6.4 определяется его емкостью и сопротивлением резистора 6.2.

Растущее напряжение конденсатора 6.4 (инерционный сигнал) не успевает отслеживать увеличение напряжения резистора 5.2 (промежуточного сигнала). Мгновенное значение промежуточного сигнала превышает аналогичное значение инерционного сигнала. Напряжение разницы этих сигналов является достаточным для срабатывания компаратора 7. Компаратор срабатывает, на его выходе 7.3 появляется напряжение и на выводах 9 и 10 формируется выходной дискретный сигнал в виде импульса напряжения длительностью, равной времени действия разницы между мгновенными значениями промежуточного и инерционного сигналов. Такая разница этих сигналов имеет место в течение времени перемещения металлического предмета в области пространства, пронизываемой частями 4 и 6 основного потока.

После удаления металлического предмета за пределы этой области пространства уменьшаются разбаланс моста 1, напряжение его выходной диагонали и выпрямленное напряжение выпрямителя 4. Уменьшенное выпрямленное напряжение является входным непрерывным сигналом низкого уровня, замещающим входной непрерывный сигнал высокого уровня. Понижение уровня входного сигнала сопровождается уменьшением напряжения резистора 5.2 (промежуточного сигнала) и увеличением напряжения между выводами эмиттера и коллектора транзистора 5.1. Под действием увеличившихся напряжений транзистора 5.1 и конденсатора 6.4 транзистор 6.1 переходит из состояния отсечки в состояние насыщения (замыкает цепь между выводами эмиттера и коллектора при минимальном напряжении между этими выводами) и создает цепь для разряда конденсатора 6.4 через резистор 6.3, ограничивающий его разрядный ток. Постоянная времени контура разряда конденсатора 6.4 определяется его емкостью, сопротивлением резистора 6.3 и меньше постоянной времени контура заряда конденсатора 6.4, так как сопротивление резистора 6.2 больше сопротивления резистора 6.3. По мере разряда конденсатора 6.4 его напряжение (инерционный сигнал) убывает и достигает значения, при котором транзистор 6.1 из состояния насыщения переходит в активное состояние. При активном состоянии транзисторов 5.1 и 6.1 разница между мгновенными значениями промежуточного и инерционного сигналов достигает небольшого значения, при котором компаратор 7 возвращается в исходное состояние, прерывает поступление напряжения на свой вход 7.3 и соответственно формирование на выводах 9 и 10 выходного дискретного сигнала.

После выполнения описанных настройки и проверки устройства его прикрепляют к рельсу (см. фиг.2) и начинают эксплуатировать без выполнения каких-либо дополнительных операций по настройке. Рельс находится в области пространства, которое пронизывают части 4 и 6 основного потока (см. фиг.2), и поэтому оказывает влияние на разбаланс моста 1 и соответственно на значение низкого уровня входного непрерывного сигнала. Интенсивность такого влияния рельса зависит от его приближения к источникам основного потока (катушкам 3.6 и 3.7), которое колеблется из-за неточности установки на рельс устройства, отклоненных размеров катушек 3.6 и 3.7, температурных изменений размеров деталей крепления устройства к рельсу.

Указанные факторы неизбежны в процессе эксплуатации устройства и влияют на его работу следующим образом. У настроенного устройства низкий уровень входного непрерывного сигнала имеет одно значение. У настроенного и закрепленного на рельсе устройства низкий уровень входного непрерывного сигнала имеет иное (большее) значение и зависит от изменяющейся случайным образом точности соблюдения расстояния между рельсом и катушками 3.6 и 3.7. При этих значениях низкого уровня входного непрерывного сигнала обеспечиваются необходимые для правильного функционирования устройства близкие значения промежуточного и инерционного сигналов и значения входного непрерывного сигнала высокого уровня, необходимые для формирования выходного сигнала.

Под воздействием случайных влияний (температура окружающей среды, оседание металлической пыли, старение материалов элементной базы), которые имеют место в процессе эксплуатации и воздействуют в течение времени, превышающего постоянную времени заряда конденсатора RC-цепи, меняется в конечном счете напряжение резистора 5.2. Напряжение конденсатора 6.4 (инерционный сигнал) успевает отслеживать изменения напряжения резистора 5.2 с такой точностью, при которой разница мгновенных значений этих сигналов меньше напряжения, необходимого для того, чтобы компаратор 7 сработал и начал формировать выходной дискретный сигнал. Благодаря описанным свойствам устройства оно поставляется в настроенном состоянии, после установки и в процессе эксплуатации не настраивается, сохраняет способность правильно функционировать при воздействии случайных влияний и имеет повышенный срок службы.

Фиксация проследования колес осуществляется в такой последовательности.

При отсутствии колеса на контролируемом отрезке рельса в прикрепленном к нему устройстве выполняются описанные выше операции: создают основной и дополнительный магнитные потоки, формируют входной непрерывный сигнал низкого уровня, осуществляя для этого взаимодействие дополнительного потока с соответствующей частью основного потока, преобразуют входной непрерывный сигнал низкого уровня в промежуточный непрерывный сигнал, получают из него инерционный непрерывный сигнал и сравнивают мгновенные значения промежуточного и инерционного сигналов. Оба сравниваемых сигнала имеют близкие значения и компаратор не формирует выходной дискретный сигнал.

Во время проследования по контролируемому отрезку рельса колеса оно перемещается через область пространства, которая пронизывается частями 4 и 6 основного потока (см. фиг. 2). Когда колесо находится в этой области, то устройство работает в такой же последовательности, как и при описанной проверке правильности функционирования. При этом формируют входной непрерывный сигнал высокого уровня, этим сигналом замещают входной непрерывный сигнал низкого уровня и увеличивают промежуточный сигнал. Инерционный сигнал увеличивается тоже, но медленнее промежуточного сигнала, меньше его по величине и не успевает отслеживать его изменения. Пока колесо двигается по контролируемому отрезку рельса, разница мгновенных значений этих сравниваемых компаратором сигналов обеспечивает его срабатывание и он формирует выходной дискретный сигнал в виде импульса напряжения длительностью, равной времени следования колеса по контролируемому отрезку рельса. Выходной дискретный сигнал с выводов 9 и 10 поступает в устройства обработки дискретных сигналов.

После выхода колеса за пределы контролируемого отрезка рельса устройство приходит в исходное состояние готовности для фиксации проследования очередного колеса. При этом формируют входной сигнал низкого уровня, этим сигналом замещают входной сигнал высокого уровня и до момента появления следующего колеса уменьшают промежуточный и инерционный сигналы до близких значений, при которых компаратор прерывает формирование выходного дискретного сигнала. Во время перемещения по контролируемому отрезку следующего колеса осуществляется фиксация его проследования в описанной последовательности.

Источники информации 1. Ж. Аш с соавторами. Датчики измерительных систем. М.: Мир, 1992, книга 1, с. 408-411.

2. Виленский П.И. и др. Бесконтактные путевые выключатели (Библиотека по автоматике. Вып. 654). М.: Энергоатомиздат, 1985, с.4-5.

3. Технические средства диагностирования: Справочник В.В. Клюев и др. М. : Машиностроение, 1989. с. 624-625.

4. Бухгольц В. П. и др. Путевые датчики контроля подвижного состава на рельсовом транспорте. М.: Транспорт, 1975, с. 16-20.

Формула изобретения

1. Способ фиксации проследования колес рельсового транспорта через контролируемый отрезок рельса, согласно которому создают магнитное поле основного переменного потока, часть которого замыкают через контролируемые отрезок рельса и расположенную возле этого отрезка область пространства, пересекаемую колесами, при пересечении колесом указанного магнитного поля формируют входной непрерывный сигнал высокого уровня и фиксируют проследование соответствующего колеса по выходному дискретному сигналу, который получают путем преобразования входного сигнала, осуществляя сравнение в процессе преобразования двух соответствующих электрических сигналов, отличающийся тем, что во время отсутствия колес на контролируемом отрезке формируют входной непрерывный сигнал низкого уровня, соответствующий входной сигнал преобразуют в промежуточный сигнал, из которого получают сигнал, не успевающий отслеживать изменения промежуточного сигнала, - инерционный непрерывный сигнал, при этом последние два сигнала используют для упомянутого сравнения, а выходной дискретный сигнал формируют, когда мгновенное значение промежуточного непрерывного сигнала превышает мгновенное значение инерционного непрерывного сигнала.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения входных непрерывных сигналов низкого уровня образуют магнитное поле дополнительного переменного потока и осуществляют его регулируемое взаимодействие с частью основного переменного потока, замыкающейся помимо упомянутых отрезка рельса и области пространства.

3. Устройство для осуществления способа по п. 1 или 2, содержащее контролирующий мост из индуктивных двухполюсников, выполненных с возможностью использования в качестве источников основного переменного потока, подключенный входной диагональю к выходной обмотке трансформатора преобразователя постоянного напряжения в переменное, выходной - через разделительный трансформатор ко входу выпрямителя, компаратор и выводы для подключения к источнику постоянного напряжения и устройствам обработки выходных дискретных сигналов, отличающееся тем, что снабжено согласующим, инерционным звеньями и источником дополнительного переменного магнитного потока, причем согласующее звено подключено входом к выходу выпрямителя и выходом к соответствующему входу компаратора, вход инерционного звена соединен с выходом согласующего звена, а выход - с соответствующим входом компаратора, при этом преобразователь, согласующее и инерционное звенья, компаратор выполнены с возможностью питания одного источника постоянного напряжения, мост состоит из четырех индуктивных двухполюсников, первый двухполюсник со вторым и третий двухполюсник с четвертым имеют сильные индуктивные связи, во входной диагонали моста соединены соответствующими одноименными выводами первый двухполюсник с четвертым и второй двухполюсник с третьим, а выходная диагональ моста образована соответствующими разноименными выводами первого и третьего, второго и четвертого двухполюсников, источник дополнительного переменного потока выполнен с возможностью его регулируемого взаимодействия с переменными магнитными потоками двухполюсников моста.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что компаратор выполнен на основе интегральной микросхемы, согласующим звеном является цепь из последовательно соединенных первого резистора и транзистора р-n-р, инерционное звено содержит цепь из последовательно соединенных второго резистора и транзистора n-р-n, зашунтированного RC-цепью из последовательно соединенных третьего резистора и конденсатора, причем вывод базы транзистора р-n-р является входом, а общий вывод эмиттера этого транзистора и первого резистора - выходом согласующего звена, имеющим возможность соединения с прямым входом микросхемы, вывод коллектора транзистора р-n-р и другой вывод первого резистора предназначены для подключения к источнику постоянного напряжения, вывод базы транзистора n-р-n является входом, общий вывод третьего резистора и конденсатора RC-цепи выходом инерционного звена, который имеет возможность подключения к инверсному входу микросхемы, соответствующий вывод второго резистора, общий вывод коллектора транзистора n-р-n и конденсатора RC-цепи предназначены для подключения к источнику постоянного напряжения, при этом постоянная времени заряда конденсатора RC-цепи превышает время следования колеса по контролируемому отрезку рельс, соответствующее минимальной скорости движения рельсового транспорта, при которой обеспечивается надежная фиксация проследования колес, а постоянная времени разряда этого конденсатора меньше постоянной времени заряда и промежутка времени между поступлениями на контролируемый отрезок рельса колес рельсового транспорта, движущегося с максимальной скоростью, при которой обеспечивается надежная фиксация проследования колес.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что первый, второй, третий и четвертый индуктивные двухполюсники выполнены в виде бифилярных согласно включенных обмоток одной и другой плоских воздушных катушек индуктивности, которые располагаются ниже головки рельса, причем одна катушка находится над другой катушкой.

6. Устройство по п. 3 или 5, отличающееся тем, что источник дополнительного переменного потока выполнен на основе короткозамкнутого витка, который располагается в области пространства, пронизываемой частью основного переменного потока, замыкающегося помимо упомянутых отрезка рельса и расположенной возле него области пространства, и имеет возможность соответствующих перемещений относительно катушек индуктивности.

7. Устройство по п. 3 или 5, отличающееся тем, что в качестве источника дополнительного переменного потока применен трансформатор преобразователя постоянного напряжения в переменное, причем трансформатор располагается в области пространства, пронизываемой частью основного переменного потока, замыкающегося помимо упомянутых отрезка рельса и расположенной возле него области пространства, и имеет возможность соответствующих перемещений относительно катушек индуктивности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2