Путевой датчик
Владельцы патента RU 2385814:
Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Промэлектроника" (ЗАО "НПЦ "Промэлектроника") (RU)
Изобретение относится к средствам организации и управления движением поездов, а именно к путевым устройствам, взаимодействующим с поездом и приводимым в действие с использованием магнитных свойств материалов, для фиксации момента проследования колесной пары по заданном участку пути. Путевой датчик выполнен с числом катушек индуктивности, равным NX2, а в каждой из N катушек число слоев равно М. Катушки каждого из М спиральных слоев соединены последовательно и согласно для сигнального тока, образуя при этом суммарную индуктивность NX2 катушек всех М спиральных слоев. В качестве обмоточного провода всех катушек индуктивности используется многожильный провод с изоляцией определенной толщины или провод типа «литцендрат». Соединения между каждой парой катушек и входами аппаратуры для выделения полезного сигнала путевых датчиков могут быть выполнены экранированным кабелем, содержащим витые пары. Технический результат заключается в увеличении зоны чувствительности и надежности работы датчика. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к организации и управлению движением поездов, а именно к путевым устройствам, взаимодействующим с поездом и приводимым в действие с использованием магнитных средств, когда необходимо зафиксировать момент проследования колесной пары по заданном участку пути.
Известны путевые датчики, у которых для определения фиксации момента проследования колесной пары по заданному участку пути используется одна катушка индуктивности (Щиголев С.А., Сергеев Б.С. Анализ работы электромагнитного путевого датчика ДПЭП. Электротехника. - 2000. - №5. - С.41, рис.1). Недостатком этого технического решения является то, что использование одной катушки индуктивности обусловливает определенные трудности при определении направления движения подвижного состава по участку пути, что вызывает усложнение схемы исполнительного устройства.
Лучшими характеристиками обладают путевые датчики с двумя катушками индуктивности (Пат. РФ №2089424. Датчик счета колес. / О.В.Галкин, А.Н.Ничипоренко, Ю.Б.Овчинников, А.Н.Хоменков. Опубл. 10.09.1997). Они имеют более широкие функциональные возможности применения на железнодорожном транспорте.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является путевой датчик, содержащий две катушки индуктивности, размещенные рядом друг с другом в одной плоскости на общем плоском основании, включенные согласно для сигнального тока и встречно для внешних электромагнитных полей помех, где каждая из катушек выполнена в виде однослойной плоской спиральной катушки, а геометрические размеры катушек определяют рабочую зону чувствительности путевого датчика при движении подвижного состава (Пат. РФ №2059493. Индуктивный датчик считывания и фиксации факта прохода колеса. / М.М.Чекалин. Опубл. 05.10.1996).
Недостатком этого путевого датчика является недостаточная по высоте зона чувствительности, значительные изменения параметров катушек индуктивности (величины добротности и индуктивности) в диапазоне рабочих частот датчика и недостаточные функциональные возможности использования путевого датчика в устройствах автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта.
Целью изобретения является увеличение зоны чувствительности датчика (по оси, перпендикулярной плоскости датчика), увеличение добротности катушек индуктивности, уменьшение величины изменения параметров катушек индуктивного датчика в диапазоне рабочих частот, а также расширение функциональных возможностей его применения.
Указанная цель достигается тем, что число пар катушек индуктивности в путевом датчике равно N, где N - число каналов обработки информации, а число спиральных слоев каждой из катушек равно М.
Сущность изобретения заключается в том, что:
- по п.1 формулы изобретения - число пар катушек индуктивности путевого датчика равно N, а число спиральных слоек каждой из катушек индуктивности равно М;
- по п.2 формулы изобретения - каждый из М спиральных слоев катушки соединен с рядом расположенным слоем последовательно и согласно для сигнального тока, образуя при этом суммарную индуктивность катушки;
- по п.3 формулы изобретения - в качестве обмоточного провода катушек индуктивности используется многожильный провод;
- по п.4 формулы изобретения - в качестве обмоточного провода катушек индуктивности используется многожильный провод с изоляцией определенной толщины или провод типа «литцендрат»;
- по п.5 формулы изобретения - соединения между каждой парой катушек и входами аппаратуры для выделения полезного сигнала путевых датчиков выполнены экранированным кабелем, содержащим витые пары.
На фиг.1 и 2 приведены конструктивное расположение элементов путевого датчика и катушек индуктивности, а также схема подключения катушек к аппаратуре для выделения полезного сигнала путевых датчиков.
На фиг.1 изображен рельс 1 и движущаяся по нему колесная пара 2 с ребордой 3. При использовании соответствующих механических устройств крепления на определенном расстоянии от рельса 1 и предполагаемого местонахождения движущейся реборды 3 размещена коробка 4 с катушками индуктивности 5.1.1, 5.1.2,…, 5.N.l, 5.N.2. Выходы катушек при помощи соединений 6.1.1, 6.1.2,…, 6.N.1.1, 6.N.2 подключены к входам аппаратуры 7 для выделения полезного сигнала путевых датчиков.
На фиг.2 показана одна из катушек индуктивности путевого датчика, где 8.1,…, 8.М - спиральные слои каждой катушки индуктивности путевого датчика, которые намотаны проводом 9. Здесь условно показано соединение только двух слоев катушки, хотя их число может быть любым. Каждый из М слоев катушки соединен согласно и последовательно с соседними слоями, образуя при этом выходные проводники 6.i.k, где i={1,…N}, k={1, 2}, подключенные к аппаратуре 7 для выделения полезного сигнала путевого датчика.
Путевой датчик работает следующим образом.
При отсутствии в зоне действия путевого датчика реборды 3 колесной пары 2 катушки 5.1.1,…, 5.N.2 имеют определенную индуктивность, которая фиксируется аппаратурой 7 для выделения полезного сигнала. При этом для выделения сигнала используются резонансные свойства индуктивности катушек и других реактивных элементов автогенераторов, установленных в аппаратуре 7. Когда при движении по рельсу 1 колесная пара 2 приближается к катушке индуктивности на определенное расстояние, индуктивность ее (катушки) изменяется, что обусловливает изменение электрических параметров резонансных контуров. При последовательном движении реборды над катушками 5.1.1,…, 5.N.2 происходит аналогично последовательное изменение их индуктивностей. Это фиксируется аппаратурой 7, что позволяет определить не только факт проследования колесной пары 2 над зоной чувствительности путевого датчика, но и направление движения подвижного состава, скорость и ускорение (замедление). Кроме того, при остановке колесной пары 2 в зоне чувствительности датчика и последующем движении колесной пары 2 в ту или другую сторону однозначно определяется направление движения.
Чувствительность путевого датчика к воздействию реборды определяется добротностью катушек 5.1.1,…, 5.N.2, которая зависит от их активного сопротивления. Снижение активного сопротивления катушек достигается увеличением сечения проводов, которыми они наматываются. Поэтому в качестве обмоточных проводов рационально применение многожильного провода с изоляцией. В частности, могут использоваться провода типов МГТФ или ГФ. Применение многожильных обмоточных проводов определяет снижение потерь в резонансных контурах на поверхностный эффект при высоких частотах переменного напряжения. Обычно рабочая частота существующих путевых датчиков лежит в пределах нескольких десятков килогерц, а это определяет практическую значимость влияния поверхностного эффекта на параметры резонансных контуров. Другим средством снижения потерь может служить использование провода типа «литцендрат» с изолированными проводниками взамен многожильных проводов.
Увеличенная толщина изоляции многожильных обмоточных проводов обусловливает снижение распределенной емкости между проводниками, что также способствует повышению добротности резонансных контуров с катушками 5.1.1,…, 5.N.2. Применение многослойных плоских катушек позволяет получить наибольшее значение добротности катушек индуктивности и более стабильные параметры катушек индуктивности в диапазоне рабочих частот датчика с сохранением заданных длины и ширины катушек индуктивности при изменении их высоты. Поэтому в предлагаемом путевом датчике применяются катушки индуктивности, содержащие М спиральных слоев, яри этом суммарная индуктивность катушки обеспечивается последовательным и согласным соединением каждого слоя с соседними слоями.
Увеличение добротности резонансных контуров, в которые входят катушки индуктивности 5.1.1,…, 5.N.2, обеспечивает увеличение зоны чувствительности путевого датчика. Кроме того, распределенное размещение нескольких катушек 5.1.1,…, 5.N.2 вдоль пути следования колесной пары 2 обусловливает более надежную фиксацию полезного сигнала при ее движении. Одновременно с этим увеличение числа катушек расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства за счет возможности получения новых видов информации о проследовавшем над зоной чувствительности подвижном составе.
Следовательно, предлагаемый путевой датчик обеспечивает увеличение зоны чувствительности и надежности работы датчика, а также обусловливает расширение функциональных возможностей его применения.
1. Путевой датчик, содержащий катушки индуктивности, выполненные в виде спирали и размещенные рядом друг с другом на общем плоском основании, включенные согласно для сигнального тока и встречно для внешних электромагнитных помех, образующие рабочую зону чувствительности, ограниченную их геометрическими размерами, и подключаемые к аппаратуре для обработки полезного сигнала с путевого датчика, отличающийся тем, что число пар катушек индуктивности путевого датчика равно N, а число спиральных слоев каждой катушки индуктивности равно М, где N - число каналов обработки полезного сигнала.
2. Путевой датчик по п.1, отличающийся тем, что каждый из М спиральных слоев катушки соединен с соседними слоями последовательно и согласно для сигнального тока, образуя при этом суммарную индуктивность каждой из катушек.
3. Путевой датчик по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве обмоточного провода всех катушек индуктивности используется многожильный провод.
4. Путевой датчик по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве обмоточного провода всех катушек индуктивности используется многожильный провод в изоляции, имеющей определенную толщину, или провод типа «литцендрат».
5. Путевой датчик по п.1 или 2, отличающийся тем, что соединения между каждой парой катушек и входами аппаратуры для выделения полезного сигнала путевых датчиков выполнены экранированным кабелем, содержащим витые пары.
6. Путевой датчик по п.3, отличающийся тем, что соединения между каждой парой катушек и входами аппаратуры для выделения полезного сигнала путевых датчиков выполнены экранированным кабелем, содержащим витые пары.
7. Путевой датчик по п.4, отличающийся тем, что соединения между каждой парой катушек и входами аппаратуры для выделения полезного сигнала путевых датчиков выполнены экранированным кабелем, содержащим витые пары.
