Спосіб виміру швидкості рейкового транспортного засобу і пристрій для реалізації способу

1 Спосіб для виміру швидкості транспортного засобу, що оснащений антеною і рухається по залізничних коліях із двома рейками, сконструйованих у вигляді ділянок коли, відомих як "блок-секцм", розділених електричними вузлами, кожний з яких складається з двох блоків настроювання (TU F1 і TU F3) і заданої ділянки коли, розташованої між ними, причому кожний із блоків настроювання здійснює електричний зв'язок із сусідньою ділянкою коли, яка являє собою "блок-секцію", який відрізняється тим, що як мінімум два стрибки напруги або струму в сигналі детектуються антеною, встановленою на транспортному засобі, який рухається по залізничній коли в безпосередній близькості від першого і другого блоків настроювання (TU F1 і TU F3) одного й того ж електричного вузла, з метою виміру швидкості транспортного засобу, що рухається по залізничних коліях 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що перший стрибок має місце, коли вісь проходити рівень першого блоку настроювання (TU F1), який працює на частоті F1 3 Спосіб за пп 1 або 2, який відрізняється тим, що другий стрибок має місце при впливі електричного поля на частоті F1 першого блоку настроювання (TU F1) 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що другий стрибок має місце при створенні електричного або магнітного поля поблизу другого блоку настроювання (TU F3) 5 Спосіб за будь-яким з пп з 1 по 4, який відрізняється тим, що електричне або магнітне поле генерується струмом, який пропорційний струму, що виникає при подачі напруги на перший блок настроювання (TU F1) 6 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що поле генерується струмом, що виникає при подачі вищевказаної напруги 7 Спосіб за пп 1-3, який відрізняється тим, що електричне поле створюється напругою, що подається послідовно з напругою з другою частотою F3 другого блоку настроювання (TU F3) 8 Спосіб за п 7, який відрізняється тим, що напруга, яка подається послідовно, пропорційна одній з поданих на перший блок настроювання (TU F5) 9 Спосіб за пп 1-3, який відрізняється тим, що електричне поле створюється в результаті подачі струму на генератор напруги, що міститься в другому блоці настроювання, при цьому даний струм протікає по петлі, встановленій між рейками 10 Спосіб за п 9, який відрізняється тим, що вищевказаний струм пропорційний струму, який виникає при подачі напруги на перший блок настроювання (TU F1) 11 Спосіб за п 10, який відрізняється тим, що вищевказаний сигнал фільтрується на частоті F1 напруги, що подається на перший блок настроювання (TU F1) 12 Пристрій для реалізації способу за пп 1-11, в якому залізничні коли сконструйовані у вигляді блок-секцій, розділених електричними вузлами, кожний з яких складається як мінімум із двох блоків настроювання (TU F1 і TU F3) і заданої ділянки коли, розташованої між ними, який відрізняється тим, що передбачено засоби, які забезпечують генерацію як мінімум двох стрибків струму або напруги в сигналі, що детектується антеною, яка є на транспортному засобі, що рухається по залізничних коліях, у безпосередній близькості від першого і другого блоків настроювання (TU F1 і TU F3) одного й того ж електричного вузла 13 Пристрій за п 12, який відрізняється тим, що вищевказані засоби складаються з петлі (4), що розміщена поблизу другого блоку настроювання (TU F3) і живиться від джерела живлення струмом на частоті першого блоку настроювання (TU F1) 14 Пристрій за п 13, який відрізняється тим, що петля (4) включається послідовно з першим блоком настроювання (TU F1) О О> 1 ю 57179 15 Пристрій за п 12, який відрізняється тим, що вищевказані засоби складаються з генератора напруги (5), що працює на частоті F1 першого блоку настроювання (TU F1), включеного послідовно з другим блоком настроювання (TU F3) 16 Пристрій за п 12, який відрізняється тим, що вищевказані засоби складаються з генератора струму (6), включеного паралельно з другим бло ком настроювання (TU F3) через петлю, встановлену між рейками 17 Пристрій по будь-якому з пп 12-16, який відрізняється тим, що антена на борту транспортного засобу розташована перед першою віссю (3) разом з ланцюгом приймача, з'єднаним з антеною, і оснащена фільтром, настроєним на частоту F1 Даний винахід представляє спосіб для виміру швидкості транспортного засобу, що прямує по залізничних коліях Даний винахід представляє також пристрій для реалізації даного способу В даний час існують різні системи для визначення швидкості потягу, який рухається по залізничних коліях Зокрема, пропонувалося використовувати датчик на осі для визначення швидкості потягу, що рухається по коліях Однак, такий вимір швидкості не завжди досить точний і, зокрема, може не враховувати небезпеки пробуксовки коліс, яка виникає через кліматичні умови (мороз або сніг) або наявності опалих листів на рейках Також пропонувалося розміщувати два або три датчики на різних осях з метою досягнення більшої точності Однак, цього недостатньо з точки зору управління ризиками Також з практики відоме встановлення маяків уздовж залізничних колій з метою вимірювання швидкості транспортного засобу, який рухається по цих коліях У цьому випадку маяки, встановлені на ВІДОМІЙ І фіксованій відстані, випромінюють сигнал Транспортний засіб, проходячи близько від маяка, визначає за допомогою антени проходження першого маяка і вимірює час до проходження другого маяка Швидкість легко визначається за відомою відстанню між маяками і часом, витраченим транспортним засобом для подолання цієї відстані Однак маяки розташовані через відносно велику відстань один від одного, що приводить до вимірювання, власне кажучи, середньої швидкості на ДІЛЯНЦІ КОЛИ ним блоком настроювання, і невеликих ділянок коли (15 - 30м), розташованих між цими двома блоками настроювання Звичайно, перший блок настроювання працює як випромінювач, настроєний на задану частоту, у той час як другий - як приймач, настроєний на іншу частоту Функціями електричного вузла є, по-перше, запобігання поширенню сигналу від одного рейкового ланцюга на сусіднє рейкове коло і, по-друге, здійснення взаємодії між випромінювачем і приймачем із залізничними коліями Відомою практикою є використання електричних вузлів для визначення моменту проходження поїзда Дійсно, при проходженні осі потягу, між двома рейками через вісь потягу виникає коротке замикання, і, таким чином, з'являється можливість визначити положення вищевказаного потягу щодо випромінювача виходячи зі зміни струму на коліях Зокрема, зрозуміло, що сила струму з частотою F1 на рейках перед віссю є великою до тих пір, доки вісь не проходить рівень випромінювача і струм здійснює значний стрибок у момент проходження Також було запропоновано використовувати (документ WO 97/12796) калібровані маяки, які визначають, власне кажучи, миттєву швидкість транспортного засобу, який проходить поблизу їх Маяк випромінює магнітне поле, а транспортний засіб за допомогою встановленої на ньому антени може визначити момент свого входу і виходу з цього поля магнітного випромінювання Звідси визначається час, витрачений транспортним засобом для проходження поля магнітного випромінювання, і, таким чином, обчислюється швидкість транспортного засобу Даний спосіб має недолік, який полягає в необхідності встановлювати вздовж шляхів маяки на певній відстані один від одного Більш ТОГО, відома практика організації ділянок всередині ділянок коли, відомих, як «блок-секцм», які відділені один від одного електричними вузлами Електричний вузол складається з двох блоків настроювання, що функціонують як пристрої електричного зв'язку для ділянок коли, сусідніх з кож ОСІ Документ GB-A-2 153 571 описує приклад рейкового ланцюга, який добре підходить для коротких рейкових ланцюгів довжиною менше 40 метрів, які можуть бути використані в підземному залізничному транспорті У цьому документі відзначається, що між рейками виникає електричне коротке замикання і що блок управління сигналу, який працює із сигналом перемінного струму, розташовується приблизно через 6 метрів для того, щоб настроїти в такий спосіб створену петлю в резонанс на частоті вибраного підлогового сигналу Блок управління сигналу містить у собі конденсатор, величина заряду якого вибирається таким чином, щоб настроїтися в резонанс, і трансформатор, одна з котушок якого підключається послідовно до конденсатора, а ланцюг підлогового сигналу випромінювача або передавача підключається через другу котушку трансформатора Ціллю даного винаходу є пропозиція рішення, яке забезпечує максимальну точність вимірювання швидкості транспортного засобу, який рухається по залізничних коліях Якщо говорити більш докладно, то ціль даного винаходу полягає в тому, щоб запропонувати спосіб, який дозволяє оцінювати середню швидкість незалежно від джерел помилок, які виникають, наприклад, завдяки ковзанню і пробуксовки вісей, і який грунтується на детектуванні в момент часу, коли потяг проходить електричні вузли, які відо 57179 кремлюють різні рейкові ланцюги Ціллю даного винаходу є пропозиція системи, яка б дала можливість уникнути встановлення маяків уздовж залізничних колій Більш детально, даний винахід націлений на використання вже існуючого на залізницяхустаткування, яке складається з рейкових ланцюгів з електричними вузлами Даний винахід представляє спосіб вимірювання швидкості транспортного засобу, оснащеного антеною і такого, що рухається залізничними коліями з двома рейками, сконструйованими у вигляді ділянок коли, відомих як "блок-секцм", розділені електричними вузлами, кожний з яких складається з двох блоків настроювання і заданої ділянки коли, розташованої між ними, причому кожний із блоків настроювання здійснює електричний зв'язок із сусідньою ділянкою коли, що представляє собою "блок-секцію", який відрізняється тим, що як мінімум два стрибки напруги або струму детектуються антеною, встановленою на транспортному засобі, що рухається по залізничній коли в безпосередній близькості від першого і другого блоків настроювання одного й того ж електричного вузла, з метою вимірювання швидкості транспортного засобу, що рухається по залізничних коліях Перший стрибок має місце при проходженні віссю рівня першого блоку настроювання на частоті цього блоку настроювання Другий стрибок виникає під дією електричного поля на частоті першого блоку настроювання Цей другий стрибок створюється за допомогою електричного або магнітного поля в області другого блоку настроювання Це електричне або магнітне поле генерується за допомогою струму, який пропорційний струму, що виникає при подачі напруги на перший блок настроювання Дане поле генерується безпосередньо струмом від вищевказаної напруги ВІДПОВІДНО ДО ІНШОГО втілення винаходу електричне поле виникає при подачі напруги послідовно з напругою з другою частотою другого блоку настроювання Дана напруга, подана послідовно, пропорційно тій, що подається на перший блок настроювання ВІДПОВІДНО ДО ІНШОГО втілення винаходу електричне поле виникає при подачі струму на генератор напруги, що є в другому блоці настроювання, причому даний струм тече по петлі, встановленій між рейками, і вищевказаний струм пропорційний току, що виникає при подачі напруги на перший блок настроювання Сигнал, що детектується антеною, яка розташована на транспортному засобі, що рухається по залізничних коліях, фільтрується на частоті напруги, поданої на перший блок настроювання Даний винахід також представляє пристрій для реалізації описаного способу, в якому залізничні коли виконані у вигляді блок-секцій, розділених електричними вузлами, кожний з яких складається як мінімум із двох блоків настроювання і короткої ділянки коли, розташованої між ними У цьому пристрої передбачені засоби для генерації як мінімум двох стрибків струму або напруги в сигналі, який детектуються антеною, що є на транспортному засобі, який рухається по залізничних коліях, у безпосередній близькості від першого і другого блоків настроювання одного й того ж електричного вузла Фіг 1 представляє еквівалентну електричну схему електричного вузла Фіг 2 представляє еквівалентну схему рейкового ланцюга між двома електричними вузлами, показаних на малюнку 1 Фіг 3 ілюструє ефект впливу осі транспортного засобу на струм у рейках перед віссю до її проходження Фіг 4 ілюструє ефект впливу осі транспортного засобу на струм у рейках після проходження осі Фіг 5 представляє графік струму в рейках перед віссю ВІДПОВІДНО до відомого рівня техніки Фіг 6, 7 і 8 представляють кілька інших втілень даного винаходу Фіг 9 представляє графік струму в рейках перед віссю ВІДПОВІДНО до винаходу Електричний вузол, представлений на фіг1, складається з першого блоку настроювання TU F1, розташованого в першій (ЛІВІЙ) частині, що виступає як випромінювач з ціллю генерації напруги в залізничних коліях на частоті F1 і здійснює електричний зв'язок з першою (лівою) частиною залізничних колій, сусідньою з даним блоком настроювання Другий блок настроювання TU F3, розташований на відстані 15 - 30м здійснює електричний зв'язок з іншою (правою) частиною залізничних колій, сусідньою з даним блоком настроювання Цей другий блок настроювання виступає як приймач на частоті F3 Він може також працювати як випромінювач, який би дозволяв генерувати напругу з частотою F3 Фіг 2 представляє рейковий ланцюг, що складається з декількох ділянок коли, розбитих на блоки-секцм, між якими знаходяться електричні вузли, кожен з яких містить два блоки настроювання, зв'язаних у пари Для частоти F1 два блоки настроювання TU F1 і TU F1' є еквівалентами ємності, яка реалізує настроювання ділянки коли (блоксекція 1), розташованої між цими двома блоками, а два блоки настроювання TU F3 і TU F3' еквівалентні короткому замиканню на тій же частоті (F1) На частоті (F3) сусіднього рейкового ланцюга функції блоків настроювання інвертуються Як показано на фіг 3 і 4, при проходженні осі З між рейками 1 і 2 створюється шунт або коротке замикання Тобто, поведінка струму 1, що генерується на частоті F1 і протікає по коли 1 перед віссю 3, змінюється Як показано на фіг 5, значення струму 1 на частоті F1 залишається високим до моменту, в який вісь досягає випромінювача TUF1, що генерує сигнал на частоті F1 На рівні вищевказаного випромінювача значення струму 1 на частоті F1 падає миттєво, тобто в цій точці має місце перший стрибок 7 Фіг 5 детально представляє зміну струму перед віссю, причому випромінювач TU F1 на осі х служить початком відліку, a TU F3 розташований на відстані 18м Даний винахід полягає в створенні іншого стрибка 8 у безпосередній близькості від другого блоку настроювання TU F3 і використанні цих двох стрибків, що виникають на ВІДОМІЙ відстані з метою обчислення середньої швидкості потягу між цими 8 57179 двома точками, де виникають вищевказані стрибки З цією метою передбачається детектування на борту потягу сигналу, що є результатом наявності магнітного поля, який генерується струмом 1 Напруга V, одержувана відомим способом шляхом фільтрації сигналу антени буде пропорційна струму 1, що протікає в рейках перед віссю 3 Цей сигнал уловлюється принаймні однією антеною відомого типу, встановленою перед першою віссю З Цей сигнал фільтрується на частоті F1 з метою забезпечити детектування двох стрибків 7 і 8 струму 1 Для детектування інших пар стрибків, що виникають в інших рейкових ланцюгах, можуть використовуватися один або кілька інших сигналів з частотою F3 або іншими частотами ВІДПОВІДНО ДО першої реалізації даного винаходу, яка більш докладно представлена на фіг 6, пропонується встановити петлю 4 між рейками 1 і 2 поблизу блоку TU F3, який працює як приймач, що еквівалентно короткому замиканню на частоті F3 Дана петля 4 живиться струмом з частотою F1, який переважно пропорційний току в блоці TU F1 Також переважно підключати дану петлю послідовно з цим блоком Магнітне поле, що генерується петлею 4, звичайно породжує другий стрибок 8, необхідний для реалізації способу ВІДПОВІДНО ДО даного винаходу ВІДПОВІДНО ДО ІНШОГО способу реалізації даного винаходу, що більш конкретно представлений на фіг 7, пропонується підключати генератор напруги 5 з частотою F1 послідовно з блоком TU F3 У цьому випадку блок TU F3 є еквівалентним короткому замиканню для частоти F1 Генератор 5 краще живити від джерела живлення блоку TU F1 Другий стрибок 8 буде одержано під час проходження блоку TU F3 (х = 18м), а напруга буде пропорційна напрузі на блоці TU F1 (випромінювач ФІГ.1 на частоті F1) ВІДПОВІДНО ДО ІНШОЇ реалізації, представленій на фіг 8, генератор струму 6 підключається паралельно до клем блоку TU F1 Струм, що генерується, таким чином, тече по петлі 9, встановленій між двома рейками 1 і 2, створюючи магнітне поле, яке може бути детектоване в цій точці Генератор 6 з частотою F1 переважно підключається послідовно з блоком TU F1, створюючи другий необхідний стрибок 8 На фіг 9 представлений графік залежності струму 1 від відстані, пройденої по рейках від блоку TU F1, що створює перший стрибок при Ом до блоку TU F3, що створює другий стрибок при 18м Можна детектувати сигнал на борту потягу шляхом фільтрації сигналів антени на частоті F1, а також детектувати наявність двох стрибків 7 і 8, зменшення нахилу яких зв'язано з точним положенням блоків TU F1 і TU F3 Традиційно, обробка цих двох виявлених стрибків відбувається за допомогою мікропроцесора, що дає можливість визначити часовий інтервал між детектуванням вищевказаних стрибків Взагалі, знання точної відстані між блоками TU F1 і TU F3 уможливлює обчислення середньої швидкості транспортного засобу, що рухається по вищевказаних залізничних коліях між двома блоками TU F1 і TU F3 Особливо цінним представляється те, що вартість установлення додаткового устаткування відносно низька, і, у такий спосіб, стає можливим відносно точний вимір швидкості потягу, що рухається по залізничним коліям Більш того, вимір цієї швидкості залишається незалежним щодо визначеного розташування маяків, які можна переміщати, наприклад, з-за робіт на залізничних коліях, кліматичних причин, пробуксовки коліс і т д Фіг.2 57179 TUFl 10 TL F: -ISm Фіг.3 ФІГ.4 10, +2 C +30 *4Q dlM) ФІГ.5 ФІГ.6 С LJ Фіг.8 Фіг.7 •26 ',0 a +10 ' 23 -30 Фіг 9 Комп'ютерна верстка Е Гапоненко Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна