RU2349924C1 - Device to measure rail circuit insulation resistance - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: device designed to measure rail circuit insulation resistance comprises power source, rail circuit, phase shift measurement device, arithmetic computing device with a display. The proposed device additionally incorporates the first and second hardware matching units, receiving relay, first and second comparator, ADC, recording unit and phaser.

EFFECT: higher accuracy and reliability of measurement, higher economic benefits.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии.The invention relates to railway automation and telemechanics and can be used to measure the insulation resistance of the rail line.

Известно устройство измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, реализованное в виде переносного прибора ИСБ-1, состоящее из задающего генератора, усилителя мощности, блоков питания, сопряжения и индикации и эталонного сопротивления. Действие устройства основано на том, что на повышенных частотах (5 кГц) рельсовая линия (l=100-150 м) представляет собой электрически длинную линию, входное сопротивление которой равно волновому, и измеряя входное сопротивление рельсовой линии на измеряемой частоте 5 кГц с помощью предварительно отградуированной шкалы в сопротивлении изоляции, определяется величина сопротивления изоляции [Дмитренко И.Е., Устинский А.А., Цыганков В.И. Измерения в устройствах автоматики, телемеханики и связи на ж.д. транспорте. 3-е изд., перераб. и доп.Учебник для вузов ж.д. транспорта. М.: Транспорт, 1982. - 312 с.].A known device for measuring the insulation resistance of the rail line, implemented in the form of a portable device ISB-1, consisting of a master oscillator, power amplifier, power supplies, interface and indication and a reference resistance. The operation of the device is based on the fact that at higher frequencies (5 kHz) the rail line (l = 100-150 m) is an electrically long line, the input impedance of which is equal to the wave, and measuring the input impedance of the rail line at a measured frequency of 5 kHz using graduated scale in insulation resistance, the value of insulation resistance is determined [Dmitrenko I.E., Ustinsky A.A., Tsygankov V.I. Measurements in automation, telemechanics and communication devices on railway transport. 3rd ed., Revised. and additional textbook for high schools transport. M .: Transport, 1982. - 312 p.].

Недостатком устройства является низкая точность и достоверность, которая зависит от количества проводимых замеров, а также от субъективной оценки величины сопротивления изоляции.The disadvantage of this device is the low accuracy and reliability, which depends on the number of measurements taken, as well as on the subjective assessment of the value of insulation resistance.

Известно устройство измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, реализованное в способе измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, которое состоит из источника питания, рельсовой линии, измерителя уровня напряжения, измерителя фаз, арифметического решающего устройства с узлом индикации [Патент РФ №2176800. Способ измерения сопротивления изоляции рельсовой линии. Е.М.Тарасов, А.С.Белоногов. МПК G01R 27/16, опубл. 10.12.2001 г., БИ №34, 2001].A known device for measuring the insulation resistance of a rail line, implemented in a method for measuring the insulation resistance of a rail line, which consists of a power source, a rail line, a voltage level meter, a phase meter, an arithmetic solving device with an indication unit [RF Patent No. 2176800. The method of measuring the insulation resistance of the rail line. E.M. Tarasov, A.S. Belonogov. IPC G01R 27/16, publ. December 10, 2001, BI No. 34, 2001].

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения из-за того, что в качестве опорного напряжения, относительно которого вычисляется фаза напряжения на входе рельсовой линии, принято напряжение сети переменного тока, фаза которого отличается от фазы напряжения питающего конца рельсовой линии.The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement due to the fact that as a reference voltage, relative to which the phase of the voltage at the input of the rail line is calculated, AC voltage is adopted, the phase of which differs from the phase of the voltage of the supply end of the rail line.

Техническим результатом является повышение точности измерения сопротивления изоляции рельсовой линии за счет синхронизации опорного напряжения с напряжением питающего конца рельсовой линии.The technical result is to increase the accuracy of measuring the insulation resistance of the rail line due to synchronization of the reference voltage with the voltage of the supply end of the rail line.

Технический результат достигается тем, что в устройство измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, содержащее источник питания, рельсовую линию, измеритель сдвига фаз, арифметическое решающее устройство с блоком индикации, дополнительно введены первый и второй блоки согласования аппаратуры, приемное реле, первый и второй компараторы, аналого-цифровой преобразователь, блок регистрации и фазовращатель, причем источник питания через фазовращатель подключен к входу второго компаратора, а через первый блок согласования аппаратуры - к питающему концу рельсовой линии, приемный конец которой через второй блок согласования аппаратуры подключен к выводам приемного реле, к которому также подсоединены входы аналого-цифрового преобразователя и первого компаратора, выход которого подключен к первому входу измерителя сдвига фаз, ко второму входу которого подключен выход второго компаратора, а выход - к первому входу арифметического решающего устройства, ко второму входу которого подключен выход аналого-цифрового преобразователя, а выход - к блоку индикации и регистрации.The technical result is achieved by the fact that in the device for measuring the insulation resistance of a rail line containing a power source, a rail line, a phase shift meter, an arithmetic solving device with an indication unit, the first and second units for matching the equipment, a receiving relay, the first and second comparators, analog a digital converter, a recording unit and a phase shifter, the power supply being connected through the phase shifter to the input of the second comparator, and through the first block of equipment matching - to the supply end of the rail line, the receiving end of which is connected through the second equipment matching unit to the terminals of the receiving relay, to which the inputs of the analog-to-digital converter and the first comparator are connected, the output of which is connected to the first input of the phase shift meter, to the second input of which the output is connected the second comparator, and the output to the first input of the arithmetic solver, to the second input of which the output of the analog-to-digital converter is connected, and the output to the display and registration unit.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, на фиг.2 - графики изменения напряжений питающего U₁ и приемного U₂ концов рельсовой линии.Figure 1 presents the structural diagram of a device for measuring the insulation resistance of the rail line, figure 2 - graphs of the voltage changes of the supply U ₁ and receiving U _{2 the} ends of the rail line.

Устройство измерения сопротивления изоляции рельсовой линии состоит из источника питания 1, первого блока согласования аппаратуры 2, рельсовой линии 3, второго блока согласования аппаратуры 4, приемного реле 5, аналого-цифрового преобразователя 6, первого компаратора 7, измерителя сдвига фаз 8, второго компаратора 9, арифметического решающего устройства 10, блока индикации и регистрации 11, фазовращателя 12.A device for measuring the insulation resistance of a rail line consists of a power source 1, a first unit for matching equipment 2, a rail line 3, a second block for matching equipment 4, a receiving relay 5, analog-to-digital converter 6, a first comparator 7, a phase shift meter 8, and a second comparator 9 , arithmetic solving device 10, display and registration unit 11, phase shifter 12.

Устройство измерения сопротивления изоляции рельсовой линии работает следующим образом.A device for measuring the insulation resistance of a rail line operates as follows.

В нормальном режиме, когда напряжение U₁ питающего конца рельсовой линии от источника питания 1, синхронизированное фазовращателем 12, проходит через «0» в момент времени t=t₀ (фиг.2), на выходе второго компаратора 9 появляется логическая «1», запускающая отсчет начальной фазы в измерителе сдвига фаз 8. Напряжение от источника питания 1 через блоки согласования 2 и 4, рельсовую линию 3 поступает на приемное реле 5, а затем на первый компаратор 7. В момент времени t=t₁, когда напряжение U₂ приемного конца рельсовой линии пройдет через «0», и на выходе первого компаратора 7 появляется логическая «1». В момент времени t=t₁ происходит остановка измерителя сдвига фаз 8. Из-за индуктивного характера сопротивления рельсовой линии фаза напряжения U₂ отстает от фазы напряжения U₁. Разность фаз напряжений φ_U1-φ_U2=φ₀ составляет фазу напряжения на выходе рельсовой линии. Результат вычисления вводится в арифметическое решающее устройство 10.In normal mode, when the voltage U _{1 of the} supply end of the rail line from the power source 1, synchronized by the phase shifter 12, passes through “0” at time t = t ₀ (figure 2), the logical “1” appears at the output of the second comparator 9, which starts the initial phase count in the phase shift meter 8. The voltage from the power source 1 through matching blocks 2 and 4, the rail line 3 is supplied to the receiving relay 5, and then to the first comparator 7. At the time t = t ₁ , when the voltage U ₂ the receiving end of the rail line passes through "0", and the output of the of the first comparator 7, a logical “1” appears. At time t = t ₁ , the phase-shift meter stops 8. Due to the inductive nature of the resistance of the rail line, the voltage phase U ₂ lags behind the voltage phase U ₁ . The voltage phase difference φ _U1 -φ _U2 = φ ₀ is the phase of the voltage at the output of the rail line. The result of the calculation is entered into the arithmetic solver 10.

В это же время и амплитудное значение напряжения U₂ приемного конца рельсовой линии в цифровой форме с выхода аналого-цифрового преобразователя 6 вводится в арифметическое решающее устройство 10.At the same time, the amplitude value of the voltage U _{2 of the} receiving end of the rail line in digital form from the output of the analog-to-digital Converter 6 is entered into the arithmetic solver 10.

В арифметическом решающем устройстве 10 вычисляется фактическая величина сопротивления изоляции рельсовой линии по формуле: R_иф=К₀+К₁U₂+K₂φ₀+K₃U₂φ₀, где К₁, К₂, К₃ - коэффициенты уравнения, которые определяются так же, как и в прототипе.In the arithmetic solving device 10, the actual value of the insulation resistance of the rail line is calculated by the formula: R _IF = K ₀ + K ₁ U ₂ + K ₂ φ ₀ + K ₃ U ₂ φ ₀ , where K ₁ , K ₂ , K ₃ are the coefficients of the equation which are defined in the same way as in the prototype.

Арифметическое решающее устройство 10 в интервале времени t=t₂-t₁ вычисляет текущее значение сопротивления изоляции рельсовой линии, и результаты выводятся на монитор и записываются в память блока индикации и регистрации 11. Набор текущих фактических сопротивлений изоляции рельсовой линии составляет архив, используемый при диагностике и прогнозировании состояний напольных устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.The arithmetic solver 10 in the time interval t = t ₂ -t ₁ calculates the current value of the insulation resistance of the rail line, and the results are displayed on the monitor and recorded in the memory of the display and registration unit 11. A set of current actual insulation resistance of the rail line is used for diagnostics and forecasting the state of outdoor devices of railway automation and telemechanics.

В интервале времени t₄≥t≤t₂ цикл измерений и вычислений повторяется.In the time interval t ₄ ≥t≤t _{2 the} cycle of measurements and calculations is repeated.

Предложенное устройство измерения сопротивления изоляции рельсовой линии позволяет повысить точность и достоверность измерения, перейти к техническому обслуживанию напольных устройств рельсовых цепей «по состоянию», существенно повысить культуру обслуживания, исключить необоснованные простои поездов у «ложных» запрещающих светофоров, что значительно увеличит участковую скорость и сократит экономические потери.The proposed device for measuring the insulation resistance of the rail line allows you to increase the accuracy and reliability of the measurement, go to the maintenance of floor devices of rail circuits "as", significantly improve the service culture, eliminate unreasonable train downtime at the "false" prohibit traffic lights, which will significantly increase the local speed and reduce economic losses.

Claims (1)

Устройство измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, содержащее источник питания, рельсовую линию, измеритель сдвига фаз, арифметическое решающее устройство с блоком индикации, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый и второй блоки согласования аппаратуры, приемное реле, первый и второй компараторы, аналого-цифровой преобразователь, блок регистрации и фазовращатель, причем источник питания через фазовращатель подключен к входу второго компаратора, а через первый блок согласования аппаратуры - к питающему концу рельсовой линии, приемный конец которой через второй блок согласования аппаратуры подключен к выводам приемного реле, к которому также подсоединены входы аналого-цифрового преобразователя и первого компаратора, выход которого подключен к первому входу измерителя сдвига фаз, ко второму входу которого подключен выход второго компаратора, а выход - к первому входу арифметического решающего устройства, ко второму входу которого подключен выход аналого-цифрового преобразователя, а выход - к блоку индикации и регистрации. A device for measuring the insulation resistance of a rail line containing a power source, a rail line, a phase shift meter, an arithmetic solving device with an indication unit, characterized in that the first and second units for matching the equipment, a receiving relay, the first and second comparators, analog a digital converter, a recording unit, and a phase shifter, and the power source is connected through the phase shifter to the input of the second comparator, and through the first block of equipment matching, to the power supply a rail line, the receiving end of which is connected to the terminals of the receiving relay through the second equipment matching unit, to which the inputs of the analog-to-digital converter and the first comparator are connected, the output of which is connected to the first input of the phase shift meter, the second input of which is connected to the output of the second comparator, and the output is to the first input of the arithmetic solver, to the second input of which an analog-to-digital converter output is connected, and the output to the display and registration unit.

Images