Лекция 7. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ      ТОЧЕЧНЫХ ПУТЕВЫХ ДАТЧИКОВ СЧЕТА ОСЕЙ

Надежная работа СЖАТ, имеющих в своем составе дат­чики для счета осей (ДСО), во многом зависит от достовернос­ти первичной информации, по­ступающей от них. Например, ошибки в счете осей подвижного состава приводят к нарушению контроля теплового состояния букс в экс­плуатируемых сейчас системах ДИСК-Б, ПОНАБ и КТСМ. В настоящее время имеются различные схемные и кон­структивные решения ДСО, отличающиеся по используемым видам систем и методам обработки первичной информа­ции. В дальнейшем познакомимся с некоторыми видами ДСО [2, 8, 15, 20].

7.1. Магнитный точечный датчик про­хода колес

В датчиках магнитного типа, информацион­ный сигнал формируется на основе эффекта электро­магнитной индукции. Сигнал дви­жения оси (биполярный импульс напряжения) возникает при пе­ремещении гребня колеса над датчиком. Импульс достаточно просто обрабатывается электронными устройствами системы (например, пороговыми) и отождествляется с проходом оси над датчиком. Амплитуда импульса падает с уменьшением скорости состава, и при остановках колеса над дат­чиком напряжение практически отсутствует, поэтому рассматриваемый, датчик имеет информационное ограничение по скоростному диапазону [20].

Датчик про­хода колес типа ПБМ-56, используемый в устройствах обнаружения перегретых букс и на сортировочных горках. Принцип действия датчика основан на наведении в катушке ЭДС индукции за счет изменения величины магнитного по­тока при проходе гребня колеса 4 (рис.7.1) в воздушном зазоре. Датчик состоит из кронштейна 1, катушки 2, постоянного магнита 3, скобы 6 и соединительного кабеля 8. С помощью кронштей­на, скобы и гайки 7 датчик крепится к подошве рельса 5. По­стоянный магнит установлен на кронштейне таким образом, что его поток замкнут через кронштейн, рельс и воздушный зазор между головкой рельса и одним из полюсов магнита.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.1. Датчик прохода колес ПБМ-56

 

Относительно простая конст­рукция датчика (магнит и обмот­ка) обусловливает его невысо­кую стоимость. К недостаткам датчиков маг­нитного типа можно отне­сти большие размеры,  большое содержание меди и наличие сильного магнита. Это провоцирует вандализм и, в ко­нечном счете, увеличивает зат­раты на обслуживание.

В мо­мент приближения гребня колеса к зоне  действия  датчика магнитный поток в цепи увеличивается и достигает своего мак­симального значения, когда колесная пара находится над датчиком. При этом в катушке индуктивности наводится колоколообразный импульс напряжения. Когда гребень колеса удаляет­ся из зоны действия датчика, магнитный поток в цепи уменьша­ется и датчик вырабатывает импульс напряжения обратной полярности. Амплитуда и длительность выходных сигналов дат­чика определяются скоростью изменения магнитного потока, т. е. скоростью движения поезда. Нижний предел скорости движе­ния поезда, при котором сигналы с датчика превышают уровень наводок со­ставляет 5 км/ч.

В магнитоиндукционном точечном путевом датчике используется генераторный первичный преобразователь, основанный на принципе электромагнитной индукции, закон которой выражается формулой

                                                                                       (7.1)  где    – индуктируемая в катушке электродвижущая сила (ЭДС);  – число витков в катушке;  – магнитный поток пронизывающий витки катушки.

7.2. Вибродатчики, используемые в подсистеме ДИСК-К

Вибродатчик является виброизмерительным пpеобpазователем инерционного действия с пьезоэлектрическим чувствительным элементом, работающим в режиме акселерометра. Амплитуда электрического сигнала на вы­ходе   акселерометра прямо пропорциональна амплитуде ускорения рельса, к ко­торому крепится вибродатчик [52] .

Вибpодатчик состоит из двух основных частей: державки и акселеpометpа с соединительным радиочастотным коаксиальным кабелем. Принцип действия акселеpометpа основан на использовании прямого пьезо­эффекта, то есть свойства пьезокерамики генерировать элек­трический заряд под действием приложенной к пьезоэлементам механической силы.

При установке вибpодатчика на подошву рельса корпус акселеpометpа  будет воспринимать вибрацию рельса. Если, например, корпус будет перемещаться вверх, то, вследствие стремления инерционного груза сохранить состояние покоя, пьезоэлементы под действием силы F = ma (где m - масса инерционного груза; a - ускорение рельса) будут сжиматься.  Возникающий  при этом на электродах пьезоэлементов электрический заряд Q пропорционален ам­плитуде ускорения. Напряжение U на входе виброизмерительного   усилителя прямо пропорционально заряду Q и обратно пропорционально электрической ем­кости С,  равной сумме емкостей акселерометpа с выводным кабелем С_а, внеш­него соединительного кабеля С_к и входной цепи согласующего усилителя С_у

 

,                                     (7.2)

 

где  - пьезомодуль керамики ЦТС-19.

Коэффициент преобразования акселерометpа по напряжению равен

 

                                             ,                                               (7.3)

где  и  - соответственно пиковые значения напряжения на выходе аксе­лерометpа и ускорения (в единицах g - ускорение свободного падения,  g = 9.8 м/с²), вызвавшего появление сигнала напряжением U_п.

Таким образом, напряжение сигнала на выходе акселеpометpа будет:

                                                                                                                     

                                , мВ  ,                                      (7.4)

                                                          

Так как акселеpометp соединяется с виброизмерительным усилителем, имеющим входную емкость С_у, дополнительным коаксиальным кабелем с погонной емкостью С_к, то коэффициент преобразования акселеpометpа, приведенный ко входу ВИУ, можно определить по формуле:                     

                                                ,                                                (7.5)

 

где  - собственная емкость акселерометра с инвентарным соединительным    кабелем (с которым производилась его калибровка), пФ;  - погонная емкость дополнительного кабеля, пФ/м;  - емкость входной цепи усилителя (масштабного конденсатора, шун­тирующего вход согласующего усилителя), пФ.

Из приведенных формул видно, что для обеспечения высокой чувствитель­ности виброизмерительного тракта необходимо стремиться к уменьшению длины соединительных кабелей и емкости масштабного конденсатора.

Виброизмерительный усилитель предназначен для масштабного усиления  сигналов вибродатчиков (пьезоакселерометров), пропорциональных ускорениям рельсов, двухкратного интегрирования этих сигналов для получения вспомога­тельного сигнала, пропорционального виброперемещениям рельсов, и форми­рования выходного диагностического сигнала по максимальному значению (модулю) виброускорений или виброперемещений рельсов при динамическом воздействии их с дефектным колесом.

Если при ударе колеса с ползуном глубиной 1,0 мм возни­кают ускорения рельса порядка 200 (для грузового вагона в зимних условиях), то на входе согласующего усилителя будет сигнал амплитудой 0,6÷1,8 В в зависимо­сти от коэффициента преобразования акселерометров, подобранных в ком­плект ДИСК-К.

7.3. Индуктивные датчики  в системе счета осей

Следующая группа датчиков характеризуется формированием информационных сигналов о дви­жении оси вагона путем амплитудной мо­дуляции выходного напряжения ДСО. К их числу относятся датчики индуктивного типа [20]. Чувствительным элементом датчика являются катушки индуктивнос­ти, параметры которых изменя­ются при движении колеса над ними. Катушки питаются пере­менным током. Выходной сигнал датчика — амплитуда напряжения.

ДСО с использованием амп­литудной модуляции имеют тот же недостаток, что и датчик маг­нитного типа. Передаваемая ими информация искажается под дей­ствием электромагнитных помех, следовательно, не обеспечива­ется передача информации об осях на большие расстояния (сотни метров, километры).

Потребность в передаче ин­формационного сообщения на эти расстояния вызвана актив­ным внедрением на дорогах сис­тем контроля занятости перего­на на основе ДСО. При этих системах датчики устанавливают­ся на границах станции, а стан­ционные блоки размещаются в помещениях.

Датчик представляет собой две катушки индуктивности, мон­тируемые по разным сторонам шейки рельса напротив друг дру­га. Катушки имеют длину 600 мм и подключаются специальным ан­тивибрационным кабелем к бло­ку преобразования, размещен­ному в нескольких метрах от рельса. В блоке формируется напряжение питания катушек и выходное напряжение ДСО пре­образуется в помехозащищенный сигнал.

При отсутствии колеса над датчиком выходное напряжение с   катушек   индуктивности преобразуется в две частотные последовательности импульсов. Выходы формирователей последовательностей согласуются с соединительными проводами пи­тания "счетного пункта". В стан­ционной части системы две час­тотные последовательности выделяются фильтрами.

От движения колеса над дат­чиком изменяется коэффициент взаимоиндукции и, в зависимости от направления движения, исче­зает одна или другая частотная последовательность. Формирова­тели "счетного пункта" отключа­ют частотные последовательнос­ти в процессе движения и при остановках. В станционных счет­чиках осей определяется пропа­дание частотного сигнала, по которому устанавливается направ­ление движения и выполняется счет осей.

7.4. Многофункциональные датчики

Многофункциональный датчик (МФД) с частотно-модулированным выходным сигналом разработан и эксплуатируется на Октябрьской железной дороге. На основе МФД и специального электронного блока преобразования сигнала  (конвертера) изготовлены комплекты аппаратуры для системы ДИСК-Б, информационная система контроля занятости перегона, комплект аппаратуры для счета вагонов в отцепах.

Датчик имеет небольшие габариты (210х80х30), массу 700 г и содержит 14 транзисторов. Датчик работоспособен в широком температурном диапазоне ( - 50… +65⁰С), виброустойчив и герметичен, устанавливается внутри колеи между шпал. Широкая поверхность датчика ориентирована к зоне движения гребня посредством крепежного устройства массой 1,5 кг. Небольшая потребляемая мощность (2 Вт) и выходные токовые импульсы свыше 50 мА допускают установку датчика на расстоянии до 5 км от системы автоматики. Для подключения датчика к системе достаточно двух кабельных жил. По этим жилам подается питание и передается информационный сигнал. Для установки датчика требуется несколько минут и в ходе эксплуатации практически не обслуживается.

Для модуляции сигнала ис­пользуются два электронных ге­нератора. Небольшие катушки ин­дуктивности генераторов расположены вдоль широкой по­верхности датчика вблизи зоны движения гребня и разнесены друг от друга на расстояние в несколько сантиметров. Движу­щийся над поверхностью датчи­ка гребень изменяет частоты ге­нераторов и вызывает изменение выходной частоты прямоуголь­ных импульсов датчика. Схем­ное решение датчика выполнено так, что совместно с частотной модуляцией происходит модуля­ция длительности выходного импульса. Это дополнительно повышает помехозащиту и ин­формативность МФД. В результате многолетней эк­сплуатации датчиков было уста­новлено, что для колес вагонов средняя градуировочная харак­теристика имеет вид, показан­ный на рис.7.2. Использование зависимости выходной частоты от положения оси колеса над датчиком расширяет информа­ционные свойства датчика, так как в процессе движения оцени­вается их взаимное положение. Рассмотрим наиболее простой критерий определения прохода оси над датчиком. Считаем, что ось прошла, если частота изме­нялась относительно начального значения Fo как в большую, так и в меньшую сторону.

Например, при движении колеса в сторону увеличения координаты L проис­ходит последовательное измене­ние частоты от Fo до значения F+, затем снова снижается до значения Fo (центр оси совпада­ет с центром датчика по верти­кали) и, наконец, после умень­шения частоты до F- вновь увеличивается до значения Fo. При движении колеса в другом направлении изменение частоты происходит в обратном поряд­ке. Остановка колеса над датчи­ком определяется как длитель­ное получение частоты одного значения, например, Fост.

            Рис.7.2. Градуировочная характеристика многофункционального датчика с

частотно-   модулированным выходным сигналом

 

Частотно-модулированный сиг­нал может обрабатываться сред­ствами вычислительной техники, так как достаточно просто пре­образуется в код. Однако суще­ствование большого количества систем, воспринимающих сигнал о движении оси в виде импульса напряжения, потребовало для со­гласования с ними соответству­ющего преобразования.

Преобразование частотного сигнала МФД в импульс напря­жения происходит в конвертере, функциональная схема которого приведена на рис. 7.3. Кроме пре­доставления информации об осях, в конвертере предусмотрены другие информационные выходы, ко­торые допускают использование МФД в существующих и разра­батываемых системах.

Рис. 7.3.  Схема преобразования частотного сигнала МФД

 

МФД запитывается от источника питания линии (ИПЛ) через измерительный резистор Rи и двухпроводную соединительную линию. На измерительном резис­торе выделяется напряжение, оп­ределяемое током потребления МФД и его выходными прямоу­гольными токовыми импульсами.

Источник питания конвертоера (ИПК) формирует напряже­ние питания для остальных эле­ментов.

После прохождения импульсов через интегрирующую цепь (ИЦ) прямоугольная последовательность преобразуется в пи­лообразную. Это позволяет на­строить компаратор (К) на оптимальный прием и через гальваническую развязку (ГР1) формировать импульсы на входе порта Р1.1 микропроцессорного контролле­ра (МК). МК обрабатывает мгновенные значения частотного сигнала МФД за время, равное периоду следования входных импульсов порта Р1.1.

Алгоритм обработка сигналов МФД включает в себя измере­ние текущих значений периода и длительности импульсов, срав­нение их с исходными значения­ми и установление факта изме­нения (неизменности) частоты. Каждый период в МК принима­ется решение о движении оси, для чего сравниваются резуль­таты обработки периода и дли­тельности импульсов. Оконча­тельное решение принимается по результатам сравнений за не­сколько периодов. Такой спо­соб эквивалентен обработке сиг­налов датчика по нескольким каналам и создает информаци­онно надежную систему. Во вре­мя движения колеса над датчи­ком в МК отслеживаются изменения выходной частоты дат­чика на соответствие градуировочной характеристики и опреде­ляется время движения гребня через зону чувствительности МФД. После установления факта прохода колеса формируется им­пульс напряжения оси, например, через разряд DO регистра РГ.

Выходные информационные сигналы конвертера передаются в систему через гальванические развязки ГР2—ГР4, выполненные на оптоэлектронных парах типа АОТ123. Выходной фототранзи­стор оптопары управляется за­писью соответствующего бита в выходные разряды регистра РГ.

Длительность импульса оси устанавливается программно. Для системы ДИСК-Б нужен биполяр­ный импульс длительностью, рав­ной времени движения гребня над датчиком. Формирование импуль­са другой полярности на "Вых. 2". обеспечивается источником пи­тания Е2 с полярностью, проти­воположной Е1. После оконча­ния импульса с "Вых. 1" (в разряд DO установлен логический 0) в разряд D1 контроллер записы­вает логическую 1, формируя им­пульс противоположной поляр­ности на "Вых. 2". Длительность этого импульса также равна вре­мени движения колеса над дат­чиком. Для системы ДИСК-Б оба выхода объединяются.

В системах ГАЦ, учитывающих направление движения, второй выход исполь­зуется для указания направле­ния движения. На этом выходе импульс напряжения формиру­ется синхронно с импульсом оси только в случае движения в оп­ределенном направлении, напри­мер, с горки.

Третий выход "Вых. 3" кон­вертера предназначен для диаг­ностики работоспособного со­стояния МФД и конвертера со стороны системы. Вид сигнала диагностики определяется конк­ретной системой. Представление работоспособного состояния в виде логической 1 определено требованием использования МФД в системах, обеспечиваю­щих безопасность движения.

После подачи напряжения пи­тания и выхода МК на рабочие алгоритмы в разряде D2 инвер­тируется бит синхронно с по­ступлением импульсов датчика. Формирователь динамической единицы (ФДЕ) при поступлении импульсов с разряда D2 регист­ра зажигает диод гальваничес­кой развязки ГР4, устанавливая логическую 1 на "Вых. З". Пре­кращение появления импульсов на выходе D2 приводит к уста­новке логического 0 на "Вых. З", свидетельствуя о нарушении ра­боты конвертера или датчика.

Аппаратно-программные сред­ства конвертера выявляют ос­новные отказы и информируют об этом систему. Нарушение фун­кционирования МФД может вы­ражаться в изменении тока по­требления или в существенном отличии частот от значений, оп­ределенных градуировочной ха­рактеристикой. Настройка ком­паратора и выбор определенных параметров интегрирующей цепи выявляет отказы, выраженные через изменения тока потребле­ния датчика. Определение этого отказа, как и выявление отказа от существенного изменения ча­стоты, происходит в микропро­цессорном контроллере на про­граммном уровне, позволяя МК снимать посылку импульсов в разряд D2. Отказы в ИПЛ, ИПК, обрывы соединительной линии и выход из строя компаратора так­же вызывают появление сигнала о неработоспособном состоянии [20].

Позиционный отказ (например, из-за несанкционированного съе­ма МФД с рельса) обнаружива­ется в МК через изменения тока потребления или частоты. Для этого разработаны крепежные ус­тройства МФД, обеспечивающие изменение одного из этих пара­метров при его демонтаже. Вве­дение сигнала с ФДЕ в цепь "Вых. 3" позволяет системе получать сведения об отказах в работе МК при "зависании" программ или выходе контроллера из строя (в этом случае прекращается изме­нение значения бита в разряде D2). Исключению "зависаний" спо­собствует генератор сброса ГС, формирующий импульс сброса при "сбоях" программы МК.

Основные элементы конверте­ра расположены на плате разме­рами 100х80 мм. Стабилизаторы источников питания выносятся на отдельную металлическую пласти­ну. В качестве МК используется микросхема АТ89с51, позволяю­щая выполнять обработку сигна­лов МФД при максимальных ско­ростях движения 50—70 м/с.

На основе МФД и конверте­ров изготовлены, всесторонне ис­пытаны и введены в эксплуата­цию комплекты аппаратуры для систем ДИСК-Б, информацион­ная система контроля занятости перегона, комплект аппаратуры для счета вагонов в отцепах.

7.5. Индукционные электромагнитные путевые датчики

Чувствительным элементом датчика являются катушки индуктивности, параметры которых (взаимная индуктивность) изменяются при движении колеса над ним. Выходным сигналом датчика является амплитуда переменного тока. В данной конструкции датчика переменное магнитное поле, создаваемое передающей катушкой W₁ (рис. 7.4), пересекает витки приемной катушкой W₂, расположенной на другой стороне рельса и генерирует в ней ЭДС выходного сигнала.

Форма и расположение обоих катушек и их ферритовых сердечников образуют два магнитных потока Ф₁ и Ф₂, проходящих через первичный преобразователь (обмотку W₂) в противоположных направлениях. При отсутствии колеса преобладает поток Ф₁, который и индуктирует выходной сигнал в виде переменного напряжения U_вых.

 

Рис. 7.4. Индукционный электромагнитный путевой датчик

 Магнитный поток катушки, без учета магнитного потока рассеивания (Ф_р), определяется выражением

 

                   ,                        (7.6) 

 

где: R_ст –  суммарное магнитное сопротивление всех ферромагнитных участков магнитопровода (по которым замыкается магнитный поток пронизывающий обе катушки);R_в - магнитное сопротивление всех воздушных промежутков по которым замыкается магнитный поток Ф₁ пронизывающий
обе катушки; l_ст   –  длина ферромагнитных магнитопроводов; l_в –  длина воздушных промежутков магнитопровода.

Подставляя значение уравнения 7.6 в уравнение 7.1, получим уравнение для определения ЭДС, наводимой в обмотке W₂  первичного преобразователя магнитным потоком Ф₁

 

                    ,                               (7.7)

 

где:        - число витков передающей катушки (источника связующего
магнитного поля);  - число витков приемной катушки;  - эквивалентная площадь катушки первичного преобразователя (приемной катушки);  - круговая частота;  - амплитудное значение переменного тока передающей катушки; К < 1 – коэффициент связи обмоток, учитывающий соотношение магнитных потоков полного (с учетом потоков рассеивания) и сцепляющегося с приемной катушкой.

Аналогично, с учетом своих составляющих воздушных промежутков и ферромагнитных магнитопроводов, можно определить значение магнитного потока Ф₂ и ЭДС, наводимую этим потоком в катушке W₂.

Если между катушками датчика проходит колесо, то его металлическая масса изменяет направление и действует как экран для потока Ф₁, который уменьшается в катушке W₂. Разность ЭДС в приемной катушке, индуктируемых потоками Ф₁ и Ф₂, снижается до нуля, что и является сигналом счета оси выдаваемого точечным путевым датчиком.

По такому принципу построены точечные путевые датчики в некоторых системах СЦБ фирмы SEL. Для повышения безопасности в системах железнодорожной автоматики, использующих счетчики осей для контроля участков пути, применяют два последовательно расположенных датчика, размещенных в общем корпусе. Такая конструкция датчика позволяет повысить достоверность фиксации проследования каждой колесной пары методом сравнения результатов и определить направление движения подвижной единицы по последовательности их срабатывания.

Изменяя взаимное расположение передающих и приемных катушек, а так же частоту генерируемого сигнала можно создать индукционный электромагнитный путевой датчик, у которого при проходе колеса сигнал в приемных катушках возрастет. По такому принципу построен датчик в системе счета осей AzS 350 фирмы "SIEMENS".

7.6. Путевой датчик системы УКП СО  

Путевой датчик (ПД) типа ДПЭП системы УКП СО является источником первичной информации о количестве осей подвижного состава, которые проследовали по участку пути, контролируемому датчиком занятости участка пути (РЦ). Датчик [43, 20] представляет собой электромагнитную систему с переменными параметрами, входным электрическим сигналом которой является высокочастотное переменное напряжение генератора, расположенного в аппаратуре счетного прибора (СП) [45]. Напряжение выходного сигнала ПД зависит от параметров магнитной системы, которые изменяются при появлении и проследовании колеса над датчиком.

 Упрощенный чертеж, поясняющий принцип действия ПД, приведен на рис.7.5. На питающий вход ПД подается высокочастотное переменное напряжение U_ген частоты f_ген = 71,4 кГц. На рельсе 1 условно показано колесо 2 подвижного состава. Параллельно оси рельса 1 расположен индуктор 3, по которому протекает ток i_инд, создающий в пространстве около рельса 1 и колеса 2 переменное магнитное поле. Это поле создает в выходной катушке 4 напряжение U_вых, величина которого зависит от магнитного сопротивления цепи между индуктором 3 и катушкой 4. Отсутствие или наличие колеса в этом пространстве изменяет это магнитное сопротивление и взаимоиндуктивность М_и-к между индуктором 3 и катушкой 4, что вызывает изменение величины выходного напряжения датчика U_вых [47, 48].

Эквивалентная электрическая схема ПД, соответствующая рис. 7.5, а приведена на рис. 7.5, б. Здесь емкость С_Э1 эквивалентно представляет собой сумму емкостей С₁ (см. рис. 7.5, а) и распределенной емкости жил кабеля от ПД до СП, а емкость С_Э2 – эквивалентную емкости других жил того же кабеля. Величина взаимоиндуктивности М_и-к, как было сказано, зависит от наличия или отсутствия колеса над магнитной системой ПД [49].

 

 

Рис. 7.5. Упрощенная конструкция и эквивалентная схема путевого датчика  устройства контроля перегона методом счета осей УКП СО

 

Согласование уровней токов и напряжений в электрической цепи генератора и индуктора осуществляется при помощи трансформатора ТV. Он выполнен на тороидальном ферритовом сердечнике. Его первичная обмотка w₁ содержит 20 витков, вторичная w₂ – 1 виток. Для повышения эффективности работы датчика в его входную цепь включен резонансный контур, образованный индуктивностью обмотки w₁ и емкостью конденсатора С₁, настроенный на частоту f_ген.

Таким образом, как видно из схемы рис. 7.5, если остальные параметры схемы неизменны, то выходное напряжение U_вых датчика определяется только величиной взаимоиндуктивности М_и-к, изменения которой на величину DМ_и-к, вызванные наличием или отсутствием колеса, приводят к появлению изменения напряжения выходной катушки ПД на значение DU_вых.

Наличие высокочастотного напряжения U_ген и соответствующего ему тока i_инд в индукторе накладывает ряд особенностей на процессы работы ПД. В первую очередь это вызвано тем, что металлические массы колеса при воздействии на них переменного высокочастотного магнитного поля изменяют свои магнитные свойства за счет увеличения потерь на перемагничивание, гистерезис, проявление поверхностного эффекта и т.д. Эти изменения приводят к тому, что наличие колеса в магнитной цепи датчика становится эквивалентным внесению в нее массы, близкой по свойствам алюминиевой (или, например, медной, латунной). Поэтому имитатор колеса, используемый при технологических проверках ПД, выполнен в виде алюминиевой пластины. Снижение частоты f_ген напряжения питания датчика, при котором масса колеса будет проявлять ферромагнитные свойства, нежелательно из-за значительного снижения чувствительности датчика.

Практическая конструкция и электрическая схема путевого датчика существенно сложнее. Это обусловлено двумя обстоятельствами. Первое из них заключается в том, что изменения выходного напряжения DU_вых, обусловленные проследованием над выходной катушкой колеса, малы и не превышают нескольких сотен милливольт при наличии постоянной амплитуды переменного напряжения на выходе катушки U_вых =10…15 В. Поэтому для надежного выделения столь относительно малого значения напряжения DU_вых применен дифференциальный способ выделения полезного сигнала, что потребовало введения дополнительной выходной катушки.

7.7. Заключение

В настоящее время на отечественных железных дорогах и за рубежем в системах счета осей наибольшее распространение нашли индукционные датчики, которые обеспечивают работоспособность в разнообразных климатических условиях, при наличии мощных магнитных полей тягового тока и полей тяговых двигателей и не оказывают заметного биологического воздействия на окружающую среду.

Индукционные датчики в силу простоты их схемных и конструктивных решений и, как следствие повышенной надежности являются наиболее распространенным типом бесконтактного датчика и применяются на железных дорогах многих стран в двух основных модификациях: магнитоиндукционных (с источником связующего поля – постоянным магнитом) и индукционных электромагнитных (с переменным магнитным полем).

Существенный выигрыш по информационным и эксплуатационным показателям может быть достигнут при использовании частотных параметрических модуляторов в путевых датчиках. В датчиках такого класса фиксация прохождения колесной пары осуществляется изменением одного из параметров генератора (например, индуктивности приемной катушки), что приводит к изменению частоты генерируемых колебаний.