Обнаружение препятствий на железнодорожном полотне радиотехническими методами представляет собой трудную задачу. Объясняется это тем, что радиолокационная контрастность препятствий незначительна, во всяком случае ниже рельсов, шпал (особенно железобетонных) и даже верхнего покрытия полотна. Кроме того, на железнодорожном полотне много „посторонних” предметов, обладающих хорошими отражающими свойствами (опоры контактной сети, километровые столбики, ограждения переездов и т. п.). Отличить их от препятствий с помощью радиолокационных устройств, установленных на локомотивах, практически невозможно. Единственная возможность, которая может быть реализована более или менее успешно, заключается в том, что обнаружение препятствий происходит с помощью стационарных устройств, установленных вдоль железнодорожного полотна и „просматривающих” выделенные им участки дороги. В этом случае информация о состоянии пути на локомотив может передаваться устройствами СЦБ (заградительными светофорами, АЛС).
Для обнаружения препятствий на железнодорожном полотне японские специалисты предлагают использовать волноводы, устанавливаемые по обе стороны железнодорожной колеи. В широких стенках волноводов имеются щели, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга. Один волновод подключают к выходу СВЧ передатчика, второй - к входу радиоприемника.
Если на железнодорожное полотно попадает какой-то посторонний предмет, то он изменяет электромагнитное поле между волноводами, а следовательно, и сигнал на выходе приемника. По этому признаку удается обнаружить даже небольшие камни, снежные завалы и т. п.
В эксплуатации подобные системы себя не оправдали, так как волноводы должны устанавливаться на небольшой высоте от полотна, что осложняет проведение на пути ремонтных работ.
Более перспективны радиолокационные системы, следящие за рельефом железнодорожного полотна на определенном участке. Этот рельеф запоминается в специальном устройстве, и при появлении каких-либо изменений принимается решение, которое передается на локомотивы или на ближайшие станции.
Для слежения за рельефом железнодорожного полотна могут быть использованы моноимпульсные РЛУ [23]. С их помощью измеряется высота препятствия (рис. 3.10) относительно опорной горизонтальной плоскости, называемой плоскостью Клиренса,
(3.6)
Рис. 3.10. Измерения высоты препятствия
Рис. 3.11. Схема последовательного обзора при горизонтальном профиле пути
Рис. 3.12. График изменения выходного напряжения РЛУ при последовательном обзоре железнодорожного полотна горизонтального профиля
Способ последовательного обзора профиля пути.
Суммарно-разностную РЛУ устанавливают рядом с железнодорожным полотном на некоторой высоте. Ее антенны ориентируют так, чтобы „просматривался” весь охраняемый участок, а равносигнальное направление РСН было бы ориентировано на середину участка (рис. 3.11). Если пеленгационная характеристика РЛУ линейна, то напряжение на выходе РЛУ будет зависеть не от амплитуды отраженного от железнодорожного полотна электромагнитного поля, а от угла β, под которым наблюдается с РЛУ точка, от которой отражается в данный момент времени сигнал (таково свойство суммарно-разностных пеленгаторов). Первыми придут сигналы, отразившиеся от точки 1, последними от точки 2. Эти сигналы будут иметь наибольшую амплитуду, но разные знаки. Выходное напряжение РЛУ будет изменяться при горизонтальном профиле пути в соответствии с рис. 3.12. Это напряжение запоминается устройством памяти. При появлении препятствия напряжение в соответствующих ячейках памяти изменится (штриховая линия). Сравнивая прежнее значение напряжения с новым, можно зафиксировать появление на железнодорожном полотне постороннего предмета.
Способ „Стробирования”. Приемное устройство РЛУ находится в закрытом состоянии и отпирается на короткий отрезок времени специальным стробирующим импульсом, задержанным относительно момента излучения передатчиком зондирующего импульсного сигнала на время τзад. Таким образом на выходе приемника будут действовать сигналы, отразившиеся от участка железнодорожного полотна, находящегося от передатчика на расстоянии
.
Радиолокационным пеленгатором определяется угол между горизонтальной плоскостью и направлением на стробируемый участок полотна.
При следующем излучении зондирующего сигнала стробирующий импульс задерживается на большее время. Таким образом выделяется более удаленный участок полотна и измеряется угол наблюдения этого участка.
Смещая плавно сторбирующий импульс на весь просматриваемый участок, снимают и запоминают зависимость βрсн=f(R) и, в конечном счете, определяют зависимость высоты просматриваемого участка полотна от угла (рис. 3.13).
Действительно
При появлении на полотне препятствия оно фиксируется изменением зависимости
(штриховая линия). Практически эта задача решается с помощью запоминающего устройства, которое сравнивает результаты, полученные при каждом „прогоне” стробирующего импульса, с предыдущими данными.