CZ2014604A3 - Indikace asymetrie konduktivních proudů hnacího železničního vozidla s elektrickou trakcí - Google Patents

Abstract

Zapojení k indikaci asymetrie konduktivních proudů hnacího železničního vozidla s elektrickou trakcí je vytvářeno tak, že na přívody od pohonových svorek (1PO, 2PO, 3PO, 4PO, 5PO a 6PO) pohonu (PO) k příslušným sudým zemničům (1ZS, 2ZS až nZS), jsou umístěna příslušná sudá proudová čidla (S1, S2 až Sn), kdežto na přívody od pohonových svorek k příslušným lichým zemničům (1ZL, 2ZL až nZL) jsou umístěna příslušná lichá proudová čísla (L1, L2 až Ln). Výstupy (VS1, VS2 až VSn) sudých proudových čidel (S1, S2 až Sn) jsou připojeny na příslušné přívody (P∑S1, P∑S2 až P∑S3) sudého sumátoru (∑S), zatímco výstupy (VL1, VL2 až VLn) lichých proudových čidel (L1, L2 až Ln) jsou připojeny na příslušné přívody (P∑L1, P∑L2 až P∑L3) lichého sumátoru (∑L). Výstup (V∑S) sudého sumátoru (∑S) je připojen na první přívod (PK1) komparátoru (K), kdežto výstup (V∑L) lichého sumátoru (∑L) je připojen na druhý přívod (PK2) komparátoru (K), zatímco výstup (VK) komparátoru (K) je připojen na sběrnici (BUS) přes její přípojku (PBUS).

Description

5 10 15 20 25 30 35 40 45 t

• · ·

Indikace asymetrie konduktivních proudů hnacího železničního vozidla s elektrickou trakcí Oblast techniky Vynález se týká zapojení k indikaci asymetrie konduktivních či zpětných trakčních proudů hnacího vozidla elektrické trakce tekoucích z pohonu do prvního kolejnicového pasu oproti zpětným trakčním proudům tekoucích z pohonu do druhého kolejnicového pasu. Případná asymetrie těchto skupin zpětných trakčních /konduktivních proudů může nebezpečně ovlivnit činnost paralelního kolejového obvodu kolejového úseku, po němž se hnací vozidlo pohybuje. Pokud tyto asymetrické zpětné trakční/konduktivní proudy mají stejný kmitočet s kmitočtem paralelního kolejového obvodu, může dojít k falešnému vybuzení kolejového přijímače tohoto kolejového obvodu, pokud po příslušném kolejovém úseku pojíždí či stojí hnací vozidlo i v době, kdy má být kolejový přijímač odbuzený, protože příslušný kolejový úsek je obsazen kolejovým vozidlem. V tom případě může dojít k závažné kolisi vlaků a proto je z hlediska bezpečnosti vlakové dopravy žádoucí, aby nadlimitní asymetrické konduktivní proudy obou skupin byly bezpečně indikovány a aby o této skutečnosti byl informován strojvedoucí a především aby byl snížen tah hnacího vozidlo nebo vypnut jeho pohon do doby než asymetrie konduktivních proudů neklesne na podlimitní hodnotu. Dosavadní stav techniky Dosud v provozních podmínkách se výskyt ohrožujících proudů generovaných hnacím vozidlem při asymetrii konduktivních proudů v dvoupásovém kolejovém obvodu, který náleží kolejovému úseku pojížděném hnacím vozidlem eliminoval pomocí kompenzátoru ohrožujících proudů typu CDC-1 . Ten byl dodatečně zprovozněn na sedmi jednotkách řady 680 Pendolino. Nevýhodou tohoto řešení je značná hmotnost, značný obestavěný prostor a vysoká cena. Dalším provozovaným zařízením, které indikuje nadlimitní ohrožující proudy je jednotka LIM výrobce Bombardier. tato elektronická jednotka je součástí některých hnacích vozidel, zejména v Německu. Princip činnosti je založen na harmonické analýze konduktivních proudů, přičemž při překročení limitní hodnoty konduktivního proudu kmitočtu na kterém pracuje kolejový obvod z hlediska bezpečnosti kolejového obvodu pojížděného kolejového úseku dochází k vypnutí tahu hnacího vozidla do doby než nastane podlimitní hodnota. Nevýhodou tohoto řešení je extrémně vysoká cena a technický nedostatek, že hodnota integrity bezpečnosti SIL=2, přičemž z hlediska vysokých rychlostí předmětných hnacích vozidel s asynchronními motory je zásadní požadavek, aby SIL=4. Nejnovější řešení bezpečné indikace asymetrických konduktivních proudů je popsáno v CZ patentu č. 304567 z roku 2014. Jeho podstatou je proudové čidlo lokalizované u náprav/y hnacího vozidla tak, že na jeho výstupu je generována odezva na proud generovaný při vyrovnávání proudové asymetrie mezi jednotlivými kolejnicovými pasy kolejového obvodu pojížděného kolejového úseku. Odezva proudového čidla se komparuje s výstupem Rogosovské cívky, která obepíná sumární zpětný zemnič, kterým se konduktivní proudy vrací z pohonu přes koleje ke zdroji trakčního napětí. Výstup komparátoru při nadlimitní hodnotě konduktivních proudů varuje jednak strojvedoucího, jednak omezuje či zcela zastavuje tah pohonu. Nevýhoda tohoto řešení spočívá v tom, že je zapotřebí instalovat proudová čidla

50 2 poblíž náprav hnacího vozidla, což je prostředí velice náročné pro bezporuchový a spolehlivý provoz zařízení.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky se odstraní nebo podstatně omezí u indikace asymetrie konduktivních proudů hnacího železničního vozidla s elektrickou trakcí podle tohoto vynálezu, jehož podstat spočívá v tom, že - na přívodu od první pohonové svorky pohonu k prvnímu sudému zemniči je umístěno první sudé proudové čidlo, kdežto na přívodu od druhé pohonové svorky pohonu k druhému sudému zemniči je umístěno druhé sudé proudové čidlo, zatímco od třetí pohonové svorky pohonu k n-tému sudému zemniči je umístěno n-té sudé proudové čidlo, přičemž - na přívodu od šesté pohonové svorky pohonu k prvnímu lichému zemniči je umístěno první liché proudové čidlo, kdežto na přívodu od páté pohonové svorky pohonu k druhému lichému zemniči je umístěno druhé liché proudové čidlo, zatímco od čtvrté pohonové svorky pohonu k n-tému sudému zemniči je umístěno n-té sudé proudové čidlo, tak, že - výstup prvního sudého čidla je připojen na první přívod sudého sumátoru, kdežto výstup druhého sudého čidla je připojen na druhý přívod k sudému sumátoru, zatímco výstup n-tého sudého čidla je připojen na n-tý přívod sudého sumátoru, kdežto - výstup prvního lichého čidla je připojen na první přívod lichého sumátoru, kdežto výstup druhého lichého čidla je připojen na druhý přívod k lichému sumátoru, zatímco výstup n-tého lichého čidla je připojen na n-tý přívod lichého sumátoru, zatímco - výstup sudého sumátoru je připojen na první přívod komparátoru, kdežto výstup lichého sumátoru je připojen na druhý přívod komparátoru, zatímco výstup komparátoru je připojen na sběrnici přes její přípojku.

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je skutečnost, že všechny komponenty jeho zapojení jsou instalovány v interiéru hnacího vozidla, takže nedochází k nepříznivému vlivu prostředí na podvozku, jako je tomu u proudového čidla dle vynálezu č. 304567. Pokud bude využit vynález č. 304567 jak pro indikaci asymetrických konduktivních proudů, tak i pro indikaci šuntové schopnosti hnacího vozidla, potom je aditivní aplikace předmětného vynálezu velice vhodná pro odlišení vyhodnocení obou kategorií proudů, tedy asymetrických konduktivních proudů a šuntových proudů. Dojde tak k vítané informační nadbytečnosti a tím k vyšší bezpečnosti zmíněných indikací.

Další výhodou tohoto vynálezu je skutečnost, že nemusí být použito referenční napětí pro diskriminaci ohrožujících proudů obsažených v konduktivních proudech od ostatních proudů s kmitočty na kterých nepracuje kolejový obvod, jak tomu musí být u vynálezu č. 304567. Tím dochází k podstatnému zjednodušení vyhodnocovacího procesu. 2 Přehled obrázků na výkresech

Vynález je podrobně popsán na příkladu provedení vynálezu, schematicky znázorněném na připojeném obr. 1, který představuje uspořádání proudových čidel na zemničích a ostatní navazující výstroje na hnacím vozidle.

Proudokruh napájení hnacího vozidla ze zdroje napájecího trakčního napětí je znázorněn na připojeném obr. 2. Na něm lze také vysledovat nebezpečný stav v kolejovém obvodu při asymetrii konduktivních proudů způsobeném havarijním stavem.

Havarijním stavem je označen stav, kdy je buď zlomená/nalomená jedna kolejnice nebo kdy je utržena některá trakční propojka jednotlivých kolejnicových pásů. Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 a na obr. 2 je znázorněno hnací vozidlo HV obsahující pantograf PA, spojený s pohonem PO ke kterému je připojen první lichý zemnič 1ZL, druhý lichý zemnič 2ZL. až n-tý lichý zemnič n ZL . Ty jsou umístěny nad první kolejnicí 1K . Dále je k pohonu PO připojen první sudý zemnič 1ZS, druhý sudý zemnič 2ZS, až n-tý sudý zemnič nZS. Ty jsou umístěny nad druhou kolejnicí 2K. Přes tyto zemniče se vrací zpětné trakční/konduktivní proudy z pohonu PO do kolejnic 1K, 2K přes první stykový transformátor ST1 a přes symetrizační tlumivku SYT zpět k prvnímu pólu 1NZ napájecího zdroje NZ. Druhý pólu 2NZ napájecího zdroje NZje připojen k troleji TR. Na přívodech od pohonu PO k jednotlivým zemničům jsou umístěny jednak první lichý snímač L1. druhý lichý snímač L2 až n-tý lichý snímač Ln, rovněž první sudý snímač S1, druhý sudý snímač S2, až n-tý sudý snímač Sn. Okamžité hodnoty odezev sudých snímačů S1. S2, až Sn jsou z jejich výstupů VS1. VS21. až VSn přivedeny prostřednictvím příslušných sudých sumátorových přívodů PZS1, PZS2 až PZS3 k sudého sumátoru ZS . Okamžité hodnoty odezev lichých snímačů L1. L2,až Ln jsou z jejich výstupů VL1. VL2. až VLn přivedeny prostřednictvím příslušných přívodů PZL1. PZL2 až PZL3 k lichému sumátoru ZL. Pokud jsou okamžité hodnoty na výstupu VZS sudého sumátoru ZS v rovnováze či s povolenou tolerancí s okamžitou hodnotou na výstupu VZL lichého sumátoru ZL, potom komparátor K vyhodnotí na výstupu VK stav, že koduktivní proudy jsou v obou kolejnicových pasech K1, K2 symetrické a naopak. Tato informace se vyhodnocuje prostřednictvím sběrnice BUS v navazujícím zařízení. Toto navazující zařízení zprostředkovává informaci strojvedoucímu a ovládání pohonu PO.

Na obr. 2 je znázorněno nebezpečí vzniklé v paralelním kolejovém obvodu napájeném z napájecího konce NZ oři zlomené/nalomené kolejnici K2, či při utržení trakční propojky v téže kolejnici. Tato havárie je schématicky znázorněna havarijním rezistorem RH, který snižuje vodivost druhé kolejnice 2K. V důsledku toho je intenzita prvního zpětného/kojnduktivního proudu 11K výrazně vyšší než intenzita zpětného/konduktivnío proudu I2K. V prvním stykovém transformátoru ST1 se uvedné proudy nevykompenzují a dochází k buzení kolejového přijímače KP díky nevykompenzovanému proudu IN. Pokud je intenzita prvního zpětného/konduktivního proudu UK nadlimitně vyšší než druhá intenzita zpětného/konduktivního proudu I2K, potom může dojít k falešnému a velice nebezpečnému vybuzení kolejového přijímače KP i při obsazeném kolejovém obvodu hnacím vozidlem HV, kdy musí být bezpodmínečně u bezporuchového zařízení odbuzený.

Výhoda zapojení dle vynálezu spočívá v tom, že s hodnotou integrity bezpečnosti SIL=4 indikace dle vynálezu shora uvedený nebezpečný stav indikuje a informuje o něm strojvedoucího. Především ale odpojuje pohon PO, či snižuje jeho tah až do doby, dokud nastane podlimitní stav zpětných/konduktivních proudů. Po vyjetí 5 hnacího vozidla z kolejového úseku, který náleží sledovanému kolejovému obvodu se obnoví symetrie zpětných trakčních/konduktivních proudů a hnací vozidlo může pokračovat v jízdě plnou traťovou rychlostí.

Hlavní výhodou vynálezu je skutečnost, že jeho výstroj je umístěna v interiéru vozidla a ne na jeho podvozku, kde je velice nepříznivé prostředí, kde létající štěrk a jiné 10 předměty vymrštěné hnacím vozidlem mohou poškodit jeho rozhodující část výstroje tedy proudový snímač, jako je tomu u řešení dle vynálezu č. 304567.

Další výhodou vynálezu je skutečnost, že výstup VK komparátoru Kje připojen na sběrnici BUS přes její přípojku PBUS . To umožňuje kompatibilitu indikačního obvodu dle vynálezu s nejmodernějšími vlakovými zabezpečovacími zařízeními, 15 například s ETCS, kdy příslušná sběrnice se nazývá PROFIBUS.

Průmyslová využitelnost Řešení podle tohoto vynálezu lze využít především u hnacích vozidel 20 s asynchronními motory vyšších výkonů, protože úrovně ohrožujících proudů obsažených v konduktivních proudech takto výkonných hnacích vozidel jsou velice často nadlimitní, tedy takové, které ohrožují bezpečnou činnost paralelních kolejových obvodů. 4

Seznam vztahových značek HV Hnací vozidlo PA Pantograf PO Pohon 1ZL První lichý zemnič 2ZL Druhý lichý zemnič nZL n-tý lichý zemnič 1K První kolejnice 2K Druhá kolejnice nZS n-tý sudý zemnič 1ZS První sudý zemnič 2ZS Druhý sudý zemnič ST1 První stykový transformátor ST2 Druhý stykový transformátor SYT Symetrizační tlumivka NZ Napájecí zdroj 1NZ První pól napájecího zdroje 2NZ Druhý pól nenapájecího zdroje L1 První lichý snímač L2 Druhý lichý snímač Ln n-tý lichý snímač S1 První sudý snímač S2 Druhý sudý snímač Sn n-tý sudý snímač VS1 První sudý výstup VS2 Druhý sudý výstup VSn n-tý sudý výstup PZS1 První sudý sumátorový přívod PZS2 Druhý sudý sumátorový přívod PZSn n-tý sudý sumátorový přívod PIU První lichý sumátorový přívod PZL2 Druhý lichý sumátorový přívod PZLn n-tý lichý sumátorový přívod ZL Lichý sumátror ZS Sudý sumátor VZL Výstup lichého sumátoru VZS Výstup sudého sumátoru K Komparátor VK Výstup komparátoru RH Havarijní rezistor 11K První konduktivní proud I2K Druhý konduktivní proud IN Nevykompenzovaný proud KP Kolejový přijímač BUS Sběrnice BUS PBUS Přípojka sběrnice BUS KO Kolejový obvod

Claims (1)

1. -6- pvžoi*ř-eo¥ ·· · ·· ·· · · »·· «··· ··· * * * * ♦*·* · * · • ····· · · * ··· · · ···· » · · ♦· · * * ·· · ·· ·· ··· · PATENTOVÉ NÁROKY 1. Indikace asymetrie konduktivních proudů hnacího železničního vozidla s elektrickou trakcLobsahující první lichý zemnič (1ZL), druhý lichý zemnic (2ZL), až n-tý lichý zemnič (nZL), dále první sudý zemnič (1ZS), druhý sudý zemnič (2ZS), až n-tý sudý zemnič (nZS) hnacího vozidla (HV), rovněž pohon (PO), spoj mezi trolejí (TR) přes pantograf (PA) k sedmé pohonové svorce (7PO), spoj mezi trolejí (TR) a druhým pólem (2NZ) napájecího zdroje (NZ), spoj mezi prvním pólem (1NZ) napájecího zdroje (NZ) a symetrizační tlumivkou (SYT), první stykový transformátor (ST1) s prvním konduktivním proudem (11K), druhým konduktivním proudem (I2K) a nevykompenzovaným proudem (IN), s kolejovým přijímačem (KP), dále první kolejnice (1K), druhou kolejnici (2K) s havarijním rezistorem (RH), druhý stykový transformátorem (ST2) s napájecím koncem (NK) kolejového obvodu (KO). vyznačený tím, že * - na přívodu od první pohonové svorky (1PO) pohonu (PO) k prvnímu sudému zemniči (1ZS) je umístěno první sudé proudové čidlo (S1), kdežto na přívodu od druhé pohonové svorky (2PO) pohonu (PO) k druhému sudému zemniči (2ZS) je umístěno druhé sudé proudové čidlo (S2), zatímco od třetí pohonové svorky (3PO) pohonu (PO) k n-tému sudému zemniči (nZS) je umístěno n-té sudé proudové čidlo (Sn), přičemž - na přívodu od šesté pohonové svorky (6PO) pohonu (PO) k prvnímu lichému zemniči (1ZL) je umístěno první liché proudové čidlo (L1), kdežto na přívodu od páté pohonové svorky (5PO) pohonu (PO) k druhému lichému zemniči (2ZL) je umístěno druhé liché proudové čidlo (L2), zatímco od čtvrté pohonové svorky (4PO) pohonu (PO) k n-tému sudému zemniči (nZS) je umístěno n-té sudé proudové čidlo (Sn), tak, že - výstup (VS1) prvního sudého čidla (S1) je připojen na první přívod (PZS1) sudého sumátoru (ZS), kdežto výstup (VS2 ) druhého sudého čidla (S2) je připojen na druhý přívod k sudé ho sumátoru (IS), zatímco výstup (VSn) n-tého sudého čidla (Sn) je připojen na n-tý přívod (PZSn) sudého sumátoru (IS), kdežto - výstup (VL1) prvního lichého čidla (L1) je připojen na první přívod (PIU) lichého sumátoru (ZL), kdežto výstup (VL2 ) druhého lichého čidla (L2) je připojen na druhý přívod k lichému sumátoru (ZL), zatímco výstup (VSn) n-tého lichého čidla (Ln) je připojen na n-tý přívod (PZLn) lichého sumátoru (ZL), zatímco - výstup (VZS) sudého sumátoru (ZS) je připojen na první přívod (PK1) komparátoru (K), kdežto výstup (VZL) lichého sumátoru (ZL) je připojen na druhý přívod (PK2) komparátoru (K), zatímco výstup (VK) komparátoru (K) je připojen na sběrnici (BUS) přes její přípojku (PBUS).