CZ306639B6

CZ306639B6 - Zapojení pro indikaci asymetrie konduktivních proudů hnacího železničního vozidla s elektrickou trakcí

Info

Publication number: CZ306639B6
Application number: CZ2014-604A
Authority: CZ
Inventors: Stanislav SRB; Matyáš Horák
Original assignee: Eurosignal, A.S.
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2017-04-12
Also published as: CZ2014604A3

Abstract

Zapojení pro indikaci asymetrie konduktivních proudů hnacího železničního vozidla s elektrickou trakcí obsahuje první lichý zemnič (1ZL), druhý lichý zemnič (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 napájecího zdroje, spoj mezi prvním pólem napájecího zdroje a symetrizační tlumivkou, první stykový transformátor s prvním konduktivním proudem, druhým konduktivním proudem a nevykompenzovaným proudem, s kolejovým přijímačem, dále první kolejnici, druhou kolejnici s havarijním rezistorem, druhým stykovým transformátorem s napájecím koncem kolejového obvodu. 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). Na přívodu od šesté pohonové svorky (6PO) pohonu (PO) k prvnímu lichému zemniči (1ZL) je umístěno první liché proudové čidlo (L1), zatímco 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 lichému zemniči (nZL) je umístěno n-té liché proudové čidlo (Ln). Výstup (VS1) prvního sudého čidla (S1) je připojen na první přívod (P.SIGMA.S1) sudého sumátoru (.SIGMA.S), zatímco výstup (VS2) druhého sudého čidla (S2) je připojen na druhý přívod (P.SIGMA.S2) sudého sumátoru (.SIGMA.S), zatímco výstup (VSn) n-tého sudého čidla (Sn) je připojen na n-tý přívod (P.SIGMA.Sn) sudého sumátoru (.SIGMA.S). Výstup (VL1) prvního lichého čidla (L1) je připojen na první přívod (P.SIGMA.L1) lichého sumátoru (.SIGMA.L), zatímco výstup (VL2) druhého lichého čidla (L2) je připojen na druhý přívod (P.SIGMA.L2) lichého sumátoru (.SIGMA.L), zatímco výstup (VSn) n-tého lichého čidla (Ln) je připojen na n-tý přívod (P.SIGMA.Ln) lichého sumátoru (.SIGMA.L). Výstup (V.SIGMA.S) sudého sumátoru (.SIGMA.S) je připojen na první přívod (PK1) kompatátoru (K), zatímco výstup (V.SIGMA.L) lichého sumátoru (.SIGMA.L) je připojen na druhý přívod (PK2) komparátoru (K), zatímco výstup (VK) komparátoru (K) je připojen na sběrnici (BUS) přes její přípojku (PBUS).

Description

Zapojení pro indikaci 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 kolizi 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 vozidla 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 pomoci 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 S1L=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 patentu CZ 304 567 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 zemnic, 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 poblíž náprav hnacího vozidla, což je prostředí velice náročné pro bezporuchový a spolehlivý provoz zařízení.

- 1 CZ 306639 B6

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky se odstraní nebo podstatně omezí u zapojení pro indikaci 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, zatímco na přívodu od druhé pohonové svorky pohonu k druhému sudému zemniči je umístěno druhé sudé proudové čidlo, zatímco od třetí pohonové svorky pohonu k ntému 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, zatímco na přívodu od páté pohonové svorky pohonu k druhému lichému zemniči je umístěno druhé liché proudové čidlo, zatímco od čtvrté pohonové svorky pohonu k ntému sudému zemniči je umístěno n-té sudé proudové čidlo, tak, že

- výstup prvního sudého čidla je připojen na první přívod sudého sumátoru, zatímco výstup druhého sudého čidla je připojen na druhý přívod k sudé ho sumátoru, zatímco výstup n-tého sudého čidla je připojen na n-tý přívod sudého sumátoru, zatímco

- výstup prvního lichého čidla je připojen na první přívod lichého sumátoru, zatímco 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, zatímco 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 podle vynálezu podle CZ 304 567. Pokud bude využit vynález podle CZ 304 567 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 podle CZ 304 567. Tím dochází k podstatnému zjednodušení vyhodnocovacího procesu.

Objasnění výkresů

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.

Okruh 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.

-2CZ 306639 B6

Příklady uskutečnění 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 zemnic 1ZL, druhý lichý zemnic 2ZL, až n-tý lichý zemnic n ZL. Ty jsou umístěny nad první kolejnicí 1K. Dále je k pohonu PO připojen první sudý zemnic 1ZS, druhý sudý zemnič 2ZS, až n-tý sudý zemnic nZS. Ty jsou umístěny nad druhou kolejnicí 2K. Přes tyto zemniče se vrací zpětné trakční/konduktivní proudy z pohonu PO do kolejnic IK, 2K přes první stykový transformátor STÍ a přes symetrizační tlumivku SYT zpět k prvnímu pólu 1NZ napájecího zdroje NZ. Druhý pólu 2NZ napájecího zdroje NZ je připojen k troleji TR. Na přívodech od pohonu PO k jednotlivým zemničům jsou umístěny jednak první lichý snímač LI, druhý lichý snímač L2 až n-tý lichý snímač Ln, a rovněž první sudý snímač Sl, druhý sudý snímač S2, až n-tý sudý snímač Sn. Okamžité hodnoty odezev sudých snímačů Sl, S2, až Sn jsou z jejich výstupů VSI, VS21, až VSn přivedeny prostřednictvím příslušných sudých sumátorových přívodů PES1, PES2 až PES3 k sudého sumátoru ES. Okamžité hodnoty odezev lichých snímačů LI, L2, až Ln jsou z jejich výstupů VL1, VL2, až VLn přivedeny prostřednictvím příslušných přívodů PĚLI, PEL2 až PEL3 k lichému sumátoru EL. Pokud jsou okamžité hodnoty na výstupu VES sudého sumátoru ES v rovnováze či s povolenou tolerancí s okamžitou hodnotou na výstupu VEL lichého sumátoru EL, potom komparátor K vyhodnotí na výstupu VK stav, že konduktivní proudy jsou v obou kolejnicových pasech ΚΙ, 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 při zlomené/nalomené kolejnici K.2, či při utržení trakční propojky v téže kolejnici. Tato havárie je schematicky znázorněna havarijním rezistorem RH, který snižuje vodivost druhé kolejnice 2K. V důsledku toho je intenzita prvního zpětného/konduktivního proudu I1K výrazně vyšší než intenzita zpětného/konduktivního proudu I2K. V prvním stykovém transformátoru STÍ se uvedené proudy nevykompenzují a dochází k buzení kolejového přijímače KP díky nevykompenzovanému proudu IN. Pokud je intenzita prvního zpětného/konduktivního proudu ΠΚ 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 hnacího vozidla HV z kolejového úseku, který náleží sledovanému kolejovému obvodu KO se obnoví symetrie zpětných trakčních/konduktivních proudů a hnací vozidlo HV 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 předměty vymrštěné hnacím vozidlem HV mohou poškodit jeho rozhodující část výstroje tedy proudový snímač, jako je tomu u řešení dle vynálezu podle CZ 304 567.

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

-3 CZ 306639 B6

Průmyslová využitelnost

Řešení podle tohoto vynálezu lze využít především u hnacích vozidel 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.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zapojení pro indikaci asymetrie konduktivních proudů hnacího železničního vozidla s elektrickou trakcí, obsahující první lichý zemnič (1ZL), druhý lichý zemnič (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 (STÍ) s prvním konduktivním proudem (UK), 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 (Sl), zatímco 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 (LI), zatímco 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 lichému zemniči (nZL) je umístěno n-té liché proudové čidlo (Ln), tak, že

- výstup (VSI) prvního sudého čidla (Sl) je připojen na první přívod (PES1) sudého sumátoru (ES), zatímco výstup (VS2) druhého sudého čidla (S2) je připojen na druhý přívod (PES2) sudého sumátoru (ES), zatímco výstup (VSn) n-tého sudého čidla (Sn) je připojen na n-tý přívod (PESn) sudého sumátoru (ES), zatímco

- výstup (VL1) prvního lichého čidla (LI) je připojen na první přívod (PĚLI) lichého sumátoru (EL), zatímco výstup (VL2) druhého lichého čidla (L2) je připojen na druhý přívod (PEL2) lichého sumátoru (EL), zatímco výstup (VSn) n-tého lichého čidla (Ln) je připojen na n-tý přívod (PELn) lichého sumátoru (EL), zatímco

- výstup (VES) sudého sumátoru (ES) je připojen na první přívod (PK1) komparátorů (K), zatímco výstup (VEL) lichého sumátoru (EL) je připojen na druhý přívod (PK2) komparátorů (K), zatímco výstup (VK) komparátorů (K) je připojen na sběrnici (BUS) přes její přípojku (PBUS).