DE19642065A1 - Arrangement for electrical monitoring of short circuit connection between opposing wheels of railway vehicle without common axle - Google Patents

Arrangement for electrical monitoring of short circuit connection between opposing wheels of railway vehicle without common axle

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Abstract

The arrangement contains a transformer whose secondary side is formed by a short circuit cable (3) connected between the two wheels (1.1,1.2) and insulated from all other vehicle components. The transformer is part of a parallel resonant circuit. The amplitude or phase of an oscillating voltage on a capacitor (5) in the oscillator circuit is used as a criterion for the freedom from defects of the short circuit connection being monitored. A conductor forming the primary side of the transformer is wound around at least one section of the short circuit conductor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Über­ wachung von Losrädern.The invention relates to an arrangement for electrical over monitoring of loose wheels.

Die Räder herkömmlicher Schienenfahr­ zeuge sind über eine starre Achse miteinander verbunden. Dem­ entsprechend sind elektrische oder elektronische Bauteile in der Eisenbahnsicherungstechnik, etwa Tonfrequenz-Gleisstrom­ kreise zur Frei- und Besetztmeldung eines Gleisabschnittes auf das Vorhandensein einer solchen starren Achse und dement­ sprechend einer niederohmigen Verbindung zwischen den Rädern einer Achse abgestimmt. So werden beispielsweise im Falle von Tonfrequenz-Gleisstromkreisen zur Frei- und Besetztmeldung eines Gleisabschnittes in durchgehend geschweißten Eisenbahn­ gleisen elektrische Trennstöße eingesetzt. Die Trennung er­ folgt dabei durch die Wahl verschiedener Tonfrequenzen. Eine Wechselstromquelle dient als Sender, der über die Fahrschie­ nen des Eisenbahngleises einen Empfänger speist. Stellt ein Schienenfahrzeug durch seine Achse eine niederohmige Verbin­ dung zwischen den Fahrschienen her, so gelangt kein Signal in den Empfänger, der daraufhin den Gleisabschnitt als durch ein Schienenfahrzeug besetzt meldet.The wheels of conventional rail travel Witnesses are connected to each other via a rigid axis. The accordingly, electrical or electronic components are in railway safety technology, such as audio frequency track current circles for free and busy notification of a track section on the presence of such a rigid axis and demented speaking of a low-resistance connection between the wheels aligned with one axis. For example, in the case of Audio frequency track circuits for free and busy messages of a track section in continuously welded railroad track electrical separation joints used. The separation he follows through the choice of different sound frequencies. A AC power source serves as a transmitter that goes over the traveling rail of the railway track feeds a receiver. Recruits Rail vehicle through its axis a low-resistance connection between the rails, no signal comes in the receiver, which then the track section as through a Rail vehicle busy reports.

Losräder stellen im o.g. Sinne keinen sicheren Achskurzschluß dar, da die gegenüberliegenden Radscheiben nicht durch eine niederohmige unzerstörbare Achse miteinander verbunden sind. Sie sind deshalb über Schleifkontakte und einen die Schleif­ kontakte überbrückenden Kurzschlußverbinder elektrisch mit­ einander verbunden, wodurch eine starre Achse herkömmlicher Schienenfahrzeuge simuliert wird. Die Kurzschlußverbindung zwischen den einander gegenüberliegenden Losrädern eines Schienenfahrzeuges muß aber ständig überwacht werden, da die auf das Vorhandensein einer solchen Verbindung abgestimmten Gleisüberwachungssysteme für den Fall des Fehlens dieser Kurz­ schlußverbindung nicht ansprechen würden.Idler wheels in the above Senses no safe axis short circuit because the opposite wheel disks are not separated by a low-resistance indestructible axis are interconnected. They are therefore about sliding contacts and the grinding contacts bridging short-circuit connector electrically with interconnected, making a rigid axle more conventional Rail vehicles is simulated. The short circuit connection one between the opposing idler gears Rail vehicle must be constantly monitored, however, because the  matched to the presence of such a connection Track monitoring systems in the event of the absence of this short would not address final connection.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Anord­ nung vorzuschlagen, mit der die signaltechnisch sichere Über­ wachung eines Kurzschlußverbinders zwischen zwei einander ge­ genüberliegenden Losrädern möglich ist.Proceeding from this, the object of the invention is an arrangement propose with which the signal-technically safe transmission monitoring a short-circuit connector between two ge opposite idler wheels is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruches 1 gelöst. Die Losräder eines Schienenfahrzeuges sind dabei über einen von den sonstigen Fahrzeugteilen elektrisch isolierten Kurzschlußleiter elektrisch miteinander verbunden. Der Kurzschlußleiter bildet die Sekundärseite eines Resonanz- Transformators und ist Teil einer Kurzschlußwindung, die aus dem Kurzschlußleiter selbst und den die Losräder elektrisch verbindenden Teilen, z. B. den Achslagern und dem Drehgestell eines Fahrzeuges gebildet wird. Auf Grund der induktiven Kopplung des Kurzschlußleiters mit der Primärseite dieses Re­ sonanz-Transformators kann ein Defekt in der genannten Kurz­ schlußwindung, etwa der Abriß des Kurzschlußleiters auf ein­ fache und signaltechnisch sichere Weise elektrisch auswertbar erfaßt werden.This object is achieved by the features of the An Proverb 1 solved. The idler wheels of a rail vehicle are electrically over one of the other vehicle parts insulated short-circuit conductor electrically connected. The short-circuit conductor forms the secondary side of a resonance Transformer and is part of a short circuit turn that the short-circuit conductor itself and the loose wheels electrically connecting parts, e.g. B. the axle bearings and the bogie a vehicle is formed. Because of the inductive Coupling the short-circuit conductor with the primary side of this Re sonanz transformer can be a defect in the short mentioned final turn, such as the demolition of the short-circuit conductor on simple and signal-safe way can be evaluated electrically be recorded.

Vorzugsweise ist der Resonanz-Transformator Bestandteil eines Parallelschwingkreises. Bei einem Defekt der Kurzschlußver­ bindung wird der Schwingkreis verstimmt und dementsprechend die am Schwingkreiskondensator anstehende Schwingkreisspan­ nung verringert, was durch geeignete hier nicht näher darge­ stellte elektrische Einrichtungen meß- und signaltechnisch auswertbar ist. Vorteilhafterweise ist ein die Primärseite des Transformators bildender Leiter zumindest um einen Ab­ schnitt des Kurzschlußleiters gewickelt. Ziel dieser Maßnahme ist es, einen möglichst großen Kopplungsfaktor zwischen Kurz­ schlußleiter und der Sekundärwicklung des Transformators zu erreichen. Zweckmäßigerweise ist der Schwingkreis so abge­ stimmt, daß er in Resonanz ist, wenn der Kurzschlußleiter de­ fektfrei ist und zusammen mit den Losrädern und den übrigen, die Losräder elektrisch miteinander verbindenden Fahrzeugtei­ len eine Kurzschlußwindung bildet.The resonance transformer is preferably part of a Parallel resonant circuit. If the short circuit ver binding, the resonant circuit is detuned and accordingly the resonant circuit chip present at the resonant circuit capacitor reduced, which is not shown here by suitable provided electrical equipment for measurement and signaling is evaluable. One is advantageously the primary side of the transformer-forming conductor at least one Ab cut the short-circuit conductor wound. The aim of this measure is to have the largest possible coupling factor between short  final conductor and the secondary winding of the transformer to reach. The resonant circuit is expediently so true that it is in resonance when the short-circuit conductor de is defect-free and together with the idler gears and the rest, the idler wheels electrically connecting vehicle parts len forms a short-circuit turn.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Kurzschlußleiter und den Losrädern erfolgt vorzugsweise über Schleifbürsten, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem Kurzschlußleiter und den Schleifbürsten von den übrigen Fahrzeugteilen elektrisch isoliert ist. Vorzugsweise wird als Kurzschlußleiter ein Kup­ ferseil mit hohem Querschnitt verwendet, um eine möglichst niederohmige und mechanisch zuverlässige Kurzschlußverbindung zu ermöglichen.The electrical connection between the short circuit conductor and the idler wheels are preferably made using grinding brushes, whereby the electrical connection between the short-circuit conductor and the grinding brushes from the other parts of the vehicle electrically is isolated. A Kup is preferably used as the short-circuit conductor Heel rope with a high cross-section is used to achieve the greatest possible low-resistance and mechanically reliable short-circuit connection to enable.

Die Erfindung wird anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen:The invention is illustrated in the accompanying drawings illustrated embodiments explained in more detail. In this demonstrate:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung und Fig. 1 is a schematic diagram of an arrangement according to the invention and

Fig. 2 die Verbindung eines Kurzschlußleiters mit einer Schleifbürste. Fig. 2 shows the connection of a short-circuit conductor with an abrasive brush.

In Fig. 1 sind zwei sich gegenüberliegende Losräder eines Schienenfahrzeugs nämlich ein linkes Losrad 1.1 und ein rech­ tes Losrad 1.2 dargestellt. Die Losräder sind nicht durch ei­ ne starre Achse verbunden sondern sind jeweils in separaten Lagern 2.1 und 2.2 gelagert. Die beiden Losräder 1.1 und 1.2 sind über einen Kurzschlußleiter 3, der vorzugsweise als Kup­ ferseil ausgeführt ist, elektrisch miteinander verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen dem Kurzschlußleiter 3 und den Losrädern 1.1 und 1.2 erfolgt über beispielsweise die Lauffläche der Losräder kontaktierende Schleifbürsten 8. Die Lager 2.1 und 2.2 sind am Fahrzeug, beispielsweise an dessen Drehgestell befestigt, das die Lager niederohmig miteinander verbindet. Diese Verbindung ist in Fig. 1 durch die Widerstän­ de R1-R3 symbolisch dargestellt.In Fig. 1 two opposing idler wheels of a rail vehicle namely a left idler gear 1.1 and a right idler gear 1.2 are shown. The idler gears are not connected by a rigid axle but are each stored in separate bearings 2.1 and 2.2 . The two idler wheels 1.1 and 1.2 are electrically connected to one another via a short-circuit conductor 3 , which is preferably designed as a copper rope. The electrical connection between the short-circuit conductor 3 and the idler gears 1.1 and 1.2 takes place, for example, via grinding brushes 8 contacting the contact surface of the idler gears. The bearings 2.1 and 2.2 are attached to the vehicle, for example on its bogie, which connects the bearings to each other with low resistance. This connection is symbolically represented in FIG. 1 by the resistors R1-R3.

Zumindest ein Abschnitt des Kurzschlußleiters 3 ist zusammen mit der Primärwicklung 4 eines Transformators räumlich so an­ geordnet, daß eine induktive Kopplung zwischen ihnen gewähr­ leistet ist. Zur Verstärkung dieser induktiven Kopplung ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein Abschnitt der Primärwick­ lung 4 um den Kurzschlußleiter 3 herumgewickelt ist (nicht dargestellt). Die Enden der Primärwicklung 4 sind mit einem Schwingkreiskondensator 5 parallel verbunden. Am Schwing­ kreiskondensator 5 liegt eine Wechselspannung Ua an. Die Wechselspannung wird von einer Wechselstromquelle 7 gelie­ fert, wobei zwischen der Wechselstromquelle und der einen Seite des Resonanzkondensators 5 ein Vorwiderstand 6 in Serie geschaltet ist. Der Schwingkreiskondensator 5 ist mit der insgesamt vorhandenen Kreisinduktivität auf eine bestimmte Arbeitsfrequenz und so abgeglichen, daß bei Resonanz am Par­ allelschwingkreis eine maximale Spannung auftritt. Diese Spannung verändert sich, wenn der Kurzschluß der Sekundär­ seite, die, wie oben angegeben, aus Kurzschlußleiter 3, Schleifbürsten 8, Losrädern 1.1 und 1.2 sowie aus den Wider­ ständen R1-R3 besteht, nicht mehr gegeben ist. Dies sei durch die folgende Formel veranschaulicht:At least a portion of the short-circuit conductor 3 is spatially arranged together with the primary winding 4 of a transformer so that an inductive coupling between them is guaranteed. To reinforce this inductive coupling, it is useful if at least a portion of the primary winding 4 is wound around the short-circuit conductor 3 (not shown). The ends of the primary winding 4 are connected in parallel to a resonant circuit capacitor 5 . An alternating voltage U a is present at the oscillating circuit capacitor 5 . The AC voltage is supplied by an AC power source 7 , a series resistor 6 being connected in series between the AC power source and one side of the resonance capacitor 5 . The resonant circuit capacitor 5 is balanced with the total circuit inductance at a certain operating frequency and so that a maximum voltage occurs when resonating at the parallel resonant circuit. This voltage changes when the short circuit of the secondary side, which, as stated above, from short-circuit conductor 3 , brushes 8 , idler gears 1.1 and 1.2 and from the resistors R1-R3, no longer exists. This is illustrated by the following formula:

L′ bedeutet darin die Induktivität der Anordnung bei unter­ brochener Kurzschlußwindung, Qs die Güte der Sekundärseite und k den Kopplungsfaktor zwischen der Primärwicklung 4 und dem Kurzschlußleiter 3. Für eine nicht defekte Achse gilt Qs » 1. Da k kleiner oder gleich 1 ist, nimmt die Kreisindukti­ vität L einen Wert an, der kleiner ist als der Wert für L′. In diesem Falle ist der Schwingkreis in Resonanz und folglich die an ihm abfallende Spannung maximal.L 'therein means the inductance of the arrangement with broken short-circuit winding, Qs the quality of the secondary side and k the coupling factor between the primary winding 4 and the short-circuit conductor 3 . For a non-defective axis, Qs » 1 applies. Since k is less than or equal to 1, the circular inductance L assumes a value which is less than the value for L '. In this case the resonant circuit is in resonance and consequently the voltage drop across it is maximal.

Weist die Kurzschlußwindung einen Defekt etwa dadurch auf, daß eine der beiden Schleifbürsten 8 nicht mehr in elektri­ schem Kontakt mit einem Losrad steht oder daß der Kurzschluß­ leiter 3 durchtrennt ist, so nimmt die Kreisinduktivität den größeren Wert L an wodurch die Spannung am Parallelschwing­ kreis absinkt. Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet somit nach dem Ruheprinzip und stellt eine im eisenbahnsignaltech­ nischen Sinne sichere Art der Überwachung dar. Das Absinken der Spannung am Parallelschwingkreis ist auf übliche Art und Weise für die in Rede stehenden Überwachungs- und Detektier­ aufgaben auswertbar.If the short-circuit turn has a defect, for example, in that one of the two grinding brushes 8 is no longer in electrical contact with an idler wheel or that the short-circuit conductor 3 is severed, the inductance of the circuit takes on the greater value L, causing the voltage on the parallel oscillating circuit to drop . The arrangement according to the invention thus works on the principle of rest and represents a safe type of monitoring in the railroad signal tech nical sense. The drop in the voltage on the parallel resonant circuit can be evaluated in the usual way for the monitoring and detection tasks in question.

In Fig. 2 ist exemplarisch und schematisch die Verbindung zwi­ schen einem Kurzschlußleiter 3 und einer Schleifbürste 8 dar­ gestellt. Diese Verbindungsstelle ist z. B. an einer Lager­ schale oder an einem sonstigen Fahrzeugteil 11 angebracht. Zwischen diesem Fahrzeugteil 11 und jener Stelle, an der der Kurzschlußleiter 3 und die Schleifbürste 8 miteinander ver­ bunden sind, ist ein Isolator 10 angeordnet. Die Verbindung zwischen Kurzschlußleiter und Schleifbürste 8 kann beispiels­ weise dadurch erfolgen, daß die miteinander zu verbindenden Enden der genannten Teile auf eine elektrisch leitende Ver­ bindungsplatte 9 geschraubt sind, die ihrerseits an dem Iso­ lator 10 befestigt ist. Durch diese Isolierung ist gewährlei­ stet, daß sowohl die mechanisch-elektrische Verbindung der Schleifbürste 8 mit dem Kurzschlußleiter 3 als auch der elek­ trische Kontakt zwischen Schleifbürste 8 und einem Losrad überwachbar ist.In Fig. 2, the connection between a short-circuit conductor 3 and an abrasive brush 8 is exemplarily and schematically provided. This connection point is e.g. B. shell on a bearing or attached to another vehicle part 11 . Between this vehicle part 11 and that point where the short-circuit conductor 3 and the brush 8 are connected to each other, an insulator 10 is arranged. The connection between the short-circuit conductor and the brush 8 can be made, for example, that the ends of said parts to be connected are screwed onto an electrically conductive connecting plate 9 , which in turn is attached to the isolator 10 . This insulation ensures that both the mechanical-electrical connection of the grinding brush 8 with the short-circuit conductor 3 and the electrical contact between the grinding brush 8 and an idler gear can be monitored.

Claims (6)

1. Anordnung zur elektrischen Überwachung der Kurzschluß­ verbindung zwischen zwei gegenüberliegenden Losrädern (1.1, 1.2) eines Schienenfahrzeugs, wobei die Losräder über einen von den übrigen Fahrzeugteilen isolierten elektrischen Kurz­ schlußleiter (3) miteinander verbunden sind, und wobei der Kurzschlußleiter (3) die Sekundärseite eines Transformators (12) bildet.1. Arrangement for electrical monitoring of the short-circuit connection between two opposite idler gears ( 1.1 , 1.2 ) of a rail vehicle, the idler gears being connected to one another by an electrical short-circuit conductor ( 3 ) insulated from the other vehicle parts, and the short-circuit conductor ( 3 ) on the secondary side a transformer ( 12 ) forms. 2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Transformator Teil eines Parallelschwingkreises ist und die Größe oder die Pha­ senlage einer an einem Schwingkreiskondensator (5) anstehende Schwingkreisspannung Ua als Kriterium für die Defektfreiheit der zu überwachenden Kurzschlußverbindung dient.2. Arrangement according to claim 1, wherein the transformer is part of a parallel resonant circuit and the size or the Pha senlage of a resonant circuit capacitor ( 5 ) pending resonant circuit voltage U a serves as a criterion for the defect-free nature of the short-circuit connection to be monitored. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein die Primär­ seite des Transformators (12) bildender Leiter zumindest um einen Abschnitt des Kurzschlußleiters (3) gewickelt ist.3. Arrangement according to claim 1 or 2, wherein a primary side of the transformer ( 12 ) forming conductor is wound at least around a portion of the short-circuit conductor ( 3 ). 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Parallel­ schwingkreises derart abgestimmt ist, daß er in Resonanz ist, wenn der Kurzschlußleiter (3) defektfrei ist und daher zusam­ men mit den Losrädern und mit den übrigen die Losräder elek­ trisch verbindenden Fahrzeugteilen eine niederohmige Kurz­ schlußwindung bildet.4. Arrangement according to claim 2 or 3, wherein the parallel resonant circuit is tuned such that it is in resonance when the short-circuit conductor ( 3 ) is defect-free and therefore together with the idler gears and with the rest of the idler gears electrically connecting vehicle parts a low-impedance Short circuit turns. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, wobei die elektrische Verbindung des Kurzschlußleiters (3) mit den Losrädern (1.1, 1.2) über Schleifbürsten (8) erfolgt, und die Verbindungs­ stelle zwischen Schleifbürste (8) und Kurzschlußleiter (3) gegenüber sonstigen Fahrzeugteilen (11) elektrisch isoliert ist. 5. Arrangement according to claim 1 to 4, wherein the electrical connection of the short-circuit conductor ( 3 ) with the idler gears ( 1.1 , 1.2 ) via grinding brushes ( 8 ), and the connection point between the grinding brush ( 8 ) and short-circuit conductor ( 3 ) relative to other vehicle parts ( 11 ) is electrically isolated. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei der Kurzschlußleiter (3) von einem Kupferseil gebildet ist.6. Arrangement according to one of claims 1-5, wherein the short-circuit conductor ( 3 ) is formed by a copper cable.
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