ES2300970T3 - MODULE OF OPERATION AND MONITORING, IN PARTICULAR FOR CONTROL UNITS, THAT IS TO say, TRAVEL EQUIPMENT, RAILWAY OR SIMILAR SYSTEMS. - Google Patents
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Abstract
Description
Módulo de accionamiento y monitorización, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de vía, de sistemas ferroviarios o similares.Drive and monitoring module, in particular for control units, i.e. track equipment, of railway systems or similar.
La invención se refiere a un módulo de accionamiento y monitorización, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de vía, de sistemas ferroviarios o similares, que comprende:The invention relates to a module of actuation and monitoring, in particular for units of command, that is, track equipment, rail systems or similar, comprising:
una línea de comunicación con la unidad de mando que va a controlarse, para transmitir señales de control de unidad de mando, es decir, señales de accionamiento, y para recibir señales de estado de unidad de mando, es decir, señales de realimentación;a line of communication with the control unit to be controlled, to transmit unit control signals command, that is, drive signals, and to receive signals of command unit status, that is, signals from feedback;
señales de realimentación que se generan mediante un circuito oscilatorio que genera una señal a una frecuencia predeterminada cuando la unidad de mando conmuta a uno de los estados de funcionamiento predeterminados, proporcionándose una frecuencia de señal de realimentación específica en asociación única con cada estado de funcionamiento de la unidad de mando;feedback signals that are generated by an oscillatory circuit that generates a signal at a default frequency when the control unit switches to one of the default operating states, providing a specific feedback signal frequency in association unique with each operating state of the control unit;
y estando formado el circuito oscilatorio por el secundario de un transformador conectado al cable de comunicación, los hilos de la línea de comunicación entre el actuador de control y la unidad de mando y un condensador separado para cada estado de funcionamiento predeterminado de la unidad de mando, presentando la unidad de mando medios de conmutación de realimentación que se hacen funcionar de ese modo tras la transición desde un primer a un segundo de dichos estados de funcionamiento predeterminados;and the oscillatory circuit being formed by the secondary of a transformer connected to the communication cable, the wires of the communication line between the control actuator and the control unit and a separate capacitor for each state of default operation of the control unit, presenting the control unit feedback switching means that they work that way after the transition from a first to a second of said predetermined operating states;
todo de tal manera que, cuando se llega a un estado de funcionamiento, se genera automáticamente una señal de realimentación que presenta la frecuencia única predeterminada, señal de realimentación que se detecta mediante medios de detección del módulo de accionamiento y monitorización, medios de detección que incluyen medios para analizar la señal de realimentación para comprobar si es correcta la frecuencia de señal de realimentación y generar una señal para indicar que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente.all in such a way that when you reach a operating status, a signal is automatically generated feedback that presents the default single frequency, feedback signal that is detected by means of detection of the drive and monitoring module, detection means which include means to analyze the feedback signal for check if the feedback signal frequency is correct and generate a signal to indicate that the control unit has switched correctly to the corresponding operating state.
En particular, la invención trata de módulos de accionamiento y monitorización para sistemas ferroviarios o similares, en los que la señal de control o accionamiento para la unidad de mando es una señal de corriente continua. Además, este módulo de accionamiento y monitorización deberá poder funcionar en sistemas ferroviarios en los que el tren se alimenta con potencia de corriente alterna.In particular, the invention concerns modules of drive and monitoring for railway systems or similar, in which the control or drive signal for the control unit is a direct current signal. Also this drive and monitoring module must be able to operate in railway systems in which the train is powered with power of alternating current.
Unidades de mando típicas son puestos de cambio de vía para cambios de vía ferroviaria o similares y/u otros equipos de vía que presentan solenoides controlados por una estación central.Typical control units are exchange stations of track for railway or similar changes and / or others track equipment presenting solenoids controlled by a station central.
Los equipos ferroviarios o unidades de mando se disponen en posiciones remotas, a una larga distancia del módulo de accionamiento y monitorización, que se sitúa generalmente en las instalaciones que también contienen otras unidades de control y monitorización, conocidas como cabinas.Railway equipment or control units are they have remote positions, a long distance from the module actuation and monitoring, which is generally located in the facilities that also contain other control units and monitoring, known as cabins.
Por lo tanto, existe por un lado la necesidad de reducir el número de hilos utilizados para conectar los actuadores y los dispositivos de vía, siendo el sistema sólo parcialmente distribuido, puesto que la ubicación central está en comunicación serie con los diversos controladores de zona (que contienen el subsistema de accionamiento de equipos), que pueden colocarse incluso a una distancia considerable (2 a 3 km) de los equipos de vía. Por otro lado, los hilos de las líneas de comunicación deberán aún cumplir con límites de longitud, impuestos por necesidades eléctricas y electrónicas.Therefore, there is a need for reduce the number of wires used to connect the actuators and track devices, the system being only partially distributed, since the central location is in communication series with the various zone controllers (which contain the equipment drive subsystem), which can be placed even at a considerable distance (2 to 3 km) from the equipment via. On the other hand, the wires of the communication lines should still meet length limits, necessities taxes Electrical and electronic.
En el campo particular de sistemas ferroviarios, los módulos de accionamiento y monitorización y las unidades de mando deben funcionar con altos grados de seguridad y de una manera vital. Por tanto, si se produjese un mal funcionamiento, las unidades afectadas se llevarían de ese modo de nuevo a condiciones de seguridad, que son en general condiciones restrictivas.In the particular field of railway systems, the drive and monitoring modules and the units of command must work with high degrees of security and in a way vital. Therefore, if a malfunction occurs, the affected units would thus be brought back to conditions of security, which are generally restrictive conditions.
En particular, cuando se suministra potencia CA a trenes, las condiciones de seguridad para el funcionamiento en líneas electrificadas CA requieren esencialmente protección contra cualquier control indebido causado por tensión inducida y conducida a 50 Hz, así como una clave de protección sobre la señal de realimentación, que en un sistema de la técnica anterior es una portadora a 400 ó 120 Hz fija.In particular, when AC power is supplied to trains, the safety conditions for operation in AC electrified lines essentially require protection against any undue control caused by induced and conducted voltage at 50 Hz, as well as a protection key on the signal of feedback, which in a prior art system is a carrier at 400 or 120 Hz fixed.
Un control indebido puede estar causado por el hecho de que, si uno de los hilos de la línea de comunicación está en contacto con el terreno en dos ubicaciones, es decir, una en el dispositivo de vía, es decir, la unidad de mando, y la otra próxima a la cabina, que contiene el módulo de accionamiento y monitorización, puede producirse una tensión de ruido CA inducida y/o conducida sobre ese hilo, debido a la corriente de tracción a 50 Hz. En este caso, si se proporciona un conversor CA-CC en la salida del módulo, la tensión de ruido genera una corriente que presenta un valor promedio distinto de cero, que circula por el conversor, el hilo sin falta y la carga. Por tanto, esta señal de ruido puede simular una señal de control accidental indebida.Improper control may be caused by the fact that, if one of the wires of the communication line is in contact with the land in two locations, that is, one in the track device, that is, the control unit, and the next one to the cab, which contains the drive module and monitoring, induced AC noise voltage may occur and / or conducted on that wire, due to the tensile current at 50 Hz. In this case, if a converter is provided AC-DC at module output, noise voltage generates a current that has an average value other than zero, which circulates through the converter, the thread without fail and the load. Therefore, this noise signal can simulate a control signal improper accidental.
Una realimentación indebida puede estar causada por la presencia de una señal que presenta una determinada frecuencia en el cable, aún en caso de una doble falta a tierra. Una vez más la señal de ruido puede simular una señal de realimentación indebida, que podría interpretarse como una indicación de que la unidad de mando remota ha conmutado a un estado de funcionamiento dado, y de ese modo podría generarse información falsa.Improper feedback may be caused. by the presence of a signal that presents a certain cable frequency, even in case of a double ground fault. A Again the noise signal can simulate a feedback signal undue, which could be interpreted as an indication that the remote control unit has switched to an operating state given, and thus false information could be generated.
Tal como se explica mejor posteriormente en la descripción, la solución a estos problemas de módulos de accionamiento y monitorización de la técnica anterior no es nada trivial. En particular, la necesidad de mejorar la monitorización y/o el control seguros utilizando funciones vitales, en el contexto de electrificación de trenes CA a 50 Hz, y la necesidad de reducir o mantener el número de hilos en líneas de comunicación son al menos parcialmente contrarias entre sí.As explained better later in the description, the solution to these module problems prior art operation and monitoring is nothing trivial. In particular, the need to improve monitoring and / or safe control using vital functions, in the context of electrification of AC trains at 50 Hz, and the need to reduce or keep the number of threads in communication lines are at least partially contrary to each other.
Por lo tanto, la invención presenta el objetivo de proporcionar un módulo de accionamiento y monitorización que, utilizando disposiciones sencillas y económicas, supere los problemas de seguridad de módulos de la técnica anterior presentando los mismos principios básicos de funcionamiento, aunque mejorando otras propiedades de seguridad no asociadas directamente con el problema de tracción CA.Therefore, the invention presents the objective of providing a drive and monitoring module that, using simple and economical provisions, exceed Security problems of prior art modules presenting the same basic operating principles, although improving other security properties not directly associated with the AC traction problem.
En primer lugar, la invención soluciona el problema anterior proporcionando un módulo de accionamiento y monitorización, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de vía de sistemas ferroviarios o similares, que comprende:First, the invention solves the previous problem by providing a drive module and monitoring, in particular for control units, that is, railway equipment of railway systems or similar, which understands:
una línea de comunicación con la unidad de mando que va a controlarse, para transmitir señales de control de unidad de mando, es decir, señales de accionamiento, y para recibir señales de estado de unidad de mando, es decir, señales de realimentación;a line of communication with the control unit to be controlled, to transmit unit control signals command, that is, drive signals, and to receive signals of command unit status, that is, signals from feedback;
señales de realimentación que se generan mediante un circuito oscilatorio que genera una señal a una frecuencia predeterminada cuando la unidad de mando conmuta a cualquiera de los dos estados de funcionamiento predeterminados,feedback signals that are generated by an oscillatory circuit that generates a signal at a default frequency when the control unit switches to either of the two default operating states,
y estando formado el circuito oscilatorio por una bobina contenida en el actuador, los hilos de las líneas de comunicación entre el actuador de control y la unidad de mando y un condensador separado para cada estado de funcionamiento predeterminado de la unidad de mando, presentando la unidad de mando medios de conmutación de realimentación que se hacen funcionar de ese modo tras la transición desde un primer a un segundo de dichos estados de funcionamiento predeterminados;and the oscillatory circuit being formed by a coil contained in the actuator, the wires of the lines of communication between the control actuator and the control unit and a separate capacitor for each operating state default of the command unit, presenting the command unit feedback switching means that are operated from that mode after the transition from a first to a second of said default operating states;
todo de tal manera que, cuando se llega a un estado de funcionamiento, se genera automáticamente una señal de realimentación que presenta la frecuencia única predeterminada, señal de realimentación que se detecta mediante medios de detección del módulo de accionamiento y monitorización, medios de detección que incluyen medios para analizar la señal de realimentación para comprobar si es correcta la frecuencia de señal de realimentación y generar una señal para indicar que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente;all in such a way that when you reach a operating status, a signal is automatically generated feedback that presents the default single frequency, feedback signal that is detected by means of detection of the drive and monitoring module, detection means which include means to analyze the feedback signal for check if the feedback signal frequency is correct and generate a signal to indicate that the control unit has switched correctly to the corresponding operating state;
y módulo de la invención que también incluye medios para modular la señal de realimentación según un protocolo de modulación predeterminado.and module of the invention that also includes means for modulating the feedback signal according to a protocol Default modulation.
Según una propiedad adicional, el protocolo de modulación de señal de control es un esquema de modulación en amplitud de pulso (PAM, pulse amplitude modulation).According to an additional property, the control signal modulation protocol is a pulse amplitude modulation scheme (PAM, pulse amplitude modulation ).
El módulo de accionamiento y monitorización de esta invención comprende un generador de señal de realimentación local que presenta una sección de generación de portadora de señal de realimentación local y una sección de generación de señal de modulación en amplitud de pulso local, generador de señal de realimentación local que se dispara para generar dicha señal de realimentación mediante una red resonante de capacitancia variable, que está compuesta por una bobina local, una resistencia proporcionada por los hilos de la línea de comunicación entre el módulo y una unidad de mando remota y los contactos del conmutador de realimentación de dicha unidad de mando remota, y un condensador separado para cada estado de funcionamiento de la unidad de mando remota, condensadores que están ubicados en la unidad de mando remota y se conectan juntos alternativamente en la red resonante mediante el conmutador de realimentación dependiendo del estado de funcionamiento de la unidad de mando, mientras que el módulo incluye un receptor local que presenta medios para analizar la señal de realimentación con respecto a la frecuencia de la portadora de señal de realimentación y la frecuencia de la modulación en amplitud de pulso de dicha portadora de señal de realimentación, y medios de análisis de señal de realimentación que son del tipo vital y generan una señal vital que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente.The drive and monitoring module of this invention comprises a feedback signal generator local that presents a section of signal carrier generation of local feedback and a signal generation section of local pulse amplitude modulation, signal generator local feedback that is triggered to generate said signal from feedback through a resonant network of variable capacitance, which is composed of a local coil, a resistor provided by the wires of the communication line between the module and a remote control unit and switch contacts feedback of said remote control unit, and a capacitor separate for each operating state of the control unit remote, capacitors that are located in the control unit remote and connect together alternately in the resonant network via the feedback switch depending on the state of operation of the control unit while the module includes a local receiver that presents means to analyze the signal of feedback with respect to the carrier frequency of feedback signal and modulation frequency in pulse width of said feedback signal carrier, and feedback signal analysis means that are of the type vital and generate a vital signal indicating that the command unit has successfully switched to operating status correspondent.
El receptor de señal de realimentación comprende un puerto AND vital que genera una señal vital que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente cuando a las dos entradas de dicho puerto AND se les presentan señales a la frecuencia portadora de señal de realimentación correcta y a la frecuencia de modulación correcta, que son proporcionadas por la salida del analizador de señal de realimentación.The feedback signal receiver comprises a vital AND port that generates a vital signal that indicates that the control unit has successfully switched to the state of corresponding operation when at the two inputs of said AND port signals are presented to the carrier frequency of correct feedback signal and modulation frequency correct, which are provided by the analyzer output of feedback signal
De manera ventajosa, los medios analizadores de señal de realimentación consisten en un único canal de extracción/demodulación de señal de realimentación para la extracción/demodulación de la frecuencia de portadora de señal de realimentación y de la frecuencia de modulación de portadora de señal de realimentación. La salida de este canal habilita uno de los dos puertos AND vitales finales, cuya segunda entrada se acciona directamente por el generador de frecuencia en funcionamiento (uno de los dos generadores).Advantageously, the analyzer means of feedback signal consist of a single channel of extraction / demodulation of feedback signal for extraction / demodulation of the signal carrier frequency of feedback and carrier modulation frequency of feedback signal The output of this channel enables one of the two final vital AND ports, whose second input is operated directly by the operating frequency generator (one of the two generators).
La bobina de las redes resonantes del generador de señal de realimentación consiste en el devanado de un transformador de aislamiento galvánico en la conexión entre el módulo y la unidad de mando.The coil of generator resonant networks feedback signal consists of the winding of a Galvanic isolation transformer in the connection between the module and control unit.
Según otra característica adicional, la señal de realimentación presentada al receptor se toma de un devanado de un transformador de aislamiento galvánico en la conexión entre el módulo y la unidad de mando. Para este fin, se proporciona un transformador de aislamiento galvánico entre cada entrada/salida del módulo y la entrada/salida correspondiente de la unidad de mando.According to another additional feature, the signal of feedback presented to the receiver is taken from a winding of a Galvanic isolation transformer in the connection between the module and control unit. For this purpose, a Galvanic isolation transformer between each input / output of the module and the corresponding input / output of the unit I send.
Según una mejora, el módulo de esta invención comprende además medios para detectar la falta de señal de realimentación, medios que comparan el tiempo durante el cual no se ha detectado ninguna señal de realimentación con un umbral permitido máximo ajustable, y medios que controlan medios para bloquear, suprimir y/o retardar la señal que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente durante un tiempo predeterminado mayor que dicho umbral permitido máximo, o generar una señal que indica que la unidad de mando no ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento cuando el tiempo durante el que no se ha detectado señal de realimentación supera dicha umbral permitido máximo.According to an improvement, the module of this invention it also includes means to detect the lack of signal from feedback, means that compare the time during which has detected no feedback signal with a threshold maximum adjustable allowed, and means controlling means for block, suppress and / or delay the signal indicating that the unit command has been successfully switched to operating status corresponding for a predetermined time greater than said maximum allowed threshold, or generate a signal indicating that the control unit has not switched correctly to the state of operation when the time during which it was not detected Feedback signal exceeds this maximum allowed threshold.
El puerto AND vital para generar la señal de realimentación correcta está conectado a un temporizador cuya salida está conectada a al menos dos o una pluralidad de puertos AND, cuyo número corresponde a los estados de funcionamiento de la unidad de mando y cuya otra entrada está conectada respectivamente a uno de los hilos de la línea de comunicación entre el módulo y la unidad de mando.The vital AND port to generate the signal from correct feedback is connected to a timer whose output is connected to at least two or a plurality of ports AND, whose number corresponds to the operating states of the control unit and whose other input is connected respectively to one of the wires of the communication line between the module and the control unit
En una realización, el módulo de esta invención
se proporciona en combinación con una unidad de mando que puede
conmutar a uno de dos estados de funcionamiento diferentes, estando
dicho módulo conectado a dicha unidad de mando por medio de una
línea de comunicación que comprende al menos dos hilos de señal y un
hilo de neutro común, estando asociado cada hilo con un condensador
diferente y estando conectado cada hilo a la unidad de generador de
señal de realimentación con su condensador correspondiente a través
de un transformador de aislamiento galvánico, y estando conectado
cada cable a la unidad de receptor, mientras que el temporizador
controla dos puertos AND vitales diseñados para generar dos señales
diferentes que indican que la unidad de mando ha conmutado
correctamente al estado de funcionamiento correspondiente, cada una
de cuyas señales está relacionada únicamente con uno de los dos
estados de funcionamiento, mientras que cada puerto AND cuya salida
está conectada al temporizador está conectado por la otra entrada a
uno de los dos hilos de señal de la línea entre el módulo y la
unidad de
mando.In one embodiment, the module of this invention is provided in combination with a control unit that can switch to one of two different operating states, said module being connected to said control unit by means of a communication line comprising at least two signal wires and one common neutral wire, each wire being associated with a different capacitor and each wire being connected to the feedback signal generator unit with its corresponding capacitor through a galvanic isolation transformer, and each wire being connected cable to the receiver unit, while the timer controls two vital AND ports designed to generate two different signals that indicate that the control unit has successfully switched to the corresponding operating state, each of whose signals is related only to one of the two operating states, while each AND port whose output is c connected to the timer is connected by the other input to one of the two signal wires of the line between the module and the unit
I send.
Un ejemplo de esta unidad de mando es un puesto de cambio de vía de un desvío o similar, que se alimenta mediante un motor CC. En este caso, el puesto de cambio de vía presenta una entrada de control o accionamiento para una señal diseñada para controlar el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde una posición primera o normal a una posición segunda o inversa, y una entrada de control o accionamiento para controlar el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde la segunda a la primera posición, presentando el puesto de cambio de vía una línea de comunicación con el módulo de accionamiento y monitorización, línea de comunicación que comprende un hilo para transmitir la señal de control de desplazamiento de aguja de cambio de vía para cada una de dichas dos entradas de control o accionamiento, mientras que el puesto de cambio de vía comprende además un conmutador para cerrar una red resonante que conecta simultánea y alternativamente en serie, en dicha red, uno de los dos condensadores, presentando cada uno un valor específico para cada una de las dos posiciones de funcionamiento de los puestos de cambio de vía, estando conectado dicho condensador a una entrada correspondiente de dos entradas de señal de realimentación separadas de la sección de monitorización del módulo de accionamiento y monitorización mediante los mismos hilos de transmisión de señal de control o accionamiento.An example of this command unit is a position of change of route of a diversion or similar, which is fed by a DC motor In this case, the change of route post presents a control or drive input for a signal designed to control the displacement of the needles of change of track from a first or normal position to a second or reverse position, and a control or drive input to control displacement of the track change needles from the second to the first position, presenting the track change post a line of communication with the drive and monitoring module, line of communication comprising a wire to transmit the signal of track shift needle shift control for each of said two control or drive inputs, while the track change station also includes a switch to close a resonant network that connects simultaneously and alternately in series, in said network, one of the two capacitors, presenting each one a specific value for each of the two positions of operation of the track change posts, being connected said capacitor to a corresponding input of two inputs of feedback signal separated from the monitoring section of the drive and monitoring module by means of them transmission wires of control or drive signal.
El módulo de esta invención se conecta al puesto de cambio de vía del desvío ferroviario o similar por medio de tres hilos, dos de los cuales son para transmitir respectivamente una de dos señales de accionamiento para el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde una primera a una segunda posición y viceversa, y un tercero es un hilo de neutro, formando también dichos dos hilos de señal de accionamiento, con el hilo de neutro, una red resonante para accionar un generador de señal de realimentación.The module of this invention is connected to the post of change of track of the railway deviation or similar by means of three threads, two of which are to transmit respectively one of two drive signals for needle movement of change of track from a first to a second position and vice versa, and a third is a neutral thread, also forming said two drive signal wires, with the neutral wire, a resonant network to drive a signal generator of feedback.
Utilizar lo siguiente dio como resultado ventajas, tales como una frecuencia de portadora y una frecuencia de modulación de señal de realimentación: una frecuencia de portadora de aproximadamente 400 Hz, que se modula en amplitud de pulso con una frecuencia de aproximadamente 10,4 Hz.Using the following resulted in advantages, such as a carrier frequency and a frequency Feedback signal modulation: a frequency of carrier of approximately 400 Hz, which is modulated in amplitude of pulse with a frequency of approximately 10.4 Hz.
En una segunda posible realización, el módulo de la invención se proporciona en combinación con una unidad de mando que presenta al menos un solenoide, estando diseñado dicho módulo para controlar y/o monitorizar la posición o el estado de funcionamiento del solenoide, proporcionándose un cable separado para controlar la energización del solenoide, y un cable separado adicional para la señal de realimentación, mientras que el solenoide controla un conmutador de realimentación que, en uno de los dos estados de funcionamiento del solenoide, cierra una red resonante por lo que un condensador se conecta en serie en la misma, red resonante que acciona un generador de señal de realimentación en el módulo de accionamiento y monitorización, que genera una señal de realimentación que presenta una frecuencia de portadora predeterminada y modulada en amplitud de pulso con una segunda frecuencia de modulación, proporcionándose dicha señal de realimentación a un receptor del módulo de accionamiento y monitorización que presenta medios analizadores de señal para detectar la frecuencia de portadora y la frecuencia de modulación en amplitud de pulso y para generar una señal que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente tras la detección de la frecuencia de portadora correcta y la frecuencia de modulación de pulso correcta de la señal de realimentación.In a second possible embodiment, the module the invention is provided in combination with a control unit which has at least one solenoid, said module being designed to control and / or monitor the position or status of solenoid operation, providing a separate cable to control solenoid energization, and a separate cable additional for the feedback signal while the solenoid controls a feedback switch that, in one of the two operating states of the solenoid, close a network resonant so a capacitor is connected in series in it, resonant network that drives a feedback signal generator in the drive and monitoring module, which generates a feedback signal that presents a carrier frequency predetermined and modulated in pulse amplitude with a second modulation frequency, said signal being provided feedback to a receiver of the drive module and monitoring that presents signal analyzer means for detect carrier frequency and modulation frequency in pulse amplitude and to generate a signal indicating that the control unit has successfully switched to the state of corresponding operation after frequency detection of correct carrier and pulse modulation frequency Correct feedback signal.
En una segunda posible realización, el módulo de esta invención presenta dos salidas de control para las señales diseñadas para energizar dos solenoides diferentes, estando conectada cada una de tales salidas mediante un cable dedicado a dos hilos, y una entrada para controlar respectivamente uno de los dos solenoides, mientras que cada solenoide controla un conmutador de realimentación que cierra, en uno de los estados de funcionamiento del solenoide, una red resonante separada para cada solenoide, conectando un condensador predeterminado en serie, red resonante de cada solenoide que comprende un cable de dos hilos dedicado para la señal de realimentación y un condensador dedicado.In a second possible embodiment, the module This invention has two control outputs for the signals designed to energize two different solenoids, being connected each of these outputs through a cable dedicated to two wires, and one input to control respectively one of the two solenoids, while each solenoid controls a switch feedback that closes, in one of the states of solenoid operation, a separate resonant network for each solenoid, connecting a predetermined capacitor in series, network resonant of each solenoid comprising a two wire cable dedicated for the feedback signal and a capacitor dedicated.
En esta realización, la frecuencia de modulación en amplitud de pulso de la señal de realimentación se detecta mediante un filtro activo.In this embodiment, the modulation frequency in pulse amplitude the feedback signal is detected through an active filter.
En particular, cuando el módulo de accionamiento y monitorización se proporciona en combinación con una unidad de control central que genera una señal de control de energización del solenoide, señal de energización que se genera mediante el propio módulo de accionamiento y monitorización en presencia de dicha señal de control de energización, se proporcionan medios para retardar el accionamiento del generador de señal de energización un tiempo de retardo predeterminado.In particular, when the drive module and monitoring is provided in combination with a unit of central control that generates an energization control signal from the solenoid, energization signal that is generated by the own drive and monitoring module in the presence of said signal of energizing control, means are provided to delay the energizing signal generator drive a time of default delay.
Una realización proporciona dos relés de placa de circuito impreso para romper la conexión entre el generador de señal de energización y el solenoide, relés de bloqueo que se controlan para restablecer la conexión por los medios de retardo después del tiempo de retardo predeterminado.One embodiment provides two plate relays printed circuit to break the connection between the generator energizing signal and solenoid, blocking relays that control to reestablish the connection by delay means after the default delay time.
Según aún otra realización, se suministra potencia al filtro activo o bien a través de los relés de bloqueo o bien directamente mediante los medios de retardo de tal modo que, cuando se bloquea la conexión de control entre el generador de señal de energización y el solenoide, se suministra potencia al filtro activo a través de dichos relés de bloqueo, mientras que cuando se restablece la conexión entre el generador de señal de energización y el solenoide, se suministra potencia mediante los medios de retardo por lo que, cuando alguno de los dos relés de bloqueo se pega en la posición energizada y no se proporciona ninguna señal de control de energización en la entrada del temporizador, ya no se monitoriza la posición y se detecta la situación de falta anterior (peligrosa para la seguridad).According to yet another embodiment, it is supplied power to the active filter either through the blocking relays or either directly by means of delay such that, when the control connection between the generator is blocked energizing signal and solenoid, power is supplied to the active filter through said blocking relays, while when the connection between the signal generator is restored energization and solenoid, power is supplied by delay means so, when either of the two relays of lock sticks in the energized position and is not provided no energization control signal at the input of the timer, the position is no longer monitored and the previous fault situation (dangerous for safety).
Para obtener un grado de seguridad superior, considerando que la falta de monitorización de la posición debida al relé auxiliar que está pegado no impediría que un ruido alternativo accionase indebidamente la unidad remota, una función redundante de apertura de la salida del circuito de potencia cuando no se proporciona control (uso de dos relés).To obtain a higher degree of security, whereas the lack of proper position monitoring to the auxiliary relay that is attached would not prevent a noise alternatively improperly operate the remote unit, a function redundant opening of the power circuit output when no control is provided (use of two relays).
En la realización que proporciona control de energización y realimentación de posición de solenoide, la portadora de señal de realimentación presenta una frecuencia de 125 Hz y la frecuencia de modulación en amplitud de pulso es de aproximadamente 5,2 Hz.In the embodiment that provides control of energization and feedback of solenoid position, the carrier feedback signal has a frequency of 125 Hz and the Pulse width modulation frequency is approximately 5.2 Hz
También, el módulo se proporciona de manera ventajosa en combinación con una unidad de control central que funciona cíclicamente, que genera y transmite señales de control de unidad de mando a dicho módulo, para generar señales de control o de accionamiento de unidad de mando y para generar y recibir señales de realimentación que indican los estados de funcionamiento de dichas unidades de mando, mientras que el módulo de accionamiento y monitorización genera señales que indican que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente, que se proporcionan a la unidad de control central después del análisis de señal de realimentación, y se genera una señal para indicar que la función de monitorización se detiene cuando el retardo de recepción de señal de realimentación supera un umbral máximo dado.Also, the module is provided so advantageous in combination with a central control unit that It works cyclically, which generates and transmits control signals from control unit to said module, to generate control signals or drive control unit and to generate and receive signals feedback indicating the operating states of said control units, while the drive module and monitoring generates signals that indicate that the control unit has successfully switched to operating status corresponding, which are provided to the central control unit after the feedback signal analysis, and a signal to indicate that the monitoring function stops when the feedback signal reception delay exceeds a maximum threshold given.
De manera ventajosa, la señal de función de monitorización detenida se genera retardando la señal que indica conmutación correcta al estado de funcionamiento correspondiente un tiempo correspondiente al tiempo de ciclo de la unidad de control central.Advantageously, the function signal of stopped monitoring is generated by delaying the signal that indicates correct switching to the corresponding operating state a time corresponding to the cycle time of the control unit central.
El módulo de accionamiento y monitorización de esta invención pueden utilizarse de manera incluso más sencilla como un módulo de monitorización, proporcionándose sólo en el circuito la sección que presenta las funciones de monitorización descritas anteriormente.The drive and monitoring module of this invention can be used even more simply as a monitoring module, provided only in the circuit the section that presents the monitoring functions described above.
La invención se refiere además a dos realizaciones particulares del módulo de accionamiento y/o monitorización, es decir, una unidad de realimentación de posición de desvío ferroviario y una unidad de mando que comprende dos relés de control, que se accionan mediante dicho módulo de accionamiento, y generan señales de realimentación con el mismo.The invention further relates to two particular embodiments of the drive module and / or monitoring, that is, a position feedback unit of railway diversion and a control unit comprising two relays of control, which are operated by said drive module, and generate feedback signals with it.
Gracias a las disposiciones anteriores, el módulo de accionamiento de esta invención evita los inconvenientes anteriores y proporciona además ventajas adicionales.Thanks to the above provisions, the drive module of this invention avoids the inconveniences above and also provides additional advantages.
En la realización alternativa del módulo para accionar y/o monitorizar la operación de desvío ferroviario, tal módulo es un módulo estacionario que permite controlar un desvío alimentado con CC (144V), que presenta contactos de límite, a través del cable de actuador de tres hilos. Por lo tanto, el módulo de esta invención permite evitar el uso de un cable de control 4x1 y puede interconectarse tanto con dos puertos del Interbloqueo de Estado Sólido (SSI, Solid State Interlocking) (12 V y 800 Ohm cada uno, y conectarse juntos en paralelo) como en un sistema electromecánico, que presenta relés FS 840 de neutro con las dos bobinas conectadas en paralelo (12 V y 400 Ohm cada una). En este último caso, si se utilizase el módulo de accionamiento y/o monitorización como un aparato electrónico, no hay necesidad de utilizar relés polarizados magnéticamente. El módulo incluye un receptor de señal en gran medida independiente de la carga de salida, que puede absorber hasta aproximadamente 1 W.In the alternative embodiment of the module for actuating and / or monitoring the railway diversion operation, such a module is a stationary module that allows control of a DC-powered diversion (144V), which has limit contacts, through the three-wire actuator cable. threads. Therefore, the module of this invention avoids the use of a 4x1 control cable and can be interconnected with both Solid State Interlocking (SSI) ports (12 V and 800 Ohm each, and connected together in parallel) as in an electromechanical system, which features FS 840 neutral relays with the two coils connected in parallel (12 V and 400 Ohm each). In the latter case, if the drive and / or monitoring module was used as an electronic device, there is no need to use magnetically polarized relays. The module includes a signal receiver largely independent of the output load, which can absorb up to about 1 W.
Además, el módulo de accionamiento y monitorización en la alternativa anterior permite detección segura del fallo del "tercer hilo", es decir, el hilo a lo largo del que no circula la corriente de realimentación. Si este hilo falla, se detienen las funciones de monitorización de la posición. Por lo tanto, puede realizarse mantenimiento antes de la transmisión de una solicitud de activación imposible mediante el sistema de interbloqueo.In addition, the drive module and monitoring in the previous alternative allows safe detection of the "third thread" failure, that is, the thread along the that the feedback current does not circulate. If this thread fails, position monitoring functions are stopped. For the therefore, maintenance can be performed before the transmission of an impossible activation request using the system interlock
En la realización preferida, el módulo de accionamiento y/o monitorización presenta un aislamiento a CC de 4 kV proporcionado entre el cable de vía y los puertos vitales ENTRADA/SALIDA del Interbloqueo de Estado Sólido (SSI) y entre tal cable y la unidad de suministro de potencia. El módulo de accionamiento y monitorización presenta también un transformador para suministrar potencia a los circuitos internos, lo que permite una interconexión directa con la unidad de suministro de potencia de 150 V, 83,3 Hz (con aislamiento de 4 kV).In the preferred embodiment, the module drive and / or monitoring has a DC isolation of 4 kV provided between the track cable and the vital ports INPUT / OUTPUT of the Solid State Interlock (SSI) and between cable and power supply unit. The module of drive and monitoring also features a transformer to supply power to the internal circuits, which allows a direct interconnection with the power supply unit 150 V, 83.3 Hz (with 4 kV isolation).
Gracias a la posibilidad de gestionar retardos de generación de señal de realimentación, cualquier detención temporal de la función de monitorización de al menos 70 ms se ignora; después de 160 ms sin que se detecte ninguna señal de monitorización, esta falta de señales temporal siempre se detecta y posteriormente es almacenada por la lógica del aparato. Con unidades de control central (CCU, central control unit) que presentan un tiempo de ciclo de o inferior a 0,5 segundos, esto se consigue utilizando un temporizador vital de reajuste instantáneo, que retarda la salida de la señal de realimentación aproximadamente 750 ms. Esto permite cumplir un requisito crítico de seguridad, como en aparatos electromecánicos.Thanks to the possibility of managing feedback signal generation delays, any temporary stop of the monitoring function of at least 70 ms is ignored; after 160 ms without any monitoring signal being detected, this temporary lack of signals is always detected and subsequently stored by the logic of the device. With central control units (CCU, central control unit) having a cycle time of or below 0.5 seconds, this is achieved using a vital timer reset instant which delays the output of the feedback signal approximately 750 ms . This allows to meet a critical safety requirement, as in electromechanical devices.
El circuito de monitorización externo es equivalente a un bucle de corriente, y no a un bucle de tensión como en estado no sólido, es decir, interbloqueos electromecánicos (PBRRI). Por tanto, el circuito externo es particularmente sensible a la resistencia del cable de actuador y los contactos de monitorización del puesto de cambio de vía, que algunas veces presentan resistencias muy superiores a cero. En un ejemplo de comunicación típico, hay dos puestos de cambio de vía que van a monitorizarse y una sección del cable de monitorización (4x1 o 4x2,5) entre tales dos puestos de cambio de vía. Mientras que en módulos de accionamiento y monitorización de la técnica anterior, la resistencia máxima proporcionada por el circuito externo es de 10 Ohm y 20 Ohm respectivamente (máximo de 7 Ohm, en el cable de actuador de tres conductores) el módulo de accionamiento y monitorización de esta invención garantiza el funcionamiento apropiado hasta al menos 30 Ohm, valor que no puede superarse.The external monitoring circuit is equivalent to a current loop, and not a voltage loop like in a non-solid state, that is, electromechanical interlocks (PBRRI). Therefore, the external circuit is particularly sensitive to the resistance of the actuator cable and the contacts of track change post monitoring, which sometimes they have resistance well above zero. In an example of typical communication, there are two changing positions that are going to be monitored and a section of the monitoring cable (4x1 or 4x2.5) between these two changing posts. Meanwhile in prior art drive and monitoring modules, the maximum resistance provided by the external circuit is 10 Ohm and 20 Ohm respectively (maximum of 7 Ohm, on the cable three-conductor actuator) the drive module and Monitoring of this invention guarantees operation appropriate to at least 30 Ohm, value that cannot be exceeded.
Con respecto a la función de gestión de señal de realimentación, el módulo de esta invención presenta una clave de seguridad adicional con respecto a los módulos de accionamiento y monitorización de la técnica anterior. La portadora de realimentación, cuya frecuencia siempre está en un intervalo de aproximadamente 60 Hz por debajo/por encima de 400 Hz, se modula en amplitud con una señal de pulso de 10,4 Hz. Entonces se detecta la frecuencia de modulación de manera vital en el receptor. Esto permite mejorar considerablemente la seguridad de funcionamiento, especialmente sobre líneas electrificadas CA a 50 Hz, en las que una doble falta a tierra del cable de actuador permite la circulación de la corriente de tracción (inducida y conducida) a través de los circuitos de señalización.Regarding the signal management function of feedback, the module of this invention presents a key to additional safety with respect to the drive modules and prior art monitoring. The carrier of feedback, whose frequency is always in a range of approximately 60 Hz below / above 400 Hz, modulated in amplitude with a pulse signal of 10.4 Hz. Then the Modulation frequency vitally in the receiver. This allows to significantly improve operating safety, especially on 50 Hz AC electrified lines, in which a double earth fault of the actuator cable allows circulation of the traction current (induced and conducted) through the signaling circuits
El módulo de accionamiento y monitorización de esta invención también implica lo que se ha destacado en la primera etapa de funcionamiento de tal sistema de monitorización. Por lo tanto, proporciona una evolución de módulos de la técnica anterior mientras que es mecánicamente intercambiable con los mismos. La intercambiabilidad eléctrica se consigue mediante el uso de una fuente de potencia de 150 VCA, 83,3 Hz, que proporciona la potencia (aproximadamente 4,5 W) requerida por los circuitos internos, que se alimentan actualmente con potencia mediante una fuente de potencia de 24 VCC externa.The drive and monitoring module of this invention also implies what has been highlighted in the first operating stage of such monitoring system. For the therefore, it provides an evolution of prior art modules while it is mechanically interchangeable with them. The Electrical interchangeability is achieved by using a 150 VAC power source, 83.3 Hz, which provides the power (approximately 4.5 W) required by the internal circuits, which are currently feed with power through a power source 24 VDC external.
En la realización del módulo de accionamiento y monitorización que proporciona control y monitorización de la posición de solenoides alimentados con corriente continua, el módulo es un módulo de estado sólido que usa cuatro cables separados para controlar y monitorizar las posiciones de dos solenoides, alimentados con una tensión de 48 VCC. La potencia continua máxima requerida para cada control es de 20 W. Como regla, la longitud permitida máxima para el cable de control es tal que su resistencia no supere el 15% de la resistencia de la unidad. La longitud máxima para el cable de realimentación es de 5 km y la resistencia máxima del circuito externo (resistencia de contacto de posición de cable + unidad) es de 100 Ohm, a diferencia de los módulos de la técnica anterior que sólo permiten una resistencia global máxima de 50 Ohm. Puesto que el funcionamiento apropiado de la función de monitorización de la posición requiere que el cable presente una resistencia mínima de 50 Ohm, se ha proporcionado el ajuste de la misma en la cabina tras la instalación, que debe realizarse sólo en los casos en los que la resistencia sea inferior a este límite. Si los contactos de posición oponen una alta resistencia (hasta 20 Ohm), la resistencia recomendada máxima para el cable es de 80 Ohm.In the realization of the drive module and monitoring that provides control and monitoring of the position of solenoids powered by direct current, the module it is a solid state module that uses four separate cables to control and monitor the positions of two solenoids, powered with a voltage of 48 VDC. Maximum continuous power required for each control is 20 W. As a rule, the length maximum allowable for the control cable is such that its resistance Do not exceed 15% of the unit resistance. The maximum length for the feedback cable is 5 km and the maximum resistance external circuit (cable position contact resistance + unit) is 100 Ohm, unlike the modules of the technique previous that only allow a maximum global resistance of 50 Ohm. Since the proper functioning of the function of position monitoring requires that the cable present a minimum resistance of 50 Ohm, the adjustment of the same in the cabin after installation, which should be done only in the cases in which the resistance is lower than this limit. Yes position contacts oppose high resistance (up to 20 Ohm), the maximum recommended resistance for the cable is 80 Ohm.
Las condiciones de funcionamiento seguro sobre líneas electrificadas CA requieren esencialmente protección contra controles indebidos causados por tensión inducida a 50 Hz y una clave de protección sobre la señal de realimentación.The safe operating conditions on AC electrified lines essentially require protection against undue controls caused by induced voltage at 50 Hz and a protection key on the feedback signal.
Un control indebido puede estar causado por el hecho de que, si uno de los hilos del cable de control cae y entra en contacto con el terreno en dos ubicaciones, es decir, una en el dispositivo de vía, y la otra próxima a la cabina, puede producirse una tensión de ruido CA inducida y/o conducida sobre ese hilo, debido a la corriente de tracción a 50 Hz. En este caso, puesto que se proporciona un conversor CA-CC en la salida del módulo, la tensión de ruido genera una corriente que presenta un valor medio distinto de cero, que circula por el conversor, el hilo sin falta y la carga. Para impedir esto y permitir que la carga presente una impedancia adecuada a 50 Hz, el conversor CA-CC deberá aislarse de manera segura cuando no se proporciona control.Improper control may be caused by the fact that, if one of the wires of the control cable falls and enters in contact with the land in two locations, that is, one in the track device, and the other next to the cabin, can occur an AC noise voltage induced and / or conducted on that wire, due to the traction current at 50 Hz. In this case, since an AC-DC converter is provided at the output of the module, the noise voltage generates a current that presents a non-zero average value, which circulates through the converter, the thread Without fail and load. To prevent this and allow the load present a suitable impedance at 50 Hz, the converter CA-CC must be safely insulated when not provides control
Una realimentación indebida puede estar causada por la presencia de una frecuencia de 125 Hz en el cable, todavía en el caso de una doble falta a tierra. La presencia de armónicos en el ruido a 50 Hz (el segundo y en particular el tercer armónico) no es directamente peligrosa porque, si el contacto de posición está abierto y no inserta el condensador remoto de 3,3 \muF, el circuito externo es del tipo óhmnico-inductivo, por lo que atenúa armónicos, mientras que tras la recepción el filtro de portadora se activa mediante un circuito de cuadratura de onda/fotoacoplador, que da a la señal senoidal en el cable una forma de onda cuadrada para neutralizar la amplitud de la misma. Por estas razones, hay poca probabilidad de que una señal distinta a la del armónico fundamental, con una amplitud dominante, se presente a la entrada. No obstante, considerando también que la banda de paso máxima del filtro de portadora es bastante ancha (aproximadamente 40 Hz), el grado de seguridad se ha aumentado mediante modulación de pulso de la señal de realimentación a 125 Hz, como en el módulo de la realización anterior.Improper feedback may be caused. by the presence of a frequency of 125 Hz in the cable, still in the case of a double ground fault. The presence of harmonics in the noise at 50 Hz (the second and in particular the third harmonic) does not It is directly dangerous because, if the position contact is open and does not insert the 3.3 µF remote capacitor, the external circuit is of the ohmic-inductive type, by which attenuates harmonics, while upon receipt the filter carrier is activated by a quadrature circuit of wave / photocoupler, which gives the sine signal in the cable a shape square wave to neutralize the amplitude of it. By These reasons are unlikely that a signal other than of the fundamental harmonic, with a dominant amplitude, is presented at the entrance. However, also considering that the passing band Carrier filter maximum is quite wide (approximately 40 Hz), the degree of safety has been increased by modulation of pulse of the feedback signal at 125 Hz, as in the module the previous embodiment.
La frecuencia de modulación se obtiene a partir
de la frecuencia de red y es de aproximadamente 5,2 Hz
(T=192 ms). El tiempo de apagado (OFF) de la frecuencia de
modulación tras la transmisión es de 36 ms con un suministro de
potencia a 83 Hz y de 30 ms con un suministro de potencia a 50 Hz.
El descodificador extrae el ciclo de la señal demodulada por medio
de dos divisores de frecuencia que presentan funcionamientos
complementarios, y entonces monitoriza tal ciclo por medio de un
filtro activo, que se requiere esencialmente por razones de ahorro
de espacio. Un filtro L/C de 5Hz requeriría una bobina cuyo tamaño y
peso serían incompatibles con la aplicación.The modulation frequency is obtained from the network frequency and is approximately 5.2 Hz
(T = 192 ms). The shutdown time (OFF) of the modulation frequency after transmission is 36 ms with a power supply at 83 Hz and 30 ms with a power supply at 50 Hz. The decoder extracts the cycle from the demodulated signal by by means of two frequency dividers that present complementary operations, and then monitor such cycle by means of an active filter, which is essentially required for reasons of space saving. A 5Hz L / C filter would require a coil whose size and weight would be incompatible with the application.
Tienen que colocarse dos controles y dos realimentaciones tal como se describió anteriormente en un módulo cerrado que presenta un tamaño de 235 x 285 mm y un espesor de 10 TE, para conseguir intercambiabilidad mecánica con módulos de la técnica anterior, para minimizar los requisitos de espacio, y para ser competitivo en cuanto a ocupación de volumen incluso con sistemas operados por relé. La intercambiabilidad eléctrica se consigue utilizando una fuente de potencia de 150 VCA, 83,3 Hz que entrega, en lugar de 24 VCC, tal como está disponible actualmente, la potencia requerida por los circuitos de señal (una potencia global de aproximadamente 12 W para cada módulo).Two controls and two have to be placed feedbacks as described above in a module closed that has a size of 235 x 285 mm and a thickness of 10 TE, to achieve mechanical interchangeability with modules of the prior art, to minimize space requirements, and to be competitive in terms of volume occupancy even with relay operated systems. The electrical interchangeability is achieved using a power source of 150 VAC, 83.3 Hz that delivery, instead of 24 VDC, as currently available, the power required by the signal circuits (a power overall approximately 12 W for each module).
Proporcionar modulación de pulso aumenta el tiempo de respuesta, es decir, el tiempo después del cual no hay salida desde la apertura del contacto de posición remoto. Este tiempo puede alcanzar el valor de 350 ms. Los requisitos del filtro activo de 5,2 Hz determinan un tiempo de retardo máximo en la recepción de realimentación de aproximadamente 1,7 s.Providing pulse modulation increases the response time, that is, the time after which there is no output from the opening of the remote position contact. This time can reach the value of 350 ms. Filter requirements 5.2 Hz active determine a maximum delay time in the Feedback reception of approximately 1.7 s.
La etapa de potencia es una etapa de tensión continua fija en bucle abierto (etapa única). La protección contra sobrecarga en la salida se rearma automáticamente y realiza un intento de reajuste aproximadamente cada 15 segundos. El tiempo de retardo (aproximadamente 350 ms) sobre la señal de control se ajusta mediante un temporizador vital.The power stage is a voltage stage fixed continuous in open loop (single stage). Protection against output overload automatically rearms and performs a attempt to reset approximately every 15 seconds. The time of delay (approximately 350 ms) over the control signal is adjusted through a vital timer.
Mejoras adicionales formarán el contenido de las reivindicaciones dependientes.Additional improvements will form the content of the dependent claims.
Las características de la invención parecerán más claras a partir de la siguiente descripción de dos realizaciones, que se muestran en los dibujos adjuntos, en los que:The features of the invention will appear clearer from the following description of two embodiments, shown in the accompanying drawings, in the that:
La figura 1 es un diagrama de bloques de la sección de monitorización de un módulo según la presente invención que está configurado específicamente para monitorizar la posición de las agujas de cambio de vía de un desvío ferroviario.Figure 1 is a block diagram of the monitoring section of a module according to the present invention which is specifically configured to monitor the position of the needles of change of track of a railway detour.
La figura 2 es un diagrama de bloques de una realización alternativa del módulo de accionamiento y monitorización según esta invención, que está diseñado para controlar y monitorizar posiciones de solenoides.Figure 2 is a block diagram of a alternative embodiment of the drive and monitoring module according to this invention, which is designed to control and monitor solenoid positions.
La figura 3 es un diagrama de bloques del filtro activo vital de la frecuencia de modulación en el módulo de la figura 2.Figure 3 is a block diagram of the filter vital asset of the modulation frequency in the module of the figure 2.
La figura 1 muestra el diagrama de bloques de la sección de monitorización de un módulo según la presente invención que está configurado específicamente para monitorizar la posición de las agujas de cambio de vía de un desvío ferroviario.Figure 1 shows the block diagram of the monitoring section of a module according to the present invention which is specifically configured to monitor the position of the needles of change of track of a railway detour.
Una vez que se han controlado las agujas de cambio de vía para su desplazamiento hacia la posición apropiada, se obtiene monitorización de la posición mediante la circulación de una frecuencia de aproximadamente 400 Hz, generada por un oscilador colocado en la cabina que contiene el módulo, en dos de los tres hilos de transmisión de control. El oscilador sólo se dispara si el contacto (cpn o cpr) de la leva de posición dentro del puesto de cambio de vía inserta un condensador (Cn o Cr) en la red, condensador que está en la caja de terminales del dispositivo de vía, es decir, el desvío.Once the needles have been controlled change of track for movement to the appropriate position, position monitoring is obtained by circulating a frequency of approximately 400 Hz, generated by an oscillator placed in the cabin containing the module, in two of the three control transmission wires. The oscillator only trips if the contact (cpn or cpr) of the position cam within the position of track change inserts a capacitor (Cn or Cr) into the network, capacitor that is in the terminal box of the device via, that is, the detour.
En el ejemplo de la figura 1, la última operación hizo que las agujas de cambio de vía se movieran desde la posición inversa a la posición normal. Durante tal operación, se energizó el relé MN, se reajustaron los controles KN y KR, el motor CC movió las agujas de cambio de vía y, al final de la carrera de estas últimas, el contacto de la leva FCn de monitorización de la posición rompió el suministro de corriente de accionamiento y desconectó el motor de la red. Con las agujas de cambio de vía en la posición correcta se establece el contacto cpn de la leva de monitorización de la posición y el condensador Cn forma un circuito resonante con uno de los secundarios del transformador de aislamiento de 4 kV, indicado por2 y también contenido en la cabina. La red de monitorización en conjunto está compuesta por:In the example in Figure 1, the last operation caused the track change needles to move from the Inverse position to normal position. During such an operation, energized the relay MN, the KN and KR controls were reset, the motor CC moved the track change needles and, at the end of the race the latter, the FCn cam contact monitoring the position broke the supply of drive current and He disconnected the engine from the network. With the track change needles on the correct position is established the cpn contact of the cam of position monitoring and the capacitor Cn forms a circuit resonant with one of the secondary transformer 4 kV insulation, indicated by 2 and also contained in the cabin. The monitoring network as a whole is composed of:
fuente de potencia monofásica o trifásica de 144 V;144 single phase or three phase power source V;
contacto del relé MN establecido, con el relé MN energizado;MN relay contact established, with MN relay energized;
secundario del transformador de aislamiento;secondary isolation transformer;
hilo A(+) de accionamiento;A (+) drive wire;
condensador Cn remoto;remote Cn capacitor;
contacto cpn establecido por la leva en el puesto de cambio de vía del desvío;cpn contact established by the cam in the post of change of route of the diversion;
hilo C(-) de accionamiento;C (-) drive wire;
En estas condiciones, se dispara el oscilador 1, mientras que el oscilador 5 de posición inversa, en el inicio del movimiento desde la posición inversa a la normal se desconecta, ambas cosas porque el contacto cpr de leva corta al Cr, y porque el contacto FCr de límite se cierra, y pone el motor en paralelo con el secundario del transformador 3 de aislamiento, cortocircuitando de ese modo la salida. Por lo tanto, no circula corriente de monitorización sobre el hilo B(+) de accionamiento.Under these conditions, oscillator 1 is triggered, while the inverse position oscillator 5, at the beginning of the movement from the inverse to normal position is disconnected, both because the cam cpr contact cuts the Cr, and because the FCr limit contact closes, and puts the motor in parallel with the secondary isolation transformer 3, short-circuiting of That way the way out. Therefore, no current flows from monitoring on the B (+) drive wire.
Una vez que se ha completado la operación de monitorización de la posición normal, el aparato desenergiza el relé MN de control, que forma el circuito cerrado de neutro en la cabina, a través del que puede circular la corriente de monitorización, mientras que se mantiene el oscilador en el estado disparado. Si no se estableció el contacto FCr al inicio del movimiento desde la posición inversa a la normal debido a una falta (por ejemplo causada por sobretensión al final de la operación anterior) o a que se rompe el hilo C, el oscilador 5 se dispara debido a la capacitancia parásita del transformador 3 y la capacitancia del cable distribuido y oscila a una frecuencia de 1 a 2,5 Hz. Esta señal añade ruido a la señal del otro canal y llevará, tal como se explica mejor posteriormente, a que se detenga la monitorización de KN.Once the operation has been completed normal position monitoring, the device de-energizes the MN control relay, which forms the closed neutral circuit in the cabin, through which the flow of monitoring, while maintaining the oscillator in the state shot. If the FCr contact was not established at the beginning of movement from the inverse to normal position due to a lack (for example caused by overvoltage at the end of the operation above) or when the wire C breaks, oscillator 5 trips due to the parasitic capacitance of transformer 3 and the capacitance of the distributed cable and oscillates at a frequency of 1 to 2.5 Hz. This signal adds noise to the signal of the other channel and will carry, as explained later, to stop the KN monitoring.
La selección de la frecuencia de portadora depende en primer lugar del requisito de colocar los transformadores de aislamiento en una placa de circuito impreso, aunque tales transformadores presentan un gran tamaño, porque sus secundarios resonantes se colocan en serie sobre el circuito de potencia y tendrá que circular por los mismos una corriente continua permanente de aproximadamente 7A, si el puesto de cambio de vía está en la posición embragada por fricción. En determinados tipos de puestos de cambio de vía, al inicio del funcionamiento del motor, puede haber una corriente transitoria de hasta aproximadamente 20 A durante unas pocas decenas de ms. Por lo tanto, los requisitos de seguridad y minimización del valor de inductancia del secundario resonante en líneas CA electrificadas llevan a la selección de una portadora muy superior a 50 Hz; por otro lado, el límite máximo viene determinado por la longitud máxima del cable cuyos parámetros R y C distribuidos hace que la frecuencia de los osciladores se desplace cada vez más a medida que tal frecuencia aumenta. Por lo tanto, la frecuencia seleccionada es un término medio entre estas necesidades contrarias. El funcionamiento no será posible en una posición intermedia entre un armónico par y un armónico impar de 50 Hz, porque la resistencia del cable aumentada hace que también aumente la frecuencia nominal, mientras que la capacitancia aumentada hace que descienda. Puesto que estos dos parámetros pueden evolucionar de manera independiente entre sí, requiriéndose una resistencia máxima de 7 Ohm para limitar la caída de tensión, la frecuencia de portadora puede estar en un intervalo de aproximadamente 375 a 460 Hz. Los transformadores de aislamiento pueden desplazarse a la rama c.c.n. del relé de control, para impedir que la CC de accionamiento circule en los mismos; esto requiere que se temporicen las funciones de control, así como otras disposiciones de circuito importantes, que se añadirán si el módulo se diseña también para llevar a cabo funciones de actuador.Carrier Frequency Selection It depends primarily on the requirement to place the transformers insulation on a printed circuit board, although such transformers have a large size, because their secondary resonants are placed in series on the power circuit and a direct current will have to circulate through them permanent of approximately 7A, if the position of change of track is in the friction clutched position. In certain types of track changes, at the start of engine operation, there may be a transient current of up to about 20 A for a few tens of ms. Therefore, the requirements of safety and minimization of the secondary inductance value resonant in electrified AC lines lead to the selection of a carrier much higher than 50 Hz; on the other hand, the maximum limit is determined by the maximum cable length whose parameters Distributed R and C causes the frequency of the oscillators to move more and more as such frequency increases. For the therefore, the selected frequency is a middle ground between these contrary needs. Operation will not be possible in a intermediate position between an even harmonic and an odd harmonic of 50 Hz, because the increased cable resistance also causes increase the nominal frequency while the capacitance increased causes it to descend. Since these two parameters they can evolve independently of each other, requiring a maximum resistance of 7 Ohm to limit the voltage drop, the carrier frequency may be in a range of approximately 375 to 460 Hz. Isolation transformers can move to the c.c.n. of the control relay, for prevent the drive DC from circulating in them; this requires that control functions be timed, as well as other important circuit arrangements, which will be added if the module It is also designed to perform actuator functions.
El hecho de que la red resonante esté asociada con el oscilador de transmisión y no con el filtro de recepción hace que la señal de realimentación esté totalmente ausente en la red preparada para la siguiente operación, y requiere que se ajusten umbrales de seguridad en la entrada del receptor, y también permite cambios muy pequeños en la tensión recibida, es decir, de aproximadamente el 20%, puesto que la resistencia del cable cambia de 5 a 30 Ohm. No se requiere etapa de adaptación para equipos de vía durante la instalación y la selectividad del filtro de recepción es independiente de la resistencia. Ésta última sólo tiene algún efecto sobre la estabilidad del oscilador (para osciladores Meissner), aunque esto lleva a pocas consecuencias sobre el cambio de frecuencia, debido a los pequeños cambios de tensión limitada e intervalo térmico.The fact that the resonant network is associated with the transmission oscillator and not with the reception filter causes the feedback signal to be totally absent in the network prepared for the next operation, and requires that adjust security thresholds at the receiver input, and also allows very small changes in the received voltage, that is, of approximately 20%, since the resistance of the cable changes from 5 to 30 Ohm. No adaptation stage is required for equipment track during installation and filter selectivity of Reception is independent of resistance. The latter only has some effect on oscillator stability (for oscillators Meissner), although this leads to few consequences on the change frequency, due to small changes in limited voltage and thermal range
Los generadores 1 a 5 de portadora se modulan en amplitud mediante un generador de pulsos activado por una señal de referencia sacada mediante la tensión de la alimentación a 83,3 Hz (bloque 21). Así, la portadora se corta durante 12 ms cada 96 ms, por lo tanto la frecuencia de la señal de modulación es de 10,4 Hz.Carrier generators 1 to 5 are modulated in amplitude by means of a pulse generator activated by a signal of reference taken by the supply voltage at 83.3 Hz (block 21). Thus, the carrier is cut for 12 ms every 96 ms, therefore the frequency of the modulation signal is 10.4 Hz.
La modulación en amplitud es importante además
porque permite que se dispare el oscilador después de una operación
incluso cuando el cable presenta una alta resistencia, lo que reduce
la ganancia de la etapa activa del oscilador, y la empuja al límite
de la situación de oscilación. Puesto que el oscilador se
deshabilita durante una operación, la conexión del condensador
remoto al secundario del transformador de aislamiento no siempre
garantiza el disparo apropiado, ya que la etapa activa no es
propensa a cambios de tensión o corriente. La modulación en
amplitud produce estos cambios y facilita sustancialmente el
disparo. Determinados módulos de la técnica anterior incluyen un
generador de pulsos que deshabilita el oscilador durante un tiempo
muy corto (aproximadamente 50 \mus cada 100 ms). En el módulo de
esta invención, se han modificado las propiedades de este generador,
cambiando en particular la duración de pulso de
50 \mus a
12 ms. Esto proporciona una modulación en amplitud cuyo factor de
trabajo (aproximadamente 88/12) depende del tipo de modulación y de
las especificaciones de tiempo de respuesta del receptor.Amplitude modulation is also important because it allows the oscillator to be triggered after an operation even when the cable has a high resistance, which reduces the gain of the active stage of the oscillator, and pushes it to the limit of the oscillation situation. Since the oscillator is disabled during an operation, the connection of the remote capacitor to the secondary of the isolation transformer does not always guarantee the appropriate trip, since the active stage is not prone to changes in voltage or current. Amplitude modulation produces these changes and substantially facilitates firing. Certain prior art modules include a pulse generator that disables the oscillator for a very short time (approximately 50 [mu] per 100 ms). In the module of this invention, the properties of this generator have been modified, in particular changing the pulse duration of
50 \ mus at 12 ms. This provides an amplitude modulation whose working factor (approximately 88/12) depends on the type of modulation and the response time specifications of the receiver.
Las señales de realimentación se sacan de los transformadores (2 y 3) de aislamiento y se suman entre sí en el bloque 6. Entonces, la señal modulada se transmite sobre dos canales separados: el primer canal, formado por el filtro 8 pasivo, el amplificador 11 de umbral controlado que funciona a 11 kHz y el conversor 14, detecta la frecuencia de portadora, mientras que el segundo canal, formado por el conversor 9, la sección 12 monoestable, que genera una señal a 10,4 Hz con un factor de trabajo de aproximadamente 50/50, el filtro 10 pasivo, el amplificador 13 de umbral controlado y el conversor, detecta la frecuencia de modulación. Proporcionar correctamente ambas señales acciona la AND 17 vital, que activa el temporizador 18, cuya función es crear una situación de función de monitorización deshabilitada durante más de 500 ms si no se detecta señal de realimentación modulada en un tiempo de más de 150 ms, tiempo que se ajusta en el bloque 14. Por tanto la lógica de interbloqueo (ordenador de lógica central, CLD que presenta un tiempo de ciclo de 0,5 s) siempre puede detectar un evento que podría afectar a la seguridad y almacenarlo. El temporizador presenta dos salidas, una de las cuales está habilitada para alcanzar la salida a través de las AND 19 y 20 vitales, que reciben una tensión CC sobre la segunda entrada, tensión que se obtiene directamente, a través de los conversores 7 y 16, desde los transformadores de aislamiento. Si el hilo C de accionamiento se rompe, se habilitan ambos puertos 19 y 20, y la salida del temporizador se neutraliza, ya que la señal suma de frecuencia superior a 400 Hz desde el bloque 3 se filtra realmente mediante el filtro 8 y la salida del puerto 17 AND se neutraliza.Feedback signals are taken from the isolation transformers (2 and 3) and add each other in the block 6. Then, the modulated signal is transmitted over two channels separated: the first channel, formed by passive filter 8, the 11 threshold controlled amplifier operating at 11 kHz and the converter 14, detects the carrier frequency, while the second channel, formed by converter 9, section 12 monostable, which generates a signal at 10.4 Hz with a factor of work of approximately 50/50, the passive filter 10, the controlled threshold amplifier 13 and the converter, detects the modulation frequency Properly provide both signals activates the vital AND 17, which activates timer 18, whose function is to create a disabled monitoring function situation for more than 500 ms if no feedback signal is detected modulated in a time of more than 150 ms, time that is adjusted in the block 14. Therefore the interlocking logic (logic computer central, CLD that has a cycle time of 0.5 s) can always Detect an event that could affect security and store it. The timer has two outputs, one of which is enabled to reach the exit through the AND 19 and 20 vital, which receive a DC voltage over the second input, voltage that is obtained directly, through converters 7 and 16, from isolation transformers. If the C thread of drive is broken, both ports 19 and 20 are enabled, and the Timer output is neutralized, since the sum signal of frequency greater than 400 Hz from block 3 is actually filtered through filter 8 and the output of port 17 AND it neutralizes
Puesto que determinados puestos de cambio de vía, por ejemplo, el puesto de cambio de vía P64, presentan un motor de excitación en serie, la impedancia interna a 400 Hz es muy superior a la de otros tipos de puesto de cambio de vía, por ejemplo puestos de cambio vía P80, que presentan un motor de imanes permanentes, lo que es equivalente eléctricamente a un motor de excitación independiente. El motor de excitación en serie dificulta el paso de la señal a 400 Hz. Por esta razón, y para evitar la generación de una frecuencia superior a 400 Hz en la red, en tal tipo de puesto de cambio de vía deberá conectarse directamente un diodo de 1 W 1000 Vr, en antiparalelo con cada devanado del motor. Obviamente, en este caso el motor no puede probarse mediante la señal de realimentación. La conexión del diodo sólo se permite en líneas electrificadas CC. Sobre líneas electrificadas CA, la única disposición requerida con tales puestos de cambio de vía se refiere a la unidad externa pasiva para la terminación de realimentación y puede pasar a ser de uso general.Since certain exchange positions of via, for example, the P64 track change post, have a series excitation motor, the internal impedance at 400 Hz is very higher than that of other types of change of route post, for Example of exchange stations via P80, which have a magnet motor permanent, which is electrically equivalent to a motor of independent excitation. Series excitation motor makes it difficult the passage of the signal at 400 Hz. For this reason, and to avoid the generation of a frequency greater than 400 Hz in the network, in such type of route change post must directly connect a 1 W 1000 V diode, in antiparallel with each motor winding. Obviously, in this case the engine cannot be tested by feedback signal The diode connection is only allowed in DC electrified lines. On AC electrified lines, the only one required provision with such change of track posts refers to the passive external unit for termination of feedback and It can become commonly used.
Todos los bloques se han implementado utilizando una tecnología a prueba de fallos analógica, que comprende tanto componentes discretos (PTH/SMD tradicionales y componentes especiales) como circuitos integrados lineales. En el proceso de prueba, el filtro de portadora es el único componente que requiere calibración. Los amplificadores y los puertos AND en el diagrama de bloques son osciladores diferenciales, que funcionan a una frecuencia ligeramente superior a 10 kHz, que utilizan dos suministros de potencia de tierra común (+12 y -24 VCC), obtenidos a través de los bloques 21 y 22.All blocks have been implemented using an analog fail-safe technology, which comprises both discrete components (traditional PTH / SMD and components special) as linear integrated circuits. In the process of test, the carrier filter is the only component that requires calibration. The amplifiers and AND ports in the diagram blocks are differential oscillators, which work at a frequency slightly higher than 10 kHz, which use two Common ground power supplies (+12 and -24 VDC), obtained through blocks 21 and 22.
Con respecto a la seguridad funcional, el método tal como se describió anteriormente cumple un número de requisitos:With regard to functional safety, the method as described above meets a number of requirements:
Garantizando mecánicamente la consistencia entre la posición y los contactos de leva de monitorización de la posición en el puesto de cambio de vía y la posición de la aguja de cambio de vía, es necesario y suficiente que las señales de realimentación sólo deban generarse si se establecen tales contactos (cpn o cpr) y si, al mismo tiempo, los contactos (FCn o FCr) de límite están abiertos.Mechanically guaranteeing consistency between the position and the cam contacts monitoring the position in the track change post and needle position of change of track, it is necessary and sufficient that the signals of feedback should only be generated if such contacts are established (cpn or cpr) and if, at the same time, the contacts (FCn or FCr) of Limit are open.
Si no hay señal de realimentación durante un tiempo de más de 160 ms, el sistema de interbloqueo podrá almacenar este evento, y generar un cero permanente de la variable de realimentación interna.If there is no feedback signal during a time of more than 160 ms, the interlock system can store this event, and generate a permanent zero of the variable of internal feedback
Si el hilo A falla y entra en contacto con el hilo C, o el hilo C falla y entra en contacto con el hilo A o, con A y C rotos, el hilo B falla, las salidas KN y KR deberán inhibirse.If thread A fails and comes into contact with the wire C, or wire C fails and comes in contact with wire A or, with A and C broken, wire B fails, outputs KN and KR must inhibit
Un ruido de onda cuadrada o senoidal a una frecuencia de 50 Hz fija o modulada no deberá afectar a las salidas KN y KR.A square or sine wave noise at a Fixed or modulated 50 Hz frequency should not affect the outputs KN and KR.
Con respecto a la regularidad funcional, el método tal como se describió anteriormente satisface las siguientes condiciones:With respect to functional regularity, the method as described above satisfies the following terms:
En cualquier instante, sólo una de las dos salidas KN y KR puede estar habilitada; la salida habilitada es la correspondiente a la posición de desvío real.At any time, only one of the two KN and KR outputs may be enabled; the output enabled is the corresponding to the real diversion position.
Si el circuito preparado para la siguiente operación se abre, se inhiben las salidas KN y KR.If the circuit prepared for the next operation opens, KN and KR outputs are inhibited.
Si los condensadores Cn y CR, que presentan diferentes valores de capacidad se intercambian, las salidas KN y KR se neutralizan.If the capacitors Cn and CR, which present Different capacity values are exchanged, the outputs KN and KR are neutralized.
La mayor resistencia posible en cada una de las dos redes de monitorización, fuera del CPA-25, es de 30 Ohm.The greatest possible resistance in each of the Two monitoring networks, outside of CPA-25, are 30 Ohm
Una inactividad de señal de realimentación en la entrada del receptor de 70 ms o menos no se detecta.A feedback signal inactivity in the Receiver input of 70 ms or less is not detected.
Los hilos de accionamiento se conectan mediante
transformadores, cuya tensión de aislamiento no es inferior
a
4 kV CC.The drive wires are connected by transformers, whose insulation voltage is not less than
4 kV DC
Las figuras 2 y 3 son dos diagramas de bloques de una segunda realización del módulo de accionamiento y monitorización de esta invención, que está diseñada específicamente para control de corriente continua y monitorización de la posición de solenoides.Figures 2 and 3 are two block diagrams of a second embodiment of the drive module and monitoring of this invention, which is specifically designed for direct current control and position monitoring of solenoids.
En referencia a la figura 2, el bloque 101 está conectado directamente al suministro de potencia de 50 Hz. Este último suministra potencia a un conversor CC-CC, formado por los bloques 101 (conversor CA-CC), 102 (conversor directo CC-CA estabilizado, que funciona a 60 kHz), 104 (transformador de aislamiento reductor de 4 KV CC), 105 (conversor CA-CC), en cuya salida se proporciona una tensión CC de 48 VCC 50 W. El control desde un sistema de interbloqueo vital habilita el conversor CC-CA después de un tiempo de aproximadamente 350 ms, que se proporciona mediante el temporizador 103 vital, proporcionando siempre este último un retardo no inferior a 200 ms, ligeramente más largo que el tiempo durante el que puede presentarse un control indebido generado erróneamente por la lógica de interbloqueo a la entrada. El temporizador también hace que se energicen dos relés K1 y K2 (guiados por fuerza) auxiliares. Cuando se desenergizan estos relés, proporcionan el c.c.n. de la salida y cortan, inmediatamente aguas arriba del c.c.n., uno de los hilos de cable, para puentear el conversor (105) CA-CC y de ese modo proteger el dispositivo de cualquier tensión CA inducida en el caso de doble falta a tierra sobre cualquier hilo de cable.Referring to Figure 2, block 101 is connected directly to the 50 Hz power supply. This The latter supplies power to a DC-DC converter, formed by blocks 101 (AC-DC converter), 102 (stabilized DC-AC direct converter, which works at 60 kHz), 104 (4 KV DC reducing isolation transformer), 105 (AC-DC converter), whose output is provided a DC voltage of 48 VDC 50 W. Control from a system of vital interlock enables the CC-AC converter after a time of approximately 350 ms, which is provided by the vital timer 103, always providing this last a delay of not less than 200 ms, slightly longer than the time during which improper control may occur erroneously generated by the interlocking logic at the input. The timer also causes two relays K1 and K2 to be energized (guided by force) auxiliaries. When these are de-energized relays, provide the c.c.n. of the exit and cut, immediately upstream of the c.c.n., one of the cable wires, to bridge the AC-DC converter (105) and thereby protect the device of any induced AC voltage in the case of double Earth fault on any wire rope.
En el estado desenergizado, los relés K permiten además el suministro de potencia al bloque 115, que es vital para el funcionamiento del receptor de monitorización de la posición. Cuando estos relés se energizan para permitir el accionamiento de control, el temporizador proporciona un suministro de potencia de 12 V al bloque 116. Por tanto, si uno de los relés está muy pegado, una vez que se ha eliminado el control y se ha neutralizado la salida del temporizador, se deshabilita la monitorización de la posición, lo que permite detección de faltas.In the de-energized state, the K relays allow in addition the power supply to block 115, which is vital for the operation of the position monitoring receiver. When these relays are energized to allow the activation of control, the timer provides a power supply of 12 V to block 116. Therefore, if one of the relays is too tight, once the control has been removed and the Timer output, monitoring of the position, allowing fault detection.
La monitorización de la posición se realiza
sobre un cable especial, separado del circuito de potencia del
control. Gracias a esta disposición, la frecuencia de portadora
puede ser considerablemente inferior al caso de funciones de
control y monitorización combinadas, porque pueden tolerarse una
resistencia muy superior y cables mucho más largos. El principio es
el mismo que se utiliza en la unidad de monitorización de desvío de
la figura 1 anterior, pero las dos realizaciones presentan
implementaciones de circuito diferentes. El bloque 110 es un
oscilador Meissner, que se interconecta con el cable a través de un
transformador de aislamiento (bloque 106), en el que uno de los
secundarios forma una bobina que presenta un valor de inductancia
apropiado, para determinar, con el condensador remoto de
3,3
uG directamente aguas debajo del contacto de posición que va a
monitorizarse, una oscilación de frecuencia nominal de 125 Hz,
cuando el contacto está cerrado. Este generador de portadora se
modula en amplitud de pulso mediante el bloque 107, en el que los
divisores de frecuencia obtienen la señal de modulación de 5,2 Hz
directamente de la señal de onda senoidal de la alimentación, sacada
mediante un transformador sobre la placa (bloque 108) que está
adaptado para suministrar dos tensiones CC (+12 y -24 V
respectivamente) a los circuitos de ambos solenoides. La señal para
el receptor también se toma del transformador de aislamiento y se
transmite tanto a un circuito de cuadratura de onda que activa el
amplificador de portadora selectivo (bloques 111 y 112), como a un
conversor CA-CC (bloque 114) que está diseñado para
demodular y el bloque 115 de activación, consistiendo este último
esencialmente en dos canales divisores de frecuencia, que funcionan
de maneras complementarias, cuya función es extraer el ciclo de la
señal de modulación. Este ciclo se mide mediante el bloque 116
(filtro activo); si está en el intervalo de 170 a 214 ms (banda de
paso nominal), con T_{nom}=192 ms (Q_{eq}=5,6), entonces el
filtro genera una señal a aproximadamente 11 kHz, que puede
habilitar de manera segura el puerto 118 AND para el acceso mediante
dos entradas. La segunda entrada se obtiene a partir del filtro de
portadora y está activa si esta frecuencia está en el intervalo de
112 a 138 Hz, con tensiones de suministro interno nominales. El
aumento en la resistencia del circuito externo desde el valor
mínimo (50 Ohm) al valor máximo (100 Ohm) causa un aumento de la
frecuencia de portadora, mientras que un aumento en la longitud de
cable, por lo tanto en su capacitancia distribuida, causa una
disminución de la frecuencia. En la práctica, pueden producirse
cambios desde 120 a aproximadamente 130 Hz. El diagrama de bloques
anterior se proporciona en forma simplificada, y no muestra los
bloques para la protección contra sobrecarga del conversor
CC-CA tras la transmisión y los de osciladores LC
requeridos para los bloques vitales (puertos lógicos y
temporizador) para ser dinámicos. Deberá considerarse que estos
osciladores están dentro de los bloques 1033, 116 y 118.Position monitoring is performed on a special cable, separated from the control power circuit. Thanks to this arrangement, the carrier frequency can be considerably lower in the case of combined control and monitoring functions, because much higher resistance and much longer cables can be tolerated. The principle is the same as that used in the bypass monitoring unit of Figure 1 above, but the two embodiments have different circuit implementations. Block 110 is a Meissner oscillator, which is interconnected with the cable through an isolation transformer (block 106), in which one of the secondary forms a coil that has an appropriate inductance value, to determine, with the capacitor remote from
3.3 uG directly downstream of the position contact to be monitored, a nominal frequency oscillation of 125 Hz, when the contact is closed. This carrier generator is modulated in pulse amplitude by block 107, in which the frequency dividers obtain the 5.2 Hz modulation signal directly from the sine wave signal of the supply, taken out by means of a transformer on the plate (block 108) which is adapted to supply two DC voltages (+12 and -24 V respectively) to the circuits of both solenoids. The signal for the receiver is also taken from the isolation transformer and transmitted to both a wave quadrature circuit that activates the selective carrier amplifier (blocks 111 and 112), and to an AC-DC converter (block 114) that is designed to demodulate and activation block 115, the latter consisting essentially of two frequency divider channels, which operate in complementary ways, whose function is to extract the modulation signal cycle. This cycle is measured by block 116 (active filter); if it is in the range of 170 to 214 ms (nominal pass band), with T_ {nom} = 192 ms (Q_ {eq} = 5.6), then the filter generates a signal at approximately 11 kHz, which you can enable securely port 118 AND for access through two inputs. The second input is obtained from the carrier filter and is active if this frequency is in the range of 112 to 138 Hz, with nominal internal supply voltages. The increase in the resistance of the external circuit from the minimum value (50 Ohm) to the maximum value (100 Ohm) causes an increase in the carrier frequency, while an increase in the cable length, therefore in its distributed capacitance, It causes a decrease in frequency. In practice, changes from 120 to about 130 Hz can occur. The above block diagram is provided in simplified form, and does not show the blocks for overload protection of the DC-AC converter after transmission and those of LC oscillators required for the vital blocks (logical ports and timer) to be dynamic. These oscillators should be considered to be within blocks 1033, 116 and 118.
El diagrama de bloques de la figura 3 describe el principio de funcionamiento del filtro de modulación (bloques 115 y 116 del diagrama de la figura 2).The block diagram of Figure 3 describes The working principle of the modulation filter (blocks 115 and 116 of the diagram in figure 2).
La señal de salida desde el bloque 201 (demodulador en amplitud) se transmite a dos canales idénticos y complementarios. Por lo tanto, sólo se describirá posteriormente en el presente documento el funcionamiento del canal A. Tal funcionamiento empieza en el bloque 202, un comparador de histéresis, que está diseñado para eliminar la distorsión de la forma de onda recibida y conmuta a dos niveles de señal de entrada diferentes, para eliminar conmutación falsa debido al rizado. El umbral mínimo también ajusta la profundidad de modulación requerida. Los pulsos generados por el bloque 202 activan un divisor de frecuencia (bloque 203), cuya salida se presenta con una onda cuadrada que presenta exactamente dos veces el ciclo de la señal de modulación. El bloque 212 del segundo canal produce una onda cuadrada exactamente complementaria. El semiciclo de encendido (ON) de la onda cuadrada de salida del bloque 202 acciona el monoestable 1A (bloque 206), cuya constante de tiempo es teóricamente igual al ciclo nominal más la mitad de la tolerancia permitida para el ciclo. Puesto que tal monoestable sólo está activo en presencia de una señal de habilitación de entrada, una vez que se ha completado el ON de la onda cuadrada de salida al bloque 203, el frente negativo de tal onda debe disparar el monoestable 1B, cuya constante de tiempo es igual a la tolerancia admitida para el ciclo (una tolerancia nominal de 34 ms \pm 30%, correspondiente a una banda de 0,8 Hz \pm 30%). Por tanto, considerando un ciclo de aproximadamente 192 ms (valor nominal), el frente negativo de la señal de salida desde el monoestable 1A se produce exactamente en el centro del pulso de tolerancia de salida para el monoestable 1B en un instante en el que la salida 203 del divisor de frecuencia está en el estado de apagado (OFF). Este frente se extrae del bloque 205 y se combina en una relación AND (bloque 209) con la salida del divisor del canal B (bloque 212). La onda cuadrada en tal salida está en la fase ON, por lo tanto el pulso de punteo generado por el bloque 205 puede alcanzar la salida del bloque 209 y, una vez que se completa, puede mantenerla alta hasta el final del ON en la salida del bloque 212, gracias a una conexión de autorretención en el puerto 209. El dinamismo crítico para la seguridad de las salidas de los puertos 209 y 218 se controla mediante las secciones de puenteo que forman los bloques 210 y 219. Una señal de diente de sierra para activar el temporizador 221 está en la salida de estos bloques. Su retardo es de aproximadamente 1 s, su tiempo de reajuste es del orden de 2 ms. Por lo tanto, si uno de los canales genera la salida, el temporizador se reajusta continuamente y su salida es cero. El retardo se preajusta a un valor tal que hace la salida completamente insensible a un único cambio que actúa sobre uno de los puenteos. La función de filtrado puede explicarse según lo siguiente.The output signal from block 201 (amplitude demodulator) is transmitted to two identical channels and complementary. Therefore, it will only be described later in this document the operation of channel A. Tal operation begins in block 202, a comparator of hysteresis, which is designed to eliminate distortion of the received waveform and switches to two levels of input signal different, to eliminate false switching due to curling. He Minimum threshold also adjusts the depth of modulation required. The pulses generated by block 202 activate a divider of frequency (block 203), whose output is presented with a wave square that presents exactly the signal cycle twice modulation. Block 212 of the second channel produces a wave square exactly complementary. The ignition half cycle (ON) of the square wave output of block 202 drives the monostable 1A (block 206), whose time constant is theoretically equal to nominal cycle plus half of the allowable tolerance for the cycle. Since such a monostable is only active in the presence of a input enable signal, once the ON has been completed from the square wave output to block 203, the negative front of such a wave must trigger the monostable 1B, whose time constant is equal to the tolerance allowed for the cycle (a tolerance 34 ms nominal ± 30%, corresponding to a 0.8 Hz band ± 30%). Therefore, considering a cycle of approximately 192 ms (nominal value), the negative front of the output signal from monostable 1A occurs exactly in the center of the pulse of output tolerance for monostable 1B at a time when output 203 of the frequency divider is in the state of off. This front is extracted from block 205 and combined in an AND relationship (block 209) with the output of channel B splitter (block 212). The square wave in such output is in the ON phase, therefore the pulse pulse generated by block 205 can reach the exit of block 209 and, once it is completed, you can keep it high until the end of the ON at the exit of block 212, thanks to a self-retention connection on port 209. The Critical dynamism for the security of port exits 209 and 218 is controlled by the bridging sections that form blocks 210 and 219. A sawtooth signal to activate Timer 221 is at the exit of these blocks. Your delay is about 1 s, its reset time is of the order of 2 ms. Therefore, if one of the channels generates the output, the Timer is continuously reset and its output is zero. He delay is preset to a value that makes the output completely insensitive to a single change that acts on one of the bridges. The filtering function can be explained as next.
Si el ciclo de señal es de menos de 175 ms (valor nominal) el monoestable 2021 se reajusta antes de que haya pasado su constante de tiempo y en este caso el puenteo puede generar el pulso de ajuste para la siguiente memoria. Por el contrario, si el ciclo de señal es de más de 209 ms (valor nominal), se produce el pulso de ajuste, pero durante el OFF del canal B y no tiene efecto.If the signal cycle is less than 175 ms (nominal value) the 2021 monostable is reset before there is past its time constant and in this case the bridging can generate the adjustment pulse for the next memory. For him Otherwise, if the signal cycle is more than 209 ms (nominal value), the adjustment pulse occurs, but during the OFF of channel B and not It has an effect.
Todos los bloques, excepto el 201, 202, 203, 211, 212 son HW analógico a prueba de fallos. Este diagrama tampoco muestra, para mayor claridad, los bloques osciladores requeridos para que todas las señales se vuelvan dinámicas, de tal modo que todas las funciones analógicas y lógicas puedan ser vitales.All blocks, except 201, 202, 203, 211, 212 are analog HW failsafe. This diagram either shows, for clarity, the required oscillator blocks so that all signals become dynamic, so that All analog and logical functions can be vital.
El módulo de accionamiento y monitorización tal como se ilustra en las figuras 2 y 3 cumple los siguientes requisitos de seguridad funcional:The drive and monitoring module such as illustrated in figures 2 and 3 meets the following functional safety requirements:
La tensión de control de 48 V sólo está presente en la salida si se recibe una habilitación de 22 V por un puerto OBD del interbloqueo de estado sólido.The 48 V control voltage is only present at the output if a 22 V rating is received by a port OBD of solid state interlock.
Una corriente anormal de 3 mA o inferior desde el ODB no habilita la salida de potencia de 48 VCC.An abnormal current of 3 mA or less from ODB does not enable 48 VDC power output.
La salida de potencia está presente con un retardo mínimo de 200 ms desde el frente positivo de la señal de control cuya amplitud máxima puede aumentar a 27 V debido a una falta.The power output is present with a minimum delay of 200 ms from the positive front of the signal control whose maximum amplitude can increase to 27 V due to a lack.
La salida de potencia se anula con un retardo máximo de 100 ms desde el frente negativo de la señal de control.The power output is canceled with a delay maximum of 100 ms from the negative front of the signal control.
Cuando no se detecta control, al menos uno de los hilos está con seguridad cortado en la salida de 48 VCC, para anular el efecto de rectificación del conversor CA-CC pertinente sobre una tensión inducida en el cable de vía, cuando éste último está conectado a dos terrenos en dos ubicaciones separadas, debido a una falta.When no control is detected, at least one of The wires are safely cut at the 48 VDC output, for cancel the rectifier effect of the converter Relevant AC-DC on an induced voltage in the track cable, when the latter is connected to two terrains in two separate locations, due to a foul.
La monitorización se produce a través de un cable de vía de dos hilos. El receptor de señal de realimentación es insensible a la apertura y cortocircuito del cable.Monitoring occurs through a two wire track cable. The feedback signal receiver It is insensitive to the opening and short circuit of the cable.
La salida de realimentación de 12 V sólo está presente si el contacto de posición remota está cerrado y la portadora de realimentación se modula regularmente a 5,2 Hz +/- 0,5 Hz. Cualquier ruido a una frecuencia fija o modulada de 50 Hz sobre el cable no acciona esta salida.The 12V feedback output is only present if the remote position contact is closed and the Feedback carrier is regularly modulated at 5.2 Hz +/- 0.5 Hz. Any noise at a fixed or modulated frequency of 50 Hz above The cable does not operate this output.
El receptor de señal de realimentación es insensible a cualquier señal desde cualquier otro transmisor de monitorización de la posición, cuando estas señales se transportan a través de un cable de múltiples conductores y se producen dos contactos separados sobre los dos circuitos debido a una falta.The feedback signal receiver is insensitive to any signal from any other transmitter of position monitoring, when these signals are transported to through a multi-conductor cable and two are produced separate contacts on the two circuits due to a fault.
La longitud de cable máxima es de 5 km y su capacitancia distribuida máxima es de 85 nF/km.The maximum cable length is 5 km and its Maximum distributed capacitance is 85 nF / km.
La salida de realimentación presenta un valor de menos de 4 V después de un tiempo máximo de 350 ms desde la apertura del contacto de posición remota.The feedback output has a value of less than 4 V after a maximum time of 350 ms from the Remote position contact opening.
El módulo tal como se ilustra en las figuras 2 y 3 satisface además los siguientes requisitos de regularidad funcional:The module as illustrated in figures 2 and 3 also satisfies the following regularity requirements functional:
La potencia máxima que puede entregarse en la salida de 48 VCC es de 50 W.The maximum power that can be delivered in the 48 VDC output is 50 W.
El transmisor de potencia se apaga en situaciones de sobrecarga. La eliminación de sobrecarga hace que el generador se reajuste automáticamente después de un tiempo de 13 a 15 s.The power transmitter turns off at Overload situations Overload elimination causes the generator automatically reset after a time of 13 to 15 s.
La banda de paso mínima del filtro de portadora de realimentación, con un Val min., es de 118 a 132 Hz. La potencia mínima de portadora fija que puede accionar el receptor es de no menos de 100 mW.The minimum pass band of the carrier filter feedback, with a Val min., is 118 to 132 Hz. The power minimum of fixed carrier that can operate the receiver is not less than 100 mW
El ruido inducido máximo a 50 Hz sobre el cable
de realimentación es de 20 VCA, el ruido de diafonía máximo a 125
Hz, si se utiliza un cable de múltiples conductores para el
transmisor de monitorización de la posición, es de
5 VCA
(aproximadamente el 10% de la señal transmitida máxima).The maximum induced noise at 50 Hz on the feedback cable is 20 VAC, the maximum crosstalk noise at 125 Hz, if a multi-conductor cable is used for the position monitoring transmitter, it is
5 VAC (approximately 10% of the maximum transmitted signal).
La banda de paso mínima del filtro de frecuencia
de modulación es de aproximadamente 0,6 Hz (desde 4,9 a
5,5
Hz).The minimum pass band of the modulation frequency filter is approximately 0.6 Hz (from 4.9 to
5.5 Hz).
La resistencia del circuito fuera de la cabina es de 50 a 100 Ohm. Si esta resistencia es de menos de 50 Ohm se ajusta en el transmisor la señal de realimentación para añadir una carga ficticia al circuito resonante del oscilador. Para una resistencia de cable de 0 a 25 Ohm, el enchufe para una resistencia interna de 39 Ohm deberá conectarse al frente de la bandeja. Para una resistencia de cable de 26 a 50 Ohm, el enchufe que va a conectarse es para una resistencia interna de 68 Ohm.The resistance of the circuit outside the cabin It's 50 to 100 Ohm. If this resistance is less than 50 Ohm it adjust the feedback signal on the transmitter to add a dummy load to the oscillator resonant circuit. For one cable resistance from 0 to 25 Ohm, the plug for a resistor internal 39 Ohm must be connected to the front of the tray. For a cable resistance of 26 to 50 Ohm, the plug that is going to connect is for an internal resistance of 68 Ohm.
Una inactividad de señal de realimentación en la entrada del receptor de 25 ms o menos no se detecta.A feedback signal inactivity in the receiver input of 25 ms or less is not detected.
La tolerancia para la tensión de suministro de 150 V es de \pm5%. La tolerancia para la frecuencia de suministro es de \pm1%.The tolerance for the supply voltage of 150 V is ± 5%. The tolerance for the frequency of supply It is ± 1%.
Los cables de accionamiento y monitorización
separados se conectan por medio de transformadores aislados
de
4 kVCC.The separate drive and monitoring cables are connected by means of isolated transformers of
4 kVDC
Claims (22)
correspondiente.3. Module according to claims 1 and 2, characterized in that it comprises a local feedback signal generator that has a local feedback signal carrier section and a local pulse amplitude modulation signal generation section, generator local feedback signal that is triggered to generate said feedback signal through a resonant network of variable capacitance, which is composed of a local coil, a resistance provided by the wires of the communication line between the module and a remote control unit and the contacts of the feedback switch of said remote control unit, and a separate capacitor for each operating state of the remote control unit, capacitors that are located in the remote control unit and connected alternately together in the resonant network via the switch feedback depending on the operating status of the control unit, while the module includes a local receiver that has means for analyzing the feedback signal with respect to the frequency of the feedback signal carrier and the pulse amplitude modulation frequency of said feedback signal carrier , and feedback signal analysis means that are of the vital type and generate a vital signal indicating that the control unit has successfully switched to the operating state
correspondent.
aislamiento.A module according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is provided in combination with a control unit that can switch to one of two different operating states, said module being connected to said control unit by means of a line of communication comprising at least two signal wires and a common neutral wire, each wire being associated with a different capacitor and each wire being connected to the feedback signal generator unit with its corresponding capacitor through a galvanic isolation transformer , and each cable being connected to the receiver unit, while the timer controls two vital AND ports designed to generate two different signals that indicate that the control unit has correctly switched to the corresponding operating state, each of whose signals is related uniquely with one of the two operating states, while q Each AND port whose output is connected to the timer is connected by the other input to one of the two transformers of
isolation.
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