ES2959450T3 - Método y sistema para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario y vehículo ferroviario - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a un sistema para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario (1), estando adaptado el pantógrafo para conectarse a una catenaria (8) y conectado eléctricamente a una unidad de tracción (14), estando adaptada la catenaria para proporcionar un corriente alterna al vehículo ferroviario, comprendiendo además el sistema: un dispositivo de detección de paso de voltaje (26, 28, 66) para detectar un paso de voltaje de un voltaje de pantógrafo en el pantógrafo, un dispositivo de detección de cruce por cero (42, 60, 66, 82) para detectar un cruce por cero de una corriente de línea, siendo la corriente de línea (IL) una porción de una corriente de pantógrafo (I) proporcionada a la unidad de tracción (14), siendo la corriente de pantógrafo la corriente que fluye a través del pantógrafo; y una porción de detección de rebote (72) adaptada para determinar al menos un tiempo de rebote del pantógrafo (6) en base a uno o más pasos de voltaje detectados del dispositivo de detección de pasos de voltaje y/o uno o más cruces por cero detectados de la detección de cruce por cero. dispositivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método y sistema para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario y vehículo ferroviario
La presente invención se refiere a un sistema para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario. Además, la presente invención se refiere a un vehículo ferroviario que comprende un pantógrafo adaptado para conectarse a una catenaria, una unidad de tracción conectada eléctricamente al pantógrafo, y un motor eléctrico conectado a la unidad de tracción y dicho sistema.
Finalmente, la presente invención se refiere a un método para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario. El documento KR 10-2012-0031554 describe un sistema y método de monitorización de contacto catenario para detectar la duración de rebote.
El documento JP H04251501 describe un método de medición de pérdida de contacto de un pantógrafo.
El documento DE 25 19597 A1 describe un dispositivo para detectar el rebote de un pantógrafo.
El documento JP H11-46402 describe un dispositivo de detección de arco para un ferrocarril eléctrico de CC.
El documento JP 2008 157 787 se refiere a una detección de rebote de un pantógrafo mediante la detección de pequeñas caídas de tensión.
El documento WO 2010/084287 A2 se refiere a la detección de fallas de contacto de un pantógrafo.
El documento JP 2008-81690984 describe un dispositivo de medición de fuerza de contacto para un pantógrafo de tipo caída de tensión. El dispositivo mide la tensión de un pantógrafo para así medir la fuerza de contacto del pantógrafo a partir de los cambios en la tensión. El sistema comprende un filtro de paso alto o un analizador de frecuencia conectado a un instrumento de medición.
Además, según la norma europea EN 50317-2012, un sistema de monitorización debe tener en cuenta que todos los pares de separaciones secuenciales con un tiempo de retorno <= 1 s, se consideran como una separación única, y no se tiene en cuenta una única separación con una duración por debajo de 5 ms. Además, según la norma, deben determinarse la duración de cada generación de arco, la velocidad del tren durante la prueba, el número de arcos, la suma de la duración de todos los arcos, la duración del arco más largo, el tiempo operativo total de la sección controlada, y el porcentaje de arcos.
El objeto de la invención es proporcionar un método y un sistema para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario, que funcione de manera fiable.
Según un aspecto, se proporciona un método para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario según la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes exponen realizaciones particulares de la invención.
Según un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un vehículo ferroviario que comprende un pantógrafo adaptado para conectarse a una catenaria, una unidad de tracción conectada eléctricamente al pantógrafo, y un motor eléctrico conectado a la unidad de tracción y un sistema según una realización divulgada en la presente memoria. Según otro aspecto, se proporciona un método para monitorizar un pantógrafo de un vehículo ferroviario según la reivindicación 10.
Otras ventajas, características, aspectos y detalles son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes, la descripción y los dibujos.
De modo que la forma en que las características mencionadas anteriormente de la presente invención puedan entenderse en detalle, una descripción más detallada de la invención, resumida brevemente con anterioridad, puede leerse con referencia a las realizaciones. Los dibujos adjuntos se refieren a realizaciones de la invención y se describen a continuación:
La Figura 1 muestra un vehículo ferroviario que comprende un sistema de monitorización según la invención;
La Figura 2 muestra un filtro de alta tensión del sistema de monitorización;
La Figura 3 muestra esquemáticamente con más detalle una realización del sistema de monitorización;
La Figura 4 muestra esquemáticamente una unidad de control según una realización del sistema;
La Figura 5 muestra esquemáticamente una parte de detección del rebote según una realización;
La Figura 6 muestra esquemáticamente una corriente y la tensión en el pantógrafo, cuando el pantógrafo se desconecta de la catenaria;
La Figura 7 muestra una representación de una corriente oscilante en el filtro de alta tensión detectado por una primera unidad de detección; y
La Figura 8 muestra esquemáticamente la corriente de la línea y la corriente en el filtro de alta tensión con respecto al tiempo.
La Figura 1 muestra un vehículo ferroviario 1, por ejemplo, un tren o un tranvía, que está adaptado para moverse a lo largo de una vía 2. El vehículo ferroviario incluye un cuerpo 4 que comprende un techo 5. Un pantógrafo 6 está montado en el techo 5. El pantógrafo 6 está adaptado para contactar una catenaria 8 en la que se proporciona una corriente para alimentar el vehículo ferroviario 1. La catenaria 8 es alimentada por una fuente 10 de alimentación central. Por lo tanto, la catenaria 8 forma una fuente de alimentación para el vehículo ferroviario 1.
El vehículo ferroviario 1 comprende, además, una línea externa 12 provista para conectar el pantógrafo 6 a una unidad 14 de tracción. Por lo tanto, la corriente de la catenaria 8 se proporciona a la unidad 14 de tracción. Una corriente I fluye en el pantógrafo. La unidad 14 de tracción se proporciona para proporcionar una corriente I<a>a uno o más motores eléctricos 16, que están conectados a ruedas 18 del vehículo ferroviario 1. Por ejemplo, la unidad 14 de tracción incluye un transformador, y/o un convertidor de corriente, por ejemplo, para generar una corriente trifásica en la frecuencia correcta para el uno o más motores eléctricos 16. En una realización, la línea externa 12 puede estar provista de un disyuntor 20 para cortar la conexión eléctrica entre la unidad 14 de tracción y el pantógrafo 6.
Además, el sistema comprende un sistema 22 de monitorización. El sistema 22 de monitorización se adapta, por ejemplo, al menos parcialmente, para colocarse en el techo 5 del vehículo ferroviario 1 cuando se certifica el pantógrafo 6. El sistema 22 de monitorización se adapta para monitorizar el pantógrafo 6 del vehículo ferroviario 1, en particular para monitorizar los rebotes del pantógrafo 6 y el tiempo de arco.
Durante la certificación, se mide el porcentaje total NQ del pantógrafo 6 desconectado con respecto a la catenaria 8, por ejemplo, usando la siguiente fórmula:
En esta ecuación, ti es el tiempo de separación o tiempo de desconexión para un rebote i del pantógrafo 6, y T el tiempo total de observación. En otras realizaciones, por ejemplo, según la norma EN 50317-2012, ti es el tiempo de arco que define NQ. Cabe señalar que, generalmente, el tiempo de arco es más corto que el tiempo de separación. Además, también se han de determinar otros valores, como el número de arcos, la suma de la duración de todos los arcos, la duración del arco más largo, el tiempo operativo total de la sección controlada, y el porcentaje de arcos.
El sistema 22 de monitorización comprende, en particular, una unidad 24 de control, un filtro 26 de alta tensión y una primera unidad 28 de detección. La unidad 24 de control también puede incluir componentes adicionales, lo que se explicará más adelante.
Como se muestra en la Figura 2, el filtro 26 de alta tensión comprende una primera parte 30 y una segunda parte 32 que se conectan en serie. Típicamente, el filtro 26 de alta tensión del sistema 22 de monitorización se coloca en el techo. La finalidad del filtro de alta tensión es producir, tras un paso de tensión, una oscilación a una frecuencia específica.
La primera parte 30 comprende una resistencia 34 y un condensador 36, que se conectan en serie. La función de la resistencia 34 es amortiguar la oscilación en el filtro 26 de alta tensión. En otras realizaciones, la topología del filtro podría ser diferente al poner esta resistencia en serie con inductancia y condensadores, en particular con un valor muy pequeño, para reducir la corriente de irrupción. Según una realización, la resistencia 34 tiene un valor de entre 10 y 50 Ohm, por ejemplo, entre 20 y 30 Ohm, en particular aproximadamente 25 Ohm. En otra realización, el valor puede ser cero si otra resistencia está en serie con una inductancia del filtro de alta tensión. Según una realización, el condensador 36 está diseñado para soportar 25 kV. El condensador 36 es un valor entre 60 y 120 nF, en particular entre 80 y 100 nF, por ejemplo, aproximadamente 89,6 nF. En algunas realizaciones, en lugar de un condensador, se utiliza una pluralidad de condensadores, que se conectan en serie. Según otras realizaciones, el intervalo de condensadores podría ser diferente, ya que la función principal del filtro 26 de alta tensión es producir una oscilación amortiguada a frecuencia específica. En otras palabras, se pueden aplicar varios conjuntos de parámetros para los condensadores, las resistencias y las inductancias.
La segunda parte 32 comprende una inductancia 38, un condensador 40 y una resistencia 42, que se conectan en paralelo. La inductancia 38 tiene un valor de entre 2 y 3 mH, en particular aproximadamente 2,25 mH. Cabe señalar que este valor está vinculado a la frecuencia de oscilación deseada. El condensador 40 es un valor de entre 60 y 120 nF, en particular de entre 80 y 100 nF, por ejemplo, aproximadamente 88,4 nF. La resistencia 40 tiene un valor de 800 a 1200 Ohm, en particular de entre 900 y 1100 Ohm, por ejemplo, 1000 Ohm. La resistencia 40 actúa como elemento de amortiguación para una oscilación en el filtro 26 de alta tensión. Como ya se indicó anteriormente, se pueden utilizar varios conjuntos de parámetros o valores para los condensadores 36, 40, las resistencias 34, 42 y la inductancia 38, para producir una oscilación amortiguada con una frecuencia de oscilación deseada.
Según una realización, que puede combinarse con otras realizaciones descritas en la presente memoria, los parámetros de la primera y segunda partes 30, 32 del filtro 26 de alta tensión se eligen para tener una frecuencia de oscilación en un intervalo predeterminado, donde ninguna perturbación provenga de un convertidor, por ejemplo, un convertidor de cuatro cuadrantes, y que permita adquirir muestras a una velocidad de adquisición predeterminada específica, por ejemplo, a 50 kilomuestras/s. Por ejemplo, la velocidad de adquisición depende de la potencia de cálculo de la unidad de control. Típicamente, un convertidor de la unidad 14 de tracción incluye rectificadores que producen armónicos en el intervalo de 1 kHz a 4 kHz.
Si se aplica un paso de tensión a través de ambos condensadores 36, 40, la inductancia 38 actúa como circuito abierto y permite cargar el condensador 40. La resistencia 34 está adaptada para limitar la corriente de irrupción durante la fase de carga y descarga. Durante la fase de descarga del condensador 40, la frecuencia del circuito de oscilación se determina mediante la siguiente ecuación:
(Ecuación 2),
donde fHZ es la frecuencia de oscilación, Lf es la inductancia 38, Cfi es la capacitancia del condensador 36, y Cf2 es la capacitancia del condensador 40. Por ejemplo, la frecuencia de oscilación es de entre 5 kHz y 20 kHz, en particular alrededor de 9 kHz.
Según una realización, que puede combinarse con otras realizaciones descritas en la presente memoria, la oscilación debe amortiguarse dentro de 500 ps, en particular dentro de 100 ps. Según algunas realizaciones, el tiempo de amortiguación tiene que satisfacer dos requisitos opuestos: hacer una oscilación lo suficientemente larga como para permitir que el sistema de adquisición detecte la oscilación con una baja tasa de muestreo (50kS/s, por ejemplo), y ser lo suficientemente corta como para proporcionar una alta precisión en la medición del tiempo del rebote. El segundo requisito define la resolución en el tiempo del sistema de medición. A los disparadores consecutivos definen un rebote, por lo que el primero debe ser lo suficientemente corto como para no interferir con el segundo.
La primera unidad 28 de detección está adaptada para detectar una corriente I<f>de filtro entre el circuito 26 de filtro de alta tensión y la tierra G. Según otra realización, la primera unidad 28 de detección puede disponerse eléctricamente antes del circuito 26 de filtro en la dirección de la catenaria 6. Según una realización, la primera unidad 28 de detección comprende una bobina Rogosky. Alternativamente, también se puede utilizar un sensor de corriente del transformador u otros sensores de corriente. En otra realización, la primera unidad de detección está adaptada para medir una tensión a través del condensador 40. En otras palabras, la primera unidad de detección está adaptada para medir las oscilaciones en el circuito 26 de filtro de alta tensión.
Un paso de tensión se genera por un pantógrafo 6 que se desconecta o se conecta a la catenaria 8, si la corriente I de pantógrafo no es cero.
La primera unidad 28 de detección se conecta a la unidad 24 de control de modo que la unidad de control pueda recibir los valores de la corriente If de filtro.
La Figura 3 muestra con más detalle el sistema 22 de monitorización según una realización. Las mismas características que en la Figura 1 se designan con los mismos números de referencia. En la Figura 3, la unidad 14 de tracción comprende un transformador que comprende una bobina primaria 14a y dos bobinas secundarias 14b.
En una realización, se proporciona una segunda unidad 42 de detección entre el lado primario, en particular la bobina primaria 14a, del transformador, y la tierra G. En otra realización, la unidad 42 de detección puede proporcionarse aguas arriba de la bobina principal 14a. La segunda unidad 42 de detección se conecta a la unidad 24 de control. La segunda unidad 42 de detección se proporciona para detectar una corriente I<l>de línea. Según una realización, el segundo detector 42 de corriente es o comprende una bobina Rogosky. Alternativamente, también se puede utilizar un sensor de corriente del transformador u otros sensores de corriente.
En una realización, la unidad 24 de control está provista de una entrada 44 para la velocidad real del vehículo ferroviario 1. En un ejemplo, la velocidad real del vehículo ferroviario 1 puede proporcionarse por un sensor 46 de velocidad. En una realización, el sensor 46 de velocidad puede conectarse directamente a las ruedas del vehículo ferroviario. En otras realizaciones, una segunda unidad de control (no mostrada) del vehículo ferroviario 1 proporciona a la unidad 24 de control la información de la velocidad real del vehículo ferroviario 1.
La unidad 24 de control está provista, además, de una entrada 48 para una señal de reloj o de tiempo. Por ejemplo, la señal de reloj o de tiempo la proporciona un reloj 50. En otras realizaciones, la señal de reloj también se proporciona por la segunda unidad de control o una tercera unidad de control.
La Figura 4 muestra con más detalle una realización de la unidad 24 de control. La unidad de control comprende una entrada 52 para la corriente I<l>de línea medida por la segunda unidad 42 de detección, y una entrada 54 para la corriente If de filtro medida por la primera unidad 28 de detección.
La unidad 24 de control comprende un calculador 56 de distancia para un cálculo de la distancia utilizando la velocidad del tren proporcionada en la entrada 44, y el tiempo real proporcionado en la entrada 48. Por ejemplo, la distancia puede calcularse integrando la velocidad real. La velocidad y la distancia están adaptadas para grabarse mediante un dispositivo 58 de grabación, por ejemplo, una memoria del dispositivo 24 de control.
La corriente Il de línea medida, proporcionada en la entrada 52, está adaptada para filtrarse mediante un filtro 60 de paso bajo. Según una realización, el filtro 60 de paso bajo elimina las perturbaciones por encima de 1 kHz. Por lo tanto, generalmente, la corriente Il de línea filtrada y sus armónicos se proporcionan a un bloque 62, en el que se calcula una raíz cuadrada media. En otras palabras, el bloque 62 está adaptado para calcular el valor efectivo de la corriente Il de línea. La raíz cuadrada media Lrms calculada o el valor eficaz de la corriente Il de línea, se compara en el comparador 64 con un primer umbral Ith1. Solo en caso de que la raíz cuadrada media de la corriente Lrms de línea esté por encima del umbral Ith1, se activa una parte 66 de generación de señal o sus valores se tienen en cuenta para monitorizar el pantógrafo. Si el valor efectivo de la corriente Il de línea está por debajo del primer umbral Ith1 , los valores de medición no se tienen en cuenta y no son válidos, véase la caja 65. El primer valor Ith1 de umbral se determina por la norma EN 50317-2012. La raíz cuadrada media de la corriente Lrms de línea también se graba por el dispositivo 58 de grabación.
La parte 66 de generación de señal está adaptada para proporcionar, según una realización, una primera señal 68 en respuesta a un paso de tensión del pantógrafo, por ejemplo, la corriente, al determinar una oscilación del filtro 26 de alta tensión, y una segunda señal 70 en respuesta a un cruce por cero de una corriente Il de línea.
En particular, la parte 66 de generación de señal detecta si el filtro 26 de alta tensión oscila en la frecuencia predeterminada debido a una conexión o desconexión del pantógrafo 6 a la catenaria 8 cuando fluya una corriente.
La primera señal 68 y la segunda señal 70 se proporcionan a una parte 72 de detección de rebote que determina si se produjo un rebote y cuánto duró, y si se produjo un arco durante el rebote. La parte 72 de detección de rebote se explicará más adelante aquí.
La parte 66 de generación de señal incluye un filtro 74 de paso de banda, que filtra la señal que representa la corriente I<f>de filtro procedente de la primera unidad 28 de detección. El filtro 74 de paso de banda se centra en la frecuencia de oscilación predeterminada del filtro 26 de alta tensión. Por ejemplo, en caso de que la frecuencia de oscilación del filtro 26 de alta tensión sea de 9 kHz, el filtro 74 de paso de banda se centra en 9 kHz. Según una realización, se utiliza un filtro de Butterworth de al menos un tercer orden con, en particular, un factor de calidad de 10. Además, se pueden utilizar otros tipos de filtro.
La salida del filtro 74 de paso de banda se proporciona a un calculador 76 de promedio. El calculador de promedio está adaptado para calcular un promedio de la señal que representa la corriente I<f>de filtro filtrada en una ventana de 0,1 ms. Para ese fin, también la entrada 48 de reloj se conecta al calculador 76 de promedio. La salida del calculador de promedio está adaptada para grabarse por un dispositivo 78 de grabación, por ejemplo, una memoria del dispositivo 24 de control. Además, la salida del calculador 76 de promedio se compara en el comparador 80 con un segundo valor Ith2 de umbral. El segundo valor de umbral es de aproximadamente 0,5A. En otras realizaciones, el valor de umbral puede ser diferente. Por ejemplo, el segundo valor de umbral se ajusta según el tipo de pantógrafo y la sensibilidad del sistema de adquisición. En algunas realizaciones, el segundo valor de umbral depende de la ventana del calculador 76 de promedio. Si la salida del calculador 76 de promedio está por encima del segundo valor Ith2 de umbral, se genera la primera señal 68. Por ejemplo, la primera señal 68 es una señal de disparador. En otras palabras, si la salida del calculador 76 de promedio está por encima del segundo valor Ith2 de umbral, se detecta una conexión o una desconexión del pantógrafo 6 a la catenaria 8, en particular debido a la oscilación de la corriente If del filtro en el filtro 26 de alta tensión.
En otras palabras, según una realización, el filtro 26 de alta tensión, la primera unidad 28 de detección, el filtro 74 de paso de banda, el calculador 76 de promedio, y el comparador 80 de la parte de generación de señal, pueden formar un dispositivo de detección de paso de tensión, en particular para detectar un paso de tensión de la corriente del pantógrafo y, en respuesta a un paso de tensión detectado, para generar la primera señal 68.
Además, la parte 66 de generación de señal comprende un detector 82 de cruce por cero. La salida del filtro 60 de paso bajo se proporciona como entrada para el detector 82 de cruce por cero. El detector 82 de cruce por cero está adaptado para detectar un cruce por cero de la corriente Il de línea que fluye a través de un lado primario de la unidad 14 de tracción o de la bobina primaria 14a del transformador 14. Tras un cruce por cero detectado, el detector 82 de cruce por cero se adapta para generar la segunda señal 70. La salida del detector 82 de cruce por cero se adapta para grabarse por el dispositivo 78 de grabación.
En otras palabras, la primera unidad 42 de detección, el detector 82 de cruce por cero y, opcionalmente, el filtro 60 de paso bajo, forman un dispositivo de detección de cruce por cero para detectar un cruce por cero de la corriente I<l>de línea, por ejemplo, proporcionando la segunda señal 70.
En una realización, la parte 66 de generación de señal comprende un primer bloque 84 de retardo y un segundo bloque 86 de retardo. El primer bloque 84 de retardo se adapta para retrasar la primera señal 68, y el segundo bloque 86 de retardo se adapta para retrasar la segunda señal 70. Los bloques 68, 70 de retardo se proporcionan para tener en cuenta el diferente tiempo de tratamiento en la unidad 24 de control de la señal que provenga de la primera unidad 28 de detección y la señal que provenga de la segunda unidad 42 de detección. Por ejemplo, el tratamiento de la señal que representa la corriente If del filtro que proviene desde la primera unidad 28 de detección hasta la generación de la primera señal 68, necesita el tiempo At-i, es decir, el tiempo de cálculo del filtro 74 de paso de banda, el calculador 76 de promedio, y el comparador 80. La segunda señal 70 se adapta para retrasarse en el bloque 86 de retardo por el tiempo Ati. El tratamiento de la señal que representa la corriente Il de línea que proviene desde la segunda unidad 42 de detección hasta la generación de la segunda señal 70, toma el tiempo At2, es decir, un tiempo de cálculo del filtro 60 de paso bajo y el detector 82 de cruce por cero. La primera señal 68 se adapta para retrasarse en el bloque 84 de retardo por At2. Por lo tanto, ambas señales 68, 70 se sincronizan en el tiempo antes de que se proporcionen a la parte 72 de detección de rebote.
En otras realizaciones, la sincronización, si fuese necesaria, se proporciona en una etapa diferente de la cadena de tratamiento de señal, por ejemplo, antes del detector 82 de cruce por cero y/o el filtro 74 de paso de banda.
La Figura 5 muestra con más detalle la parte 72 de detección de rebote. La parte 72 de detección de rebote comprende una máquina de estados con tres estados diferentes. El primer estado 100 define el caso en que el pantógrafo 6 está conectado a la catenaria 8. El segundo estado 102 define el caso en que el pantógrafo 6 está rebotando, es decir, desconectado de la catenaria 8, y se produce un arco. El tercer estado 104 define el caso en que el pantógrafo 6 se desconecta de la catenaria 8, y no se produce arco.
A continuación, se explican las diferentes transiciones entre el primer 100, el segundo 102 y el tercer estado 104, comenzando desde el primer estado. Cuando la parte 72 de detección de rebote recibe la primera señal 68, es decir, se produjo un paso de tensión, la máquina de estados pasa al segundo estado 102. En otras palabras, la parte 72 de detección de rebote detecta que un pantógrafo se desconectó de la catenaria.
En caso de que la parte 72 de detección de rebote reciba, cuando esté en el segundo estado 102, de nuevo una primera señal, es decir, se produjo un paso de tensión, la máquina de estados pasa al primer estado 100. En otras palabras, la parte 72 de detección de rebote detecta que un pantógrafo se reconectó a la catenaria 8.
En caso de que la parte 72 de detección de rebote reciba, cuando esté en el segundo estado 102, la segunda señal, es decir, que se produzca un cruce por cero de la corriente de línea, la máquina de estados pasa al tercer estado 104, ya que durante el cruce por cero de la corriente I<l>de línea, que corresponde sustancialmente a la corriente I del pantógrafo, no se produce ningún arco. Al mismo tiempo, un contador t se ajusta a cero. Cabe señalar que la corriente I<f>del filtro es la diferencia entre la corriente I<l>de línea y la corriente I del pantógrafo. Dado que la corriente I<f>del filtro es una oscilación que finaliza en un periodo muy breve, la corriente I del pantógrafo es prácticamente corriente de línea
En caso de que la parte 72 de detección de rebote reciba, cuando esté en el tercer estado 104, la primera señal, es decir, se produjo un paso de tensión, la máquina de estados pasa al segundo estado 102, ya que el pantógrafo 6 aún no está reconectado a la catenaria 8, de modo que se genera nuevamente un arco.
En caso de que la parte 72 de detección de rebote no reciba, cuando esté en el tercer estado 104, ninguna señal durante un período de tiempo específico, es decir, que el contador t esté por encima de un tiempo de umbral, por ejemplo 5 ms, la máquina de estado pasa al primer estado 100, ya que el pantógrafo 6 debe haberse reconectado a la catenaria 8 durante el cruce por cero de la corriente Il de línea, de modo que no se produce ningún paso de tensión. En otras palabras, si alguna primera señal nueva aparece después de 5 ms, significa que, en realidad, el pantógrafo se reconectó durante el anterior cruce por cero de corriente de línea. El tiempo del cruce por cero se considera que es el tiempo de la transición del tercer estado al segundo estado.
El tiempo de umbral depende de la frecuencia de la tensión de la catenaria. Según una realización, el tiempo de umbral es el cuarto de período de suministro de tensión, ya que es el tiempo necesario para que la tensión de línea logre el valor máximo. Por ejemplo, en el caso de 25 kV 50 Hz, el período es de 20 ms y, por lo tanto, este tiempo de umbral es de 5 ms. En caso de 50 Hz, el tiempo de umbral es, por lo tanto, 5 ms. En otro ejemplo, si la corriente de catenaria tiene 162/3 Hz, el tiempo de umbral es de 15 ms. El momento para la reconexión se considera que es el tiempo del cruce por cero.
Por lo tanto, la parte 72 de detección de rebote se adapta para detectar el tiempo de arco, el tiempo de rebote y, por lo tanto, se adapta para calcular el valor NQ.
La Figura 6 muestra esquemáticamente una corriente, en este caso la corriente I del pantógrafo (línea de puntos) y la tensión del pantógrafo (línea continua) en el pantógrafo, cuando el pantógrafo 6 se desconecta de la catenaria 10. Es evidente a partir de la Figura 6, que la corriente I del pantógrafo se interrumpe brevemente durante un cruce 110 por cero. Por lo tanto, durante cada cruce por cero de corriente, el arco se apaga. Después del cruce por cero de la corriente I del pantógrafo, la tensión aumenta fuertemente, véase TRV (tensión de recuperación transitoria), y un arco se forma de nuevo en 112. Por lo tanto, si el pantógrafo 6 se desconecta de la catenaria 10, se forman múltiples picos de tensión de conmutación.
Normalmente, cuando el pantógrafo 6 se conecta a la catenaria 8 la tensión del pantógrafo, la tensión del pantógrafo también tiene forma sinusoidal.
La Figura 7 muestra una representación de la corriente I<f>, 114 del filtro en el filtro 26 de alta tensión detectado por la primera unidad 28 de detección, por ejemplo, después de un paso de tensión repentino, debido a una conexión o a una reconexión del pantógrafo 6 a la catenaria 8. Cuando el pantógrafo 6 está en contacto estable con la catenaria 8. Entonces se carga el condensador 36. En caso de un cambio repentino de tensión, el condensador 40 se carga, ya que la inductancia 38 actúa como circuito abierto. A continuación, el condensador 40 se descarga oscilando a través de la carga, por ejemplo, a través de la unidad 14 de tracción y el filtro 26 de alta tensión. En tal caso, el filtro 26 de alta tensión genera la corriente I<f>, 114 de filtro oscilante. En la realización, la corriente I<f>del filtro se amortigua dentro de 1 ms. La frecuencia oscilante (predeterminada) es de aproximadamente 9 kHz, como se explicó anteriormente. En otras palabras, la corriente If del filtro oscila a la frecuencia predeterminada en cada paso de tensión de la corriente de la catenaria.
En una realización, la parte 66 de generación de señal detecta la oscilación de la corriente I<f>, 114 de filtro, y genera la primera señal 68.
La Figura 8 muestra esquemáticamente la corriente I<l>, 120 de línea detectada por la segunda unidad 42 de detección, y la corriente If, 122 de filtro en el filtro 26 de alta tensión detectado por la primera unidad 28 de detección con respecto al tiempo. Las cajas con las líneas de puntos indican el período de tiempo durante el cual la parte 72 de detección de rebote determina que se produce un arco. Los picos de la corriente 122 de filtro indican el inicio de una oscilación, lo que se muestra en la Figura 7 con más detalle, y se detecta por la parte 66 de generación de señal para generar la primera señal 68.
Durante un primer período 124, el pantógrafo 6 está conectado a la catenaria 8, y la máquina de estados de la parte 72 de detección de rebote está en el estado 100. En otras palabras, la parte 72 de detección de rebote determina que el pantógrafo 6 está conectado a la catenaria 8.
A continuación, en un primer punto en el tiempo 126, la corriente 122 de filtro comienza a oscilar. La parte 66 de generación de señal detecta la oscilación y genera la primera señal 68. A continuación, la máquina de estados de la parte 72 de detección de rebote pasa sobre el estado 102, como se muestra en la Figura 5. Poco después, en un segundo punto en el tiempo 128, la corriente Il, 120 de línea cruza el cero. A continuación, la parte 66 de generación de señal detecta el cruce por cero de la corriente Il, 120 de línea, y genera la segunda señal 70. La máquina de estados de la parte 72 de detección de rebote pasa sobre el tercer estado 104, como se muestra en la Figura 5. El temporizador t se ajusta a cero. Como no se produce ninguna señal adicional durante los siguientes 5 ms, la máquina de estados pasa al estado 100, por lo que el tiempo de cruce por cero se considera que es el tiempo de transición del tercer estado 104 al primer estado 100. Por lo tanto, la parte 72 de detección de rebote podría detectar el período 130 del arco entre el primer punto en el tiempo 126 y el segundo punto en el tiempo 128, lo que corresponde al tiempo total de rebote.
En un tercer 132 y un cuarto 134 punto en el tiempo, la corriente del filtro oscila nuevamente y la parte 66 de generación de señal genera las primeras señales 68. En este caso, la máquina de estados solo pasa desde el primer estado 100 al segundo estado 102, y luego nuevamente al primer estado 100. Por lo tanto, la parte 72 de detección de rebote determina el período 136 del arco entre el tercer y cuarto punto en el tiempo 132, 134.
Los periodos adicionales cuando se produce un arco se marcan también con rectángulos que tienen líneas discontinuas. Por lo tanto, la parte 72 de detección de rebote es capaz de detectar el tiempo de formación del arco, el tiempo de rebote y calcular el valor para NQ. En otras palabras, la unidad 24 de control usa solo la corriente de filtro, la corriente de línea, y el tiempo, para determinar el tiempo de arco, el tiempo de rebote y calcular el índice NQ. La velocidad solo se utiliza para correlacionar el rebote con la velocidad, y para conocer también en qué punto de la catenaria aparece el rebote.
El sistema según la invención permite una medición en tiempo real y una monitorización del rebote.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Sistema para monitorizar un pantógrafo (6) de un vehículo ferroviario (1), que comprende un pantógrafo que se adapta para conectarse a una catenaria (8) y conectarse eléctricamente a una unidad (14) de tracción, adaptándose la catenaria para proporcionar una corriente alterna al vehículo ferroviario, el sistema que comprende además:
    un dispositivo (26, 28, 66) de detección del paso de tensión, para detectar un paso de tensión de una tensión de pantógrafo en el pantógrafo,
    un dispositivo (42, 60, 66, 82) de detección de cruce por cero, para detectar un cruce por cero de una corriente de línea, siendo la corriente (Il) de línea parte de una corriente (I) del pantógrafo proporcionada a la unidad (14) de tracción, siendo la corriente del pantógrafo la corriente que fluye a través del pantógrafo; y
    una parte (72) de detección de rebote adaptada para determinar al menos un tiempo de rebote del pantógrafo (6), lo que indica cuánto ha durado un rebote, en base a uno o más pasos de tensión detectados del dispositivo de detección de paso de tensión, y uno o más cruces por cero detectados del dispositivo de detección de cruce por cero,
    caracterizado porque la parte (72) de detección de rebote está adaptada para detectar al menos un período de arco de un arco eléctrico entre el pantógrafo (6) y la catenaria (8), en base a uno o más pasos de tensión detectados del dispositivo de detección de paso de tensión, y uno o más cruces por cero detectados del dispositivo de detección de cruce por cero, en donde la parte (72) de detección de rebote incluye una máquina de estados que comprende un primer estado (100), cuando el pantógrafo (6) está conectado a la catenaria (8), y al menos un segundo estado y/o tercer estado (102, 104), cuando el pantógrafo (6) está desconectado de la catenaria (8), en donde la máquina de estados está adaptada para pasar entre el primer, segundo y/o tercer estados (100, 102, 104), en base a un paso de tensión detectado, en particular la primera señal (68), y un cruce por cero detectado, en particular la segunda señal (70), en donde el tiempo de rebote determinado se determina en base a un primer tiempo de la transición desde el primer estado (100) hasta el segundo estado (102), y un segundo tiempo de la transición desde uno de los segundo o tercer estados (102, 104) de vuelta al primer estado (100), en donde el segundo estado (102) define que hay un arco entre el pantógrafo (6) y la catenaria (8), y el tercer estado define que no hay arco entre el pantógrafo (6) y la catenaria (8), en donde la máquina de estados está adaptada para pasar del segundo al tercer estado al detectar un cruce por cero, en particular la segunda señal, y para pasar del tercer estado (104) al segundo estado (102), al detectar un paso de tensión, en el que el período de arco determinado se determina en función del tiempo que la máquina de estados está en el segundo estado.
  2. 2. Sistema según la reivindicación 1, en donde el dispositivo (26, 28, 66) de detección del paso de tensión comprende una parte (66) de generación de señal, que está adaptada para generar una primera señal (68) en base a un paso de tensión detectado, en donde la parte (72) de detección de rebote está adaptada para determinar el al menos un tiempo de rebote del pantógrafo en base a la primera señal.
  3. 3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo (26, 28, 66) de detección del paso de tensión comprende un circuito (26) de filtro, que se conecta en paralelo a la unidad (14) de tracción, y que está, en particular, adaptado para generar una corriente (I<f>, 114, 122) de filtro oscilante en respuesta a un paso de tensión de la corriente (I) del pantógrafo.
  4. 4. Sistema según la reivindicación 3, en donde la corriente (If, 114, 122) de filtro oscilante oscila en una frecuencia predeterminada.
  5. 5. Sistema según las reivindicaciones 3 o 4, en donde el dispositivo de detección del paso de tensión comprende una primera unidad (28) de detección que está adaptada para detectar las oscilaciones de la corriente (If) de filtro, en donde la parte (66) de generación de señal está conectada a la primera unidad (28) de detección, y adaptada para generar la primera señal (68) en base a la corriente (If) de filtro detectada.
  6. 6. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde la parte de generación de señal comprende un filtro (74) de paso de banda, que se centra con la frecuencia predeterminada.
  7. 7. Sistema según la reivindicación 2, en donde el dispositivo de detección de cruce por cero comprende un detector (82) de cruce por cero, que está adaptado para generar una segunda señal (68) en base a un cruce por cero detectado de la corriente (Il) de línea, en donde la parte (72) de detección de rebote está adaptada para determinar el al menos un tiempo de rebote del pantógrafo (6) en base a la segunda señal y/o primera señal.
  8. 8. Sistema según la reivindicación 7, en donde el dispositivo de detección de cruce por cero comprende una segunda unidad (28) de detección que está adaptada para detectar la corriente (I<l>) de línea, en donde el detector (82) de cruce por cero está conectado a la segunda unidad (28) de detección, en particular a través de un filtro (60) de paso bajo, y adaptado para generar la segunda señal (70) en base a la corriente (I<l>) de línea detectada.
  9. 9. Vehículo ferroviario (1) que comprende dicho pantógrafo (6) adaptado para conectarse a una catenaria (8), una unidad (14) de tracción conectada eléctricamente al pantógrafo (6), y un motor eléctrico conectado a la unidad (14) de tracción y un sistema según una de las reivindicaciones anteriores.
  10. 10. Método para monitorizar un pantógrafo (6) de un vehículo ferroviario (1), adaptándose el pantógrafo para conectarse a una catenaria (8) y conectarse eléctricamente a una unidad (14) de tracción, adaptándose la catenaria para proporcionar una corriente alterna al vehículo ferroviario, en donde el método se realiza en un sistema según una de las reivindicaciones 1 a 8, el método que comprende:
    detectar un paso de tensión de una tensión del pantógrafo en el pantógrafo (6),
    detectar un cruce por cero de una corriente de línea, siendo la corriente (I<l>) de línea una parte de una corriente (I) de pantógrafo proporcionada a la unidad (14) de tracción, siendo la corriente de pantógrafo la corriente que fluye a través del pantógrafo;
    determinar al menos un tiempo de rebote del pantógrafo (6) que indique cuánto ha durado un rebote en base a uno o más pasos de tensión detectados y uno o más cruces por cero detectados; y
    detectar al menos un período de arco de un arco eléctrico entre el pantógrafo (6) y la catenaria (8) en base a uno o más pasos de tensión detectados y uno o más cruces por cero detectados.
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