FI56799C - Foerfarande och anordning foer detektering av hjulplattor pao raelsgaoende fordon - Google Patents

Description

R55r7| ΓβΙ (11) K U U L UT U SJ U LKAIS U rr7QQ

TOBa LBJ (11) UTLÄGGNINGSSKR(FT

C (45) Patentti ayiinr' tty ' >1 11.:3 (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* B 61 K 9/12 SUOMI — FINLAND (21) p*Mnttlh*k«mu* — P»t*nttn*öknlng 1116/71 (22) Hikemispilvi — AntBknlngsdtg 21.01+.71 (23) Alkupllvi — Giltighettdag 21.0t. 71 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offentllg 23.10.71

Patentti- ja rekisterihallitus .... ....... .. , . . .....

, (44) Nlntivikslpanon ja kuul.julkalsun pvm. — Λ _

Patent- och registerstyrelsen ' Antttkin utlagd och utl.skrtften publiQarad 31.12.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prloritet 22. OU . 70

Ruotsi -Sverige (SE) 55^+7/70 .

(71) Telefonaktiebolaget L M Ericsson, Fack, 126 11 Stockholm 32, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Rune Bernhard Bernhardson, Skärholmen, Karl Lennart Lundfeldt, Älvsjö,

Karl Erik Ullerfors, Hägersten, Ruotsi-Sverige(SE) (Jb) Berggren Oy Ab (5I+) Menetelmä ja laite pyörii it istymi en ilmaisemiseksi kiskoilla kulkevissa ajoneuvoissa - Förfarande och anordning för detektering av hjulplattor pä rälsgäende fordon

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen kiskoajoneuvojen sähkönjohtavaa ainetta olevissa pyörissä esiintyvien pyörälitistymien ilmaisemiseksi käyttämällä virtapiiriä, jolloin pyörän juoksupinnan ja pyörää kannattavan alustan muodostavan kiskon välinen kosketuskohta muodostaa virtapiirin osan ja virtapiirin katkeaminen toimii pyörälitistymän osoituskriteerinä.

Sanontaa pyörälitistymä käytetään seuraavassa tarkoittamaan epätasaisuuksia tai litistymiä rautatievaunun tai sentapaisen pyörän kehässä. Sellaiset litteät kohdat, pyörälitistymät, voivat syntyä esimerkiksi jarrutettaessa pyörän lukkiutuessa ja liukuessa kiskolla. Nämä epätasaisuudet eli pyörälitistymät aiheuttavat sen, että kiskoon kohdistuvat paitsi pyörän aiheuttamaa vakiopainetta myös dynaamiset voimat, iskurasitukset, jotka riippuvat pyörälitistymän suuruudesta, pyörän massasta ja nopeudesta sekä pyörän kuormituksesta. Nämä dynaamiset rasitukset voivat tulla suhteellisen suuriksi ja aiheuttaa kiskoihin vahinkoja, etenkin talvisin matalissa lämpötiloissa, koska kiskot ovat silloin hauraat ja joutuvat samanaikaisesti suurien vetojännityksien kohteiksi. Pyörälitistymät voivat myös aiheuttaa vahinkoja liikkuvaan kalustoon.

2 56799 Näin ollen on tärkeätä, että mahdolliset pyörälitistymät havaitaan mahdollisimman aikaisessa vaiheessa, niin että niitä omaavat vaunut voidaan poistaa liikenteestä korjausta varten.

Pyörälitistymien ilmaisemiseksi on aikaisemmin ehdotettu useitakin menetelmiä.

Saksalaisen patenttijulkaisun 1 194 892 mukaisessa menetelmässä on kiskon viereen sovitettu sähkönjohtava vertailupinta, joka on pyörän juoksupinnan alapuolelle eristettynä järjestetyn apukiskon muodossa. Tällöin tarkkaillaan pyörän laipan ja vertailupinnan välisen kapasitanssin muutoksia.

Näin ollen vaikuttavat pyörän laipan muoto ja mitat olennaisesti tarkkailuun. Tämän lisäksi saattavat sääolosuhteet kuten jää ja lumi vaikeuttaa mittauksia tai tehdä ne mahdottomiksi, mikäli mittauskohtaan ei ole järjestetty lämmitystä. Lopuksi tämä tunnettu menetelmä ei ole käyttökelpoinen suurilla ajonopeuksilla, joilla tulee vaikuttamaan ns. "hyppäysilmiö", johon vielä alempana palataan ja jota käytetään esillä olevassa keksinnössä hyväksi.

US-patentti 3 474 542 esittää laitetta pyörämitoituksien tarkkailemiseksi, jossa useampaan suuntaan liikuteltavissa »Oleva apukisko on painettuna pyörää vasten tuntoelimenä. Kiskossa on kolme toisistaan eristettyä kosketuskiskoa, joista kaksi on pyörän laippaa vasten ja yksi on juoksupintaa vasten, mikäli pyörä on kunnossa. Kosketuskiskojen ja pyörän välistä kosketusta tarkkaillaan yksitellen virtapiirien avulla.

Myös tässä ratkaisussa on litistymien havaitseminen olennaisesti riippuva pyörän laipan profiilista. Mikäli laipan pyöristys ei vastaa apukiskon säätöä tai juoksupinta on tasaisesti kulunut, nojaa apukisko vain pyörän laippaan eikä litistymiä voida havaita. Myös tätä laitetta voidaan käyttää vain pienillä ajonopeuksilla, koska apukiskon monimutkaiset järjestelyt eivät kestä suurilla ajonopeuksilla syntyviä värähtelyjä ja rasituksia. Jää ja lumi estävät apukiskon ja pyörän välisen kosketuksen ja lisähaittana on se, että raideleveys on mittauskohdassa normaalia suurempi, mikä tekee mit-tauskohdan järjestämisen ajoraiteille jo varmuussyistä mahdottomaksi.

Eräs toinen tunnettu menetelmä käsittää ohikulkevasta junasta tulevan äänen rekisteröimisen. Tällöin pyritään erottamaan pyö-rälitistymän ja kiskon välisestä iskusta aiheutuvaa ääntä ilmaisemalla ääniteho tai äänen taajuudet. Tämä menetelmä ei ole kuitenkaan vielä johtanut käytännössä hyväksyttäviin tuloksiin.

3 56799

Toisena ehdotettuna menetelmänä on niiden kiihtyvyyksien mittaaminen, jotka ohittava ääni aiheuttaa kiskoon. Jos pyörälitistymän ortiaava pyörä pyörii tietyn arvon ylittävillä nopeuksilla, niin pyörä tulee "irtoamaan" kiskosta litistymän kohdalta. Tämä irtoaminen aiheuttaa kiskoon kiihtyvyyksiä, joilla on eri merkit litistymän molemmilla reunoilla.

Lisäksi on ehdotettu menetelmä, jossa kiskoihin sovitettujen venymäliuska-antureiden avulla mitataan pyörälitistymän aiheuttamat voimanmuutokset kiskoissa.

Näiden viimeksimainittujen tunnettujen menetelmien haittapuolena on se, että kiskoa pitkin on sovitettava useita tuntoelimiä, venymäliuska- antureita tai sentapaisia, jotta kiihtyvyydet tai kiskossa tapahtuvat voimanmuutokset voitaisiin mitata tarvittavalla tarkkuudella, riippumatta siitä, missä kohdassa pyörän kehää pyörälitistymä sijaitsee. Tämä vaatii myös monimutkaisen tulkintalaitteen.

Kuten tullaan seuraavassa lähemmin toteamaan, on viimemainituilla tunnetuilla menetelmillä edelleen se haittapuoli, että mitattu suure vaihtelee paitsi pyörälitistymän koon mukana myös suuressa määrin vallitsevan akselikuormituksen, ts. pyörän kuormituksen mukana, mikä suuresti vaikeuttaa saatujen mittausarvojen tulkitsemista.

Keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada menetelmä ja laite, joilla voidaan luotettavasti ilmaista pyörälitistymiä normaaleilla kiskoajoneuvojen nopeuksilla, kuten yli noin 70 km/h:n nopeuksilla ja mahdollisimman suuressa määrin riippumatta akselipainosta, pyörän laipan muodosta ja kulumisesta. Tämän saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmällä tunnusomaista, että tätä tarkoitusta varten ilmaistaan vastaavasta ajoneuvonopeudesta alkaen pyörän massa-hitaudesta johtuvaa pyörälitistymän aiheuttamaa katkosta kosketuksessa kannattavan kiskon kanssa. Vastaavasti on keksinnön mukaiselle laitteelle tunnusomaista se, että vaihtovirtalähteen toinen liitäntä on yhdistetty toiseen kiskoon ja toinen liitäntä on impedanssin kautta yhdistetty toiseen kiskoon, ja että liitäntäkohdat ovat siirretyt toistensa suhteen raiteen pituussuunassa matkan, joka on pienempi kuin tutkittavan ajoneuvon pienin pyöräetäisyys, ja että tutkittavan pyörästön akseli suljetaan.

Virtapiiriin kytketään sopivimmin impedanssi siten, että tämä muodostaa resonanssipiirin, joka on viritetty jännitelähteen taajuuteen.

Pyörälitistymästä aiheutuva virtapiirin katkos voidaan ilmaista tunnustelemalla mainitun impedanssin osan yli olevaa jännitettä taikka tunnustelemalla induktiivisesti virtapiirin virtaa.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen suurena etuna on se, että akselikuormitus pääso^ vaikuttamaan mittaustulokseen huomatta- 4 56799 vasti vähemmän verrattuna tunnettuihin menetelmiin. Edelleen voidaan pyörälitistymien ilmaiseminen suorittaa keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen avulla normaalisilla junan nopeuksilla, 70 km/t ja sen yli, joka ei ole asianlaita esimerkiksi menetelmissä, joissa mitataan kiskossa tapahtuvia voimanmuutoksia.

Kiskoissa esiintyvien voimanmuutosten mittaukseen perustuvan menetelmän haittapuolena on myös se, että se riippyy voimakkaasti ak-selikuormituksesta. Selostetussa suoritusmuodossa (Rangiertechnik, n:o 27j 1967) mitataan sen vuoksi akselikuormitus erillisten kanavien kautta ja varastoidaan mittausarvo myöhemmin tapahtuvaa pyörälitisty-män mittauksen korjausta varten. Tällöin kuitenkin edellytetään, että junan nopeutta pienennetään välille 20-40 km/t mittauksen aikana, vastakohtana keksinnön mukaisesti ehdotetulle menetelmälle, joka edullisesti sallii mittauksen tapahtuvan normaalisilla junan nopeuksilla (70 km/t ja enemmän).

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisissa piirustuksissa esitettyyn suoritusesimerkkiin, jolloin kuvio 1 on kaa-viomainen kuva rautatieraiteesta ja kahdesta junan pyöräparista, havainnollistaen keksinnön periaatetta, kuviot 2A-2E esittävät pyörälitistymien ilmaisemislaitteen suoritusmuotoa siihen kuuluvine käyrineen sähköisistä signaaleista, kuviot 3A-3F esittävät toista suoritusmuotoa käyrineen, kuviot 4A-4F edelleen suoritusmuotoa käyrästöineen ja kuviot 5A-5D suoritusmuotoa, joka käsittää lisäkiskon, siihen kuuluvine käyrästöineen.

Kuviossa 1 esitetään kaaviomaisesti rautatieraidetta, joka muodostuu kahdesta kiskosta 10, 11. Raiteella 10, 11 kulkevaa junaa esitetään kahden pyöräparin 12, 13 ja 15, 16 avulla akseleineen 14 ja 17. Pyörälitistymien, kuten 18 pyörässä 13, ilmaisemista varten on jännitelähde 19 yhdistetty raiteeseen 10, 11 impedanssin 20 kautta, niin että jännitelähteen 19 toinen puoli on yhdistetty raiteen toiseen kiskoon 11 liitäntäkohdasta 21 ja sen toinen puoli raiteen toiseen kiskoon 10 liitäntäkohdasta 22. Impedanssin 20 tai sen osan yli on yhdistetty tulkintalaite 23.

Kuten tulee seuraavasta ilmenemään esitetään kuviossa 1 pyörä-litistymien ilmaisulaitteen monista suoritusmuodoista vain yhtä mahdollista, mutta tämä suoritusmuoto on erikoisen sopiva keksinnön periaatteen havainnollistamiseksi.

Kiskojen 11 ja 10 liitäntäkohdat 21 ja 22 ovat siirrettyinä toisistaan raiteen 10, 11.pituussuunnassa katsottuna. Pyöräpari 12, 13, joka siirtyy esimerkiksi oikealle kuviossa 1, lähestyy kiskon 11 lii-täntäkohtaa 21 ja ohittaa sen. Pyöräpari 12, 13 ja akseli 14 sulkevat tällöin jännitelähteen 19 virtapiirin liitäntäkohdan 21, kiskon 11, pyörän 13, akselin 14, pyörän 12, kiskon 10, liitäntäkohdan 22 ja S6799 impedanssin 20 kautta. Tämä virtapiiri jää suljettuna sillä edellytyksellä, että kummassakaan pyöristä 12, 13 ei ole pyörälitistymää.

Jos kuitenkin pyöristä 12, 13 jommassakummassa on haitta, esimerkiksi pyörälitistymä 18, niin mainittu virtapiiri katkeaa hetkellisesti seurauksena siitä, että pyörä 13 pyörälitistymän 18 kohdalta "irtoaa" kiskosta 11. Tämä virtapiirin katkos ilmaistaan tulkintalaitteella 23, kuten tullaan lähemmin selostamaan seuraavassa.

Kuten kuviosta 1 ilmenee, kulkee virta myös vierekkäisten pyöräparien, kuten 15, 16, 17 läpi. Jotta vältettäisiin vaikutusta mittaustulokseen, ts. virran olosuhteisiin virtapiirissä 19, 21, 11, 13, 14, 12, 10, 22, 20 ja takaisin 19, voidaan tietysti kiskot 10, 11 sahata auki ja varustaa eristävillä jatkoksilla liitäntäkohdista 22 ja 21, mutta tämä on tarpeettoman kallis ja epäkäytännöllinen ratkaisu. Kuten seuraavasta selityksestä ilmenee, joka esittää suosittuja suoritusmuotoja pyörälitistymien ilmaisulaitteesta, käytetään sen sijaan ylimääräistä kiskoa, jolloin voidaan käyttää tasa- tai vaihtojännitettä, taikka käytetään kuvion 1 tapaisissa suoritusmuodoissa suhteellisen korkeataajuista vaihtojännitettä, jolloin impedanssi 20 on sovitettu siten, että virtapiiri, käsittäen kiskot 10, 11 ja pyörä-parit 12, 13, 14, muodostaa kyseisellä taajuudella sarjaresonanssi-piirin. Tällöin on huomattava, ettei liitäntäkohtien 21, 22 välinen virtapiiri muutu sähköisesti niin kauan.kuin virheetön pyöräpari sijaitsee liitäntäkohtien 21, 22 välissä, koska yhteenlaskettu kisko-matka, jonka läpi virta kulkee, on vakio ja yhtä kuin liitäntäkohtien 21, 22 välinen matka raiteen pituussuunnassa. Resonanssiehto säilyy siten niin kauan,kuin virheetön pyöräpari on mittausvälillä, joka määritellään raiteen 10, 11 liitäntäkohtien 21, 22 välisenä osana.

Kiskojen 10, 11 induktanssi kasvaa suhteellisen nopeasti liitäntäkohtien 21, 22 ulkopuolella, jonka kautta vierekkäisten pyörä-parien, kuten 15» 16, 17 vaikutus virtaolosuhteisiin pienenee oleellisesti. Sen lisäksi voidaan viereisten pyöräparien vaikutusta edelleen pienentää siten, että (kuten käy lähemmin ilmi seuraavasta selityksestä) raiteeseen syötettyä korkeataajuista virtaa ei käytetä suoranaisesti ilmaisua varten, vaan käytetään sitä virtaa, jonka raiteeseen syötetty virta indusoi erikoisesti järjestettyihin käämeihin.

Liitäntäkohtien 21, 22 välisen etäisyyden katsottuna raiteen pituussuunnassa täytyy olla pienempi kuin pienin junassa esiintyvä akseliväli, koska muuten voi kaksi pyöräparia samanaikaisesti sijaita mittausvälillä, jolloin toinen pyöräpari saattaa "oikosulkea" toisessa pyöräparissa mahdollisesti esiintyviä virheitä. Pienin akseliväli on 6 56799 esimerkiksi ns. boggivaunuissa ja erikoisissa vaunuissa painavaa kuormaa varten usein pyörän ympärysmittaa pienempi, ja siinä tapauksessa on mittausväli jaettava kahteen tai useampaan osaväliin, jotka ovat siirretyt toisiinsa nähden raiteen pituussuunnassa niin, että osavälit tuntevat kukin pyörän kehän osansa, jotka osat sopivimmin eivät lomitu.

Tämä mittausvälin jakaminen osaväleihin sekä näiden väliset etäisyydet määrätään tietenkin etukäteen huomioonottaen liikkuvaa kalustoa, joka tulee liikennöimään kyseisellä osuudella.

Rautatievaunujen pyörien ympärysmitta on noin 3 m. Boggi-vaunun akseliväli on kuitenkin vain 2,5 m, minkä tähden boggivaunujen esiintyessä on jaettava mittausväli kahteen noin 1,5 m:n osaväliin, joiden välimatka on n · 3 m, jossa n on kokonaisluku, sopivimmin 0 tai 1. Eräillä rataosuuksilla esiintyvät erikoisvaunut, joiden akseliväli on 1,5 m, ja tällöin on mittausväli näin ollen jaettava kolmeen 1 m:n osaväliin. Osavälien välimatkat voidaan tässä tapauksessa valita eri tavoin, sillä ehdolla, että kolme osaväliä tuntevat kukin pyörän kehän osansa. Osavälien väliseksi etäisyydeksi valitaan tällöinkin sopivimmin n · 3 m, jossa n on 0, 1 tai jokin muu kokonaisluku.

Joskin liitäntäkohtien 21, 22 välinen etäisyys sopivimmin valitaan siten, että se on samaa suuruusluokkaa tai jonkin verran pienempi kuin pienin junassa esiintyvä akseliväli, voidaan se tehdä pienemmäksi ja jopa yhtä kuin nolla, niin että liitäntäkohdat 21, 22 sijaitsevat aivan vastapäätä toisiaan. Mahdollisten pyörälitistymien ilmaiseminen vaikeutuu tällöin jonkin verran, mutta vastapainoksi voidaan vierekkäin sovittaa useita tuntolaitteita 19-23> jotka esimerkiksi käyttävät eri taajuuksia, jonka kautta tulee mahdolliseksi koko pyörän kehän tutkiminen suurin piirtein pyörän kehän pituisella rataosuudella riippumatta akseliväleistä.

On tietenkin merkitsevää mille kohdalle rataosuutta mittaus-väli sijoitetaan. Mittausvälin kohdalla täytyy junan ajaa jarruttamatta tai kiihdyttämättä sen enempää, ja mittausväli on edelleen sijoitettava suoralle rataosuudelle, koska pyörien laipat kaarteissa usein painuvat kiskoja vasten ja siten voivat "oikosulkea" mahdollisen pyörälitistymän.

Seuraavassa tullaan selittämään eräitä pyörälitistymien ilmai-sulaitteen suoritusmuotoja yksityiskohtaisemmin viitaten kuvioihin 2-5.

Kuviossa 2A esitetään ilmaisulaitteen suoritusmuotoa ja kuvioissa 2B-2E esitetään käyrästöjä kuvion 2Λ mukaisen laitteen toimiessa esiintyvistä sähköisistä signaaleista pyörän akselin b-c aseman funktiona raiteessa 10, 11.

7 56799 Jännitegeneraattorista 30 tulevaa signaalijännitettä, jonka taajuus on f, vahvistetaan vahvistimessa 31 ja syötetään kaapelin 32 ja muuntajan 33 kautta edelleen sarjaresonanssipiiriin, jonka muodostavat muuntajan toisioinduktanssi L, impedanssi 3ä ja impedanssi pisteiden a ja b välisissä virtapiiriosissa (kisko), pisteiden b ja c (pyörien akseli ja pyörän ja kiskon väliset ylimenovastukset), c ja d (kisko) välisissä virtapiiriosissa sekä liitäntäjohtojen impedanssi. Koska liitäntäkohdat a ja d ovat siirretyt toisiinsa nähden raiteen 10, 11 pituussuunnassa, tulee sarjaresonanssipiirin impedanssi virheettömillä pyörillä riippumattomaksi akselin bc asemasta mittaus-välillä, jonka rajoittavat viivat ah ja dg. Vain kun pyöräakseli bc sijaitsee mittausvälillä ja molemmat pyörät ovat kosketuksessa kiskon 10 vastaavasti 11 kanssa on L:n läpi kulkevalla virralla, ja siten impedanssin yli olevalla jännitteellä maksimiarvonsa, joka vastaa sarjaresonanssia.

Impedanssista 3^ otetaan osajännite, jota vahvistetaan vahvistimessa 35, tasasuunnataan tasasuuntaajassa 36, jonka jännite merkitään U^illä, ja tunnetaan Schmitt-liipaisupiirillä 37, joka liipaisee pyörä-parin bc lähestyessä mittausväliä (kts. kuviot 2B ja 2C). Jos mittaus-välillä on litistymän omaava pyörä, katkeaa kiskon ja pyörän välinen kosketus lyhytaikaisesti litistymän johdosta ja jännite laskee liipaisutason alapuolelle.

Pyöräparin toisen pyörän vaikuttamat kiskokoskettimet SK1 ja SX2 on sijoitettu pisteisiin h ja d ja ne antavat käynnistys- ja pysäy-tysmerkit tulkintalaitteelle 38. Tällä tavalla voidaan määrittää koko pyörän kehän tai tutkitun pyöräkehän osan (esim. puolet pyörän kehästä) ohitusaika, joka vastaa matkaa ah-gd, kts. kuvio 2D. Tulkin-talaitteessa 38 verrataan sopivan logiikan avulla tätä aikaa siihen aikaan, joksi jännite on laskenut liipaisutason alapuolelle pyörän ohittaessa pyörälitistymän johdosta (kuvio 2E). Jos tämän ajan, kuvio 2E, ja tutkitun osuuden ajan, kuvio 2D, suhde ylittää tietyn raja-arvon, vastaten suurinta sallittua pyörän haittaa eli vajavaisuutta, saadaan hälytys, esim. akustinen ja/tai visuaalinen, hälytys-kaaviosta 32. Tämä suhde ei vaihtele junan nopeuden v mukaan,vaan se riippuu ainoastaan pyörälitistymän suuruudesta ja, kuten edellä on mainittu, jossain määrin akselikuormituksesta. Hälytyskaavio 39 voi olla järjestettynä etäisyydelle muusta mittauslaitteistosta, esimerkiksi lähimpään asetuslaitteen yhteyteen. Sen jälkeen kun tulkinta-laitteesta 38 on saatu liian suurta pyörälitistymää koskeva signaali, sallitaan jokaista ohittavaa pyöräparia kohti hälytystä aiheuttavasta pyörästä laskien impulssin kulkea edelleen tulkintalaitteesta 38 kaa- 56799 vioyksikköön 39, jossa paitsi pyörälitistymän hälytystä ilmenee myös akselien määrä, laskettuna junan loppuun, joka antaa vahingoittuneen pyörän aseman junassa. Kaavioyksikössä on tällöin sopiva määrä rekisteröiviä laskulaitteita, niin että samassa junassa esiintyviä useita pyörälitistymiä voidaan ilmaista.

Tulkintalaitteessa 38 voidaan referenssinä ajan mittausta varten käyttää sisään rakennettua oskillaattoria tai generaattorista 30 tulevaa signaalia.

Mahdollisesti jäljelle jäävien pyöräkehän osia varten on, kuten edellä mainittiin, järjestettävä samantapaisia laitteita etäisyydelle toisistaan, siten sovitettuina, että jokaista osaa tutkitaan erikseen ilman limitystä.

Kuten kuviosta 2B ilmenee, signaali ei laske nollaan pyörä-litistymän kohdalla, mikä riippuu ympäröivien pyöräparien aiheuttamasta ohituksesta. Schmitt-liipaisimen 37 liipaisutaso , vaihtotaso, voidaan kuitenkin asettaa siten, että tämän ohituksen vaikutus ei saavu tulkintalaitteeseen 38. Ympäröivien pyöräparien ohitusvaiku-tusta voidaan myös pienentää nostamalla sarjaresonanssipiirin L, abcdg, 3^ Q-arvoa, joka voidaan aikaansaada mahdollisesti sopivalla komponenttien valinnalla.

Valitsemalla generaattorin 30 taajuudeksi f suhteellisen korkean, etenkin suuruusluokkaa 100 kHz, vaimennetaan rautatien omasta voimansyötöstä tulevia häiriöitä (16 2/3 Hz) sekä muita matalataajui-sia signaaleja, esimerkiksi voimaverkosta (50 Hz). Taajuus f sovitetaan myös virtapiirissä L, 3^, abcdg esiintyviin induktansseihin.

Kuvioissa 3A-3F esitetään pyörälitistymien ilmaisulaitteen toista suoritusmuotoa, jolloin vastaavat yksiköt on merkitty samoilla viitemerkinnöillä kuin kuviossa 2A.

Generaattorista 30 tulevaa f-taajuista signaalijännitettä syötetään raiteeseen samalla tavalla kuin kuvion 2 mukaisessa laitteessa. Kuviossa 3B esitetään impedanssin 3^ yli olevan jännitteen U suuruut-ta funktiona pyöräparin asemasta rajoitusviivojen c-j ja i-k välisellä matkalla.

Piirin L, abed, 31* virtaolosuhteiden ilmaisua varten on neljä käämiä, Spl, Sp2, Sp3, Sp4, jotka on järjestetty kiskoja 10, 11 pitkin ja joiden käämikierrokset ovat vaakasuorat. Näihin käämeihin indusoituu jännitteitä, jos virta kulkee niiden kiskonosien kautta, joita pitkin käämit on sijoitettu. Käämit Sp2 ja Sp3 on sijoitettu koko kiskonosuutta pitkin mittausväline, jonka rajoittavat viivat ah ja dg. Käämit Spl ja Sp4 ovat suhteellisen lyhyet ja sijoitetut mittaus- välin ah-dg ulkopuolelle kohtiin h ja g.

56799

Kuten kuvion 3A alaosassa esitetään, on käämit Spl-Sp4 kytketty sarjaan, ja resultoivaa indusoitunutta jännitettä e^ + e^ + e^ + e^, jossa on käämiin 1 indusoitunut jännite jne., vahvistetaan vahvistimessa 35, tasasuunnataan tasasuuntaajassa 36, jonka ulostulojänni-tettä merkitään Utilla, kts. kuvio 3C, ja sitä tuntee 3chmitt-liipaisupii-ri 37. Samalla indusoivalla virralla kiskossa 10 vast. 11 koko käämiä pitkin ovat e^, Ja ei| yhtä suuret. Edelleen on käämit Spl-Sp4 kytketty sarjaan siten, että indusoivan virran suunnan ollessa sama on e^ päinvastainen e^'.n suhteen ja e^ päinvastainen e^:n suhteen. Kaikkien niiden akseleiden vaikutuksesta, jotka sijaitsevat mittaus-välin ah-dg ulkopuolella mielivaltaisella etäisyydellä siitä, ei saada resultoivaa lisäystä (Σθ = 0) sen virran perusteella, jota syötetään generaattorista G raiteeseen ja joka kulkee näiden akselien läpi. Jos pyöräpari on esimerkiksi kohdassa oj kuviossa 3A(tulee tämän pyörä-parin läpi kulkeva virta ohittamaan kiskossa 10 olevat käämit Spl ja Sp2 kokonaisuudessaan mutta ei mitään käämien Sp3 ja Sp4 osaa. Resul-toiva indusoitunut jännite on tällöin lähellä nollaa, teoreettisesti yhtä kuin nolla, koska käämit Spl ja Sp2 ovat vastakkaiset eikä kää-meihin Sp3 ja Sp4 indusoidu jännitettä. Vastaavasti on käämeihin Spl, Sp2, Sp3, Sp4 indusoitunut kokonaisjännite lähellä nollaa pyörä-pareille, jotka sijaitsevat kuviossa 3A viivan dg oikealla puolella, esimerkiksi ik:n kohdalla, koska tällöin käämit Sp3 ja Sp4 kompensoivat toisensa. Sen sijaan saadaan mittausvälillä olevasta virheettömän pyöräparin akselista, riippumatta sen sijainnista välillä ah ja dg vakiojännite, koska tällöin ei saada käämeistä Spl ja Sp4 lisäystä ja + e3 = vakio (e^ = k · ab, e^ = k · cd). Molempia vastaan kytkettyjä käämejä Spl ja Sp4 ei tarvita varsinaista virtapiirin L, abcd, 34 virtaolosuhteiden ilmaisua varten, mutta kuten ilmenee tasasuuntaajan 36 jälkeen esiintyvän jännitteen käyrästä, kts. kuvio 3C, redusoituu näiden käämien Spl ja Sp4 ansiosta mittausvälin ulkopuolella olevien pyöräparien vaikutus lähes nollaan, jonka kautta laitteen toimintavarmuus nousee ratkaisevasti.

Schmilt-liipaisimen 37 liipaisutaso saavutetaan juuri ennen kuin pyörä on ohittanut Skl:n ja se alitetaan pyörän ohitettua Sk2:n, kts. kuvio 3D. Mikäli litistymän omaava pyörä ohittaa mittausvälin, katkeaa kiskojen välinen yhteys litistymän johdosta ja jännite laskee alle jälleenliipäisubason.

Tulkintalaitteessa 38 verrataan tutkitun pyöräkehän osan ohi-tusaikaa, Skl:n ja Sk2:n välistä aikaa kuviossa 3E, sekä litistymän aiheuttamaa katkaisuaikaa, kuten edellä selostetussa kuvioiden 2A-2E mukaisessa laitteessa, ja mahdolliset viat esitetään hälytyskaaviossa 39.

10 567S9

Mahdollisia jäljelle jääviä pyöräkehän osia varten on tällöinkin järjestettävä samantapaisia laitteita etäisyyden päähän toisistaan, joka on sovitettu siten, että jokaista osaa tutkitaan erikseen ilman limitystä.

Kuvioissa 4A-4E esitetään vielä erästä laitetta pyörälitisty-mien ilmaisemiseksi, ja myös tässä merkitään mainittuja yksiköitä edellä käytetyillä viitemerkinnöillä.

Generaattorista 30, jonka taajuus on f, tuleva signaalijännite syötetään raiteeseen samalla tavoin kuin kuvioiden 2 ja 3 mukaisissa laitteissa. Kuviossa 4B esitetään impedanssin 3^ yli olevan jännitteen U suuruutta pyöräparin aseman funktiona rajoitusviivojen c-j ja i-k välisellä matkalla.

Käämi Sp5, joka on sovitettu käämityskierrokset vaakasuorissa tasoissa, on yhtä pitkä kuin viivojen ah ja dg rajoittama mittaus-väli ja sijoitettu kiskojen 10, 11 väliin keskelle. Käämiin indusoituu pyöräakselin bc läpi kulkevasta virrasta jännite e^ pyöräparin ollessa lähellä mittausväliä ah-dg ja sen sisällä. Jännitettä e,_ vahvistetaan vahvistimessa 35, tasasuunnataan tasasuuntaajassa 36, jonka ulostulojännite on , kts. kuvio 4C, ja sitä tuntee Schmitt-liipaisin 37·

Schmitt-liipaisimen 37 liipaisutaso saavutetaan juuri ennen kuin pyörä ohittaa Skl:n ja se alitetaan pyörän ohitettua Sk2:n, kts. kuvioita 4C ja 4D.

Myös tässä suoritusmuodossa voidaan mittausvälin ah-dg ulkopuolella sijaitsevien pyöräparien vaikutusta pienentää ylimääräisten käämien avulla, kuten kuviossa 4A viivoituksella esitettyjen käämien Sp6 ja Sp7, jotka sijoitetaan käämin Sp5 ulkopuolelle, radan 10, 11 pituussuunnassa katsottuna, ja jotka kytketään sarjaan tämän käämin Sp5 kanssa vahvistimen 35 sisäänmenoon siten, että tietyn pyöräakselin virran seurauksena käämeihin Sp6 ja Sp7 indusoituneet jännitteet ovat vastakkaisia saman virran käämiin Sp5 indusoimaan jännitteeseen e^ nähden.

Pyörälitistymän omaavan pyörän ohittaessa mittausväliä katkeaa kosketus kiskoon litistymän johdosta, ja käämiin Sp5 indusoitu jännite e^ laskee alle triggaustason.

Pyörän kehän tutkitun osan ohitusaikaa, Skl-Sk2 kuvio 4E, sekä litistymän katkosta, kuvio 4F, verrataan toisiinsa tulkintalaitteessa 33 samalla tavoin kuin edellä selostetuissa kuvioiden 2 ja 3 mukaisissa suoritusmuodoissa.

Mahdollisia jäljelle jääviä pyöräkehän osia varten on tässäkin tapauksessa järjestettävä samantapaisia laitteita etäisyydelle toi- 567S9 sistaan, joka on siten sovitettu, että jokaista pyörän osaa tutkitaan erikseen ilman limitystä.

Tässä suoritusmuodossa tunnetaan siten virtaa, joka kulkee kohtisuoraan raiteen 10, 11 pituussuuntaa vastaan. Tämän etuna on, että raiteen 10, 11 kanssa yhdensuuntaisten häiriövirtojen vaikutus pienenee, mutta toisaalta on eliminoitava kiskojen 11 vast. 10 kohtiin a ja b sekä käämeihin Sp5, Sp6, Sp7 tulevien liitäntäjohtimien vaikutus. Nämä liitäntäjohtimet ovat, magneettikenttää synnyttävinä virtoina pidettyinä, ainakin joltakin osuudelta yhdensuuntaisia pyöräakselin bc kanssa, ja niissä kulkevat virrat voivat aiheuttaa vaikeita häiriöitä. Eräs tapa pienentää näitä häiriöitä on sijoittaa pyörän akselin bc kanssa yhdensuuntaiset liitäntäjohdot pitkälle etäisyydelle mittausvälistä ah-dg. Toinen mahdollisuus on varustaa liitäntäjohtimet, ainakin pyörän akselin kanssa yhdensuuntaiset osuudet, magneettisella eristyksellä.

Xiskokoskettimet Skl ja Sk2, joita tässä käytetään kuvioiden 2A, 3A ja 4a mukaisissa suoritusmuodoissa ja joita voidaan myös käyttää kuvion 5A mukaisessa tulkintalaitteen sisäänkytkemistä ja poiskyt-kemistä varten sekä sen ajan määräämiseksi, jonka pyörä sijaitsee mit-tausvälillä ah-dg, voivat olla ohittavan pyörän mekaanisesti taikka sähköisesti vaikuttamia koskettimia. Kuitenkin voidaan myös käyttää lisäkäämejä, jotka sijoitetaan viivojen ah vast, dg kohdalle, esimerkiksi käämien Spl, Sp4 tai käämien Sp6, Sp7 viereen tai sijaan, ja jotka tuntevat ohittavan pyöräparin läpi kulkevaa virtaa. Näihin lisä-käämeihin indusoituvat jännitteet voivat ohjata esim. Schmitt-liipaisimia, jotka asetetaan siten, että tulkintalaite 38 kytketään päälle ja pois pyöräparin ohittaessa viivat ah ja dg.

Kuvioissa 5A-5D esitetään pyörälitistymien ilmaisulaitteen suoritusmuotoa, jossa kuhunkin kiskoon 10, 11 asennettua sähköisesti johtavaa apukiskoa 40 vast. 41 käytetään pyöräparin molempien pyörien 43, 44 tutkimiseksi.

Kuviossa 5B esitetään osanäkymää kiskosta 10, 11, pyörästä 43, 44 ja kiskosta 40, 41. Kisko 40, 41 on eristetysti ja sopivimmin myös joustavasti asennettu kiskoon 10, 11 kumikiinnityksellä 42 tai sentapaisella.

Jännitelähteet vaihto- ja tasavirtaa varten 51 ja 52 ovat liitetyt kiskon 10 vast. 11 sekä kunkin kiskon 10, 11 ulkopuolelle asennetun apukiskon 40 vast. 41 väliin.

Virta, joka kulkee pyörän 43, 44 kulkuradan sisältävän virtapiirin läpi, mitataan yksinkertaisimmin kiskon ja apukiskon kanssa sarjaan kytketyn impedanssin 53 vast. 54 yli, mutta myös tässä tapauksessa 567S9 voidaan käyttää induktiivista tuntemista.

Kuvioissa 5C ja 5D esitetään impedanssien 53 ja 54 yli vaikuttavia jännitteitä vast. Ug virheellisen vast, virheettömän pyörän ohittaessa mittausväliä. Ensin mainitussa tapauksessa katkeaa piiri litistymän johdosta ja virta laskee hetkellisesti nollaan, kuvio 5C.

Pyörän tai sen osan ohittamiseen menevää aikaa sekä litistymän aiheuttamaa katkosaikaa verrataan toisiinsa tulkintalaitteessa 38. Jos litistymä on sallittua suurempi, antaa kaavio 39 akustisen ja/tai visuaalisen hälytyksen ja akselin aseman junassa rekisteröi laskija.

Tässä suoritusmuodossa kiskojen 10, 11 ja 40, 4l liitäntäkoh-tien välinen etäisyys ei ole luonnollisesti kriitillinen, koska mit-tausvälin määrää kokonaan kisko 40, 41, Skl, Sk2.

Mahdollisesti jäljelle jääviä pyörän kehän osia varten on myös tässä tapauksessa järjestettävä samantapaisia laitteita etäisyydelle toisistaan, joka on sovitettu siten, että jokaista osaa tutkitaan erikseen ilman limitystä.

Myös kuvioiden 5A-5D mukaisessa suoritusmuodossa voidaan kis-kokoskettimia, kuten Skl ja Sk2 kuvioissa 2-4, edullisesti järjestää mittausvälin päätekohtiin tulkintalaitteen 55, 56 kytkemistä varten. Tällöin voidaan kiskoa 40, 41 jatkaa mittausvälin ulkopuolelle niin, että pyörän 43, 44 ja kiskon 40, 4l välinen kosketus on vakainen mittauksen alkaessa.

Kuvioissa 1-5 esitetyt laitteet ovat siten keksinnön mukaisen pyörälitistymien ilmaisulaitteen sopivia suoritusmuotoja. On kuitenkin ilmeistä, että tarvitaan vain pieni tulkintalaitteen ja hä-lytyskaavion muunnos, jotta selitetyt laitteet toimisivat samalla ns. akselien laskijana. Ympäröivien pyöräparien vaikutuksen pieneneminen, joka saavutetaan edellä selostetuilla laitteilla, on tässä tapauksessa suuri etu. Keksinnön mukaista laitetta voidaan edelleen käyttää pelkästään akselien laskijana, jolloin mittausväli 21-22, ah-dg edullisimmin tehdään lyhyeksi, niin että ympäröivistä pyörä-pareista, akseleista, tulevat häiriöt edelleen pienenevät.

Keksintö ei ole rajoitettu piirustuksissa esitettyihin ja selostettuihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan vaihdella seuraa-vien patenttivaatimuksien puitteissa.

Claims (13)

567S9

1. Menetelmä kiskoaj oneuvojen sähkönjohtavaa ainetta olevissa pyörissä esiintyvien pyörälitistymien ilmaisemiseksi käyttämällä virtapiiriä, jolloin pyörän juoksupinnan ja pyörää kannattavan alustan muodostavan kiskon välinen kosketuskohta muodostaa virtapiirin osan ja virtapiirin katkeaminen toimii pyörälitistymän osoituskriteerinä, tunnettu siitä, ettättätä tarkoitusta varten ilmaistaan vastaavasta ajoneuvonopeudesta alkaen pyörän massahitaudesta johtuvaa pyörälitistymän aiheuttamaa katkosta kosketuksessa kannattavan kiskon kanssa.

2. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamista varten, tunnettu siitä, että vaihtovirtalähteen (19) toinen liitäntä on yhdistetty toiseen kiskoon (11) ja toinen liitäntä on impedanssin kautta yhdistetty toiseen kiskoon (10), ja että liitän-täkohdat (21, 22) ovat siirretyt toistensa suhteen raiteen pituussuunnassa matkan, joka on pienempi kuin tutkittavan ajoneuvon pienin pyöräetäisyys, ja että tutkittavan pyörästön akseli (14) suljetaan.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtalähteen (19) liitäntäkohtien (21, 22) välinen etäisyys raiteen (10, 11) pituussuunnassa on korkeintaan yhtä kuin pyörän ympärysmitta.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että impedanssi (20) on siten sovitettu, että impedanssin sisältävä piiri, kiskot (10, 11), akseli (14) sekä pyörät (12, 13) muodostavat resonanssipiirin, joka on viritetty jännitelähteen taajuuteen.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmaisulaite (23) on liitetty impedanssin (20) kanssa rinnan tuntemaan niitä jännitteen muutoksia, jotka syntyvät seurauksena pyörälitistymästä (18), ts. virtapiirin katkoksesta.

6. Patenttivaatimusten 2-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että käämi (Spl, Sp2, Sp3, Sp4j Sp5) on järjestetty tuntemaan induktiivisesti virtapiirin virtaa, jolloin käämiin syntynyt signaali johdetaan ilmaisulaitteeseen.

7. Patenttivaatimusten 2 ja 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että käämi (Sp5) on sijoitettu kiskojen (10, 11) väliin raiteen pituussuuntaan ja järjestetty siten, että sen läpi virtaa kerittä, jonka synnyttää pyörän akselin läpi kulkeva virta. 56799 14

8. Patenttivaatimusten 2 ja 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että käämin muodostaa kaksi oleellisesti identtistä, sarjaan kytkettyä käämiä (Sp2, Sp3), jotka on sovitettu yhdensuuntaisiksi ja kummankin kiskon (10, 11) viereen liitäntäkohtien (a, d) väliin siten järjestettyinä, että niiden läpi virtaa kiskoissa (10, 11) kulkevan virran synnyttämä kenttä, jolloin käämien (Sp2, Sp3) käämi-tyssuunta on sellainen, että käämeihin indusoituneet jännitteet summautuvat etumerkin ollessa sama.

9. Patenttivaatimusten 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että tuntevan käämin (Sp5) tai tuntevien käämien (Sp2, Sp3) ulkopuolelle on raiteen (10, 11) pituussuunnassa sovitettu vielä kaksi käämiä (Spl, Sp4; Sp6, SpY), jotka lisäkäämit on kytketty il-maisulaitteeseen siten, että liitäntäkohtien (a, d) ulkopuolella sijaitsevan pyörän läpi kulkevan virran näihin käämeihin (Spl, Sp4j Sp6, Sp7) synnyttämä jännite vaikuttaa tunteviin käämeihin (Sp2, Sp3i Sp5) indusoituneita jännitteitä vastaan.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että lisäkäämit muodostavat tuntevien käämien jatkeet, jotka on käämitty viimemainittuihin nähden vastakkaiseen suuntaan.

11. Patenttivaatimusten 5-10 mukainen laite, tunnet tu siitä, että ilmaisulaitteessa on ajanlaskija, jonka avulla määrätään virtapiirin katkoksen pituus pyörälitistymän seurauksena ja että on sovitettu elimet sen ajan määräämiseksi, jonka pyörä sijaitsee liitäntäkohtien (a, d) välillä, jolloin voidaan määrätä mahdollisen pyörälitistymän suuruus riippumatta ajoneuvon nopeudesta.

12. Patenttivaatimusten 5~H mukainen laite, tunnettu kahdesta etäisyyden päähän toisistaan, etenkin liitäntäkohtien (a, d) viereen sovitetusta koskettimesta (Skl, Sk2), joihin ohittava pyörä vaikuttaa ja joilla ilmaisulaite kytketään päälle vast. pois.

13. Patenttivaatimusten 7~9 mukainen laite, tunnettu kahdesta lisäkäämistä (Skl, Sk2), jotka on sovitettu etäisyyden päähän toisistaan, etenkin liitäntäkohtien (a, d) viereen, ja joihin tutkittavan pyörän läpi kulkeva virta synnyttää jännitteen, jota käytetään ilmaisulaitteen päälle- vast, poiskytkemiseksi.