IT201900011112A1 - Improvements in track circuits - Google Patents
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- B61L23/044—Broken rails
Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: “Perfezionamenti nei circuiti di binario” DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Improvements in track circuits"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda i sistemi ferroviari e in particolare i circuiti di segnalamento associati all'armamento di una infrastruttura ferroviaria. The present invention relates to railway systems and in particular the signaling circuits associated with the armament of a railway infrastructure.
Più specificamente, la presente invenzione ha per oggetto una disposizione di circuito di binario secondo il preambolo della rivendicazione 1. More specifically, the present invention relates to a track circuit arrangement according to the preamble of claim 1.
Fra tutti gli accertamenti da effettuare per garantire la sicurezza nell'ambito della circolazione ferroviaria, riveste grande rilevanza la determinazione dello stato di libertà o di occupazione di una sezione di binario, dovuta alla presenza o meno in questa anche di un solo asse di un convoglio ferroviario. Among all the checks to be carried out to ensure safety in railway traffic, the determination of the state of freedom or occupation of a section of track is of great importance, due to the presence or absence of even a single axis of a train in this section. railway.
In un impianto di sicurezza ferroviaria, sia esso in linea o in un'area di stazione, questa funzione è svolta da dispositivi denominati circuiti di binario, i quali consentono di rilevare con continuità lo stato di un tratto di linea denominato sezione di blocco, e di fornire la relativa segnalazione sulla linea a monte, rispettivamente per mezzo di apparati luminosi disposti lungo il binario e attraverso una comunicazione con la strumentazione di bordo di un locomotore che percorre un tratto di linea precedente. In a railway safety system, be it on-line or in a station area, this function is performed by devices called track circuits, which allow the status of a section of line called block section to be continuously detected, and to provide the relative signaling on the upstream line, respectively by means of luminous apparatuses arranged along the track and through a communication with the on-board instrumentation of a locomotive that runs along a previous section of the line.
Un circuito di binario è un circuito elettrico che utilizza come conduttori delle correnti proprie di funzionamento le rotaie di un tratto di binario, allo scopo di rilevare la condizione di libertà o di occupazione del tratto di binario sul quale il circuito stesso si sviluppa da parte di un treno. Esso comprende una sorgente di alimentazione posta ad un capo finale del tratto nel senso di percorrenza previsto, ed un dispositivo ricevitore al capo opposto, iniziale del tratto, atto a controllare un relè di binario accoppiato ad un apparato di segnalazione, ed è di norma delimitato alle estremità da giunti isolanti che interrompono la continuità elettrica delle rotaie. A track circuit is an electrical circuit that uses the rails of a track section as conductors for its own operating currents, in order to detect the condition of freedom or occupation of the track section on which the circuit itself develops by a train. It comprises a power source located at one end of the section in the direction of travel envisaged, and a receiver device at the opposite, initial end of the section, suitable for controlling a track relay coupled to a signaling apparatus, and is usually delimited. at the ends by insulating joints that interrupt the electrical continuity of the rails.
In figura 1 è mostrata una rappresentazione circuitale elettrica schematica di una sezione di blocco di una tratta ferroviaria a doppia fuga di rotaie, secondo la tecnica nota. Con SN-1, SN e SN+1 sono indicate sezioni di blocco contigue della tratta ferroviaria, secondo un verso di percorrenza da sinistra a destra in figura, le quali sono separate da rispettive coppie di giunti J1, J2 accoppiati alle rotaie R1, R2 del binario ferroviario. In corrispondenza delle estremità affacciate delle sezioni di blocco sono disposte rispettive connessioni induttive L1, L2 tra loro connesse attraverso un ponte di collegamento centrale B1, B2. Con C1 ad un capo finale della sezione di blocco nel senso di percorrenza previsto è indicata una sorgente di alimentazione del circuito di binario afferente alla sezione di blocco SN, atta a far circolare una corrente alternata iN, tipicamente alla frequenza di 50Hz, lungo i tratti di rotaia della sezione di blocco SN. Con C2 al capo iniziale della sezione di blocco nel senso di percorrenza previsto è indicato un dispositivo ricevitore del circuito di binario, atto a rilevare la corrente alternata iN lungo i tratti di rotaia della sezione di blocco SN. La corrente iN è impedita a circolare nelle sezioni di blocco contigue SN-1 e SN+1 per effetto della maggiore impedenza costituita dai giunti isolanti J1, J2 e dalle connessioni induttive L1, L2. Con I è indicata la corrente continua di ritorno della trazione elettrica, circolante sulle rotaie e attraverso le connessioni induttive L1, L2. Figure 1 shows a schematic electrical circuit representation of a block section of a railway section with double rail escape, according to the known art. With SN-1, SN and SN + 1 are indicated contiguous block sections of the railway section, according to a direction of travel from left to right in the figure, which are separated by respective pairs of joints J1, J2 coupled to the rails R1, R2 of the railway track. At the facing ends of the block sections there are respective inductive connections L1, L2 connected to each other through a central connection bridge B1, B2. With C1 a power source of the track circuit afferent to the block section SN is indicated at a final end of the block section in the direction of travel, suitable for circulating an alternating current iN, typically at a frequency of 50Hz, along the sections rail of the block section SN. With C2 at the initial end of the block section in the direction of travel provided there is indicated a receiver device of the track circuit, suitable for detecting the alternating current iN along the rail sections of the block section SN. The current iN is prevented from circulating in the contiguous block sections SN-1 and SN + 1 due to the effect of the higher impedance constituted by the insulating joints J1, J2 and by the inductive connections L1, L2. I indicates the direct return current of the electric traction, circulating on the rails and through the inductive connections L1, L2.
In condizioni di libertà del tratto di linea, il circuito di binario è interamente percorso da una corrente, la quale è rilevata dal dispositivo ricevitore che quindi eccita l'associato relè di binario, il quale conseguentemente controlla un circuito di segnalazione affinché esso produca una informazione di libertà della via. La presenza di un treno sul tratto di linea determina un cortocircuito tra i due conduttori del circuito, attraverso ruote ed assile metallici che sono in grado di condurre la corrente elettrica. Il cortocircuito interrompe la circolazione della corrente verso il dispositivo ricevitore, il quale - in assenza della corrente - non è in grado di eccitare l'associato relè di binario, per cui conseguentemente il circuito di segnalazione produce una informazione di occupazione della via. In conditions of freedom of the line section, the track circuit is entirely traversed by a current, which is detected by the receiver device which then excites the associated track relay, which consequently controls a signaling circuit so that it produces information. of freedom of the way. The presence of a train on the section of the line causes a short circuit between the two conductors of the circuit, through wheels and metal axles that are able to conduct the electric current. The short circuit interrupts the circulation of the current towards the receiver device, which - in the absence of the current - is not able to excite the associated track relay, so that consequently the signaling circuit produces a street occupation information.
Nelle applicazioni più sviluppate, come per esempio nel caso di una tecnologia di blocco automatico a correnti codificate, la corrente dei circuiti di binario è modulata in frequenza per trasmettere a bordo treno una pluralità di informazioni che riguardano l'aspetto dei segnali successivi, ossia lo stato di occupazione di un predeterminato numero di tratti di linea successivi, in modo tale da poter garantire maggiori velocità di percorrenza della linea. In more developed applications, such as for example in the case of an automatic locking technology with coded currents, the current of the track circuits is modulated in frequency to transmit a plurality of information on board the train concerning the appearance of the subsequent signals, i.e. the occupancy status of a predetermined number of successive sections of line, in such a way as to be able to guarantee higher travel speeds of the line.
Sebbene la funzione principale svolta da un circuito di binario sia quella di rendere disponibile, per l'uso da parte degli impianti di sicurezza, una informazione dello stato di occupazione di un tratto di binario, esso assolve anche ad altre funzioni come, ad esempio, la verifica dell'integrità del binario. Una rottura di una rotaia impedirebbe la circolazione della corrente e di conseguenza l'eccitazione del relè di binario, con la conseguente indicazione della via impedita, anche senza la presenza di treni. Although the main function performed by a track circuit is to make information on the occupancy status of a track section available for use by safety systems, it also performs other functions such as, for example, checking the integrity of the track. A rupture of a rail would prevent the circulation of current and consequently the excitation of the track relay, with the consequent indication of the impeded path, even without the presence of trains.
In questo modo, l'informazione di binario libero è realizzata secondo una tecnica di sicurezza intrinseca. Mentre la condizione di binario libero è unica ed associata alla condizione di eccitazione del relè di binario, la condizione di diseccitazione del relè di binario ricomprende tutte gli altri possibili stati di funzionamento del circuito di binario, tanto lo stato di reale occupazione del binario quanto lo stato di una qualsiasi condizione di guasto. Ciò significa, che in caso di guasto del sistema dei circuiti di binario (quale ad esempio una caduta di alimentazione), la sezione risulterà occupata anche quando in realtà non lo è, impedendo l'inoltro su di essa di ulteriori treni, ossia il sistema si porta autonomamente in uno stato che non pregiudica la sicurezza della circolazione. In this way, the free track information is realized according to an intrinsic safety technique. While the free track condition is unique and associated with the energized condition of the track relay, the de-energized condition of the track relay includes all the other possible operating states of the track circuit, both the actual state of occupation of the track and the status of any fault condition. This means that in the event of a failure of the track circuit system (such as a power failure), the section will be occupied even when in reality it is not, preventing further trains from being forwarded on it, i.e. the system it moves autonomously to a state that does not compromise traffic safety.
La lunghezza di una sezione di blocco, e quindi di un circuito di binario, varia a seconda del campo di applicazione: nelle stazioni i circuiti di binario presentano lunghezze dell'ordine di qualche decina di metri, mentre in linea la lunghezza è dell'ordine di 1-2 chilometri, non potendo comunque eccedere tale lunghezza data l'inevitabile dispersione a cui sono soggette le rotaie, per far sì che la corrente di ritorno abbia un'intensità sufficiente ad eccitare il relè di binario. The length of a block section, and therefore of a track circuit, varies according to the field of application: in stations the track circuits have lengths of the order of a few tens of meters, while in line the length is of the order of 1-2 kilometers, however it cannot exceed this length given the inevitable dispersion to which the rails are subject, to ensure that the return current has a sufficient intensity to excite the track relay.
Poiché le rotaie vengono utilizzate anche per convogliare la corrente continua o alternata di trazione alle sottostazioni elettriche fungendo da conduttore di ritorno, per far coesistere i circuiti di binario con tale corrente è preferibilmente adottata una soluzione di circuito di binario con entrambe le rotaie isolate, ed il circuito di binario è alimentato in corrente alternata ad una frequenza tale da non essere perturbato dal passaggio delle corrente di ritorno della trazione elettrica, generalmente di 50 Hz se la corrente di trazione è continua o di 83,3 Hz se la corrente di trazione è alternata. La disposizione di connessioni induttive tra le due rotaie del binario all'estremità della sezione di blocco permette l’isolamento tra circuiti di binario contigui, alimentati in corrente alternata, consentendo allo stesso tempo il passaggio delle corrente continua di ritorno della trazione elettrica. Since the rails are also used to convey the direct or alternating traction current to the electrical substations acting as a return conductor, to make the track circuits coexist with this current, a track circuit solution with both rails isolated is preferably adopted, and the track circuit is powered in alternating current at a frequency such as not to be disturbed by the passage of the return current of the electric traction, generally 50 Hz if the traction current is continuous or 83.3 Hz if the traction current is alternating. The arrangement of inductive connections between the two rails of the track at the end of the block section allows the isolation between contiguous track circuits, powered by alternating current, while at the same time allowing the passage of the direct current returning from the electric traction.
Un giunto isolante è un elemento disposto tra sezioni contigue di rotaia di un binario ferroviario onde garantire la continuità meccanica della rotaia, interrompendone tuttavia la continuità elettrica, così da separare elettricamente tra loro due sezioni di blocco contigue di una tratta ferroviaria esercita in regime di blocco ossia equipaggiata di un sistema di blocco automatico quale un sistema di blocco elettrico automatico a circuiti di binario o a correnti fisse, ovvero un sistema di blocco elettrico automatico a correnti codificate. An insulating joint is an element arranged between contiguous rail sections of a railway track in order to ensure the mechanical continuity of the rail, however interrupting its electrical continuity, so as to electrically separate two contiguous block sections of a railway section from each other. that is, equipped with an automatic locking system such as an automatic electric locking system with track circuits or fixed currents, or an automatic electric locking system with coded currents.
E' tuttavia noto che può verificarsi una perdita di isolamento di un giunto, quando l'impedenza elettrica che esso rappresenta risulta inferiore ad una soglia predeterminata, ad esempio per deterioramento del materiale isolante e formazione di depositi di materiale conduttore sulle rotaie. Tale situazione comporta un potenziale pericolo di degradamento o malfunzionamento del segnalamento nella tratta interessata dai due circuiti di binario contigui che vengono così a trovarsi elettricamente collegati, dovuto al fatto che le correnti di una sezione di blocco vengono propagate anche alla sezione di blocco contigua. However, it is known that a loss of insulation of a joint can occur when the electrical impedance it represents is lower than a predetermined threshold, for example due to deterioration of the insulating material and formation of deposits of conductive material on the rails. This situation entails a potential danger of degradation or malfunction of the signaling in the section affected by the two contiguous track circuits which are thus electrically connected, due to the fact that the currents of a block section are also propagated to the contiguous block section.
Al contrario, sarebbe desiderabile poter ovviare a problematiche strutturali ben più gravi dovute alla assenza di continuità meccanica della rotaia, che possono verificarsi quando è compromessa l'integrità o la presenza di un giunto isolante, che potrebbe provocare il deragliamento di un convoglio, facendo a meno di giunti isolanti tra sezioni contigue di rotaia. On the contrary, it would be desirable to be able to overcome much more serious structural problems due to the lack of mechanical continuity of the rail, which can occur when the integrity or the presence of an insulating joint is compromised, which could cause the derailment of a train, making a less than insulating joints between adjoining sections of rail.
Una soluzione alternativa attualmente adottata è quella di realizzare binari con continuità meccanica, ma anche elettrica delle rotaie per mezzo di giunti di saldatura tra rotaie contigue. In questa condizione, l'unico modo di formare sezioni di blocco distinte è quello di impiegare frequenze di trasmissione differenti tra circuiti di binario adiacenti, secondo un principio che potrebbe definirsi di diversità su base analogica. An alternative solution currently adopted is that of making tracks with mechanical and electrical continuity of the rails by means of welding joints between adjacent rails. In this condition, the only way to form distinct block sections is to use different transmission frequencies between adjacent track circuits, according to a principle that could be defined as diversity on an analog basis.
La presente invenzione si prefigge quindi lo scopo di fornire una soluzione soddisfacente ai problemi in precedenza esposti, evitando gli inconvenienti della tecnica nota. The present invention therefore has the aim of providing a satisfactory solution to the problems described above, avoiding the drawbacks of the known art.
In particolare, scopo della presente invenzione è quello di realizzare un circuito di binario in grado di operare efficacemente sia in infrastrutture ferroviarie con sezioni di blocco interrotte nella continuità strutturale delle rotaie che in infrastrutture ferroviarie con continuità strutturale delle rotaie. In particular, the object of the present invention is to provide a track circuit capable of operating effectively both in railway infrastructures with block sections interrupted in the structural continuity of the rails and in railway infrastructures with structural continuity of the rails.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un circuito di binario in grado di rilevare una discontinuità meccanica di almeno una rotaia del binario. A further object of the present invention is to provide a track circuit capable of detecting a mechanical discontinuity of at least one rail of the track.
Secondo la presente invenzione tali scopi vengono raggiunti grazie ad una disposizione di circuito di binario avente le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 1. According to the present invention, these objects are achieved thanks to a track circuit arrangement having the characteristics recalled in claim 1.
Modi particolari di realizzazione formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da intendersi come parte integrale della presente descrizione. Particular embodiments form the subject of the dependent claims, the content of which is to be understood as an integral part of the present description.
Forma inoltre oggetto della presente invenzione un sistema di controllo di circuiti di binario come rivendicato. The present invention also relates to a track circuit control system as claimed.
In sintesi, la presente invenzione si fonda sul principio di trasmettere in una sezione di blocco un segnale codificato digitalmente, da una unità trasmittente del circuito di binario, disposta sostanzialmente ad un punto mediano della sezione di blocco, verso due unità riceventi del circuito di binario, rispettivamente a monte e valle della unità trasmittente nel senso di percorrenza del binario, ciascuna unità ricevente essendo in grado di discriminare il segnale di un circuito di binario dal segnale del circuito di binario contiguo in virtù del codice o firma digitale associato al segnale trasmesso sul circuito di binario. In summary, the present invention is based on the principle of transmitting in a block section a digitally coded signal, from a transmitting unit of the track circuit, substantially arranged at a midpoint of the blocking section, towards two receiving units of the track circuit. respectively upstream and downstream of the transmitting unit in the direction of travel of the track, each receiving unit being able to discriminate the signal of a track circuit from the signal of the contiguous track circuit by virtue of the code or digital signature associated with the signal transmitted on the track circuit.
Un dispositivo sensore per il rilevamento del transito di un asse ferroviario è vantaggiosamente disposto tra due sezioni di blocco contigue, ovvero all'inizio di ciascuna sezione di blocco equipaggiata con il circuito di binario secondo l'invenzione, ed è atto a integrare l'informazione ottenibile dal circuito di binario quando la sezione di blocco è impegnata da un treno. Questo consente di discriminare una condizione di sezione di blocco occupata da una condizione di guasto all'armamento ferroviario di tale sezione. A sensor device for detecting the transit of a railway axis is advantageously arranged between two contiguous block sections, or at the beginning of each block section equipped with the track circuit according to the invention, and is adapted to integrate the information obtainable from the track circuit when the blocking section is engaged by a train. This allows to discriminate a block section condition occupied by a fault condition of the railway superstructure of that section.
Un sistema di controllo di circuiti di binario comprende una pluralità di complessi ricetrasmittenti di sezioni di blocco contigue affacciati ad una rete di comunicazione geografica tra due stazioni della rete ferroviaria. A track circuit control system comprises a plurality of transceiver complexes of contiguous block sections facing a geographic communication network between two stations of the railway network.
Vantaggiosamente, la disposizione di circuito di binario secondo l'invenzione presenta facilità di installazione e manutenibilità e consente di propagare in una sezione di blocco una informazione continua e, contemporaneamente, di verificare l'integrità delle rotaie, in assenza di connessioni induttive e giunti isolanti. Advantageously, the track circuit arrangement according to the invention is easy to install and maintain and allows continuous information to be propagated in a block section and, at the same time, to check the integrity of the rails, in the absence of inductive connections and insulating joints. .
Un sistema di controllo di circuiti di binario secondo l'invenzione, inoltre realizza un efficiente interfacciamento con apparati centrali di tipo computerizzato (ACC, ACC-M) o con tecnologia a relè (ACEI, BAcc) A track circuit control system according to the invention also realizes an efficient interface with central devices of the computerized type (ACC, ACC-M) or with relay technology (ACEI, BAcc)
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione verranno più dettagliatamente esposti nella descrizione particolareggiata seguente di una sua forma di attuazione, data a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali: Further characteristics and advantages of the invention will be set out in more detail in the following detailed description of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:
la figura 1 è una rappresentazione circuitale elettrica schematica di una sezione di blocco e relativo circuito di binario di una tratta ferroviaria, secondo la tecnica nota; Figure 1 is a schematic electrical circuit representation of a block section and relative track circuit of a railway section, according to the known art;
la figura 2 è una rappresentazione schematica di un sistema di controllo di circuiti di binario secondo l'invenzione; Figure 2 is a schematic representation of a track circuit control system according to the invention;
la figura 3 è una rappresentazione circuitale elettrica schematica di una sezione di blocco e relativo circuito di binario di una tratta ferroviaria, secondo l'invenzione; Figure 3 is a schematic electrical circuit representation of a block section and relative track circuit of a railway section, according to the invention;
la figura 4 è una rappresentazione schematica di una unità trasmittente o di una unità ricevente di un circuito di binario secondo l'invenzione; e la figura 5 è uno schema circuitale equivalente di una sezione di accoppiamento ad un binario di una unità trasmittente o di una unità ricevente di un circuito di binario secondo l'invenzione. Figure 4 is a schematic representation of a transmitting unit or a receiving unit of a track circuit according to the invention; and Figure 5 is an equivalent circuit diagram of a coupling section to a track of a transmitting unit or of a receiving unit of a track circuit according to the invention.
Un sistema di controllo di circuiti di binario secondo l'invenzione è mostrato in figura 2. A track circuit control system according to the invention is shown in Figure 2.
Una linea ferroviaria tra due stazioni E1 e E2 è indicata con L, ed in essa sono definite cinque sezioni di blocco S1, S2, S3, S4, S5 a ciascuna delle quali è associato un rispettivo circuito di binario controllato da un rispettivo complesso ricetrasmittente di circuito di binario U1, U2, U3, U4, U5. A railway line between two stations E1 and E2 is indicated with L, and five block sections S1, S2, S3, S4, S5 are defined in it, each of which is associated with a respective track circuit controlled by a respective transceiver complex. U1, U2, U3, U4, U5 track circuit.
I complessi ricetrasmittenti U1-U5 sono affacciati ad una rete di comunicazione geografica N, ad esempio una rete in fibra ottica sulla quale si affacciano anche unità di elaborazione e controllo UR di interfaccia verso un apparato centrale computerizzato multistazione A. The U1-U5 transceiver complexes face a geographic communication network N, for example a fiber optic network on which processing and control units UR interface towards a central computerized multi-station device A also face.
Ad ogni sezione di blocco è inoltre accoppiato almeno un dispositivo rilevatore del passaggio di un treno P, quale ad esempio un dispositivo rilevatore del passaggio di ogni singolo asse di un mezzo ferroviario, noto come "pedale conta-assi", il cui meccanismo può essere realizzato con varie soluzioni tecniche, tra le quali le più comuni sono quella di sensore elettromagnetico, comprendente un interruttore elettrico ed un accoppiato misuratore di campo magnetico, posti dal lato interno della rotaia, atti a rilevare il passaggio di un asse attraverso la perturbazione di un predeterminato campo magnetico nominale, e quella di contatto elettrico mobile disposto in prossimità del bordo interno della rotaia, atto ad essere cortocircuitato dai bordini delle ruote al passaggio del treno. Vantaggiosamente, un dispositivo rilevatore di transito P, atto a rilevare il passaggio di almeno un asse di un mezzo ferroviario, quale un locomotore o un convoglio, è accoppiato a ciascuna rotaia, preferibilmente in posizione trasversalmente allineata rispetto alla direzione di percorrenza del binario. Una coppia di tali dispositivi è disposta tra una sezione di blocco e l'altra, in corrispondenza del giunto elettrico del circuito di binario ed è atta ad operare per entrambe le direzioni di marcia, nel caso di linea banalizzata. Ogni dispositivo rilevatore P è accoppiato al complesso ricetrasmittente associato alla rispettiva sezione. At each block section there is also coupled at least one device for detecting the passage of a train P, such as for example a device for detecting the passage of each single axle of a railway vehicle, known as the "axle counter", the mechanism of which can be realized with various technical solutions, among which the most common are that of an electromagnetic sensor, comprising an electric switch and a coupled magnetic field meter, placed on the internal side of the rail, able to detect the passage of an axis through the perturbation of a predetermined nominal magnetic field, and that of the mobile electrical contact arranged in proximity to the inner edge of the rail, adapted to be short-circuited by the edges of the wheels when the train passes. Advantageously, a transit detector device P, suitable for detecting the passage of at least one axis of a railway vehicle, such as a locomotive or a train, is coupled to each rail, preferably in a position transversely aligned with respect to the direction of travel of the track. A pair of such devices is arranged between one block section and the other, in correspondence with the electrical joint of the track circuit and is able to operate for both directions of travel, in the case of a trivialized line. Each detector device P is coupled to the transceiver assembly associated with the respective section.
In figura 3 è mostrato in dettaglio un circuito di binario oggetto dell'invenzione, con riferimento ad una n-esima sezione di blocco SN, in continuità meccanica ed elettrica ad entrambe le rotaie R1 e R2 con sezioni di blocco contigue dalle quali è separata ai confini BN' e BN''. Una unità trasmittente del circuito di binario secondo l'invenzione, indicata con UN_TX, è accoppiata al binario in una posizione mediana della sezione di blocco, ed una coppia di unità riceventi del circuito di binario secondo l'invenzione, indicate UN_RX1 e UN_RX2, è accoppiata al binario alle estremità della sezione di blocco. L'accoppiamento dell'unità trasmittente e delle unità riceventi del circuito di binario al binario avviene attraverso una o più spire conduttrici T1, T2 (tipicamente sono realizzate 10-15 spire) innestate in rispettive anse formate da un conduttore a S, indicato J in figura, che collega tra loro le rotaie R1 e R2 e realizza un giunto elettrico conduttivo tra sezioni di blocco contigue. Le spire conduttrici formano rispettive antenne trasmittenti o riceventi di segnali sul circuito di binario in virtù del loro accoppiamento induttivo con il giunto conduttivo J, come sarà meglio descritto nel seguito. I dispositivi rilevatori di transito P sono disposti in corrispondenza di ogni giunto virtuale e collegati all'unità ricevente corrispondente UN_RX1 e UN_RX2. Figure 3 shows in detail a track circuit object of the invention, with reference to an n-th block section SN, in mechanical and electrical continuity to both rails R1 and R2 with contiguous block sections from which it is separated at borders BN 'and BN' '. A transmitting unit of the track circuit according to the invention, indicated with UN_TX, is coupled to the track in a median position of the block section, and a pair of receiving units of the track circuit according to the invention, indicated UN_RX1 and UN_RX2, is coupled to the rail at the ends of the block section. The coupling of the transmitting unit and of the receiving units of the track circuit to the track takes place through one or more conductive turns T1, T2 (typically 10-15 turns are made) inserted into respective loops formed by an S-shaped conductor, indicated J in figure, which connects the rails R1 and R2 together and creates a conductive electrical joint between contiguous block sections. The conducting loops form respective signal transmitting or receiving antennas on the track circuit by virtue of their inductive coupling with the conductive joint J, as will be better described below. The transit detection devices P are arranged at each virtual joint and connected to the corresponding receiving unit UN_RX1 and UN_RX2.
In corrispondenza di ogni confine BN' e BN'' della sezione di blocco la rispettiva unità ricevente è collegata ad una coppia di spire conduttrici T2 innestate in rispettive anse formate dal conduttore di giunto virtuale J in modo tale da ricevere un segnale di circuito di binario dalla sezione di blocco precedente ed un segnale di circuito di binario dalla sezione di blocco seguente SN-1 e SN, o SN e SN+1, in figura. At each boundary BN 'and BN' 'of the block section the respective receiving unit is connected to a pair of conductive coils T2 engaged in respective loops formed by the virtual joint conductor J in such a way as to receive a track circuit signal from the previous block section and a track circuit signal from the following block section SN-1 and SN, or SN and SN + 1, in the figure.
In una forma di realizzazione alternativa, l'unità trasmittente UN_TX è accoppiata al binario attraverso un collegamento diretto ad una rotaia di inserimento del segnale, a valle di uno stadio di amplificazione, e un collegamento diretto da una rotaia di ritorno, invece che per il tramite di un accoppiamento induttivo a circuiti isolati. In an alternative embodiment, the transmitter unit UN_TX is coupled to the track through a direct connection to a signal insertion rail, downstream of an amplifier stage, and a direct connection from a return rail, instead of for the by means of an inductive coupling to isolated circuits.
Il dettaglio di una unità trasmittente UN_TX o di una unità ricevente UN_RX del circuito di binario secondo l'invenzione è mostrato in figura 4. The detail of a UN_TX transmitting unit or UN_RX receiving unit of the track circuit according to the invention is shown in figure 4.
L'unità ricevente o trasmittente, indicata genericamente con U, comprende un modulo di trasmissione/ricezione 10 ed un modulo di controllo e gestione 20. In una unità trasmittente il modulo di trasmissione è predisposto per applicare un segnale codificato di circuito di binario. Il modulo di controllo e gestione 20 è predisposto per generare un segnale da trasmettere sul circuito di binario sulla base di un codice identificatore digitale e di dati destinati agli impianti di sicurezza a bordo treno, ricevuto dall'apparato centrale A al quale l'unità afferisce tramite la rete di comunicazione N. Il codice identificatore è associato al segnale e codici identificatori per sezioni di blocco adiacenti sono tra loro ortogonali. Vantaggiosamente, il codice identificatore è una sequenza pseudo-noise (PN) e presenta una trama simile al rumore bianco gaussiano. The receiving or transmitting unit, generically indicated with U, comprises a transmitting / receiving module 10 and a control and management module 20. In a transmitting unit the transmitting module is arranged to apply a track circuit coded signal. The control and management module 20 is designed to generate a signal to be transmitted on the track circuit on the basis of a digital identifier code and data intended for the safety systems on board the train, received by the central unit A to which the unit belongs. via the communication network N. The identifier code is associated with the signal and the identifier codes for adjacent block sections are mutually orthogonal. Advantageously, the identifier code is a pseudo-noise (PN) sequence and has a texture similar to Gaussian white noise.
In una unità ricevente il modulo di controllo e gestione 20 è predisposto per elaborare un segnale ricevuto dal circuito di binario estraendone il codice identificatore digitale, un segnale ricevuto dal dispositivo rilevatore di transito P ed i dati provenienti dagli impianti di sicurezza a bordo treno, per l'inoltro all'apparato centrale A al quale l'unità afferisce tramite la rete di comunicazione N. Sulla base del codice identificatore, una unità ricevente può discriminare il segnale del circuito di binario afferente alla propria sezione di blocco (ad esempio, SN in figura 3) dai segnali dei circuiti di binario afferenti alle sezioni di blocco precedente e seguente (ad esempio, SN-1 e SN+1 in figura 3). In a receiving unit, the control and management module 20 is set up to process a signal received by the track circuit by extracting the digital identifier code, a signal received by the transit detector device P and the data coming from the safety systems on board the train, for forwarding to the central apparatus A to which the unit is connected via the communication network N. On the basis of the identifier code, a receiving unit can discriminate the signal of the track circuit pertaining to its block section (for example, SN in figure 3) from the signals of the track circuits afferent to the previous and following block sections (for example, SN-1 and SN + 1 in figure 3).
In figura 5 è mostrato uno schema circuitale equivalente di una forma di realizzazione di una sezione di accoppiamento ad un binario di una unità ricevente o trasmittente di un circuito di binario secondo l'invenzione. Figure 5 shows an equivalent circuit diagram of an embodiment of a coupling section to a track of a receiving or transmitting unit of a track circuit according to the invention.
L'unità trasmittente U è una unità configurata in trasmissione, ed è rappresentata schematicamente come un generatore G di un segnale a tensione alternata del circuito di binario. Come mostrato in figura 3, l'accoppiamento dell'unità U trasmittente al binario avviene attraverso una spira conduttrice T1 innestata in un'ansa formata da un giunto conduttivo a S, indicato J in figura, che collega tra loro le rotaie R1 e R2 rispettivamente tra i nodi N1 e N2. Ogni tratto conduttore della spira T1, del giunto J e delle rotaie R1, R2 che forma un percorso di corrente per il segnale del circuito di binario è rappresentato da un modello di circuito equivalente includente una caratteristica resistiva ed una caratteristica induttiva del tratto conduttore. Con Rbin1 e Rbin2 sono indicate le resistenze di carico delle linee di trasmissione del circuito di binario, costituite dalle rotaie R1, R2 e dai giunti a valle del giunto J rappresentato, nelle due direzioni di propagazione del segnale del circuito di binario, rispettivamente verso sinistra e verso destra in figura a partire dai nodi N1, N2 The transmitting unit U is a unit configured for transmission, and is schematically represented as a generator G of an alternating voltage signal of the track circuit. As shown in figure 3, the coupling of the transmitting unit U to the track takes place through a conductive loop T1 engaged in a loop formed by an S-shaped conductive joint, indicated J in the figure, which connects the rails R1 and R2 respectively. between nodes N1 and N2. Each conducting section of the loop T1, of the joint J and of the rails R1, R2 which forms a current path for the signal of the track circuit is represented by an equivalent circuit model including a resistive characteristic and an inductive characteristic of the conducting section. Rbin1 and Rbin2 indicate the load resistances of the transmission lines of the track circuit, consisting of the rails R1, R2 and the joints downstream of the joint J represented, in the two directions of propagation of the signal of the track circuit, respectively to the left and to the right in the figure starting from nodes N1, N2
In figura sono mostrate tre maglie di corrente mutuamente accoppiate: The figure shows three mutually coupled current loops:
- la spira conduttrice T1 che forma una maglia primaria M1, percorsa da una corrente alternata iG nel senso della freccia, la quale costituisce un circuito trasmettitore di segnale a cui si accoppiano per via induttiva le altre due maglie; - the conductive loop T1 which forms a primary mesh M1, crossed by an alternating current iG in the direction of the arrow, which constitutes a signal transmitter circuit to which the other two links are inductively coupled;
- una ansa del giunto conduttivo J, accoppiato per via induttiva alla spira conduttrice T1, che forma una maglia secondaria M2 percorsa dalla corrente iJ, la quale costituisce un mezzo di accoppiamento induttivo del segnale del circuito di binario alla rotaia e determina il livello di tensione indotta tra le rotaie, ossia ai capi del carico Rbin; - a loop of the conductive joint J, coupled inductively to the conductive loop T1, which forms a secondary mesh M2 crossed by the current iJ, which constitutes an inductive coupling means of the signal of the track circuit to the rail and determines the voltage level induced between the rails, ie at the ends of the load Rbin;
- una maglia esterna M3 eccitata dalla mutua induttanza delle rotaie, in comune con la maglia secondaria M2, la quale partecipa con questa - sebbene in misura minore - alla determinazione dei livelli di forza elettromotrice presenti sulle fughe dei binari, e conduce le correnti itc nelle due direzioni di propagazione opposte lungo le rotaie. - an external mesh M3 excited by the mutual inductance of the rails, in common with the secondary mesh M2, which participates with it - albeit to a lesser extent - in the determination of the electromotive force levels present on the track joints, and conducts the itc currents in the two opposite propagation directions along the rails.
Nel seguito è descritto il funzionamento del circuito di binario con riferimento alla rappresentazione circuitale elettrica schematica della sezione di blocco SN e delle sezioni di blocco precedente e successiva SN-1 e SN+1 di figura 3. The operation of the track circuit is described below with reference to the schematic electrical circuit representation of the block section SN and of the previous and subsequent block sections SN-1 and SN + 1 of figure 3.
L'unità trasmittente UN_TX inoltra sul circuito di binario della sezione di blocco, comprendente le rotaie della sezione di blocco e le anse dei giunti virtuali J accoppiate alle spire riceventi T2 della sezione di blocco medesima un segnale di circuito di binario codificato per la sezione in esame, ossia un segnale recante un codice identificativo della sezione di blocco SN noto alle unità riceventi della medesima sezione di blocco. The transmitting unit UN_TX forwards on the track circuit of the blocking section, comprising the rails of the blocking section and the loops of the virtual joints J coupled to the receiving turns T2 of the blocking section itself, a track circuit signal coded for the section in examination, ie a signal bearing an identification code of the block section SN known to the receiving units of the same block section.
In una condizione di binario non occupato, la corretta ricezione del segnale del circuito di binario presso le unità riceventi UN_RX1 e UN_RX2 è indicativa dell'integrità delle rotaie. Una rotaia non integra determinerebbe, infatti, un circuito di binario aperto ed impedirebbe la circolazione del segnale del circuito di binario. In an unoccupied track condition, the correct reception of the track circuit signal at the receiving units UN_RX1 and UN_RX2 is indicative of the integrity of the rails. A track that is not integral would in fact determine an open track circuit and would prevent the circulation of the track circuit signal.
Quando il transito di un mezzo ferroviario è riconosciuto da almeno uno dei dispositivi rilevatori P all'ingresso della sezione di blocco SN, proveniente dalla sezione SN-1, la sezione di blocco SN passa nello stato di occupato e viene mantenuta nello stato occupato dalla memoria del rilevamento del transito. Ciò avviene in virtù della comunicazione di un segnale di transito, indicativo del passaggio di almeno un asse di un mezzo ferroviario, dal dispositivo rilevatore P all'associata unità ricevente corrispondente, che ne tiene memoria nel modulo di controllo e gestione 20. When the transit of a railway vehicle is recognized by at least one of the detecting devices P at the entrance of the SN block section, coming from the SN-1 section, the SN block section goes into the busy state and is kept in the state occupied by the memory of transit detection. This occurs by virtue of the communication of a transit signal, indicative of the passage of at least one axis of a railway vehicle, from the detector device P to the associated corresponding receiving unit, which stores it in the control and management module 20.
Le unità riceventi della sezione di blocco SN, predisposte in ricezione continua del segnale di circuito di binario codificato, non ricevono più il segnale se il tratto di linea tra l'unità trasmittente e l'unità ricevente è impegnato da almeno un asse del mezzo ferroviario. The receiving units of the block section SN, arranged for continuous reception of the coded track circuit signal, no longer receive the signal if the section of line between the transmitting unit and the receiving unit is engaged by at least one axis of the railway vehicle .
Se il controllo del segnale codificato del circuito di binario della sezione N conferma l’occupazione con la rilevazione della azione di shunt degli assi del mezzo ferroviario, ossia se l'unità ricevente riconosce di non ricevere il segnale di circuito di binario codificato per la sezione in esame, pur ricevendo segnali provenienti da sezioni di blocco adiacenti non ancora impegnate dal mezzo ferroviario ed aventi un codice estraneo alla sezione in esame, l'unità ricevente ripristina la memoria indicativa del transito di almeno un asse di un mezzo ferroviario nel modulo di controllo e gestione 20, e il riconoscimento dell'occupazione della sezione di blocco SN viene a dipendere esclusivamente dallo stato del rilevamento dei segnali di circuito di binario codificati. Questa informazione è condivisa sulla rete N. If the control of the coded signal of the track circuit of section N confirms the occupation with the detection of the shunt action of the axes of the railway vehicle, i.e. if the receiving unit recognizes that it is not receiving the coded track circuit signal for the section in question, while receiving signals from adjacent block sections not yet engaged by the railway vehicle and having a code extraneous to the section in question, the receiving unit restores the memory indicative of the transit of at least one axis of a railway vehicle in the control module and management 20, and the recognition of the occupation of the block section SN depends exclusively on the state of the detection of the coded track circuit signals. This information is shared on the N.
Nell'intero tempo di transito del mezzo ferroviario lungo la sezione di blocco SN, lo stato di occupazione della sezione SN è riconosciuto esclusivamente dallo stato del rilevamento dei segnali di circuito di binario codificati. In pratica, in una prima fase solo l'unità ricevente a monte dell'unità trasmittente nel senso di percorrenza del binario non rileva il segnale di circuito di binario in virtù dell'azione di shunt degli assi del mezzo ferroviario presente nella prima semitratta della sezione di blocco, a monte dell'unità trasmittente. In una seconda fase, entrambe le unità riceventi a monte ed a valle dell'unità trasmittente nel senso di percorrenza del binario non rilevano il segnale di circuito di binario in virtù dell'azione di shunt degli assi del mezzo ferroviario presente nella prima e nella seconda semitratta della sezione di blocco. Infine, solo l'unità ricevente a valle dell'unità trasmittente nel senso di percorrenza del binario non rileva il segnale di circuito di binario in virtù dell'azione di shunt degli assi del mezzo ferroviario presente nella seconda semi-tratta della sezione di blocco, a valle dell'unità trasmittente. In the entire transit time of the railway vehicle along the block section SN, the occupation state of the section SN is recognized exclusively by the detection state of the coded track circuit signals. In practice, in a first phase only the receiving unit upstream of the transmitting unit in the direction of travel of the track does not detect the track circuit signal by virtue of the shunt action of the axes of the railway vehicle present in the first half-section of the section block, upstream of the transmitting unit. In a second phase, both the receiving units upstream and downstream of the transmitting unit in the direction of travel of the track do not detect the track circuit signal by virtue of the shunt action of the axes of the railway vehicle present in the first and second half-section of the block section. Finally, only the receiving unit downstream of the transmitting unit in the direction of travel of the track does not detect the track circuit signal by virtue of the shunt action of the axes of the railway vehicle present in the second half-section of the block section, downstream of the transmitter unit.
La liberazione della sezione di blocco SN avviene in corrispondenza di un nuovo riconoscimento dei segnali di circuito di binario codificati da parte di entrambe le unità riceventi della sezione di blocco, quando il circuito di binario si ripristina con l'allontanamento del treno dalla sezione, per l'annullamento della azione di cortocircuito degli assi dello stesso. The release of the block section SN occurs in correspondence with a new recognition of the coded track circuit signals by both receiving units of the block section, when the track circuit resets itself with the train moving away from the section, for the cancellation of the short-circuit action of the axes of the same.
Lo stato della sezione di blocco è determinato dall'apparato centrale A. The state of the block section is determined by the central apparatus A.
In una forma di realizzazione arricchita, è possibile adottare ulteriori contromisure contro una indebita liberazione della sezione di blocco, ad esempio il riconoscimento della effettiva liberazione della sezione potrebbe essere condizionato anche al rilevamento del transito di almeno un asse del mezzo ferroviario sul dispositivo rilevatore P in uscita alla sezione (se previsto) di blocco o in ingresso alla sezione di blocco successiva. In an enriched embodiment, it is possible to adopt further countermeasures against an undue release of the block section, for example the recognition of the effective release of the section could also be conditioned on the detection of the transit of at least one axis of the railway vehicle on the detector device P in exit to the block section (if provided) or inbound to the next block section.
Vantaggiosamente, nel caso di applicazione ad una linea banalizzata, il circuito di binario ed il relativo sistema di controllo oggetto dell'invenzione permettono una configurazione dinamica del regime di blocco, potendosi invertire il ruolo di trasmettitore e ricevitore presso ciascuna unità ricevente o trasmittente del circuito di binario, in funzione della direzione di percorrenza del binario, qualora si preveda di inviare codici a bordo treno. Altrimenti, la disposizione di circuito di binario è funzionante in entrambi i sensi di marcia senza alcuna modifica. Advantageously, in the case of application to a trivialized line, the track circuit and the relative control system object of the invention allow a dynamic configuration of the blocking regime, being able to reverse the role of transmitter and receiver at each receiving or transmitting unit of the circuit. of track, depending on the direction of travel of the track, if it is planned to send codes on board the train. Otherwise, the track circuit arrangement is functional in both directions of travel without any modification.
Pertanto, grazie alla presente invenzione, vengono realizzate le funzioni di rilevazione in sicurezza dello stato libero/occupato di una sezione di linea e della rottura di una rotaia, con interfacciamento con gli apparati di stazione e/o di garitta, nonché la trasmissione di un messaggio informativo con dati per la protezione della marcia del treno acquisibile a bordo di un locomotore opportunamente equipaggiato. Therefore, thanks to the present invention, the functions of detecting in safety the free / busy state of a section of line and the breaking of a rail are realized, with interfacing with the station and / or sentry box apparatus, as well as the transmission of a information message with data for the protection of the running of the train that can be acquired on board a suitably equipped locomotive.
Si noti che la realizzazione proposta per la presente invenzione nella discussione che precede ha carattere puramente esemplificativo e non limitativo della presente invenzione. Un tecnico esperto del settore potrà facilmente attuare la presente invenzione in realizzazioni diverse che non si discostano però dai principi qui esposti, e sono dunque ricomprese nel presente brevetto. It should be noted that the embodiment proposed for the present invention in the preceding discussion has a purely illustrative and non-limiting character of the present invention. A technician skilled in the art will be able to easily implement the present invention in different embodiments which do not differ however from the principles set forth herein, and are therefore included in the present patent.
Ciò vale in particolare per quanto riguarda la possibilità di adottare il circuito di binario descritto in una linea i cui le sezioni di blocco sono separate da giunti isolanti. This is particularly true with regard to the possibility of adopting the track circuit described in a line in which the block sections are separated by insulating joints.
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo allontanarsi dall'ambito di protezione dell'invenzione definito dalle rivendicazioni allegate. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the forms of embodiment and details of construction may be widely varied with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of protection of the invention defined by the appended claims.
Claims (8)
Priority Applications (1)
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| IT102019000011112A IT201900011112A1 (en) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | Improvements in track circuits |
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Publications (1)
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| IT201900011112A1 true IT201900011112A1 (en) | 2021-01-08 |
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ID=68501901
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| Country | Link |
|---|---|
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- 2019-07-08 IT IT102019000011112A patent/IT201900011112A1/en unknown
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