ITTO20011124A1 - Sistema di sicurezza per la verifica continua dell'integrita' di un convoglio ferroviario. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sistema di sicurezza per la verifica continua dell'integrità di un convoglio ferroviario"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un sistema di sicurezza per la verifica continua dell'integrità di un convoglio ferroviario che comprende una locomotiva di testa seguita da una pluralità di veicoli trainati e che è provvista di un impianto pneumatico di frenatura includente una condotta generale che si estende lungo l'intero convoglio.
Lo scopo dell'invenzione è di realizzare un sistema perfezionato che consenta la verifica continua dell'integrità di un convoglio ferroviario, in particolare di convogli ferroviari molto lunghi. Un ulteriore scopo dell'invenzione è di realizzare un sistema che consenta inoltre la frenatura di emergenza in sicurezza dei due o più tronchi in cui eventualmente il convoglio si spezzi.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione con un sistema avente le caratteristiche definite nelle rivendicazioni che seguono.
Secondo un primo aspetto dell'invenzione il sistema comprende
una linea di alimentazione elettrica che si estende lungo l'intero convoglio, dalla locomotiva di testa al veicolo di coda; ed un'apparecchiatura di testa ed un'apparecchiatura di coda, installate sulla locomotiva di testa e rispettivamente sul veicolo di coda, e collegate alle estremità di detta linea di alimentazione elettrica; ed in cui
l'apparecchiatura di testa comprende
un primo alimentatore di tensione continua, atto ad applicare a detta linea una prima tensione in corrente continua, avente un valore prefissato;
un rivelatore collegato a detta linea ed atto a rilevare la presenza sulla linea di un segnale avente caratteristiche predeterminate, ed a genera -re un allarme al venir meno di detto segnale sulla linea;
l'apparecchiatura di coda comprendendo
un generatore di segnale avente le suddette caratteristiche predeterminate, accoppiato alla linea di alimentazione elettrica, e
un convertitore dc/dc avente l'ingresso collegato a detta linea e l'uscita collegata a detto generatore di segnale, per fornire a quest'ultimo una tensione di alimentazione derivata da quella generata dal primo alimentatore dell'apparecchiatura di testa;
il sistema essendo tale per cui un'interruzione del convoglio suscettibile di causare un'interruzione della suddetta linea è atta a provocare una disattivazione del generatore di segnale dell'apparecchiatura di coda, rilevabile e segnalabile da parte del rilevatore dell'apparecchiatura di testa.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati nei quali
la figura 1 è una raffigurazione schematica, parzialmente a blocchi, di un modo di realizzazione di un sistema secondo l'invenzione, e
la figura 2 è uno schema di una variante di realizzazione .
Con riferimento alla figura 1, con 1 è complessivamente indicato un sistema di sicurezza per la verifica continua dell'integrità di un convoglio ferroviario secondo l'invenzione.
Il sistema 1 comprende essenzialmente una linea di alimentazione elettrica L che si estende lungo l'intero convoglio, dalla locomotiva di testa al veicolo di coda. Nell'esempio di realizzazione illustrato la linea L è una linea bifilare. Tale linea L può essere utilizzata per l'alimentazione elettrica di apparecchi e dispositivi vari del convoglio.
Il sistema 1 comprende inoltre un'apparecchiatura di testa HA, installata sulla locomotiva di testa (non illustrata) del convoglio, nonché un'apparecchiatura di coda EA associata al veicolo terminale o di coda (non illustrato) del convoglio.
Le apparecchiatura di testa HA e di coda EA sono collegate alle estremità della linea di alimentazione elettrica L.
Il sistema 1 comprende inoltre una pluralità di apparecchiature di vagone WA, delle quali soltanto una è illustrata nel disegno. Una tale apparecchiatura di vagone WA è installata su ciascun vagone trainato dalla locomotiva di testa, compreso il vagone o veicolo di coda.
L 'apparecchiatura di testa HA comprende un primo alimentatore di tensione continua 10, atto ad applicare alla linea L una tensione in corrente continua (c.c.) avente ad esempio un valore di 48 V. Tale primo alimentatore è di potenza relativamente bassa, ed è flottante rispetto alla massa o terra ed è inoltre insensibile a sbilanciamenti della linea L rispetto alla massa o terra.
L<1 >apparecchiatura di testa comprende inoltre un secondo alimentatore di tensione 11, di potenza relativamente più elevata, atto ad applicare alla linea L una tensione in corrente continua (c.c.) di ad esempio 230 V. Tale alimentatore è di tipo bilanciato ed è sensibile ad eventuali sbilanciamenti della linea L rispetto alla massa o terra. L'uscita dell'alimentatore di tensione 11 è accoppiata all'ingresso della linea L attraverso un dispositivo interruttore 12 ed un separatore c.a./c.c. complessivamente indicato con 13 e comprendente, ad esempio ed in modo per sé noto, una pluralità di induttori ed almeno un condensatore.
L'uscita dell'alimentatore di tensione 11 è accoppiata all'uscita dell'alimentatore di tensione 10 tramite un doppio interruttore controllato 14, collegato a monte dell'interruttore di emergenza 12.
Con 15 nel disegno è indicato un interruttore interposto fra la massa GND ed uno dei conduttori afferenti alla linea L. Le funzioni di tale interruttore saranno chiarite nel seguito.
L'apparecchiatura di coda EA comprende un generatore di segnale 19, atto a generare un segnale in c.a. avente una caratteristica predeterminata, quale una frequenza, ad esempio pari a 10 KHz, od una modulazione od una codifica numerica. Tale generatore 19 ha l'uscita accoppiata alla linea L attraverso un dispositivo di accoppiamento 20, atto a passare segnali in c.a. ed a bloccare segnali in c.c.. Tale dispositivo, per sé noto, nell'esempio indicativamente illustrato comprende un trasformatore ed una coppia di condensatori.
L'apparecchiatura di coda EA comprende inóltre un convertitore d.c./d.c. 21 che ha l'ingresso collegato alla linea L attraverso un dispositivo Separatore c.a./c.c. 22 analogo al separatore 13 prece -dentemente descritto. L'uscita del convertitore 21 è collegata ad un ingresso di alimentazione 19a del generatore di segnale 19.
Facendo ora nuovamente riferimento all'apparecchiatura di testa HA, questa comprende inoltre un rivelatore 16 avente l'ingresso collegato alla linea L a valle del separatore 13, tramite un dispositivo di accoppiamento 17 analogo al dispositivo 20 precedentemente descritto.
Il rivelatore 16 è destinato a rilevare la presenza sulla linea L del segnale prodotto dal generatore 19. Al venir meno di detto segnale sulla linea L il rivelatore 16 attiva un dispositivo di allarme 18 e provoca l'apertura dell'interruttore 14 (normalmente chiuso), così provocando il disaccoppiamento dell'alimentatore 11 dalla linea L.
Ciascuna delle apparecchiature di vagone WA comprende un convertitore d.c./d.c. 23, il cui ingresso è accoppiato alla linea L tramite un separatore c.a./c.c. 24 analogo ai separatori 13 e 22 già descritti .
L'uscita del convertitore 23 è collegata ad un circuito monostabile 25, del tipo attivabile da un fronte di discesa. L'uscita di tale circuito monostabile è accoppiata, tramite un amplificatore 26, ad un'elettrovalvola EV del vagone che in modo per sé noto è collegata alla condotta generale BP dell'impianto pneumatico di frenatura del convoglio. Tale condotta si estende lungo 1'intero convoglio stesso. L'elettrovalvola EV è ad esempio del tipo descritto nella domanda di brevetto italiana TO98A0 00421.
L'eccitazione dell'elettrovalvola EV è suscettibile di provocare uno scarico controllato della pressione nel tratto locale della condotta genarale BP.
Con 27 ed 28 sono indicati due diodi aventi i rispettivi anodi collegati ai due terminali di ingresso del convertitore 23 ed i rispettivi catodi interconnessi fra loro a formare nel compless una sorta di circuito OR. Fra i catodi di tali diodi 27, 28 e la massa GND è disposto un sensorie di pressione 29, del tipo ad interruttore a soglia , associato al tratto locale della condotta genarale di frenatura BP. In serie all'interruttore 29 è collegato un resistore limitatore di corrente 93.
L'interruttore 29 è normalmente aperto qaanto la pressione nella condotta generale BP supera un valore di soglia prefissato, e si chiude quanto tale pressione scende sotto un valore prossimo od uguale a tale valore di soglia.
Fra i catodi dei diodi 27 e 28 e l'interruttore 29 è interposto un fotoaccoppiatore complessiva -mente indicato con 30, comprendente un diodo emettitore 31 accoppiato ad un fototransistore 32. Tale fotoaccoppiatore 30 consente di generare un segnale indicativo dello stato dell'interruttore a soglia di pressione 29, e dunque del livello di pressione nella condotta generale BP.
I diodi 27 e 28 rendono ininfluente la polarità di accoppiamento dell'ingresso del convertitore 23 alla linea L.
II sistema sopra descritto funziona essenkial mente nel modo seguente.
Gli interruttori 12 e 14 dell'apparecchiatura di testa HA sono normalmente chiusi, mentre l'interruttore 15 della stessa è normalmente aperto.
L'alimentatore di tensione 10 applica alla linea L una tensione continua con potenza sufficiente a che il convertitore 21 possa applicare la prevista tensione di alimentazione al generatore 19. Tale generatore immette sulla linea L il proprio segnale ad esempio un segnale in c.a. alla frequenza prefissata di 10 KHz.
All'altro capo della linea L, nell'apparecchiatura di testa, il segnale prodotto dal generatore 19 dell'apparecchiatura di coda viene rilavato dal dispositivo rivelatore 16, che continua a mantenere chiuso l'interruttore 14, per cui ànche l'alimentatore 11 risulta accoppiato alla linea L.
In condizioni normali, ed in particolare in condizioni di perfetta integrità del convoglio ferroviario, in ciascuna apparecchiatura di vagone WA il rispettivo convertitore d.c./d.c. 23 tramite la linea L riceve al suo ingresso una tensione continua proveniente dall'alimentatore 11 dell'apparecchiatura di testa. L'uscita di tale convertitore 23 applica all'associato circuito monostabile 25 una tensione continua, per cui tale dispositivo monostabile rimane disattivo.
In condizioni normali, la pressione nella condotta generale BP supera la soglia minima associata al sensore 29, per cui in ciascuna apparecchiatura di vagone WA l'interruttore 29 è aperto.
Il sistema di sicurezza 1 è in grado di reagire, nei modi che verranno ora descritti, ad una pluralità di situazioni di emergenza.
Se nella locomotiva di testa viene aperto l'interruttore di emergenza 12, entrambi gli alimentatori di tensione 10 ed 11 vengono disaccoppiati dalla linea L. Di conseguenza i convertitori 23 di tutte le apparecchiature di vagone WA, al venir meno sulla linea L della tensione applicata dall'alimentatore di tensione 11, cessano di fornire in uscita una tensione continua all'associato monostabile 25. Il fronte di discesa della tensione di uscita del convertitore 23 determina l'attivazione del circuito monostabile 25, che per un tempo prefissato provoca l'eccitazione dell'associata elettrovalvola EV determinando uno scarico controllato della pressione nel tratto locale della condotta generale BP. Lo scarico pressoché simultaneo della pressione nei tratti locali della condotta generale comporta in modo per sé noto l'attivazione dei freni di tutto il convoglio, che viene pertanto frenato in maniera estremamente rapida ed uniforme, prima ancora che intervenga l 'eventuale cosiddetto freno automatico continuo UIC, il cui intervento, tipicamente sequenziale, può risultare pericoloso nel caso di treni molto lunghi.
Un'ulteriore situazione di emergenza è rappresentata da un'interruzione della linea L, dovuta ad esempio ad un'interruzione dell'integrità del convoglio ferroviario stesso. In tal caso, il rivelatore 16 dell'apparecchiatura di testa HA non rileva più il segnale prodotto dal generatore 19 dell'apparecchiatura di coda EA, e determina dunque l'apertura dell'interruttore 14 ed il disaccoppiamento dell'alimentatore di tensione 11 dal tratto della linea L che è ancora collegato all'apparecchiatura di testa HA. Di conseguenza, sia nei vagoni a monte, sia nei vagoni a valle dell'interruzione della linea L, ai rispettivi convertitori d.c./d.c. 23 viene meno la tensione di ingresso e ciò comporta l'eccitazione delle associate elettrovalvole EV e lo scarico controllato della pressione nel tratto locale della condotta generale. Anche in questo caso interviene dunque un'efficace, rapida frenatura uniforme e contemporanea dei due od eventualmente più spezzoni del convoglio.
Oltre alle situazioni sopra descritte, può peraltro verificarsi una situazione di emergenza in cui si interrompe la condotta generale di frenatura BP lungo il convoglio, senza che ciò comporti un'interruzione della linea L. In tal caso, l'interruttore di pressione 29 associato al od ai vagoni più vicini al punto di interruzione o rottura della condotta si chiude, provocando un sbilanciamento della linea L rispetto alla massa o terra. Tale sbilanciamento viene convenientemente rilevato da un apposito circuito per sé noto 11a, associato all'alimentatore di tensione 11. Tale rilevatore di sbilanciamento Ila provoca la disattivazione dell'alimentatore di tensione 11, e ciò a sua volta determina l'eccitazione delle varie elettrovalvole EV e lo scarico controllato della pressione nella condotta generale BP con un intervento pressoché simultaneo della frenatura in tutti i vagoni, anche in questo caso più rapidamente dell'eventuale intervento del freno automatico continuo UIC.
L'interruttore 15 dell'apparecchiatura di testa HA consente invece di effettuare una prova o diagnosi dell'efficienza degli interruttori a soglia di pressione 29 delle apparecchiature di vagone WA. Tale diagnosi viene convenientemente effettuata quando la condotta generale di frenatura BP viene caricata, ovvero portata alla pressione di normale esercizio.
All'avvio del caricamento della condotta BP, gli interruttori a soglia di pressione 29 di tutte le apparecchiature di vagone WA sono chiusi. Se allora viene chiuso l'interruttore 15, l'alimentatore 10 viene connesso alla massa o terra e una corrente fluisce allora attraverso i fotodiodi 31 degli associati fotoaccoppiatori 30, i cui fototransistori consentono di verificare e segnalare l'effettiva condizione di chiusura degli interruttori a soglia di pressione 29.
Non appena, durante il caricamento della condotta MP, la pressione di tale condotta supera un valore prefissato, gli interruttori 29 si aprono e tale condizione può essere nuovamente rilevata tramite gli associati fotoaccoppiatori 30. Completata la diagnosi, l'interruttore 15 dell'apparecchiatura di testa HA può essere nuovamente aperto.
In modo non illustrato, all'uscita del convertitore 23 di ciascuna apparecchiatura di vagone WA possono essere connessi dispositivi di controllo (come relè od elettrovalvole) per funzioni di sicurezza, quali ad esempio l'inibizione alla trazione di eventuali locomotive intermedie del convoglio o l'inibizione alla rialimentazione locale di pressione alla condotta generale BP da parte di locomotive intermedie.
La figura 2 mostra un sistema essenzialmente raddoppiato per motivi di ridondanza di sicurezza. Si nota in particolare che tale sistema comprende due identiche apparecchiature di testa HA e due identiche apparecchiature di coda EA, accoppiate da due linee L. Ciascun vagone è equipaggiato con due apparecchiature di vagone WA e WA' afferenti ciascuna ad una delle due linee L. L'apparecchiatura WA' non comprende un proprio circuito monostabile 25 ed una propria elettrovalvola EV, bensì ha l'uscita del convertitore accoppiata all'ingresso del circuito monostabile dell'altra apparecchiatura di vagone WA. L'accoppiamento delle uscite dei convertitori 23 delle apparecchiature WA e WA' al circuito monostabile 25 fra esse condiviso è realizzato a mezzo di due diodi 34 e 35 collegato a catodo comune. La disposizione complessiva raddoppiata consente di evitare indebite frenature nel caso di avaria di uno dei due sistemi afferenti al circuito monostabile comune.
Naturalmente, fermo restando il principiò del trovato, 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 uscire dall'ambito dell'invenzione, come definito nelle annesse rivendicazioni.
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema di sicurezza (1) per la verifica continua dell'integrità di un convoglio ferroviario comprendente una locomotiva di testa seguita dja una pluralità di veicoli trainati o vagoni e pròvvisto di un impianto pneumatico di frenatura includente una condotta generale (BP) che si estende lungo l'intero convoglio; il sistema comprendendo una linea di alimentazione elettrica (L) che si estende lungo l'intero convoglio, dalla locomotiva di testa al veicolo di coda; e un'apparecchiatura di testa (HA) ed un'apparecchiatura di coda (EA), installate sulla locomotiva di testa e rispettivamente sul veicolo di coda e collegate alle estremità di detta linea di alimentazione elettrica (L), ed in cui 11apparecchiatura di testa (HA) comprende un primo alimentatore di tensione continua (10), atto ad applicare a detta linea (L) una prima tensione in c.c. di valore prefissato; un rilevatore (16) collegato a detta linea (L) ed atto a rilevare la presenza sulla linea (h) di un segnale di caratteristiche predeterminate, ed a generare un allarme al venir meno di detto segnale sulla linea (L); 1'apparecchiatura di coda comprendendo un generatore di segnale (19) avente le suddette caratteristiche predeterminate, accoppiato a detta linea di alimentazione elettrica (L), e un convertitore d.c./d.c. (21) avente l'ingresso collegato a detta linea (L) e l'uscita collegata a detto generatore di segnale (19), per fornire a quest'ultimo una tensione di alimentazione derivata da quella generata dall'alimentatore (10) dell'apparecchiatura di testa (HA); il sistema (1) essendo tale per cui un'interruzione del convoglio suscettibile di causare un'interruzione della suddetta linea (L) è atta a provocare la disattivazione del generatore di segnale (19) dell'apparecchiatura di coda (EA), rilevabile e segnalabile da parte del rilevatore (16) dell'apparecchiatura di testa (HA).
- 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui l'apparecchiatura di testa (HA) comprende inoltre un secondo alimentatore di tensione continua (11), atto ad applicare a detta linea (L) una seconda tensione in c.c. di valore prefissato; il sistema (1) comprendendo inoltre un'ulteriore apparecchiatura, o apparecchiatu ra di vagone (WA), installata su ciascun vagone o veicolo trainato e collegata localmente a detta linea di alimentazione elettrica (L); ciascuna di dette apparecchiature di vagone (WA) comprendendo mezzi rilevatori (23, 25) atti a rilevare la presenza su detta linea (L) della tensione erogata dal secondo alimentatore (11) dell'apparecchiatura di testa (HA), e che in assenza di rilevamento di tale tensione sono atti a provocare l'attivazione di un dispositivo elettrovalvolare (EV) suscettibile di causare uno scarico controllato della pressione nel tratto locale della suddetta condotta generale (BP); il sistema (1) essendo tale per cui un'interruzione del convoglio suscettibile di causare un'interruzione della suddetta linea (L) è atta a provocare la disattivazione del generatore di segnale (19) dell'apparecchilatura di cosa (EA), il conseguente disaccoppiamento del secondo alimentatore (11) da parte del rilevatore (16) dell'apparecchiatura di testa (HA), e l'attivazione dei dispositivi elettrovalvolari (EV) di scarico locale della condotta generale (BP).
- 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui i suddetti mezzi rilevatori di ciascuna apparecchiatura di vagone (WA) comprendono un convertitore d.c./d.c. (23) con l'ingresso collegato a detta linea di alimentazione (L) e l'uscita collegata ad un circuito monostabile (25) che è attivabile da un fronte di discesa ed è accoppiato ad un'elettrovalvola (EV) di scarico locale della condotta generale (BP) .
- 4. Sistema secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, nel quale fra detti primo e secondo alimentatore (10, 11) dell'apparecchiatura di testa (HA) e la suddetta linea (L) è interposto un interruttore normalmente chiuso (12) destinato ad essere aperto in condizioni di emergenza, in modo da provocare un'interruzione artificiale della suddetta linea di alimentazione elettrica (L).
- 5. Sistema secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui ciascuna delle suddette apparecchiature di vagone (WA) comprende primi mezzi sensori (29) collegati a detta linea di alimentazione elettrica (L) ed atti, quando la pressione locale nella condotta generale (BP) scende sotto un valore predeterminato, a provocare uno sbilanciamento di detta linea (L) rispetto alla massa o terra (GND), ed in cui l'apparecchiatura di testa (HA) comprende secondi mezzi sensori (11a) atti a rilevare una condizione di sbilanciamento di detta linea (L) rispetto alla massa o terra (GND) ed a provocare in tal caso la disattivazione del suddetto secondo alimentatole di tensione (11) .
- 6. Sistema secondo la rivendicazione 2 o 3 o 5, in cui l'uscita del secondo alimentatore di tensione (11) dell'apparecchiatura di testa (HA) è collegata a detta linea (L) tramite un dispositivo interruttore (14) controllato dal suddetto rivelatore (16) della presenza di segnali.
- 7. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui l'uscita dell'apparecchiatura di testa (HA) e l 'ingresso dell'apparecchiatura di coda (EA) e di ciascuna apparecchiatura di vagone (WA) sono accoippia -ti a detta linea (L) tramite rispettivi separatori c.a./c.c. (13; 22; 24).
- 8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'ingresso del suddetto rivelatore (16) dell'apparecchiatura di testa (HA) e l'uscita del generatore di segnali in c.a. (19) dell'apparecchiatura di coda (EA) sono collegati alla suddetta linea di alimentazione elettrici (L) tramite rispettivi dispositivi di accoppi amento (17; 20) atti a passare segnali in c.a. ed a bloccare tensioni continue .
- 9. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui detti primi mezzi sensori comprendono un interruttore a soglia di pressione (29) collegato da una parte alla massa (GND) e dall'altra ai conduttori di detta linea elettrica di alimentazione elettrica (L) tramite un elemento limitatore di corrente (33) e un semiponte (27, 28) a diodi collegati in modo OR.
- 10. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui in serie a detto interruttore a soglia di pressione (29) è collegato un dispositivo di segnalazione e/o diagnosi (30) disposto in modo tale per cu1 esso si attiva quando la pressione locale nella condotta generale (BP) è inferiore al valore di soglia associato a tale interruttore (29).
- 11. Sistema secondo la rivendicazione 10, i CUI l'apparecchiatura di testa (HA) comprende un interruttore di diagnosi (15) atto a collegare un conduttore della suddetta linea elettrica (L) alla massa o terra (GND), in modo tale per cui un namento di tale interruttore di diagnosi (15 durante una fase di caricamento della condotta generale (BP) consente di verificare la funzionalità degli interruttori a soglia di pressione (29) apparecchiature di vagone (WA).
- 12 . Sistema secondo la rivendicazione 3 o na o più delle rivendicazioni da essa dipendenti, in cui all'uscita del convertitore d.c./d.c. di almeno un'apparecchiatura di vagone (WA) sono collegati dispositivi per il controllo di funzioni di sicurezza.
- 13. Sistema secondo la rivendicazione 3 e una qualsiasi delle rivendicazioni da essa dipendènti, comprendente almeno due apparecchiature di testa (HA) e due apparecchiatura di coda (EA) accoppiate tramite rispettive linee di alimentazione elettrica (L), e in ciascun vagone due apparecchiature di vagone (WA, WA') i cui convertitori d.c./d.c. (23 ) sono accoppiati ad un medesimo circuito monost (25) accoppiato ad un'elettrovalvola (EV) di scari co della condotta generale (BP).
- 14. Sistema per la verifica continua dell'integrità di un convoglio ferroviario, sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.
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