NL1036399C2 - Detectie-inrichting van een kortsluitingsbrug. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Detectie-inrichting van een kortsluitingsbrug.

BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het detecteren 5 van een kortsluitingbrug tussen of over spoorstaven van een sectie van een spoorbaan, omvattende een eerste arm, die in elektrisch contact brengbaar is met een eerste spoorstaaf, een tweede arm, die in elektrisch contact brengbaar is met de andere spoorstaaf, een elektrische voedingsbron, evenals detectiemiddelen voor het, bij bedrijf, detecteren en bewaken van de kortsluitingweerstand van de door de 10 beide armen en tussen de beide spoorstaven gerealiseerde kortsluitingbrug.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Nederlandse octrooi-schrift NL 1033077. Als op het spoor bepaalde railbaanwerkzaamheden dienen te worden uitgevoerd, is het gebruikelijk om tussen de spoorstaven van een bepaalde railbaansectie in het betreffende baanvak een kortsluitingbrug aan te brengen, 15 waardoor een zich in deze railbaansectie bevindende trein wordt gesimuleerd. Dit heeft tot gevolg dat het railbeveiligingssysteem van de genoemde railbaansectie wordt geactiveerd en het spoorsein op rood springt. Dit voorgaande is het buitendienst stellen van de railbaansectie oftewel een “buitendienststelling”.

De bekende inrichting bevat een kortsluitlans met een tweetal 20 armdelen die worden vastgeklemd tussen twee punten op de spoorstaven. Om vast te stellen dat bij inschakelen van de kortsluitlans ook inderdaad goed elektrisch contact maakt tussen de spoorstaven, is de bekende inrichting voorts voorzien van detectiemiddelen voor het detecteren en bewaken van de kortsluitingweerstand die door de armdelen en de spoorstaven is gerealiseerd.

25 In een praktische uitvoeringsvorm zijn de detectiemiddelen voorzien van een voedingsbron die met stroomkabels is verbonden met de uiteinden van de armdelen. Daarbij wordt bij de kortsluitmeting bijvoorbeeld door de voedingsbron een bepaalde stroom met een vaste frequentie door de kortgesloten spoorstaven geleid.

30 Voorts zijn in de bekende inrichting voorzieningen aanwezig om gegevens over de status van de gedecteerde kortsluitingweerstand te verzamelen en deze bijvoorbeeld via een draadloze telecommunicatieverbinding aan een centrale bedieningseenheid door te geven. Deze statusinformatie kan onder andere informatie bevatten aangaande de positie en identiteit van de detectie-inrichting, 1036399 2 evenals informatie aangaande de toestand van de detectie-inrichting, zoals de actuele waarde van de gemeten kortsluitingweerstand. Een voorbeeld van een geschikte voorziening(en) is/zijn een gsm-eenheid en/of een GPS-eenheid. Een dergelijke voorziening is bekend uit het Nederlandse octrooischrift NL 1033581.

5 Hoewel met de bekende inrichting goede resultaten zijn te bereiken aangaande de locatie van de geïnstalleerde kortsluitingbrug blijft het voor de baanwerker ingewikkeld hieruit te herleiden welke railbaansectie(s) veilig is / zijn zonder kennisneming van de veiligheidsinstructie. Echter door de toename van de complexiteit van een buitendienststelling, is ook de instructie complexer geworden. 10 Hierdoor is het moeilijk een eenduidige en goede instructie aan de baanwerkers uit te voeren (in de beschikbare tijd). De instructie aan de baanwerker verloopt vaak via verschillende verantwoordelijkheden en dient zeer zorgvuldig te verlopen.

Er is sprake van meerdere informatieoverdracht momenten, hetgeen de kwaliteit verslechterd en de foutgevoeligheid vergroot. Daar komt bij dat 15 de instrumenten (tekeningen en fysieke markering buiten) om te bepalen wat de grenzen van de buitendienststelling zijn, soms te wensen overlaten. Het gevolg is het onvoldoende in staat zijn om vanuit de locatie van de baanwerker zelf vast te stellen waar men zich bevindt en welke railbaansectie(s) veilig is / zijn. Hierdoor gaat men markeringspunten in de omgeving gebruiken die vervolgens verkeerd 20 kunnen worden geïnterpreteerd.

Door het feit dat baanwerkers op verschillende lokaties in een spoorwegnet van een land worden ingezet, blijkt lokale bekendheid als middel om zich te kunnen oriënteren, geen realistische randvoorwaarde. Daarnaast is het aanbrengen van markeringsborden, -kleuren op het spoor of andersoortige 25 oplossingen lastig toepasbaar en (voor wat betreft de onderhoudbaarheid) arbeidsintensief. Daarmee is vanuit risicoperspectief “het middel erger dan de kwaal”. Het is momenteel dan ook voor de baanwerkers lastig om op betrouwbare wijze vast te stellen of en zo ja, welke railbaansectie veilig is.

De uitvinding beoogt aan bovengenoemd bezwaren een oplossing 30 te bieden.

Een inrichting van de in de aanhef genoemde soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat zij voorts is voorzien van een signaalopwekmiddel, dat op basis van de gedetecteerde kortsluitingweerstand een signaal afgeeft aan één of beide spoorstaven.

3

Door het signaalopwekmiddel wordt een signaal afgegeven aan één of beide spoorstaven. Dit signaal plant zich voort door de betreffende spoorstaaf en kan op relatief grote afstand van de kortsluitingbrug (kortsluitlans) worden gedetecteerd, bijvoorbeeld met een ontvanger die het signaal identificeert. Het is 5 voor de aanwezige baanwerkers dan gemakkelijk vast te stellen of de kortsluitlans inderdaad aanwezig is in de betreffende railbaansectie.

Verwarring door miscommunicatie over mogelijke andere al dan niet kortgesloten parallelle railbaansecties wordt dan vermeden. Met behulp van het genoemde signaal kan daarom worden vastgesteld of de railbaansectie in veilige 10 staat is kortgesloten en veilig betreden kan worden door de baanwerker(s).

Bij voorkeur is het signaalopwekmiddel onderdeel van de detectiemiddelen voor het detecteren en bewaken van de kortsluitingweerstand. Een dergelijke inrichting heeft het voordeel dat het signaal dat door de detectiemiddelen voor het vaststellen van de kortsluitweerstand, eveneens verzonden via één of meer 15 spoorstaven, door een op afstand gelegen ontvanger niet wordt geïdentificeerd als “veilig”, en dat de ontvanger pas het signaal dat additioneel door het signaalopwekmiddel wordt verzonden, als gevolg van de gedetecteerde kortsluitingweerstand door de detectiemiddelen, detecteert en identificeert als “veilig”. Hierdoor is door de baanwerker(s) en anderen ondubbelzinnig de status “veilig” vast te stellen van een 20 betreffend baanvak.

Het signaalopwekmiddel bevat bij voorkeur een generator, welke een karakteristiek signaal afgeeft over de status van de kortsluitingweerstand. Een dergelijk signaal heeft dan een andere karakteristiek dan de signalen afgegeven door de detectiemiddelen voor het detecteren van de kortsluitingweerstand.

25 De door het signaalopwekmiddel afgegeven signalen zijn in een praktische uitvoeringsvorm elektrische sinusvormige pulssignalen, die door de voedingsbron worden uitgezonden.

De frequentie dan wel de vorm van de twee signalen kunnen daarbij daarbij verschillend zijn.

30 De ontvanger van de signalen die worden uitgezonden door het signaalopwekmiddel bevat een element voor het detecteren van dat signaal. Een dergelijk element is in staat om karakteristieke elektrische waarden te herkennen en is door een gebruiker op eenvoudige wijze aan een spoorstaaf te koppelen. Dit geschiedt bijvoorbeeld door het signaalopwekmiddel repeterende pulsen te laten 4 verzenden met een bepaalde karakteristieke vorm. Deze specifieke pulsen worden dan door de ontvanger gedetecteerd. Het communiceren via gsm-eenheden is dan niet noodzakelijk.

De ontvanger is bij voorkeur voorzien van een verwerkingsorgaan 5 voor het op basis van het ontvangen signaal afkomstig van het signaalopwekmiddel aan een gebruiker weergeven van de status van de kortsluitingweerstand. Een dergelijk verwerkingsorgaan is bijvoorbeeld een rekeneenheid, zoals een computer of een laptop.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een 10 tekening. In de tekening toont:

Figuren 1a en 1b een situatieschets van een door een railbaanbeveiligings-systeem beveiligde railbaansectie;

Figuur 2 schematisch een detectie-inrichting volgens de stand van de techniek; 15 Figuren 3a en 3b schematisch een detectie-inrichting inclusief signaalopwekmiddel volgens de uitvinding;

Figuur 4 een grafische voorstelling van signalen uitgezonden door een generator in een inrichting volgens de uitvinding; en

Figuur 5 schematisch een uitvoeringsvorm van een ontvanger 20 volgens de uitvinding.

Voor een beter begrip van de uitvinding zal in de navolgende figuurbeschrijving de overeenkomende onderdelen met identieke referentiecijfers worden aangeduid.

In figuur 1a wordt een spoorweg 1 getoond welke is opgebouwd uit 25 opeenvolgende railbaansecties 1.r10-1+i 'e^c- Het de verschillende railbaan-secties samengestelde baanvak is opgebouwd uit spoorstaven 2a-2b die zijn geplaatst op dwarsliggers of bielzen 3. De opeenvolgende railbaansecties zijn van elkaar gescheiden door middel van isolerende koppelbruggen 4 die in één of zoals hier in de figuur getoond beide spoorstaven 2a-2b zijn aangebracht.

30 Elke railbaansectie 1.r10-1+1-etc. is voorzien van een spoorstroom- loop, waarmee kan worden nagegaan of zich in de betreffende sectie een trein bevindt. Hiertoe is de spoorstroomloop van elke railbaansectie opgebouwd uit een wisselspanningsbron 5 die met behulp van aansluitingen 5a-5b met elke spoorstaaf 2a respectievelijk 2b is verbonden. Aan de andere zijde van de betreffende 5 railbaansectie is een afval- of spoorrelais 6 opgenomen die eveneens met behulp van aansluitingen 6a-6b elektrisch is verbonden met de twee spoorstaven 2a respectievelijk 2b van de betreffende sectie.

In de situatie getoond in figuur 1a bevindt zich geen trein in de 5 railbaansectie 10 hetgeen betekent dat de over de beide spoorstaven 2a-2b aangelegde wisselspanning (door de wisselspanningsbron 5) ervoor zorgt dat het (magnetisch) relais 6 is bekrachtigd en open staat. Deze situatie betekent dat de spoorseinen behorende bij de betreffende railbaansectie op groen staan en dat het railbaanbeveiligingssysteem het binnenrijden van treinen in deze railbaansectie 10 10 toestaat.

In figuur 1b wordt de situatie getoond waarbij een trein 7 komende van links naar rechts de railbaansectie 10 binnenrijdt. De assen 7a van de trein maken een kortsluitingsverbinding tussen de beide spoorstaven 2a-2b waardoor stroom via de wisselspanningsbron 5 de verbinding 5a, de spoorstaaf 2a, de assen 15 7a en via de andere spoorstaaf 2b en de verbinding 5b terugvloeit naar de wisselspanningsbron. Hierdoor vloeit minder stroom naar het spoorrelais 6, waardoor deze afvalt. Deze situatie is getoond in figuur 1b.

Door het afvallen van het spoorrelais 6 door de gecreëerde kortsluiting over de beide spoorstaven 2a-2b zullen de spoorseinen behorende bij de 20 betreffende railbaansectie 10 op rood gezet worden, Het op rood zetten van de spoorseinen betekent dat de betreffende railbaansectie is afgeschermd en voorlopig niet toegankelijk is voor achterop komend treinverkeer.

Een dergelijke kortsluiting van de railbaansectie 10 door een passerende trein 7 kan in het geval van werkzaamheden in de betreffende 25 railbaansectie ook worden gesimuleerd door een “simulatie-trein" met behulp van een kortsluitlans, waarvan een uitvoeringsvorm volgens de stand van de techniek wordt getoond in figuur 2. De kortsluitlans 10 volgens de stand van de techniek is daarbij opgebouwd uit een huis 10a met daaraan gekoppeld twee armen 11-31 die met hun contactkoppen 17-37 in elektrisch contact brengbaar zijn met de 30 respectievelijke spoorstaven 2a-2b.

Met behulp van een hefboom 10b kunnen de beide armen 11-31 van elkaar af worden bewogen om zo een goede inklemming en zodoende elektrisch contact tussen de contactkoppen 17-37 en de beide spoorstaven 2a-2b te bewerkstelligen. De aldus gerealiseerde kortsluiting tussen de beide spoorstaven 6 2a-2b kan worden gedetecteerd respectievelijk bewaakt met behulp van geschikte detectiemiddelen 15 die bij deze uitvoeringsvorm als een losse eenheid is getoond en met behulp van aansluitingen 15a respectievelijk 15b met elke contactkop 17-37 is verbonden.

5 De kortsluitlans 10 zoals getoond in figuur 2 bezit een aantal nadelen waarbij het enkelvoudige contact tussen de beide armen 11-31 en de spoorstaven 2a-2b het belangrijkste is. Afgezien van het feit dat het elektrisch contact tussen de beide armen 11-31 en de respectievelijke spoorstaven 2a-2b niet altijd adequaat kan worden gerealiseerd en gewaarborgd, bezit ook de kortsluitlans 10 volgens de stand van de techniek een aanzienlijk nadeel in het gebruik.

Met de in figuur 3a weergegeven kortsluitlans 10 wordt een trein gesimuleerd door de twee armen 11 en 31 met behulp van hun armdelen plus contactpunten 38a-38b respectievelijk 18a-18b in elektrisch contact te brengen met de respectievelijke spoorstaven 2a en 2b. De kortsluitbrug wordt aangebracht zoals 15 is beschreven in NL 1033077.

De aldus gerealiseerde kortsluiting tussen de beide spoorstaven 2a en 2b wordt gedetecteerd respectievelijk bewaakt met behulp van detectiemiddelen in behuizing 15. Met de twee armen 11 en 31 met behulp van hun armdelen plus contactpunten 15a-15c respectievelijk 15b-15d. De detectiemiddelen bevatten een 20 voedingseenheid, die is ondergebracht in de behuizing 15e. Daarin is tevens een signaalopwekmiddel aanwezig, dat op basis van de gedetecteerde korsluiting-weerstand een signaal afgeeft aan één of beide spoorstaven. In de onderhavige uitvoeringsvorm worden signalen afgegeven aan beide spoorstaven.

In figuur 3b wordt een uitvoeringsvorm getoond van de 25 detectieinrichting overeenkomstig de uitvinding en meer in het bijzonder het signaalopwekmiddel 70 en de detectiemiddelen 15 die de kortsluitingsweerstand van de door de beide armen 11-31 tussen de beide spoorstaven 2a-2b gerealiseerde kortsluitingsbrug detecteren en bewaken. De kortsluitmeting geschiedt met behulp van de voedingsbron door elke 500ms gedurende ca. 25ms een sinusvormige 30 stroom met een geschikte frequentie met een stroomsterkte van 1 tot 3 Ampere door de armdelen plus contactpunten 15a-15c, 15b-15d en de spoorstaven 2a en 2b te sturen.

Het signaalopwekmiddel 70 zendt met dezelfde frequentie additionele signalen uit naar de beide spoorstaven, tevens via de armdelen plus 7 contactpunten 15a-15cen 15b-15d.

In de spoorstaven zijn dan ook twee signaaltypes te detecteren, die afkomstig zijn van de detectie-inrichting volgens de uitvinding, te weten een signaal voor de kortsluitmeting door de detectiemiddelen 15 en een signaal afkomstig van 5 het signaalopwekmiddel 70. De signalen zijn op een afstand van bijvoorbeeld 3000m van de kortsluitlans 10 meetbaar tussen de twee spoorstaven. De sterkte van de spanning gemeten tussen de spoorstaven op de genoemde afstand bedraagt dan ongeveer enige tientallen millivolt. Het is ook mogelijk de signalen te meten tussen slechts een enkele spoorstaaf en aarde. Ook dan zijn de signalen goed meetbaar.

10 Op deze wijze is een ontvanger op zeer praktische wijze toepasbaar en door een gebruiker eenvoudig te bedienen. Er hoeft immers geen meting te worden uitgevoerd tussen twee spoorstaven, maar tussen een enkele spoorstaaf en de aarde. In de praktijk vormt een gebruiker of onderdeel van de ontvanger dan een verbinding tussen de meetelektronica in de ontvanger en aarde.

15 In de grafiek volgens figuur 4 wordt de puls-positie-modulatie weergegeven voor de status onveilig/veilig.

Daarbij is in (a) een situatie weergegeven, waarbij door de elektrische voedingsbron ter bewaking van de kortsluitingweerstand elke 500ms een puls uitgezonden wordt. Deze pulsen zijn in (a) weergegeven met 80, 81 en 82, 20 waarbij de x-as de tijdlijn t is.

Deze signalen worden op een afstand van bijvoorbeeld 3000m opgevangen, waarbij de ontvanger een indicatie “onveilig" afgeeft, de situatie volgens (a). De pulsbreedte is 25ms.

Als de inrichting zich bevindt in de veilige toestand, dan wordt er 25 door het signaalopwekmiddel alternerend tussen 150ms en 350ms een extra puls gegenereerd, na de reguliere meetpuls voor de kortsluitingweerstand. Deze situatie is aangegeven onder (b).

Deze pulsen zijn aangegeven met 90, 91 en 92 en zijn relatief kort, waardoor niet alleen het totale vermogensgebruik wordt beperkt, maar er ontstaat in 30 samenhang met de pulsen 80, 81 en 82 ook een uniek elektronisch kenmerk. In de hierboven beschreven uitvoeringsvorm is het unieke kenmerk dus een repeterende pulstrein met tussen de pulsen 150ms, 350ms, 350ms en 150ms. De pulsen bij de meting (aangegeven met verticale neerwaarts gerichte pijlen 71, 72 en 73) hebben daarbij een breedte van respectievelijk 25ms en 10ms.

8

Een ontvanger die zich op enige afstand (in dit geval: ca. 3000m) van de kortsluitlans bevindt, zal daarom het unieke elektronische kenmerk herkennen en het signaal “veilig” aan de gebruiker (bijvoorbeeld een baanwerker) afgeven. Als het unieke elektronische kenmerk volgens de signaalvormen van (b) 5 niet optreedt (de vormen van (a) zijn slechts aanwezig of ieder andere signaalvorm dan die van (b)), dan geeft de ontvanger het teken "onveilig” af.

De ontvanger is aangebracht naast, op of in het spoor. In de figuur 4 is deze aangeduid met 100. De ontvanger bevat een element voor het detecteren van de signalen afkomstig van respectievelijk de voedingsbron voor het detecteren 10 van de kortsluitingweerstand en van het signaalopwekmiddel. In de weergegeven situatie is de ontvanger verbonden met beide spoorstaven 2a en 2b (respectievelijk via de aansluitkabels 101 en 102), maar het is ook mogelijk dat de ontvanger slechts met één spoorstaaf is verbonden, waarbij in dat geval de elektronica in de ontvanger via een gebruiker of direct met aarde is verbonden.

15 Een functionele uitvoeringsvorm van een ontvanger overneen- komstig bevat een elektronisch banddoorlaatfilter, een doorlaatband voor het frequentie-gebied, welke bijvoorbeeld gelegen is tussen 5500 en 9000 Hz met een filtersteilheid van bijvoorbeeld 24dB/octaaf filtersnelheid (niet weergegeven in de tekening). Tevens is geschikte software aanwezig voor het weergeven op 20 bijvoorbeeld een laptop 103, die is voorzien van een ingang voor opname van de genoemde golfvormen, Naast een laptop kan tevens een andere uitvoeringsvorm toegepast worden, hierbij kan men denken aan enig ander akoestisch en/of visueel middel voor het afgeven van een waarschuwing aan de gebruiker/baanwerker. Met de laptop (of enig akoestisch en/of visueel waarschuwings-middel) kan door een 25 gebruiker eenvoudig de veiligheidssituatie worden waargenomen.

Opgemerkt moet worden dat andere praktische uitvoeringsvormen van een ontvanger overeenkomstig de uitvinding mogelijk, welke uitvoeringsvormen andere specificaties bezitten voor betreft het gebruikte frequentie-gebied, de filtersteilheid en de gebruikte electronische componenten.

1036399 30

Claims (8)

1. Inrichting voor het detecteren van een kortsluitingbrug tussen of over spoorstaven van een sectie van een spoorbaan, omvattende 5 een eerste arm, die in elektrisch contact brengbaar is met een eerste spoorstaaf, een tweede arm, die in elektrisch contact brengbaar is met de andere spoorstaaf, een elektrische voedingsbron, evenals 10 detectiemiddelen voor het, bij bedrijf, detecteren en bewaken van de kortsluitingweerstand van de door de beide armen en tussen de beide spoorstaven gerealiseerde kortsluitingbrug, met het kenmerk, dat de inrichting voorts is voorzien van een signaalopwekmiddel, dat op basis van de gedetecteerde kortsluitingweerstand een signaal afgeeft aan één of beide spoorstaven.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het signaalopwekmiddel onderdeel is van de detectiemiddelen voor het detecteren en bewaken van de kortsluitingweerstand.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het signaalopwekmiddel een generator bevat, welke een karakteristiek signaal afgeeft 20 over de status van de kortsluitingweerstand.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het karakteristieke signaal een sinusvormig elektrisch voedingssignaal is.

5. Signaalopwekmiddel voor gebruik in een inrichting volgens één of meer van de bovengenoemde conclusies.

6. Ontvanger voor het samenwerken met een inrichting volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, omvattende een element voor het detecteren van een signaal dat is opgewekt door het signaalopwekmiddel.

7. Ontvanger volgens conclusie 6, voorzien van een verwerkings-orgaan voor het op basis van het ontvangen signaal afkomstig van het signaal- 30 opwekmiddel aan een gebruiker weergeven van de status van de kortsluitingweerstand.

8. Samenstel van een inrichting volgens conclusie 1,2, 3 of 4, een signaalopwekmiddel volgens conclusie 5 en een ontvanger volgens conclusie 6 of 7. 1036399