NL2016440A - Meten van een straling, relaiskast, relais, bijvoorbeeld voor relaisstand bewaking bij een spoorweg beveiligingsrelais. - Google Patents

Abstract

Het met een meetinrichting met een detector een straling, zoals magnetisme of licht, meten die uit de inwendige ruimte van de behuizing van het B-relais afkomstig is en door passeren van een begrenzingswand van de behuizing van het B-relais deze inwendige ruimte verlaat en in de directe omgeving van de behuizing van het B-relais komt, in welke directe omgeving de meetinrichting deze straling meet met de detector. Dit voor relaisstand bewaking bij een spoorweg beveiligingsrelais. Ook B-relais monitoring unit (BMU) genoemd.

Description

Meten van een straling, relaiskast, relais, bijvoorbeeld voor relaisstand bewaking bij een spoorweg beveiligingsrelais.

Deze uitvinding heeft betrekking op bewaking van de relaisstand van een beveiligingsrelais (zgn. BI relais) in een spoorwegtoepassing, in het bijzonder relais die op beveiligingsniveau in de sturing en controle van wissels of overwegen worden toegepast of gebruikt worden voor spoorbezetmelding, zoals een zgn. spoorherhaalrelais (TPR relais) .

Een B-relais is een relais met een veiligheidsfunctie in een spoorwegbeveilingsinstallatie (onder andere NX-beverlrgrng). B-relais hebben een zeer hoge mate van betrouwbaarheid, en gaan tientallen jaren lang mee, mits zij regelmatig worden gereviseerd. Belangrijke eigenschappen van B-relais zijn dat ze gegarandeerd afvallen als de spoel spannrngsioos is, en dat de verbreekcontacten (in vakjargon "backcontact") open gaan voordat de maakcontacten ("frontcontact") gesloten worden. Er bestaan verscheidene typen B-relais, met specifieke eigenschappen. Het meest gebruikte type is de 56001-783Grl. Dit relais heeft twee spoelen die op 12V gelijkspanning werken, vier wisselcontacten ("hele contacten"), twee maakcontacten en een verbreekcontact. Verder bestaan er B-relais die vertraagd opkomen, vertraagd afvallen, geschikt zijn voor grote stromen enz. Een ander type B-relais is het spoorrelais (TR). Dit relais maakt deel uit van een spoorstroomloop, en is "op" als een spoorsectie onbezet is, en valt af als de spoorsectie bezet is door een trein.

Een beveiligingsrelais wordt fabrieksmatig geleverd in een verzegelde behuizing, De achterwand van de behuizing is uxtcjerust met contactpoorten die corresponderen met contactstekkers (zogenaamde terminals) die steken uit een contactblok in de relaiskast. Een B relais wordt geplaatst door zijn achterwand tegen het contactblok te drukken waardoor de terminals in de contactpoorten worden gestoken zodat het B relais, via op de terminals aangesloten stroomdraden, galvanisch is aangesloten op de betreffende stroomkring 'waarin het B relais moet zijn opgenomen. Wordt de behuizing na te zijn afgeleverd door de fabriek gemodificeerd of beschadigd of de verzegeling verbroken, wordt het betreffende product afgekeurd. Tot nu toe werden daarom alleen de op de terminals aangesloten stroomdraden gebruikt voor de relaisstand bewaking. FR A 2731974 openbaart het plaatsen van een met Mali effect werkende sensor rond een op een beveiligingsrelais aangesloten stroomdraad. De sensor reageert op het magneetveld dat wordt opgewekt door stroom, die door de stroomdraad vloeit. Uit de praktijk is het bekend een losse zgn. stroomtang op een stroomdraad te zetten die op een Bl relais is aangesloten. Deze stroomtang werkt eveneens met Hall effect en vormt een met FR A 2731974 functioneel overeenstemmende sensor. Beide type sensoren vormen een voor het magneetveld van de stroomdraad gevoelige weekij zeren gesloten ring rond de stroomdraad.

Het doel van de uitvinding is een verbeterde relaisstand bewaking, waarbij de verbetering één of meer is van: snelle en betrouwbare installatie van de bewaking; bedrijfszekerheid van de bewaking; onafhankelijkheid van de manier waarop het te bewaken relais is geïnstalleerd; ander voordeel.

Om het doel van de uitvinding te bereiken wordt voorgesteld met een meetinrichting met een detector een straling te meten die uit de inwendige ruimte van de behuizing van het B-relais afkomstig is en door passeren van een begrenzingswand van de behuizing van het B-relais deze inwendige ruimte verlaat en in de directe omgeving van de behuizing van het B-relais komt, in welke directe omgeving de meetinrichting deze straling meet met de detector. Daarbij is de detector via een bedrade of draadloze (bijv. RF-) verbinding aangesloten op een ingang van een computer van een relaisstand bewakingssysteem, zodat het meetsignaal van de detector aan deze computer kan worden toegevoerd voor verwerking.

De straling die wordt gemeten is bijvoorbeeld licht of een magneetveld, voor welke straling de detector gevoelig is. Deze straling stamt van binnenin de behuizing van het B-relais en wordt bij voorkeur binnenin deze behuizing gegenereerd, bijvoorbeeld wanneer de straling een door een zich in de inwendige ruimte bevindende galvanische spoel opgewekt magneetveld is. Alternatief wordt de straling buiten de behuizing gegenereerd, gaat via een begrenzingswand de inwending ruimte binnen en verlaat vervolgens via een begrenzingswand de inwendige ruimte, bijvoorbeeld wanneer de straling omgevingslicht is.

Voor de inwendige ruimte van de behuizing van het B-relais is bij voorkeur één of meer van het volgende van toepassing; is enkelvoudig; bevat één of meer van een enkele of dubbele galvanische magneetspoel met bij voorkeur weekij zeren kern, een anker, een terugstelveer van het anker, een wisseicontact, een maakcontact, een verbreekcontact; bevat alle componenten van het B-relais; is hermetisch afgedicht ten opzichte van de omgeving; is verzegeld tegen onbevoegde toegang; heeft een begrenzingswand die transparant is voor de straling voor welke de meetinrichting gevoelig is; ten minste één of twee, bij voorkeur wederzijds parallelle en/of rechte, montagekokers strekken zich er doorheen uit, ten opzichte ervan afgedicht en door de twee tegenover elkaar gelegen kopse begrenzingswanden heen in de omgeving uitmondend, zodat in een montagekoker een aan weerszijden uitstekende montagepen kan worden gestoken (in een relaiskast is voor ieder B relais een paar wederzijds parallelle, gefixeerde montagepennen beschikbaar waarop een B-relais behuizing eenvoudig wordt opgestoken zodat zijn achterwand tegen het contactblok wordt geplaatst en vervolgens worden moeren gedraaid op de uit de voorwand van de B-relais behuizing naar voren stekende draadeinden van deze montagepennen zodat de B-relais behuizing onverschuifbaar op de montagepennen blijft zitten) ; vanuit deze ruimte steken één of meer galvanische geleiders afgedicht door een begrenzingswand heen tot in de omgeving; uitsluitend één of meer galvanische geleiders strekken zich vanuit de ruimte in de omgeving uit; de galvanische geleiders zijn galvanisch aangesloten op één of meer componenten in deze ruimte, zoals een magneetspoel of een schakelcontact.

Voor de detector is bij voorkeur één of meer van het volgende van toepassing: is een Hall sensor, bij voorkeur van bipolair type; is buiten de relaisbehuizing geplaatst, is bij voorkeur op een afstand van minder dan 5 of 10 mm onder de re1aisbehuizing geplaatst; is, in bovenaanzicht gezien, op afstand tussen de voor-· en achterwand geplaatst, bij voorkeur op een afstand van meer dan 10 of 30 mm van de voor- en/of achterwand van de relaisbehuizing, meer bij voorkeur ongeveer halverwege de lengte van de relaisbehuizing geplaatst; is, in bovenaanzicht gezien, op afstand tussen de twee tegenover elkaar gelegen zijwanden van de relaisbehuizing geplaatst, bij voorkeur op een afstand van meer dan 10 of 20 mm van de ene en/of andere zijwand, meer bij voorkeur ongeveer midden daartussen; bevindt zich recht onder de relais magneetspoel; bevindt zich in de nabijheid van een concentreerlichaaxn dat de door de detector gedetecteerde straling, zoals magneetveld, concentreert op de detector, welk concentreerlichaam bijvoorbeeld is van metaal, bijvoorbeeld aluminium, weekijzer of ferriet materiaal, bij voorkeur waarbij het concentreerlichaam zich op een ten hoogste 5 of 10 mm met de detector verschillend horizontaal niveau bevindt, met meer voorkeur het concentreerlichaam een ruimte of tussenruimte heeft waarin de detector is opgenomen, bij voorkeur precies passend, waarbij bij voorkeur het concentreerlichaam langwerpig is en zich in lengterichting van de relaisbehuizing en/of horizontaal en/of evenwijdig aan de relaisspoel en/of recht onder de relaisspoel uitstrekt; het concentreerlichaam bevindt zich buiten de relaisbehuizing; is, bij voorkeur als een eenheid met het concentreerlichaam, verstelbaar, bij voorkeur traploos, gemonteerd aan een onbeweeglijk aan de relaisbehuizing gemonteerd chassis, bij voorkeur verstelbaar in lengterichting van de relaisbehuizing, bijvoorbeeld via een sleufgat in het chassis.

De meetinrichting is bij voorkeur uitgerust met een microcontroller of dergeli j ke computer inrichting, voorzien van een geheugen waarin opgeslagen een referentiewaarde waarmee het van de detector afkomstige signaal wordt vergeleken om aan de hand daarvan de relaisstand te bepalen.

Het verdient de voorkeur een bipolaire detector, zoals een bipolaire Hall sensor toe te passen. Dit is gebaseerd op het door de uitvinder ontwikkelde inzicht dat een relais bij schakelen een kortstondige magneetpiek genereert die bij een unipo±aire nail sensor een meetstoring veroorzaakt. Dit niet uit de stand van de techniek bekende verschijnsel heeft de uitvinder Dij toeval proefondervindelijk vastgesteld uit een veldtest met B reiais van verschillend, in Nederland voorkomend, type voigens een representatieve steekproef, uitgevoerd met een detector van unipolair type. Bij 75% van de geteste B relais bleek het resultaat van de bewaking niet overeen te stemmen met de voorspellingen op basis van onderzoeksresultaten op laboratoriumschaal. Aanvankelijk was dit teleurstellende resultaat aanleiding om. de stoppen met het ontwikkelen van deze meetinricnting. Bij een latere test leek het gewraakte verschijnsel op onverklaarbare wijze verdwenen. Nader onderzoek leerde dat bij de latere test per abuis getest was met een bipolaire Hall sensor. Vervolgens is door nauwgezet onderzoek in het laboratorium net inzicht ontstaan waarom een unipolaire wei en een bipolaire Hall sensor niet tot storing leidt. Toleranties van de hoogte van de voedingsspanning, galvanische eigenschap van componenten (zoals de magneetspoel) van het .relais en van de meet inrichting (zoals de Hall sensor) lijken tot instabiel resultaat van de detectie bij een unipolaire Hall sensor te leiden. De storing, die men "tegenpuls in het magneetveld" zou kunnen noemen, wordt door de microcontroller foutief geïnterpreteerd alsof het relais schakelt.

Bij voorkeur 'wordt de bipolaire detector toegepast bij een richtinggevoelig relais. Vastgesteld is dat een richtinggevoeiig relais in het bijzonder de magneetpiek vertoont tijdens schakelen.

De meetinrichting bevat bij voorkeur een elektronisch filter dat is aangesloten op de detector zodat het van de detector afkomstige signaal eerst wordt gefilterd alvorens te worden ingevoerd in de microcontroller. Dit filter is bij voorkeur één of meer van een hoogdoorlaat-, laagdoorlaat- of b a n d d o o r 1 a a t f i 11 e r .

Voor het chassis is bij voorkeur één of meer van het volgende van toepassing: is bij voorkeur van plaatmateriaal, bijvoorbeeld metaal, vervaardigd; is in hoofdzaak U-vormig in doorsnede; neemt de relaisbehuizing tussen de poten van de U ορ; strekt zich m hoofdzaak. over de gehele lengte en/of hoogte van de relaisbenuizing uit; bedekt in hoofdzaak de gehele bodem-en/of zijwanden van de relaisbehuizing; vormt een van boven open, oij voorkeur paralreiepipeciische Pak waarvan bij voorkeur één of meer: van de bovenwand, voor- en achterwand ontbreken; bezit een met de voorwand van de relaisbehuizing blokkerend samenwerkende aanslag om in lengterichting van de relaisbehuizing in de ene richting verplaatsen van het chassis te verhinderen; de detector bevindt zich op afstand tussen de bodemwand van het chassis en de bodemwand van de relaisbehuizing; is uitgerust met galvanische isolatoren in het montagegebied met de relaisbehuizing teneinde het chassis galvanisch volledig te isoleren van de relaisbehuizing en van de bevestigingsmiddelen, bijvoorbeeld een galvanisch isolerende U-vormige beugel; verschaft de detector een kooi van Faraday of dergelijke afscherming tegen een magneetveld uit de omgeving; heeft, een afmeting en vorm zodat naast de twee montagepennen een luchtspleet overal aanwezig is, respectievelijk een aanraakvlak ontbreekt, met de relaisbehuizing en eventueel het tot de relaiskast behorende frame waarop de relaisbehuizing is gemonteerd; is breder dan de relaisbehuizing; eindigt met zijn achterkant voorwaarts van de achterkant van de relaisbehuizing.

Op de U-vormige beugel is bij voorkeur één of m.eer van het volgende van toepassing: is van plaatmateriaal; de twee poten sluiten aan op de zijwanden van het chassis, bij voorkeur ongeveer halverwege de hoogte van de zijwanden; de poten zijn integraal met. de zijwanden; de poten zijn bedekt met galvanische isoleren materiaal over bij voorkeur in hoofdzaak de volledige lengte, bijvoorbeeld omhuld met een isoiatiekous; het lijf tussen de poten is geheel van isolerend materiaal; het lijf bevat twee gaten voor opsteken op de draadeinden van de twee montagepennen waarop de B-relais behuizing is opgestoken; de poten hebben een ongeveer haaks omgezet uiteinde dat overlapt met het lijf en waarmee de poten aan het lijf zijn gefixeerd; het lijf heeft sen minimaal 10% grotere hoogte clan ee" poot·; de hoogte van een poot is minder dan 30% of 50% van de hoogte van het chassis; de lengte van een poot is minimaal 15 of 20 mm; ae poten lopen in noordzaak evenwi jdig aan de montagepennen en/of op een niveau op afstand beneden de montagepennen; betrokken op de lengterichting van de montagepennen bevindt het lijf van de U zich op afstand voorwaarts van het chassis.

In een voorkeursuitvoering is de detector gevoelig voor het magneetveld dat de galvanische magneetspoel van het B-relais genereert en is daartoe buiten de relaisbehuizing op zo kort mogeiijke afstand van de galvanische spoel geplaatst. Zodoende wordt rechtstreeks gemeten aan de component van het relais die het van de ene in de andere toestand schakelen van het relais initieert.

In een alternatief is de detector een Reed schakelaar of an de re magneet s ch a ke1a a r, b i j vo o rbe e1d e e n ha1fge1e i de r component. In de meetinrichting kan een RFID chip zijn toegepast om samen te werken met de detector of deze te verschaffen. De detector kan gevoelig zijn voor (zichtbaar: of IR-) licht., bijvoorbeeld deel uitmaken van een licbtsiuis. Bijvoorbeeld is de detector ingericht binnen de meetinrichting zodat die wel of niet een tot de licbtsiuis behorende lichtstraal opvangt, 'welke lichtstraal niet resp. wel wordt gehinderd door een zich in de relaisbehuizing bevindende beweegbare component die door schakelen van het relais beweegt tussen twee standen die overeenkomen met de twee schakelstanden van het relais, in de ene van welke twee standen de component de lichtstraal wel en in de andere stand niet hindert of blokkeert.

Aan de hand van de tekening wordt de uitvinding verder beschreven. Hierbij toont:

Fig. 1 een aanzicht in perspectief van de relaisbehuizing;

Fig. 2 een foto van een B-relais;

Fig. 3 een voorbeeld van een chassis, in perspectief/

Fig. 4 een foto van een detail van een in de relaiskast g e m o n t e e rd B-re1 a i s me t cha s s i s.

Fig. 1 toont de blokvormige relaisbehuizing die een enkelvoudige inwendige ruimte hermetisch afsluit van de omgeving. Op hoog niveau lopen twee parallelle, rechte montagekokers door de inwendige ruimte heen en steken door beide kopse begrenzingswanden. Deze montagekokers zijn afgedicht ten opzichte van de inwendige ruimte. Een montagepen langer dan de koker kan aan beide kokeruiteinden uit de koker steken.

De inwendige ruimte bevat alle componenten van het B-relais, waarvan alleen de magneetspoel is getoond. Deze bevindt zich op laag niveau. Deze magneetspoel schakelt het relais.

Buiten de behuizing, op korte afstand recht, onder de magneetspoel oevindt zich de detector die afgebeeld is als een plaat. De detector bevat in deze uitvoering een bipolaire Hall sensor waarmee het magneetveld van de magneetspoel wordt geregistreerd.

Fig, 2 toont opnieuw de blokvormige, hermetisch verzegelde relaisbehuizing en nu ook alle componenten van het B-relais binnenin deze relaisbehuizing, waaronder: een galvanische magneetspoel met weekijzeren kern, een anker, een terugstelveer van het anker, een wisselcontact, een maakcontact, een verbreekcontact. De montagekokers zijn eveneens zichtbaar, De plaatvormige detector is niet zichtbaar in fig. 2.

Fig. 3 toont het plaatmetalen chassis, met integrale U-beugel met poten 11 en op de montagepennen te steken gaten 12 in het lijf. De poten 11 hebben haakse lippen die het separate Irjf vasthouden. De poten 11 zijn omhuld met. isolatiekous en het lijft bevindt zich voorwaarts van het chassis. Het sleuf gat 13 m de bodem van het chassis verschaft de detector de in lengtei.iChtj.ng traproze insteloaarheid ten opzichte van de r e1a i s b e hu i z i n g. lig. 4 toont, de dra. a dein den van de twee montagepennen die voorwaarts uit de relarsbehuizrng steken en waarop moeren met ronde ribbelrano. zijn geschroeid om de relaisbehuizing tegen tt! iioud.er.Le Op het voorbij deze moeren voorwaarts uitstekende deel van deze draadeinden is het lijf van de U-beugel van het chassis gestoken en worot tegen genouden door op de draadeinden geschroeide zeokans moeren. IStaast de montageoennen feeft het chassis overal een luchtspleet, dus geen aanraking met de relaisbehuizing of net frame waarop de relaisbehuizing is gemonteerd,

Claims (10)

1. Het met een meetinrichting met een detector een ι ή nr zoals magnetisme of licht, meten die uit de inwendiae ruimte van de behuizing van het B-relais afkomstig is en door passeren van een begrenzingswand van de behuizing van het B-relais deze inwendige ruimte verlaat en in de directe omgeving Van de behuizing van het B-relais komt, in welke directe omgeving de meetinrichting deze straling meet met de detector.

2.. ReiarsKasr dze een groor aa.nta.i relazs oeva.t waarvan althans één, of alle, relais zich bevindt in een eigen relaisbehuizing die uitgerust is met een voor een straling uit de behuizing gevoelige externe, individuele detector, welke relaiskast. is geassocieerd met een spoorweg, in het bijzonder relais in een eigen relaisbehuizing bevat die op beveiligingsniveau in de sturing en controle van wissels of overwegen worden toegepast of gebruikt worden voor spoorbezetmelding, zoals een zgn. herhaalrelais.

3. Relais, bijvoorbeeld voor de relaiskast volgens conclusie 2 of de werkwijze volgens conclusie 1, in een eigen relaisbehuizing voorzien van een uitwendige, individuele detector die gevoelig is voor een straling uit de relaisbehuizing.

4. Relais volgens conclusie 3, waarbij de detector op een afstand van minder dan 10 mm onder en, in bovenaanzicht gezien, op een afstand van meer dan 10 mm tussen de voor- en achterwand en op een afstand van meer dan 10 mm tussen de twee tegenover elkaar gelegen zijwanden van de relaisbehuizing recht onder de relais magneetspoel is geplaatst.

5. Relais volgens conclusie 3 of 4, waarbij de detector verstelbaar is gemonteerd aan een onbeweeglijk aan de relaisbehuizing gemonteerd chassis.

6. Relais volgens één van conclusies 3-5, waarbij de detector gemonteerd is aan een chassis welk chassis is gemonteerd aan de relaisbehuizing door opsteken op de draadeinden van de twee montagepennen waarop de B-relais behuizing is opgestoken en het chassis is uitgerust met galvanische isolatoren in het montagegebied met de relaisbehuizing.

7. Relais volgens één van conclusies 3-6, de detector bevindt zich op afstand tussen de bodemwand van het chassis en de bodemwand van de relaisbehuizing.

8. Relais volgens één van conclusies 3-7, waarbij de detector een bipolaire detector, zoals een bipolaire Hall sensor is.

9. Relais volgens één van conclusies 3-8, welke een richtinggevoelig relais is.

10. Relais volgens één van conclusies 3-9, welke een beveiligingsrelais in een spoorwegtoepassing is, in het bijzonder een relais die op beveiligingsniveau in de sturing en controle van wissels of overwegen wordt toegepast of gebruikt wordt voor spoorbezetmelding, zoals een zgn. s p o o r h e r h a a 1 r e 1 a i s