NO970649L - Elektromagnetisk interferens detekteringssystem for massetransit-kjöretöyer med elektrisk fremdrift - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår massetransit-kjøretøyer drevet fra eksterne elektriske kraftkilder, og nærmere bestemt, systemer for å detektere elektromagnetisk interferens i løpet av operasjonen av massetransit-kjøretøyer.

Et elektrisk drevet massetransit-kjøretøy innbefatter typisk et fremdriftssystem forbundet med en likestrømsmotor eller en vekselstrømsmotor for drift av kjøretøyet på skinner. Fremdriftssystemet er ofte drevet av en likestrømskilde strømforsynt fra en fjerntliggende kilde via en strømforsyningslinje, slik som en strømskinne eller luftledninger. Likestrømsstrømmen blir ofte tilført ved en relativt høy spenning for å minimalisere effekttap forbundet med resistivitetsfall langs forsyningslinjen. En returbane for den elektriske likestrømmen er tilveiebrakt via skinnegangen. Det skal bemerkes at elektrisk likestrømsstrømforsyning, og spesielt likestrømmen, tilført kjøretøyet via strømforsyningslinjen også flyter i skinnegangen. Det er vanlig å bruke skinnegangen for også å frembringe vekselstrømstyresignaler for sporsignaliseringsutstyr, for eksempel lyssignaler tilknyttet med skinne- eller sporsystemet. Disse vekselstrømstyresignalene frembringes ved forutbestemte frekvenser, for eksempel 60 Hz og 100 Hz. For å tilveiebringe operasjon av sporsignalutstyret i løpet av operasjon av kjøretøyet, blir disse

vekselstrømstyresignalene overlagTet på likestrøm i skinnegangene.

Den elektriske motoren til et massetransit-kjøretøy er typisk konstruert for variable hastigheter ved spenninger og strømmer av annen størrelse enn de tilveiebrakt av strømforsyningslinjen. For å tilveiebringe variabel hastighetsoperasjon er det vanlig å koblbart styre strømforsyningen tilført motoren. For dette formål er kjøretøy utstyrt med en likestrømsmotor, idet fremdriftssystemet innbefatter en likestrøm-likestrømomformer for omforming av tilført likestrøm til en likestrøm til en likestrøm brukbar for motoren. For kjøretøy utstyrt med en veksel strømsmotor er det likeledes anordnet en likestrøm-vekselstrømomformer for endring av den tilførte likestrømmen til en vekselstrøm som kan nyttes av motoren. Ved drift kobler likestrøm-likestrømomformeren eller likestrøm-vekselstrøminverteren styrbart effekten fra strømforsyningslinjen til motoren som en funksjon av ønsket operasjonskarakteristikk. Nærmere bestemt blir mindre effekt tilkoblet fra strømforsyningslinjen til motoren når lavere kjøretøyhastigheter eller motoromdreining er ønskelig og mer effekt blir tilkoblet fra strømforsyningslinjen når høyere kjøretøyhastighet eller høyere motoromdreining er ønskelig. En karakteristikk for operasjonen av likestrøm-likestrømomformeren eller likestrøm-vekselstrøminverteren er at den elektriske vekselstrømstøyen er ofte blitt ledet på likestrømsstrømmen. Denne ledede støyen blir ofte generelt henvist til som elektromagnetisk interferens (EMI). EMI kan inneholde frekvenskomponenter i området av vekselstrømstyresignalene for sporsignalutstyret tilknyttet kjøretøyet. Det er således fare for at EMI kan bevirke utilsiktet operasjon av eller uønsket interferens med sporsignalutstyret.

For å redusere effekten av EMI på likestrømmen har standard fremdriftssystemer linjefiltre for absorbering av signifikante linjestrømfrekvenser frembrakt av likestrøm-likestrømomformeren eller likestrøm-vekselstrøminverteren og nærmere bestemt, for å absorbere linjestrømfrekvenser i området av styresignalene for sporsignalutstyret, dvs. 60 Hz og 100 Hz. På denne måten blir effekten av EMI på likestrømmen ved operasjon av likestrøm-likestrømomformeren eller likestrøm-vekselstrøminverteren redusert.

Linjefiltre er typisk konstruert for å tilveiebringe filtrering av støy innenfor visse etablerte nivåer, for eksempel uten begrensning, amplitude, varighet og/eller frekvens. Som et resultat vil støy utenfor de etablerte nivåer ikke bli adekvat filtrert og vil bli ledet på strømforsyrungslinjen. Dersom elektriske komponenter, for eksempel kapasitorer tilknyttet med linjefilteret feiler eller endrer verdi med tiden, blir dessuten de effektive filtreringskarakteristikkene til linjefilteret endret og støy som normalt filtrert bort fremkommer på likestrømmen. Som diskutert ovenfor, er dette et spesielt problem når ikke-filtrert støy har frekvenskomponenter felles med sporsignalutstyret, dvs. 60 Hz og 100 Hz.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et system for detektering av uønskede nivåer av EMI generert av et fremdriftssystem til et elektrisk drevet kjøretøy, spesielt EMI med frekvenser som tilsvarer frekvensene til sporstyresignaler, og for å starte korrigerende aksjoner korresponderende med karakteirstikkene til den detekterte EMI.

Det er således ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebrakt en fremgangsmåte for elektromagnetisk detektering og styring ved et elektrisk drevet kjøretøy og en elektromagnetisk detektering og styreanorcining. Ved fremgangsmåten blir likestrøm, som tilføres kjøretøyet via en tilførselslinjen, omformet til en effektutgang ved et første nivå og tilført en elektrisk motor. Forsyningslinjen overvåkes med hensyn til et elektrisk vekselstrømsignal som måtte fremkomme her. Amplituden og/eller varigheten av vekselstrømsignalet bestemmes og effektutgangen justeres som en funksjon av amplituden og/eller varigheten av vekselstrømsignalet.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse innbefatter justering av effektutgangen: vedlikehold av effektutgangen til den elektriske motoren ved det første nivå som reaksjon på vekselstrømsignalet som er mindre enn den første amplituden for et første tidsintervall, redusering av effektutgangen til den elektriske motoren fra det første nivået til det andre nivået dersom vekselstrømsignalet har en amplitude større enn den første amplituden for det første tidsintervallet, og fastholdelse av elektrisk effekt fra motoren dersom vekselstrømsignalet har en amplitude større enn en andre amplitude, større enn den første amplituden for det første tidsintervallet. Dersom vekselstrømsignalet har en amplitude større enn den andre amplituden for et andre tidsintervall større enn det første intervallet, blir kjøretøyet isolert fra forsyningslinjen. Isolasjonen av kjøretøyet fra forsyningslinjen avslutter omformingen av elektrisk effekt og tilførselen til den elektriske motoren.

Fremgangsmåten innbefatter videre stimulering av en strømtransduser med en vekselstrøm. Stimuleringsstrømmen bevirker transduseren til å frembringe et utgangssignal som detekteres. I det minste en av frekvensen, amplituden og varigheten til utgangssignalet bestemmes og effektutgangen tilføres den elektriske motoren som en funksjon som i det minste en av av frekvensen, amplituden og varigheten til utgangssignalet.

Den elektromagnetiske detekteringen og styreanordningen innbefatter en innretning for omforming av elektrisk effekt tilført kjøretøyet via en forsyningslinje til en valgbar effektutgang og en innretning for å tilveiebringe effektutgangen til en elektrisk motor i kjøretøyet. En innretning er anordnet for overvåking av forsyningslinjen med hensyn til et vekselstrømsignal som fremkommer på denne og for å bestemme en av en amplitude og varighet. Anordningen innbefatter også en innretning for justering av effektutgangen som en funksjon av i det minste en av amplituden og varigheten av vekselstrømsignalet.

Anordningen innbefatter også en innretning for å vedlikeholde effektutgangen til den elektriske motoren ved et første nivå som reaksjon på at vekselstrømsignalet er mindre enn en første amplitude for et første tidsintervall, en innretning for å redusere effektutgangen til den elektriske motoren fra det første nivået til det andre nivået som reaksjon på at vekselstrømsignalet er større enn den første amplituden for det første tidsintervallet, og en innretning for fastholdelse av effektutgangen fra den elektriske motoren som reaksjon på at vekselstrømsignalet er større enn en andre amplitude for det første tidsintervallet, hvor den andre amplituden er større enn den første amplituden. Anordningen innbefatter videre en innretning for å isolere kjøretøyet fra forsyningslinjen som reaksjon på at vekselstrømsignalet er større enn den andre amplituden til et andre tidsintervall, hvor det andre intervallet er større enn det første intervallet.

Anordningen innbefatter en innretning for å stimulere en strømtransduser med en vekselstrøm og en innretning til å detektere et utgangssignal til transduseren som reaksjon på stimuleringen. En innretning er anordnet for å bestemme i det minste en av en frekvens, amplitude og varighet av utgangssignalet for å muliggjøre tilførselsinnretningen til å tilveiebringe effektutgang til den elektriske motoren som en funksjon av i det minste en av frekvens, amplitude og varighet til utgangssignalet. 1 det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor:

fig. 1 viser et planriss av et elektrisk drevet transit-kjøretøy i samsvar med tidligere

. kjent teknikk,

fig. 2 viser et blokkdiagram av et elektromagnetisk interferens-detekteringssystem ifølge foreliggende oppfinnelse forbundet med forskjellige systemer og delsystemer til kjøretøyet vist på fig. 1, og

fig. 3 viser et blokkdiagram av EMI-prosessoren vist på fig. 2.

Med henvisning til fig. 1 er vist en tidligere kjent elektrisk drevet massetransit-kjøretøy 2 innbefattende en foran anbrakt elektrisk vekselstrømmotor 4A og en bakre anbrakt

vekselstrømmotor 4B for å tilveiebringe bevegelseskrefter til henholdsvis de fremre og bakre hjulene 6A og 6B for således å drive kjøretøyet 2 langs en skinnegang 8. Det skal bemerkes at kjøretøyet 2 har for- og bakhjul (ikke vist) anbrakt på motsatte sider derav og i kontakt med en annen skinne. De andre hjulene kan ha egne vekselstrømmotorer for å tilveiebringe bevegelseskraften, eller kan bli drevet fra vekselstrømmotorene 4A og 4B. For letthetens skyld vil det heretter bli henvist til vekselstrømmotorer 4A og 4B som tilveiebringer bevegelseskraften til hjulene 6A og 6B. En pantograf 10 leder likestrøm fra en luftledning 12 til kjøretøyet 2. Elektrisk likestrøm ledet av pantografen 10 omformes til vekselstrøm ved hjelp av en anordning som skal beskrives senere for å forsyne vekselstrømmotorene 4A og 4B og denne strømmen returneres til jord via kontakten med skinnegangen 8. Vekselstrømmotoren 4A og 4B omformer vekselstrømmen tilveiebrakt dertil for til bevegelseskraft av tilstrekkelig grad til å drive

kjøretøyet 2 langs skinne 8. Kjøretøyet 2 kan alternativt være utstyrt med likestrømsmotorer.

Med henvisning til fig. 2 og fortsatt henvisning til fig. 1, har kjøretøyet 2 "A" og "B" fremdriftssystemer 14A og 14B, som har deres respektive innganger forbundet med pantografer 10. Utgangene til fremdriftssystemene 14A og 14B er forbundet med respektive vekselstrømsmotorer 4A og 4B. Fremdriftssystemene 14A og 14B omformer likestrømeffekten, som er tilført, til elektrisk vekselstrøm brukbar av vekselstrømsmotoren 4A og 4B. For enkelthetens skyld er fremdriftssystemet 14A og 14B vist som forbundet med respektive vekselstrømsmotorer 4A og 4B. Det skal imidlertid bemerkes at fremdriftssystemene 14A og 14B også er forbundet med vekselstrømsmotorer tilknyttet med respektive fremhjul og bakhjul på motsatt side av kjøretøyet for å tilveiebringe effekt til disse. I den påfølgende beskrivelsen er således henvisning til fremdriftssystemet 14A drivende vekselstrømsmotoren 4A å forstå som tilveiebringelse av effekt parallelt til motoren tilknyttet det andre fremhjul. Lignende gjelder med hensyn til fremdriftssystemet 14B og motorer tilknyttet med bakhjulene til kjøretøyet 2. Kjøretøy 2 har også en hjelpeeffektforsyning 16, som har en inngang forbundet med pantografen 10 og en utgang forbundet med kjøretøyets delsystemer 18, slik som aircondition, vifter, lys og lignende. Hjelpestrømforsyningen 16 omformer tilført likestrømeffekt til vekselstrømseffekt nyttbar av kjøretøyets delsystemer 18.

Fremdriftssystemene 14A og 14B og hjelpestrømforsyningen 16 er jordet til skinnen 8.

Ved drift kobler fremdriftssystemene 14A og 14B styrbart fra strømforsyningslinjen 12 effekt til vekselstrømsmotorene 4A og 4B ved et nivå egnet for å drive kjøretøyet 2 ved en valgbar hastighet. I tilfellet av at en av fremdriftssystemene 14A og 14B er inoperativ, er imidlertid kjøretøyet opererbart fra det øvrige fremdriftssystemet, men da ved redusert kjøretøy-ytelse.

Sporsignalutstyret anvendes ofte i forbindelse med kjøretøyet 2 for å tilveiebringe egnet varsel- og styresignaler i forbindelse med kjøretøyets operasjon. Dette signalutstyret får styresignaler for selektiv operasjon fra kjøreskinnene 8. Disse styresignalene har ofte form av vekselstrømssignaler overlagret en likestrøm i kjøreskinnene 8 ved forutbestemte amplituder og frekvenser, slik som, uten begrensnigner, 60 Hz, 100 Hz og audiofrekvenser, for forutbestemte intervaller. Det er vel kjent at fremdriftssystemene 14A og 14B, som kobler relativt betydelige effektnivåer ved variable frekvenser, frembringer merkbar vekselstrømsstøy på likestrømmen. Denne vekselstrømsstøyen er vanligvis henvist til som elektromagnetisk interferens (EMI). Hjelpestrømforsyningskilden 16 kobler dessuten laveffektnivåer ved en konstant operasjonsfrekvens, som også frembringer EMI på likestrømmen, men ved en mindre grad enn fremdriftssystemene 14A og 14B. EMI inneholder ofte komponenter med amplituder, frekvenser og varigheter felles med styresignalene for sporsignalutstyret. På grunn av slik EMI kan potentielt interferere med operasjonen av sporsignalutstyret, er de tidligere kjente fremdriftssystemene utstyrt med inngangsfiltre, typisk en induktor-kondensatorkrets, for filtrering av EMI som fremkommer på likestrømmen. Det er klart at inngangsfiltrene må innbefatte mer enn induktor og mer enn en kondensator for å tilveiebringe et ønsket filtreringsnivå.

Systemet ifølge foreliggende oppfinnelse, som vist på fig. 2, innbefatter en filterverifiseringskrets 20A og 20B forbundet med et respektivt fremdriftssystem 14A og 14B for verifisering av at kondensatoren henholdsvis kondensatorene til inngangsfilteret i tilknytning til fremdriftssystemet vil tilveiebringe et ønsket filtreringsnivå. Ved drift måler hver filterverifiseringskrets tiden nødvendig til å velge lading og/eller utlading av kondensatoren henholdsvis kondensatorene til korresponderende inngangsfilter mellom ønskede spenningsnivåer i løpet av, for eksempel, en periode av kjøretøy inaktivitet. Ved anvendelse av målt lading- og/eller utladingstid beregner filterverifiseringskretsen om filterkapasitansverdien er innenfor akseptable grenser for filtrering av EMI under en akseptabel støygrense for utgangseffekten som skal bli tilveiebrakt av tilknyttet fremdritfssystem. Dersom filterkapasitansverdien er beregnet til å være under en viss forutbestemt akseptabel grense, blir utgangen til fremdriftssystemet redusert til et nivå hvor EMI frembrakt derved er normalt under den akseptable EMI støygrensen for aktuell filterkapasitans. Dersom ytterligere kondensatorer til inngangsfilteret feiler eller endrer verdi med tiden, blir utgangen til fremdriftssystemet redusert tilsvarende. Dersom filterverifiseringskretsen bestemmer at den aktuelle filterkapasitansen er under en forutbestemt nedre grense, slår filterverifiseringskretsen av det tilknyttede fremdriftssystemet. Filterverifiseringskretsen verifiserer også integriteten til en eller flere sikringer forbundet med en eller flere kondensatorer eller kondensatorrekker til inngangsfilteret. Dersom filterverifikasjonskretsen bestemmer at en eller flere av sikringene er åpne, vil filterverifiseringskretsen selektivt redusere eller justere effektutgangen til det tilknyttede fremdriftssystemet slik at utgangen til fremdriftssystemet reduseres til et nivå hvor den frembrakte EMI er normalt under akseptabel EMI støygrense for tilgjengelig filterkapasitans. På denne måten justeres fremdriftssystemet slik at den derved produserte EMI normalt vil være under en grense som potentielt kunne interferere med operasjonen av sporsignalutstyret. Inngangsfilteret ved hvert fremdriftssystem er konstruert for å tilveiebringe adekvat filtrering slik at typiske nivåer ved EMI frembrakt av fremdriftssystemet ikke interfererer med operasjonen av sporsignalutstyret. Hver filterverifiseringskrets (20A og 20B) er dessuten konstruert for å redusere utgangen til tilknyttet fremdriftssystem som en funksjon av tilgjengelig filterkapasitans. Fremdriftssystemene kan imidlertid under unormale forhold frembringe atypiske nivåer med EMI som ikke vil bli adekvat filtrert ved tilgjengelig filterkapasitans for å unngå interferenes med operasjonen av sporsignalsystemet. Delvis eller fullstendig feil av et inngangsfilter i løpet av operasjon av kjøretøyet vil dessuten kunne produsere EMI som ikke vil bli adekvat filtrert.

Foreliggende oppfinnelse har derfor en EMI detektor 24 for å detektere EMI som overskrider en valgt amplitude for en valgt varighet og for å justere utgangen til fremdriftssystemet som en funksjon av detektert EMI. EMI detektoren 24 innbefatter en strømtransduser 26 og en EMI prosessor 28, som fortrinnsvis er mikroprosessorbasert og programvaredrevet. Strømtransduseren 26, som er en transformator som sådan uten begrensning, har en innretning 33 anbrakt på kjøretøysiden til pantografen 10 for å detektere vekselstrømsignaler, og nærmere bestemt EMI, som fremkommer på likestrømmen. Innretningen for å detektere vekselstrømssignaler 30 har en utgang forbundet med en inngang til EMI prosessoren 28 for å tilveiebringe skalert fremstilling av de detekterte EMI signaler. EMI prosessoren 28 overvåker de skalerte signalene og måler en eller flere av amplituden, frekvensen og varigheten til vekselstrømsignaler på forsyningslinjen 12. EMI prosessoren 28 kan måle en eller flere valgte frekvenser eller et frekvensspektrum som anvender uten begrensning "Fast Fourier Transform" (FFT), et digitalt filter eller lignende teknikker. Ved en foretrukket utførelsesform, dersom amplituden til de skalerte signalene har en amplitude mindre enn eller lik en første amplitude ved en valgt frekvens, sender EMI prosessoren 28 ut et betingelsessignal 0 til fremdriftssystemene 14A og 14B som tolker det samme som en indikasjon om at detekterte EMI er innenfor akseptable grenser. Likeledes sender EMI prosessoren 28 et tilstandssignal 0 til fremdriftssystemet 14A og 14B dersom de skalerte signalene har en amplitude som overskrider den første amplituden ved den valgte frekvens, hvor amplituden har en varighet mindre enn eller lik et første tidsintervall. Som reaksjon på mottagelse av tilstandssignalet 0, opprettholder fremdriftssystemene 14A og 14B utgangseffekten til motorene 4A og 4B ved et første nivå. Det skal bemerkes at det første nivået kan etableres av en operatør av kjøretøyet 2 eller ved et førerløst, automatisk kjøretøy ved hjelp av en såkalt intelligent kjøretøystyrer.

Dersom strømtransduseren 26 imidlertid detekterer skalerte signaler med en amplitude over den første amplituden til den valgte frekvensen, og den første amplituden har en varighet over det første tidsintervallet, sender EMI prosessoren 28 ut et betingelsessignal 1 til fremdriftssystemene 14A og 14B. EMI prosessoren 28 sender dessuten ut et "Excess EMI Detected" signal til en EMI dektektorindikator 32 (Annuciator). Som reaksjon på mottagelse av betingelsessignalet 1, reduserer fremdriftssystemene 14A og 14B effekten ut til motorene 4A og 4B til et andre nivå, dvs. for eksempel 50% av det første nivået. Som reaksjon på mottagelse av "Excess EMI" detektert signal gir EMi dektektorindikatoren 32 en audio eller visuell indikasjon om at for stor EMI har blitt detektert. Ved en foretrukket utførelsesform vil vekselstrømsignaler korresponderende med betingelsessignalet 1 tilfellet ikke bevirke interferens med signalutstyret. I dette henseende blir betingelsessignalet 1 valgt for å unngå å vekselstrømsignaler økende i amplitude og/eller varighet hvor et betingelsessignal 2 eller 3, beskrevet heretter, genereres.

Ved å redusere effekten ut til fTemdriftssystemene 14A og 14B, reduseres typisk graden av den genererte EMI. Gjenoppretting av effekten ut til fremdriftssystemene 14A og 14B etter et kort intervall med redusert effekt resulterer dessuten ofte i at EMI nivåene blir innenfor akseptable nivåer. Ved en foretrukket utførelsesform går EMI prosessoren 28 automatisk tilbake og sender et betingelsessignal 0 til fremdriftssystemet som reaksjon på detekteringen, for et forutbestemt tidsintervall, skalerte signaler som har i det minste en amplitude, frekvens og varighet ikke korresponderende med EMI prosessoren 28 genererende et betingelsessignal 1. Dersom EMI således, for eksempel, i minst 5 sekunder, er under en amplitude korresponderende med et betingelsessignal 1, sender EMI prosessoren ut et betingelsessignal 0 til fremdriftssystemene 14A og 14B. Ved reaksjon på mottagelse av betingelsessignalet 0 gjenoppretter fremdriftssystemene 14A og 14B utgangseffekten til det første nivået. Dersom gjenoppretting av effekten ut ved det første nivået frembringer EMI nivåer korresponderende med betingelsessignalet 1, sender EMI prosessoren 28 ut igjen et betingelsessignal 1 til fremdriftssystemene 14A og 14B. Utsendingen av et betingelsessignal 1 for et forutbestemt intervall fulgt av betingelsessignal 0 fortsetter inntil EMI er innenfor akseptable grenser. På denne måten justeres utgangen til fremdriftssystemene 14A og 14B for midlertid forekomst av EMI.

Ved en utførelsesform er frekvenser, amplituder og varigheter til EMI korresponderende med EMI prosessorutsending av et betingelsessignal 1: 60 Hz, 1 > 2,8 A, t > 1,0 sekund; og 100 Hz, 1 > 0,75 A, 6 > 1,0 sekund. Frekvensene, amplitudene og varighetene som skal bli detektert av EMI prosessoren 28 for å generere et betingelsessignal 1, så vel som for å generere betingelsessignalene 2 og 3, beskrevet nærmere nedenfor, velges for å tillate riktig drift av signalutstyr uten interferens av EMI generert av fremdriftssystemene. Reduksjonen av utgangseffekten til 50% av ønsket utgangseffekt er ment for å redusere EMI støy til et akseptabelt nivå, men andre nivåer og selv mer enn et slikt nivå, av effektreduksjon kan bli anvendt.

Dersom strømrransduseren 26 frembringer skalerte signaler med en amplitude over en andre amplitude, større enn den første amplitude, ved den valgte frekvensen og den andre amplituden har en varighet over det første tidsintervallet, sender EMI prosessoren ut et betingelsessignal 2 til fremdriftssystemene 14A og 14B og sender ut overskredet EMI detektert signal til EMI detektorindikatoren 32. Som reaksjon på mottagelse av betingelsessignalet 2 fastholder fremdriftssystemene 14A og 14B effekt fra motorene 4A og 4B, dvs. utgangseffekten reduseres med 0%. Ved en utførelsesform er frekvensene, amplitudene og varighetene til EMI korresponderende med EMI prosessoren 28 utsendende et betingelesssignal 2: 60 Hz, 1 > 3,7 A, t > 1,0 sekund; og 100 Hz, 1 > 1,0 A, t > 1,0 sekund.

Ved en foretrukket utførelsesform er operatørintervenering nødvendig for å gå tilbake fra et betingelsessignal 2 som har fått ned fremdriftssystemene 14A og 14B. Nærmere bestemt er en tilbakestillingsinnretning (ikke vist) anordnet for EMI prosessoren 28 og fremdriftssystemene 14A og 14B i form av et fremdriftstilbakesetnings toglinjesignal (vist på fig. 2 som "RESET T/L") som reaksjon på en operatøranmodet tilbakestilling av fremdriftssystemene 14A og 14B i tilstedeværelsen av en bremseanmodning ved null kjøretøyhastighet. Operatøren kan anmode om opp til tre operatørtilbakestillinger på denne måten, hvoretter fremdriftssystemene 14A og 14B kun kan bli tilbakestilt ved bekreftelse av en overvåkningstilbakestilling (ikke vist).

Ved reaksjon på mottagelse av betingelsessignalet 2 forsyner fremdriftssystemene 14A og 14B EMI prosessoren 28 med "Nivå 2 kvitterings"-signaler. I fraværet av mottak av enten en eller begge nivå 2 kvitteringssignaler, sender EMI prosessoren 28 ut et betingelsessignal 3 til fremdriftssystemene 14A og 14B og sender ut et "HSCB Trip" signal til en høyhastighetskretsbryter (HSCB) 34. HSCB 34 er elektrisk anbrakt på kjøretøysiden av pantografen 10 slik at likestrømseffekten tilført kjøretøyet fra forsyningslinjen 12 passerer gjennom denne. Som reaksjon på mottagelsen av HSCB Trip signal, åpnes HSCB 34 og isolerer elektrisk kjøretøyet 2, og nærmere bestemt fremdriftssystemene 14A og 14B og hjelpestrømforsyningen 16 fra forsyningslinjen 12. På denne måten sikrer EMI prosessoren 28 at fremdriftssystemene 14A og 14B og hjelpestrømforsyningen 16 er eliminert som kilde for EMI støy på forsyningslinjen 12.

I foreliggende oppfinnelse er visse EMI nivåer ansett til å være tilstrekkelige for å forsvare en elektrisk isolasjon av kjøretøyet 2 fra forsyningslinjen 12. For dette formål vil, dersom strømtransduseren 26 frembringer skalerte signaler med en amplitude over den andre amplituden til den valgte frekvensen, og den andre amplituden har en varighet over et andre tidsintervall større enn første tidsintervall, EMI prosessoren 28 sende ut betingelsessignalet 3 til fremdriftssystemene 14A og 14B og sende ut HSCB Trip signalet til HSCB 34. EMI prosessoren 28 sender dessuten ut overskridelses EMI detektert signal til EMI detektorindikatoren 32. Som ovenfor, åpner HSCB 34 som reaksjon på HSCB Trip signalet derved elektrisk isoleringen av kjøretøyet 2 fra forsyningslinjen 12.

EMI prosessoren 28 sender ut et betingelsessignal 3 og et HSCB Trip signal under to tilfeller: for det første, dersom et eller begge nivåenes 2 kvitteringssignaler ikke er mottatt av EMI prosessoren 28 som reaksjon på utsendelse av et betingelsessignal 2, og for det andre, dersom de skalerte signalene er detektert korresponderende med for høy EMI. Ved en utførelsesform er amplitudene, varighetene og frekvensene til EMI korresponderende med EMI prosessoren 28 utsendende et betingelsessignal 3 under det andre tilfellet: 60 Hz, I > 3,7 A, t > 1,5 sekund; og 100 Hz, I > 1,0 A, t > 1,5 sekund.

Operatørens inngrep er nødvendig for å tilbakestille HSCB 34 og fremdriftssystemene 14A og 14B etter mottagelse av respektive HSCB Trip signal og betingelsessignalet 3. Som reaksjon på en operatørs anmodning om tilbakestilling i tilstedeværelsen av en bremseanmodning ved kjøretøy null hastighet, forsyner tilbakestillmgsmnretningen (ikke vist) EMI prosessoren28 og fremdriftssystemene 14A og 14B med fremdriftstilbakestillings toglinjesignalet. Som reaksjon på mottagelsen av fremdriftstilbakestillings toglinjesignalet, tilbakestilles fremdriftssystemene 14A og 14B og HSCB 34. Operatøren kan anmode om tre tilbakestillinger på denne måten, hvoretter fremdriftssystemene 14A og 14B og HSCB 34 kan bli tilbakestilt kun ved bekreftelse av en overvåkningstilbakestilling.

Med henvisning til fig. 3 og fortsatt henvisning til fig. 2 innbefatter EMI prosessoren 28 en programvaredrevet digital signalprosessor (DSP) 36, og et analogt datainnsamlingsgrensesnitt 38, en selvtestkrets 40, en lagersystem slik som EPROM 42, en inngangsbuffer 44 og en utgangsbuffer 46. Det analoge datainnsamlingsgrensesnitt 38 forbinder utgangen til innretningen for detektering av vekselstrømsignaler 30 til strømtransduseren 26 med DSP 36 og sørger for omforming av analoge data fra strømtransduseren 26 til et digital ekvivalent som kan brukes av DSP 36. DSP 36, under styring av programvaren lagret i EPROm 42, mottar digitale utgangssignaler fra analogt datainnsamlingsgrensesnitt 38, frembringer styresignaler til selvtestkretsen 40 for testing av operasjonen til strømtransduseren 26 på en måte som skal bli beskrevet nærmere, mottar digitalt inngangssignal fra fremdriftssystemene 14A og 14B og andre kjøretøy delsystemer via inngangsbufferen 44, og tilfører digitale utgangssignaler til fremdriftssystemene 14A og 14B, HSCB 34 og andre kjøretøydelsystemer via utgangsbufferen 46.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse innbefatter strømtransduseren 26 en testvikling 48, vist med strekprikket linje på fig. 2, forbundet med selvtestkretsen 40. Med en testoperasjonsmodus bevirker DSP 36 selvtestkretsen 40 å aktivere testviklingen 48 tilstrekkelig til å bevirke at innretningen for detektering av vekselstrømsignaler 30 til strømtransduseren 26 får vekselstrømstøy av tilstrekkelig grad til å bevirke at DSP 36 detekterer skalerte signaler med, for eksempel, en amplitude over den andre amplituden for en varighet over det første tidsintervallet, dvs. et betingelsessignalforhold 2. Dersom, som reaksjon på energisering av testviklingen, det ikke er detektert signaler med tilstrekkelig amplitude for en tilstrekkelig varighet, sender EMI prosessoren 28 ut et betingelsessignal 2 til fremdriftssystemene 14A og 14B og sender EMI detektorfeilsignal til EMI detektorindikatoren 32. Ved reaksjon på mottagelse av betingelsessignalet 2 blir fremdriftssystemene 14A og 14B gjort inoperative inntil tilbakestilling foretas som ovenfor beskrevet. Dersom imidlertid DSP 36 detekterer skalerte signaler korresponderende med et betingelsesignalforhold 2, bestemmer EMI detektoren 24 at enheten er operasjonsdyktig og et betingelsessignal 0 sendes til fremdriftssystemene 14A og 14B. På denne måten kan operasjonen av EMI detektoren 24 bli verifisert.

Foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet ovenfor i forbindelse med detektering av vekselstrømsignaler ved en forhåndsbestemt frekvens. Det skal bemerkes at imidlertid kan to eller flere forutbestemte frekvenser bli detektert. Vekselstrømsignaler som dessuten opererer over en eller flere frekyensspektrum kan også bli detektert ved å anvende egnet digital filtreringsteknikk, slik som FFT. Bruken ovenfor av en forutbestemt frekvens for å beskrive operasjon av foreliggende oppfinnelse må således ikke ansees som en begrensning av oppfinnelsen. Enkeltfrekvenser eller bånd av frekvenser innbefattende vekselstrømstøy skal bli detektert av EMI detektoren kan være hvor som helst i et frekvensspektrum hvor slik vekselstrømstøy er ledbar på likestrømmen. I dette henseende kan EMI detektoren ifølge foreliggende oppfinnelse konfigureres for å detektere uten begrensninger vekselstrømstøy ved en eller flere forutbestemte frekvenser og/eller vekselstrømstøy over en eller flere kontinuerlige frekvensbånd eller områder ved samme tid. Ved foreliggende oppfinnelse kan frekvenser eller frekvensbånd som skal bli overvåket justeres ved endring av en EPROM eller ved å laste ned nye parametre eller programvare i et RAM i DSP.

Ovenfor er oppfinnelsen beskrevet med henvisning til foretrukne utførelsesformer. Andre modifikasjoner og endringer kan imidlertid utføres innenfor rammen av oppfinnelsen. Visse karakteristikker til EMI detektoren 24, slik som uten begrensning, frekvens, amplitude, varighet, reaksjonstid, gjenvinningskriterier og lignende, er for eksempel justerbare ved komrxmenterstatning og/eller programvareendringer. EMI detektoren 24 kan være maskinvare- og/eller programvaremodifisert for å detektere bredbåndede vekselstrømsignaler og for å reagere på disse slik som beskrevet ovenfor. Utgangseffekten til fremdriftssystemene 14A og 14B kan være uavhengig justert for å redusere EMI på strømforsyningslinjen 12. EMI prosessoren 28 vil kunne bestemme om et av fremdriftssystemene 14A og 14B var en primær årsak til EMI og selektivt justere utgangseffekten til det fremdriftssystemet for å redusere den totale EMI på forsyningslinjen 12 innenfor akseptable nivåer, og da ikke gjøre noen justeringer ved operasjon til det andre fremdriftssystemet. Foreliggende oppfinnelse vil således kun dekke alle modifikasjoner og endringer innenfor rammen av oppfinnelsen.

Claims (33)

1. Fremgangsmåte for elektromagnetisk interferensdetektering og styring av et elektrisk drevet kjøretøy, karakterisert ved omforming av likestrøm tilført kjøretøyet til en effektutgang ved et første nivå, forsyning av effekt til en elektrisk motor i kjøretøyet, overvåking av den elektriske likestrømseffekten med hensyn til vekselstrømsignaler på denne, bestemmelse av i det minste en av en amplitude og varighet av vekselstrømsignalet, og justering av effektutgangen som en funksjon av i det minste en av amplituden og varigheten av vekselstrømsignalet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at justeringstrinnet innbefatter trinnene vedlikehold av effektutgangen til den elektriske motoren ved det første nivået som reaksjon på vekselstrømsignalet som er mindre enn en første amplitude for et første tidsintervall, reduksjon av effektutgangen til den elektriske motoren fra det første nivået til et andre nivå som reaksjon på vekselstrømsignalet som er større enn den første amplituden for det første tidsintervallet, og opprettholdelse av effektutgangen fra den elektriske motoren som reaksjon på vekselstrømsignalet som er større enn den andre amplituden for det første tidsintervallet, hvor den andre amplituden er større enn den første amplituden.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at opprettholdelse av trinnet innbefatter opprettholdelse av utgangseffekten til motoren ved det første nivået som reaksjon på vekselstrømsignalet større enn den første amplituden, men for mindre enn det første tidsintervallet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at justeringstrinnet innbefatter trinnet med isolering av kjøretøyet fra likestrømsstrømforsyningen som reaksjon på at vekselstrømsignalet er større enn den andre amplituden for et andre tidsintervall, hvor det andre intervallet ér større enn det første intervallet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at isolasjonstrinnet stopper operasjonen av en av omforrmngstrinnet og forsyningstrinnet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvensen til det overvåkede vekselstrømsignalet passer med en frekvens til et styresignal for sporsignalutstyret anvendt i forbindelse med kjøretøyet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvensen til det overvåkede vekselstrømsignalet er i det minste 60 Hz eller 100 Hz og en frekvens innenfor lydspekteret.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter trinnene med stimulering av en strømtransduser med en vekselstrøm, detektering av et utgangssignal til transduseren som reaksjon på stimuleringen, bestemmelse av i det minste en av frekvensen, amplituden og varigheten til utgangssignalet, og frembringelse av effektutgang til den elektriske motoren som en funksjon av i det minste frekvensen, amplituden og varigheten til utgangssignalet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at effektutgangen tilføres den elektriske motoren dersom amplituden og varigheten til utgangssignalet ved en valgt frekvens er større enn en referanseamplitude og varighet ved den valgte frekvensen.

10. Anordning for elektromagnetisk detektering og styring ved et elektrisk drevet kjøretøy, karakterisert ved en innretning for omforming av likestrøm tilført til kjøretøyet til en effektutgang ved et første nivå, en innretning for å forsyne effekt til en elektrisk motor i kjøretøyet, en innretning for å overvåke den elektriske likestrømseffekten med hensyn til vekselstrømsignal på denne, en innretning for å bestemme i det minste en av en amplitude og varighet av vekselstrømsignalet, og en innretning for å justere effekten ut som en funksjon av i det minste en av amplituden og varigheten av vekselstrømsignalet.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at den innbefatter en innretning for opprettholdelse av effekten ut til den elektriske motoren ved det første nivået som reaksjon på at vekselstrømsignalet er mindre enn en første amplitude for et første tidsintervall, en innretning for å redusere effekten ut til den elektriske motoren fra det første nivået til et andre nivå som reaksjon på at vekselstrømsignalet er større enn den første amplituden for det første tidsintervallet, og en innretning for å opprettholde effekten ut fra den elektriske motoren som reaksjon på at vekselstrømsignalet er større enn en andre amplitude for det første tidsintervallet, hvor den andre amplituden er større enn den første amplituden.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at vedlikeholdsinnretningen vedlikeholder utgangseffekten til motoren ved det første nivået som reaksjon på at vekselstrømsignalet er større enn første amplituden, men for mindre enn det første tidsintervallet.

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert ved at den innbefatter en innretning for å isolere kjøretøyet fra strømforsyningslinjen som reaksjon på at vekselstrømsignalet er større enn den andre amplituden for et andre tidsintervall, hvor det andre intervallet er større enn det første intervallet.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at isolasjonsinnretningen isolerer en av omforrningsinnretningene og tilveiebringer en innretning fra tilførselen av likestrømseffekten.

15. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at den innbefatter en innretning for å stimulere en strømtransduser med en vekselstrøm, en innretning for å detektere et utgangssignal til transduseren som reaksjon på stimuleringen, en innretning for å bestemme i det minste en av frekvensene, amplituden og varigheten av utgangssignalet, og en innretning for å muliggjøre tilførselsirinretningen til å tilveiebringe effekt til den elektriske motoren som en funksjon av i det minste en av frekvensen, amplituden og varigheten til utgangssignalet.

16. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at den innbefatter en innretning for å bestemme en verdi til filterkapasitansen til et inngangsfilter til innretningen for omforming, og en innretning for selektiv justering av effekten ut som en funksjon av verdien til filterkapasitansen.

17. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at den innbefatter en innretning for å verifisere integriteten til en sikring tilknyttet med en eller flere kondensatorer til et inngangsfilter i innretningen for omforming, og en innretning for selektiv justering av effekten ut som en funksjon av integriteten til sikringen.

18. Elektromagnetisk interferensdetektering og styreanordning for bruk med et massetransit-kjøretøy med en elektrisk motor for å tilveiebringe bevegelseskraft til kjøretøy og et fremdriftssystem for omforming av elektrisk effekt tilført til kjøretøyet via en forsyningslinje til en elektrisk effekt som kan nyttes av motoren, hvor fremdriftssystemet tilføres den omformede elektriske effekten til motoren ved et første nivå, karakterisert ved at en strømtransduser for detektering av vekselstrøm på strømforsyningslinjen og for å tilveiebringe et utgangssignal relatert til denne, og en EMI prosessor som mottar utgangssignalet til strømtransduseren og forbundet med fremdriftssystemet for analysering av den detekterte vekselstrømmen over et første tidsintervall og for å bevirke at den elektriske effekten tilført motoren ved fremdriftssystemet justeres som en funksjon av denne.

19. Anordning ifølge krav 18, karakterisert ved at EMI prosessoren signaliserer fremdriftssystemet til å vedlikeholde den elektriske tilførte effekten til motoren av fremdriftssystemet ved det første nivået som reaksjon på at den detekterte vekselstrømmen er mindre enn en første amplitude.

20. Anordning ifølge krav 18, karakterisert ved at EMI prosessoren reduserer den elektriske effekten tilført motoren av fremdriftssystemet fra det første nivået til det andre nivået som reaksjon på at den detekterte likestrømmen overskrider en første amplitude for det første tidsintervallet.

21. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at EMI prosessoren gjenoppretter den elektriske effekten til motoren til det første nivået som reaksjon på at vekselstrømmen faller under den første amplituden for et forutbestemt tidsintervall.

22. Anordning ifølge krav 18, karakterisert ved at EMI prosessoren genererer et signal som bevirker at fremdriftssystemet opphører å tilføre elektrisk effekt til motoren når den detekterte vekselstrømmen overskrider en andre amplitude for det første tidsintervallet med den andre amplituden større enn den første amplituden.

23. Anordning ifølge krav 18, karakterisert ved at den innbefatter en innretning for å stimulere transduseren til å detektere strøm som overskrider en forutbestemt amplitude for et forutbestemt tidsintervall.

24. Ariordning ifølge krav 22, karakterisert ved at kjøretøyet videre innbefatter en kretsbryter anbrakt mellom tilførselslinjen og fremdriftssystemet, at EMI prosessoren bevirker at kretsbryteren åpner og isolerer fremdriftssystemet fra forsyningslinjen i fravær av fremdriftssystemkvitteringen fra EMI prosessorens signal til opphør å tilveiebringe elektrisk effekt til motoren.

25. Anordning ifølge krav 18, karakterisert ved at EMI prosessoren overvåker utgangen til strømtransduseren ved en frekvens korresponderende til styresignalfrekvensen for sporsignalutstyr anvendt i forbindelse med kjøretøyet.

26. Anordning ifølge krav 24, karakterisert ved at EMI prosessoren bevirker at kretsbryteren åpner og isolerer fremdriftssystemet fra tilførselslinjen som reaksjon på at den detekterte vekselstrømmen overskrider den andre amplituden for et andre tidsintervall med det andre intervallet større enn det første intervallet.

27. Elektrisk drevet kjøretøy innbefattende en elektrisk motor for å gi bevegelseskraft til kjøretøyet, et fremdriftssystem for omforming av likestrøm tilført kjøretøyet via en forsyningslinje til en elektrisk utgangseffekt nyttbar av motoren, med den elektriske utgangen tilveiebrakt ved et første nivå, karakterisert ved en EMI detektor innbefattende en strømtransduser for detektering av støy på forsyningslinjen og for å tilveiebringe et utgangssignal relatert til denne, og en styreinnretning forbundet til transduseren og med fremdriftssystemet for å bestemme når utgangen til transduseren overskrider en første amplitude for et første tidsintervall og for å signalisere fremdriftssystemet til å redusere den elektriske utgangseffekten fra det første nivået til et andre nivå som reaksjon på dette.

28. Kjøretøy ifølge krav 27, karakterisert ved at styreren overvåker utgangen til transduseren ved en eller flere av en forutbestemt frekvens eller et bånd av frekvenser.

29. Kjøretøy ifølge krav 27, karakterisert ved at det andre nivået er 50% av det første nivået.

30. Kjøretøy ifølge krav 27, karakterisert ved at styreren bevirker at fremdriftssystemet reduserer utgangseffekten til 0% som reaksjon på transduserens utgang er over en andre amplitude for den første tidsperioden, med den andre amplituden større enn den første amplituden.

31. Kjøretøy ifølge krav 30, karakterisert ved at det innbefatter en kretsbryter anbrakt mellom forsyningslinjen og fremdriftssystemet og forbundet til styreren, idet styreren bevirker at kretsbryteren åpner og isolerer fremdriftssystemet fra forsyningen av likestrøm som reaksjon på at utgangen til transduseren overskrider den andre amplituden for et andre tidsintervall med det andre intervallet større enn det første intervallet.

32. Kjøretøy ifølge krav 30, karakterisert ved at fremdriftssystemet signaliserer styreren når utgangseffekten er redusert til 0%.

33. Kjøretøy ifølge krav 32, karakterisert ved at styreren signaliserer en kretsbryter til å åpne for derved å isolere fremdriftssystemet fra forsyningslinjen i fravær av mottagelse av signalet fra fremdriftssystemet når utgangseffekten er redusert til 0%.