PL195187B1 - Sposób i instalacja do pomiaru prędkości pojazdu szynowego - Google Patents

Abstract

1. Sposób pomiaru predkosci pojazdu wy- posazonego w antene i poruszajacego sie po torze z dwoma szynami w postaci odcinków nazywanych „odcinkami-blokami” rozdzielonych zlaczami elektrycznymi, przy czym kazde zla- cze elektryczne sklada sie z dwóch bloków strojeniowych (TU.F1 i TU.F3) i okreslonego odcinka torów usytuowanego pomiedzy nimi, przy czym kazdy z bloków strojeniowych umoz- liwia sprzezenie mocy z sasiednim odcinkiem torów spelniajacym role odcinka-bloku, zna- mienny tym, ze wykrywane sa co najmniej dwie nieciaglosci pradu lub napiecia sygnalu dostrzegane przez antene, która jest obecna w pojezdzie poruszajacym sie po torach, w bez- posredniej bliskosci pierwszego i drugiego blo- ku strojeniowego tego samego zlacza elek- trycznego (TU.F1 i TU.F3), w celu pomiaru predkosci pojazdu poruszajacego sie po torach. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu pomiaru prędkości pojazdu poruszającego się po torze typu szynowego.

Niniejszy wynalazek dotyczy również instalacji do realizacji tego sposobu.

Techniczne tło wynalazku

Proponowano już rozmaite systemy do wyznaczania prędkości pociągu poruszającego się po torze. W szczególności sugerowano użycie czujnika usytuowanego na osi w celu określenia prędkości pociągu poruszającego się po torach. Ta prędkość nie zawsze jest jednak wystarczająco dokładnie oznaczona i w szczególności może nie uwzględniać ryzyka pojawiającego się wtedy, gdy koło ślizga się z takiej przyczyny, jak warunki klimatyczne (mróz lub śnieg) albo obecność liści na szynach.

Proponowano również umieszczenie dwóch lub trzech czujników na różnych osiach w celu uzyskania większej dokładności. Jednakże to nie wystarcza z punktu widzenia kontroli ryzyka.

Dobrze znaną praktyką jest również rozmieszczanie latarni wzdłuż torów celem pomiaru prędkości pojazdu poruszającego się po torach. W tym przypadku latarnie, rozmieszczone w znanych i stałych odległościach, emitują sygnały. Pojazd przejeżdżający blisko tej latarni wykrywa za pomocą anteny minięcie pierwszej latarni i mierzy czas, jaki upływa do chwili minięcia drugiej latarni. Prędkość można łatwo wyliczyć przy znanej odległości pomiędzy dwiema latarniami i czasie potrzebnym na pokonanie tej odległości przez pojazd. Niemniej jednak, latarnie rozmieszcza się w stosunkowo dużej odległości od siebie i to w zasadzie oznacza pomiar przeciętnej prędkości na pokonywanym dystansie.

W dokumencie WO97/12796 zaproponowano również użycie wykalibrowanej latarni do prawie natychmiastowego wyznaczania prędkości pojazdu przejeżdżającego w jej pobliżu. Ta latarnia emituje pole magnetyczne, i za pośrednictwem anteny umieszczonej na pojeździe, pojazd może wykrywać chwilę wejścia i wyjścia z tego pola magnetycznego. Na tej podstawie oblicza się czas potrzebny na minięcie przez pojazd pola magnetycznego i w ten sposób wylicza się jego prędkość. Ten sposób ma tę wadę, że wymaga rozmieszczania latarni w regularnych odstępach wzdłuż toru.

Co więcej, dobrze znaną praktyką jest dzielenie toru na odcinki nazywane „odcinkami-blokami”, które są rozdzielone złączami elektrycznymi. Złącze elektryczne składa się z dwóch bloków strojeniowych działających jak sprzężenie mocy dla odcinków torów sąsiadujących z każdym blokiem strojeniowym i dla krótkiego odcinka torów usytuowanego pomiędzy tymi dwoma blokami strojeniowymi (15 do 30 metrów). Zwykle pierwszy blok strojeniowy działa jako nadajnik z określoną częstotliwością, podczas gdy drugi blok strojeniowy funkcjonuje jako odbiornik z inną częstotliwością. Działanie złącza elektrycznego ma na celu po pierwsze zapobieganie propagacji sygnału od jednego obwodu torów do sąsiedniego obwodu torów, a po drugie sprzężenie nadajnika i odbiornika z torem.

Znane ponadto jest wykorzystanie złączy elektrycznych do wykrywania przejazdu pociągu. Podczas przejazdu pociągu tworzy się zwarcie pomiędzy dwoma szynami poprzez osie pociągu i w ten sposób możliwe staje się wykrycie położenia tego pociągu w stosunku do nadajnika w oparciu o zmianę prądu w torze. W szczególności zaobserwowano, że prąd o częstotliwości F1 w szynie przed osią jest duży w chwili, zanim oś minie pozycję nadajnika, i podlega silnej nieciągłości w chwili mijania nadajnika przez oś.

W dokumencie GB-A-2 153 571 opisuje się przykład zespołu obwodu torowego, który szczególnie dobrze nadaje się dla krótkiego obwodu torowego o długości mniejszej niż 40 m, i który można stosować w systemach tranzytowych kolei podziemnych.

Wspomniano w tym dokumencie, że pomiędzy szynami wytwarza się zwarcie elektryczne, i że około 6 metrów dalej przyłączona jest jednostka sterująca sygnałami AC, która dostraja uformowaną w ten sposób pętlę do rezonansu, do częstotliwości wybranego sygnału torowego. Jednostki sterujące zawierają kondensator, którego wartość dobiera się tak, aby dostroić się do rezonansu, oraz transformator, którego jedno uzwojenie jest połączone szeregowo z kondensatorem, przy czym nadajnik lub odbiornik sygnałów obwodu torowego jest połączony za pomocą drugiego uzwojenia transformatora.

Cel wynalazku

Celem wynalazku jest dostarczenie rozwiązania, które może zaoferować maksymalne bezpieczeństwo w kontekście pomiaru prędkości pojazdu poruszającego się po torach typu szynowego.

W szczególności celem niniejszego wynalazku jest zaproponowanie sposobu, który pozwoli na oszacowanie przeciętnej prędkości niezależnie od źródeł błędów wynikających przykładowo z poślizgu

PL 195 187 B1 i blokowania osi i który będzie oparty na wykrywaniu, w chwili przejazdu pociągu, złączy oddzielających poszczególne obwody torów.

Celem wynalazku jest zaproponowanie systemu, który będzie nie będzie wymagał instalowania latarni wzdłuż torów.

W szczególności celem tego wynalazku jest wykorzystanie już istniejących urządzeń do lokalizacji pociągu, które składają się z obwodów torowych ze złączami elektrycznymi.

Główne charakterystyczne elementy wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu pomiaru prędkości pojazdu wyposażonego w antenę i poruszającego się na torach z dwóch szyn w postaci odcinków nazywanych „odcinkami-blokami”, rozdzielonych złączami elektrycznymi, przy czym każde złącze elektryczne składa się z dwóch bloków strojeniowych i określonego odcinka torów usytuowanego pomiędzy nimi, przy czym każdy z bloków strojeniowych umożliwia sprzężenie mocy z sąsiednim odcinkiem torów spełniającym rolę odcinkabloku, znamienny tym, że wykrywane są co najmniej dwie nieciągłości prądu lub napięcia sygnału dostrzegane przez antenę, która jest obecna w pojeździe poruszającym się po torach w bezpośredniej bliskości pierwszego i drugiego bloku strojeniowego tego samego złącza elektrycznego, w celu pomiaru prędkości pojazdu poruszającego się po torach.

Pierwszą nieciągłość uzyskuje się w chwili, gdy oś mija poziom pierwszego bloku strojeniowego, dla częstotliwości pierwszego bloku strojeniowego.

Drugą nieciągłość uzyskuje się przez wywołanie działania elektrycznego przy częstotliwości pierwszego bloku strojeniowego. Tę drugą nieciągłość uzyskuje się przez wytworzenie pola elektrycznego lub magnetycznego w obszarze drugiego bloku strojeniowego. To pole elektryczne lub magnetyczne jest generowane przez prąd, który jest proporcjonalny do prądu emitowanego przez napięcie wprowadzane do pierwszego bloku strojeniowego. To pole jest generowane bezpośrednio przez prąd emitowany przez to napięcie.

Zgodnie z inną postacią, działaniem elektrycznym jest napięcie wprowadzane szeregowo z napięciem przy drugiej częstotliwości drugiego bloku strojeniowego. To napięcie wprowadzane szeregowo jest proporcjonalne do tego, które jest wprowadzane do pierwszego bloku strojeniowego.

Zgodnie z inną postacią wynalazku, działaniem elektrycznym jest wprowadzenie prądu do generatora napięcia obecnego w drugim bloku strojeniowym, przy czym ten prąd przepływa w pętli utworzonej pomiędzy szynami, jest proporcjonalny do prądu emitowanego przez napięcie wprowadzane na pierwszy blok strojeniowy.

Sygnał wykrywany przez antenę na pokładzie pojazdu poruszającego się po torach jest filtrowany przy częstotliwości napięcia wprowadzanego do pierwszego bloku strojeniowego.

Niniejszy wynalazek dotyczy również instalacji do realizacji sposobu opisanego wyżej, w której tor jest zorganizowany w postaci odcinków-bloków rozdzielonych złączami elektrycznymi, przy czym każde złącze składa się z co najmniej dwóch bloków strojeniowych i krótkiego odcinka torów usytuowanego pomiędzy nimi. Ta instalacja zawiera środki do generowania co najmniej dwóch nieciągłości prądowych lub napięciowych w sygnale odbieranym przez antenę obecną w pojeździe poruszającym się po torach w bezpośredniej bliskości pierwszego i drugiego bloku tego samego złącza elektrycznego.

Krótki opis rysunku

Na fig. 1 pokazano równoważny schemat elektryczny złącza elektrycznego.

Na fig. 2 pokazano schemat równoważny obwodu torowego pomiędzy dwoma złączami elektrycznymi pokazanymi na fig. 1.

Figura 3 pokazuje wpływ osi na prąd w szynach przed osiami, zanim one przejadą.

Na fig. 4 pokazano wpływ osi na prąd w szynach po przejechaniu osi.

Na fig. 5 pokazano wykres prąd w szynach przed osiami, zgodnie z dotychczasowym stanem techniki.

Na fig. 6, 7 i 8 pokazano kilka różnych postaci wykonania wynalazku.

Na fig. 9 pokazano wykres prądu w szynach przed osią, zgodnie z wynalazkiem.

Szczegółowy opis kilku korzystnych przykładów wykonania

Pokazane na fig. 1 złącze elektryczne składa się z pierwszego bloku strojeniowego TU.F1 usytuowanego z pierwszej strony (z lewej), który będzie służyć jako nadajnik w celu generowania napięcia w torach o częstotliwości F1 i umożliwienia sprzężenia mocy pierwszej strony (lewej) toru sąsiadującego z blokiem strojeniowym. Drugi blok strojeniowy TU.F3, usytuowany w odległości 15 do 30 metrów, umożliwia sprzężenie mocy dla drugiej części toru (z prawej) sąsiadującej z tym blokiem stroje4

PL 195 187 B1 niowym. Ten drugi blok strojeniowy służy za odbiornik dla częstotliwości F3. Mógłby on opcjonalnie służyć również za nadajnik, co umożliwiłoby generowanie napięcia o częstotliwości F3.

Na fig. 2 pokazano obwód torowy składający się z kilku odcinków torów zorganizowanych w odcinki-bloki i rozdzielone złączami elektrycznymi, przy czym każde składa się z dwóch bloków sprzężonych parami. Dla częstotliwości F1 obydwa bloki strojeniowe TU.F1 i TU.F1' są równoważne pojemności realizującej strojenie odcinka torów (odcinek-blok 1) zawartego pomiędzy tymi dwoma blokami, podczas gdy obydwa bloki strojeniowe TU.F3 i TU.F3' są równoważne zwarciom przy tej samej częstotliwości (F1). Przy częstotliwości (F3) sąsiednich odcinków torów, działanie bloków strojeniowych jest wtedy odwrotne.

Jak pokazano na fig. 3 i 4, pomiędzy szynami 1 i 2 tworzy się bocznik lub zwarcie, gdy oś 3 mija ten punkt. Zwłaszcza zmienia się zachowanie prądu I generowanego przy częstotliwości F1 i występującego w torze 1 przed osią 3.

Jak to pokazano na fig. 5, prąd I przy częstotliwości F1 pozostaje duży aż do chwili, w której oś zbliży się do nadajnika TU.F1, który generuje sygnał o częstotliwości F1. Na poziomie tego nadajnika widać, że prąd I o częstotliwości F1 gwałtownie spada, powodując pierwszą nieciągłość 7 w tym punkcie. Na fig. 5 pokazano szczegółowo zachowanie prądu I przed osią z uwzględnieniem położenia nadajnika TU.F1 na osi x służącej za punkt odniesienia, podczas gdy TU.F3 jest usytuowany w odległości 18 m.

Niniejszy wynalazek polega na wytworzeniu drugiej nieciągłości 8 w bezpośredniej bliskości drugiego bloku strojeniowego TU.F3 i wykorzystanie tych obydwu nieciągłości występujących w znanej odległości w celu obliczenia przeciętnej prędkości pociągu pomiędzy dwoma miejscami, w których te nieciągłości występują.

W tym celu przewiduje się wykrywanie na pokładzie pociągu sygnału wywoływanego przez pole magnetyczne generowane przez prąd I. W szczególności napięcie V uzyskiwane przez filtrowanie sygnałów antenowych w dobrze znany sposób będzie proporcjonalne do prądu I występującego w szynach przed osią 3. Ten sygnał jest wyłapywany przez co najmniej jedną antenę dobrze znanego typu usytuowaną przed pierwszą osią 3. Sygnał jest filtrowany przy częstotliwości F1 w celu umożliwienia wykrycia obydwu nieciągłości 7 i 8 prądu I. Jeden lub więcej innych sygnałów o tej samej częstotliwości F3 lub o innych częstotliwościach można również wykorzystać do wykrywania innych par nieciągłości występujących w innych obwodach toru.

Zgodnie z pierwszym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, który bardziej szczegółowo pokazano na fig. 6, sugeruje się umieszczenie pętli 4 pomiędzy szynami 1 i 2 blisko bloku TU.F3, działającej jako nadajnik i równoznacznej zwarciu przy częstotliwości F3. Ta pętla 4 jest zasilana prądem o częstotliwości F1, który jest korzystnie proporcjonalny do prądu w bloku TU.F1. Jest on korzystnie połączony szeregowo z tym blokiem. Korzystnie pole magnetyczne generowane przez pętlę 4 wytwarza drugą nieciągłość 8 wymaganą do realizacji sposobu według tego wynalazku.

Zgodnie z innym korzystnym przykładem wykonania tego wynalazku, który bardziej dokładnie pokazano na fig. 7, proponuje się połączenie generatora 5 napięcia przy częstotliwości F1 szeregowo z blokiem TU.F3. W tym przypadku blok TU.F3 jest równoważny zwarciu dla częstotliwości F1. Generator 5 jest korzystnie zasilany z zasilacza dla bloku TU.F1.

Drugą nieciągłość 8 będzie się uzyskiwać podczas mijania bloku TU.F3 (oś x = 18 m), przy czym napięcie jest proporcjonalne do napięcia bloku TU.F1 (nadajnik o częstotliwości F1).

Zgodnie z innym przykładem wykonania pokazanym na fig. 8, generator 6 prądu jest połączony równolegle z zaciskami bloku TU.F3. Generowany w ten sposób prąd przepływa w pętli 9 umieszczonej pomiędzy dwoma szynami 1 i 2, wytwarzając w ten sposób pole magnetyczne, które daje się wykrywać w tym punkcie. Generator 6 o częstotliwości F1 jest korzystnie usytuowany szeregowo z blokiem TU.F1, wytwarzając w ten sposób drugą pożądaną nieciągłość 8.

Na fig. 9 pokazano prąd I w funkcji pokonywanej odległości na szynach przy ustawieniu bloku TU.F3 wytwarzającego pierwszą nieciągłość w punkcie 0, a drugiego bloku TU.F3 wytwarzającego drugą nieciągłość w punkcie 18 m. Na pokładzie można wykryć sygnał przez filtrowanie sygnałów anteny przy częstotliwości F1 i wykryć obecność dwóch nieciągłości 7 i 8, których opadające zbocza są związane z dokładnym położeniem bloków TU.F1 i TU.F3.

W znany sposób wykrywanie tych dwóch nieciągłości przetwarza się za pomocą mikroprocesora umożliwiającego określenie interwału czasowego pomiędzy wykryciem tych nieciągłości.

Zwykle znajomość dokładnej odległości pomiędzy blokami TU.F1 i TU.F3 umożliwi obliczenie przeciętnej prędkości pojazdu poruszającego po tym torze pomiędzy dwoma blokami TU.F1 i TU.F3.

PL 195 187 B1

Można zauważyć, że w szczególnie korzystny sposób koszt instalacji dodatkowego urządzenia jest stosunkowo niski, umożliwiając tym samym uzyskanie stosunkowo dokładnego pomiaru prędkości pociągu poruszającego się po torze. Ponadto pomiar tej prędkości pozostaje np. niezależny od dokładnego ustawienia latarni, których przesunięcie mogłoby mieć miejsce w przypadku prac konserwacyjnych na torze, zjawisk klimatycznych, ślizgania się kół itp.

Claims (17)

1. Sposób pomiaru prędkości pojazdu wyposażonego w antenę i poruszającego się po torze z dwoma szynami w postaci odcinków nazywanych „odcinkami-blokami” rozdzielonych złączami elektrycznymi, przy czym każde złącze elektryczne składa się z dwóch bloków strojeniowych (TU.F1 i TU.F3) i określonego odcinka torów usytuowanego pomiędzy nimi, przy czym każdy z bloków strojeniowych umożliwia sprzężenie mocy z sąsiednim odcinkiem torów spełniającym rolę odcinka-bloku, znamienny tym, że wykrywane są co najmniej dwie nieciągłości prądu lub napięcia sygnału dostrzegane przez antenę, która jest obecna w pojeździe poruszającym się po torach, w bezpośredniej bliskości pierwszego i drugiego bloku strojeniowego tego samego złącza elektrycznego (TU.F1 i TU.F3), w celu pomiaru prędkości pojazdu poruszającego się po torach.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszą niedągłość uzyskuje się w chwiil, w której oś mija poziom pierwszego bloku strojeniowego dla częstotliwości (F1) tego pierwszego bloku strojeniowego (TU.F1).

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, tym, że drugą uzyskuje się przez wywołanie działania elektrycznego przy częstotliwości (F1) pierwszego bloku strojeniowego (TU.F1).

4. Sposób według zas^z. 3, t^r^, że drugą, nie ciągłość uzysk^e się preez wytworzenie pola elektrycznego lub magnetycznego w bliskości drugiego bloku strojeniowego (TU.F3).

5. Sposób według jednego z poprzednich , znamienny tym, że pole elektryczne lub magnetyczne jest generowane za pośrednictwem prądu, który jest proporcjonalny do prądu emitowanego przez napięcie wprowadzane na pierwszy blok strojeniowy (TU.F1).

6. Sposób według zas-trz. 5, znamienny tym, że pde jess generowane preez prąd emitowany przez to napięcie.

7. Sposób według jednego z zassi^. 1 do 3, znamienny t^r^, że działaniem elekkrycznym jess napięcie wprowadzane szeregowo z napięciem o drugiej częstotliwości (F3) drugiego bloku strojeniowego (TU.F3).

8. Sposób według zas^z. 7, znamienny tym, że napięciewprowaddaneszereeowojess prc^o^emocjonalne do napięcia wprowadzanego do pierwszego bloku strojeniowego (TU.F1).

9. Sposób według jednego z zassrz. 1 do 3, znamienny t^r^, że działaniem elektΓycznym jess wprowadzanie prądu do generatora napięcia, który występuje w drugim bloku strojeniowym (TU.F3), i że ten prąd przepływa przez pętlę usytuowaną pomiędzy szynami.

10. Sposób według zassrz. 9, znamienny tym, że ten p^d jess proporcjonalny do pr^ądu emiiowanego przez napięcie wprowadzane do pierwszego bloku strojeniowego (TU.F1).

11. Sposób wedługzassrz. Ί0, znamiennytym, że tonsygnaa jess nitrowany przyczęsScOllwości (F1) napięcia wprowadzanego do pierwszego bloku strojeniowego (TU.F1).

12. Inssalacca do reallza^j sposobu według jednego z poprzednich z^^st^^^i^^ri, w kkc^r^^j tor jess zorganizowany w postaci odcinków-bloków rozdzielonych złączami elektrycznymi, przy czym każde złącze składa się z co najmniej dwóch bloków strojeniowych (TU.F1 i TU.F3) i krótkiego odcinka torów usytuowanego pomiędzy nimi, znamienna tym, że zawiera środki do generowania co najmniej dwóch nieciągłości prądowych lub napięciowych w sygnale dostrzeganym przez antenę obecną w pojeździe poruszającym się po torach w bezpośredniej bliskości pierwszego i drugiego bloku (TU.F1 i TU.F3) tego samego złącza elektrycznego.

13. Instalaqa według zastrz. 12, znamienna tym, że te środki stanowi pętla (4) usytuowana w pobliżu drugiego bloku strojeniowego (TU.F3) i zasilana prądem o częstotliwości (F1) pierwszego bloku strojeniowego (TU.F1).

14. Instalacja według zastrz. 13, znamienna tym, że ta pętla jest usytuowana szeregowo z pierwszym blokiem strojeniowym (TU.F1).

PL 195 187 B1

15. Instalacja według zastrz. 12, znamienna t^r^, że te środki stanowi g^^^^r^tc^r (5) napięcia o częstotliwości (F1) pierwszego bloku strojeniowego (TU.F1) połączony szeregowo z drugim blokiem strojeniowym (TU.F3).

16. według zas^z. 12. znamienna tym. że to urządzenie j ess generatorem ((5) prądu połączonym szeregowo z nadajnikiem drugiego bloku strojeniowego (TU.F3) za pośrednictwem pętli umieszczonej pomiędzy szynami.

17. ^salacca według j ednego z zas^z. 12 do 16, znamienna t\^m, że antena na pokładzie pojazdu jest umieszczona przed pierwszą osią (3) razem z obwodem odbiornika połączonego z anteną i zaopatrzonego w zestaw filtrów ustawionych na częstotliwość F1.