PL215378B1 - Sposób i układ ostrzegania dla przejazdów kolejowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ ostrzegania dla przejazdów kolejowych. Znajduje on zastosowanie jako samoczynnie działający system sygnalizacji przejazdowej, ostrzegający pojazdy kołowe i pieszych korzystających z przejazdu przed kolizjami z pojazdami szynowymi.

Powszechnie znane są sposoby i układy samoczynnej sygnalizacji ostrzegawczej dla przejazdów kolejowych realizowane według koncepcji uruchamiania urządzeń sygnalizacyjnych za pomocą przekaźników elektrycznych sterowanych czujnikami, z którymi połączone są przewodami roboczymi rozciągniętymi daleko wzdłuż torów.

Znany jest z międzynarodowego zgłoszenia patentowego opublikowanego pod nr WO97/25235 sposób ostrzegania przed zbliżającym się pociągiem polegający na stwierdzaniu obecności pociągu w określonej odległości od skrzyżowania za pomocą magnetometrów, które wykrywają zmiany pola magnetycznego spowodowane obecnością pociągu. W publikacji tej ujawniony jest także układ systemu ostrzegawczego, który zawiera jeden lub więcej czujników umieszczonych w określonej odległości od skrzyżowania, blok kontrolno-sterujący, który odbiera i przetwarza sygnały z czujników oraz urządzenia sygnalizacyjne połączone z tym blokiem. W systemie proponowane są różnego rodzaju środki ostrzegawcze, takie jak środki świetlne ciągłe, realizujące kształt X, światło stroboskopowe, reflektory, środki głosowe, np. dzwony, syreny itp. System ten przewiduje także możliwość umieszczenia pierwszego czujnika obecności pociągu w pierwszej, wcześniej zdefiniowanej odległości od skrzyżowania i drugiego czujnika - w drugiej odległości, w celu określania odległości czasowej między wykryciem pociągu przez pierwszy i drugi czujnik.

Znane są systemy ostrzegawcze dla skrzyżowań dróg z torami, w których wykorzystuje się komunikację satelitarną. W rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym US5890682 urządzenie sygnalizacyjne działające w połączeniu z odbiornikiem GPS umieszczonym w pociągu emituje sygnał do odbiornika usytuowanego przy skrzyżowaniu, wskazujący położenie pojazdu szynowego w stosunku do skrzyżowania. Sygnał jest emitowany w sposób ciągły we wcześniej zdefiniowanych odstępach tak, aby dostarczał danych wystarczających do określenia prędkości i czasu przybycia pojazdu na skrzyżowanie. Informacja jest przetwarzana w urządzeniu na skrzyżowaniu i wysyłany jest z niego sygnał alarmowy do innych zbliżających się do skrzyżowania pojazdów.

System przedstawiony w opisie patentowym US5729213 zawiera czujnikowy układ przełączający z czujnikami nacisku zamontowany przy torach w określonej odległości od skrzyżowania, zależnej od przewidywanej prędkości pociągów, który włącza i wyłącza wyposażony w antenę nadajnik radiowy sygnałów alarmowych umieszczony nad skrzyżowaniem. System może zawierać także zbiór sprzężonych odbiorników sygnałów radiowych w pojazdach i w pociągu, a także centralną jednostkę rejestrującą. Po aktywacji nadajnika sygnałów alarmowych przy skrzyżowaniu, wysyła on radiowy sygnał do ruchomych odbiorników w pojazdach, gdzie może być wykorzystany w indywidualnych urządzeniach alarmowych. Sygnał radiowy jest także wysyłany do centralnej jednostki rejestrującej w celu wykorzystania w różnego rodzaju systemach alarmowych, ratowniczych itp..

Znane sposoby i układy ostrzegawcze dla skrzyżowań dróg szynowych z drogami kołowymi wykorzystują różne sygnały i urządzenia ostrzegawcze i zapewniają różny poziom bezpieczeństwa, przy czym wszystkie charakteryzują się dużym stopniem złożoności i wysokimi kosztami realizacji.

Sposób ostrzegania dla przejazdów kolejowych polegający na generowaniu sygnałów wyjściowych uruchamiających urządzenia sygnalizacyjne przy skrzyżowaniu na podstawie sygnałów ostrzegawczych otrzymywanych z czujników wykrywających pojazd szynowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako sygnały ostrzegawcze wykorzystuje się drgania wzbudzane w szynach przez poruszający się pojazd szynowy i przetwarzane na sygnał elektryczny w umocowanych w szynie przetwornikach wibracji.

Jako źródło sygnałów ostrzegawczych wykorzystuje się drgania akustyczne, hałas pojazdu szynowego przekazywany do szyn przez toczące się koła pojazdu szynowego.

Układ ostrzegania dla przejazdów kolejowych zawierający zespół czujników połączonych z blokiem przetwarzania, blok zasilania i urządzenia sygnalizacyjne według wynalazku charakteryzuje się tym, że zespół czujników stanowią przetworniki wibracji zamocowane do szyn przy skrzyżowaniu, a blok przetwarzania zawiera analizator sygnału wejściowego, ekstraktor efektu Dopplera, zespół kształtowania sygnału wyjściowego i zespół układów pomocniczych.

Analizator sygnału wejściowego zawiera wzmacniacz wejściowy i analizator widma sygnału wejściowego.

PL 215 378 B1

Ekstraktor efektu Dopplera zawiera podukład do określania prędkości zbliżania się pojazdu i podukład tłumienia sygnałów pochodzących od pojazdów oddalających się.

Zespól układów pomocniczych zawiera bloki sterowania, kontroli i rejestracji sygnałów ostrzegawczych.

Dzięki wykorzystaniu energii wibracji wywoływanych w szynach pod naciskiem toczących się po nich kół, rozwiązanie według wynalazku cechuje się prostotą i niskim kosztem, a jednocześnie umożliwia realizację skutecznych systemów zapobiegania przed kolizjami na przejazdach kolejowych bez konieczności izolowania sekcji toru, nie wymaga też układania kabli elektrycznych wzdłuż toru na dużych odległościach. Wynalazek umożliwia także wykorzystanie dodatkowej informacji o kierunku i szybkości zbliżania się pojazdu szynowego, dzięki czemu możliwe są selektywne działania ostrzegawcze.

Przykład realizacji pokazany jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie rozmieszczenie elementów przy skrzyżowaniu, a fig. 2 przedstawia schemat blokowy układu.

Sposób ostrzegania przeznaczony dla skrzyżowań torów pojazdów szynowych z drogami ruchu kołowego i pieszego polega na tym, że jako sygnały ostrzegawcze służące do uruchamiania urządzeń sygnalizacyjnych wykorzystuje się drgania akustyczne, hałas, którego źródłem jest poruszający się pojazd szynowy. Drgania akustyczne przenoszone są przez szyny S. Sygnały te, odbierane przez czujniki wibracji 1 umieszczone w pobliżu skrzyżowania, przetwarzane zostają na sygnały elektryczne sterujące urządzeniami sygnalizacyjnymi 3.

W przykładzie realizacji układ ostrzegania dla przejazdów kolejowych składa się z zespołu dwóch przetworników wibracji 1 zamocowanych trwale do każdej z szyn toru kolejowego TK w bezpośrednim sąsiedztwie jego skrzyżowania z drogą D i połączonych przewodami z blokiem przetwarzania 2, do którego podłączone są urządzenia sygnalizacyjne 3 w postaci głośników usytuowanych przy drodze D krzyżującej się z torem kolejowym TK. Układ zasilany jest przez zespół zasilający 4 - z sieci energetycznej lub z sieci trakcyjnej, zależnie od dostępności w miejscu skrzyżowania. W bloku przetwarzania 2 znajduje się analizator sygnału wejściowego 5, ekstraktor efektu Dopplera 6, zespół kształtowania sygnału wyjściowego 7 oraz wzmacniacz mocy 8 i zespół układów pomocniczych 9. Analizator sygnału wejściowego 5 składa się ze wzmacniacza wejściowego 10, analizatora widma sygnału wejściowego 11 i układu wstępnego kształtowania 12.

Sygnał pierwotny pochodzący z jednego lub obu przetworników wibracji 1 stanowi sygnał wejściowy dla bloku przetwarzania 2, w którym poddawany jest wzmocnieniu, konwersji analogowo-cyfrowej, filtracji, detekcji i analizie, przy czym ekstraktor efektu Dopplera 6 umożliwia określenie prędkości zbliżania się pojazdu szynowego, pozwalające odzwierciedlać ją odpowiednią barwą ostrzegawczego sygnału świetlnego, a także całkowicie wytłumiać sygnały pochodzące od pociągów oddalających się po przejechaniu przez dany przejazd. Na podstawie tych operacji w bloku przetwarzania 2 kształtowane są sygnały wyjściowe, ostrzegający lub kasujący, wzmacniane i podawane na wyjście bloku przetwarzania 2, skąd przesyłane są za pomocą kabla lub bezprzewodowo, jako sygnały sterujące do urządzeń sygnalizacyjnych 3. Sygnały te odpowiednio uruchamiają lub wyłączają dowolne, zainstalowane na skrzyżowaniu ostrzegawcze urządzenia sygnalizacyjne, np. świetlne lub dźwiękowe. Detekcja i kształtowanie sygnałów dokonywane jest z nastawialnym progowaniem, w zależności od wymaganego czasu i odległości ostrzegania oraz czasu i poziomu kasowania. Widmo wyjściowe dźwiękowego sygnału ostrzegawczego może być kształtowane w sposób dostosowujący go do charakterystyk czułości słuchu ludzkiego i wybranych gatunków zwierząt.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia uruchamianie dowolnego rodzaju sygnalizacji ostrzegawczej, optycznej i akustycznej lub np. zapór mechanicznych na skrzyżowaniach dróg samochodowych lub przejść dla pieszych z drogami pojazdów szynowych, w szczególności torami kolejowymi lub tramwajowymi. Dzięki dużej prędkości propagacji drgań mechanicznych w szynach, rzędu kilku tysięcy m/s, zależnie od gatunku stali, czyli około 17 razy większej niż w powietrzu, docierają one do urządzenia zainstalowanego przy skrzyżowaniu z wyprzedzeniem co najmniej 1 minuty przed momentem dojechania tam pojazdu szynowego. Przy dobraniu odpowiedniego progu detekcji elektrycznego sygnału pierwotnego pochodzącego od tych drgań (w zależności od przewidywanej prędkości pociągu na danym odcinku), zapewnia to możliwość wygenerowania odpowiednich sygnałów wtórnych, ostrzegawczego i gaszącego, odpowiednio włączających i wyłączających sygnalizację na skrzyżowaniu.

Claims (6)

1. Sposób ostrzegania dla przejazdów kolejowych polegający na generowaniu sygnałów wyjściowych uruchamiających urządzenia sygnalizacyjne przy skrzyżowaniu na podstawie sygnałów ostrzegawczych otrzymywanych z czujników wykrywających pojazd szynowy, znamienny tym, że jako sygnały ostrzegawcze wykorzystuje się drgania wzbudzane w szynach (S) przez poruszający się pojazd szynowy i przetwarzane na sygnał elektryczny w umocowanych w szynie przetwornikach wibracji (1).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako źródło sygnałów ostrzegawczych wykorzystuje się drgania akustyczne, hałas pojazdu szynowego przekazywany do szyn (S) przez toczące się koła pojazdu szynowego.

3. Układ ostrzegania dla przejazdów kolejowych zawierający zespół czujników połączonych z blokiem przetwarzania, blok zasilania i urządzenia sygnalizacyjne, znamienny tym, że zespół czujników stanowią przetworniki wibracji (1) zamocowane do szyn (S) przy skrzyżowaniu, a blok przetwarzania (2) zawiera analizator sygnału wejściowego (5), ekstraktor efektu Dopplera (6), zespół kształtowania sygnału wyjściowego (7) i zespół układów pomocniczych (9).

4. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że analizator sygnału wejściowego (5) zawiera wzmacniacz wejściowy (10) i analizator widma sygnału wejściowego (11).

5. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że ekstraktor efektu Dopplera (6) zawiera podukład do określania prędkości zbliżania się pojazdu i podukład tłumienia sygnałów pochodzących od pojazdów oddalających się.

6. Układ według zastrz. 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że zespół układów pomocniczych (9) zawiera bloki sterowania, kontroli i rejestracji sygnałów ostrzegawczych.