Opublikowano: 20.XL1964 48652 KI 20 i, 29 MKP B 61 1 UKD l/o» Wspóltwórcy wynalazku: inz. Stanislaw Wysocki, mgr inz. Andrzej Koz¬ lowski, mgr inz. Tadeusz Krysztul, inz. Bronis¬ law Beczynski, Ksawery Slawinski Wlasciciel patentu: Polskie Koleje Panstwowe (Centralny Osrodek Badan i Rozwoju Techniki Kolejnictwa), Warszawa (Polska) Magnetyczny czujnik szynowy Przedmiotem wynalazku jest magnetyczny czuj¬ nik szynowy stosowany w ukladach elektrycznych zabezpieczenia ruchu pociagów.Dzialanie automatyki kolejowej zwiazanej z za¬ bezpieczeniem ruchu, oparte jest, miedzy innymi, na oddzialywaniu pociagu na urzadzenia czujniko¬ we, zlokalizowane w okreslonych punktach toru kolejowego.Dotychczas stosowane urzadzenia czujnikowe wykonane sa w postaci tzw. „przycisków szynp- wych", których dzialanie uwarunkowane jest ugie¬ ciem szyny wywolanym naciskiem kól pojazdu szy¬ nowego, znajdujacego sie nad przyciskiem szyno¬ wym. W tym wykonaniu zadzialanie przycisku jest zalezne od wielkosci strzalki ugiecia szyny, która z kolei zalezy znów od ciezaru pojazdu szynowego, jego predkosci, stanu nawierzchni, materialu oraz profilu szyny. Tak duza ilosc niezaleznych od sie¬ bie parametrów, jakie maja wplyw na zadzialanie pneumatycznego przycisku szynowego, powoduje to, ze nie wszystkie pojazdy szynowe wywoluja za¬ dzialanie przycisku. Szczególnie zle pracuja pneu-[ matyczne przyciski szynowe, przy przejezdzaniu lekkich pojazdów szynowych jak np. drezyn.Oprócz pneumatycznych przycisków szynowych stosuje sie takze i magnetyczne czujniki szynowe wykorzystujac obwody magnetyczne przekazników spolaryzowanych w ten sposób, ze przejscie obrze¬ za kola pojazdu szynowego nad czujnikiem powo- 2 duje odksztalcenie pola magnetycznego przekazni¬ ka spolaryzowanego, który przelacza wówczas ze- styczki. Przelaczenie zestyczek przekaznika spola¬ ryzowanego nie nastepuje jednak odrazu w sposób 5 zdecydowany, lecz poprzedzone jest drganiami ko¬ twicy, która dopiero po wykonaniu drgan przylega na przeciag czasu odchylenia pola magnetycznego.Czas trwania drgan kotwicy na skutek odskoków, trwa okolo 6 milisekund. Czas dzialania sily prze- io laczajacej kotwice przy predkosci pociagu 100 km/godz. wynosi okolo 10 milisekund. W zwiazku z tym przy predkosciach pociagu 100 km/godz. i wiekszych, przy przejsciu jednego kola pociagu, w obwodzie elektrycznym czujnika otrzymuje sie 15 trzy krótkie impulsy pochodzace z drgan kotwicy przekaznika spolaryzowanego. W wyniku takiej pracy czujników magnetycznych wymagaja one stosowania dodatkowych urzadzen, tzw. wydluza- czy impulsów. Ponadto znane magnetyczne czujni- 20 ki szynowe maja te wade, ze do zestyczek prze¬ kaznika spolaryzowanego ma dostep powietrze i kurz, co powoduje z czasem zanieczyszczenie ze¬ styków, które mimo mechanicznego zwierania po¬ zostawiaja obwód elektryczny rozwarty. Te dwie 25 zasadnicze wady znanych czujników magnetycz¬ nych znacznie zmniejszaja pewnosc dzialania ma¬ gnetycznych czujników szynowych.Ponadto znane czujniki posiadaja tylko jeden zespól zestyczek, a tym samym nie moga byc uzyte 30 do rozpoznawania kierunku ruchu i pomiaru pred- 48652\ kosci pociagu przechodzacego ponad jednym czuj¬ nikiem.Magnetyczny czujnik szynowy wedlug wynalaz¬ ku, jest pozbawiony powyzszych wad i niedoma- gan poniewaz posiada hermetyczny zestyk magne¬ tyczny, zamiast dotychczas stosowanych przekaz¬ ników spolaryzowanych. Hermetyczny zestyk ma¬ gnetyczny przy przelaczaniu zestyczek nawet przy predkosci pociagu 200 km/godz. nie ulega drganiom i wobec tego nie daje dodatkowych impulsów, któ¬ re moglyby zaklócic bezposrednia wspólprace ma¬ gnetycznego czujnika szynowego z odpowiednim przekaznikiem przelaczajacym zestyki przy pomo¬ cy kotwicy. Ponadto do hermetycznego zestyku magnetycznego nie ma dostepu ani powietrze, ani tez kurz, a tym samym pracuje on bez zadnych za¬ biegów konserwatorskich i to ze znacznie wieksza pewnoscia dzialania niz mozna to osiagnac w czuj¬ nikach magnetycznych opartych na przekaznikach spolaryzowanych.Magnetyczny czujnik szynowy wedlug niniejsze¬ go wynalazku skonstruowany jest w ten sposób, ze hermetyczny zestyk magnetyczny zajmuje wzgle¬ dem szyny prostopadle polozenie i jest umieszczo¬ ny np. nad czterema magnesami, o zgodnych kie¬ runkach strumieni magnetycznych, w ten sposób, ze odchylenie strumienia magnetycznego jednego z magnesów powoduje zadzialanie hermetycznego zestyku. W przypadku zastosowania czujnika do rejestracji kól pojazdów szynowych, odchylenie strumienia magnetycznego jest wywolane przecho¬ dzeniem nad czujnikiem obrzeza kola.Niezbednym warunkiem zadzialania magnetycz¬ nego zestyku hermetycznego jest takie odksztalce¬ nie pola magnetycznego zeby zmiana namagneso¬ wania plytek stykowych hermetycznego zestyku wystarczala do zwierania zestyczek, gdy normal¬ nie sa rozwarte, lub do rozwierania zestyczek, gdy normalnym ich stanem jest stan zwarcia. Aby przy przejsciu jednego obrzeza kola uzyskac tylko jedno zwarcie, lub jedno rozwarcie, hermetyczny zestyk nalezy umiescic prostopadle do szyny, a przechodzace obrzeze kola powinno odchylac po¬ le magnetyczne w obszarze zajetym przez herme¬ tyczny zestyk tylko w jednym kierunku.Poniewaz kolo podczas toczenia sie po szynie ma równiez pewna swobode ruchu w kierunku równo¬ leglym do swej osi, tak iz obrzeze kola moze zbli¬ zac sie do szyny i oddalac od niej w pewnych gra¬ nicach, magnesy powinny byc rozmieszczone w ta¬ ki sposób, zeby przejscie kola zawsze powodowalo wymagane odchylenie pola magnetycznego w ob¬ szarze czujnika niezaleznie od aktualnej odleglosci obrzeza kola od szyny.Na kolejach mozliwe oddalenie obrzeza kola od szyny wynosi conajmniej 60 mm mierzone prosto¬ padle do glówki szyny. Zadawalajace warunki wplywu obrzeza na pole magnetyczne w obszarze czujnika uzyskuje sie stosujac przemyslowe ma¬ gnesy trwale w ilosci czterech zespolów. Gdy do¬ puszczalny swobodny ruch obrzeza kola jest mniej¬ szy, czujnik moze byc wykonany przy uzyciu tylko jednego^ zespolu magnesów okraglych.Magnetyczny czujnik szynowy wedlug wynalaz¬ ku przystosowany jest do umieszczenia w nim wie- 4 cej niz jednego zestyku magnetycznego, dzieki czemu juz przy dwu zestykach magnetycznych, czujnik ten pozwala na dokonywanie rozpoznawa¬ nia kierunku ruchu i' pomiaru predkosci kazdego 5 kola przechodzacego ponad czujnikiem.Magnetyczny czujnik szynowy wedlug wynalaz¬ ku, moze zastapic dotychczasowe przyciski szyno¬ we, a ponadto moze byc uzyty do sterowania sa-. moczynna sygnalizacja przejazdowa uwzgledniaja- 10 ca predkosc i kierunek pociagu, jak równiez moze byc uzyty do liczników osi. We wszystkich przy¬ padkach, w których czas oddzialywania obrzeza kola na czujnik szynowy jest krótszy od czasu po¬ trzebnego na zadzialanie przekaznika sterowanego 15 tym czujnikiem, czas trwania pracy hermetyczne¬ go zestyku magnetycznego mozna wydluzyc przez umieszczenie hermetycznego zestyku magnetyczne¬ go w cewce, przez która w momencie zamkniecia zestyków poplynie prad z kondensatora. Prad ten 20 przeplywajac przez omawiana cewke bedzie pod¬ trzymywal zamkniecie zestyków w czasie zaleznym od stalej czasu rozladowania kondensatora.W tych przypadkach, w których nie jest wska¬ zane umieszczenie hermetycznego zestyku magne- 25 tycznego w cewce, wydluzenie czasu przeplywu pradu w obwodzie sterowanym czujnikiem szyno¬ wym uzyskuje sie bocznikujac hermetyczny zestyk magnetyczny odpowiednio dobranym kondensato¬ rem i oporem. Po zamknieciu zestyków, konden- 30 }?ator rozladowuje sie poprzez Opór i zestyk ma¬ gnetyczny a po rozwarciu zestyku, w obwodzie elektrycznym nadal poplynie prad ladowania kon¬ densatora, a czas przeplywu pradu ladowania kon¬ densatora dla danego owodu jest wartoscia stala. 35 Magnetyczny czujnik szynowy wedlug wynalaz¬ ku moze byc wykonany w dwóch zasadniczych od¬ mianach. Pierwsza odmiana czujnika daje impulsy o dlugosci wprost proporcjonalnej do srednicy ko¬ la i odwrotnie proporcjonalne do predkosci pocia- 40 gu. Druga odmiana czujnika daje impulsy o usta¬ lonej minimalnej dlugosci. Obydwie odmiany mo¬ ga byc wykonane z jednym lub wieloma hermety¬ cznymi zestykami magnetycznymi i w zaleznosci od wymaganego obszaru oddzialywania hermety- 45 czny czujnik szynowy moze byc umieszczony nad jednym okraglym magnesem trwalym lub wieksza iloscia magnesów trwalych skierowanych w jedna strone jednoimiennymi biegunami.Czujnik magnetyczny wedlug wynalazku z je- 50 dnym zestykiem magnetycznym i czterema zespo¬ lami magnesów, jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok czujnika z boku bez obudowy z uwidocznieniem li¬ nii sil pola magnetycznego, fig. 2 — widok czuj- 55 nika z góry z szyna, fig. 3 :— przedstawia schema¬ tycznie postac pola magnetycznego w czasie gdy nadejdzie obrzeze kola, fig. 4 i fig. 5 przedstawia¬ ja wykonanie czujnika z jednym magnesem, fig. 6 przedstawia schematycznie uklad czujnika z cew- 60 ka i kondensatorem, a fig. 7 — z oporem i konden¬ satorem.Magnetyczny czujnik szynowy w odmianie pierwszej wedlug fig. 1 — 3 z jednym hermetycz¬ nym zestykiem magnetycznym sklada sie z herme- 65 tycznego zestyku 1 umocowanego w plycie z two-48652 5 rzywa sztucznego nie pokazanej na rysunku, ze¬ spolów magnesów przednich 2 przyklejonych do stalowej plyty podstawy 12 zlaczonej mocno sruba¬ mi ze stalowa podstawa 3 przykrecona silnie do stopki szyny 4 za pomoca lapki dociskowej 5 i na- 5 kretki mocujacej 6, zespolów magnesów tyl¬ nych 7 przystosowanych do zmiany swego poloze¬ nia wzgledem hermetycznego zestyku magnetycz¬ nego 1 w granicach swoich wewnetrznych otwo¬ rów, oraz sworzni 8 ustalajacych za pomoca pod- 10 kladki 9 i nakretki 13 polozenie tylnych magne¬ sów 7. Zmieniajac polozenie magnesów 7 ustala sie strefe dzialania hermetycznego zestyku magnety¬ cznego z grubsza, a dokladniejsza regulacje prze¬ prowadza sie wkladka regulacyjna 11 do której 15 przymocowana jest plytka regulacyjna wykonana 2. ze stali o malych pozostalosciach magnetycznych.|Calosc jest pokryta niepokazana na rysunku obu¬ dowa z tworzywa sztucznego. Obszar magnetycz¬ nego czujnika szynowego jest wiekszy im blizej 20 magnesów przednich 2 przebiega obrzeze kola.W zwiazku z tym konstrukcja czujnika pozwala na zmiane pionowego polozenia podstawy 12 wraz z magnesami i hermetycznym zestykiem magne¬ tycznym. Uzyskuje sie to przez wkladanie miedzy 25 podstawe 12 i plyte podstawowa 3 odpowiednich podkladek.Figury 4 i 5 przedstawiaja magnetyczny czujnik szynowy wykonany z jednym odpowiednio dobra¬ nym magnesem. Regulacje obszaru dzialania czuj- 30 3* nika uzyskuje sie przesuwajac hermetyczny zestyk magnetyczny prostopadle do szyny. W tej odmia¬ nie hermetyczny zestyk magnetyczny moze miec zestyczki normalnie zwarte lub rozwarte w zalez¬ nosci odpotrzeby. 35 Figura 6 przedstawia uklad czujnika o dzialaniu zwlocznym. Hermetyczny zestyk magnetyczny jest 4# umieszczony w cewce 13, w której powstaje pole magnetyczne poi wplywem pradu rozladowania kondensatora 14 z chwila zwarcia zestyczek. 40 Figura 7 przedstawia uklad czujnika zwlocznego, w którym prad rozladowania kondensatora C prze¬ plywa z chwila rozwarcia zestyku hermetycznego. PL