SK500542012A3 - Device for detecting poor conductivity between wheel of rail vehicle and rail - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi kolesom koľajového vozidla a koľajnicou. Koľajové vozidlo prechádza svojimi kolesami, umiestnenými na nápravách, po koľajniciach.

Doterajší stav techniky

V Českej republike aj v zahraničí občas dochádza k železničným nehodám spôsobeným čiastočnou alebo úplnou izoláciou koľajového vozidla od koľajníc, čím je znemožnená detekcia tohto koľajového vozidla zabezpečovacím zariadením, využívajúcim na svoju činnosť meranie odporu, resp. vodivosti, medzi oboma koľajnicovými pásmi železničných koľajníc. Izolácia nastáva v dôsledku znečistenia jazdnej plochy koľajnice nežiadúcim materiálom s izolačnými vlastnosťami, napr. hrdzou, vysypaným prevážaným substrátom či pieskom používaným na zlepšenie trakčných a brzdových vlastností železničných vozidiel.

CZ PV 2008-605 opisuje zariadenie na odstraňovanie brzdového piesku zo železničných koľajníc. Toto zariadenie odstraňuje za prvou nápravou vozidla už nežiadúci brzdový piesok z temena koľajníc, a to čistiacimi tryskami a prípadne elektromagnetickými prísavkami.

Zariadenie sa spúšťa od povelu rušňovodiča na zahájenie pieskovania, a teda toto zariadenie nemusí reagovať, pokiaľ dôjde k technickej chybe na pieskovači a ten pieskuje bez povelu rušňovodiča, rovnako tak nemusí reagovať na piesok, ktorý zostal na koľajnici od predchádzajúceho vlaku, či na iné znečistenie. Indikácia znečistenia temien koľajníc sa uskutočňuje optoelektronickou cestou. V uvedenom riešení je optoelektronický snímač aktivovaný tiež len po vedomom použití pieskovača. Značnou nevýhodou optoelektronickej kontroly čistoty temien koľajníc je náročnosť na údržbu, predovšetkým čistenie optického systému umiestneného v prostredí s vysokou prašnosťou. Ďalej môže dochádzať k narušeniu činnosti optoelektronickej kontroly vírením snehu či ďalších objektov nachádzajúcich sa v koľajisku, ako drobného smetia, spadnutého lístia a pod. Otázkou je aj účinnosť procesu odstraňovania brzdového piesku pri vlhkom počasí alebo pokiaľ je znečisťujúca substancia lepivá, ako je napr. íl.

CZ PV 2009-809 opisuje zapojenie na indikáciu znečistenia temien železničných koľajníc s využitím zisťovania intenzity detekčného prúdu koľajového obvodu. Tento systém síce nemá nepriaznivé vlastnosti popísané vyššie, má však iné nevýhody. Výhodou je zapojenie elektrickej kontroly vodivosti styku kolesa s koľajnicou, ktorá je na rozdiel od optickej kontroly nezávislá na vplyve počasia, prachu, snehu a ďalších nečistôt v ovzduší. Toto zariadenie je však viazané na detekčný prúd koľajového obvodu, t.j. je schopné činnosti len vo vnútri koľajového obvodu a nie je schopné zistiť stratu vodivosti ešte pred vjazdom do neho. Nie je schopné rozoznať stratu vodivosti všetkých náprav zároveň, prípadne zníženie vodivosti na všetkých nápravách v rovnakej miere. Zariadenie pri jazde mimo koľajových obvodov úplne regulárne hlási stav „bez signálu“, čo je naopak pri jazde v koľajovom obvode stav poruchový, a nie je teda schopné rozoznať, či je neprítomnosť signálu len prevádzkový stav mimo koľajového obvodu, alebo poruchový stav vo vnútri koľajového obvodu. Značný prevádzkový rozptyl intenzít detekčných prúdov v jednotlivých koľajových obvodoch tiež nedáva istotu, či malá intenzita prúdu v konkrétnom koľajovom obvode je prevádzkový stav alebo je spôsobená zhoršenou vodivosťou medzi kolesom koľajového vozidla a koľajnicou, a týmto konkrétnym koľajovým obvodom bude vyhodnotená len ako zvýšený zvod medzi koľajnicami, a nie ako obsadenie koľajového obvodu vozidlom.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstráni alebo podstatne obmedzí zariadenie na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi kolesom koľajového vozidla a koľajnicou podľa tohto vynálezu. Podstata tohto vynálezu spočíva v tom, že na aspoň jednej náprave koľajového vozidla je umiestnený nápravový transformátor, ktorého primárne vinutie, cez ktoré preteká primárny prúd, je pripojené ku generátoru, a ktorého sekundárne vinutie, v ktorom sa indukuje sekundárne napätie vyvolávajúce sekundárny prúd, je tvorené priamo Časťou nápravy. Medzi generátorom a nápravovým transformátorom je zapojený snímač primárneho prúdu a/alebo na náprave s nápravovým transformátorom je umiestnený snímač sekundárneho prúdu. Každý z týchto snímačov je pripojený k vyhodnocovaciemu obvodu na vydanie výstupného signálu pri zistenej zhoršenej vodivosti. Primárny prúd je zisťovaný cez prúdový snímač primárneho prúdu, sekundárny prúd je zisťovaný cez prúdový snímač sekundárneho prúdu.

Hlavnou výhodou tohto vynálezu je, že zariadenie podľa tohto vynálezu umožňuje priebežne zisťovať pokles vodivosti medzi kolesom a koľajnicou na všetkých tratiach, elektrifikovaných aj neelektrifikovaných, s koľajovými obvodmi aj bez nich, s izolovaným koľajiskom aj s koľajnicami vodivo spojenými. Výstupný signál o strate vodivosti je možné použiť na informovanie rušňovodiča a/alebo je možné ho pomocou rádia preniesť na príslušné pracovisko prevádzkovateľa dopravnej cesty. Pokiaľ nie sú na koľajovom vozidle prítomné uzemňovače trakčného alebo vykurovacieho prúdu, ďalej označované len ako uzemňovače trakčného prúdu, je postačujúce využiť len jedno zariadenie podľa tohto vynálezu, napr. na motorovom hnacom vozidle alebo riadiacom voze.

V prípade, že koľajové vozidlo má nápravy opatrené uzemňovačmi trakčného prúdu prepojenými vnútorným prepojením, je okrem nápravového transformátoru umiestneného na jednej z náprav umiestnený na druhej z náprav ďalší nápravový transformátor. Na jednej z náprav koľajového vozidla je teda umiestnený nápravový transformátor, ktorého primárne vinutie, cez ktoré preteká primárny prúd, je pripojené ku generátoru; a ktorého sekundárne vinutie, v ktorom sa indukuje sekundárne napätie vyvolávajúce sekundárny prúd je tvorené priamo časťou nápravy. Medzi generátorom a nápravovým transformátorom je zapojený snímač primárneho prúdu a/alebo na náprave s transformátorom je umiestnený snímač sekundárneho prúdu. Každý z týchto snímačov je pripojený k vyhodnocovaciemu obvodu na vydanie výstupného signálu pri zistení zhoršenej vodivosti.

Na druhej z náprav je potom umiestnený ďalší nápravový transformátor, ktorého primárne vinutie, cez ktoré preteká jeho primárny prúd, je pripojené k ďalšiemu generátoru; a ktorého sekundárne vinutie, v ktorom sa indukuje sekundárne napätie vyvolávajúce sekundárny prúd, je tvorené priamo časťou ďalšej nápravy. Medzi ďalším generátorom a ďalším nápravovým transformátorom je zapojený ďalší snímač primárneho prúdu a/alebo na náprave s ďalším nápravovým transformátorom je umiestnený ďalší snímač sekundárneho prúdu. Každý s týchto ďalších snímačov je pripojený k ďalšiemu vyhodnocovaciemu obvodu na vydanie výstupného signálu na zistenie zhoršenej vodivosti. Takže každá z náprav obsahuje zariadenie na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi kolesom koľajového vozidla a koľajnicou. Vhodným zapojením najmenej dvoch zariadení podľa tohto vynálezu je teda možné eliminovať nepriaznivý vplyv uzemňovačov trakčného prúdu a ich vnútorného prepojenia na vznik nežiaducich obchádzkových ciest pre signál zisťujúci zhoršenie vodivosti medzi kolesom a koľajnicou.

Ďalej je výhodné, keď zariadenie na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi kolesom koľajového vozidla a koľajnicou je opatrené najmenej jedným prídavným prúdovým snímačom umiestneným na prípadnom vnútornom prepojení uzemňovačov trakčného prúdu. V tomto prípade potom vždy musí byť na každej náprave umiestnený prúdový snímač sekundárneho prúdu. Tieto snímače slúžia na zistenie pomeru sekundárneho prúdu v náprave k prúdu vo vnútornom prepojení uzemňovačov trakčného prúdu, čo tiež indikuje stav vodivosti medzi kolesom a koľajnicou. Snímače primárneho prúdu umiestnené medzi každým generátorom a príslušným nápravovým transformátorom môžu tiež byť použité.

Činnosť zariadenia nie je viazaná na detekčný prúd koľajového obvodu, t.j. zariadenie je schopné činnosti aj na trati nevybavenej koľajovými obvodmi, a preto je tiež schopné zistiť zhoršenie vodivosti medzi kolesom a koľajnicou ešte pred vjazdom vozidla do koľajového obvodu. Okrem detekcie čiastočného zhoršenia či úplného prerušenia vodivosti na jednom alebo oboch kolesách jednej nápravy je zariadenie schopné rozoznať aj úplné prerušenie vodivosti všetkých náprav zároveň, prípadne čiastočné zhoršenie vodivosti na všetkých nápravách v rovnakej či rôznej miere. V neposlednom rade, navrhované zariadenie má určitú mieru sebakontroly, t.j. pri správnej činnosti musí byť trvalé detegovaná určitá hodnota primárneho prúdu.

Navrhované zariadenie prispieva k zvýšeniu bezpečnosti železničnej dopravy, zároveň je investične nenáročné, v podstate bezobsluhové, naviac má trvalú aktívnu kontrolu svojej správnej činnosti.

Zariadenie je možné začleniť do vlakového zabezpečovača typu LS ako funkčne samostatný modul, čím sa úžitkové vlastnosti zabezpečovača podstatne zvýšia.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je podrobne popísaný ďalej na príkladných uskutočneniach, ktoré sú bližšie objasnené na pripojených výkresoch, na ktorých schematicky vyobrazená bloková schéma predstavuje zariadenie, a to na obr. 1 v základnom aj poruchovom stave, obr. 2 v poruchovom stave , s kontrolou jednej nápravy vo funkčnom prípade, obr. 2a v poruchovom stave, s kontrolou jednej nápravy v nefunkčnom prípade, obr. 3 v poruchovom stave, s kontrolou oboch náprav, a obr. 4 v obecnom stave, s kontrolou oboch náprav a s prídavnými snímačmi.

Na ďalších vyobrazeniach sú schematicky znázornené grafy, a to na obr. 5 časový priebeh primárneho prúdu pri vjazde na miesto zhoršenej vodivosti, obr. 6 časový priebeh pomeru prúdu vo vnútornom prepojení k sekundárnemu prúdu pri vjazde na miesto zhoršenej vodivosti.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Obr. 1 a 5 znázorňujú blokovú schému zariadenia na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi aspoň jedným z kolies 1L, 1P. koľajového vozidla a príslušnou koľajnicou L, P a jeho činnosť v základnom stave, teda pri normálnej vodivosti medzi každým kolesom ÍL, 1P a príslušnou koľajnicou L, P. „Základným stavom“ sa rozumie stav s dobrou vodivosťou. „Poruchovým stavom“ sa rozumie stav so zhoršenou vodivosťou medzi aspoň jedným kolesom ÍL alebo 2L alebo 1P alebo 2P a príslušnou koľajnicou L, P.

Ľavé kolesá ÍL, 2L koľajového vozidla sa pohybujú po ľavej koľajnici L, pravé kolesá 1P, 2P po pravej koľajnici P. Kolesá ÍL, 1P sú umiestnené na pravej náprave N1. kolesá 2L, 2P na druhej náprave N2.

Pre názornosť a jednoduchšie vysvetlenie funkcie je na obr. 1 vyobrazené zariadenie len na prvej náprave N1. Neznázomené je uskutočnenie zariadenia podľa tohto vynálezu, ktoré môže byť umiestnené aj na druhej náprave N2 a pracuje zhodne.

Na prvej náprave N1 je umiestnený nápravový transformátor T, napr. toroidného vyhotovenia s deleným jadrom, ktorého primárne vinutie je pripojené ku generátoru G cez prúdový snímač όχ primárneho prúdu |i, pripojené k vyhodnocovaciemu obvodu V. Primárnym vinutím nápravového transformátora T preteká primárny prúd Ιχ. Nápravou N1, ktorá zároveň tvorí sekundárne vinutie nápravového transformátora T, preteká sekundárny prúd (g.

Generátor G vytvára striedavé napätie vhodného, napr. impulzného charakteru, týmto napätím je napájané primárne vinutie nápravového transformátora T a vytvára tak primárny prúd j^, ktorého hodnota je snímaná prúdovým snímačom Či primárneho prúdu li a vyhodnocovaná vo vyhodnocovacom obvode V. Frekvencia generátora G je zvolená tak, aby nekolidovala s frekvenciami používanými neznázornenými zabezpečovacími alebo inými zariadeniami. Sekundárnym vinutím nápravového transformátora T je priamo prvá náprava N1, a v nej sa indukuje sekundárne napätie, ktoré vytvára sekundárny prúd lg, ktorého tok je vyznačený na obr. 1 bodkočiarkovane, a ktorý preteká cez ľavé koleso 1L prvej nápravy N1 do ľavej koľajnice L, ďalej ľavou koľajnicou L, ľubovoľným vhodným prepojením, napr. druhou nápravou N2. sa sekundárny prúd lg dostáva do pravej koľajnice P a cez pravé koleso 1P prvej nápravy N1 sa vracia späť do prvej nápravy N1, t.j. do sekundárneho vinutia nápravového transformátora T. Celkový odpor sekundárneho obvodu určuje veľkosť sekundárneho prúdu lg a ten spätne ovplyvňuje aj veľkosť primárneho prúdu |i, čo je nakoniec vyhodnocované vo vyhodnocovacom obvode V.

Obr. 1 znázorňuje tiež blokovú schému zariadenia na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi kolesom ÍL, 1P, koľajového vozidla a príslušnou koľajnicou L, P a jeho činnosť v poruchovom stave, to jest pri zhoršenej vodivosti medzi kolesom 1L alebo 1P a príslušnou koľajnicou L, P. Zhoršenie vodivosti medzi kolesom ÍL, 1P a príslušnou koľajnicou L, P môže spôsobiť podpieskovanie, napadané lístie, hrdza, nevodivé prachy a nečistoty a pod. Tým sa podstatne zhorší prípadne úplne preruší vodivá cesta medzi koľajnicami L, P pre neznázornený detekčný prúd neznázorneného zabezpečovacieho zariadenia, takže toto zabezpečovacie zariadenie nemusí byť schopné toto koľajové vozidlo detegovať.

Pri poruchovom stave, teda pri zhoršenej vodivosti, napr. medzi ľavým kolesom 1L prvej nápravy N1 a ľavou koľajnicou L dôjde ku zníženiu vodivosti, a teda ku zväčšeniu odporu medzi ľavým kolesom ÍL prvej nápravy N1 a ľavou koľajnicou L, zmení sa odpor celého sekundárneho obvodu, klesne sekundárny prúd lg a následne aj primárny prúd {i, čo bude vyhodnotené vo vyhodnocovacom obvode V a následne indikované rušňovodičovi. Ostatné prúdové cesty, uzatvárajúce sekundárny obvod mimo ľavú a pravú koľajnicu L, P, a teda nezúčastňujúce sa celkového šuntu koľajového vozidla, napr. cez ložiská a skriňu tohto vozidla, majú odpor omnoho väčší ako priame spojenie cez obe koľajnice L, P a tieto prúdové cesty sa vedenia sekundárneho prúdu lg podstatnejšie zúčastnia až pri veľkom zhoršení základnej prúdovej cesty.

Obdobne pracuje zariadenie aj pri znížení vodivosti medzi pravým kolesom IP prvej nápravy N1, a rovnako aj ľavého kolesa 2L či pravého kolesa 2P druhej nápravy N2. a k týmto kolesám príslušným koľajniciam L, P.

Zariadenie podľa tohto vynálezu, vyobrazené na obr. 1, pracuje súčasne s prúdovým snímačom Či^ primárneho prúdu |i aj s prúdovým snímačom Č^ sekundárneho prúdu lg.

Zariadenie podľa vynálezu môže pracovať aj bez prúdového snímača Č^ primárneho prúdu jeho funkciu potom nahradzuje prúdový snímač Čg sekundárneho prúdu j^.

Zariadenie podľa vynálezu môže tiež pracovať len s prúdovým snímačom Či primárneho prúdu (i, bez prúdového snímača Čg sekundárneho prúdu (g.

Priebeh primárneho prúdu v čase je schematicky znázornený na obr. 5. Z tohto grafu vyplýva, že primárny prúd li, pri bežnej vodivosti medzi kolesom ÍL, 2L, 1P, 2P koľajového vozidla a koľajnicou L, P dosahuje určitú hodnotu a v grafe sa prejavuje v podstate konštantnou hodnotou. Zhoršenie vodivosti medzi aspoň jedným z kolies 1L, 2L, IP, 2P koľajového vozidla a príslušnou koľajnicou L, P spôsobí dramatický pokles primárneho prúdu |i, čo je vyhodnotené vo vyhodnocovacom obvode V zariadenia podľa tohto vynálezu.

Časový priebeh sekundárneho prúdu 1^ je zhodný s časovým priebehom primárneho prúdu li, odlišuje sa len absolútnou veľkosťou oboch veličín, a to v pomere zodpovedajúcom prevodu nápravového transformátora T.

Popísaný príklad uskutočnenia s jedným zariadením podľa tohto vynálezu je vhodný napr. pre motorové hnacie vozidlá a riadiace vozy, teda koľajové vozidlá bez uzemňovačov U1. U2 trakčného prúdu.

Príklad 2

Ošetrenie obchádzkovej prúdovej cesty sekundárneho prúdu 1^ cez uzemňovače Ul, U2 a vnútorné prepojenie VP je popísané ďalej. Na obr. 2 a 2a je pod pravým kolesom 1P šrafovaním naznačené miesto zníženej vodivosti. Pokiaľ dôjde ku zníženiu vodivosti medzi pravým kolesom 1P, na ktorého strane nie je umiestnený prvý uzemňovač U1. prúdová cesta sekundárneho prúdu z nápravového transformátora T sa uzatvára dvoma cestami. Prvá prúdová cesta sekundárneho prúdu {2 sa uzatvára cez ľavé koleso ÍL, ďalej koľajnicu L, následne cez ľavé koleso 2L do nápravy N2. Druhá prúdová cesta sekundárneho prúdu I2 sa uzatvára z prvej nápravy N1 cez prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu, vnútorným prepojením VP, druhým uzemňovačom U2 trakčného prúdu priamo do druhej nápravy N2. Následne sa obe prúdové cesty sekundárneho prúdu Ig spoja, a ďalej potom už pokračujú spoločne cez pravé koleso 2P do pravej koľajnice P, pravou koľajnicou P cez miesto zníženej vodivosti do pravého kolesa 1P. a nakoniec sa vracajú späť do prvej nápravy N1. t.j. do sekundárneho vinutia nápravového transformátora T. Znížená vodivosť je priechodom sekundárneho prúdu 1½ detegovaná, respektíve hodnota sekundárneho prúdu 1^ je touto zníženou vodivosťou ovplyvnená a následne cez zmenu primárneho prúdu vyhodnotená vyhodnocovacím obvodom V.

Sekundárny prúd 1^ sa medzi oboma prúdovými cestami rozdeľuje v obecnom pomere „k“, kde 0 < „k“ < 1, pre prvú prúdovú cestu, a v pomere „1-k“, t.j. zvyšok, pre druhú prúdovú cestu.

Obr. 2 znázorňuje zariadenie podľa predchádzajúceho príkladu uskutočnenia vynálezu v poruchovom stave a s kontrolou len prvej nápravy N1. Zariadenie je v tomto konkrétnom príkladnom uskutočnení umiestnené na vozidle s uzemňovačmi U1, U2 trakčného prúdu, ktoré sú vzájomne prepojené vnútorným prepojením VP. Prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu je umiestnený na prvej náprave N1. druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu je umiestnený na druhej náprave N2.

Ošetrenie prúdovej cesty sekundárneho prúdu cez uzemňovače U1, U2, trakčného prúdu a vnútorné prepojenie VP je popísané ďalej. Pokiaľ dôjde ku zníženiu vodivosti medzi pravým kolesom 1P. na ktorého strane nie je umiestnený prvý uzemňovač U1. prúdová cesta sekundárneho prúdu j^ sa z nápravového transformátora T uzatvára cez ľavé koleso ÍL, ďalej koľajnicou l_, následne napríklad cez ľavé koleso 2L, nápravou N2, cez pravé koleso 2P do pravej koľajnice P, a ďalej pravou koľajnicou

P a cez miesto zníženej vodivosti do kolesa IP, a nakoniec sa vracia späť do prvej nápravy N1, t.j. do sekundárneho vinutia nápravového transformátora T. Znížená vodivosť je prechodom sekundárneho prúdu {2 detegovaná, respektíve hodnota sekundárneho prúdu je touto zníženou vodivosťou ovplyvnená, a následne cez zmenu primárneho prúdu (1 vyhodnotená vyhodnocovacím obvodom V.

Obdobne bude zariadenie podľa tohto vynálezu pracovať vždy v prípade, že ku zníženiu vodivosti dôjde pri tom kolese 1P alebo ÍL, pri ktorom nie je umiestnený prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu.

Funkcia zariadenia bude zhodná, ako v prípade, kedy prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu je umiestnený medzi kolesami ÍL a IP prvej nápravy N1 a druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu medzi kolesami 2L, 2P druhej nápravy N2, tak v prípade, kedy prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu je umiestnený z vonkajšej strany kolies 1L alebo 1P prvej nápravy N1 a druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu z vonkajšej strany kolies 2L alebo 2P druhej nápravy N2. Umiestnenie uzemňovačov Ul, U2 trakčného prúdu je dané konštrukciou konkrétneho koľajového vozidla.

Zariadenie podľa tohto vynálezu, vyobrazené na obr. 2, pracuje súčasne s prúdovým snímačom Či primárneho prúdu aj s prúdovým snímačom Č2 sekundárneho prúdu 1^.

Zariadenie podľa vynálezu môže pracovať dokonca aj bez prúdového snímača Či, primárneho prúdu ľi, jeho funkciu potom nahradzuje prúdový snímač Č^ sekundárneho prúdu J*

Zariadenie podľa vynálezu môže pracovať tiež len s prúdovým snímačom Či primárneho prúdu bez prúdového snímača Č2 sekundárneho prúdu Ig.

Ošetrenie nežiaducej obchádzkovej prúdovej cesty sekundárneho prúdu [2 cez uzemňovače U1, U2 a vnútorné prepojenie VP je popísané ďalej a je vyobrazené na obr. 2a.

Na obr. 2a je pod ľavým kolesom ÍL šrafovaním naznačené miesto zníženej vodivosti. Uvedené zariadenie je nefunkčné v prípade, že dôjde ku zníženiu vodivosti pri tomto kolese ÍL, pri ktorom je umiestnený prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu. V tomto nežiaducom prípade, zobrazenom napr. na obr. 2a, totiž pri zhoršenej vodivosti medzi ľavým kolesom ÍL a ľavou koľajnicou L dochádza k obchádzkovej ceste sekundárneho prúdu z nápravového transformátora T, mimo ľavé koleso 1L, mimo miesta so zníženou vodivosťou, mimo ľavú koľajnicu L a mimo ľavé koleso 2L. Obchádzková cesta sekundárneho prúdu sa potom uzatvára z prvej nápravy N1. cez prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu, ďalej cez vnútorné prepojenie VP. druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu, a potom štandardnou cestou cez pravé koleso 2P druhej nápravy N2, pravú koľajnicu P a pravé koleso 1P prvej nápravy N1 sa vracia späť do prvej nápravy N1, t.j. do sekundárneho vinutia nápravového transformátora T. Sekundárny prúd tak nepreteká, alebo preteká len veľmi málo, cez miesto zhoršenej vodivosti pod ľavým kolesom ÍL, ľavou koľajnicou L do ľavého kolesa 2L, a teda môže byť veľmi obtiažne tento stav detegovať a vyhodnotiť vo vyhodnocovacom obvode V.

Obdobne nebude zariadenie pracovať vždy v prípade, kedy ku zníženiu vodivosti dôjde pri tom kolese 1L alebo 1P, pri ktorom je umiestnený prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu.

Príklad 3

Nefunkčný stav popísaný v predchádzajúcom príkladnom uskutočnení sa napraví zapojením dvoch zariadení podľa obr. 3, teda s kontrolou zhoršenia vodivosti pod ľavým kolesom 1_L, ako je naznačené šrafovaním na obr. 3. Zariadenie pri praktickom nasadení dokáže eliminovať aj nežiaducu obchádzkovú cestu vytvorenú uzemňovačmi U1. U2 trakčného prúdu. Vychádza sa pritom zo zásady, že uzemňovače U1. U2 trakčného prúdu sa z funkčných dôvodov umiestňujú striedavo na ľavej a pravej strane koľajového vozidla závislej elektrickej trakcie.

Vlastné zariadenie je zhodné s predchádzajúcim uskutočnením, s tým rozdielom, že to isté zariadenie, resp. jeho nápravový transformátor Tj, je doplnený na druhej náprave N2. Druhé zariadenie, funkčne príslušné druhej náprave N2, obsahuje generátor G', nápravový transformátor P, prúdový snímač primárneho prúdu Ιχ£ a vyhodnocovací obvod VL Ostatné prvky sú zhodné s predchádzajúcim uskutočnením. Druhé zariadenie, funkčne príslušné druhej náprave N2 môže pracovať časovo striedavo s prvým zariadením, funkčne príslušným náprave N1.

Pri znížení vodivosti, napr. ľavého kolesa 1L prvej nápravy N1. na ktorého strane je umiestnený prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu, sa hlavná prúdová cesta sekundárneho prúdu z nápravového transformátora T uzatvára mimo miesta zhoršenej vodivosti, a to cez prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu, vnútorné prepojenie VP. druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu, pravé koleso 2P druhej nápravy N2. ďalej koľajnicu P, následne pravé koleso 1P prvej nápravy N1, a nakoniec sa vracia späť do prvej nápravy N1. t.j. do sekundárneho vinutia nápravového transformátora T. Tento obvod je nefunkčný, pretože cez miesto zhoršenej vodivosti nepreteká sekundárny prúd ty, alebo preteká len veľmi málo. Avšak zároveň sa z nápravového transformátora K uzatvára ďalší, už funkčný obvod, a to cez ľavé koleso 2L druhej nápravy N2. cez miesto zníženej vodivosti do koľajnice L, cez miesto zníženej vodivosti do prvého kolesa 1L prvej nápravy N1, a ďalej cez vnútorné prepojenie VP a druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu do druhej nápravy N2. t.j. do sekundárneho vinutia nápravového transformátora P. Prechodom sekundárneho prúdu tyl cez miesto zníženej vodivosti je teda táto znížená vodivosť detegovaná, a následne zmenou primárneho prúdu ty vyhodnotená pomocou prúdového snímača primárneho prúdu tyl a vyhodnocovacieho obvodu \ľ_. V konečnom dôsledku je tento stav indikovaný rušňovodičovi.

Zariadenie bude pracovať zhodne aj v prípade, pokiaľ dôjde ku zníženiu vodivosti pod ľavým kolesom 2L a/alebo pravými kolesami IP, 2P ktorejkoľvek z náprav N1. N2 a príslušnou koľajnicou L alebo P.

Pri prípadnom neznázornenom znížení vodivosti, napr. pravého kolesa 1P prvej nápravy N1 alebo pravého kolesa 2P druhej nápravy N2, na ktorého strane je umiestnený druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu, sa hlavná prúdová cesta sekundárneho prúdu \£_ z nápravového transformátora ΊΓ uzatvára mimo miesta zhoršenej vodivosti, a to cez druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu, vnútorné prepojenie VP, prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu, ľavé koleso ÍL prvej nápravy N1, ďalej koľajnicu L, následne ľavé koleso 2L druhej nápravy N2, druhou nápravou N2 do nápravového transformátora T. Tento obvod je nefunkčný, pretože cez miesto zhoršenej vodivosti netečie prúd, alebo tečie len veľmi málo. Avšak zároveň sa z nápravového transformátora T uzatvára ďalší, už funkčný obvod, a to cez pravé koleso 1P prvej nápravy N1, cez miesto zníženej vodivosti do koľajnice P, cez miesto zníženej vodivosti do pravého kolesa 2P druhej nápravy N2, a ďalej cez vnútorné prepojenie VP a prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu prvou nápravou N1 späť do nápravového transformátora T. Prechod sekundárneho prúdu ty cez miesta zníženej vodivosti je teda detegovaný a následne zmenou primárneho prúdu ty vyhodnotený pomocou prúdového snímača Či primárneho prúdu ty, vyhodnocovacieho obvodu V a v konečnom dôsledku je tento stav indikovaný rušňovodičovi.

V príkladnom uskutočnení na obr. 3 teda zariadenie funkčne príslušné náprave

N1 vždy deteguje zhoršenie vodivosti pravých kolies IP, 2P voči pravej koľajnici P, a zariadenie funkčne príslušné náprave N2 vždy deteguje zhoršenie vodivosti ľavých kolies ÍL, 2L voči ľavej koľajnici L. V prípade, že zhoršenie vodivosti postihlo všetky kolesá 1P, 2P. 1_L, 2L, zareagujú obe zariadenia.

Funkcia zariadenia bude zhodná ako v prípade, kedy je prvý uzemňovač Ul trakčného prúdu umiestnený medzi kolesami ÍL a 1P prvej nápravy N1 a druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu medzi kolesami 2L a 2P druhej nápravy N2, tak v prípade, kedy je prvý uzemňovač U1 trakčného prúdu umiestnený na vonkajšej strane kolies ÍL alebo 1P prvej nápravy N1 a druhý uzemňovač U2 trakčného prúdu na vonkajšej strane kolies 2L alebo 2P druhej nápravy N2. Umiestnenie uzemňovačov LM, U2. trakčného prúdu je dané konštrukciou konkrétneho koľajového vozidla.

Zariadenie podľa tohto vynálezu, vyobrazené na obr. 3, pracuje súčasne s prúdovými snímačmi Či, Č£ primárneho prúdu l^, l·^, rovnako tak s prúdovými snímačmi čg, Č?’ sekundárneho prúdu l^, J£.

Zariadenie podľa vynálezu môže pracovať dokonca aj bez prúdových snímačov Či, Č£. primárneho prúdu L, ]£, ich funkciu potom nahradzujú prúdové snímače Čg, Č?' sekundárneho prúdu lg, lg\

Zariadenie podľa vynálezu môže pracovať taktiež len s prúdovými snímačmi Či, Č^ primárneho prúdu |i, l£ bez prúdových snímačov Čg, Č?' sekundárneho prúdu lg, l£.

Príklad 4

Príkladné uskutočnenie na obr. 4 je zhodné usporiadaním aj funkčne s predchádzajúcim príkladným uskutočnením podľa obr. 3, s tým rozdielom, že naviac obsahuje prídavné prúdové snímače ČP, ČP' na vnútornom prepojení VP.

Tieto prídavné prúdové snímače ČP, ČP' zisťujú, či náhodou nepreteká podstatná časť sekundárneho prúdu lg vnútorným prepojením VP uzemňovačov LM, U2 trakčného prúdu, čo by bol opäť dôsledok zhoršenej vodivosti, teda zväčšeného odporu medzi niektorými z kolies 1L. 2P a príslušnou koľajnicou L, P.

Pokiaľ je zistená nežiaduca hodnota pomeru sekundárneho prúdu lg, j£ k prúdu vo vnútornom prepojení VP uzemňovačov LM, U2 trakčného prúdu, je rušňovodičovi indikovaný poruchový stav.

Na obr. 6 je schematicky znázornený časový priebeh pomeru sekundárneho prúdu lg k prúdu vo vnútornom prepojení VP. Zhoršenie vodivosti medzi niektorým z kolies 1L. 2L a koľajnicou L spôsobí zmenu veľkosti sekundárneho prúdu lg ako aj zmenu rozdelenia tohto sekundárneho prúdu lg medzi prúd tečúci cez koleso 1 L. 2L a prúd tečúci vnútorným prepojením VP uzemňovačov U1_, U2 trakčného prúdu, a to v prospech prúdu tečúceho týmto vnútorným prepojením VP, a teda spôsobí aj zmenu pomeru prúdu tečúceho vnútorným prepojením VP k celkovému sekundárnemu prúdu Ig. Táto zmena pomeru oboch prúdov je tiež vyhodnotená vo vyhodnocovacom obvode V zariadenia podľa tohto vynálezu.

Zariadenie podľa tohto vynálezu, vyobrazené na obr. 4, pracuje súčasne s prúdovými snímačmi Či, čý primárneho prúdu ii· iií ^aJ ^s prúdovými snímačmi Č^, Č£ sekundárneho prúdu lg, l£.

Zariadenie podľa vynálezu pracuje dokonca aj bez prúdových snímačov όχ, primárneho prúdu ii. iil ^{a lc}h funkciu potom nahradzujú prúdové snímače Č^, Č?' sekundárneho prúdu 1% l£.

V príkladných uskutočneniach tohto vynálezu sú popísané a vyobrazené najviac dve zariadenia podľa tohto vynálezu. Koľajové vozidlo však môže byť vybavené aj viacerými navrhovanými zariadeniami podľa tohto vynálezu. Nápravové transformátory T, P a prípadné ďalšie nevyobrazené nápravové transformátory sú potom umiestnené na viacerých nápravách než na uvedených dvoch nápravách N1, N2. Generátory G, G' a prípadne ďalšie nevyobrazené generátory, ako aj vyhodnocovacie obvody V, V a prípadné ďalšie nevyobrazené vyhodnocovacie obvody sa môžu nachádzať v spoločnej skrini a môžu byť aj vzájomne prepojené za účelom synchronizácie činnosti.

Každé druhé a ďalšie zariadenie môže pracovať s odlišnými pracovnými frekvenciami, ktoré môžu byť naviac rôzne modulované, alebo zariadenia môžu pracovať časovo striedavo, alebo v kombinácii týchto parametrov, čím sa zabezpečí rozlíšenie signálov jednotlivých zariadení pri vyhodnocovaní. Prípadne môže byť pre celé vozidlo iba jeden generátor G aj prúdový snímač Či primárneho prúdu Ji, a tieto potom môžu byť postupne prepínané k jednotlivým nápravovým transformátorom T, P a prípadným ďalším nevyobrazeným nápravovým transformátorom.

Vlastné zariadenie môže byť umiestnené mimo podvozok koľajového vozidla, mimo nápravy N1, N2. avšak na aspoň jednej náprave N1, N2 je umiestnený nápravový transformátor T, P. Zostávajúce súčasti zariadenia sú umiestnené na vhodnom mieste koľajového vozidla.

V príkladných uskutočneniach je uvedené uzatváranie sekundárneho prúdu cez druhú nápravu N2. Popísaná cesta sekundárneho prúdu môže byť uzatváraná aj inak, podľa okamžitých podmienok elektrickej vodivosti, napr. namiesto náprav N2 akýmkoľvek nezobrazeným elektrickým prepojením koľajníc L a P, napr. cez stykový transformátor zabezpečovacieho zariadenia.

Priemyselná využiteľnosť

Riešenie je určené pre železničnú dopravu a zvýšenie jej bezpečnosti.

Claims (3)

1. T τ 4ž

   PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi kolesom koľajového vozidla a koľajnicou, toto koľajové vozidlo prechádza svojimi kolesami (1L, 2L, 1P, 2P), umiestnenými na nápravách (N1, N2) po koľajniciach (L, P) vyznačujúce sa tým, že na aspoň jednej náprave (N1, N2) koľajového vozidla je umiestnený nápravový transformátor (T), ktorého primárne vinutie, cez ktoré preteká primárny prúd (h), je pripojené ku generátoru (G), a ktorého sekundárne vinutie, v ktorom sa indukuje sekundárne napätie vyvolávajúce sekundárny prúd (l₂), je tvorené priamo časťou nápravy (N1, N2), pričom medzi generátorom (G) a nápravovým transformátorom (T) je zapojený snímač (Či) primárneho prúdu (h) a/alebo na náprave (N1, N2) s nápravovým transformátorom (T) je umiestnený snímač (Č₂) sekundárneho prúdu (l₂), a každý z týchto snímačov (Či, Č₂) je pripojený k vyhodnocovaciemu obvodu (V) na vydanie výstupného signálu pri zistenej zhoršenej vodivosti.
2. 2. Zariadenie na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi kolesom koľajového vozidla a koľajnicou, toto koľajové vozidlo prechádza svojimi kolesami (1L, 2L, 1P, 2P), umiestnenými na nápravách (N1, N2) po koľajniciach (L, P), vyznačujúce sa tým, že nápravy (N1, N2) sú opatrené uzemňovačmi (U1, U2) trakčného prúdu, prepojenými vnútorným prepojením (VP), na jednej z náprav (N1) koľajového vozidla je umiestnený nápravový transformátor (T), ktorého primárne vinutie, cez ktoré preteká primárny prúd (h), je pripojené ku generátoru (G); a ktorého sekundárne vinutie, v ktorom sa indukuje sekundárne napätie vyvolávajúce sekundárny prúd (l₂) je tvorené priamo časťou nápravy (N1), medzi generátorom (G) a nápravovým transformátorom (T) je zapojený snímač (Či) primárneho prúdu (h) a/alebo na náprave (N1, N2) s nápravovým transformátorom (T) je umiestnený snímač (Č₂) sekundárneho prúdu (l₂), a každý z týchto snímačov (Či, Č₂) je pripojený k vyhodnocovaciemu obvodu (V) na vydanie výstupného signálu pri zistenej zhoršenej vodivosti, pričom na druhej z náprav (N2) je umiestnený ďalší nápravový transformátor (Τ'), ktorého primárne vinutie, cez ktoré preteká jeho primárny prúd (lf), je pripojené k ďalšiemu generátoru (G'); a ktorého sekundárne vinutie, v ktorom sa indukuje sekundárne napätie vyvolávajúce sekundárny prúd (l₂') je tvorené priamo časťou nápravy (N2), medzi ďalším generátorom (G') a ďalším nápravovým transformátorom (Τ') je zapojený ďalší snímač (Č<) primárneho prúdu (I/) a/alebo na náprave (N2) s ďalším nápravovým transformátorom (Τ') je umiestnený ďalší snímač (Č₂') sekundárneho prúdu (l₂')> a každý z týchto ďalších snímačov (Č/, Č₂') je pripojený k ďalšiemu vyhodnocovaciemu obvodu (V') na vydanie výstupného signálu pri zistenej zhoršenej vodivosti.
3. 3. Zariadenie na zisťovanie zhoršenej vodivosti medzi kolesom koľajového vozidla a koľajnicou, podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že vnútorné prepojenie (VP) uzemňovačov (U1, U2) trakčného prúdu je opatrené najmenej jedným prídavným prúdovým snímačom (ČP, ČP').