CZ20013687A3 - Způsob měření rychlosti kolejového vozidla a zařízení pro jeho uskutečnění - Google Patents

Description

Způsob měření rychlosti kolejového vozidla a zařízení pro jeho uskutečnění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu pro měření rychlosti vozidla pohybujícího se po dráze kolejového typu.

Vynález se také týká zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Pro určování rychlosti vlaku pohybujícího se po dráze byly již navrženy různé systémy. Zejména bylo navrhováno použití snímače umístěného na nápravě pro určení rychlosti vlaku pohybujícího se po dráze. Tato rychlost však není vždy dostatečně přesná a zejména nemusí počítat s nebezpečím vznikajícím když kolo prokluzuje z takových důvodů, jako jsou klimatické podmínky (námraza nebo sníh) nebo přítomnost listí na kolejích.

Bylo navrženo umístění dvou nebo tří snímačů na různé nápravy. To však je nedostačující z hlediska zvládání rizika.

Známou praxí je uspořádání radiových majáků podél kolejových tratí pro měření rychlosti vozidla pohybujícího se po těchto tratích. V tomto případě radiové majáky, které jsou uspořádány ve známých a pevných odstupech vysílají signál. Vozidlo pohybující se v blízkosti tohoto radiového majáku detekuje, s pomocí antény, průchod nad prvním radiovým majákem a měří čas do průchodu druhého radiového majáku. Rychlost je snadno odvozena ze známé vzdálenosti mezi dvěma radiovými majáky a z času potřebného k překonání této vzdálenosti vozidlem. Nicméně radiové majáky jsou umístěny v poměrně velkých odstupech a to je pro měření průměrných rychlostí na překonaných vzdálenostech podstatné.

V dokumentu WO97/12796 bylo také navrženo použití cejchovaného radiového majáku pro určení téměř okamžité rychlosti vozidle procházejícího v jeho blízkosti. Radiový maják vysílá magnetické pole a pomocí antény umístěné pod vozidlem, může toto vozidlo detekovat vstup do a výstup z tohoto pole magnetického vlivu. Z toho je odvozen čas potřebný k překonání pole magnetického vlivu z jedné jeho strany na druhou a je tak vypočítána rychlost vozidla. Tento způsob má nevýhodu v tom, že potřebuje umístit radiové majáky v pravidelných vzdálenostech podél dráhy.

Dále je známou praxí organizování tratě do traťových úseků známých jako „blokové úseky, které jsou odděleny elektrickými spojkami. Elektrická spojka sestává ze dvou ladicích bloků působících jako elektrické spojení traťových úseků sousedících s každým ladicím blokem a krátké délky tratě umístěné mezi těmito dvěma ladicími bloky (15 až 30 metrů). Obvykle první ladicí blok působí jako vysílač na daném kmitočtu, zatímco druhý ladicí blok působí jako přijímač na jiném kmitočtu. Funkce elektrické spojky jsou, za prvé, zabránit postupu signálu z jednoho traťového obvodu do sousedního traťového obvodu, a za druhé, spojit vysílač a přijímač s tratí.

Je již známou praxí používání elektrické spojky pro detekci průchodu vlaku. Při průchodu náprav vlaku je ve skutečnosti vytvořen přes vlakové nápravy mezi oběma kolejnicemi zkrat, který tak umožňuje detekci polohy uvedeného vlaku vzhledem k vysílači ze změny proudu v trati. Bylo zejména pozorováno, že proud o kmitočtu F1 je v kolejnici před nápravou vysoký před tím, než náprava postoupí na úroveň připojení vysílače a prodělá silnou nespojitost v okamžiku průchodu nápravy.

Dokument GB-A-2 153 571 popisuje příklad sestavy traťového obvodu, která je zvláště vhodná pro krátký traťový obvod o délce menší než 40 m, která může být použita v podzemních kolejových dopravních systémech.

Je tam uvedeno, že mezi kolejnicemi je vytvořen elektrický zkrat a že střídavá signální řídící jednotka je spojena přibližně o 6 metrů později pro naladění tak vytvořené smyčky na rezonanci s kmitočtem vybraného traťového signálu. Řídicí jednotky obsahují kondenzátor, jehož hodnota je zvolena tak, aby nastavila rezonanci a transformátor, jehož jedna cívka je zapojena do série s kondenzátorem, přičemž vysílač nebo přijímač signálního traťového obvodu je připojen přes druhou cívku transformátoru.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je poskytnout řešení, které může nabídnout maximální bezpečnost v souvislosti s kolejovou dráhou při měření rychlosti vozidla pohybujícího se po dráze kolejového typu.

Vynález je zvláště zaměřen na vytvoření způsobu, který dovoluje aby průměrná rychlost byla vyhodnocena nezávisle na zdrojích chyb, např. v důsledku prokluzování a záběru náprav, a který je založen na detekování, při průjezdu vlaku, spojek oddělujících různé traťové obvody.

Vynález je zaměřen na systém, který se může obejít bez instalace radiových majáků podél trati.

Vynález je zvláště zaměřen na použití již existujícího zařízení pro určování polohy vlaku, které sestává z traťových obvodů s elektrickými spojkami.

Vynález se týká způsobu měření rychlosti vozidla opatřeného anténou a pohybujícího se po trati se dvěma kolejnicemi v podobě traťových úseků známých jako „blokové úseky oddělených elektrickými spojkami, přičemž každá elektrická spojka sestává ze dvou ladicích bloků a předem určeného traťového úseku umístěného mezi nimi, přičemž každý z ladicích bloků umožňuje energetické propojení sousedních traťových úseků působících jako blokový úsek, vyznačující se

-4tím, že v proudu nebo napětí signálu jsou detekovány alespoň dvě nespojitosti, z hlediska antény, která je přítomna ve vozidle pohybujícím se po trati v bezprostřední blízkosti prvního a druhého ladicího bloku téže elektrické spojky, aby měřila rychlost vozidla pohybujícího se po trati.

První nespojitost je získána když náprava prochází na úrovni prvního ladicího bloku pro kmitočet tohoto prvního ladicího bloku.

nespoj itost magnetického

Druhá nespojitost je získána vynaložením elektrického působení na kmitočtu prvního ladicího bloku. Tato druhá je získána vytvořením elektrického nebo pole v oblasti druhého ladicího bloku. Toto elektrické nebo magnetické pole je vytvářeno pomocí proudu, který je úměrný proudu emitovanému napětím injektovaným do prvního ladicího bloku. Toto pole je vytvářeno přímo proudem emitovaným uvedeným napětím.

Podle dalšího provedení vynálezu, je elektrickým působením napětí injektované v sériích napětím na druhém kmitočtu druhého ladicího bloku. Toto napětí injektované v sériích je úměrné tomu, které je injektované do prvního ladicího bloku.

Podle dalšího provedení vynálezu, je elektrickým působením injektování proudu do napěťového generátoru, který je přítomný ve druhém ladicím bloku, přičemž tento proud prochází kolem smyčky umístěné mezi kolejnicemi, přičemž uvedený proud je úměrný proudu emitovanému napětím injektovaným do prvního ladicího bloku.

Signál, detekovaný anténou, která je na palubě vozidla pohybujícího se po trati, je filtrován na kmitočtu napětí injektovaného do prvního ladicího bloku.

Vynález se také týká zařízení pro provádění výše popsaného způsobu, ve kterém je trať organizována v podobě blokových úseků oddělených elektrickými spojkami, přičemž každá

-5• · · · · ······· ·· ··· elektrická spojka sestává z alespoň dvou ladicích bloků a z krátkého traťového úseku umístěného mezi nimi. Toto zařízení obsahuje prostředky pro vytváření alespoň dvou proudových nebo napěťových nespojitostí v signálu z hlediska antény, která je přítomna ve vozidle pohybujícím se po dráze v bezprostřední blízkosti prvního nebo druhého ladicího bloku stejné elektrické spoj ky.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje náhradní elektrické schéma elektrické spoj ky.

Obr. 2 znázorňuje náhradní elektrické schéma traťového obvodu mezi dvěma elektrickými spojkami popsanými na obr. 1.

Obr. 3 znázorňuje účinek náprav na proud v kolejnicích před nápravami před průchodem nápravy.

Obr. 4 znázorňuje účinek náprav na proud v kolejnicích po průchodu nápravy.

Obr. 5 znázorňuje diagram proudu v kolejnicích před nápravami podle dosavadního stavu techniky.

Obr. 6, 7 a 8 znázorňují několik různých provedení vynálezu.

Obr. 9 znázorňuje diagram proudu v kolejnicích před nápravou podle vynálezu.

Příklady provedeni vynálezu

Elektrická spojka, jak je znázorněna na obr. 1, obsahuje první ladicí blok TU.F1 umístěný na první straně (vlevo), který bude sloužit jako vysílač, aby vytvářel napětí ve vozidle na kmitočtu Fl a umožňuje energetické připojení této první strany (vlevo) dráhy přilehlé ladicímu bloku. Druhý ladicí blok TU.F3, umístěný v odstupu 15 až 30 m, umožňuje energetické připojení

další části (vpravo) přilehlé tomuto ladicímu bloku. Tento druhý ladicí blok slouží jako přijímač pro kmitočet F3. Případně může také působit jako vysílač, který by umožnil vytváření napětí o kmitočtu F3.

Obr. 2 znázorňuje traťový obvod obsahující několik traťových úseků uspořádaných do blokových úseků a oddělených elektrickými spojkami, každá sestávající ze dvou ladicích bloků spojených do páru. Pro kmitočet Fl, jsou oba ladicí bloky TU.F1 a TU.Fl' ekvivalentní kapacitě, která provádí ladění traťového úseku (blokový úsek JL) obsaženého mezi těmito dvěma bloky, zatímco oba ladicí bloky TU.F3 a TU.F3' jsou ekvivalentní zkratovým obvodům na stejném kmitočtu (Fl). Na kmitočtu (F3) přilehlých traťových obvodů je pak funkce ladicích obvodů převrácená.

Jak je znázorněno na obr. 3 a 4, boční k nebo zkratový obvod je vytvořen mezi kolejnicemi 1_ a (2 při průchodu nápravy 3. Přesněji, chování proudu £ vytvářeného na kmitočtu Fl a přítomného v dráze před nápravou 3_ je modifikováno.

Jak je znázorněno na obr. 5, je zřejmé, že proud _I na kmitočtu Fl zůstane vysoký až do okamžiku, kdy se náprava přiblíží k vysílači TU.Fl, který vytváří signál o kmitočtu Fl. Na úrovni uvedeného vysílače je zřejmé, že proud 1^ o kmitočtu

Fl náhle poklesne a vytvoří první nespojítost 7 v tom místě.

Obr. 5 znázorňuje podrobně chování proudu 1 před nápravou, s přihlédnutím k poloze vysílače TU.Fl na ose x sloužící jako porovnání, zatímco TU.F3 je umístěn na 18 m.

Vynález spočívá ve vytváření druhé nespoj itosti J3 v bezprostřední blízkosti druhého ladicího bloku TU.F3 a v použití těchto dvou nespojitosti nastávajících ve známé vzdálenosti pro umožnění výpočtu průměrné rychlosti vlaku mezi oběma polohami, ve kterých uvedené nespojitosti nastanou.

7Za tímto účelem je počítáno s detekováním signálu, který je výsledkem magnetického pole vytvářeného proudem 1^, na palubě vozidla. Zejména napětí V získané filtrováním anténních signálů známým způsobem bude úměrné proudu 2 přítomnému v kolejnicích před nápravou 3. Tento signál je zachycen alespoň jednou anténou známého typu umístěnou před první nápravou 3. Signál je filtrován na kmitočtu Fl pro umožnění detekce obou nespojitostí 7 a _c proudu 2· Jeden nebo více dalších signálů na kmitočtu F3 nebo na jiných kmitočtech mohou také být použity pro detekování dalších párů nespojitostí nastávajících na ostatních traťových obvodech.

Podle prvního provedení vynálezu, které je znázorněno zvláště na obr. 6, je navrženo uspořádat smyčku 4 mezi kolejnicemi 1 a 2 blízko bloku TU.F3 působícího jako přijímač a ekvivalent ke krátkému spojení na kmitočtu F3. Tato smyčka 4 je napájena proudem o kmitočtu Fl, který je přednostně úměrný proudu v bloku TU.Fl. Smyčka je přednostně zapojena v sérii s tímto blokem. S výhodou magnetické pole vytvářené smyčkou 4 vytváří druhou nespojitost 8 požadovanou pro uskutečnění způsobu podle vynálezu.

Podle dalšího přednostního provedení vynálezu, který je zvláště znázorněn na obr. 7, je navrženo spojit napěťový generátor 5 o kmitočtu Fl do série s blokem TU. F3. V tomto případě je blok TU.F3 ekvivalentní krátkému spojení pro kmitočet Fl. Generátor 5 je přednostně napájen energetickým zdrojem pro blok TU.Fl.

Druhá nespojitost 2 bude dosažena během průchodu u bloku TU. F3 (osa x = 18 m) , napětí je přitom úměrné napětí bloku TU.Fl (vysílač na kmitočtu Fl).

Podle dalšího provedení znázorněného na obr. 8 je proudový generátor 6 zapojen paralelně k vývodům bloku TU.F3. Proud tak vytvořený prochází smyčkou 9 uspořádanou mezi oběma kolejnicemi 1 a 2 a vytváří magnetické pole, které je v tom místě ···· · ·· ·· • · · · · · · • · · · · • · · · · ·

detekovatelné. Generátor 6 na kmitočtu F1 je s výhodou uspořádán v sérii s blokem TU.F1 a tak vytváří druhou požadovanou nespoj itost

Obr. 9 znázorňuje proud .1 jako funkci vzdálenosti překonané na kolejích umístěním bloku TU.F1 vytvářejícího první nespojitost na 0 a bloku TU.F3 vytvářejícího druhou nespojitost na 18 m. Signál může být detekován na palubě vozidla filtrováním anténních signálů na kmitočtu F1 a může být detekována přítomnost obou nespojitostí Ί_ a 8: jejichž klesající svahy jsou spojeny s přesnou polohou bloků TU.F1 a TU.F3.

Detekce těchto dvou nespojitostí bude běžně zpracována s použitím mikroprocesoru, který umožňuje určit časový interval mezi detekováním uvedených nespojitostí. Znalost přesné vzdálenosti mezi bloky TU.F1 a TU,F3 umožní výpočet průměrné rychlosti vozidla pohybujícího se po uvedené trati mezi oběma bloky TU.F1 a TU.F3.

Ve zvláště výhodném způsobu je pozorováno, že náklady na instalaci doplňkového zařízení jsou poměrně nízké a umožňují tak dosáhnout poměrně přesného měření rychlosti vlaku pohybujícího se po trati. Navíc měření této rychlosti zůstává nezávislé na přesném umisťování radiových majáků, např. jejichž pohyb může nastat v případě údržbových prací na trati, klimatických vlivů, prokluzování kol a pod.

Claims (16)

1. Způsob měření rychlosti vozidla opatřeného anténou a pohybujícího se po trati se dvěma kolejnicemi v podobě traťových úseků, známých jako „blokové úseky oddělených elektrickými spojkami, přičemž každá elektrická spojka sestává ze dvou ladicích bloků (TU.F1 a TU.F3) a z předem určeného traťového úseku umístěného mezi nimi, přičemž každý z ladicích bloků umožňuje energetické spojení přilehlých traťových úseků sloužících jako blokové úseky, vyznačující se tím, že v proudu nebo napětí signálu přijímaného anténou, která je přítomna ve vozidle pohybujícím se po trati v bezprostřední blízkosti prvního a druhého ladicího bloku (TU.F1 a TU.F3) téže elektrické spojky jsou detekovány alespoň dvě nespojitosti pro měření rychlosti vozidla pohybujícího se po trati.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že první nespojitost se získá když náprava prochází na úrovni prvního ladicího bloku pro kmitočet (Fl) tohoto prvního ladicího bloku (TU.F1).

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že druhá nespojitost se získá uplatněním elektrického působení na kmitočtu (Fl) prvního ladicího bloku (TU.F1).

4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že druhá nespojitost se získá vytvořením elektrického nebo magnetického pole v blízkosti druhého ladicího bloku (TU.F3).

5. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že elektrické nebo magnetické pole se vytvoří pomocí proudu, který je úměrný proudu vysílanému napětím injektovaným do prvního ladicího bloku (TU.F1).

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že pole je vytvářeno proudem vysílaným uvedeným napětím.

-107. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že elektrickým působením je napětí injektované v sérii s napětím o druhém kmitočtu (F3) druhého ladicího bloku (TU.F3).

8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že napětí injektované v sérii je úměrné napětí, které je injektováno do prvního ladicího bloku (TU.F1).

9. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že elektrickým působením je injektování proudu do napěťového generátoru, který je přítomný v druhém ladicím bloku (TU.F3), a tento proud prochází kolem smyčky mezi kolejnicemi.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že uvedený proud je úměrný proudu vysílanému napětím injektovaným do prvního ladicího bloku (TU.Fl).

11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že uvedený signál je filtrován na kmitočtu (Fl) napětí injektovaného do prvního ladicího bloku (TU.Fl).

12. Zařízení pro provádění způsobu podle kteréhokoliv z předchozích nároků, ve kterém je trať uspořádána v podobě blokových úseků oddělených elektrickými spojkami, přičemž každý elektrický spoj sestává z alespoň dvou ladicích bloků (TU.Fl a TU.F3) a z krátkého traťového úseku umístěného mezi nimi, vyznačující se tím, že jsou k dispozici prostředky pro vytváření alespoň dvou proudových nebo napěťových nespojitostí v signálu z hlediska antény, která je přítomná ve vozidle pohybujícím se po trati v bezprostřední blízkosti prvního a druhého ladicího bloku (TU.Fl a TU.F3) stejné elektrické spoj ky.

13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že uvedený prostředek sestává ze smyčky (4) je uspořádané blízko

-11druhého ladicího bloku (TU.F3) a opatřené napájením proudem o kmitočtu (Fl) prvního ladicího bloku (TU.F1).

14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že smyčka (4) je uspořádána v sérii s prvním ladicím blokem (TU.F1).

15. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že uvedený prostředek sestává z napěťového generátoru (5) na kmitočtu (Fl) prvního ladicího bloku (TU.F1) zapojeného v sérii s druhým ladicím blokem (TU.F3).

16. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že uvedený prostředek sestává z proudového generátoru (6) zapojeného paralelně k druhému ladicímu bloku (TU.F3) přes smyčku uspořádanou mezi kolejnicemi.

17. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 12 až 16, vyznačující se tím, že anténa na palubě vozidla je umístěna před první nápravou (3) spolu s přijímacím obvodem spojeným s anténou a opatřeným filtrem nastaveným na kmitočet Fl.