IT202000026618A1 - SELECTIVE SHORT CIRCUIT SYSTEM - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL?INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO: ?SISTEMA DI CORTO CIRCUITO DESCRIPTION OF THE INDUSTRIAL INVENTION ENtitled: ?SHORT CIRCUIT SYSTEM

SELETTIVO?, SELECTIVE?,

INTRODUZIONE: INTRODUCTION:

Contesto di riferimento Reference context

Il sedime ferroviario e le rotaie che di esso fanno parte, oltre a dover meccanicamente sostenere e instradare il movimento dei rotabili, sono sede di passaggio di correnti elettriche generate per vari fini quali: The railway track and the rails that are part of it, in addition to having to mechanically support and route the movement of the rolling stock, are the site of the passage of electric currents generated for various purposes such as:

? Correnti per la trazione elettrica di convogli, ? Currents for the electric traction of trains,

? Segnali di comunicazione (ad esempio correnti codificate) terra-treno, ? Communication signals (e.g. coded currents) ground-train,

? Segnali per il rilevamento presenza rotabile, ? Signals for detecting rolling stock,

? Segnali per la diagnostica delle rotaie medesime etc? . ? Signals for the diagnostics of the rails themselves etc? .

I parametri elettrici della struttura in cui passano dette correnti variano fortemente al variare delle situazioni ambientali (sole, pioggia, neve etc...) The electrical parameters of the structure in which these currents pass vary greatly as the environmental conditions vary (sun, rain, snow, etc...)

Le diverse correnti in gioco possono variare in intensit? per diversi ordini di grandezza: da diverse migliaia di ampere per le correnti di trazione in trazione continua a frazioni di ampere per segnali di rilevamento rotabile nel caso dei cdb (circuiti di binario) ad audiofrequenza. Can the different currents involved vary in intensity? by several orders of magnitude: from several thousand amperes for traction currents in continuous traction to fractions of amperes for rolling stock detection signals in the case of audio frequency CDBs (track circuits).

I segnali e le correnti debbono essere ?separabili? per tipologia di segnale e per tratta ferroviaria ai quali si riferiscono. Signals and currents must be ?separable? by type of signal and by railway section to which they refer.

Data la necessit? di fare circolare i rotabili a velocit? pi? sostenuta rispetto al passato, anche in tratte ove la alta velocit? non ? presente, e anche per problematiche di manutenzione si ravvisa l?ulteriore necessit? di eliminare dalle linee i giunti isolati che storicamente separano le diverse tratte (giunti che comportano un indebolimento fisico della linea soprattutto al crescere della velocit?). Given the need? to circulate the rolling stock at speed? more sustained compared to the past, even in sections where the high speed? not ? present, and also due to maintenance problems, is there a further need? to eliminate from the lines the isolated joints which historically separate the different sections (joints which lead to a physical weakening of the line especially as speed increases).

Date le caratteristiche proprie del sedime e i livelli di potenza delle correnti sopra indicate, al fine de evitare la introduzione di filtri particolarmente complessi e/o costosi per la separazione / controllo spaziale (di tratta) delle diverse correnti, ? ad oggi uso distanziarli in frequenza ponendoli nelle bande di ove i filtri sono pi? facilmente realizzabili. Questa soluzione comporta necessariamente l?elevamento della frequenza dei segnali (vedi cdb ad audiofrequenza). Given the characteristics of the site and the power levels of the currents indicated above, in order to avoid the introduction of particularly complex and/or expensive filters for the spatial (section) separation / control of the different currents, ? today I use to distance them in frequency by placing them in the bands where the filters are more? easily achievable. This solution necessarily involves raising the frequency of the signals (see audio frequency cdb).

La soluzione sopra descritta, dell?elevamento in frequenza delle correnti, pur facilitando la separazione dei segnali per tipologia e tratte di riferimento, porta come contraltare sia la consistente attenuazione dei segnali stessi all?aumentare della distanza dal generatore sia ulteriori criticit? di implementazione causate da fenomeni quali ?cross talk? e variazione delle caratteristiche di risposta in frequenza del sedime in funzione dei fenomeni meteorologici. The above-described solution of increasing the frequency of the currents, while facilitating the separation of the signals by type and reference sections, brings as a counterbalance both the consistent attenuation of the signals themselves as the distance from the generator increases and further criticalities of implementation caused by phenomena such as ?cross talk? and variation of the frequency response characteristics of the land as a function of meteorological phenomena.

Le situazioni sopra indicate impongono la implementazione di specifici accorgimenti che oltre ad essere onerosi comportano vincoli tecnici sulla intera infrastruttura; tra questi accorgimenti tecnici ricordiamo: The situations indicated above impose the implementation of specific measures which, in addition to being onerous, entail technical constraints on the entire infrastructure; among these technical devices we mention:

? Il posizionamento di un alto numero di generatori lungo la linea, ? The placement of a large number of generators along the line,

? Il posizionamento di condensatori lungo linea, ? The placement of capacitors along the line,

? Il posizionamento di apparati in grado di variare la frequenza trasmissiva su tratte sequenziali con logiche prefissate, ? The positioning of devices capable of varying the transmission frequency on sequential sections with pre-established logics,

? Il posizionamento di corto circuiti ?periodici? selettivi in frequenza realizzati con filtri accordati sulle frequenze utilizzate. ? The positioning of ?periodic? short circuits? frequency selective made with filters tuned to the frequencies used.

Soluzione: brevetto 2017 e problematiche comunque irrisolte Solution: 2017 patent and still unsolved problems

Al fine di superare le limitazioni sopra indicate permettendo il funzionamento del sistema alle basse frequenze con conseguente superamento delle controindicazioni / problematiche enumerate e con la possibilit? di separare le correnti in modo semplice si ? individuata nel 2013 una soluzione innovativa. In order to overcome the limitations indicated above allowing the operation of the system at low frequencies with consequent overcoming of the contraindications / problems enumerated and with the possibility? to separate the currents in a simple way, yes ? identified in 2013 an innovative solution.

La soluzione innovativa, descritta nel brevetto concesso dalla Camera di Commercio nel 2017 n. 0001427886 (SISTEMA DI BLOCCO AUTOMATICO A CORRENTI CODIFICATE SENZA L'USO DI GIUNTI ISOLATI E COMPATIBILE CON L'ATTUALE SOTTOSISTEMA DI BORDO INSTALLATO SUI VEICOLI FERROVIARI), con un meccanismo di ?scivolamento in avanti dei cdb? all?avanzamento del treno basato sull?apertura e chiusura dinamica di cortocircuiti di delimitazione di cdb, permette di spostare dinamicamente i generatori di segnale in modo tale che le correnti che portano l?informativa relativa alla tratta in cui il treno passa siano prodotte sempre davanti al treno in corsa. The innovative solution, described in the patent granted by the Chamber of Commerce in 2017 n. 0001427886 (AUTOMATIC BLOCKING SYSTEM WITH CODED CURRENTS WITHOUT THE USE OF INSULATED JOINTS AND COMPATIBLE WITH THE CURRENT ON-BOARD SUB-SYSTEM INSTALLED ON RAILWAY VEHICLES), with a ?forward sliding cdb? to the advancement of the train based on the dynamic opening and closing of delimiting short circuits of cdb, it allows to dynamically move the signal generators in such a way that the currents that carry the information relating to the section in which the train passes are always produced in front to the moving train.

La soluzione in grado di operare con tutte le correnti alle frequenze basse, evitandone l?elevazione in frequenza, ? per? caratterizzata da un problema di implementazione considerato ?bloccante? per la sua effettiva utilizzazione in campo relativo alla fondamentale componente costituita dagli interruttori che dividono le tratte nel momento in cui si chiudono delimitandole con un cortocircuito tra le rotaie. The solution able to operate with all currents at low frequencies, avoiding the elevation in frequency, ? for? characterized by an implementation problem considered ?blocking? for its effective use in the field relating to the fundamental component constituted by the switches which divide the sections when they close, delimiting them with a short circuit between the rails.

Sebbene la soluzione individuata nel brevetto del 2017 abbia funzionalmente necessit? di operare, sulle due rotaie del binario cortocircuitando solo i segnali a correnti codificate (segnali di bassa intensit? alle basse frequenze che variano dai 50 ai 200 Hz), la soluzione tecnica brevettata prevede interruttori concettualmente molto semplici che operano di fatto cortocircuiti su tutte le frequenze (compresa la continua). Although the solution identified in the 2017 patent functionally needs to operate on the two rails of the track by short-circuiting only the codified current signals (signals of low intensity at low frequencies ranging from 50 to 200 Hz), the patented technical solution envisages conceptually very simple switches which actually operate short-circuits on all frequencies (including continuous).

Questa caratteristica impone per? all?interruttore chiuso di dover sostenere l?attraversamento di correnti di grande intensit? (quali quelle dovute al riequilibrio delle correnti di trazione in continua che possono raggiungere anche il migliaio di Ampere) e pone consistenti complessit? realizzative / economiche degli interruttori stessi. OBIETTIVI DEL TROVATO PROPOSTO: This feature requires for? to the closed switch of having to support the crossing of currents of great intensity? (such as those due to the rebalancing of the continuous traction currents which can even reach a thousand Ampere) and poses substantial complexities? construction / economics of the switches themselves. OBJECTIVES OF THE PROPOSED INVENTION:

La presente proposta di brevetto individua una soluzione che permette il superamento delle problematiche caratterizzanti gli interruttori di cui sopra trattato grazie alla sua capacit? di operare come corto circuito solo per i segnali selezionati (nel caso ferroviario dei BACC (Blocco Automatico a Correnti Codificate) il blocco selettivo delle sole correnti codificate). The present patent proposal identifies a solution which allows the problems characterizing the switches discussed above to be overcome thanks to its capacity? to operate as a short circuit only for the selected signals (in the railway case of the BACC (Automatic Block with Codified Currents) the selective block of the only codified currents).

Il nuovo ritrovato ?SISTEMA DI CORTO CIRCUITO SELETTIVO? ? facilmente ed economicamente implementabile anche con alte correnti e alle basse frequenze, ove a causa dei parametri elettrici delle rotaie stesse, i filtri classici sono difficilmente realizzabili. The new discovery ?SELECTIVE SHORT CIRCUIT SYSTEM? ? easily and economically implementable even with high currents and at low frequencies, where, due to the electrical parameters of the rails themselves, the classic filters are difficult to implement.

Il presente ritrovato, grazie alla sua capacit? di funzionare come Sistema di Corto Circuito Selettivo e alla sua semplicit? implementativa costituisce perci? una alternativa innovativa all?interruttore previsto nel brevetto del 2017 in grado di svolgere analoghe funzioni superandone le problematiche implementative. The present found, thanks to its ability? to work as a Selective Short-Circuit System and to its simplicity? therefore constitutes? an innovative alternative to the switch envisaged in the 2017 patent capable of performing similar functions overcoming the implementation problems.

Il ritrovato che nasce dalla necessit? di risolvere uno specifico ed individuato problema ? peraltro di conveniente utilizzo in tutti i contesti in cui si presentino analoghe problematiche. The discovery that arises from necessity? to solve a specific and identified problem? however, it is convenient to use in all contexts where similar problems arise.

DESCRIZIONE DEL RITROVATO: DESCRIPTION OF THE DISCOVERY:

Generalit? generality

Il nuovo ritrovato ? basato sul posizionamento di generatori di potenza (uscita di amplificatori di potenza PW nei disegni) controllati da un sottosistema di controreazione in grado ai fini pratici ?annullare? le differenze di tensione tra due punti del circuito (nel caso le di studio le rotaie) solo per una parte selezionata del segnale globale. La selezione pu? essere effettuata o in funzione delle frequenze o se il caso di logiche diverse. The new find? based on the placement of power generators (output of PW power amplifiers in the drawings) controlled by a feedback subsystem able for practical purposes to ?cancel? the voltage differences between two points of the circuit (in the case of the study the rails) only for a selected part of the global signal. The selection can be carried out either according to the frequencies or if the case of different logics.

La soluzione prevede il controllo dinamico della tensione tra i punti ove si vuole operare il cortocircuito selettivo con la implementazione di una sorta controreazione ?accordata? per annullare l?attraversamento delle correnti selezionate e oggetto di cortocircuito. The solution provides for the dynamic control of the voltage between the points where the selective short-circuit is to be operated with the implementation of a sort of ?tuned? to cancel the crossing of the currents selected and subject to short circuit.

Il generatore / amplificatore fornisce perci? le necessarie correnti che sarebbero presenti per i soli segnali selezionati nel caso vi fosse un reale cortocircuito realizzando di fatto un corto circuito selettivo. The generator / amplifier supplies therefore? the necessary currents that would be present only for the selected signals in the event of a real short-circuit, effectively realizing a selective short-circuit.

Grazie a questo sistema / trovato utilizzato in ambito ferroviario nel brevetto del 2017 in luogo degli interruttori si riescono a separare ?spazialmente? i diversi cdb per quanto attiene a specifiche correnti relative al segnalamento. Thanks to this system / invention used in the railway sector in the 2017 patent, instead of switches, it is possible to separate ?spatially? the various CDBs as regards specific currents relating to signalling.

Dati i principi sopra esposti, elemento importante ? il sottosistema di pilotaggio in controreazione che ? realizzato in modo da ottenere di fatto l?azzeramento (nel seguito definito solo come azzeramento in quanto il residuo del segnale anche se non completamente azzerato pu? essere reso piccolo a piacere) delle componenti del segnale presenti nel circuito tra i suoi punti A e B (come indicati nella figura 0 successivamente descritta). Given the principles set out above, an important element? the subsystem of piloting in feedback that ? made in such a way as to effectively obtain zeroing (hereinafter defined only as zeroing since the residual signal, even if not completely zeroed, can be made small as desired) of the signal components present in the circuit between its points A and B (as indicated in figure 0 described below).

Nella applicazione ferroviaria per la quale il ritrovato ? stato concepito si potrebbe richiedere ad esempio in funzione delle esigenze: In the railway application for which the discovery ? been conceived, it could be requested, for example, according to needs:

1) Azzeramento della differenza di potenziale delle 2 rotaie (corto circuito totale), 1) Zeroing of the potential difference of the 2 rails (total short circuit),

2) Eliminazione delle frequenze relative ai sistemi BACC (generalmente 50 e 178 Hz) (corto circuito selettivo, utile nella sostituzione dell?interruttore nel brevetto citato), 2) Elimination of frequencies related to BACC systems (generally 50 and 178 Hz) (selective short circuit, useful in replacing the switch in the cited patent),

3) Eliminazione di uno o pi? specifici segnali / codici 3) Elimination of one or more? specific signals / codes

In base alla funzione richiesta il segnale in ingresso all?amplificatore potr? essere derivato o semplicemente dalla tensione tra le rotaie nel medesimo punto (quale una sorta di controreazione selettiva) o da una elaborazione di pi? segnali (tensioni e correnti) prelevati in vari punti del circuito (nel caso di studio rotaie) o esterni allo stesso. Architettura generalizzata (figura 0) Based on the function required, the input signal to the amplifier can be derived or simply from the tension between the rails in the same point (which a sort of selective feedback) or from a processing of more? signals (voltages and currents) taken from various points of the circuit (in the case of study rails) or external to it. Generalized architecture (figure 0)

Nella sua accezione generale il trovato (applicabile concettualmente anche in settori diversi dal ferroviario) ? costituito dai blocchi indicati nella figura 0. In essa tra i punti del circuito A e B (nel caso ferroviario punti delle due rotaie) ? rilevata la differenza di tensione che viene fisicamente condizionata (blocco BC-Blocco Condizionamento) ed elaborata / filtrata (blocco B1 non necessariamente realizzato in frequenza ad esempio, Look in amplifier, box car integrator etc..) per riportare in ingresso al blocco A solo la parte del segnale che si vuole cortocircuitare dal segnale complessivo presente sui punti A e B. Il blocco A ? costituito da un amplificatore ad alto guadagno che riduce al minimo il segnale da ?cortocircuitare? sul circuito (nel caso ferroviario le rotaie). Il Blocco B2 serve per evitare transitori sulla tensione in uscita; il blocco opera infatti un opportuno filtraggio che elimina dal segnale in uscita le componenti non proporzionale al segnale da ?cortocircuitare?. Tramite il blocco, Adattamento in uscita (Au), viene fornito in modo idoneo (potenza, impedenza ed eventuale isolamento) nei punti A e B un segnale di opportuna potenza. In its general sense, the invention (conceptually applicable also in sectors other than the railway)? constituted by the blocks indicated in figure 0. In it between the points of the circuit A and B (in the railway case, points of the two rails) ? the voltage difference has been detected which is physically conditioned (block BC-Block Conditioning) and processed / filtered (block B1 not necessarily realized in frequency for example, Look in amplifier, box car integrator, etc..) to report the input to block A only the part of the signal to be short-circuited from the overall signal present on points A and B. Block A ? consisting of a high gain amplifier which minimizes the signal to be ?shorted? on the circuit (in the railway case the rails). Block B2 is used to avoid output voltage transients; in fact, the block operates a suitable filtering which eliminates from the output signal the components not proportional to the signal to be "short-circuited". Through the block, Output adaptation (Au), a signal of suitable power is supplied in a suitable way (power, impedance and possible insulation) at points A and B.

La necessit? del blocco B2 deriva dal fatto che essendo l?anello di controreazione chiuso solo per i segnali selezionati dal filtro F1, l?amplificatore A potrebbe andare in saturazione e non uscirne mai. Qualora saturato il sistema di cortocircuito rimarrebbe aperto anche per i segnali rispondenti ai requisiti imposti da F1. The necessity? of block B2 derives from the fact that since the feedback loop is closed only for the signals selected by filter F1, amplifier A could go into saturation and never come out of it. If saturated, the short-circuit system would remain open also for signals meeting the requirements set by F1.

Durante il tempo necessario a tutto l?anello per andare a regime, il filtro F2 seleziona all?uscita di OP le sole componenti di segnale in grado di ?passare? in F1 e quindi chiudere l?anello. During the time required for the entire loop to reach full speed, filter F2 selects at the output of OP the only signal components capable of ?passing? in F1 and then close the ring.

Sempre al fine di evitare possibili blocchi dell?anello di controreazione dovuti alla saturazione di A, l?amplificatore pu? anche essere dotato di un elemento SCT (Sistema Controreazione Totale) che nel caso si vada in saturazione, lo riporti a lavorare in zona lineare abilitando la controreazione di tutto il segnale. L?elemento si disinserisce progressivamente all?atto dell?andata a regime. Sembra pi? facile l?implementazione di tale sistema nel blocco A, anche se concettualmente potrebbe lavorare sui blocchi dei filtri (B1 e B2). Always in order to avoid possible blocks of the feedback loop due to the saturation of A, the amplifier can? also be equipped with an SCT element (Total Feedback System) which, in the event of saturation, brings it back to work in the linear area, enabling the feedback of the entire signal. The element is progressively disengaged when it reaches full speed. It seems more It is easy to implement this system in block A, even if it could conceivably work on filter blocks (B1 and B2).

Dovendo il sistema essere stabile e quindi non entrare in oscillazione, ? necessario, all?atto della progettazione definitiva verificare la sua stabilit? tramite qualche criterio di uso comune (ad esempio il criterio di Nyquist o quello di Bode). Since the system must be stable and therefore not oscillate, ? necessary, at the time of the final design to verify its stability? through some commonly used criterion (for example the Nyquist criterion or that of Bode).

Ulteriori segnali possono essere utilizzati per condizionare tutti i blocchi del trovato. I segnali, denominati D o S in funzione della loro natura digitale o analogica, possono provenire da sorgenti esterne al circuito (quali sistemi di controllo remoti, sensori montati per prelevare tensioni e/o correnti in circuiti adiacenti, sensori di temperatura /umidit?) o da punti specifici del circuito stesso. Detti segnali possono necessitare di adeguato condizionamento prima di essere connessi a blocchi del trovato (blocco di condizionamento in ingresso al trovato BC SA (Blocco Condizionamento Segnali Ausiliari) che nel caso possono coincidere con quelli usati per condizionare i segnali su cui si applica il corto selettivo. Further signals can be used to condition all the blocks of the invention. The signals, denominated D or S according to their digital or analog nature, can come from sources external to the circuit (such as remote control systems, sensors mounted to draw voltages and/or currents in adjacent circuits, temperature/humidity sensors?) or from specific points of the circuit itself. Said signals may require adequate conditioning before being connected to blocks of the invention (input conditioning block to the BC SA invention (Auxiliary Signal Conditioning Block) which in the case may coincide with those used to condition the signals on which the selective short is applied .

A maggior chiarimento degli schemi di principio precedenti illustriamo alcuni esempi applicativi For greater clarification of the previous principle schemes, we illustrate some application examples

Esempio 1 (figura 1) Example 1 (figure 1)

L?esempio ? relativo a contesto ferroviario nell?ambito di cdb (circuito di binario) ove presente il trovato di cui al citato brevetto del 2017. The example ? relating to the railway context in the context of cdb (track circuit) where the invention referred to in the aforementioned 2017 patent is present.

Il blocco BC ? realizzato tramite l?amplificatore ad isolamento IA preceduto dal condensatore C inserito per evitare possibili saturazioni dello stadio di ingresso dell?amplificatore. La saturazione ? infatti possibile in presenza di differenze di potenziale continue dovute a squilibri della corrente di trazione (si ipotizza trazione in continua a 3000 Volt). BC block? achieved through the IA isolation amplifier preceded by the inserted capacitor C to avoid possible saturation of the amplifier input stage. saturation? in fact, it is possible in the presence of continuous potential differences due to traction current imbalances (it is hypothesized in continuous traction at 3000 Volts).

Il blocco B1 ? implementato dal filtro in frequenza F1, in questo esempio applicativo si ? optato per un filtro passabanda da 25 a 200 Hz che permette sia di bloccare componenti continue eventualmente reintrodotte da AI (ricordiamo la presenza di C) sia, considerando le portanti usate in Italia nei sistemi BACC di 50 e 178 Hz, di eliminare eventuali frequenze pi? alte in quanto non significative. The B1 block? implemented by the frequency filter F1, in this application example yes ? opted for a bandpass filter from 25 to 200 Hz which allows both to block continuous components possibly reintroduced by AI (remember the presence of C) and, considering the carriers used in Italy in BACC systems of 50 and 178 Hz, to eliminate any lower frequencies ? high as insignificant.

Il blocco A ? costituito da un amplificatore operazionale OP (completato da un elemento di controllo SCT, la cui funzione ? descritta nell?esempio generale) in configurazione invertente il cui anello di controreazione ? costituito dai blocchi F2, PW, T, C, IA, F1. Block A? constituted by an operational amplifier OP (completed by a control element SCT, whose function is described in the general example) in an inverting configuration whose feedback loop ? consisting of blocks F2, PW, T, C, IA, F1.

L?amplificatore di Potenza PW ? necessario per fornire alle rotaie (per quella parte del segnale selezionato da F1) le stesse correnti che scorrerebbero nel caso di un corto circuito normale. Pur se lo standard ferroviario prevede per le correnti codificate un livello massimo di 20 Ampere, e potendo essere il nostro sistema visto come un corto percorso dalle correnti dei 2 generatori appartenenti ai 2 cdb adiacenti, esso deve poter supportare la somma dei medesimi quindi 40 Ampere. La potenza erogata dall?amplificatore ? assai limitata in quanto la sua tensione di uscita ? quasi nulla grazie alla presenza della controreazione (questo aspetto favorisce la implementabilit? del trovato in campo). The PW power amplifier? necessary to supply the rails (for that part of the signal selected by F1) with the same currents that would flow in the event of a normal short circuit. Even if the railway standard provides for a maximum level of 20 Ampere for the codified currents, and since our system could be seen as a short path from the currents of the 2 generators belonging to the 2 adjacent cdb, it must be able to support the sum of the same therefore 40 Ampere . The power supplied by the amplifier? very limited as its output voltage ? almost nothing thanks to the presence of the feedback (this aspect favors the implementability of the invention in the field).

Il Blocco Bu ? composto dal predetto amplificatore PW e dal trasformatore di adattamento T. The Bu Block? composed of the aforementioned amplifier PW and the matching transformer T.

Viene rappresentata anche la bobina di riequilibrio L, gi? generalmente presente in ambito ferroviario per riequilibrare le correnti continue di trazione nelle due rotaie, essa ? ininfluente per la nostra applicazione a causa della presenza del condensatore C nel blocco AU, appositamente impiegato per evitare che l?eventuale presenza di squilibri di tensione di modo differente possa saturare l?amplificatore ad isolamento IA (si consiglia l?uso di IA in grado di sopportare tensioni di modo comune maggiori a 1000 Volt). Is also represented the coil of rebalancing L, gi? generally present in the railway sector to rebalance the continuous traction currents in the two rails, it ? irrelevant for our application due to the presence of the capacitor C in the block AU, specifically used to prevent the possible presence of voltage unbalances of different modes from saturating the isolation amplifier IA (the use of IA capable of to withstand common mode voltages greater than 1000 Volts).

Ovviamente, sempre a causa dei ritardi dei filtri, si potranno avere segnali spuri in presenza di variazioni del segnale da controllare, ma detti transitori nell?applicazione ferroviaria sono del tutto trascurabili (Ricordiamo, ad esempio, che variazione inferiori ai 3 secondi vengono addirittura ignorate nel caso di ripetizione dei segnali tramite correnti codificate). Obviously, always because of the delays of the filters, spurious signals may occur in the presence of variations of the signal to be controlled, but these transients in the railway application are completely negligible (remember, for example, that variations of less than 3 seconds are even ignored in the case of signal repetition via coded currents).

Da notare che ovviamente i comuni degli elementi IA, F1, OP, F2, PW e primario di T possono essere connessi ad una massa G, mentre la parte facente riferimento alle rotaie deve essere lasciata fluttuante. Non vengono qui considerate le ovvie modifiche da apportare in caso di cdb particolari quali quelli in cui una delle due rotaie viene collegata a massa. It should be noted that obviously the commons of the elements IA, F1, OP, F2, PW and primary of T can be connected to a mass G, while the part referring to the rails must be left floating. The obvious modifications to be made in the case of particular CDBs such as those in which one of the two rails is connected to ground are not considered here.

Al fine di rendere il sistema rispondente ai requisiti di sicurezza (SIL4) fondamentali in ambiente ferroviario ? sufficiente la semplice introduzione di una schedina programmabile che permetta di verificare se i segnali presenti, correnti e tensioni, sono congruenti con lo stato istantaneo dei cdb limitrofi. Questo permette di rilevare immediatamente sia problemi legati ai codici che legati ad eventuali variazioni dei parametri fisici del sistema (attribuibili ad eventuali rotture delle rotaie). Sembra superfluo sottolineare che ? consigliabile che la scheda programmabile sia precedentemente certificata SIL4. In order to make the system compliant with the fundamental safety requirements (SIL4) in the railway environment? the simple introduction of a programmable card that allows to verify if the signals present, currents and voltages, are congruent with the instantaneous state of the neighboring CDBs is sufficient. This makes it possible to immediately detect both problems related to the codes and related to any changes in the physical parameters of the system (attributable to any breakage of the rails). It seems superfluous to point out that ? it is advisable that the programmable card is previously certified SIL4.

Esempio 2 (figura 2) Example 2 (figure 2)

In figura 2 ? specificata una configurazione a blocchi del trovato applicabile in ambiente ferroviario anch?esso in sostituzione degli interruttori nella soluzione indicata nel brevetto del 2017. In figure 2 ? specified a block configuration of the invention applicable in the railway environment also in replacement of the switches in the solution indicated in the 2017 patent.

La diversa soluzione mira non gi? alla esclusione dal cortocircuito della componente continua bens?, in modo pi? selettivo alla ?ammissibilit? al corto? delle componenti in frequenza nell?intorno della componente ove ? presente il segnale di interesse. The different solution aims not already? to the exclusion from the short-circuit of the direct component, but?, in a more? selective to the ?admissibility? short? of the components in frequency around the component where ? the signal of interest is present.

Obiettivo ? perci? quello di bloccare con un corto selettivo solo i segnali nella banda tipica dello standard italiano BACC (con 2 portanti una a 50 Hz ed una a 178 Hz). Objective ? why? that of blocking with a selective short only the signals in the typical band of the Italian BACC standard (with 2 carriers, one at 50 Hz and one at 178 Hz).

Detto esempio ? sostanzialmente uguale a quello illustrato nella precedente fig.1 ove il blocco B1 composto dal parallelo di due filtri passabanda con adeguata larghezza di banda (F3 a 50 Hz ed F4 a 178 Hz seguiti da un sommatore A), ed il blocco B2 che, salvo piccole possibili variazioni per eventuali compensazioni, potrebbe essere del tutto uguale al blocco B1 con F5 equivalente a F3 ed F6 equivalente a F4. Said example ? substantially the same as that illustrated in the previous fig.1 where block B1 is composed of the parallel of two bandpass filters with adequate bandwidth (F3 at 50 Hz and F4 at 178 Hz followed by an adder A), and block B2 which, except small possible variations for possible compensations, it could be completely the same as block B1 with F5 equivalent to F3 and F6 equivalent to F4.

In questo modo, quando si attiva l?uscita dell?amplificatore, si azzerano tutti i codici realizzati con segnali su una od entrambe le due frequenze sopradette quali quelli standard dei sistemi di ?Blocco Automatico a Correnti Codificate?. In this way, when the amplifier output is activated, all the codes created with signals on one or both of the two aforementioned frequencies are reset, such as the standard ones of the ?Automatic Blocking with Codified Currents? systems.

Nella figura L ha la stessa valenza dell?esempio 1. In the figure L has the same value as example 1.

Esempio 3 (figura 3) Example 3 (figure 3)

In figura 3 ? specificata una configurazione a blocchi del trovato applicabile in ambito ferroviario .Nella figura le funzioni svolte da B1, B2, OP sono demandate ad un sistema di elaborazione digitale indicato in figura con la sigla ED (in questo caso applicativo sono presenti segnali di condizionamento sia di tipo D (digitale) che S (analogico), i segnali digitali provengono da sistemi esterni mentre i segnali analogici provengono dallo stesso circuito sotto controllo e subiscono un condizionamento in ingresso operato dal medesimo blocco BC usato per le correnti su cui applicato il cortocircuito selettivo. In figure 3 ? a block configuration of the invention applicable in the railway sector has been specified. In the figure the functions performed by B1, B2, OP are assigned to a digital processing system indicated in the figure with the abbreviation ED (in this application case there are conditioning signals both type D (digital) and S (analog), the digital signals come from external systems while the analog signals come from the same circuit under control and undergo input conditioning operated by the same block BC used for the currents on which the selective short-circuit is applied.

Si possono individuare nello schema in figura 3, in uscita dai sensori ?S?, 2 segnali di ingresso al trovato. I segnali sono provenienti dalla stessa tratta di circuito cui ? applicato il corto circuito selettivo. I dati sono captati dalle rotaie tramite sensore di tensione e sensore corrente. I circuiti di captazione dei segnali in corrente e tensione necessitano di essere isolati tramite sistema di isolamento costituito da Amplificatori ad Isolamento analoghi a quelli del Blocco di condizionamento BC del trovato e quindi in esso rappresentati. Ad alimentare il sistema sono presenti ulteriori segnali di condizionamento Digitali (D) che come pure i segnali analogici servono per condizionare il blocco ED. Detti segnali sono costituiti da ingressi provenienti da sistemi e sensori esterni (i sensori sono di temperatura e umidit? del ballast etc.). I segnali analogici e digitali condizionano i blocchi del trovato al fine di ottimizzare e velocizzare la risposta del sistema nel circuito. It is possible to identify in the diagram in figure 3, at the output of the sensors ?S?, 2 input signals according to the invention. Are the signals coming from the same stretch of circuit which ? selective short circuit applied. The data is captured by the rails via voltage sensor and current sensor. The current and voltage signal pick-up circuits need to be insulated by means of an insulation system consisting of Isolation Amplifiers similar to those of the conditioning block BC of the invention and therefore represented therein. To feed the system there are further Digital conditioning signals (D) which, like the analog signals, are used to condition the block ED. These signals are made up of inputs from external systems and sensors (the sensors are ballast temperature and humidity, etc.). The analog and digital signals condition the blocks of the invention in order to optimize and speed up the response of the system in the circuit.

Nella figura L ha la stessa valenza dell?esempio 1. In the figure L has the same value as example 1.

CONCLUSIONI: CONCLUSIONS:

Nella presente descrizione ? illustrato un innovativo trovato, che seppur di pi? ampia impiegabilit?, ? stato concepito per rendere implementabile il trovato di cui al brevetto ?SISTEMA DI BLOCCO AUTOMATICO A CORRENTI CODIFICATE SENZA L'USO DI GIUNTI ISOLATI E COMPATIBILE CON L'ATTUALE SOTTOSISTEMA DI BORDO INSTALLATO SUI VEICOLI FERROVIARI?. In this description ? illustrated an innovative found, which, although more? wide employability?, ? was conceived to implement the invention referred to in the patent ?AUTOMATIC BLOCKING SYSTEM WITH CODED CURRENT WITHOUT THE USE OF INSULATED JOINTS AND COMPATIBLE WITH THE CURRENT ON-BOARD SUBSYSTEM INSTALLED ON RAILWAY VEHICLES?.

Il trovato permette infatti la sostituzione degli interruttori presenti nel brevetto del 2017 con un diverso sistema in grado di garantire corti selettivi accordati sulle frequenze di segnale evitando l?inaccettabile sovraccarico di correnti sugli interruttori proposti. Come gi? indicato, la ipotesi di diminuire la corrente mediante la introduzione di filtro in serie all?interruttore ? di fatto tecnicamente irrealizzabile. In fact, the invention allows the switches present in the 2017 patent to be replaced with a different system capable of guaranteeing selective shorts agreed on the signal frequencies, avoiding the unacceptable overload of currents on the proposed switches. How already? indicated, the hypothesis of decreasing the current by means of the introduction of the filter in series with the switch ? technically unfeasible.

Alcuni accorgimenti tecnici quali: Some technical features such as:

? La controreazione effettuata esclusivamente su una parte selezionata del segnale (Blocco B1), ? Il controllo dell?uscita del sistema, tramite il blocco B2, introdotto per eliminare presenze di reazioni non volute attribuibili principalmente ai tempi dovuti al blocco B1 (ricordiamo che l?anello di controreazione ? chiuso solo per quella parte di segnale selezionata dal blocco B1), ? The feedback effected exclusively on a selected part of the signal (Block B1), ? Control of the system output, through block B2, introduced to eliminate the presence of unwanted reactions mainly attributable to the times due to block B1 (remember that the feedback loop is closed only for that part of the signal selected by block B1) ,

? La abilitazione alla controreazione di tutti gli elementi del segnale in modo temporaneo per accelerare l?uscita da eventuali stati di saturazione del medesimo imputabili alle ragioni sovraesposte (grazie alla presenza dell?elemento SCT), ? Enabling the feedback of all the elements of the signal in a temporary way to accelerate the exit from any states of saturation of the same attributable to the above reasons (thanks to the presence of the SCT element),

? La modulazione dell?intervento dei vari blocchi dell?anello in funzione dei parametri locali e/o remoti, quali ad esempio temperatura, umidit? del ballast etc.. (segnali di ingresso S e D), ? The modulation of the intervention of the various blocks of the ring according to the local and/or remote parameters, such as for example temperature, humidity? of the ballast etc.. (input signals S and D),

? L?inserimento di un amplificatore PW di potenza abbastanza limitata anche in presenza di grosse correnti, in quanto la tensione che impone ? molto bassa (Corto Circuito), ? The inclusion of a PW amplifier of fairly limited power even in the presence of large currents, as the voltage it imposes? very low (Short Circuit),

? La architettura stessa del trovato che, permettendo una facile lettura delle uscite ed ingressi dei diversi blocchi di tensioni e correnti, rende semplice, con una elaborazione operata da una scheda programmabile precedentemente certificata SIL4 la rilevazione continua e sicura dello stato del trovato in modo da poterlo far rispondere ai requisiti di sicurezza SIL4 che ne permettono la reale utilizzabilit? nel contesto ferroviario. ? The very architecture of the invention which, by allowing easy reading of the outputs and inputs of the various voltage and current blocks, makes it simple, with a processing operated by a previously SIL4 certified programmable card, the continuous and safe detection of the state of the invention so as to be able to to meet the safety requirements SIL4 that allow the real usability? in the railway context.

Da notare che una soluzione di questo genere oltre ad essere di facile implementazione e altamente affidabile, ? del tutto variabile dinamicamente in modo banale, e permette anche una verifica delle variazioni dei parametri del sistema sfruttabile anche per motivi diagnostici. It should be noted that a solution of this kind, in addition to being easy to implement and highly reliable, is completely dynamically variable in a trivial way, and also allows a verification of the variations of the system parameters which can also be used for diagnostic reasons.

In relazione alla problematica per risolvere la quale il trovato ? stato concepito il trovato stesso pu? essere paragonato a filtro passabanda a elementi attivi (filtro che se basato su classici condensatori, impedenze e altri elementi passivi, nel contesto implementativo specifico non sarebbe realizzabile) caratterizzato da semplice e affidabile implementabilit?. In relation to the problem to solve which the invention? was conceived the invention itself pu? be compared to a bandpass filter with active elements (a filter which, if based on classic capacitors, impedances and other passive elements, would not be feasible in the specific implementation context) characterized by simple and reliable implementability.

In una sua accezione pi? estensiva, il trovato pu? essere caratterizzato da filtri non necessariamente in frequenza, da adattatori in ingresso ed in uscita che possono avere caratteristiche differenti da quelle tipiche dell?ambiente ferroviario e da logica di filtraggio adattabile ad esigenze stabilite da logiche esterne variabili nel tempo. In its most significant sense extensive, the found pu? be characterized by filters that are not necessarily in frequency, by input and output adapters which may have different characteristics from those typical of the railway environment and by filtering logic adaptable to needs established by external logics which vary over time.

Claims (6)

RIVENDICAZIONI DELL?INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO: ?SISTEMA DI CORTO CIRCUITO SELETTIVO?,CLAIMS OF THE INDUSTRIAL INVENTION ENtitled: ?SELECTIVE SHORT-CIRCUIT SYSTEM?, 1. Sistema elettronico composto dai seguenti blocchi: blocco amplificatore di potenza PW la cui uscita ? applicata, tramite un circuito di adattamento dell?impedenza ad alle due rotaie di un binario; blocco di condizionamento BC del segnale che preleva il segnale presente sul binario nello stesso punto ove ? applicata l?uscita dell?amplificatore PW; blocco B1 applicato in uscita al blocco di condizionamento BC, che permette il passaggio di sole componenti selezionate del segnale, composto quindi da un filtro; blocco A costituito da un amplificatore invertente ad alto guadagno che amplifica il segnale in uscita al blocco B1; blocco B2 costituito in modo analogo al blocco B1 che elimina dal segnale in uscita dal precedente blocco A componenti differenti rispetto quelle selezionate dal blocco B1, che potrebbero generarsi all?uscita dell?amplificatore invertente, la cui uscita ? applicata all?ingresso dell?amplificatore di potenza PW; detto sistema come ? concepito ? atto ad annullare nel punto di sua applicazione tra le 2 rotaie solo alcune componenti selezionate del segnale ivi presente comportandosi come un cortocircuito ma solo per componenti selezionate senza alterarne le altre.1. Electronic system composed of the following blocks: PW power amplifier block whose output ? applied, via an impedance matching circuit to the two rails of a track; conditioning block BC of the signal which picks up the signal present on the track at the same point where ? PW amplifier output applied; block B1 applied at the output to the conditioning block BC, which allows the passage of only selected components of the signal, therefore composed of a filter; block A consisting of a high-gain inverting amplifier which amplifies the output signal to block B1; block B2 constituted in a similar way to block B1 which eliminates from the output signal from the previous block A components different from those selected by block B1, which could be generated at the output of the inverting amplifier, whose output ? applied to the PW power amplifier input; said system how ? conceived ? capable of canceling at the point of its application between the 2 rails only some selected components of the signal present there, behaving like a short circuit but only for selected components without altering the others. 2. Sistema come da rivendicazione 1 in cui i blocchi B1 e B2 ed A sono dotati di ingressi e di logica, analogica o digitale, atti a variare i parametri di funzionamento, in funzione di segnali di controllo e pilotaggio esterni al sistema.2. System according to claim 1 in which the blocks B1 and B2 and A are equipped with inputs and analog or digital logic, able to vary the operating parameters, according to control and driving signals external to the system. 3. Sistema di cui alla rivendicazione 1 dotato di un blocco analogico o digitale che nel caso l?amplificatore ad alto guadagno A vada in saturazione riduce il guadagno dell?amplificatore A medesimo finch? esso non torna a lavorare in zona lineare.3. System according to claim 1 equipped with an analog or digital block which, in case the high-gain amplifier A goes into saturation, reduces the gain of the amplifier A itself until? it does not return to work in the linear area. 4. Sistema di cui alla rivendicazione 1 dotato di un blocco analogico o digitale che nel caso l?amplificatore ad alto guadagno A vada in saturazione elimina elettricamente i due blocchi B1 e B2 ripristinandoli quando l?amplificatore A esce dallo stato saturato. 4. System according to claim 1 equipped with an analogue or digital block which, in case the high gain amplifier A goes into saturation, electrically eliminates the two blocks B1 and B2 restoring them when the amplifier A goes out of the saturated state. 5. Sistema di cui alla rivendicazione 1 architetturalmente dotato di uscite per la lettura di tensioni e correnti all?uscita / ingresso dei diversi blocchi da fornire a schede di analisi esterne per fini diversi quali sicurezza e diagnosi.5. System according to claim 1 architecturally equipped with outputs for reading voltages and currents at the output/input of the various blocks to be supplied to external analysis boards for various purposes such as safety and diagnosis. 6. Sistema di cui alla rivendicazione 1 in cui l?inversione del segnale sia realizzata in qualsiasi blocco o che sia presente pi? volte. 6. System according to claim 1 in which the inversion of the signal is performed in any block or which is present more? times.