NL1033153C2 - System is for monitoring condition of electrically separated weld connections in a railway track - Google Patents

Abstract

The system is for monitoring the condition of electrically separated weld connections (2) in a railway track. Each of a group of successive electrically separated welds in the same track (1) have their own measurement unit (4,5) permanently fitted in the vicinity of the corresponding weld. Each measurement unit measures the direct current voltage-return current from the train traction and/or the track-connected alternating voltage-track current signal and registers the shift of this return current and/or track current signal. The measurement results of the measurement units are mutually compared and if the results they evidence clearly differe, it is concluded that the condition of the electrically separated weld is inadequate.

Description

Titel; ES-las kwaliteitbewakingsysteem.Title; ES-weld quality assurance system.

De uitvinding heeft betrekking op het terrein van trein-, tram- of metrospoor, meer in het bijzonder op de 5 galvanische scheiding in de spoorstaaf. NL-1018155 toont een voorbeeld hiervan.The invention relates to the field of train, tram or metro track, more in particular to the galvanic isolation in the rail. NL-1018155 shows an example of this.

Om een spoorweg bijvoorbeeld te verdelen in baanvakken, wordt gebruik gemaakt van een elektrisch gescheiden las-verbinding (zgn. ES-las) bij de bij elkaar komende uiteinden 10 van twee in eikaars verlengde gelegen spoorstaven. Dit zijn relatief zwakke schakels in de elektrische infrastructuur, en de oorzaak van een groot aantal vertragingen van het treinverkeer. Immers, een storing van een ES-las veroorzaakt een onterechte signalering dat een trein in het betreffende 15 baanvak aanwezig is. Zodoende wordt achteropkomend treinverkeer (ten onrechte) niet tot het betreffende baanvak toegelaten. De verkeersleiding zal het pas na enige tijd opvallen, dat het betreffende baanvak lang bezet blijft. Men gaat dan vermoeden dat dit wordt veroorzaakt door een slechte 20 conditie van de ES-las. Dan wordt een monteur erop afgestuurd om de ES-las ter plaatse te repareren.For example, to divide a railroad into sections of track, use is made of an electrically separated weld connection (so-called ES weld) at the coming ends of two rails aligned in line with each other. These are relatively weak links in the electrical infrastructure, and the cause of a large number of train traffic delays. After all, a failure of an ES weld causes an erroneous signaling that a train is present in the relevant section of the track. In this way, following train traffic is (wrongly) not admitted to the relevant section of track. Traffic control will only notice after a while that the section of track in question remains occupied for a long time. It is then suspected that this is caused by a poor condition of the ES weld. Then a technician is sent to repair the ES weld on site.

Voorgesteld wordt nu, de conditie van de ES-las te bewaken door middel van een speciaal daarvoor bedoeld bewakingsysteem dat bij voorkeur permanent gemonteerd is in 25 de nabijheid van de ES-las en de conditie ervan doelgericht meet. De bewaking kan al dan niet on-line plaats vinden. Het bewakingsysteem kan al dan niet draadloos (bijvoorbeeld via een radiotelefonienetwerk (GSM)) communiceren met bijvoorbeeld een zich op afstand bevindende centrale. 30 Bijvoorbeeld kan via een beveiligde netwerkverbinding, bijvoorbeeld een via Internet toegankelijke website, de status van het bewakingsysteem worden geraadpleegd. Uit de bijvoorbeeld periodieke meetresultaten kan blijken of het baanvak en/of ES-las naar behoren functioneert, zodat tijdig 35 aktie kan worden ondernomen om storing aan het baanvaksysteem en/of ES-las te verhelpen/voor komen. Bijvoorbeeld kan op deze manier een geleidelijke afname van de conditie van de ES-las worden geconstateerd, zodat nog voordat een daadwerkelijke storing optreedt, een reparatie kan worden uitgevoerd.It is now proposed to monitor the condition of the ES weld by means of a specially intended monitoring system that is preferably permanently mounted in the vicinity of the ES weld and specifically measures its condition. The monitoring may or may not take place on-line. The monitoring system may or may not communicate wirelessly (e.g. via a radiotelephony network (GSM)) with, for example, a remote exchange. For example, the status of the monitoring system can be consulted via a secure network connection, for example a website accessible via the Internet. The periodic measurement results, for example, may show whether the track section and / or ES weld is functioning properly, so that timely action can be taken to remedy / prevent malfunction of the track section system and / or ES weld. For example, a gradual decrease of the condition of the ES weld can be observed in this way, so that a repair can be carried out before an actual malfunction occurs.

1 033 1 5 3 21 033 1 5 3 2

Bij voorkeur meet het bewakingsysteem de gelijkspanning (DC) -retourstroom van de treintractie en/of het baanvak gebonden wisselspanning(AC)-spoorstroomsignaal om op basis daarvan de conditie van de ES-las te bepalen. Wanneer de ES-5 las een goede conditie heeft, zal alle DC-retourstroom van een spoorstaaf door een smoorspoel of door een rechtstreekse verbinding naar een andere spoorstaaf vloeien. Het AC-spoorstroomsignaal zal door een signaleringsrelais vloeien indien zich geen trein in het betreffende baanvak bevindt. 10 Anders zal er een kortsluitstroom vloeien, die afhankelijk is van de contactdruk tussen de spoorstaven en de wielen van de trein. Indien de conditie van de ES-las onvoldoende is, zal een gedeelte van de DC-retourstroom door de ES-las vloeien in plaats van door de retourleidingen. Het AC-spoorstroomsignaal 15 zal in fase/amplitude wijzigen wegens benvloeding door het afwijkende AC-spoorstroomsignaal van het zich aan de andere zijde van de gebrekkige ES-las bevindende baanvak. Het bewakingsysteem is zodanig uitgevoerd, dat het dit verleggen van de DC-retourstroom en/of wijzigen van de fase/amplitude van 20 het AC-spoorstroomsignaal registreert. Op basis van die registratie kan een uitspraak worden gedaan over de conditie van de betreffende ES-las.Preferably, the monitoring system measures the direct voltage (DC) return current of the train traction and / or the track bound AC voltage (AC) track current signal to determine the condition of the ES weld on the basis thereof. When the ES-5 weld is in good condition, all DC return current from one rail will flow through a choke coil or through a direct connection to another rail. The AC track current signal will flow through a signaling relay if there is no train in the relevant track section. Otherwise a short-circuit current will flow, which depends on the contact pressure between the rails and the wheels of the train. If the condition of the ES weld is insufficient, part of the DC return current will flow through the ES weld instead of through the return lines. The AC-track current signal 15 will change in phase / amplitude due to influencing by the deviating AC-track current signal of the track section located on the other side of the defective ES weld. The monitoring system is designed in such a way that it registers this shifting of the DC return current and / or changing the phase / amplitude of the AC-track current signal. Based on that registration, a statement can be made about the condition of the ES weld in question.

De gevoeligheid van het bewakingsysteem zal toenemen door, betrokken op de lengterichting van het spoor, twee, 25 drie of meer opéénvolgende ES-lassen in hetzelfde spoor elk met een eigen bewakingsysteem uit te rusten. Voor één van de ES-lassen van deze groep kunnen de overige ES-lassen van dezelfde groep gebruikt worden als een meetreferentie. Dit zal het beste werken, indien slechts één van de ES-lassen van 30 de groep een slechte conditie heeft. Het tot de in slechte conditie verkerende ES-las behorende bewakingsysteem zal bij passeren van een trein een hoeveelheid DC-retourstroom meten die ongelijk is aan hetgeen de bewakingsystemen van de andere (in goede conditie verkerende) tot de groep behorende ES-35 lassen meten.The sensitivity of the monitoring system will increase by providing two, three or more consecutive ES welds in the same track, each with its own monitoring system, based on the length direction of the track. For one of the ES welds of this group, the other ES welds of the same group can be used as a measurement reference. This will work best if only one of the ES welds of the group is in poor condition. The monitoring system belonging to the poorly welded ES weld will measure an amount of DC return current when passing a train that is unequal to what the monitoring systems of the other (in good condition) ES-35 welds belonging to the group measure.

De uitvinding is toepasbaar voor ieder type ES-las, bijv. een gelijmde of geboute of zgn. composiet ES-las.The invention is applicable to any type of ES weld, e.g. a glued or bolted or so-called composite ES weld.

Hierna wordt een in de tekening getoonde voordelige uitvoeringsvorm beschreven van de uitvinding, zonder die 3 daartoe te beperken.In the following, an advantageous embodiment of the invention shown in the drawing is described, without limiting it thereto.

Fig. 1 toont een schema van de bestaande situatie;FIG. 1 shows a diagram of the existing situation;

Fig. 2 toont een schema voor de nieuwe situatie.FIG. 2 shows a diagram for the new situation.

Fig. 1 toont de twee parallelle spoorstaven 1 van een 5 spoorweg. Met cijfer 2 zijn de posities van vier ES-lassen aangegeven, voor het vormen van een baanvak met elektrische scheiding, waarvan de lengte enkele honderden meters of enkele kilometers of meer kan bedragen. De in eikaars verlengde liggende staven ter weerszijden van een ES-las 2 10 zijn galvanisch gekoppeld via een railspoel 3, zodat gelijkspanning (retourstroom) wel, wisselspanning (spoorstroomsig-naal) niet de ES-las kan passeren.FIG. 1 shows the two parallel rails 1 of a railroad. Number 2 indicates the positions of four ES welds, to form a section with electrical separation, the length of which can be several hundred meters or a few kilometers or more. The rods extending in line with each other on either side of an ES weld 2 are galvanically coupled via a rail coil 3, so that direct voltage (return current) can, alternating voltage (track current signal) cannot pass the ES weld.

Binnen elk baanvak is op de parallelle spoorstaven 1 een wisselspanningsbron 4 aangesloten die een voor het betref-15 fende baanvak specifiek spoorstroomsignaal verzorgt (bijvoorbeeld 75 Hz). Tevens is binnen elk baanvak een sensor in de vorm van een relais 5 op de parallelle spoorstaven 1 aangesloten, die bestemd is om de aanwezigheid van een trein in het baanvak te signaleren.Within each track section, an alternating voltage source 4 is connected to the parallel rails 1 which supplies a track current signal (for example 75 Hz) that is specific to the track section in question. Also within each track section a sensor in the form of a relay 5 is connected to the parallel rails 1, which is intended to signal the presence of a train in the track section.

20 De bronnen 4 van direct aan elkaar grenzende baanvakken (dus ter weerszijden van een ES-las) zorgen bijvoorbeeld voor een spoorstroomsignaal met een faseverschil van 180° (d.w.z.The sources 4 of track sections immediately adjacent to each other (i.e. on either side of an ES weld) provide, for example, a track current signal with a phase difference of 180 ° (i.e.

tegengesteld van polariteit).opposite of polarity).

Zodra zich in het baanvak een trein bevindt, zijn de 25 parallelle spoorstaven 1 via de wielen en assen van de trein elektrisch verbonden (met streep-stippellijn 6 aangeduid in fig. 1) . Het wisselspanningsignaal van de bron 4 valt dan weg, waardoor het relais 5 afvalt. Het relais 5 bevat bijvoorbeeld twee (elk door één van de spoorstaven gevoede) 30 elektromagnetische spoelen en daartussen een magnetisch aantrekbare plaat. Zo lang het spoorstroomsignaal van de bron 4 onvervormd in het baanvak heerst, blijft de plaat tussen de spoelen zweven. Vervormt het spoorstroomsignaal, kiest de plaat de kant van één van beide spoelen en maakt daarmee 35 elektrisch contact. Het spoorstroomsignaal vervormt niet alleen wanneer de parallelle spoorstaven 1 binnen het baanvak zijn kortgesloten. Ook gebeurd dat bijvoorbeeld wanneer via een ES-las spoorstroomsignaal uit een naastliggend baanvak toevloeit. Het relais 5 kan tussen die verschijnselen geen 4 onderscheid maken.As soon as a train is present in the section of the track, the parallel rails 1 are electrically connected via the wheels and axes of the train (indicated by broken line 6 in Fig. 1). The alternating voltage signal from the source 4 then drops out, causing the relay 5 to fall off. The relay 5 comprises, for example, two electromagnetic coils (each fed by one of the rails) and a magnetically attractable plate between them. As long as the track current signal from the source 4 is undistorted in the track section, the plate remains floating between the coils. Distorts the track current signal, the plate chooses the side of one of the two coils and thereby makes electrical contact. The track current signal does not distort only when the parallel rails 1 within the track section are shorted. This also happens, for example, when track current signal flows from an adjacent track section via an ES weld. The relay 5 cannot distinguish 4 between those phenomena.

Volgens de uitvinding (zie fig. 2) wordt nu een bewa-kingsysteem toegevoegd om de conditie van de ES-las zonder hulp van het relais 5 te bepalen.According to the invention (see Fig. 2), a monitoring system is now added to determine the condition of the ES weld without the help of the relay 5.

5 Het bewakingsysteem bevat een voeding (niet getoond) die bijvoorbeeld gevormd is door zonnecellen of het elektriciteitsnet. Ook bevat het een module 7 voor communicatie met bijvoorbeeld apparatuur in de verkeersleidingcentrale. Verder bevat het meetapparatuur voor het meten van de 10 gelijkspanning-retourstroom en het wisselspanning-spoor-stroomsignaal. Deze meetapparatuur is permanent in of langs het spoor gemonteerd. Het meetapparaat 8 waarmee de bal-lastweerstand en de conditie van de ES-las kan wordne gemeten, is aangesloten op een kabel waar de bron 4 of het 15 relais 5 is aangesloten. Het meetapparaat 9, dat extra informatie levert over de conditie van de ES-las en eventuele gelijkspanning-lekstromen, is aangesloten op de kabels waarop de railspoelen 3 zijn aangesloten, of de kabels die gebruikt worden als directe doorverbinding van de in eikaars verlengde 20 gelegen spoorstaven (dus de ES-las overbruggend). Signalen van de meetapparatuur worden via communicatiemiddelen overgedragen aan de communicatiemodule die de ontvangen signalen verwerkt, bijvoorbeeld met de ervan deel uitmakende verwerkingseenheid (bijvoorbeeld computer) en op basis 25 daarvan signalen uitzendt.The monitoring system comprises a power supply (not shown) which is formed, for example, by solar cells or the electricity grid. It also contains a module 7 for communication with, for example, equipment in the traffic control center. Furthermore, it comprises measuring equipment for measuring the direct voltage return current and the alternating voltage track current signal. This measuring equipment is permanently mounted in or along the track. The measuring device 8 with which the ball-load resistance and the condition of the ES weld can be measured is connected to a cable where the source 4 or the relay 5 is connected. The measuring device 9, which provides additional information about the condition of the ES weld and any direct voltage leakage currents, is connected to the cables to which the rail coils 3 are connected, or the cables that are used as a direct interconnection of the ones located in line with each other. rails (thus bridging the ES weld). Signals from the measuring equipment are transmitted via communication means to the communication module which processes the received signals, for example with the processing unit forming part thereof (for example computer) and transmits signals on the basis thereof.

De meetapparatuur 8, 9 is al dan niet fysiek contact makend aangesloten op de betreffende elementen waaraan gemeten moet worden.The measuring equipment 8, 9 is connected, whether or not physically, to the relevant elements to be measured.

Het zal voor de vakman duidelijk zijn, hoe op basis van 30 de bovenstaand gegeven informatie zonder meer een werkend systeem kan worden gebouwd.It will be clear to a person skilled in the art how on the basis of the above information a working system can be built without any doubt.

Ook andere uitvoeringen behoren tot de uitvinding. Alle beschreven of in de tekening weergegeven maatregelen vormen op zich of in willekeurige combinatie het onderwerp van deze 35 uitvinding.Other embodiments also belong to the invention. All measures described or shown in the drawing constitute the subject of this invention per se or in any combination.

10331531033153

Claims (14)

1. Systeem voor bewaken van de conditie van een elektrisch gescheiden lasverbinding (2) bij de bij elkaar komende 5 uiteinden van twee in eikaars verlengde gelegen spoorstaven (1) van een spoorweg voor trein, tram of metro, omvattende een meeteenheid.A system for monitoring the condition of an electrically separated weld connection (2) at the converging ends of two rails (1) located in line with each other of a railway for train, tram or metro, comprising a measuring unit. 2. Systeem volgens conclusie 1, waarbij elk van een groep van een aantal opeenvolgende lasverbindindingen in hetzelfde 10 spoor een eigen meeteenheid bezit.2. System as claimed in claim 1, wherein each of a group of a number of consecutive welding connection connections in the same track has its own measuring unit. 3. Systeem volgens conclusie 1 of 2, waarbij de meeteenheid permanent gemonteerd is in de nabijheid van de betreffende lasverbinding.3. System as claimed in claim 1 or 2, wherein the measuring unit is permanently mounted in the vicinity of the relevant welding connection. 4. Systeem volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de of elke 15 tot de groep behorende meeteenheid is ingericht voor het meten van de gelijkspanning-retourstroom van de treintractie en/of het baanvak gebonden wisselspanning-spoorstroomsignaal.4. System as claimed in claim 1, 2 or 3, wherein the or each measuring unit belonging to the group is adapted to measure the direct-voltage return current of the train traction and / or the track-bound alternating-current track current signal. 5. Systeem volgens een van conclusies 1-4, waarbij de meeteenheid is ingericht voor het registreren van het verleggen 20 van de retourstroom en/of spoorstroomsignaal.5. System as claimed in any of the claims 1-4, wherein the measuring unit is adapted to record the shifting of the return current and / or track current signal. 6. Systeem volgens een van conclusies 1-5, waarbij de tot de groep behorende meeteenheden onderling verbonden zijn.System according to any of claims 1-5, wherein the measuring units belonging to the group are interconnected. 7. Systeem volgens een van conclusies 1-6, waarbij een of de tot de groep behorende meeteenheden zijn ingericht zodat 25 een ene meeteenheid conditie-signalen van een of meer andere meeteenheden van bij voorkeur de groep ontvangt.7. System as claimed in any of the claims 1-6, wherein one or the measuring units belonging to the group are arranged such that a one measuring unit receives condition signals from one or more other measuring units of preferably the group. 8. Systeem volgens een van conclusies 1-7, waarbij de meeteenheid is ingericht om van een andere meeteenheid ontvangen signaal te gebruiken als meetreferentie.8. System as claimed in any of the claims 1-7, wherein the measuring unit is adapted to use signal received from another measuring unit as measuring reference. 9. Systeem volgens een van conclusies 1-8 waarbij een door een meeteenheid ontvangen signaal, zoals de meetreferentie, kan worden gebruikt, zodat, indien slechts een van de lasverbindingen een slechte conditie heeft, bij passeren van een trein de betreffende meeteenheid een hoeveelheid 35 retourstroom en/of fase/amplitudeverandering meet die ongelijk is aan hetgeen de andere tot de groep behorende meeteenheden meten. n 3 31 5 39. System as claimed in any of the claims 1-8, wherein a signal received by a measuring unit, such as the measuring reference, can be used, so that if only one of the welding connections is in poor condition, the relevant measuring unit will pass an amount when passing a train. measures return current and / or phase / amplitude change that is unequal to what the other units of measurement belong to the group. n 3 31 5 3 10. Systeem volgens een van conclusies 1-9, waarbij dit systeem is ingericht om op basis van een geregistreerde ongelijkheid een foutsignaal te geven.System as claimed in any of the claims 1-9, wherein this system is adapted to give an error signal on the basis of a registered inequality. 11. Systeem volgens een van conclusies 1-10, waarbij een 5 meeteenheid een apparaat (8) heeft dat aangesloten is op de voeding (4) of het relais (5) van het baanvak.11. System as claimed in any of the claims 1-10, wherein a measuring unit has a device (8) which is connected to the power supply (4) or the relay (5) of the track section. 12. Systeem volgens een van conclusies 1-11, waarbij een meeteenheid een apparaat (9) heeft dat aangesloten is op de railspoelen (3) of de kabels die de betreffende lasverbinding 10 (2) overbruggen.A system according to any of claims 1-11, wherein a measuring unit has a device (9) connected to the rail coils (3) or the cables that bridge the relevant welding connection 10 (2). 13. Systeem volgens een van conclusies 1-12, waarbij apparaat (8) de ballastweerstand en/of apparaat (9) gelijkspanning-lekstroom, meet.A system according to any of claims 1-12, wherein device (8) measures the ballast resistance and / or device (9) DC leakage current. 14. Systeem volgens een van conclusies 1-13, waarbij apparaat 15 (8) en/of apparaat (9) meetsignalen levert aan een computer (7) . η τ τ 1 5 tA system according to any of claims 1-13, wherein device 15 (8) and / or device (9) supplies measurement signals to a computer (7). η τ τ 1 5 t