SK125198A3 - Device for detecting the positions of pivotable parts of a point - Google Patents

Description

Zariadenie na zisťovanie polôh výkyvných dielov výhybky

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na zisťovanie polôh výkyvných dielov výhybiek, napríklad hrotníc, aspoň jedným senzorom ako aj spôsobu vyhodnotenia signálov senzorov, zisťujúcich polohu výkyvných dielov výhybky.

DoteraiSi btav techniky

Pre stále pokračujúce budovanie vysokorýchlostných trás Železníc rastú hlavne nároky na kontrolu koľajových výhybiek. Aby sa zabezpečila bezpečná prevádzka Železnice, musí dochádzať k prejazdu koľajových výhybiek s najvyššou mierou bezpečnosti. Preto je bezpodmienečne nutné, aby hrotnice po vychýlení príslušnými servomotormi boli korektne vo svojej koncovej polohe a tieZ ju dodrZovali. Na kontrolu týchto koncových polôh sa doteraz používali hlásiče polohy hrotnice, vybavené mechanickými koncovými vypínačmi. Tieto mechanické zariadenia sú však relatívne nákladné, pretože sú najčastejšie vyhotovené v tvare tyčového ústrojenstva, ktoré sa ľahko poškodí a ktoré sa preto musia často ošetrovať a opäť zoraďovať. Okrem týchto mechanicky pracujúcich hlásičov polohy sa stali známe zariadenia, vybudované z induktívnych bezdotykovo pôsobiacich spínačov, reagujúcich na priblíženie.

Z DE 35 11 891 sa stalo známe zariadenie, skladajúce sa s elektromotorický poháňaného pohonu jednotlivých výhybiek, so zaistiteľným nastavovacím a prípadne tieZ zaistiteľným kontrolným posúvačom a s usporiadaním senzorov na poznanie polôh koncov posúvaúov a ich stavu zaistenia. Pomocou senzorov, integrovaných v zariadení, sa vykonáva kontrola koncových polôh a poznáva sa poloha závorníka nastavovacieho a prípadne kontrolného posúvača.

Skúšobné výsledky sa potom odovzdávajú ovládacej a kontrolnej logike, prípadne ovládaciemu stavadlu, pričom sa zaisťuje zjazdnosť výhybky. Meranie odstupu hrotnice od opornice sa nevykonáva.

Z DE 26 36 359 Al sa stalo známe dozorčie zariadenie koncových polôh výkyvných koľají železničných výhybiek, kde sa na určitých kontrolných bodoch predvídajú induktívne koľajnicové spínače, ktoré prechádzajú cez feromagnetické protikusy, usporiadané vo výkyvnej koľajnici. Týmto induktívne vyvolaným Bpustenlm spínača sa má zaistiť to, či sa nachádza výkyvná koľajnica vo svojej koncovej polohe.

Z EP 0 514 365 Bi už vyplýva spôsob kontroly stavu koľajových výhybiek a zaistenie predčasného opotrebovania v oblasti hrotnice senzorom, takže sa pri prechádzaní zistená najmenšia hodnota odstupu medzi hrotnicou a opornicou uloží do pamäte, pričom sa vždy definovali a vzájomne porovnávali hodnoty odstupu a medzné hodnoty a pri prekročení určitej medznej hodnoty sa vyvolal signál na údržbu.

Tieto induktívne pôsobiace spínače, reagujúce na priblíženie, sú síce spoľahlivé a opotrebovaniu nepodliehajúce spínacie prvky, ale nemôžu sa použiť na stále zisťovanie exaktnej polohy pohyblivých dielov výhybky a sú preto používané na signalizáciu, či hrotnica dosiahla koncovú polohu alebo nie. Pretože sa induktívne pôsobiace spínače reagujúce na priblíženie používajú v oscilačných obvodoch, podlieha presnosť merania hodnote oscilačných obvodov, ktorá je veľmi závislá na vonkajších vplyvoch a presnosti konštrukčných prvkov. Sú preto potrebné nákladné opatrenia, aby sa zvýšila redundancia a presnosť týchto meracích zariadení.

Podstata vynálezu

Cieľom predloženého vynálezu je vytvoriť meracie zariadenie, ktoré nepretržite meria polohu pohyblivých dielov koľajnice, pričom sa permanentne môže kontrolovať dobre plnenie funkcie. Na riešenie tejto úlohy je vynálezcovské zariadenie uskutočnené tak, íe je senzor spojený s usporiadaním obvodov pre dve oddelené vyhodnotenia, pričom je prvé vyhodnotenie uskutočnené ako vyhodnotenie vzdialenosti a druhé vyhodnotenie ako funkčná kontrola senzora. Tým, Se je senzor uskutočnený ako kontinuálny senzor, ktorý vyhodnocuje odstup, dajú sa, na rozdiel od meracích senzorov určených výhradne na zistenie stavu, exaktne zistiť všetky koncové polohy hrotnice v celej dráhe prestavovania. Na vyhodnotenie signálov je pritom predpokladané zapojenie, v ktorom sa funkčnou kontrolou, napríklad použitím referenčného signálu, môže zistiť, či je senzor intaktný a či dáva korektné výsledky merania. Kontinuálne určenie polohy sa vykonáva vyhodnotením odstupu, pričom sa ako s možnou metódou zisťovania polohy uvažuje s výpočtom polohy. Na rýchle spracovanie nameraných hodnôt, ktoré sú po analógovom číslicovom prevode k dispozícii v diskrétnom stave, sa obyčajne používajú výkonné taktom prenosového výkonu. Pretože hrotnicovej koľajnice lineárne závislá na signáli senzora, je vyhodnotenie odstupu zvlášť výhodným spôsobom uskutočnené tak, že spolupôsobia s dotazom na charakteristiku. Vďaka takému dotazu na charakteristickú krivku je možné exaktné zistenie polohy hrotnice aj vtedy, keď nie je podkladom signálov merania lineárny zákon odstupu.

mikrokontrolóry s spravidla nie j« vysokým poloha

Zvlášť uprednostneným ďalším rozpracovaním meracieho zariadenia je spojenie výstupu aspofí jedného ďalšieho senzora na meranie kľudového signálu s funkčnou kontrolou. Tým, že sa v tomto rozpracovaní použije ďalší senzor, ktorý je buď špeciálne kalibrovaný alebo je identický s vlastným senzorom odstupu, sa zvyšuje presnosť merania kľudového signálu a tým spoľahlivosť funkčnej kontroly.

Aby sa ďalej zvýšila presnosť určenia polohy výkyvných dielov výhybky, je zvlášť účelné usporiadanie uskutočnené tak, že sú v dosadacej a odsadacej polohe výkyvných dielov usporiadané na koľaji dva senzory. Tým, že je teraz odpovedajúcim spôsobom usporiadaných viac senzorov, môže okrem funkčnej kontroly v netlmenom stave prebiehať ďalšia funkčná kontrola v utlmenej koncovej polohe. Použitie aspoň dvoch na rôznych miestach vytvára možnosť oblastiach predčasne dovoľuje nepretržitú nameraných hodnotách inštalovaných senzorov odstupu vytvára možnosť zvýšiť spoľahlivosť merania odstupu pomocou porovnania meraných hodnôt a/alebo vytvorením strednej hodnoty. Ďalej slúži takéto zariadenie na pozorovanie zmien tvaru hrotnicovej koľajnice po jej celej dĺžke, pričom môžu merania prebiehať aj počas prejazdu. Týmto spôsobom sa môže určiť celkový stav polohy výmeny a môžu sa dopredu určiť dlhodobé zmeny.

V ďalSom výhodnom rozpracovaní je charakteristika tvarovaná tak, že má tolerančné oblasti pre spoľahlivé funkčné oblasti dosadnutia a odsadnutia výkyvných dielov a že dochádza k funkčnej kontrole polohy dosadnutia a odsadnutia. Tým, že sa predpokladajú tolerančné okienka zabraňuje sa tomu, aby funkčná kontrola vydávala už pri malých odchylkách od koncovej polohy alarmujúci signál a aby bola prevádzka vo vlastne eSte nekritických ukončená. Uskutočnené tvarovanie teraz kontrolu zmien koncových polôh a pri vo vnútri tolerančných okienok vykonávať včas nutné údržbárske a nastavovacie opatrenia. Rovnako sa môže pozorovať postup opotrebenia, čím sa Šetrí nielen materiál ale aj náklady.

Vo zvlášť výhodnom uskutočnení sa predpokladá, že kľudový signál spolupôsobí ako kalibrovacia veličina charakteristiky. Tým, že sa kľudový signál používa na posúvanie vlastných charakteristík a hodnota kľudového signálu sa rovná hodnote funkcie v odsadacej polohe, vzniká sústava charakteristík. Také samonastavenie charakteristík za vzniku sústavy charakteristík umožňuje ďalekosiahlo vylúčiť vplyvy okolia a starnutia na vyhodnotenie a získať neskreslené hodnoty o polohe.

Aby sa zabránilo ďalšej rušivej veličine, vznikajúcej stratami vo vedení, napríklad poklesom napätia na odporoch sú výstupy senzorov výhodným spôsobom uskutočnené ako že sú výstupy senzorov uskutočnené ako vedenia, výstupy prúdu.

výstupy prúdu, sú signály senzorov k dispozícii ako ľahko ďalej spracovateľné prúdy.

Aby sa zistili v ďalšom časovom období tendencie chovania výhybky, t.j. aby sa včas poznalo opotrebenie a odhadla sa

Tým, je vyhodnotenie výhodným spôsobom zvyšujúca životnosť výhybky, epojené s pamäťou.

Aby sa dohliadlo na kontroloval sa najužší uskutočnenia usporiadané merania.

Spôsob vyhodnotenia signálov senzorov na zistenie polohy výkyvných dielov výhybky pomocou vynálezcovského zariadenia spočíva v podstate v tom, že sa signály senzorov vyhodnocujú v počítači charakteristík, polohy sa zisťujú ako funkcie hodnôt signálov, pričom sa signály porovnávajú s kľudovými signálmi senzorov a zaisťuje sa súčasne funkčná schopnosť senzorov a prípadne sa hodnoty signálov, ležiace mimo v charakteristikách stanovených tolerančných okienok použijú ako hlásenia porúch, pričom sa charakteristika porovnaním s kľudovými signálmi v rámci prípustnej tolerancie prispôsobuje podmienkam okolia a krátkodobé hlásenie porúch sa potlačí. Tým, že sa analýza senzormi zistených dát vykonáva ako na zistenie odstupu, tak tiež na kontrolu funkčnej schopnosti senzorov pri súčasnom prispôsobení charakteristiky, sa do značnej miery eliminujú na meracie zariadenie pôsobiace skreslenia, vyvolané rušivými veličinami a značnou mierou sa zvýši presnosť merania. Pretože hlásenie chýb vyvolávajú iba hodnoty signálov, ktoré ležia mimo v charakteristikách dopredu určených tolerančných okienok, definuje sa prevádzková oblasť vo vnútri tolerancií, čím sa zaistí, aby nespôsobili už malé odchýlky hrotníc od koncových polôh prerušenie prevádzky, hoci je zatiaľ bezchybná prevádzka ešte bez rizika. Taký spôsob meracej techniky preto zvyšuje pri celkovom pohľade dobu použiteľnosti hrotníc koľajových výhybiek. Keď však signál opustí tolerančnú oblasť, tak sa buď pohybovala hrotnica alebo je defektný senzor. Súčasný výskyt obidvoch porúch je možné v zmysle bezpečnostných smerníc železničného zákona vylúčiť. Ak sa má zistiť skutočný zdroj chyby, musí sa prekontrolovať senzor pri chode naprázdno. Tým, že sa pamäťou zisťuje aj trvanie hlásenia chyby, môžu sa potlačiť hlásenia chýb, ktoré pochádzajú z prípadných odľahlých hodnôt merania, napríklad nedopatrením bezpečnú funkciu závorníkov a prejazd, sú podľa ďalšieho výhodného senzory odstupu v niekoľkých rovinách osobami alebo zvieratami spôsobeným krátkodobým utlmením senzora odstupu. Prevádzková pohotovosť koľajovej výhybky sa preto nepreruší. Tiež sa usporiadaním a spôsobom vyhodnotenia zaistí, že chybné senzory alebo výpadok senzora spôsobí prerušenie prevádzky.

Vo zvlášť výhodnom postupe sa prídavné kontroluje prevádzková pripravenosť výmenového prestavníka, čím je možné docieliť ešte vyššiu spoľahlivosť výmenového stavacieho zariadenia. Kontrolou výmenového prestavníka sa zaistí, že sa včas spoznajú poruchy, vyvolané výmenovým prestavníkom a nie stárnutím, podmieneným opotrebením alebo inými poruchami hrotnicovej koľajnice, podmienené vonkajšími vplyvmi. Tým sa teda darí kontrolovať nepretržite a oddelene od seba hlavné zdroje chýb, ktoré vedú bezprostredne k odstaveniu alebo oprave výhybky.

Ďalším výhodným postupom na kontrolu bezpečnej funkcie závorníkov a najužšieho prejazdu je porovnanie signálov z rôznych rovín merania.

Prehľad obrázkov na výkrese

V nasledujúcom bude vynález bližšie znázornený a vysvetlený pomocou výkresov, kde na obr.1 je usporiadanie vynálezcovského zariadenia koľajovej výhybky, na obr.2 je principiálne usporiadanie obvodov zariadenia na určenie polohy výkyvných dielov výhybky, na obr.3 je bližšie opísané usporiadanie obvodov na výseku schématu obvodu základnej dosky elektroniky a obr.4 znázorňuje charakteristiky, ktoré sú základom pre dotaz na charakteristiky.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr.1 sú uvedené dve hrotnice 1. a 2. koľajovej výhybky. Ako 2 j® označený výmenový prestavník, ktorý prestavuje hrotnice do odpovedajúcich polôh. Na zachytenie polohy hrotníc potrebné ko.-itinuitné odstupo''é senzory jednej roviny merania sú označené ú. 5» Ú * Z· Podľa a-’hérnat ického znázornenia je v každej polohe fi výhybky vždy utlmený jeden senzor S v hrotnici X, dosadajúci na opornicu £ a jeden senzor á v obalsti hrotnice £, odsadajúci od opornice £. Dva ďalšie senzory £ a 7 sú v tejto polohe výhybky netlmené. Pritom sa môže predvídať, že poloha dosadajúcej hrotnice sa zisťuje senzorom, orientovaným na stojinu koľajnice a poloha odsadajúcej hrotnice senzorom, orientovaným na pätku koľajnice. Pretože podľa skúseností má odsadajúca hrotnica zreteľne väčšiu tolerenciu polohy v porovnaní s dosadajúcou hrotnicou, môže sa pre meranie polohy odsadajúcej hrotnice stanoviť väčší rozsah merania ako v dosadajúcej hrotnici. Vyššia rozlišovacia schopnosť senzora pre menší meraný rozsah dosadajúcej hrotnice počíta s požadovanou vyššou presnosťou merania. Prídavné k zisťovaniu polohy preberá spínací obvod kontrolu prevádzkovej pripravenosti elektromechanický alebo elektrohydraulicky pôsobiacich výmeníkových prestavníkov.

Na obrázku 2 je uvedená hrotnica 1 a 2, dosadajúca k prípadne odsadajúca od opornice £ a podľa polohy hrotníc utlmené á, £. a neutlmené £, Z kontinuitné senzory odstupu. Senzory odstupu sú, ako je schématicky znázornené, uskutočnené v dvojvodičovej technike, pričom sa signál senzora mení v k nemu proporcionálny prúd, ktorý nie je skreslený odpormi vo vedení. V zapojovacej a skúšobnej logike X£ ^saL signály senzorov ďalej spracovávajú a zisťujú sa polohy hrotnice. Bezpečnostné relé IX sú aktivované výstupmi X& zapojovacej a skúšobnej logiky.

Obrázok 3 ukazuje opäť kontinuitné meracie senzory 1, S« £ a Z, ktorých signály sa ďalej spracovávajú na základnej doske elektroniky X£. Na tejto doske elektroniky 12 sa signály senzorov vloženými vstupnými ochrannými obvodmi X2 a kmitočtovými filtrami Xát privádzajú do dvoch nezávisle na sebe pracujúcich mikrokontrolórov X£ a XZ· Na vzájomnú kontrolu a preskúmanie funkčnej schopnosti senzorov sú obidva kontroióry spolu spojené. V ďalšom bližšie nevysvetlovanou spínacou logikou aktivujú výstupy 16 základnej dosky elektroniky bezpečnostné relé. Mikrokontrolóry zaisťujú vlastné techniky spracovania dát signálov senzorov. Do nich sú tu, čo nie je bližšie znázornené, integrované počítače- charakteristiky poľa, ktoré zaisťujú podľa v pamäti uložených kriviek charakteristiky odstupu hrotníc.

Obrázok 4 ukazuje závislosť polohy hrotníc v závislosti na signáli senzora, ktorý je k dispozícii ako prúd. Základom tu znázornenej funkcie je princíp Činnosti, vytvorený na základe kľudového prúdu. Pod kľudovým prúdom rozumieme skutočnosť, že bez útlmu prebieha najvySSÍ príjem prúdu, čo odpovedá najväčSej hodnote súradníc charakteristík na obrázku 4. Charakteristika 1 pritom ukazuje závislosť dráhy na prúde východzej krivky senzora. Naproti tomu ukazuje charakteristika 2 funkciu, ktorá vzniká stárnutím senzora a je vyjadrená premiestnením v smere Šípky lfi. Odpovedajúcimi opatreniami techniky merania, napríklad porovnávaním s nezávisle meraným kľudovým prúdom senzora sa môžu krivky charakteristík odpovedajúcim spôsobom adaptívne prispôsobiť v smere Šípky 1S. zmenám podmieneným procesom stárnutia. Tým, Že sú prídavné ku kontrole funkcie zachytením kľudového prúdu senzora v netlmenom stave definované dve tolerančné okienka pre oblasť okolo koncových polôh dosadnutia LS a odsadnutia 20 vo vnútri poľa charakteristík, môže prebiehať stála kontrola funkčnej pripravenosti senzorov ako v tlmenom tak netlmenom stave. Po prestavení výhybky vznikajúce prúdové signály musia ležať pre bezchybnú prevádzku vo vnútri okienka prúdu. Ak neleží signál vo vnútri tejto tolerančnej oblasti, potom vzniká chyba buď neprípustnou polohou hrotnice alebo je vadný senzor. O súčasnom výskyte obidvoch porúch nie je možné v zmysle bezpečnostných smerníc železničného zákona uvažovať.

Na obrázku 1 sú zrejmé ďalSie senzory 2k a 22 v ďalSej rovine merania.

Claims (9)

1. Zariadenie na zisťovanie polohy výkyvných dielov výhybky, ako sú napríklad hrotnice (1,2) s minimálne jedným senzorom, vyznačujúce sa tým, Se senzor je vyhotovený ako kontinuitný senzor odstupu a Se je výstup senzora spojený s usporiadaním obvodu (10) pre dve oddelené vyhodnotenia, pričom prvé vyhodnotenie je rieéené ako vyhodnotenie odstupu a druhé vyhodnotenie ako kontrola funkcie senzora.

2. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, Se vyhodnotenie odstupu spolupôsob! s dotazom na charakteristiku.

3. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, Se je výstup minimálne jedného ďalšieho senzora spojený na meranie kľudového signálu s kontrolou funkcie.

Zariadenie podľa nároku 1, 2 alebo 3, v e a tým, Se sú usporiadané minimálne vSdy v dosadacej a odsadacej polohe spoločnej rovine merania na koľajnici.

yznačuj ú c e dva senzory odstupu výkyvných dielov v

Zariadenie podľa jedného z vyznačujúce Ba tým, tolerančné oblasti pre prípustné odsadacej polohy výkyvných dielov nárokov 1 aS 4,

Se charakteristika má funkčné oblasti do— a a Se prebieha kontrola funkcie pre dosadaciu a odsadaciu polohu.

6. Zariadenie podľa jedného z nárokov 1 aS 5, vyznačujúce sa tým, Se kľudový signál spolupôsobí ako kalibračná veličina charakteristiky s dotazom na charakteristiku.

7. Zaria-ieni-ŕ podľa jedného nárokov 1 aS 6, vyznačujúce sa tým.

Se výst upy senzorov sú uskutočnené ako výstupy prúdu.

Zariadenie podľa vyznačujúce je spojený s pamäťou.

jedného z nárokov 1 až 7, sa t ý m, že vyhodnocovací obvod (10)

Zariadenie vyznač uspor i adané podľa u j ú c vo viac jedného e sa t rovinách.

z ý m, nárokov 1 až že senzory odstupu

8, sú

10.Spôsob vyhodnocovania signálov na zistenie polohy výkyvných dielov výhybky, vyznačujúci sa tým, že sa signály senzorov vyhodnocujú v počítači charakteristík, polohy ea vyhodnocujú ako funkcie hodnôt signálov, pričom sa signály porovnávajú s kľudovými signálmi senzorov a zisťuje sa funkčná schopnosť senzorov a prípadne sa hodnoty signálov, ktoré ležia vo vnútri tolerančných okienok určených charakteristikami priberajú pre hlásenie chýb, pričom sa charakteristika porovnaním s kľudovými prúdovými signálmi prispôsobuje v rámci prípustnej tolerancie na podmienky okolia a krátkodobé hlásenia chýb sa potláčajú.

11.Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že prídavné sa kontroluje prevádzková pripravenosť výmenlkového prestavnlka.

12.Spôsob podľa nároku 10 alebo 11, vyznačujúci sa t ý m, že sa vzájomne porovnávajú signály z viac rovín merania.