AT521894A2

AT521894A2 - Device for the contactless measurement of the rail temperature of the light rail tracks during the operation of the rail vehicle

Info

Publication number: AT521894A2
Application number: ATA51047/2019A
Authority: AT
Original assignee: Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-06-15
Also published as: PL236925B1; AT521894B1; PL428116A1; AT521894A3

Abstract

Die Vorrichtung enthält ein Funkgateway zur Übertragung von Signalen von Sende- und Empfangsantennen (3A, 4A): - einen Temperatursensor (3), der induktiv gespeist wird und einen eingebauten Wandler in seinem Dorngehäuse aufweist, der mit einer integrierten Schaltung unter Verwendung von akustischen Oberflächenwellen mit temperaturabhängiger Funktion verbunden ist, und - einer Zentraleinheit mit einem elektronischen Analysator und einem Rekorder für reflektierte Radarsignale. Das Wesen dieser Lösung beruht darauf, dass sie einen Thermostecker (5) aus einem Material mit einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von nicht weniger als Stahl enthält, der durch eine an den Schienensteg (2) angrenzende Oberfläche befestigt ist, wobei ein Temperatursensor (3) an der Oberseite des Dorngehäuses parallel zur vertikalen Achse der Schiene (2) montiert ist und die Vorderseite seiner Antenne (3A) direkt neben und unter der Ebene des Schienenkopfes (2) angeordnet ist. Die Antenne der Zentraleinheit (4A) ist koaxial am Fahrgestellrahmen (8) der Straßenbahn und oberhalb der Sensorantenne (3A) mit einem Abstand (x) zwischen den Vorderflächen beider Antennen (3A, 4A) im Bereich von 30 bis 80 mm befestigt, der nicht kleiner ist als die maximale Auslenkung des Fahrgestellrahmens (8) der Straßenbahn (1).The device contains a radio gateway for the transmission of signals from transmitting and receiving antennas (3A, 4A): - a temperature sensor (3), which is fed inductively and has a built-in transducer in its mandrel housing, which has an integrated circuit using surface acoustic waves is connected with temperature-dependent function, and - a central unit with an electronic analyzer and a recorder for reflected radar signals. The essence of this solution resides in the fact that it contains a thermal plug (5) made of a material with a thermal conductivity coefficient of not less than steel, which is fixed by a surface adjacent to the rail web (2), with a temperature sensor (3) on the top of the mandrel housing is mounted parallel to the vertical axis of the rail (2) and the front of its antenna (3A) is arranged directly next to and below the plane of the rail head (2). The antenna of the central unit (4A) is coaxially attached to the chassis frame (8) of the tram and above the sensor antenna (3A) with a distance (x) between the front surfaces of both antennas (3A, 4A) in the range of 30 to 80 mm, which is not is smaller than the maximum deflection of the chassis frame (8) of the tram (1).

Description

der Stadtbahngleise, während des Schienenfahrzeugbetricbs the light rail tracks, during the rail vehicle operation

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung von Straßenbahngleisen während des Schienenfahrzeugbetriebs, die zur Überwachung der Temperatur des berührungslosen Gleises, insbesondere der Rillenschienen einer der Fahrbahn einer öffentlichen Straße gemeinsamen Gleisanlage, verwendet wird. The invention relates to a device for non-contact temperature measurement of tram tracks during rail vehicle operation, which is used to monitor the temperature of the non-contact track, in particular the grooved rails of a track system common to the carriageway of a public road.

Straßenbahngleise in dicht bebauten Stadtgebieten mit in die öffentliche Fahrbahn eingebauten Schienen sind durch die lineare Ausdehnung von Stahlschienen bei Hitze besonders anfällig für Verformungen. Die in der Rille der Gleis-Unterbauplatte eingeschlossene Schiene kann sich mit hoher Lufttemperatur und Sonneneinstrahlung des Kopfes auf Temperaturen über 50 °C, d.h. etwa 25 °C über der Neutraltemperatur erwärmen, ohne dass Längskräfte auftreten. Das bedeutet in etwa, dass bei den derzeit eingesetzten berührungslosen Spurweiten mit geschweißten Schienenprofilen die Längenzunahme durch thermische Materialausdehnung über eine Entfernung von 1 km ca. 30 cm beträgt. In einer durch Weichen und Übergänge dicht versteiften Stadtbahngleise stellt das Problem der Gleiserweiterung ein erhebliches Risiko dar, Befestigungen durch Verziehen und Wölben von Gleisen herauszureißen, was zu für Fahrgäste und Umgebung gefährlichen Straßenbahnentgleisungen führt. Die Kühlung der Schienen durch Gießen von Wasser, Geschwindigkeitsbegrenzung und sogar das Stoppen des Verkehrs wird als Vorsichtsmaßnahme eingesetzt. In Zeiträumen hoher Lufttemperaturen und Sonnenschein in schlecht belüfteten Bereichen mit dichten Gebäuden sind Schutzmaßnahmen auf der Grundlage einer kontinuierlichen Überwachung der Schienentemperatur zu ergreifen. Tram tracks in densely built-up urban areas with rails built into the public carriageway are particularly susceptible to deformation due to the linear expansion of steel rails in the heat. The rail enclosed in the groove of the track base plate can reach temperatures above 50 ° C, i.e. with high air temperature and solar radiation from the head. heat about 25 ° C above the neutral temperature without longitudinal forces occurring. This roughly means that with the contactless gauges currently used with welded rail profiles, the increase in length due to thermal material expansion over a distance of 1 km is approx. 30 cm. In a city railway track that is stiffened by switches and crossings, the problem of expanding the track poses a considerable risk of tearing out fastenings due to warping and arching of the tracks, which leads to tramway derailments that are dangerous for passengers and the surrounding area. Cooling the rails by pouring water, speed limit and even stopping traffic is used as a precaution. In periods of high air temperatures and sunshine in poorly ventilated areas with dense buildings, protective measures must be taken on the basis of continuous monitoring of the rail temperature.

Die in der Bahnindustrie verwendeten Schienentemperatur-Messsysteme, wie beispielsweise die von der italienischen Firma Marini Impianti Industriali angebotene Lösung mit Sensoren, die an den Schienen in den kriechbeanspruchten Gleisabschnitten angebracht sind und von denen aus das Temperatursignal über Kabel an den lokalen peripheren Kontrollpunkt und dann per Funk an die Zentraleinheit übertragen wird, sind The rail temperature measuring systems used in the rail industry, such as the solution offered by the Italian company Marini Impianti Industriali with sensors that are attached to the rails in the creeping track sections and from which the temperature signal is sent via cable to the local peripheral control point and then by Radio is transmitted to the central unit

sehr teuer und unter Bedingungen des städtischen Straßenbahnnetzes nicht sinnvoll. very expensive and not useful under the conditions of the urban tram network.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, den Bau einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Schienentemperatur in Echtzeit während der Straßenbahnfahrt zu entwickeln, deren Ausführung und Nutzung keine nennenswerten Implementierungsund Betriebskosten erfordert. The object of this invention is to develop the construction of a device for the continuous measurement of the rail temperature in real time during the tram ride, the implementation and use of which does not require any significant implementation and operating costs.

Nach der Erfindung nutzt die Vorrichtung die Funkübertragung von Signalen, die von Sende- und Empfangsantennen zweier sich in Relativbewegung bewegender Messsystemeinheiten ausgesendet werden, um die Temperatur von Straßenbahnschienen zu messen. Sie enthält den bekannten und vorstehend beschriebenen drahtlosen, induktiv betriebenen Temperatursensor und eine Zentraleinheit mit einem elektronischem Analysator und einen Rekorder für reflektierte Radarsignale. Das Wesen dieser Lösung beruht darauf, dass diese Vorrichtung einen Thermostecker enthält, der aus einem Material mit einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von nicht weniger als dem von Stahl besteht und durch eine Fläche befestigt ist, die am Schienensteg angrenzt. Ein According to the invention, the device uses the radio transmission of signals, which are emitted by transmitting and receiving antennas of two measuring system units moving in relative movement, in order to measure the temperature of tram rails. It contains the known and previously described wireless, inductively operated temperature sensor and a central unit with an electronic analyzer and a recorder for reflected radar signals. The essence of this solution resides in the fact that this device contains a thermal plug, which is made of a material with a thermal conductivity coefficient of not less than that of steel and is fixed by a surface that is adjacent to the rail web. A

Temperatursensor ist auf der Oberseite des Thermosteckers montiert, der auf der Achse Temperature sensor is mounted on the top of the thermal plug, which is on the axis

Vorteilhaft ist es, wenn der Thermostecker in einer Kammer zwischen den elastischen Schienenarretierungen in der seitlichen Stützwand der Schienenrille der GleisUnterbauplatte installiert wird. Der dämpfende Formteil wird über die Länge der Thermostecker-Befestigung entfernt. It is advantageous if the thermal plug is installed in a chamber between the elastic rail locks in the side support wall of the rail groove of the track base plate. The damping molded part is removed along the length of the thermal plug attachment.

Es ist auch zweckmäßig, dass die Sensorkammer auf die ZuschlagstoffGrundschicht entwässert wird und von oben, unter dem Schienenkopf mit einer für Radarstrahlung durchlässigen Abschirmung abgedeckt wird. It is also expedient for the sensor chamber to be dewatered onto the aggregate base layer and to be covered from above, under the rail head, with a shield that is permeable to radar radiation.

Die Lösung, Temperatursensoren in das Straßenbahngleis einzubauen und eine Zentraleinheit im Schienenfahrzeug zu installieren, ist einfach umzusetzen, relativ kostengünstig und sehr komfortabel zur Überwachung der Notsituation bei Hitze. The solution to installing temperature sensors in the tram track and installing a central unit in the rail vehicle is simple to implement, relatively inexpensive and very convenient for monitoring the emergency situation in the heat.

Ein vollständiges Verständnis der Erfindung ermöglicht die Beschreibung einer beispielhaften Ausführung der im Diagramm dargestellten Vorrichtung, von der die Abb.1 den Ablaufplan, die Abb.2 — die Eigenschaften des von der Zentraleinheit abgestrahlten Impulses, der den elektrischen Sensor induktiv aktiviert, die Abb.3 — die Eigenschaften des von der Sensorantenne reflektierten Signals, bestimmt in Abhängigkeit von ihrer Temperatur, und die Abb.4 — den vertikale Querschnitt des in die beispielhaften Straßenbahngleise eingebauten Temperatursensors mit einem Fragment zur Befestigung der Zentraleinheitsantenne am Straßenbahnrahmen, darstellt. A complete understanding of the invention enables the description of an exemplary embodiment of the device shown in the diagram, of which Fig.1 the flowchart, Fig.2 - the properties of the pulse emitted by the central unit, which inductively activates the electrical sensor, Fig. 3 - the properties of the signal reflected by the sensor antenna, determined as a function of its temperature, and Fig. 4 - the vertical cross section of the temperature sensor built into the exemplary tram tracks with a fragment for fastening the central unit antenna to the tram frame.

Das Gerät enthält ein Temperaturmesssystem für eine berührungslose Rillenschiene 2 in einem Straßenbahngleis, das mit einer öffentlichen Fahrbahn gemeinsam ist, deren The device contains a temperature measurement system for a non-contact grooved rail 2 in a tram track, which is common to a public carriageway, the latter

Temperatur von der auf dem Schienenfahrzeug 1 installierten Zentraleinheit 4 beim Temperature of the central unit 4 installed on the rail vehicle 1 at

lung durchlässig ist, abgedeckt, die sich unterhalb des Schienenkopfes 2 befindet. is permeable, covered, which is located below the rail head 2.

1. Straßenbahn 1. Tram

2. Schiene 2nd rail

3. Temperatursensor 3. Temperature sensor

3A. Sensor-Antenne 3A. Sensor antenna

4. Zentraleinheit mit Analysator und Recorder 4A. Antenne der Zentraleinheit 4. Central unit with analyzer and 4A recorder. Central unit antenna

5. Thermostecker 5. Thermal plug

6. Sensorkammer 6. Sensor chamber

7. Gleis-Unterbauplatte 7. Track base plate

8. Straßenbahnfahrgestellrahmen 9. Federhalterung der Schiene 10. Dämpfendes Formteil 8. Tram trolley frame 9. Spring holder of the rail 10. Damping molded part

11. Entwässerung 11. Drainage

12. Sensorabschirmung 12. Sensor shield

Claims

Device for the contactless measurement of the temperature of the tram tracks, during rail vehicle operation, in particular the contactless grooved rails of a route common to the carriageway of a public road, with a radio gateway for the transmission of signals emitted by transmitting and receiving antennas (3A, 4A):

- An induction-driven temperature sensor (3) with a built-in transducer in the mandrel housing, which is connected to an integrated circuit using surface acoustic waves with temperature-dependent function, and

- A central unit (4) with an electronic analyzer and a recorder for reflected radar signals; or

especially because

it contains a thermal plug (5) made of a material with a thermal conductivity coefficient of not less than steel, which is fixed by a surface adjacent to the rail web (2), in which a temperature sensor (3) is located on the top, which is on the axis of the Mandrel housing is arranged parallel to the vertical axis of the rail (2) so that the front surface of its antenna (3A) is positioned directly next to and below the level of the rail head (2), while the central unit antenna (4A) coaxial and above the sensor antenna (3A) a distance (x) between the front surfaces of both antennas (3A, 4A) of 30 to 80 mm, not less than the maximum deflection of the chassis frame (8)

Tram (1), on the tram frame (8) (1) is attached.

The characteristic feature of the device is that the thermal plug (5) is installed in the sensor chamber (6), separately between the elastic locking means (9) of the rails (2), in the rail groove of the track sub-base (7), whereby

the damping molded part (10) is removed over the length of the thermal plug (5).

A device, according to reservation 1 or 2, is particularly characterized in that the sensor

chamber (6) is drained onto the aggregate base layer (11) and the upper

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Shield (12) is covered.