PL230291B1 - Sposób detekcji pojazdów szynowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób detekcji pojazdów szynowych, znajdujący zastosowanie zarówno do wykrywania w określonym miejscu, na torze obecności tych pojazdów jak i zliczania liczby ich osi celem odpowiedniej identyfikacji lub rozróżniania.

Układ do wykrywania pojazdów szynowych w ruchu na szlaku znany z polskiego opisu patentowego nr PL 210037, zawiera odbiornik drgań mechanicznych, przymocowany do szyny szlakowej i/lub podtorza, przetwarzający drgania mechaniczne na sygnały elektryczne i jest połączony ze wzmacniaczem liniowym sygnałów elektrycznych, wzmacnianych do wielkości umożliwiających pracę analizatora gęstości widmowej. Analizator gęstości widmowej drgań jest połączony od strony wejścia sygnałowego ze wzmacniaczem liniowym sygnałów, a od strony wyjścia z kontrolerem pracy układu i niezależnie z blokiem konwersji informacji. Analizator gęstości widmowej drgań jest połączony również na wejściu z generatorem sygnału kontroli układu. Generator jest również połączony z emiterem drgań kontrolnych przymocowanym do szyny szlakowej a z drugiej strony jest połączony z kontrolerem pracy układu. Całość zasilana jest ze źródła energii i dalej przez zasilacz prądu stałego o określonych napięciach i mocach dla poszczególnych bloków układu.

Znane ze stosowania rozwiązania detektorów torowych oparte są głównie na zastosowaniu czujników indukcyjnych, które w określonym miejscu torowiska zagłębionego w jezdni z tzw. pętlą indukcyjną, wykrywają obecność każdego nie tylko szynowego pojazdu. Znane są również rozwiązania umożliwiające wykrywanie tylko szynowych pojazdów, które jednak muszą być wówczas dodatkowo wyposażone w transpondery stanowiące bezprzewodowe urządzenia komunikacyjne, które automatycznie odbiera, moduluje, wzmacnia i odpowiada na sygnał przychodzący w czasie rzeczywistym w celu identyfikacji i rozpoznawania tych pojazdów szynowych wśród innych np. na kołach ogumionych, mogących przejeżdżać przez torowiska. Skuteczne wykrywanie tylko pojazdów szynowych wymaga zatem stosowania albo zupełnie innego rodzaju kosztownych i kłopotliwych w użytkowaniu detektorów, np. radarowych lub indukcyjnych na trakcjach zasilających tramwajów, albo stosowania wspomnianych dodatkowych urządzeń identyfikacyjnych - co zawsze wiąże się z większą komplikacją i wyższymi kosztami systemów detekcji, sygnalizacji oraz sterowania ruchem ulicznym.

Urządzenie do wykrywania odchyłek kół przełączających tory lub skrzyżowania kolejowe z zamontowanymi na rurach tensometrami do pomiaru przesunięcia głowicy czujnika znane jest z patentu USA nr US5374016. Urządzenie służy do określania bocznych i/lub pionowych odchyleń ścieżki koła w punktach lub skrzyżowaniach kolejowych i dostarcza danych o stanie takich punktów lub skrzyżowań, zwłaszcza w odniesieniu do stopnia ich zużycia oraz wiąże sygnały z czujników z kierunkiem obciążeń powodujących powstanie tych sygnałów, a które jednocześnie są prostsze i bardziej ekonomiczne w montażu zapewniając powtarzalne wyniki. Urządzenie zawiera człon uruchamiający połączony z co najmniej jednym drążkiem skrętnym, przy czym drążek skrętny jest zaopatrzony w cztery oporowe czujniki tensometryczne rozmieszczone w znany sposób na obwodzie odwzorowany na cylindrze lub w wywierconym otworze, a drążek skrętny jest umieszczony w kierunku wzdłużnym szyn i/lub prostopadle do nich.

Sposób generowania sygnałów przełączania związanych z obciążeniem na torach kolejowych znany jest z niemieckiego zgłoszenia patentowego DE4207516. Sygnały te są niezależne od prędkości jazdy i symetryczne w stosunku do zestawu kół. W tym celu w sposób ciągły mierzone jest ugięcie szyny w zależności od jej obciążenia, przy czym zmiana obciążenia szyny wynika z odkształcenia szyny. Sygnał elektryczny, który jest generowany przez odkształcenie, reprezentuje czas zbliżania się pojazdu szynowego, pokonywania go i przemieszczania się, maksymalne odchylenie sygnału pozwala dokładnie określić położenie koła. Proponuje się również zastosowanie sposobu w co najmniej dwóch punktach szyny tak, aby dokładna prędkość koła mogła być określona w sposób ciągły od osi do osi. Jako urządzenie do realizacji sposobu proponuje się tensometry, korzystnie mocowane do środnika szyny, a tym samym do odbierania sygnału elektrycznego, który jest proporcjonalny do ugięcia szyny. Tensometr lub wskaźniki mogą być trwale mocowane do szyny za pomocą płyty nośnej, sztywno przymocowanej do wspomnianej szyny poprzez spawanie lub połączenie śrubowe. Jednostka oceniająca, z której można uzyskać dowolnie wybieraną liczbę pojedynczych sygnałów, jest podłączona poniżej miernika tensometrycznego, przy czym wybór tych pojedynczych sygnałów może być określony nawet od osi do osi.

Urządzenie do kompensacji statycznego rozstrojenia mostku pomiarowego znane jest z niemieckiego opisu patentowego DE3206640. Urządzenie służy do kompensacji wpływów statycznych podczas

PL 230 291 Β1 oceny naprężeń pomiarowych dostarczanych przez czujniki tensometryczne. W tym celu czujniki tensometryczne są umieszczone w obwodach mostkowych, które mogą być automatycznie kalibrowane ponownie po rozstrojeniu przez wpływy statyczne, jako wartość referencyjna służy do tego, wartość oczekiwana nominalnego napięcia wyjściowego mostka pomiarowego, przechowywana w pamięci, gdy urządzenie torowe nie jest zakłócone, a w przypadku gdy koło pojazdu zatrzymało się na urządzeniu torowym, wówczas aktualna chwilowa wartość mostkowego napięcia wyjściowego, która jest również przechowywana w pamięci. Jakakolwiek różnica między odpowiednią wartością odniesienia a bieżącym napięciem wyjściowym mostka pomiarowego, która może być odzyskana cyklicznie, jest wykrywana za pomocą urządzeń porównawczych i przekształcana w sygnał kompensujący niezrównoważenie mostka pomiarowego, które wystąpiło. Odbywa się to poprzez zmianę rezystancji mostka pomiarowego w jednym lub drugim kierunku.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że za pomocą zespołu zasilająco-pomiarowego ciągle zmienia się zerowy poziom odniesienia dla sygnału pomiarowego z czujnika tensometrycznego i dostosowuje odpowiednio ten poziom do wolno zachodzących w miejscu naklejonej rozety tensometrycznej, zmian stanu naprężeń i odkształceń szyny wywołanych jej rozszerzalnością cieplną i wpływami innymi niż naciski kół przejeżdżających pojazdów szynowych lub pojazdów na kołach ogumionych.

Sposób detekcji pojazdów szynowych według wynalazku pozwala na skuteczne wykrywanie tylko tych pojazdów w czasie rzeczywistym za pomocą prostego w realizacji układu tensometrycznego.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie wykonania i uwidoczniony jest na rysunku, który przedstawia układ do detekcji pojazdów szynowych.

Sposób detekcji pojazdów szynowych polega na tym, że w ściśle określonym punkcie szyny 8 zagłębionej w jezdni, w którym jej lokalne odkształcenie wywołane punktowo skupionym naciskiem koła Nks przejeżdżającego pojazdu szynowego, jest dużo większe od odkształcenia wywołanego mniej skupionym naciskiem koła Nko innego niż szynowy pojazdu, nakleja się rozetę tensometryczną 2 czujnika tensometrycznego 1 podłączonego do zespołu zasilająco-pomiarowego 3. Zespół zasilająco-pomiarowy 3 ciągle zmienia zerowy poziom odniesienia dla sygnału pomiarowego z czujnika tensometrycznego 1 i dostosowuje odpowiednio ten poziom do wolno zachodzących w miejscu naklejonej rozety tensometrycznej 2, zmian stanu naprężeń i odkształceń szyny 8 wywołanych jej rozszerzalnością cieplną i wpływami innymi niż naciski kół przejeżdżających pojazdów szynowych lub pojazdów na kołach ogumionych. Rozeta tensometryczną 2 pracuje w układzie pełnego mostka Wheatstone’a połączonego w znany sposób z zespołem zasilająco-pomiarowym 3, który zawiera blok stabilizatorów napięciowych 4 zasilanych napięciem Uz i regulujących napięcie zasilania Ut oraz blok wzmacniacza wejściowego 5 wzmacniający sygnały pomiarowe z czujnika tensometrycznego 1. Wzmocnione sygnały pomiarowe kierowane są przez blok komparatora 6 do bloku układu wyjściowego 7. Blokiem stabilizatorów napięciowych 4 zasilane są również pozostałe wyżej wymienione bloki 5, 6, 7 zespołu zasilająco-pomiarowego 3. W bloku komparatora 6 wzmocnione sygnały pomiarowe porównuje się z wartością progu detekcji przejazdu koła pojazdu szynowego. Wartość tego progu jest odpowiednio niższa od najmniejszych wartości szybko zmiennego sygnału pomiarowego, wywołanego przejazdem koła pojazdu szynowego. Przekroczenie tej wartości progowej przez szybkozmienny sygnał pomiarowy powoduje w bloku komparatora 6 wygenerowanie sygnału detekcji przejazdu koła pojazdu szynowego. Poziom zerowej wartości analogowego sygnału pomiarowego jest w bloku komparatora 6 ciągle zmieniany, odpowiednio do wartości wolnozmiennego sygnału pomiarowego z rozety tensometrycznej 2, wywołanego rozszerzalnością cieplną szyny i wpływami innymi niż przejazdy kół pojazdów szynowych lub pojazdów na kołach ogumionych. Wspomniany sygnał detekcji, wychodzący z bloku komparatora 6, jest przetwarzany w bloku układu wyjściowego 7, na wyjściu którego jest sygnał wykrycia pojazdu szynowego. Sygnał wykrycia pojazdu szynowego, będący pod względem rodzaju prądowym lub napięciowym, jest uformowany co do wartości oraz czasu trwania w postaci jednego dłuższego sygnału wykrycia pojazdu szynowego lub serii krótkich sygnałów wykrycia przejazdów kolejnych kół tego pojazdu zależnie od potrzeb zewnętrznego urządzenia sterującego ruchem ulicznym.

Claims (1)

1. Sposób detekcji pojazdów szynowych polegający na tym, że mierzy się sygnał elektryczny z rozety tensometrycznej naklejonej pod główką szyny, znamienny tym, że za pomocą zespołu zasilająco-pomiarowego (3) ciągle zmienia się zerowy poziom odniesienia dla sygnału pomiarowego z czujnika tensometrycznego (1) i dostosowuje odpowiednio ten poziom do wolno zachodzących w miejscu naklejonej rozety tensometrycznej (2), zmian stanu naprężeń i odkształceń szyny (8) wywołanych jej rozszerzalnością cieplną i wpływami innymi niż naciski kół przejeżdżających pojazdów szynowych lub pojazdów na kołach ogumionych.