Zapojenie elektronického dohliadacieho obvodu pre výstražníky priecestného zabezpečovacieho zariadenia

Číslo patentu: U 4053

Dátum: 04.02.2005

Autori: Konečný Ivan, Gonda František, Maciak Ondrej

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

(22) Dátum podania prihlášky s. 9. 2004 (13) Druh dokumentu U(24) Dátum nadobudnutia ťičinkov úžitkového vzoru 2. 12. 2004 (Sl) mi C 12(31) Cislo priorimej prihlášky 2003-14606(32) Dátum podania prioritnej prihlášky 9. 9. 2003 B 61 L 7/10(33) Krajina alebo regionálna B 611 7/08 organizácia priority CZ BÓÍL 7/06 ÚRAD (45) Dátum oznámenia o zápise BólL 9/00 PRIEMYSELNEHO VLASTNÍCTVA úžitkového VZOTLI 3. l. 2005 SLOVENSKEJ REPUBLIKY Vestník UPV SR Č. 1/2005(47) Dátum zápisu a spristupnenia úžitkového vzoru verejnosti 2. 12. 2004(62) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej prihlášky vynálezu v prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT(54) Názov Zapojenie elektronického dohliadacieho obvodu pre výstražníky priecestnćho zabezpečovacieho zariadeniaTechnické riešenie sa týka zapojenia elektronického dohliadacieho obvodu pre výstražníky priecestného zabezpečovacieho zariadenia so svetelným zdrojom vytvoreným na báze terča s maticou svietivých diód LED, používaného pre napájanie a kontrolu svetiel výstražníka na železnici.Doposiaľ sa na železničných priecestných zabezpečovacích zariadeniach používajú najmä štandardne bezpečnostné a dohliadacie obvody so svetelným zdrojom tvoreným dvojvláknovými žiarovkami l 2 V/20 W zapojenými na jednosmemé napájacie napätie s nepriamou kontrolou celistvosti napájacieho obvodu žiarovky (vrátane prerušenia vlákna žiarovky) pomocou prúdových relé. Používané zapojenie súčasného dohliadacieho obvodu umožňuje pri detekcii poruchy v obvode napájania hlavného vlákna žiarovky výstražníka (pri poklese napájacieho prúdu hlavného vlákna žiarovky výstražníka pod hodnotu prídržného prúdu prúdového dohliadacieho relé) prepnutie napájania výstražníka na náhradné vlákno žiarovky výstražníka. Súčasne je týmto zapojením zaistené poruchové hlásenie zistenej poruchy. K detekcii prerušeného hlavného vlákna žiarovky dochádza pri spustení výstrahy na priecestnom zabezpečovacom zariadení. Následným prepnutím na náhradné vlákno žiarovky výstražníka sa zabezpečuje núdzový režim funkcie výstražných svetiel s vylúčením bezprostredného ohrozenia bezpečnosti železničnej a/alebo cestnej dopravy.Medzi hlavné nevýhody tohto zapojenia patri stratový spôsob regulácie menovitého napájacieho napätia na vláknach jednotlivých žiaroviek výstražníkov prostredníctvom regulačných odporov ako aj závislost svetelného toku žiaroviek výstražníkov na napájačom napätí. Zásadným nedostatkom žiarovky výstražníka ako zdroja svetelného toku je malá účinnost premeny elektrického výkonu na svetelný tok a taktiež relatívne nízka životnost žiaroviek. V zapojeniach bezpečnostných dohliadacich obvodov výstražníkov,kde nie je zabezpečená dostatočne krátka doba detekcie poruchy žiarovky výstražníka po jej vzniku, je preto nevyhnuté zabezpečiť pri aktivácii výstrahy samočinné prepnutie na náhradné vlákno žiarovky výstražníka okamžitého hlásenia poruchy. Ďalším z významných nedostatkov doterajších zapojení je najmä ich znížená bezpečnost podmienená stavom poznatkov techniky a úrovňou technických noriem v čase vzniku týchto zapojení. Predpokladané boli najmä poruchy vedúce k poklesu napájacieho prúdu žiaroviek výstražnikov pod úroveň prídržného prúdu dohliadacieho relé, ktoré sú následne zistené odpadnutím kotvy relé. Proti skratom v napájacích obvodoch výstražníkov je zapojenie chránené výlučne tavnými poistkami a prípadný vplyv skratov napájacích káblov na bezpečnost funkcie priecestného zabezpečovacieho zariadenia sa znižuje rozdelením napájacích káblov, či ich zosilnenou izoláciou.Odstránenie uvedených nedostatkov klasických žiarovkových svetelných zdrojov a zlepšenie technických vlastností svetelných zdrojov na báze svietivých diód LED umožňujú v súčasnej dobe inovácie svetelných zdrojov v návestidlách a výstražných svetlách, ktoré nachádzajú priame uplatnenie v cestnej doprave a sú zároveň skúšané V doprave železničnej.Dohliadací obvod pre výstražník priecestného zabezpečovacieho zariadenia so svetelným zdrojom na báze matice svietivých diód LED (výstražník LED) v železničnej doprave však musí okrem požiadaviek na vlastnú technickúbezpečnost rešpektovať i celkom odlišné technické a fyzikálne vlastnosti použitých zdrojov svetelného zariadenia(napr. teplotné charakteristiky napätia V priepustnom smere), ktorými sú svietivé LED diódy. Základným rozdielom výstražníkov osadených LED diódami v porovnaní s doposial používaným riešením s bežnými žiarovkami ako kvázi bodovým zdrojom bieleho svetla s vysokým svetelným tokom a svetelnou optikou, je plošné generovanie svetelného toku vhodne usporiadanými bodovými zdrojmi svetla s relatívne nízkym svetelným tokom, tvorené diódami LED emitujúcimi červené svetlo v požadovanom spektre. Pri návrhu koncepcie dohliadacieho obvodu je preto potrebné prihliadnuť tak k odlišným požiadavkám na spôsob napájania matice svietivých diód (zdroj konštantného prúdu) ako aj k odlišným prejavom predpokladaných poruchových stavov zapojenia dohliadacieho obvodu. Týmto požiadavkám už doposial používané zapojenia dohliadacich obvodov v plnom rozsahu nevyhovujú.Opísané nedostatky doterajších riešení odstraňuje zapojenie elektronického dohliadacieho obvodu pre výstražníky priecestného zabezpečovacieho zariadenia so svetelným zdrojom vytvoreným na báze terča s maticou svietivých diód LED podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že svetelné zdroje tvorené svietivými diódami LED sú na terči výstražníka zapojené do série a sú ďalej rozdelené do dvoch vzájomne nezávislých identických vetiev, kde pre napájanie každej nezávislej identickej vetvy terča výstražníka je jednosmemé napájacie napätie 12 V privedene cez impulzný stabilizátor prúdu zaradený v tejto vetve, pracujúci v režime napäťovo - prúdových prevodníkov, a zabezpečujúci napájanie oboch identických vetiev terča výstražníka konštantným prúdom 20 mA pri povolenom kolísaní vstupného napájacieho napätia 12 V V stanovenom rozsahu, a v každej nezávislej identickej vetve je pritom zapojená polovica všetkých svietivých diód LED terča výstražníka spolu s príslušným rezistorom, pričom bezpečný hladinový obvod prvej vetvy pre snímanie napätia na rezistore prvej vetvy je pripojený tak ku katóde poslednej svietivej diódy LED prvej vetvy,ako aj k rezistoru prvej vetvy, pripojenému ďalej k zápornému pólu zdroja napájania a bezpečný hladinový obvod druhej vetvy pre snímanie napätia na rezistore druhej vetvy je pripojený tak ku katóde poslednej svietivej diódy LED druhej vetvy ako aj k rezistoru druhej vetvy, pripojenému ďalej k zápomému pólu zdroja napájania, keď bezpečný hladinový obvod kontroly určenej tolerancie diferenčného napätia na svietivých diódach LED je medzi oboma identickými vetvami terča výstražníka zapojený paralelne a má svoj prvý vstup pripojený k výstupu impulzného stabilizátora prúdu prvej vetvy, druhý vstup pripojený k výstupu impulzného stabilizátora prúdu druhej vetvy a dynamický výstup pripojený na vstup obvodu logického súčinu pre generovanie statického signálu pri prípadnom budení výsledného kontrolného relé, pripojeného na výstup bezpečného obvodu logického súčinu, tvoriaceho súčasne výstup elektronického dohliadacieho obvodu, pričom dynamické výstupy bezpečného hladinového obvodu prvej vetvy a bezpečného hladinového obvodu druhej vetvy sú spolu s dynamickým výstupom bezpečného hladinového obvodu kontroly určenej tolerancie diferenčného napätia na svietivých diódach LED pripojené k vstupom obvodu logického sucinu.Princíp bezpečného zapojenia spočíva v kontrole svietivosti prostredníctvom monitorovania prúdu pretekajúceho stĺpcom LED diód s tým, že medzi svietivosťou a pretekajúcim prúdom je vzťah priamej úmery. Prúd v každej vetve sa monitoruje zvlášť. Kontrola svietivosti prúdom je doplnená kontrolou napätia medzi dvoma vetvami prostredníctvom spoločného redundantného kanála, kde sa vyhodnocuje rozdiel napätia medzi samostatnými vetvami LED diód. Pri predpokladanej poruche jednej z vetiev terča výstražníka LED spôsobujúcej zhasnutie celého stĺpca svietivých diód LED, alebo viac než jednej svietívej diódy LED v stĺpci, je porucha dohlíadacímí obvodmi bezpečne zistená. Predpokladá sa pritom, že v následnom núdzovom režime funkcie terča výstražníka LED bude terč svietiť s nižším svetelným tokom vydaným v najhoršom prípade len jednou vetvou svietivých diód.Prehľad obrázkov na výkreseTechnické riešenie bude bližšie vysvetlené pomocou výkresu, na ktorom obr. l znázorňuje zapojenie bezpečnostného dohliadacieho obvodu pre výstražníky so svetelným zdrojom vytvoreným na báze terča s maticou svietivých diód LED.Zapojenie bezpečnostného dohliadacieho obvodu pre výstražníky priecestného zabezpečovacieho zariadenia so svetelným zdrojom vytvoreným na báze terča s červeno svietivými diódami LED je znázomené na obr. l. V tejto variante zapojenia je jednosmemé napájacie napätie pre terč s červeno svietivými diódami LED 31 až 3 n a 41 až 4 n s hodnotou napájacieho prúdu 12 V zapojených do série a rozdelených do dvoch nezávislých identických vetiev privedené na dvojicu impulzných stabilizátorov prúdu 23 a 24(23 pre prvú vetvu, 24 pre dmhú vetvu sériovo radených LED diód 31 až 3 n resp. 41 až 4 n), pracujúcich V režime napäťovo - prúdových prevodníkov a určených pre zabezpečenie napájania oboch identických vetiev sériovo radených diód LED (31 až 3 n v prvej vetve a 41 až 4 n v druhej vetve) výstražníka konštantným prúdom (cca 20 mA) pri povolenom kolísaní vstupného napájacieho napätia V určenom rozsahu.K výstupom impulzných stabilizátorov prúdu 23 a 24 je okrem príslušnej vetvy sériovo radených diód LED 31 až 3 n, či 41 až 4 n pripojený prvý a druhý vstup bezpečného hladinového obvodu 27. ktorého výstup je potom privádzaný na vstup bezpečného obvodu logického súčinu 28. K výstupu vetvy sériovo riadených svietivých diód LED 31 až 3 n je pripojený vstup rezistoru 15 a vstup bezpečného hladinového obvodu 25. K výstupu vetvy sériovo radených svietivých diód LED 41 až 4 n je potom pripojený vstup rezistoru 16 a vstup hladinového obvodu 26. Dynamické výstupy všetkých bezpečných hladinových obvodov 25, 26 a 27 sú súčasne privedené na vstupy bezpečného obvodu logického súčinu 28. Na výstupe bezpečného obvodu logického súčinu 28 je generovaný statický signál slúžiaci k budeniu výsledného kontrolného relé I. skupiny bezpečnosti. Počet sériovo radených svietivých LED diód v jednej vetve nie je obmedzený len na tri svietivé LED diódy, ako uvádza príklad, všeobecne možno ich počet označiť ako 3 n či 4 n. Funkciu zapojenia možno popísať nasledovneBezpečný hladinový obvod 27 kontroluje určenú toleranciu diferenčného napätia v jednotlivých vetvách svieti vých LED diód 31 až 3 n a 41 až 4 n terča výstražníka, ktoré je dane súčtom úbytkov napätia na PN prechodoch priepustné polarizovanýeh svietivých diód LED a úbytku napätia na rezistoroch 15 a 16. Na výstupe bezpečného hladinového obvodu 27 je generovaný dynamický signál, ktorý dáva bezpečnú informáciu o tom, že celkové napätie V jednotlivých vetvách svietivých LED diód 31 až 3 n a 41 až 4 n je (s určenou toleranciou) zhodné. Šírka tolerančného kanála pri bezpečnom hladinovom obvode 27 je nastavená tak, že bezpečný hladinový obvod 27 zisťuje poruchy spôsobujúce zvýšenie alebo zníženie napätia jednej z vetiev svietivých LED diód 31 až 3 n a 41 až 4 n o viac než 3,5 V. Detekciou zníženého a zvýšeného napätia je možné zistit poruchy pri skrate viac než jednej svietívej diódy LED vo vetve a taktiež poruchy vyvolané zvýšením vnútomého odporu vo vetve svietivých LED diód terča výstražníka. Bezpečnými hladinovými obvodmi 25, 26 je snímané napätie na rezistoroch 15, 16, ktoré je priamoúmemé veľkosti prúdu, ktorými sú budené svietivé diódy LED v jednotlivých vetvách terča výstražníka. Toto napätie je porovnané v hladinových obvodoch 25, 26 so vstavaným referenčným napätím. Pokiaľ je vstupné napätie v určenom úzkom tolerančnom poli bezpečných hladinových obvodov 25, 26, je na ich výstupoch generovaný dynamický signál, ktorý dáva jednoznačnú informáciu, že vervami svietivých diód LED preteká (v rámci určenej tolerancie) menovitý budíaci prúd.Statický signál slúžiaci k budeniu výsledného kontrolného relé I. skupiny bezpečnosti je na výstupe bezpečného obvodu logického súčinu 28 generovaný výlučne vtedy,pokiaľ sú budené všetky tri logické vstupy výstupnými signálmi bezpečných hladinových obvodov 25, 26, 27.V prípade predpokladanej poruchy jednej z vetiev svietivých LED diód terča výstražniku LED spôsobujúcej zhasnutie celého stĺpca svietivých diód LED, alebo viac než jednej svietívej diódy LED v stĺpci, je porucha dohliadacími obvodmi bezpečne zistená, Pritom sa predpokladá,že v následnom núdzovom režime terča výstražníka LED budú svietivé diódy LED tvoriace terč svietiť s nižším svetelným tokom vydaným v najhoršom prípade len jednou vetvou svietivých diód LED.Zapojenie dohliadacieho elektronického obvodu pre výstražníky so svetelným zdrojom tvoreným červeno svietivými diódami LED podľa tohto technického riešenia je použiteľné najmä v železničnej prevádzke, ako náhrada doterajších zapojení týchto výstražníkov, osadených svetelným zdrojom tvoreným dvojvlálmovými žiarovkami 12 V/20 W.l. Zapojenie elektronického dohliadacieho obvodu pre výstražníky priecestného zabezpečovacieho zariadenia so svetelným zdrojom vytvoreným na báze terča so svietivými diódami LED, vyznačujúce sa tým, že svietivé diódy LED (3 I , 32 až 3 n a 41, 42 až 4 n) sú na terči výstražníka zapojené do série a sú rozdelené do dvoch nezávislých identických vetiev, ked pre napájanie každej nezávislej identickej vetvy terča výstražníka je jednosmemé napájacie napätie privedené cez impulzný stabilizátor prúdu(23 pre prvú vetvu a 24 pre druhú vetvu), a v každej nezávislej identickej vetve je zapojená polovica všetkých svietivých diód LED (31, 32 až 3 n V prvej vetve 41, 42 až 4 n v druhej vetve) terča výstražníka spolu s rezistorom (15 v pr SK 4053 Uvej vetve a 16 v druhej vetve), pričom bezpečný hladinový obvod (25) prvej vetvy pre snímanie napätia na rezistore(15) prvej vetvy je pripojený tak ku katóde svietivej diódy LED (3 n), ako aj k rezistoru (15) prvej vetvy, pripojeněmu ďalej k zdroju napájania a bezpečný hladinový obvod (26) druhej vetvy pre snímanie napätia na rezistore (16) druhej vetvy je pripojený tak ku katóde svietivej diódy LED (4 n),ako aj k rezistoru (16) druhej vetvi, pripojenému ďalej kzdroju napájania, ked bezpečný hladinový obvod (27) kontroly určenej tolerancie diferenčného napätia na svietivých diódach LED (31, 32 až 3 n a 41, 42 až 4 n) je medzi oboma identickými vetvami terča výstražníka zapojený paralelne a má svoj prvý vstup pripojený k výstupu impulzného stabilizátora prúdu (23) prvej vetvy, druhý vstup pripojený k výstupu impulzného stabilizátora prúdu (24) druhej vetvy a dynamický výstup pripojený k vstupu obvodu logického súčinu (28) pre generovanie statického signálu pri prípadnom budeni výsledného kontrolného relé, pripojeného na výstup obvodu logického súčinu (28), tvoriaceho súčasne výstup elektronického dohliadacieho obvodu, pričom dynamické výstupy bezpečného hladinového obvodu(25) a bezpečného hladinového obvodu (26) sú spolu s dynamickým výstupom bezpečného hladinového obvodu (26) kontroly určenej tolerancie diferenčného napätia na svietivých diódach LED (31, 32 až 3 n a 41, 42 až 4 n) pripojené k vstupom obvodu logiekého súčinu (28).2. Zapojenie elektronického dohliadacieho obvodu pre výstražníky priecestného zabezpečovacieho zariadenia so svetelným zdrojom vytvoreným na báze terča so svietivými diódami LED podľa nároku 1, v y z n a č. uj ú c e s a t ý m , že impulzné stabilizátory prúdu (23), (24) pracujú V režime napäťovo - prúdových prevodnikov a zabezpečujú napájanie oboch identických vetiev sériovo radených svietivých diód LED (31, 32 až 3 n) pre prvú nezávislú vetvu(41, 42 až 4 n) pre druhú nezávislú vetvu výstražníka konštantným prúdom 20 mA pri povolenom kolísaní vstupného napájacieho napätia 12 V v určenom rozsahu.

MPK / Značky

MPK: B61L 7/10, B61L 7/06, B61L 29/24, B61L 7/08, B61L 9/00

Značky: zariadenia, obvodů, elektronického, dohliadacieho, zabezpečovacieho, výstražníky, zapojenie, priecestného

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-u4053-zapojenie-elektronickeho-dohliadacieho-obvodu-pre-vystrazniky-priecestneho-zabezpecovacieho-zariadenia.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojenie elektronického dohliadacieho obvodu pre výstražníky priecestného zabezpečovacieho zariadenia</a>

Podobne patenty