Spôsob zisťovania prevádzkového stavu železničných výhybiek

Číslo patentu: 288184

Dátum: 19.03.2014

Autori: Vodička Petr, Hlaváč Jiří, Prokopec Radek, Klonfar Martin

Je ešte 1 strana.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Riešenie sa týka spôsobu zisťovania prevádzkového stavu železničných výhybiek, kde každá výhybka obsahuje aspoň jeden prestavník, poháňaný trojfázovým asynchrónnym motorom, spojeným s pohyblivými mechanickými časťami výhybky cez prevodovku a treciu spojku a zariadenie na prevod točivého pohybu na posuvný pohyb.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka spôsobu zisťovania prevádzkového stavu železničných výhybiek, kde každá výhybka obsahuje aspoň jeden prestavnik, poháňaný trojfázovým asynchrónnym motorom.Nastavovanie jazdných dráh na želemici vyžaduje zaistenie dobrého technického stavu výhybiek a možno ho naj ľahšie charakterizovať priebehom prestavného odporu výhybky a jeho maximálnou hodnotou. Obidve tieto veličiny sú jednak dané konštrukciou výhybky a jej polohou v koľajisku, ale v nemalej miere i nastavením, ošetrovaním (najmä mazaním) a tiež počasím. V súčasnosti sa zavádzajú takzvané bezúdržbové výhybky, ktoré nevyžadujú mazanie, v praxi sa však ukazuje, že i pri týchto výhybkách možno počítať s postupným nárastom prestavného odporu. Ak hodnota maximálneho prestavného odporu výhybky presiahne silu, ktorú môže dosiahnuť prestavník výhybky, prestavenie výhybky sa nedokončí a zvolenájazdná dráha nemôže byť postavená.Prestavné odpory výhybiek a meranie prestavných síl elektromotorických prestavníkov, ktoré sú dané nastavením ochrannej trecej spojky prestavníkov, vyžadujú pravidelné kontroly. Takéto merania však so sebou prinášajú problémy. vykonávajú sa pomocou meracieho čapu, ktorým sa počas merania nahradí spojenie medzi prestavníkom a ovládanou časťou výhybky. Výmena často nie je jednoduchou záležitosťou. Spoj býva veľmi znečístený-pôsobením železničnej premávky a mazaním výhybky, niekedy je veľmi náročné ho rozobrať. Pracovník, ktorý výmenu vykonáva, sa pohybuje v dráhe koľajových vozidiel a na niektorých íiekventovaných tratiachje ťažké nájsť dostatočnú prestávku medzi jednotlivými vlakmi, potrebnú na túto výmenu. Navyše, takéto meranie vyžaduje prítomnosť návestného majstra, pretože spoj je súčasťou zabezpečovacieho zariadenia aje zaplombovaný.Známe sú tiež postupy, keď pohyblivé časti meranej výhybky sú vybavené snímacími tenzometrarni ich mechanického namáhania spôsobeného ťahom a ním vyvolaného mechanického napätia a tieto namerané údaje sa ďalej spracovávajú. V prostredí železničnej premávky na ne nepriaznivo pôsobia mechanické rázy,časom strácajú svoju citlivosť a sú náchylné na poškodenie bez ohľadu na to, či sú tvorené kovovými alebo polovodičovýmí tenzometrami. Z tohto hľadiska nie sú preto príliš spoľahlivé.Cieľom predloženého vynálezu je automatické sledovanie veľkosti prestavných odporov výhybiek, ich porovnávanie so silou, ktorú dosiahne prestavník, a pri prekročení určitej hranice vydanie upozomenia na údržbu takejto výhybky. Na základe týchto informácii je ľahšie plánovať údržbu výhybiek alebo odhaliť blí žiacu sa poruchu výhybky skôr, než nastane, a zaistiť napríklad servisný zásah včas a v normálnom pracovnom čase.Predmetom tohto vynálezu je spôsob zisťovania prevádzkového stavu železničných výhybiek, kde každá výhybka obsahuje aspoňjeden elektromotorický prestavník poháňaný trojfázovým asynchrónnym motorom,ktorý je spojený s pohyblivými mechanickými časťami výhybky cez prevodovku, treciu spojku a mechanizmus na prevod točivého pohybu na pohyb posuvný. Podstata vynálezu spočíva v tom, že pri zmene polohy prestavníka sa meria časový priebeh činného príkonu jednej z fáz trojfázového asynchrónneho motora, ktorý je priamo úmemý mechanickej sile, ktorou prestavník pôsobí na pohyblivú časť výhybky, pričom sa tento priebeh archivuje a porovnáva s maximálne povolenou hodnotou príkonu trojfázového asynchrónneho motora, zodpovedajúcou mechanickému nastaveniu trecej spojky, ktorá pri tejto hodnote prešmykuje, čím sa zamedzi mechanickému poškodeniu výhybky.Meranie časového priebehu činného príkonu sa spúšťa v okamihu zvýšenia elektrického prúdu motora prestavníka nad hodnotu 0,1 Ad a trvá 6 s, pričom meranie sa vzorkuje s periódou l ms, z okamžitých hodnôt napätia a elektrického prúdu jednej fázy asynchrónneho motora prestavníka sa vypočítava hodnota jeho príkonu za čas jednej periódy trvajúcej 20 ms zodpovedajúcej frekvencii S 0 Hz striedavého napájacieho napätia,čím sa v zázname trvajúcom 6 s zaznamenáva rad 300 hodnôt činného príkonu, ktoré sa spoločne s časom začiatku merania a údajom o smere prestavovania výhybky archivujú, zobrazujú a porovnávajú s dopredu nastavenými medznými hodnotami.Výhodami spôsobu podľa tohto vynálezu sú vyššia spoľahlivosť merania prevádzkového stavu výhybiek a možnosť predikcie nutnosti údržby výhybiek podľa ich aktuálneho stavu ajeho zmien. Výhodou je racionalizácia údržby výhybiek spojená s centralizovaným meraním, kedy sa meria každé prestavenie výhybky a kedy je možne na základe aktuálneho stavu a jeho zmien vykonávať predikciu nutnosti ich údržby.Prehľad obrázkov na výkresochNa pripojených výkresoch je zobrazený príklad vyhotovenia predloženého vynálezu, ktorý je V ďalšom texte podrobnejšie opísaný.Na obr. l je znázomená bloková schéma zariadenia podľa technického riešenia.Na obr. 2 je hlavné okno zobrazovacieho programu meracích jednotiek zariadenia, ktoré umožňuje načítať všetky alebo len nové priebehy prestavných príkonov z niekoľkých týchto jednotiek a zobraziť jeden alebo viac vybraných priebehov. Hlavné okno programu zobrazuje vľavo zoznamy meracích jednotiek zariadenia a prestavníkov výhybíek, ktoré sú merané, vpravo zoznamy zmeraných priebehov vybraného prestavníka a aktuálnu hodnotu izolačného odporu napájacieho kábla a prestavníka proti zemi.Na obr. 3 je graf so zobrazením časového priebehu, resp. niekoľkých priebehov prestavníka výhybky do obidvoch smerov.Na obr. 4 je graf, zobrazujúci úroveň nastavenia trecej spojky výhybky a ďalšie dve úrovne vo voliteľnom pomere k nastaveniu spojky. Pri výhybke možno zobraziť časový vývoj (trend) maximálnych hodnôt príkonov výhybky do vybraného smeru a odčítať hodnoty jednotlivých prestavení, je to vyobrazené na grafe na obr. 5, z ktorého je zrejmé i kolísanie hodnôt počas denného cyklu.Na obr. 6 a 7 je zobrazené prestavovanie výhybky do jedného smeru (poloha mínus) a do opačného smeru(poloha plus ), kde vľavo je znázomený priebeh prestavného odporu v kN, merané klasickou metódou pomocou meracieho čapu, zatial čo vpravo priebeh činného príkonu jednej fázy trojfázového asynchrónneho motora vo wattoch, merané jednotkou zariadenie.Bolo odskúšané a overené diagnostické zariadenie, ktoré priebežne sleduje a vyhodnocuje prestavné odpory železničnej výhybky, archivuje ich a porovnáva s maximálnou povolenou silou prestavníka výhybky a na základe porovnania vydáva upozornenia pre údržbu. Zariadenie racuje na princípe merania činného príkonu trojfázového asynchrónneho motora g prestavníka g výhybky. äinný príkon je priamoúmemý okamžitej sile, ktorou prestavník g pôsobí na výhybku pri prestavovaní a tým aj priamo úmemý okamžitej hodnote prestavného odporu výhybky. Meranie, archivovanie i vyhodnocovanie je vykonávané na úrovni príkonu zmeraného v jednej fáze napájania motora i prestavníka g. Príkon motora Q sa meria so vzorkovacou periódou l ms. Z okamžitých hodnôt napätia a prúdu je vypočítaná okamžitá hodnota príkonu jednej fázya ďalej hodnota príkonu jednej fázy za čas jednej periódy dĺžky TIntegrál cez jednu periódu T je nahradený súčtom okamžitých hodnôt p (t) za jednu periódu striedavého napájacieho napätia. Rad 300 hodnôt činného príkonu, udávaných vo wattoch, sa spolu s časom začiatku prestavovanía a smerom prestavovania uloží do pamäte. Zariadenie dokáže merať príkony až štyroch prestavníkov súčasne a pre každý prestavník uchovať v pamäti priebehy príkonov pre 50 prestavení. Meranie sa spúšťa od nárastu prúdu nad hodnotu 0,1 Aďv meranej fáze a trvá 6 s. Najstaršie záznamy sú nahradzované najnovšími.Na obr. l je zobrazená bloková schéma zariadenia podľa tohto vynálezu. Elektromotorický prestavník g s trojfázovým asynchrónnym motorom i s prevodovkou a kontaktnou sadou a s ochrannou trecou spojkou 5 je káblom 1 l s najmenej tromi vodičmi (počet vodičov je daný zvyklosťami prevádzkovateľa železničnej dopravnej cesty, napr. sú tu 4, 5 alebo 7 vodičov podľa princípu riadenia smeru a kontroly koncovej polohy výhybky) prepojený jednak s blokom g riadenia smeru prestavovania výhybky a kontroly jej koncovej polohy a jednak cez aspoň jeden prúdový vstup § k meraciemu zariadeniu Q. Blok g riadenia smeru prestavovania výhybky a kontroly jej koncovej polohy je ďalej svojimi vstupmi a výstupmi pripojený k staničnému zabezpečovaciemu zariadeniu l a k trojfázovej napáj acej sústave so svorkami L 1, E, ü a nulovým vodičom E. Meracie zariadenie Q je svojimi vstupmi 2 informácií o smere prestavovania pripojené k bloku g riadenia smeru prestavovania výhybky a kontroly jej koncovej polohy. Napäťovým vstupom 1 je pripojené k napájacej sústave so svorkami El, Eg, E, II a ďalej je pripojené k vyhodnocovaciemu počítaču l 0.Pri zmene polohy prestavníka ą, na základe povelu zo staničného zabezpečovacieho zariadenia 1 do bloku g riadenia smeru prestavovania výhybky a kontroly jej koncovej polohy, dôjde k pripojeniu elektrického napätia k asynchrónnemu motoru í. Meracím zariadením Q sa meria časový priebeh činného príkonu jednej z fáztrojfázového asynchrónneho motora g, ktorýje priamoúmemý mechanickej sile, ktorou prestavník g pôsobí na pohyblivú časť výhybky. Tento priebeh sa vo vyhodnocovacom počítači m archivuje a porovnáva s maximálnou povolenou hodnotou príkonu trojfázového asynchrónneho motora g, zodpovedajúcou mechanickému nastaveniu ochrannej trecej spojky g, ktorá pri tejto hodnote prešmykuje, čím sa zamedzí mechanickému poškodeniu výhybky.Obsah pamäte meracieho zariadenia Q sa prenáša do počítača 1 o s vyhodnocovacím programom, ktorý umožňuje, okrem komunikácie s meracím zariadením Q, archivovať dáta vo svojom úložnom priestore a vykonávať ich vyhodnocovanie a správu. Dáta sú v zoznamoch rozdelené po jednotlivých meracíchjednotkách zariadenia a ďalej členené po jednotlivých výhybkách. V zoznamoch prestavovania sú okrem údajov o začiatku prestavovania a smeru prestavovania výhybky uvedené aj hodnoty maximálneho príkonu a celkovej prestavnej práce za čas prestavenia. Farebným vyznačením záznamu sú odlíšené dve úrovne upozomenia na zvýšený prestavný odpor výhybky. Grafy priebehov príkonov (pozri pripojené výkresy) umožňujú zobrazovať jednotlivé priebehy i skupiny priebehov príkonov. Pri aktuálnom priebehu možno pomocou kurzora odčítať okamžité hodnoty. V grafoch je možné tiež zobraziť hranice pre obidve úrovne upozomenia a podľa príkonu zmeraného pri chode prestavníka g do spojky g je moüré nastaviť hranicu maximálnej povolenej síly prestavníka g, od ktorej sa úrovne upozomenia odvodzujú. Graf maximálnych hodnôt príkonov dáva informáciu o časovom vývoji maximálnych hodnôt príkonov, resp. prestavných odporov. V čase mimo prestavovania meracie zariadenie Q meria izolačné stavy motorov g prestavníkov g a ich prepojovacích káblov .Jadrom jednotky meracieho zariadenia Q je mikroprocesor s intemým AD prevodníkom. Komunikačné rozhranie jednotky má prenosovú rýchlosť 57,6 kbps, komunikačná linka je galvanicky oddelená. Adresa jednotky je uložená v pamäti EEPROM. V pamäti ROM je uložené jedinečné identifikačné číslo jednotky. Jednotka má zabudovaný zdroj skúšobného napätia, ktoré je do 10 s po skončení prestavovania výhybky privedené medzi napájací vodič meranej fázy prestavníka g výhybky a uzemňovací vodič. Po 30 sekundách po ustálení nabíjacích prúdov sa priebežne meria veľkosť zvodových prúdov zodpovedajúcich izolačným odporom napájacích káblov a prestavníkov. Skúšobné jednosmemé napätie i 00 V pre kontrolné zariadenie izolačného stavu poskytuje galvanicky oddelený zdroj. Meranie pretekajúcich zvodových prúdov zabezpečuje extemý multiplexovaný l 2-bitový AD prevodník s časom prevodu 10 s. Tento AD prevodník súčasne kontroluje veľkosť skúšobného napätia a podľa nej vykonáva korekciu výpočtu odporu. Keď je hodnota skúšobneho napätia mimo povolenej tolerancie i 10 , červená kontrolka na čelnom paneli indikuje poruchu jednotky. Ak poklesne vypočitaný izolačný odpor pod hodnotu l M 52 dôjde k rozsvieteniu výstražnej žltej LED. Ak poklesne izolačný odpor pod hodnotu 230 kíl, dôjde k rozsvieteniu poruchovej červenej LED a odpadnutiu kontaktu výstupného relé.Vstupy meracieho zariadenia Q na meranie napätia i prúdov sú galvanicky oddelené meracími transformátormi. Po zvýšení prúdu motorom g prestavníka g výhybky nad hodnotu 0,1 A 9 dôjde k odpojeniu Skúšobného napätia od napájacieho vodiča a začne zaznamenávanie priebehu činného príkonu motora g príslušného prestavníka g, ktoré trvá 6 s a je indikované na čelnom paneli rozsvietením zelenej kontrolky tohto prestavníka g. Vzorkovanie napätia a prúdov s periódou l ms zaisťuje interný multiplexovaný 10-bitový AD prevodník mikroprocesora s časom prevodu 10 s. Súčasne je prečítaný smer prestavovania podľa povelov na príslušných vstupoch v čase začiatku prestavovania. Zmerané priebehy sú spolu s informáciou o čase a smere prestavovania ukladané do extemej pamäte RAM.Zobrazovací program meracích jednotiek zariadenia (meracích zariadení Q) umožňuje načítať všetky priebehy alebo len nové priebehy prestavných príkonov z niekoľkých týchto jednotiek a zobraziť jeden vybraný priebeh alebo viac vybraných priebehov. Hlavné okno programu (pozri obrázok 2) zobrazuje vľavo zoznamy jednotiek zariadenia (meracích zariadeni Q) a prestavníkov g výhybiek, ktoré sú merané, vpravo zoznamy zmeraných priebehov vybraného prestavníka a aktuálne hodnoty izolačného odporu napájacieho kábla a prestavníka proti zemi. Smery prestavovania do polohy mínus a plus sú rozlíšené v zozname označením SM a SP, Zvýraznením sú odlíšené záznamy, na ktorých maximá prekračujú povolené limity. Zaškrtnutím je možné vybrať záznamy, ktoré majú byť zobrazené v grafe.V grafe na obr. 3 je možne súčasne zobraziť niekoľko priebehov do oboch smerov aj z niekoľkých prestavníkov g výhybiek. Zvolený záznam je zvýraznený a je možné z neho odčítať okamžité hodnoty pomocou kurzora, Zoznam vybraných záznamov je vľavo od grafu. V bode l je záznam smeru SP, ktorého priebeh je v grafe označený ako A, v ostatných bodoch a priebehoch je záznam smeru SM.Na pozadíje graf maximálnej sily prestavníka g zodpovedajúci nastaveniu ochrannej trecej spojky g.V grafe na obr. 4 možno navyše zobraziť úroveň nastavenia ochrannej trecej spojky Q výhybky a ďalšie dve úrovne vo voliteľnom pomere k nastaveniu spojky. Posunutím čiarkovanej čiary možno nastaviť hranicu pre hodnotenie prestavných odporov. Tá sa nastavuje podľa priebehu pri chode prestavníka g do spojky g. Spodná a homá hranica sú v zvolenom pomere k tejto medzi. Pokiaľ príkon prestavníka g prekročí nastavenú úroveň, je záznam v zozname zvýraznený zodpovedajúcou farbou. Výstupy sa zobrazujú farebne a farby grafov a úrovní sú používateľsky nastaviteľné.Pri výhybke možno zobraziť časový vývoj (trend) maximálnych hodnôt príkonov výhybky do vybraného smeru a odčítať hodnoty jednotlivých prestavení (pozri obrázok 5). Na grafe na obr. 5 je zrejmé aj kolísanie hodnôt počas denného cyklu. Špičky predstavujú chod prestavníka g do ochrannej trecej spojky j.Priebehy prestavných odporov a mechanických síl zmeraných klasickou metódou pomocou meracieho čapu (s elektrickým prevodníkom meraných sil) a priebehy činných príkonov motorov prestavníkov zmerané jednotkou tohto zariadenia (meracím zariadením Q) si navzájom zodpovedajú.Vzáj omná závislosť oboch priebehov je daná vzťahomy(t)a×x(t)bc, kde y(t) je priebeh zmeranýjednotkou zariadenia (meracím zariadením Q) podľa tohto vynálezu, x(t) je priebeh zmeraný klasickou metódou, a je konštanta úmemosti prevodu medzi prüconom a silou, b reprezentuje elektrické straty vo vedení a v motore A prestavníka g, c reprezentuje mechanické straty v prestavníku ą.V praxi sa ukazuje, že súčet dosahuje zvyčajne hodnoty medzi 72 W až 80 W. To závisí predovšetkým na vzdialenosti prestavníka 1 od stanice, menej potom na stave prestavníka à. Na porovnanie je treba z pravého grafu na obr. 6 a 7 túto hodnotu odčítať. Pri meraní pomocou tohto zariadenia možno v programe nastaviť automatické orezanie začiatku grafu, kedy sa roztáča motor A, vymedzujú sa vôle, ale ešte nedochádza k prestavovaniu výhybky. Prestavovanie výhybky do jedného smeru a do opačného smeru je znázomené na obr. 6 a obr. 7 (smer do polohy mínus označenej SM na obr. 6, opačný smer do polohy plus označenej SP na obr. 7). Vľavo na obr. 6 a 7 je znázomený priebeh prestavného odporu v kN, meraný klasicky, vpravo priebeh činného príkonu jednej fázy trojfázového asynchrónneho motora 4 vo wattoch, meraný jednotkou tohto zariadeniaVynález je využiteľný na zisťovanie prevádzkového stavu železničných výhybiek s prestavníkmi, poháňanými trojfázovými asynchrónnymi motormi.1. Spôsob zisťovania prevádzkového stavu železničných výhybiek, kde každá výhybka obsahuje aspoň jeden prestavník, poháňaný trojfázovým asynchrónnym motorom, spojeným s pohyblivýmí mechanickými časťami výhybky cez prevodovku a treciu spojku a zariadenie na prevod točivého pohybu na posuvný pohyb,v y z n a č u j ú c i s a tý m , že pri zmene polohy prestavníka sa meria časový priebeh činného príkonu jednej z fáz trojfázového asynchrónneho motora, ktorý je priamoúmemý mechanickej sile, ktorou prestavník pôsobí na pohyblivú časť výhybky, pričom sa tento priebeh archivuje a porovnáva s maximálne povolenou hodnotou príkonu trojfázového asynchrónneho motora, zodpovedajúcou mechanickému nastavenia trecej spojky, ktorá pri tejto hodnote prešmykuje, čím sa zamedzí mechanickému poškodeniu výhybky.2. Spôsob podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že meranie časového priebehu činného príkonu sa spúšťa v okamihu zvýšenia elektrického prúdu motora prestavníka nad hodnotu 0,1 Ad a trvá počas 6 s, pričom meranie sa vzorkuje s periódou l ms, z okamžitých hodnôt napätia a elektrického prúdujednej fázy asynchrónneho motora prestavníka sa vypočítava hodnota jeho príkonu počas jednej periódy dlžky 20 ms, zodpovedajúcej frekvencii 50 Hz striedavého napájacieho napätia, čím sa V zázname dĺžky 6 s zaznamenáva rad 300 hodnôt činného príkonu, ktoré sa spoločne s časom začiatku merania a údajom o smere prestavovania výhybky archivujú, zobrazujú a porovnávajú s dopredu nastavenými medznými hodnotami.

MPK / Značky

MPK: B61K 9/08, G01R 11/00, B61L 23/04, B61L 5/06

Značky: spôsob, zisťovania, stavu, železničných, výhybiek, prevádzkového

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/9-288184-sposob-zistovania-prevadzkoveho-stavu-zeleznicnych-vyhybiek.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob zisťovania prevádzkového stavu železničných výhybiek</a>

Podobne patenty