WO2010020232A1 - Method and device for track short-circuit generation by rail vehicles - Google Patents
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- WO2010020232A1 WO2010020232A1 PCT/DE2009/001163 DE2009001163W WO2010020232A1 WO 2010020232 A1 WO2010020232 A1 WO 2010020232A1 DE 2009001163 W DE2009001163 W DE 2009001163W WO 2010020232 A1 WO2010020232 A1 WO 2010020232A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
- B61L1/18—Railway track circuits
- B61L1/181—Details
- B61L1/182—Use of current of indifferent sort or a combination of different current types
- B61L1/183—Use of means on the vehicle for improving short circuit, e.g. in vehicles with rubber bandages
Definitions
- the present invention relates to the Oberansprifflflieh claimed and thus deals with rail transport.
- the short-circuit or shunt caused by the rail vehicle is usually caused by the pairs of wheels on which the rail vehicle rests on the tracks, because the wheel pairs are electrically conductively connected to one another via their wheel axle.
- the object of the present invention is to provide new products for commercial use.
- the present invention thus proposes, in a first aspect, a multi-track rail vehicle, which is designed for the electrically conductive connection of pairs of tracks and with a contact resistance reducing means for reducing the contact resistance to the track, in which it is provided that the contact resistance reducing means for generating sparks between at least a track and the rail vehicle is formed.
- a first essential aspect of the present invention thus utilizes the knowledge that the shunt does not have to be permanent or mandatory via a connection of the track and the wheel which is good from the outset, but rather can be effected via the current made possible by sparks.
- the current conduction through the spark proves to be entirely sufficient to cause the required voltage drop by shunting between the rails of a track pair, between which a track signal low voltage is applied;
- the formation of sparks proves to be at least so far independent of the deposition of rust or dirt on wheels or rails that sufficiently low contact resistance can result under all practical operating conditions.
- this contributes to the fact that a sufficiently high voltage can be generated for the formation of sparks, and a spark that is once ignited itself ensures a secure contact to the ground potential of the track and on the other hand, the contact resistance is sufficiently reduced by nonlinearity.
- the contact resistance between wheel and rail itself is highly nonlinear. This means that, via the voltage drop or current between the wheel and the rail resulting from the spark, the contact resistance is reduced so much that the (low) train free-field voltage is shunted beyond this contact resistance, which is reduced by non-linear effects, if necessary independently of this Contact resistance on the footprint of the wheel on the track.
- the device of the present invention can be well assembled with simple components, such as those used in the automotive industry. This increases the reliability, at the same time the energy requirement is so low that a supply may be sufficient even from a conventional 12 V car battery; since the space requirement of an arrangement according to the invention is low, integration in wagons is easily possible.
- the rail vehicle will typically have wheel axles via which, as is conventional, an electrically conductive connection between the tracks of a track pair can also be established via the wheels. It is possible and preferred, in the presence of such axes also with the invention, to allow the current required for shunting the track signal voltage to flow at least partially through the axis.
- the transition resistance reduction means will generate spark sequences and also, as is preferred, continuously and automatically func. Generate ken.
- the spark sequence is preferably fast compared to the frequency in the case of a pulsed or alternating track signal voltage, such as in the French rail system, in which the track signal low alternating voltage, which is to be short-circuited, has a frequency between 2,000 Hz and
- the spark following frequency generated with the contact resistance reduction means will preferably be higher than such a track signal low voltage change frequency, allowing the track signal frequency to be sampled in a conventional manner. It should be noted that the shunt currents enabled by spark generation can be sufficiently large to cause at least substantial potential drop between the tracks of the track pair. It should also be noted how quickly the non-linear lowering of the contact resistance is finished again, etc.
- the voltage source for generating the train-free low-voltage typically will have such an internal resistance that the charging, or, in the case of an alternating track signal voltage, the reloading of the track pair is so slow compared to the repetition frequency of the spark train, that between two sparks can not build significant voltages. This ensures that even with digital sampling of lying between the tracks of the track pair voltage across A / D converter can not build significant voltages, even not if a scan of the voltage between the tracks of a track pair until just before a renewed discharging spark occurs.
- the fact that the method also makes it possible to carry out an analogue track vacancy notification should be mentioned.
- the spark repetition frequency is several kHz, preferably at least 5 kHz, particularly preferably at least 10 kHz and, even more preferably, at least 20 kHz.
- the correspondingly higher frequencies make it possible to provide a multiple shunt of a track pair during a period of oscillation of an alternating low voltage.
- the contact resistance reducing means is designed to generate sparks, in particular spark sequences, on both tracks of a track pair.
- the invention is preferably used on each track of a track pair.
- the multi-track rail vehicle may be both a locomotive and another vehicle, such as a passenger or freight car. This is particularly advantageous in maneuvering mode and prevents a track from being accidentally reported as free because there are wagons that otherwise do not cause sufficient shunting due to poor wheel-track contact resistance.
- sparks When sparks are generated for both tracks of a track pair, it is preferable to synchronously generate them on both sides, which is accomplished by using an electronic firing circuit. ses or an electronic circuit of the spark is readily possible.
- the synchronous generation of sparks on both sides ensures that a shunt or short circuit of the track of the track pair actually takes place and not just capacitive currents flow.
- spark generators operate in phase, that is, sparks are generated by the first spark generator of a track exactly when the other spark generator is being charged. In this way it is ensured that the spark repetition frequency can be increased, which, as can be seen from the above, is advantageous.
- a spark electrode is arranged on a wheel bogie. It is particularly preferred if the spark electrode is arranged close to the rail, in particular with a distance between 5.0 cm and 0.5 cm, preferably between 1.0 cm and 0.5 cm to the rail. Too long a distance from the rail means that the ignition voltage for generating the sparks becomes very large. If the distances are too short there is a risk of damaging the spark electrode.
- a plurality of electrode tips can be arranged next to one another in order to be able to face a generally bare spot of a rail profile, depending on the country.
- spark generation is typically spaced apart from the contact area of the wheel on the track. follow and reduces the contact resistance thus also just spaced from the AufStandstician.
- Track shunt claimed by rail vehicles in which it is provided that generates a spark sequence between the rail vehicle and track and the shunt is detected at least .
- current for generating the track shunt can flow both via the sparks produced according to the invention and via the wheel track contact.
- Fig. 1. a multi-track rail vehicle of the present invention
- Fig. 2 is a circuit diagram for a principal application of the present invention.
- a rail vehicle 1, generally indicated at 1, here only indicated, for electrically interconnecting a pair of tracks 2a, 2b comprises transition resistance reducing means 3 for reducing contact resistance to the track, interspersed as means 3 for generating sparks 4a, 4b the tracks 2a, 2b and the rail vehicle 1 is formed.
- the rail vehicle In the illustrated embodiment, the rail vehicle
- the locomotive 1 a locomotive, but it may also be a wagon or the like act.
- the locomotive 1 has several axles 5.1, 5.2, at which wheels 5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b are provided.
- the wheels of a wheel pair arranged on an axle for example the wheels 5.1a and 5.1b, are electrically conductively connected to one another via the respective axle, in this case axle 5.1.
- the tracks 2a, 2b as a track pair is associated with a voltage source 2cl, which has a finite internal resistance 2cl and generates an AC voltage.
- the tracks 2a, 2b are insulated from adjacent track sections, which are ahead and behind in the direction of travel, by electrically insulating gaps 2al, 2bl or 2a2, 2b2, so that the voltage applied to the track section between the tracks 2a, 2b by the voltage source 2c Stress is to be detected only in the section between the isolations, but not at the adjacent track sections.
- the tracks 2 is further associated with a voltage detection 2d, with which the AC voltage applied between the tracks 2a, 2b can be detected so accurately that it can be determined whether a short or shunt of the tracks 2a, 2b is given or not.
- the electrical conductivity of the rail vehicle 1 is sufficient to electrically connect the tracks 2a, 2b of the track pair so well that the condition can be detected as a short and shunt on the voltage detection 2d.
- the contact resistance reducing means 3 now comprises a spark generator 3 to be described in more detail with reference to FIG. 2 for generating the sparks 4a, 4b
- Electrodes are arranged near the rails 2a, 2b, and preferably at a wheel bogie (not shown), so that they are always at the same distance to a track.
- the means for reducing the contact resistance per rail comprises an ignition circuit with a DC voltage source 3a, ignition coils 3bl, 3b2, anti-interference capacitors 3c1, 3c2 and a circuit breaker 3d1, 3d2, which is shown as a relay, but readily as known to the person skilled in the art is, can be realized electronically.
- the DC voltage source 3a is effected jointly for both ignition circuits.
- Pol of the DC voltage source 3a is connected to a wheel axis 5.1, while the other pole is connected via the coil 3bl or 3b2 to an electrode tip 3el or 3e2, which is arranged adjacent to the rails 2a, 2b for generating the spark 4a, 4b.
- FIG. 2 Further illustrated in FIG. 2 are other pairs of wheel axles, labeled only at 5.2, 5.3, 5.4, etc., as well as track free field voltage source 2c with internal resistance 2c1 and track free field voltage detection sensor 2d.
- the breakers 3dl, 3d2 are designed to open or close at a frequency above 5 kHz.
- the DC voltage source 3a is designed to act on the coils 3bl, 3b2 with a sufficiently large excitation current within the resulting ignition pauses.
- the breakers 3dl, 3d2 open so fast that the interruption of the current flow through the coils 3bl, 3b2 at the electrodes 3el, 3e2 generate sparks 4a, 4b.
- the breakers 3dl, 3d2 open at the same time, for which purpose a corresponding synchronization circuit (not shown) is provided.
- the arrangement is used as follows:
- a track signal voltage is generated across the voltage source 2c, which is detected by the voltmeter 2d 'as long as no rail vehicle on the Schie ⁇ enabêt 2a, 2b and this is short-circuits.
- the voltage from the track free-voltage source 2c should be shorted so far that no voltage can be detected at the voltage sensor 2d. With bad contacts, that is, high contact resistance, this does not succeed reliably.
- Ignition sparks on the one hand in the spark gaps cause a low contact resistance between the ignition electrode 3el and 3e2 and the associated rail 2a and 2b, respectively, thereby already shorting the track free field voltage from the track free field voltage source 2c.
- the shunt current necessarily flows over the pairs of wheels belonging to one and the same axis. Rather, an inference to wheels on other wheel axles, in particular via the vehicle chassis, is also possible.
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Abstract
Description
Titel : Verfahren und Vorrichtung zur Gleisnebenschlusserzeugung durch BahnfahrzeugeTitle: Method and apparatus for track-side production by rail vehicles
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft das Oberbegrifflieh Beanspruchte und befasst sich somit mit dem Schienenverkehr.The present invention relates to the Oberansprifflflieh claimed and thus deals with rail transport.
In den komplexen Schienennetzen des öffentlichen Schienenverkehrs ist es erforderlich, feststellen zu können, ob sich auf einem bestimmten Streckenabschnitt ein Schienenfahrzeug befindet oder ob die Schienen des Streckenabschnittes frei sind. Dies erhöht beispielsweise im Eisenbahnbetrieb die Si- cherheit vor Kollisionen.In the complex rail networks of public rail transport, it is necessary to be able to determine whether a rail vehicle is on a certain section or whether the rails of the section are free. For example, this increases the safety against collisions in railway operations.
Es ist seit langem bekannt, vergleiche beispielsweise DE-PS 814 303, dass Gleise überwacht werden können, indem zwischen die Gleispaare eines gegebenen Abschnittes eine Niederspan- nung gelegt und dann überwacht wird, ob diese Spannung kurzgeschlossen ist, was auf ein die Gleise überbrückendes Schienenfahrzeug hindeutet. Dadurch kann beispielsweise für Meldezwecke oder zum Umschalten von Signalanlagen bestimmt werden, ob ein Schienenfahrzeug im Gleisabschnitt befindlich ist. Verwiesen sei auch zum Beispiel auf die DE 100 22 636 Al, DE 10 2005 030 297 Al, DE 1 036 902, DE 654 655, US-PS2 , 176 , 616.It has long been known, cf. for example DE-PS 814 303, that tracks can be monitored by applying a low voltage between the pairs of tracks of a given section and then monitoring whether this voltage is shorted, indicating a rail vehicle bridging the tracks suggesting. As a result, it can be determined, for example, for reporting purposes or for switching signal systems, whether a rail vehicle is located in the track section. Reference may also be made, for example, to DE 100 22 636 A1, DE 10 2005 030 297 A1, DE 1 036 902, DE 654 655, US Pat. No. 17,276,616.
Der Kurz- beziehungsweise Nebenschluss, den das Schienenfahrzeug bewirkt, wird dabei im Regelfall über die Radpaare her- vorgerufen, auf welchen das Schienenfahrzeug auf den Gleisen aufsteht, weil die Radpaare über ihre Radachse elektrisch leitend miteinander verbunden sind.The short-circuit or shunt caused by the rail vehicle is usually caused by the pairs of wheels on which the rail vehicle rests on the tracks, because the wheel pairs are electrically conductively connected to one another via their wheel axle.
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BESTATIGUNGSKOPIE Problematisch ist nun, dass unter bestimmten Umständen der Übergangswiderstand zwischen Gleis und Rad so groß ist, dass die angelegte Niederspannung nicht zuverlässig kurzgeschlossen wird. Dies ist etwa dann kritisch, wenn Rost oder andere Ablagerungen den Übergangswiderstand erhöhen. Besonders häufig ist dies der Fall, wenn Schienenfahrzeuge grenzüberschreitend benutzt werden, weil zum Beispiel die Radprofile von Land zu Land unterschiedlich sein können, so dass ein Schienenfahrzeug aus dem Ausland nicht auf derselben - durch ständige Benutzung blanken - Stelle des Schienenkopfes fährt wie ein entsprechendes Schienenfahrzeug aus dem Inland. Dies führt beispielsweise zu Problemen beim Einsatz deutscher Schienenfahrzeuge in Prankreich, wo zur Gleisfreimeldung eine NiederwechselSpannung von ca. 250 mV mit einer Frequenz zwi- sehen 2 000 und 2 600 Hz zwischen die Gleise eines Gleispaares angelegt wird, da der Gleisnebenschluss nicht immer ordnungsgemäß zu erhalten ist. Es sind deswegen bereits verschiedene Maßnahmen ergriffen worden, wie Putzbürsten, die sich in ständigem Kontakt mit den Schienen befinden, Klötze, die die Räderlaufflächen putzen usw. Auf die induktiv arbeitenden DE 690 07 295 T2 und die US-PS 3,913,874 sei verwiesen. Induktiv arbeitende Systeme sind in der Regel nachteilig, weil sie für einwandfreie Funktion typisch die Spannungsversorgung der Lokomotive benötigen.BESTATIGUNGSKOPIE The problem now is that under certain circumstances, the contact resistance between the track and the wheel is so large that the applied low voltage is not reliably short-circuited. This is critical, for example, when rust or other deposits increase the contact resistance. This is particularly often the case when rail vehicles are used across borders, because, for example, the wheel profiles may vary from country to country, so that a rail vehicle from abroad does not drive on the same location of the rail head as it does with constant use, like a corresponding rail vehicle from the interior. This leads, for example, to problems in the use of German rail vehicles in France, where for track vacancy a low voltage of about 250 mV with a frequency between see 2 000 and 2 600 Hz between the tracks of a track pair is created because the track side not always properly is. There are therefore already various measures have been taken, such as cleaning brushes, which are in constant contact with the rails, blocks cleaning the wheel treads, etc. Reference is made to the inductively operating DE 690 07 295 T2 and US Patent 3,913,874. Inductive systems are generally disadvantageous because they typically require the power supply of the locomotive for proper operation.
Die bisher ergriffenen Maßnahmen sind jedoch technisch aufwendig und erhöhen oftmals die Abnutzung am Rad und/oder Gleis .However, the measures taken so far are technically complex and often increase the wear on the wheel and / or track.
Es ist wünschenswert, angeben zu können, wie auf einfache Weise der Übergangswiderstand zwischen Gleis und Schienenfahrzeug verringert werden kann. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.It is desirable to be able to indicate how easily the contact resistance between rail and rail vehicle can be reduced. The object of the present invention is to provide new products for commercial use.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form bean- sprucht . Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen .The solution to this problem is claimed in an independent form. Preferred embodiments can be found in the subclaims.
Die vorliegende Erfindung schlägt somit in einem ersten Grundgedanken ein mehrgleisiges Schienenfahrzeug vor, das zur elektrisch leitenden Verbindung von Gleispaaren und mit einem Übergangswiderstandsverringerungsmittel zur Verringerung des Übergangswiderstandes zum Gleis ausgebildet ist, bei welchem vorgesehen ist, dass das Übergangswiderstandsverringerungs- mittel zum Generieren von Funken zwischen zumindest einem Gleis und dem Schienenfahrzeug ausgebildet ist.The present invention thus proposes, in a first aspect, a multi-track rail vehicle, which is designed for the electrically conductive connection of pairs of tracks and with a contact resistance reducing means for reducing the contact resistance to the track, in which it is provided that the contact resistance reducing means for generating sparks between at least a track and the rail vehicle is formed.
Ein erster wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung nutzt damit die Erkenntnis, dass der Nebenschluss weder dauerhaft noch zwingend über eine von vorneherein gute Verbin- düng von Gleis und Rad erfolgen muss, sondern vielmehr über den durch Funken ermöglichten Strom bewirkt werden kann. Die Stromleitung durch den Funken erweist sich dabei als völlig ausreichend, um den erforderlichen Spannungsabfall durch Nebenschluss zwischen den Schienen eines Gleispaares zu bewir- ken, zwischen welchen eine Gleismelde-Niederspannung angelegt wird; überdies erweist sich die Funkenbildung als zumindest so weit unabhängig von Ablagerung von Rost oder Schmutz auf Rädern oder Schienen, dass sich bei allen praktischen Betriebsbedingungen ausreichend niedrige Übergangswiderstände ergeben können. Dazu trägt einerseits bei, dass zur Funkenbildung eine hinreichend hohe Spannung generiert werden kann und ein einmal gezündeter Funke selbst einen sicheren Kontakt zum Massepotential des Gleises bildet und andererseits der Übergangswiderstand durch Nichtlinearitat ausreichend verringert wird. Der Übergangswiderstand zwischen Rad und Schiene selbst ist dabei hoch nichtlinear. Dies bedeutet, dass über den vom Funken herrührenden Spannungsabfall beziehungsweise Strom zwischen Rad und Schiene der Übergangswiderstand so weit gesenkt wird, dass die (niedrige) Gleisfreimeldespannung schon über diesen - durch nichtlineare Effekte verringerten - Übergangswiderstand nebengeschlossen wird, und zwar gegebe- nenfalls unabhängig von dem Kontaktwiderstand auf der Aufstandsfläche des Rades auf dem Gleis.A first essential aspect of the present invention thus utilizes the knowledge that the shunt does not have to be permanent or mandatory via a connection of the track and the wheel which is good from the outset, but rather can be effected via the current made possible by sparks. The current conduction through the spark proves to be entirely sufficient to cause the required voltage drop by shunting between the rails of a track pair, between which a track signal low voltage is applied; Moreover, the formation of sparks proves to be at least so far independent of the deposition of rust or dirt on wheels or rails that sufficiently low contact resistance can result under all practical operating conditions. On the one hand, this contributes to the fact that a sufficiently high voltage can be generated for the formation of sparks, and a spark that is once ignited itself ensures a secure contact to the ground potential of the track and on the other hand, the contact resistance is sufficiently reduced by nonlinearity. The contact resistance between wheel and rail itself is highly nonlinear. This means that, via the voltage drop or current between the wheel and the rail resulting from the spark, the contact resistance is reduced so much that the (low) train free-field voltage is shunted beyond this contact resistance, which is reduced by non-linear effects, if necessary independently of this Contact resistance on the footprint of the wheel on the track.
Es sei erwähnt, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gut mit einfachen Bauteilen, die etwa in der Automobil - industrie gebräuchlich sind, aufgebaut werden kann. Dies erhöht die Zuverlässigkeit, zugleich ist der Energiebedarf so gering, dass eine Versorgung gegebenenfalls auch aus einer herkömmlichen 12 V-Autobatterie ausreichend ist; da der Platzbedarf einer erfindungsgemäßen Anordnung nur gering ist, ist eine Integration auch in Waggons leicht möglich.It should be noted that the device of the present invention can be well assembled with simple components, such as those used in the automotive industry. This increases the reliability, at the same time the energy requirement is so low that a supply may be sufficient even from a conventional 12 V car battery; since the space requirement of an arrangement according to the invention is low, integration in wagons is easily possible.
Das Schienenfahrzeug wird typisch Radachsen aufweisen, über welche, wie herkömmlich, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Gleisen eines Gleispaares über die Räder eben- falls hergestellt werden kann. Es ist möglich und bevorzugt, bei Vorhandensein solcher Achsen auch mit der Erfindung den zum Nebenschluss der GleismeldeSpannung erforderlichen Strom zumindest partiell durch die Achse fließen zu lassen.The rail vehicle will typically have wheel axles via which, as is conventional, an electrically conductive connection between the tracks of a track pair can also be established via the wheels. It is possible and preferred, in the presence of such axes also with the invention, to allow the current required for shunting the track signal voltage to flow at least partially through the axis.
In einer besonders bevorzugten Variante wird das Übergangswi- derstandsverringerungsmittel Funkenfolgen generieren und dabei auch, wie bevorzugt, kontinuierlich und automatisch Fun- ken generieren. Die Funkenfolge ist bevorzugt schnell gegenüber der Frequenz bei einer gepulsten oder alternierenden Gleismeldespannung wie etwa im französischen Schienensystem, bei welchem die Gleismelde-Niederwechselspannung, die es kurzzuschließen gilt, eine Frequenz zwischen 2 000 Hz undIn a particularly preferred variant, the transition resistance reduction means will generate spark sequences and also, as is preferred, continuously and automatically func. Generate ken. The spark sequence is preferably fast compared to the frequency in the case of a pulsed or alternating track signal voltage, such as in the French rail system, in which the track signal low alternating voltage, which is to be short-circuited, has a frequency between 2,000 Hz and
2 600 Hz aufweist. Die mit dem Übergangswiderstandsverringe- rungsmittel generierte Funkenfolgenfrequenz wird bevorzugt höher als eine solche Gleismelde-Niederspannungswechsel - Frequenz sein, was es erlaubt, die Gleismeldefrequenz in her- kömmlicher Weise abzutasten. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die durch Funkengenerierung ermöglichten Nebenschlussströme hinreichend groß sein können, um einen zumindest weitgehenden Potenzialabfall zwischen den Gleisen des Gleispaares zu bewirken. Dabei ist auch zu beachten, wie schnell die nichtlineare Absenkung des Übergangswiderstandes wieder beendet ist usw.2 600 Hz. The spark following frequency generated with the contact resistance reduction means will preferably be higher than such a track signal low voltage change frequency, allowing the track signal frequency to be sampled in a conventional manner. It should be noted that the shunt currents enabled by spark generation can be sufficiently large to cause at least substantial potential drop between the tracks of the track pair. It should also be noted how quickly the non-linear lowering of the contact resistance is finished again, etc.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Spannungsquelle für die Erzeugung der Gleisfreimelde-Niederspannung typisch einen so großen Innenwiderstand haben wird, dass das Aufladen, beziehungsweise, im Falle einer alternierenden Gleismeldespannung, das Umladen des Gleispaares so langsam gegenüber der Wiederholfrequenz der Funkenfolge ist, dass sich zwischen zwei Funken keine signifikanten Spannungen aufbauen können. Dies stellt sicher, dass sich auch bei digitaler Abtastung der zwischen den Gleisen des Gleispaares liegenden Spannung über A- /D-Wandler keine signifikanten Spannungen aufbauen können, und zwar auch dann nicht, wenn eine Abtastung der Spannung zwischen den Gleisen eines Gleispaares erst kurz vor einem neuerlichen entladenden Funken erfolgt. Dass im Übrigen mit dem Verfahren auch eine analoge Gleisfreimeldung ermöglicht wird, sei erwähnt. Es ist möglich und bevorzugt, wenn die Funkenfolgefrequenz mehrere kHz beträgt, bevorzugt wenigstens 5 kHz, insbesondere bevorzugt zumindest 10 kHz und, noch weiter bevorzugt, we- nigstens 20 kHz. Die entsprechend höheren Frequenzen erlauben es, während einer Schwingungsperiode einer alternierenden Niederspannung einen mehrfachen Nebenschluss eines Gleispaares vorzusehen.It should be noted that the voltage source for generating the train-free low-voltage typically will have such an internal resistance that the charging, or, in the case of an alternating track signal voltage, the reloading of the track pair is so slow compared to the repetition frequency of the spark train, that between two sparks can not build significant voltages. This ensures that even with digital sampling of lying between the tracks of the track pair voltage across A / D converter can not build significant voltages, even not if a scan of the voltage between the tracks of a track pair until just before a renewed discharging spark occurs. Incidentally, the fact that the method also makes it possible to carry out an analogue track vacancy notification should be mentioned. It is possible and preferred if the spark repetition frequency is several kHz, preferably at least 5 kHz, particularly preferably at least 10 kHz and, even more preferably, at least 20 kHz. The correspondingly higher frequencies make it possible to provide a multiple shunt of a track pair during a period of oscillation of an alternating low voltage.
Es sei im Übrigen erwähnt, dass typisch zweigleisige Schienenfahrzeuge wie herkömmliche Eisenbahnfahrzeuge für die Erfindung in Frage kommen, dass aber gegebenenfalls die Erfindung auch für andere Schienenfahrzeuge wie Zahnradbahnen und dergleichen mit Erfolg eingesetzt werden kann.It should be mentioned, moreover, that typically double track rail vehicles such as conventional railway vehicles for the invention come into question, but if appropriate, the invention can also be used for other rail vehicles such as rack railways and the like with success.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Übergangswiderstandsver- ringerungsmittel dazu ausgebildet , auf beiden Gleisen eines Gleispaares Funken, insbesondere Funkenfolgen zu erzeugen. Mit anderen Worten wird die Erfindung bevorzugt auf jedem Gleis eines Gleispaares eingesetzt. Es sei hier auch darauf hingewiesen, dass es sich bei dem mehrgleisigen Schienenfahrzeug sowohl um eine Lokomotive als auch um ein anderes Fahrzeug, wie beispielsweise einen Personen- oder Güterwaggon handeln kann. Dies ist insbesondere im Rangierbetrieb vor- teilhaft und verhindert, dass ein Gleis nur versehentlich als frei gemeldet wird, weil dort Waggons stehen, die auf Grund schlechter Rad-Gleis-Übergangswiderstände selbst sonst keinen ausreichenden Nebenschluss bewirken.It is particularly preferred if the contact resistance reducing means is designed to generate sparks, in particular spark sequences, on both tracks of a track pair. In other words, the invention is preferably used on each track of a track pair. It should also be noted here that the multi-track rail vehicle may be both a locomotive and another vehicle, such as a passenger or freight car. This is particularly advantageous in maneuvering mode and prevents a track from being accidentally reported as free because there are wagons that otherwise do not cause sufficient shunting due to poor wheel-track contact resistance.
Wenn Funken für beide Gleise eines Gleispaares erzeugt werden, ist es bevorzugt, diese auf beiden Seiten synchron zu erzeugen, was durch Verwendung eines elektronischen Zündkrei- ses beziehungsweise einer elektronischen Schaltung der Zündfunken ohne weiteres möglich ist. Durch die Synchronerzeugung von Funken auf beiden Seiten wird sichergestellt, dass auch tatsächlich ein Nebenschluss beziehungsweise Kurzschluss der Gleise des Gleispaares erfolgt und nicht nur kapazitive Ströme fließen.When sparks are generated for both tracks of a track pair, it is preferable to synchronously generate them on both sides, which is accomplished by using an electronic firing circuit. ses or an electronic circuit of the spark is readily possible. The synchronous generation of sparks on both sides ensures that a shunt or short circuit of the track of the track pair actually takes place and not just capacitive currents flow.
Es ist auch möglich, je Gleis mehr als einen Funkengenerator vorzusehen. Die dadurch gegebene Redundanz erhöht zunächst die Sicherheit gegen das Eintreten von Versagensfällen. Da- rüberhinaus ist es bevorzugt, wenn die Funkengeneratoren ge- genphasig arbeiten, das heißt Funken durch den ersten Funkengenerator eines Gleises genau dann erzeugt werden, wenn der andere Funkengenerator gerade geladen wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Funkenfolgefrequenz noch erhöht werden kann, was, wie aus dem Obenstehenden ersichtlich, vorteilhaft ist .It is also possible to provide more than one spark generator per track. The resulting redundancy initially increases security against the occurrence of failure cases. Moreover, it is preferred if the spark generators operate in phase, that is, sparks are generated by the first spark generator of a track exactly when the other spark generator is being charged. In this way it is ensured that the spark repetition frequency can be increased, which, as can be seen from the above, is advantageous.
In einer bevorzugten Variante wird eine Funkenelektrode an einem Rad-Drehgestell angeordnet. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Funkenelektrode schienennah, insbesondere mit einem Abstand zwischen 5,0 cm und 0,5 cm, bevorzugt zwischen 1,0 cm und 0,5 cm zur Schiene angeordnet ist. Ein zu großer Abstand zur Schiene hat zur Folge, dass die Zündspannung zur Generie- rung der Funken sehr groß wird. Bei zu kleinen Abständen besteht die Gefahr der Beschädigung der Funkenelektrode. Dass im Übrigen mehrere Elektrodenspitzen nebeneinander angeordnet werden können, um je nach Land einer im Regelfall besonders blanken Stelle eines Schienenprofils gegenüberliegen zu kön- nen, sei erwähnt. Die Funkenerzeugung wird aber typisch beabstandet vom Aufstandsbereich des Rades auf dem Gleis er- folgen und verringert den Übergangswiderstand somit gerade auch beabstandet vom AufStandspunkt .In a preferred variant, a spark electrode is arranged on a wheel bogie. It is particularly preferred if the spark electrode is arranged close to the rail, in particular with a distance between 5.0 cm and 0.5 cm, preferably between 1.0 cm and 0.5 cm to the rail. Too long a distance from the rail means that the ignition voltage for generating the sparks becomes very large. If the distances are too short there is a risk of damaging the spark electrode. Incidentally, it may be mentioned that a plurality of electrode tips can be arranged next to one another in order to be able to face a generally bare spot of a rail profile, depending on the country. However, spark generation is typically spaced apart from the contact area of the wheel on the track. follow and reduces the contact resistance thus also just spaced from the AufStandspunkt.
Schutz wird auch für ein Verfahren zur Erzeugung eines. Gleis- nebenschlusses durch Schienenfahrzeuge beansprucht, bei welchem vorgesehen ist, dass zwischen Schienenfahrzeug und Gleis eine Funkenfolge generiert und der Nebenschluss zumindest .während und/oder vermittels des durch Funkengenerierung ermöglichten Stromflusses nachgewiesen wird. Dass hierbei Strom zur Erzeugung des Gleisnebenschlusses sowohl über die erfindungsgemäß erzeugten Funken als auch über den Rad-Gleis-Kontakt fließen kann, sei noch einmal betont.Protection is also used for a method of generating a. Track shunt claimed by rail vehicles, in which it is provided that generates a spark sequence between the rail vehicle and track and the shunt is detected at least .During and / or by means of the current flow enabled by spark generation. It should be emphasized once again that current for generating the track shunt can flow both via the sparks produced according to the invention and via the wheel track contact.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert. In dieser ist dargestellt durch:The invention will be explained below by way of example with reference to the drawing. In this is represented by:
Fig. 1. ein mehrgleisiges Schienenfahrzeug der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ein Schaltkreisschema für eine prinzipielle Anwendung der vorliegenden Erfindung.Fig. 1. a multi-track rail vehicle of the present invention; Fig. 2 is a circuit diagram for a principal application of the present invention.
Nach Fig. 1 umfasst ein allgemein mit 1 bezeichnetes, hier nur angedeutetes Schienenfahrzeug 1 zur elektrischen Verbindung eines Paares von Gleisen 2a, 2b ein Übergangswider- Standsverringerungsmittel 3 zur Verringerung des Übergangswiderstands zum Gleis, das als Mittel 3 zur Generierung von Funken 4a, 4b zwischen den Gleisen 2a, 2b und dem Schienenfahrzeug 1 ausgebildet ist.Referring to Fig. 1, a rail vehicle 1, generally indicated at 1, here only indicated, for electrically interconnecting a pair of tracks 2a, 2b comprises transition resistance reducing means 3 for reducing contact resistance to the track, interspersed as means 3 for generating sparks 4a, 4b the tracks 2a, 2b and the rail vehicle 1 is formed.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das SchienenfahrzeugIn the illustrated embodiment, the rail vehicle
1 eine Lokomotive, es kann sich aber auch um einen Waggon o- der dergleichen handeln. Die Lokomotive 1 hat mehrere Achsen 5.1, 5.2, an denen Räder 5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b vorgesehen sind. Die Räder eines auf einer Achse angeordneten Radpaares, beispielsweise die Räder 5.1a und 5.1b sind über die jeweilige Achse, hier also Achse 5.1, elektrisch leitend miteinander verbunden. Den Gleisen 2a, 2b als Gleispaar ist eine Spannungsquelle 2cl zugeordnet, die einen endlichen Innenwiderstand 2cl aufweist und eine WechselSpannung erzeugt. Die Gleise 2a, 2b sind von angrenzenden Gleisabschnitten, die in Fahrtrichtung davor und dahinter liegen, durch elektrisch i- solierende Lücken 2al, 2bl beziehungsweise 2a2, 2b2 isoliert, so dass die an den Gleisabschnitt zwischen den Gleisen 2a, 2b durch die Spannungsquelle 2c angelegte Spannung nur in dem Abschnitt zwischen den Isolationen zu erfassen ist, nicht a- ber an den angrenzenden Gleisabschnitten.1 a locomotive, but it may also be a wagon or the like act. The locomotive 1 has several axles 5.1, 5.2, at which wheels 5.1a, 5.1b, 5.2a, 5.2b are provided. The wheels of a wheel pair arranged on an axle, for example the wheels 5.1a and 5.1b, are electrically conductively connected to one another via the respective axle, in this case axle 5.1. The tracks 2a, 2b as a track pair is associated with a voltage source 2cl, which has a finite internal resistance 2cl and generates an AC voltage. The tracks 2a, 2b are insulated from adjacent track sections, which are ahead and behind in the direction of travel, by electrically insulating gaps 2al, 2bl or 2a2, 2b2, so that the voltage applied to the track section between the tracks 2a, 2b by the voltage source 2c Stress is to be detected only in the section between the isolations, but not at the adjacent track sections.
Den Gleisen 2 ist weiter eine Spannungserfassung 2d zugeordnet, mit welcher die zwischen die Gleise 2a, 2b angelegte WechselSpannung so genau erfasst werden kann, dass ermittelt werden kann, ob ein Kurz- beziehungsweise Nebenschluss der Gleise 2a, 2b gegeben ist oder nicht.The tracks 2 is further associated with a voltage detection 2d, with which the AC voltage applied between the tracks 2a, 2b can be detected so accurately that it can be determined whether a short or shunt of the tracks 2a, 2b is given or not.
Im Normalbetrieb reicht bei vollkommen blanken Schienen und Rädern die elektrische Leitfähigkeit des Schienenfahrzeugs 1 aus, um die Gleise 2a, 2b des Gleispaares so gut elektrisch miteinander zu verbinden, dass der Zustand als Kurz- und Nebenschluss an der Spannungserfassung 2d erfasst werden kann.In normal operation, with completely bare rails and wheels, the electrical conductivity of the rail vehicle 1 is sufficient to electrically connect the tracks 2a, 2b of the track pair so well that the condition can be detected as a short and shunt on the voltage detection 2d.
Das Übergangswiderstandsverringerungsmittel 3 umfasst nun einen noch detaillierter mit Bezug auf Fig. 2 zu beschreibenden Funkengenerator 3 zur Erzeugung der Funken 4a, 4b zwischenThe contact resistance reducing means 3 now comprises a spark generator 3 to be described in more detail with reference to FIG. 2 for generating the sparks 4a, 4b
Schienenfahrzeug 1 und Schiene. Dabei sind Elektrodenspitzen nahe der Schienen 2a, 2b angeordnet, und zwar bevorzugt an einem Rad-Drehgestell (nicht dargestellt) , so dass sie sich in stets gleichem Abstand zu einem Gleis befinden.Rail vehicle 1 and rail. In this case, electrode tips are arranged near the rails 2a, 2b, and preferably at a wheel bogie (not shown), so that they are always at the same distance to a track.
Nach Fig. 2 umfasst das Mittel zur Übergangswiderstandsver- ringerung je Schiene einen Zündkreis mit einer Gleichspannungsquelle 3a, Zündspulen 3bl, 3b2, EntStörkondensatoren 3cl, 3c2 sowie einen Unterbrecher 3dl, 3d2, der als Relais dargestellt ist, aber ohne weiteres, wie dem Fachmann bekannt ist, elektronisch realisiert sein kann. Die Gleichspannungs- quelle 3a wird für beide Zündkreise gemeinsam bewirkt. EinAccording to FIG. 2, the means for reducing the contact resistance per rail comprises an ignition circuit with a DC voltage source 3a, ignition coils 3bl, 3b2, anti-interference capacitors 3c1, 3c2 and a circuit breaker 3d1, 3d2, which is shown as a relay, but readily as known to the person skilled in the art is, can be realized electronically. The DC voltage source 3a is effected jointly for both ignition circuits. One
Pol der Gleichspannungsquelle 3a ist verbunden mit einer Radachse 5.1, während der andere Pol über die Spule 3bl beziehungsweise 3b2 mit einer Elektrodenspitze 3el beziehungsweise 3e2 verbunden ist, die zur Erzeugung der Funken 4a, 4b be- nachbart den Schienen 2a, 2b angeordnet ist. Weiter dargestellt in Fig. 2 sind weitere Radachsenpaare, nur beschriftet bei 5.2, 5.3, 5.4 usw. sowie die Gleisfreimeldespannungsquel- Ie 2c mit Innenwiderstand 2cl sowie der Gleisfreimeldespan- nungserfassungssensor 2d.Pol of the DC voltage source 3a is connected to a wheel axis 5.1, while the other pole is connected via the coil 3bl or 3b2 to an electrode tip 3el or 3e2, which is arranged adjacent to the rails 2a, 2b for generating the spark 4a, 4b. Further illustrated in FIG. 2 are other pairs of wheel axles, labeled only at 5.2, 5.3, 5.4, etc., as well as track free field voltage source 2c with internal resistance 2c1 and track free field voltage detection sensor 2d.
Die Unterbrecher 3dl, 3d2 sind dazu ausgebildet, mit einer Frequenz über 5 kHz zu öffnen beziehungsweise zu schließen. Die Gleichspannungsquelle 3a ist dazu ausgelegt, innerhalb der sich ergebenden Zündpausen die Spulen 3bl, 3b2 mit einem ausreichend großen Erregungsström zu beaufschlagen. Die Unterbrecher 3dl, 3d2 öffnen so schnell, dass die Unterbrechung des Stromflusses durch die Spulen 3bl, 3b2 an den Elektroden 3el, 3e2 Funken 4a, 4b generieren. Die Unterbrecher 3dl, 3d2 öffnen gleichzeitig, wozu eine entsprechende Synchronisati- onsschaltung (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Die Anordnung wird verwendet wie folgt:The breakers 3dl, 3d2 are designed to open or close at a frequency above 5 kHz. The DC voltage source 3a is designed to act on the coils 3bl, 3b2 with a sufficiently large excitation current within the resulting ignition pauses. The breakers 3dl, 3d2 open so fast that the interruption of the current flow through the coils 3bl, 3b2 at the electrodes 3el, 3e2 generate sparks 4a, 4b. The breakers 3dl, 3d2 open at the same time, for which purpose a corresponding synchronization circuit (not shown) is provided. The arrangement is used as follows:
Zunächst wird über die Spannungsquelle 2c eine Gleismeldespannung erzeugt, die mit dem Spannungsmesser 2d erfasst ' wird, solange kein Schienenfahrzeug auf dem Schieήenabschnitt 2a, 2b steht und diesen kurzschließt.First, a track signal voltage is generated across the voltage source 2c, which is detected by the voltmeter 2d 'as long as no rail vehicle on the Schieήenabschnitt 2a, 2b and this is short-circuits.
Wenn nun ein Schienenfahrzeug 1 in den Schienenabschnitt bewegt wird, soll die Spannung aus der Gleisfreimeldespannungs- quelle 2c soweit kurzgeschlossen werden, dass an dem Spannungssensor 2d keine Spannung mehr erfassbar ist. Bei schlechten Kontakten, das heißt hohen Übergangswiderständen gelingt dies nicht zuverlässig.If now a rail vehicle 1 is moved into the rail section, the voltage from the track free-voltage source 2c should be shorted so far that no voltage can be detected at the voltage sensor 2d. With bad contacts, that is, high contact resistance, this does not succeed reliably.
Gelangt nun ein Schienenfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Funkengenerator in den Gleisabschnitt, wird ungeachtet eines zunächst hohen Übergangswiderstandes zwischen Gleis und Rad der Spannungsgenerator 3a bei geschlossenem Unterbrecher 3dl, 3d2 einen Strom durch die Zündspulen senden. Das spontane Öffnen der Unterbrecher 3dl, 3d2 führt zur Ausbildung vonNow, if a rail vehicle with the spark generator according to the invention in the track section, regardless of a first high contact resistance between the track and wheel of the voltage generator 3a with closed breaker 3dl, 3d2 send a current through the ignition coils. The spontaneous opening of the breakers 3dl, 3d2 leads to the formation of
Zündfunken, die einerseits in den Funkenstrecken einen geringen Übergangswiderstand zwischen der Zündelektrode 3el beziehungsweise 3e2 und der zugeordneten Schiene 2a beziehungsweise 2b bewirken und bereits dadurch die Gleisfreimeldespannung aus der Gleisfreimeldespannungsquelle 2c kurzschließen.Ignition sparks, on the one hand in the spark gaps cause a low contact resistance between the ignition electrode 3el and 3e2 and the associated rail 2a and 2b, respectively, thereby already shorting the track free field voltage from the track free field voltage source 2c.
Weiter fließt im Funkenkreis ein Strom, der auch über den Rad-Schiene-Kontakt läuft. Dieser Strom ist ausreichend, um den nichtlinearen Übergangswiderstand zwischen Rad und Schie- ne zu senken, so dass auch dadurch die Gleismeldespannung nebengeschlossen wird, denn es kann nun Strom über die Radachse zum gegenüberliegenden Rad fließen. Es wird dadurch an der Spannungserfassung 2d keine Gleisfreimeldespannung mehr er-Furthermore, a current flows in the spark circuit, which also runs over the wheel-rail contact. This current is sufficient to lower the nonlinear contact resistance between the wheel and the rail so that the track signal voltage is also shunted because current can now flow to the opposite wheel via the wheel axle. As a result, no track free-field voltage is detected at the voltage detection 2d.
- Ii - fasst, woraus auf das Vorhandensein eines Schienenfahrzeugs auf dem betrachteten Gleisabschnitt geschlossen werden kann.- II - summarizes, from which the presence of a rail vehicle on the considered track section can be concluded.
Im Übrigen ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Nebenschlussstrom unbedingt über die Radpaare fließt, die zu ein und derselben Achse gehören. Vielmehr ist auch ein Neben- schluss zu Rädern auf anderen Radachsen, insbesondere über das Fahrzeugchassis möglich. Incidentally, it is not absolutely necessary that the shunt current necessarily flows over the pairs of wheels belonging to one and the same axis. Rather, an inference to wheels on other wheel axles, in particular via the vehicle chassis, is also possible.
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