167871. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vasúti szigetelt sínáramköröknél a sínek szigetelési állapotának vizsgálatára

3 167871 4 A nagyfrekvenciás áram a sínben frekvenciájától függően korlátozottan terjed a szórt kapacitások és a sínek induktivitása miatt és felismertük azt, hogy ezt a jelenséget felhasználhatjuk az érzékelt sínszakasz hosszának virtuális korlátozására, azaz a fentemlített részszakaszok kialakítására anélkül, hogy a sínszakaszt ténylegesen meg kellene bontanunk, vagy a rákapcsolt berendezéseket le kellene választanunk a mérés időtartamára. Azt tapasztaltuk, hogy 10 kHz frekvenciájú jellel a betáplálás helyétől mért kb. ±60 m hosszú részszakaszok, 20 kHz-es jellel kb +40 m hosszú részszakaszok, 30 kHz-es jellel kb. +20 m hosszú részszakaszok alakíthatók ki, azaz ilyen távolságra a betáplált energia jelentős része már nem jut el. Kisebb frekvencia tehát nagyobb, nagyobb frekvencia kisebb sínhosszon történő érzékelést tesz lehetővé. A találmány szerinti eljárásban 1 kHz-nél nagyobb hangfrekvenciás vagy ultrahangfrekvenciás tartományban - előnyösen 20 kHz-en - a sínáramkör egymást követő rövid - előnyösen 50 méter hosszú -szakaszain táplálunk a sínszálakba áramot és a két sínszál szembenlévő pontjai között a betáplálási helyeken mérjük a ballasztellenállásra jellemző feszültséget, majd a kritikus értéket adó szakaszon belül a mérési szakaszok finomításával pontosan meghatározzuk a hiba helyét. A hiba pontos helyét előnyösen oly módon határozzuk meg, hogy a kritikus értéket adó szakaszon belül a sínszálakba 1 kHz-nél nagyobb hangfrekvenciás vagy ultrahangfrekvenciás áramot vagy feszültséget táplálunk és a kritikus értéket adó szakaszon belül kettő vagy több helyen elektromágneses térerő érzékelő detektorral mérjük a sínszálban vagy ágyazatban folyó áramot. Az eljárás foganatosítására alkalmas berendezés 1 kHz-nél nagyobb frekvenciás vagy ultrahangfrekvenciás áramgenerátorból és az áramgenerátor frekvenciájára hangolt szelektív erősítőből, valamint ennek kimenetére kapcsolt kijelző egységből áll. A szelektív erősítő bemenete az áramgenerátor kimenetére van kapcsolva, amely továbbá a berendezés csatlakozókapcsaival van összekötve. A találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével a vasúti szigetelt sínáramkörök szigeteltségi állapota üzem közben is vizsgálható - anélkül, hogy a jelző- és biztosítóberendezéseket ki kellene kapcsolni. A ballasztellenállás csökkenését előidéző hiba helye pontosan megállapítható, a vizsgálatokat egyetlen személy is elvégezheti. A találmány lényegét az alábbiakban kiviteli példa kapcsán ismertetjük. A csatolt rajzon az 1. ábra ballasztellenállásra jellemző feszültség mérése a sínáramkör mentén (vázlat) 2. ábra ágyazatban folyó áram mérése (vázlat) 3. ábra sínáramkör út-ellenállás diagramja 4. ábra ballasztellenállásra jellemző feszültséget mérő berendezés tömbvázlata. Sínáramkörben a szigetelési hiba helyének megállapításához egymástól pl. 50 méter távolságban levő betáplálási a, b, c... n helyeken (1. ábra) a sínpár 20, 21 sínszálai közé rendre pl. 20 kHz frekvenciájú villamos áramot kapcsolunk és a betáplálás helyén mérjük a ballasztellenállásra jellemző feszültséget. Ahol a mért feszültség kicsi, abban a szakaszban szigeteltségi hiba van. A hiba helye szembetűnő és a sínáramkör szigeteltségi állapotáról szemléletes képet kapunk, ha az elvégzett méréssorozat alapján megszerkesztjük a sínáramkör út-ellenállás diagramját (3. ábra), ahol az ellenállásértékek a betáplált áram értékéből és a betáplálás helyén mért feszültségből számított ellenállásértékek. A hiba helyének megállapításához a ballasztellenállás számszerű értékének meghatározására nincs szükség. A diagram egyértelműen megmutatja, hogy a vizsgált pálya melyik szakaszon hibás. A ballasztellenállás értéke a 3. ábra szerinti esetben a 700 és 800 méter közötti szakaszon fennálló nagymérvű átvezetés (zárlat) miatt nem megfelelő. A szigeteltségi hiba helyének - az 50 méteres sínszakaszon belüli - pontos megállapítása előnyösen a hiba helyén átfolyó áram indikálásával történhet úgy, hogy a kritikus értéket adó szakaszon belül a sínszálakba 1 kHz-nél nagyobb hangfrekvenciás vagy ultrahangfrekvenciás áramot vagy feszültséget táplálunk és a szakaszon belül kettő vagy több helyen elektromágneses térerő érzékelő detektorral mérjük a sínszálban vagy az ágyazatban folyó áramot. A mérés úgy történik, hogy a szakaszon belül a 20, 21 sínszálak egymással szembenfekvő pontjaira G generátor X, Y kapcsait csatlakoztatjuk (2. ábra), ahol a G generátor teljesítménye néhány watt -szemben a feszültségmérésnél alkalmazott néhány mW betáplált teljesítménnyel. A sínszakaszban a 20, 21 sínszálak 31, 32 ... 37 aljakon (talpfákon) vannak rögzítve. A leggyakoribb hibaforrás az, hogy szenynyeződés vagy más ok következtében egyik vagy másik alj (például a 34 alj) nem szigetel, hanem áthidalja a két sínszálat. A hibás 34 aljon jelentős áram folyik, amely elektromágneses teret érzékelő D detektorral érzékelhető. A feltételezett hibahely közelében a D detektort néhány cm-re az aljak fölé tartjuk és így indikáljuk a bennük folyó áramot. A D detektorral a 20 vagy 21 sínszálban folyó áramot is indikálhatjuk, ez a generátor és a hiba helye közötti sínszakaszon nagyobb, mint a hibahelytől távolabbi szakaszon. Ha a hibát nem egy alj átvezetése, hanem az egész ágyazat szennyeződése, nedvesség stb. okozza, akkor célszerű lehet a fenti eljárást az aljak homogenitásának, ill. a zúzottkőágyazat szennyezettségének izotópos vizsgálatával kiegészíteni. A ballesztellenállásra jellemző feszültséget mérő B berendezés (4. ábra) 1 kHz-nél nagyobb hangfrekvenciás vagy ultrahangfrekvenciás 1 áramgenerátorból és az áramgenerátor frekvenciájára hangolt szelektív 2 erősítőből, valamint ennek kiemenetelére kapcsolt kijelző 3 egységből áll. A szelektív erősítő bemenete az áramgenerátor kimenetével van összekapcsolva, amely továbbá a berendezés O, R csatlakozó kapcsaival van összekötve. Az áramgenerátor célszerűen oszcillátorból, erősítőből és a kimenetet illesztő mérőfokozatból áll, kimenő impedanciája legalább 2-4 krz. Az áramgenerátor oszcillátora által létrehozott - előnyösen 20 kHz frekvenciájú - jelet az erősítő a kívánt szintre erősíti és a mérőfokozatba továbbítja, amely a kimenő áramot megszabja. Az 1 áramgenerátor 0 és R kimenetein megjelenő 20 kHz-es jelfeszültség arányos 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2