202153. lajstromszámú szabadalom • Foglaltságjelző vasúti sínáramkör
HU 202153 A A találmány tárgya foglaltságjelző vasúti sínáramkör, amely vágányra csatlakozó tápegységet és egy vagy több, a vágányra csatlakozó vevőberendezést tartalmaz. A találmány szerinti sínáramkör a vevőberendezéshez érkező jelek megkülönböztetésével a foglaltság megbízható jelzésére alkalmas. A vasútbiztosító berendezésekben alkalmazott sínáramkörök vágányszakaszok foglaltságának ellenőrzését és jelzését biztosítják. Ennek alapja az, hogy a vasúti jármű tengely által az ellenőrzendő vágányszakasz két sínszála között létrehozott villamos összeköttetés nem tökéletes rövidzár, és az azt jellemző söntellenállás jól érzékelhető. A vasútüzem biztonsága szempontjából igen fontos, hogy a foglaltság érzékelése bekövetkezzék a például homokkal szennyezett sín- és kerékfelületek esetén mutatkozó, néhány tized ohm-ot is eltérő söntellenállások esetén is. A másik alapkövetelmény az, hogy jármű tengely által nem foglalt, szabad vágányszakasz esetén ne jöjjön létre téves foglatságérzékelés abban az esetben sem, ha az ágyazati ellenállás kis értékre csökken. Az ágyazati ellenállás ugyanis szintén a két sínszál közé kapcsolódik és értéke gyakran összemérhető a söntellenállás értékével. így a vágányszakasz f oglalt állapotához tartozó villamos jellemzők gyakran csak olyan kis mértékben térnek el a vágányszakasz szabad állapotához tartozóaktól, hogy a sínáramkör biztos működése, azaz a vágányszakasz szabad állapotának és foglalt állapotának egymástól való bizonyos megkülönböztetése kérdésessé válhat. Ezért a sínáramkör egyik legfontosabb minőségi jellemzőjének, az úgynevezett jósági tényezőt tekintik, amelyet az áramkör által a legkedvezőtlenebb esetben eltűrt minimális ágyazati ellenállás és az áramkör által a legkedvezőtlenebb esetben még érzékelt maximális söntellenállás hányadosaként adnak meg. A sínáramkör által ellenőrzendő vágányszakasznak a vágány többi részétől történő elválasztására vagy megfelelő helyre beépített szigetelő sínkötéseket használnak, vagy az úgynevezett szigetelő sínkötés nélküli sínáramköröknél az üzemi frekvencia megfelelően nagyra választásával a sínszál hosszanti impedanciájának megnövekedését, mint természetes határolást használják fel. A sínáramkörök az általánosan elterjedt nyugvóáramú kapcsolás szerint a vágány két sínszálához a sínáramkör típusától függően különböző felépítésű négypóluson át csatlakozó tápegységből, az ellenőrzendő vágányszakasz sínszálaiból, mint vezetékekből és a szintén a vágányhoz csatlakozó vevőegységből állnak. A vevőegység a vágányhoz csatlakozó kapcsaira jutó feszültség kiérzékelésével következtet az ellenőrzendő vágányszakasz szabad vagy foglalt állapotára. Ezért a sínáramkör üzembiztonságának mértéke, azaz jósági tényezőjének nagysága attól függ, hogy a vevőegység a legkedvezőtlenebb esetekben mennyire képes megkülönböztetni a vágány foglalt állapotához tartozó feszültséget a szabad állapothoz tartozó feszültségtől. Fontos az is, hogy a vevőegység egyértelműen meg tudja különböztetni az adóegység és az esetleges zavarforrásokból (vontatási áram, légköri zava1 rok stb.) érkező jeleket, azaz érzéketlen legyen a külső zavarokra. Az üzembiztonság fokozására, azaz az áramkör jósági tényezőjének növelésére szolgáló ismert megoldások egyik csoportjánál a vevőegységet alakíjták ki úgy, hogy kis fesztülségeltérést is érzékeljen. Az egyik megoldás az, hogy a vevőegységben levő vágányjelfogóként önmagában nagy jósági tényezőjű (nagy ejtőviszonnyal jellemzett) jelfogót használnak, amelynél kicsiny az eltérés az elejtési és a meghúzási áram között. Az Uyen jelfogók gyártása drága, technikai nehézségekbe ütközik, karbantartásuk bonyolult, stabüitásuk és villamos csereszabatosságuk problematikus; viszonylag kis mértékű a javulás: például jelfogó jósági tényezőjére kb. 0,75 érhető el, szemben az átlagos vágányjelfogók kb. 0,5 jósági tényezőjével. Egy másik ismert megoldás szerint az önmagában viszonylag kis jósági tényezőjű jelfogót olyan elektronikus előfokozat tál látják el, amely a vevő vágányhoz csatlakozó kapcsainál mérhető elejtési és meghúzási feszültségek hányadosaiból adódó vevőoldali jósági tényezőt megnöveli. Ilyenkor problémát vet fel ennek az elektronikus előfokozatnak a vasútbiztosító technikában megkövetelt olyan kialakítása, hogy az építőelemek bármilyen meghibásodása a biztonságosabb oldal felé hasson, azaz a jelfogó elejtési feszültségének legfeljebb növekedését idézze elő. E megoldásnak is az a fő hátránya, hogy alkalmazásával csak kismértékű javulás érhető el, például az önmagában 0,5 jósági tényezőjű jelfogóval a csreszabatosság biztosítása mellett csak legfeljebb kb. 0,8 jósági tényezőjű vevő építhető. A sínáramkör jósági tényezőjének javulását eredményező megoldások második csoportját a szabad vágányszakasz impedanciájának növelése jellemzi. Ez a megnövelés pl. az 1 187 307 számú FR szabadalmi leírás szerint úgy történik, hogy az ellenőrzendő vágányszakasz végénél levő rövidzárig terjedő sínszálak induktivitását kondenzátor hozzákapcsolásával a tápegység frekvenciájára hangolt sávszűrővé képezik ki. Ismert olyan megoldás is, hogy a két végén rövidrezárt sínáramkör vevőjeként nagy bemenő impedanciájú aktív áramkört alkalmaznak. E megoldások fő hátránya a sínszálak közötti rövidzár szükségessége. A rövidzár megszünteti a szigetelő sínkötés nélküli sínáramkör szuperponálható jellegét, és így az csupán az egyéb sínáramkörre nem csatlakoztatott vágányoknál használható. A sínáramkörök jósági tényezőjének javítására alkalmazott ismert megoldások harmadik csoportja szerint az áramkör tápfeszültségét pl. a 170 547 vagya 171919 ljsz. HU szabadalmi leírás szerint kis frekvenciájú, pl. 1 Hz körüli négyszögjellel modulálják, ütemezik, amellyel a sínáramkör feszültségét szaggatják, vagy a 151 416 lajstromszámú HU szabadalom szerint két érték között lengetik. E módszerek a sínáramkör feszültségének megszakítása esetén természetesen a foglaltságot okozó tengelyen is megszakad az áram. Amikor a feszültséget ismét az áramkörre kapcsolják az, különösen kis ágyazati ellenállás esetén, csak nehezen tudja áttörni a sín és a kerékfelület közötti ellenállást. Amennyiben viszont a tápfeszültséget nem szag2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
