173994. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés irányérzékeny tengelyérzékelésére
3 173994 4 amely a kerék nyomkarimája alá van rögzítve úgy, hogy azt az áthaladó nyomkarima mechanikusan működtetni tudja. A működtetés rugalmas lehajlás, mellyel villamos érintkező(-ket) működtetnek. A tengely érzék el ők ismert másik nagy csoportja mágnesesen érzékel, kihasználva azt, hogy a kerék vagy a nyomkarima mágneses anyagból van. Az e csoportba tartozó tengelyérzékelők egyik típusának vázlatos működése a következő. Az érzékelő lényegében transzduktor, melynek táplálását egy generátor látja el. A transzduktor előmágnesezését állandó vagy elektromágnes biztosítja. A mágneskor úgy van kialakítva, hogy egy-egy részét a sínszál egy szakasza képezi, a kerék nyomkarima helyénél pedig légrés van. Tengely áthaladás esetén a kerék nyomkarimája a légrésbe kerül, megváltoztatva a mágneskör ellenállását, minek következtében megváltozik a transzduktor kimenő jele. Az ismert tengelyérzékelők hátrányaként róható fel, hogy önmagukban tulajdonképpen nem irányérzékenyek. Ezen túlmenően a mechanikus sínpedál megbízhatósága, élettartama - éppen mechanikus működésénél fogva — nem kielégítő. A mágneses tengelyérzékelő a kiegészítő iránymeghatározó sínáramkörrel már többet nyújt, de ez sem valódi irányérzékeny tengelyérzékelő, csak a folyamatos egyirányú tengely áthaladások érzékelésére alkalmas. További hátránya a beállítás kritikus volta, a viszonylag nagy energia igény és a nagy kábelér szükséglet, ugyanis magához az érzékelőhöz három érpár, a kiegészítő sínáramkörhöz további négy érpár szükséges. Az érzékelés korlátozott sebesség határok között működik helyesen, és található olyan síntartomány, melyen belüli tengely irányváltozás hibás információt ad. Célul tűztük ki olyan irányérzékeny tengelyérzékelő kialakítását, amely a jármű sebességének irányától, valamint a sebesség irányának változásától függetlenül - kiegészítő sínáramkörök nélkül is — a vágány egy pontján, az érzékelési ponton áthaladó tengelyek számának megfelelő, vagy avval arányos számú jelet ad, mégpedig az áthaladás irányától függő, egymástól megkülönböztethető kétféle jelet. A feladat tehát olyan járműtengely érzékelő egység kapcsolási elrendezésének kialakítása, amelynek kimeneti kapcsain a két lehetséges irányú tengelymozgásnak egyértelműen megfelelő kétféle jel ~ például pozitív és negatív impulzus, vagy ft, f2 frekvencia — jelenik meg, vagy az egyik irányú tengely mozgás által adott jel az egyik, a másik irányú tengely mozgás által adott jel a másik kimenő kapocspáron jelenik meg. A találmány kapcsolási elrendezés sínhez kötött járművek tengelyeinek irányérzékeny érzékelésére célszerűen ipari vagy nagyfrekvenciás sínáramkörökkel olyan kialakítással, .hogy a vágány két pontja közé a sínáramköröket tápláló generátor van kapcsolva, a két sínszál az érzékelés határánál egy-egy rövidzárral, vagy annak megfelelő impedanciával van összekapcsolva a generátortól véve a vágány mentén mindkét irányban, az így kialakított két sínáramkör mindegyikére egy-egy vevőszerelvény csatlakozik, egyik bemenő kapcsával a rövidzár és a sínszál csatlakozási pontjára, a másik bemenő kapcsával pedig ugyanazon sínszálnak egy a generátorhoz közelebb levő pontjára, a vevő szerelvények közül az egyiknek a kimenete elektronikus differenciáló áramkörre, a másik vevőnek a kimenete pedig egy kapuzó áramkör egyik bemenetére, a differenciáló áramkör kimenete pedig a kapuzó áramkör másik bemenetére csatlakozik. A találmány szerinti irányérzékeny tengelyérzékelő elvi működése a következő. Tételezzük fel, hogy van egy jármű tengely által kiváltott impulzusunk, jelszint ugrásunk. Ezt például egy olyan rövid sínáramkörrel érhetjük el, melynek hossza - pontosabban detektálási hossza kisebb, mint a lehetséges legrövidebb tengely távolság. Ekkor a sínáramkör vevőjének kimenetén Ui feszültség lesz, ha nincs a sínáramkörön tengely, és nulla feszültség, ha tengely van a sínáramkörön. Tengelynek a sínáramkörön való áthaladásakor tehát kialakul egy impulzus a vevőszerelvény kimenetén úgy, hogy az Ui-nulla feszültség ugráshoz is és a nulla - Ui feszültség ugráshoz is mindig ugyanazon tengely hely tartozik a vágányon. Az így kialakult impulzusnak az ideje azonban természetesen függ a jármű sebességétől, azzal fordítottan arányos. Ez azonban a tengelyérzékelő egység működésénél nincs kihasználva, és azt nem is befolyásolja. Az így kialakult impulzusról azonban még nem tudjuk megmondani, hogy milyen irányú tengely áthaladás következtében keletkezett. Foglalkozzunk azonban csak az impulzus egyik, mondjuk a tengely jobb irányú haladásakor az Uj — nulla feszültség — átmeneti élével. Ugyanezen a vágányszakaszon a másik, a bal irányú tengely áthaladásakor a vevőszerelvény kimenetén természetesen ellenkező értelmű, tehát nulla - Ui feszültségugrás lép fel. Villamosán differenciálva a vevő kimenő jelét minden jobb irányú tengely áthaladásakor az U! -nulla feszültség ugrásnak megfelelő negatív impulzust, minden bal irányú tengely áthaladásakor pedig nulla - Ui feszültség ugrásnak megfelelő pozitív impulzust kapunk. Tehát tulajdonképpen megkaptuk a tengelyek irányérzékeny detektálására alkalmas jeleket. Nem vettük figyelembe azonban a tengelyáthaladásakor keletkező másik — ellenkező irányú feszültség ugrást —, amely természetesen ugyancsak ad tengely mozgás irányától függően pozitív vagy negatív impulzust, az előbbihez képest ellenkező értelemben. Azért, hogy ez az érzékelést ne zavarja, gondoskodnunk kell egy kapuzó jelről, melynek impulzus ideje az első számláló impulzusnak csak az egyik feszültség ugrását foglalja magában. Ez lényegében egy másik sináramkör és a hozzátartozó vevőszerelvény, melynek detektálási tartománya a vágány mentén az előbbi sínáramkörhöz képest helyileg eltoltan működik. Ezzel a kapuzó jellel érjük tehát el, hogy a tengely érzékelő kimenetén a tengely mozgásirányának megfelelő jel jelenjen meg. Természetesen az egymástól helyileg és időben eltolt, a vevő kimenetén megjelenő impulzusok közül tetszés szerint jelölhetjük ki, hogy melyiket használjuk számláló és melyiket kapuzó jelnek. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
