Konsekwencje wpływu pól magnetycznych na liczniki osi

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Konsekwencje wpływu pól magnetycznych na liczniki osi"

Ludwik Nowakowski
5 lat temu
Przeglądów:

1 ADAMSKI Dominik 1 BIAŁOŃ Andrzej FURMAN Juliusz ORTEL Krzysztof ZAWADKA Łukasz Konsekwencje wpływu pól magnetycznych na liczniki osi WSTĘP Wprowadzanie coraz nowocześniejszego taboru jak również modernizowanie już eksploatowanego warunkuje wzrost poziomu zakłóceń mających wpływ na pracę urządzeń wykrywania zajętości torów. Przyczynia się do tego zabudowywanie na pojazdach coraz większej ilości urządzeń elektrycznych i elektronicznych, które podczas pracy mogą w istotny sposób zakłócać działanie liczników osi. Chodzi tu zarówno o odporność na prądy płynące w szynie kolejowej, jak i odporność na stałe i zmienne pola magnetyczne. Z uwagi, że na kolei stosuje się tzw. uszkodzenia w kierunku bezpiecznym (ang. fail-safe), to większość usterek liczników osi wiąże się bardziej z zakłóceniami w prowadzeniu ruchu pociągów niż z zachowaniem bezpieczeństwa. Każdy wątpliwy sygnał, wskazanie itd. muszą zostać dokładnie sprawdzone przy zachowaniu odpowiednich procedur co powoduje istotne opóźnienia w ruchu pociągów. Opóźnienia takie powodują komplikacje w zarządzania ruchem kolejowym. Należy dążyć do wyeliminowania tego typu zakłóceń w ruchu pociągów. Aktualnie podstawowym dokumentem regulującym zagadnienie badania kompatybilności taboru z licznikami osi na poziomie prawa europejskiego jest techniczna specyfikacja CLC/TS :2010: Zastosowania kolejowe. Kompatybilność pomiędzy taborem urządzeniami wykrywania pociągu - Część 3 kompatybilność z licznikami osi. Ponadto na poziomie krajowym obowiązują w Polsce wymagania opisane w pracy Instytutu Kolejnictwa Określenie dopuszczalnych poziomów i parametrów zakłóceń dla urządzeń sterowania ruchem kolejowym. Oba wymienione dokumenty precyzują wartości graniczne natężeń pól magnetycznych i wymienione są w Liście Prezesa Urzędu Transportu Kolejowego odnośnie właściwych krajowych specyfikacji technicznych i dokumentów normalizacyjnych. 1. ŹRÓDŁA ZAKŁÓCEŃ LICZNIKÓW OSI Każdy z liczników osi zawiera podobne podzespoły, które w zależności od typu licznika (producenta) mogą być inaczej zlokalizowane. Do podstawowych podzespołów licznika osi zaliczyć należy: czujnik szynowy, obwody analogowe i obwody detekcji impulsów czujnika, obwody transmisji danych, jednostka licząca. 1 Instytut Kolejnictwa, Zakład Sterowania i Teleinformatyki, Warszawa, ul. Chłopickiego 50, Tel , Fax , ikolej@ikolej.pl, dadamsk@ikolej.pl, abialon@ikolej.pl, jfurman@ikolej.pl, kortel@ikolej.pl., lzawadka@ikolej.pl. 29

2 Czujnik koła Obwody analogowe i detekcji impulsów Obwody transmisji danych Rys. 1 Podstawowe moduły licznika osi Jednostka licząca Z powyższego podziału na podzespoły licznika osi wynika, że czujnik szynowy jest tym podzespołem, od którego rozpoczyna się proces liczenia osi. Czujnik szynowy licznika osi jest połączony z szyną mechanicznie a jego obwód elektryczny jest od niej odseparowany. Jednak oddziaływania zakłócających pól magnetycznych nie można uniknąć, ponieważ czujniki działają na zasadzie sprzęgania lub tłumienia pola magnetycznego między nadajnikiem a odbiornikiem czujnika przez oś pojazdu. Czujniki szynowe pracują w pasmach częstotliwości charakterystycznych dla poszczególnych typów czujników. Prąd płynący w szynie o częstotliwości pracy czujnika lub zewnętrzne pole magnetyczne o tej częstotliwości, będzie silnie wpływać na pracę czujnika. Wektor pola magnetycznego od prądów szynowych ma przewidywalny kierunek, natomiast wektor pola magnetycznego od pojazdu ma kierunek zależny od miejsca lokalizacji źródła zakłóceń w stosunku do czujnika szynowego. Wpływ zakłóceń będzie inny dla stanu czujnika, gdy w pobliżu nie ma osi a inny, gdy w strefie działania czujnika znajduje się oś. W związku z powyższym zakłócenia ze względu na pochodzenie można podzielić na: prądy płynące w tokach szynowych (powrotny prąd trakcyjny i prądy wynikające z rezonansów w sieci trakcyjnej), pola magnetyczne (stałe i zmienne) generowane przez elementy taboru (np. hamulce szynowe, hamulce wiroprądowe, elektryczne silniki trakcyjne, przetwornice wirowe). 2. WPŁYW ZAKŁÓCEŃ NA LICZNIKI OSI Konsekwencją oddziaływania pól magnetycznych o natężeniach przekraczających wartości dopuszczalne na czujniki szynowe jest negatywny wpływ na pracę liczników osi. Może to objawiać się miedzy innymi: przechodzeniem liczników w stany awaryjne wymagające manualnych resetów, niezbilansowaniem się osi przejeżdżającego taboru, a w ostateczności błędnym wskazania niezajętości/zajętości toru. Każde z wymienionych zagrożeń będzie miało negatywny wpływ na prowadzenie ruchu pociągów, a w skrajnych przypadkach może prowadzić nawet do wypadków. W związku z tym konieczne jest przeprowadzanie badań poziomów natężeń emisji pól magnetycznych w przypadku wprowadzania do eksploatacji nowego jak również modernizowanego taboru. Pozwoli to na wyeliminowanie źródeł zakłóceń pochodzących od pojazdów już na etapie badań homologacyjnych. 3. BADANIE NATĘŻENIA PÓL MAGNETYCZNYCH POCHODZĄCYCH OD TABORU Mając na uwadze ww. problematykę w Instytucie Kolejnictwa stworzono stanowisko do badanie pól magnetycznych generowanych przez tabor. Wykonane jest ono zgodnie z zaleceniami technicznej specyfikacji CLC/TS :2010. Pomiar przeprowadza się w trzech płaszczyznach (X,Y,Z) Rys.2 przy pomocy specjalnie do tego celu zaprojektowanej anteny Rys.3. Badanie polega na wykonaniu sekwencji przejazdów badanym taborem nad czujnikiem i rejestracji natężeń generowanych pól 30

pokładowe załączone itd. Rys. 2 Płaszczyzny pomiarowe Rys.

jest analiza FFT przy zastosowaniu specjalistycznego oprogramowania. Wyniki badań zestawia się z wartościami granicznymi określonymi w ww.

3 magnetycznych. Próby przeprowadza się w różnych konfiguracjach pracy pojazdu takich jak: przejazd z różnymi prędkościami, hamowanie, wszystkie urządzenia pokładowe załączone itd. Rys. 2 Płaszczyzny pomiarowe Rys. 3 Przykładowa antena pomiarowa Dane pomiarowe następnie są przesyłane do przetwornika, a później do komputera pomiarowego i przeprowadzana jest analiza FFT przy zastosowaniu specjalistycznego oprogramowania. Wyniki badań zestawia się z wartościami granicznymi określonymi w ww. specyfikacji technicznej dla każdej z mierzonych płaszczyzn. Przykładowe wyniki pomiarów natężenia pól magnetycznych zaprezentowano na Rys.4 6. Kolorem niebieskim zobrazowano pomierzone dane, a kolorem czerwonym wartości graniczne dla każdej z trzech płaszczyzn. Rys. 4 Przykładowe rejestracje natężenia pól magnetycznych w płaszczyźnie X 31

4 Rys. 5 Przykładowe rejestracje natężenia pól magnetycznych w płaszczyźnie Y Rys. 6 Przykładowe rejestracje natężenia pól magnetycznych w płaszczyźnie X PODSUMOWANIE W świetle ogólnej tendencji wprowadzania coraz powszechniej liczników osi oraz zastępowania nimi obwodów torowych, zagadnienie badania wpływu pól magnetycznych na liczniki osi jest jak najbardziej aktualne i powinno się je wykonywać dla całego spektrum taboru poruszanego się po polskiej sieci kolejowej. Zaprezentowane metoda badania natężeń pól magnetycznych spełnia wymagania technicznej specyfikacji CLC/TS :2010 i pozwala na jednoznaczne określenie czy badany pojazd może negatywnie wpływać na działanie czujników koła, a w konsekwencji samych liczników osi. Działania takie wyeliminują tabor negatywnie wpływający na działanie liczników osi, a tym samym pozwolą na ograniczenie zakłóceń w ruchu pociągów umożliwiając łatwiejsze zarządzanie ruchem kolejowym. Streszczenie Postawą bezpiecznego i niezakłóconego kierowania ruchem pociągów na linii kolejowej jest kontrola niezajętości toru tak, aby na każdym z kontrolowanych odcinków toru mógł znajdować się tylko jeden pociąg. Sprawdzenie obecności taboru na określonym odcinku toru odbywa się za pośrednictwem obwodów torowych lub liczników osi. W artykule scharakteryzowano problematykę wpływu pól magnetycznych na liczniki osi i jego wpływ na zarządzanie ruchem kolejowym. 32

5 The consequences of influence of magnetic fields on axle counters Abstract The basis of the safe and uninterrupted train traffic control is track occupancy detection so that on each of the controlled sections of the track could be only one train. Checking the presence of rolling stock on a particular section of the track is realised either via track circuits or axle counters. The article concerns the influence of magnetic fields on axle counters and its impact on a railway traffic management. BIBLIOGRAFIA 1. PN-EN 50238: Zastosowania kolejowe. Kompatybilność pomiędzy taborem urządzeniami wykrywania pociągu. Wiadomości ogólne. 2. CLC/TS :2010: Zastosowania kolejowe. Kompatybilność pomiędzy taborem urządzeniami wykrywania pociągu. Kompatybilność z licznikami osi. 3. Dyrektywa 2004/108/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia r. w sprawie zbliżenia ustawodawstwa Państw Członkowskich odnoszących się do kompatybilności elektromagnetycznej oraz uchylająca dyrektywę 89/336/EWG (Dz. U. UE L390/23 PL). 4. PN-EN :2009 Zastosowania kolejowe - Kompatybilność elektromagnetyczna -- Część 3-2: Tabor Aparatura. 5. PN-EN :2010 Zastosowania kolejowe - Kompatybilność elektromagnetyczna -- Część 3-1: Tabor -- Pociąg i kompletny pojazd. 6. Adamski D.,Białoń A., Pajka P., Badanie kompatybilności elektromagnetycznej taboru z urządzeniami wykrywania pociągu z uwzględnieniem normy EN Problemy Kolejnictwa, z.152., Warszawa Określenie dopuszczalnych poziomów i parametrów zakłóceń dla urządzeń sterowania ruchem kolejowym. Praca IK 4430/10. Warszawa

Podobne dokumenty

PROBLEMATYKA ODPORNOŚCI NA ZAKŁÓCENIA CZUJNIKÓW KOŁA WYKORZYSTYWANYCH W URZĄDZENIACH SRK

ADAMSKI Dominik 1 BIAŁOŃ Andrzej 2 FURMAN Juliusz 3 KAZIMIERCZAK Andrzej 4 Zakłócenia,Czujniki koła, Dopuszczalne parametry zakłóceń, Badania PROBLEMATYKA ODPORNOŚCI NA ZAKŁÓCENIA CZUJNIKÓW KOŁA WYKORZYSTYWANYCH