РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2014 года по МПК B61L3/12 

Настоящее изобретение касается рельсового транспортного средства, снабженного по меньшей мере одной направленной к рельсовому пути антенной для транспортных средств системы обеспечения безопасности поезда.

Рельсовые транспортные средства указанного рода общеизвестны, при этом антенны соответствующих рельсовых транспортных средств обычно служат для передачи данных между расположенным в рельсовом пути путевым устройством, например, в виде бализы (путевого датчика), и рельсовым транспортным средством. В зависимости от соответствующей системы обеспечения безопасности или, соответственно, воздействия поезда, а также вида соответствующего путевого устройства при этом могут применяться различного рода антенны для транспортных средств.

Направленные к рельсовому пути антенны для транспортных средств, т.е. по существу направленные вниз антенны для транспортных средств, могут, в частности, в зависимости от вида соответствующего транспортного средства иметь проблему возможного воздействия электрических помех. Так, у таких рельсовых транспортных средств, которые получают необходимую для их поступательного движения энергию из надземной линии или контактного рельса, на практике происходит неизбежное электрическое искрообразование между находящимся на транспортном средстве токоприемником и контактным проводом или, соответственно, контактным рельсом, из-за чего создаются переходные помехи в тяговом токе. При этом переходными помехами называются непериодические помехи, которые часто имеют сравнительно крутой фронт нарастания, а также сравнительно высокие пиковые значения. Соответствующие переходные помехи также вызываются включением и выключением главного выключателя снабженного электродвигательным приводом рельсового транспортного средства. Во время движения искрообразование между контактным проводом и токоприемником возникает, в частности, при разрывах непрерывности контактного провода, например, при переезде мест ответвления или мест разделения фаз.

Феномены, создающие описанные искры, генерируют подобно генератору помех, очень широкополосный, переходный спектр помех, который накладывается на тяговый ток и обратный ток, то есть течет в надземную линию или, соответственно, контактный провод и в рельсы. При этом электрическая цепь переходных токов помех замыкается через паразитные емкости между контактной сетью и рельсом. Накладывающаяся на обратный ток доля искрового спектра помех может теперь, в частности, оказывать воздействие на такие системы обеспечения безопасности поездов, которые работают с антеннами для транспортных средств, направленными к рельсовому пути.

Кроме того, переходные помехи, вызванные эксплуатацией других рельсовых транспортных средств, в случае когда несколько рельсовых транспортных средств находятся на одном и том же участке питания от тяговой подстанции, через переходные обратные токи в рельсах могут также создавать помехи в системе обеспечения безопасности поезда или, соответственно, в антеннах для транспортных средств других рельсовых транспортных средств. Это означает, что соответствующие помехи, в принципе, могут также воздействовать на такие рельсовые транспортные средства, которые сами не снабжены электродвигательным приводом.

В основу настоящего изобретения положена задача предложить рельсовое транспортное средство, снабженное по меньшей мере одной направленной к рельсовому пути антенной для транспортных средств, с помощью которого повышается помехоустойчивость системы обеспечения безопасности поезда.

Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью рельсового транспортного средства, снабженного по меньшей мере одной направленной к рельсовому пути антенной для транспортных средств системы обеспечения безопасности поезда, при этом кузов вагона рельсового транспортного средства и расположенная в области конца рельсового транспортного средства ось электрически соединены посредством емкостного соединения, и указанная по меньшей мере одна антенна для транспортных средств расположена на большем расстоянии от конца рельсового транспортного средства, чем электрически соединенная с кузовом вагона ось.

Предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство отличается таким образом тем, что кузов вагона и расположенная в области конца рельсового транспортного средства ось электрически соединены посредством емкостного соединения. При этом формулировка «кузов вагона рельсового транспортного средства» в рамках описания настоящего изобретения включает в себя также такие рельсовые транспортные средства, которые состоят из нескольких вагонов или, соответственно, частей вагонов. В этом случае речь идет о кузове вагона рельсового транспортного средства, который электрически соединен с осью посредством емкостного соединения, то есть о вагонном кузове одного из вагонов или, соответственно, одной из частей вагона рельсового транспортного средства.

В основу изобретения положена основополагающая идея о том, чтобы направлять спектр помех в обратном токе не по активной стороне антенны для транспортных средств к полотну железной дороги, а по пассивной стороне антенны для транспортных средств, т.е. над антенной для транспортных средств, в кузове вагона в продольном направлении. При этом следует учитывать, что антенны для транспортных средств обычно обладают исключительным направленным действием и сравнительно нечувствительны в направлении вверх к кузову вагона благодаря различным мерам, таким как, например, соответствующее экранирование.

Но, как правило, однако, нежелательно, с целью перенаправления переходных токов помех также направлять тяговый ток через кузов вагона и, например, на ведущей тележке снова передавать в рельсы. Недостаток при этом, в частности, заключался бы в том, что также токи других рельсовых транспортных средств втягивались бы в кузов вагона. Поэтому в соответствии с изобретением посредством емкостного соединения между кузовом вагона рельсового транспортного средства и расположенной в области конца рельсового транспортного средства оси осуществляется предпочтительным образом разделение токовых цепей для переходного, высокочастотного тока и низкочастотного рабочего тока с частотой, равной, например, 50 Гц.

В соответствии с изобретением антенна для транспортных средств расположена на большем расстоянии от конца рельсового транспортного средства, чем электрически соединенная с кузовом вагона ось. Это значит, что указанная по меньшей мере одна антенна для транспортных средств в направлении взгляда от конца рельсового транспортного средства расположена позади оси, электрически соединенной с кузовом вагона посредством емкостного соединения. В результате этого переходные токи помех передаются через емкостное соединение в кузов вагона и таким образом проходят направленную на рельсовый путь, расположенную в области, находящейся ниже кузова вагона, антенну для транспортных средств по ее пассивной стороне. Это перенаправление тока помех через кузов вагона приводит к тому, что ток помех в рельсах под рельсовым транспортным средством соответственно уменьшается, так что на антенну для транспортных средств воздействует значительно меньшее магнитное поле помех. В результате это приводит, таким образом, к значительному улучшению или, соответственно, повышению помехоустойчивости антенны для транспортных средств и вместе с тем также всей системы обеспечения безопасности поезда в отношении высокочастотных, в частности переходных помех.

В соответствии с одним из особенно предпочтительных усовершенствованных вариантов осуществления предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство выполнено таким образом, что емкостное соединение включает в себя электрически включенный между кузовом вагона и осью конденсатор, а также предусмотренный на оси заземляющий контакт. При этом речь идет предпочтительным образом об особенно простой, использующей собственно испытанные компоненты реализации емкостного соединения.

Предпочтительно предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство может быть также усовершенствовано таким образом, чтобы емкостное соединение обладало емкостью, которая согласована с индуктивностью электрического соединения между кузовом вагона и осью таким образом, чтобы результирующий колебательный контур имел резонансную частоту в диапазоне передаваемой частоты антенны для транспортных средств. Это значит, что емкость емкостного соединения выбрана таким образом, что она в сочетании с индуктивностью подводящего провода к оси, т.е., например, к заземляющему контакту, образовывала колебательный контур, резонансная частота которого находилась бы в диапазоне передаваемой частоты антенны для транспортных средств. При этом образованный емкостным соединением, а также индуктивностью электрического соединения электрический колебательный контур или, соответственно, отсасывающий контур при релевантной частоте, т.е. при передаваемой частоте антенны для транспортных средств, обладает особенно низким комплексным сопротивлением. Благодаря этому емкостное заземление предпочтительным образом расширяется до «заземления отсасывающим контуром», которое предпочтительно способствует отводу токов с частотами в диапазоне передаваемой частоты антенны для транспортных средств. Это предпочтительно, так как благодаря этому перенаправление переходных или, соответственно, вообще высокочастотных токов через кузов вагона и вместе с тем из активной области антенны для транспортных средств становится возможным также для таких систем обеспечения безопасности поездов, передаваемая частота которых или, соответственно, передаваемые частоты которых находятся в мегагерцном диапазоне. Благодаря этому может быть достигнуто улучшение помехоустойчивости, например, также для европейской системы обеспечения безопасности поездов ETCS (European Train Control System, единая европейская система безопасности поездов), канал приема которой работает в частотном диапазоне около 4,2 МГц.

Предпочтительно предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство может быть выполнено таким образом, чтобы кузов вагона и расположенная в области другого конца рельсового транспортного средства другая ось были электрически соединены посредством другого емкостного соединения. Это дает то преимущество, что для высокочастотных переходных токов помех предоставляется хорошо заданная цепь обратного тока через кузов вагона рельсового транспортного средства в двух направлениях.

Предпочтительно предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство при этом также усовершенствовано таким образом, что по меньшей мере одна другая антенна для транспортных средств расположена на большем расстоянии от другого конца рельсового транспортного средства, чем электрически соединенная с кузовом вагона другая ось. Это дает то преимущество, что обеспечивается симметричное расположение относительно двух концов рельсового транспортного средства, так возможно независимое от направления движения и вместе с тем особенно гибкое использование рельсового транспортного средства. При этом следует учитывать, что антенны для транспортных средств систем обеспечения безопасности поездов обычно в направлении взгляда по направлению движения расположены в передней области рельсового транспортного средства, чтобы обеспечивать возможность как можно более ранней передачи данных к рельсовому транспортному средству. В указанном варианте осуществления предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства высокочастотные токи помех, предпочтительно независимо от направления движения рельсового транспортного средства, направляются в кузов вагона рельсового транспортного средства перед соответственно активной в зависимости от направления движения антенной для транспортных средств, благодаря чему предпочтительным образом возможно значительное уменьшение магнитных полей помех, воздействующих на соответствующую антенну для транспортных средств.

По другому особенно предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства другое емкостное соединение включает в себя электрически включенный между кузовом вагона и другой осью другой конденсатор, а также предусмотренный на другой оси другой заземляющий контакт. Аналогично соответствующим вариантам осуществления, связанным с емкостным соединением, речь идет при этом об особенно простом и одновременно надежном варианте осуществления другого емкостного соединения.

Предпочтительно предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство может быть также усовершенствовано таким образом, чтобы другое емкостное соединение обладало емкостью, которая была бы согласована с индуктивностью электрического соединения между кузовом вагона и другой осью таким образом, чтобы результирующий другой колебательный контур имел резонансную частоту в диапазоне передаваемой частоты другой антенны для транспортных средств. В соответствии с аналогичными вариантами осуществления, связанными с соответствующим усовершенствованием предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства в отношении емкостного соединения, при этом также для частот помех в мегагерцном диапазоне может осуществляться эффективное перенаправление соответствующих токов помех через кузов вагона рельсового транспортного средства. Для этого заземление кузова вагона через другое емкостное соединение и другую ось выполнено в виде электрического отсасывающего контура.

Предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство может, в принципе, представлять собой рельсовое транспортное средство, снабженное любым собственно известным приводом. Сюда относятся наряду со снабженными электродвигательным приводом транспортными средствами, например, также дизельные транспортные средства, паровозы или транспортные средства, снабженные водородным приводом. Как уже упомянуто выше, как известно, транспортные средства, не имеющие собственного электродвигателя, могут быть также подвержены воздействию токов помех, которые создаются посторонними транспортными средствами.

По другому особенно предпочтительному варианту осуществления предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство снабжено электродвигательным приводом и включает в себя трансформатор, соединяемый через токоприемник с контактным проводом. Это является предпочтительным, так как соответствующие снабженные электродвигательным приводом рельсовые транспортные средства, снабжаемые переменным напряжением, вследствие соединения с контактным проводом в особенной степени подвержены воздействию переходных помех, и поэтому для таких рельсовых транспортных средств достигается особенно выраженное улучшение помехоустойчивости антенны для транспортных средств или, соответственно, системы обеспечения безопасности поезда.

По другому особенно предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства кузов вагона и ветвь цепи обратного тока трансформатора соединены электрически посредством первого дополнительного емкостного соединения. Благодаря этому может предпочтительным образом достигаться еще большее уменьшение токов помех в области, находящейся ниже антенны для транспортных средств, так что помехоустойчивость антенны для транспортных средств или, соответственно, системы обеспечения безопасности поезда предпочтительным образом еще более повышается. Для достижения наилучшего возможного эффекта дополнительное емкостное соединение должно быть предпочтительно выполнено так, чтобы первый дополнительный конденсатор с низкой индуктивностью закольцовывался или, соответственно, располагался между ветвью цепи обратного тока или, соответственно, электропроводкой обратного тока трансформатора и кузовом вагона. Это может происходить, например, таким образом, чтобы электропроводка обратного тока направлялась непосредственно через первый дополнительный конденсатор, в то время как другой контакт первого дополнительного конденсатора поверхностно, например, посредством короткого токопровода, соединялся с кузовом вагона.

Предпочтительно предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство может быть также выполнено таким образом, чтобы кузов вагона и сторона высокого напряжения трансформатора были электрически соединены посредством второго дополнительного емкостного соединения. Аналогично вариантам осуществления, связанным с первым дополнительным емкостным соединением, дополнительно или альтернативно этому также посредством второго дополнительного емкостного соединения может осуществляться целенаправленная передача переходных токов помех, имеющих свое происхождение в контактном проводе или, соответственно, в соответствующем рельсовом транспортном средстве или, соответственно, их взаимодействии, в кузов вагона рельсового транспортного средства.

По другому особенно предпочтительному варианту осуществления предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство усовершенствовано таким образом, что рельсовое транспортное средство снабжено электродвигательным приводом со снабжаемой постоянным током тяговой установкой. При этом тяговая установка наряду по меньшей мере с одним преобразователем тягового тока включает в себя при необходимости включенный перед преобразователем тягового тока сетевой фильтр. Указанное предпочтительное усовершенствование предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства является предпочтительным, так как соответствующие снабженные электродвигательным приводом рельсовые транспортные средства, снабжаемые постоянным напряжением, вследствие соединения с контактным проводом так же, как и описанные ранее транспортные средства, снабжаемые переменным напряжением, подвержены воздействию переходных помех, и поэтому для таких рельсовых транспортных средств также может достигаться особенно выраженное улучшение помехоустойчивости антенны для транспортных средств или, соответственно, системы обеспечения безопасности поезда.

Предпочтительно предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство при этом также выполнено так, что кузов вагона и ветвь цепи обратного тока тяговой установки электрически соединены посредством третьего дополнительного емкостного соединения.

По другому особенно предпочтительному усовершенствованному варианту осуществления предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства кузов вагона и сторона высокого напряжения входа тяговой установки электрически соединены посредством четвертого дополнительного емкостного соединения.

Преимущества двух вышеназванных предпочтительных усовершенствований предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства в случае снабжения постоянным напряжением соответствуют по существу уже описанным выше предпочтительным усовершенствованиям предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства в случае снабжения переменным напряжением, так что в этой связи ссылаемся на соответствующие приведенные выше рассуждения. Следует указать, что рельсовое транспортное средство может также представлять собой многосистемное транспортное средство, которое предназначено как для снабжения переменным напряжением, так и для снабжения постоянным напряжением.

Антенна для транспортных средств может представлять собой, в принципе, антенну для транспортных средств любой системы обеспечения безопасности поезда. Существенным при этом является только то, что антенна для транспортных средств направлена на рельсовый путь, т.е. обычно расположена под кузовом вагона или на тележке, чтобы обеспечивать возможность связи с расположенным в рельсовом пути путевым устройством. Путевое устройство может при этом представлять собой, в частности, бализу (путевой датчик), например, национальной испанской системы безопасности поездов ASFA (Anuncio de Señales y Frenado Automático, система сигнализации и автоматического торможения).

По другому особенно предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства по меньшей мере одна антенна для транспортных средств представляет собой антенну для транспортных средств европейской системы обеспечения безопасности поездов ETCS (European Train Control System, единая европейская система безопасности поездов). Это предпочтительно, потому что оказалось, что ETCS также обладает чувствительностью к токам помех в рельсовых путях. При этом следует учитывать, что помехи в ETCS обычно приводят к принудительному торможению соответствующего транспортного средства, из-за чего могут возникать значительные задержки и нарушение движения железнодорожного транспорта. Предпочтительным образом предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство обеспечивает, таким образом, возможность улучшения посредством транспортного средства помехоустойчивости этой сравнительно новой, предусмотренной для всей Европы системы обеспечения безопасности поездов.

По другому особенно предпочтительному усовершенствованному варианту осуществления предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство представляет собой электрический моторвагонный поезд. Это предпочтительно, так как, в частности, также у электрических моторвагонных поездов с распределенной тягой могут наблюдаться помехи антенны для транспортных средств или, соответственно, соответствующей системы обеспечения безопасности поезда, вызванные высокочастотными токами помех в рельсах.

Ниже изобретение поясняется подробнее на одном из примеров осуществления. В этой связи на фигуре 1, на упрощенном схематичном изображении показан один из примеров осуществления предлагаемого изобретением рельсового транспортного средства.

На фигуре 1 изображено рельсовое транспортное средство 1 в виде электрического моторвагонного поезда. При этом в целях наглядности изображена только половина этого поезда. Рельсовое транспортное средство 1 включает в себя хвостовой вагон 2, трансформаторный вагон 3, а также только частично изображенный средний вагон 4. Вагоны 2, 3, 4 включают в себя соответственно кузов 5a, 5b, 5c вагона, а также тележки 6a, 6b, 6c, 6d, 6e с осями или, соответственно, колесами 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i, 7j.

Следует подчеркнуть, что приведенное на фигуре изображение представляет собой сильно упрощенное исключительно с целью пояснения изобретения схематичное изображение. Кроме того, следует указать, что кузова 5a, 5b, 5c вагонов 2, 3, 4 рельсового транспортного средства 1 ниже в своей совокупности называются также кузовом вагона. Это имеет смысл, с одной стороны, в том плане, что описанное с помощью этого примера осуществления изобретение может также применяться для рельсовых транспортных средств с проходным кузовом вагона; кроме того, кузова 5a, 5b, 5c вагонов 2, 3, 4 в примере осуществления, показанном на фигуре, электрически соединены друг с другом посредством эквипотенциальных проводов 12a, 12b, так что и в этом отношении с электрической точки зрения они могут рассматриваться как одно целое.

В соответствии с изображением фигуре трансформаторный вагон 3 через токоприемник 15 электрически соединен с контактным проводом 35. Забираемая из контактного провода 35 электрическая энергия подается при этом через главный выключатель 14 на сторону высокого напряжения трансформатора 13 рельсового транспортного средства 1. При этом речь идет, таким образом, об обычном соединении электродвигателей снабженного электродвигательным приводом, питаемого переменным током рельсового транспортного средства с контактным проводом 35 или, соответственно, соответствующей сетью высокого напряжения.

Следует указать, что следующие варианты осуществления по существу аналогично относятся к случаю снабженного электродвигательным приводом рельсового транспортного средства, снабжаемого постоянным напряжением, например постоянным напряжением, равным 600 В, 750 В, 1,5 кВ или 3 кВ. В этом случае на фигуре 1 по существу только трансформатор 1 должен быть заменен тяговой установкой, которая наряду по меньшей мере с одним преобразователем тягового тока при необходимости включает в себя включенный перед преобразователем тягового тока сетевой фильтр, при этом прочие ее компоненты остаются практически неизменными. Кроме того, рельсовое транспортное средство может представлять собой также многосистемное транспортное средство, которое предназначено как для снабжения постоянным напряжением, так и для снабжения переменным напряжением, причем следующие примеры осуществления соответственно применимы для обеих систем.

Трансформаторный вагон 3 или, соответственно, оси 7f и 7g трансформаторного вагона 3 снабжены заземляющими контактами 10a, 10b для рабочего заземления. Кроме того, на оси 7j среднего вагона 4 предусмотрен заземляющий контакт 11 для защитного заземления.

При одном только наличии вышеназванных компонентов переходные помехи, которые возникают между токоприемником 15 и контактным проводом 35, через паразитные емкости C_P и C_D попадают на кузов 5b трансформаторного вагона 3. Оттуда передаваемый таким образом через емкость высокочастотный ток помех через эквипотенциальный провод 12b тек бы к среднему вагону и через заземляющий контакт защитного заземления 11 попадал бы на рельсы 30. Кроме того, токи помех также непосредственно через главный выключатель 14 или, в частности, если главный выключатель 14 открыт, через паразитную емкость C_HS главного выключателя 14, а также через паразитную емкость C_TR обмотки трансформатора 13 и заземляющие контакты для рабочего заземления 10a, 10b попадал бы на рельсы 30. Если соответствующий ток помех проходит рельсы или, соответственно, рельсовый путь 30 на высоте антенны 25 для транспортных средств системы обеспечения безопасности поезда, окружающее ток помех магнитное поле воздействует на антенну 25 для транспортных средств. В зависимости от модуляции, частотного диапазона и амплитуды передачи сигнала системы обеспечения безопасности поезда, к которой принадлежит антенна 25 для транспортных средств, при наложении этого переходного магнитного поля на полезное магнитное поле антенны 25 для транспортных средств могут происходить помехи в канале приема системы обеспечения безопасности поезда.

Воздействию токов помех описанного выше рода подвержены, в частности, электрические моторвагонные поезда, эксплуатируемые с переменным и/или постоянным током с распределенной тягой. Кроме того, в частности, восприимчивыми к соответствующим помехам являются такие виды систем обеспечения безопасности поездов, которые в данный момент времени работают не с двумя, а только с одной антенной для транспортных средств. Причиной этого является то, что при использовании только одной антенны для транспортных средств возможность синфазного подавления полей помех отсутствует. Соответствующие системы обеспечения безопасности поездов, которые соответственно снабжены только активной антенной для транспортных средств, обычно используют бализы, расположенные в полотне железной дороги.

Чтобы теперь повысить помехоустойчивость соответствующих систем обеспечения безопасности поездов, кузов 5a, 5b, 5c вагона рельсового транспортного средства 1 и расположенная в области конца рельсового транспортного средства 1 ось 7a электрически соединены посредством емкостного соединения. При этом емкостное соединение включает в себя электрически включенный между кузовом 5a, 5b, 5c вагона и осью 7a конденсатор 16, а также предусмотренный на оси 7a заземляющий контакт 17. Это значит, что первая ось 7a рельсового транспортного средства 1 через конденсатор 16 соединена с кузовом 5a, 5b, 5c вагона рельсового транспортного средства 1. Предпочтительно кроме этого также другая ось в области не изображенного на фигуре другого конца рельсового транспортного средства также снабжена другим заземляющим контактом, и посредством этого другого заземляющего контакта также соединена с кузовом 5a, 5b, 5c вагона рельсового транспортного средства 1.

В соответствии с изображением фигуры антенна 25 для транспортных средств относительно проходящего влево направления движения расположена позади оси, электрически соединенной с кузовом 5a вагона рельсового транспортного средства 1, т.е. антенна 25 для транспортных средств находится на большем расстоянии от конца рельсового транспортного средства 1, в области которого она расположена, чем электрически соединенная с кузовом 5a вагона ось 7a. При этом антенна 25 для транспортных средств по причине площади предпочтительно расположена после первой тележки 6a рельсового транспортного средства 1.

В качестве другой меры, служащей для уменьшения токов помех, воздействующих на антенну 25 для транспортных средств, кузов 5b трансформаторного вагона 3 и ветвь цепи обратного тока трансформатора 13 электрически соединены посредством первого дополнительного емкостного соединения. Для этого предусмотрены первые дополнительные конденсаторы 19a и 19b. Таким образом, первые дополнительные конденсаторы 19a, 19b способствуют тому, чтобы высокочастотные токи из ветви цепи обратного тока трансформатора 13 также передавались в кузов 5a, 5b, 5c вагона рельсового транспортного средства 1.

Альтернативно или дополнительно к описанным выше мерам на фигуре 1, кроме того, показана также возможность электрического соединения кузова 5a, 5b, 5c вагона рельсового транспортного средства 1 и стороны высокого напряжения транспортного средства 13 посредством второго дополнительного емкостного соединения. При этом второе дополнительное емкостное соединение включает в себя второй дополнительный конденсатор 20, представляющий собой конденсатор высокого напряжения. Благодаря этому высокочастотные токи помех уже на стороне высокого напряжения трансформатора 13 передаются в кузов 5a, 5b, 5c вагона рельсового транспортного средства 1 или, соответственно, точнее, в кузов 5b трансформаторного вагона 3.

Образующиеся с учетом описанных выше мер цепи переходного тока помех обозначены на фигуре соответствующими небольшими стрелками. Так, переходные токи помех, которые воздействуют от крышного оборудования через емкость на кузов 5b трансформаторного вагона 3, из-за индуктивной связи между кузовом 5b трансформаторного вагона 3 и контактным проводом 35 предпочтительно остаются в кузове 5b трансформаторного вагона 3. Через эквипотенциальный провод 12a токи помех попадают затем в хвостовой вагон 2 и там текут через конденсатор 16 и заземляющий контакт 17 в рельсы или, соответственно, рельсовый путь 30.

Доля переходных токов помех, которая течет через емкость C_TR обмотки трансформатора 13, попадает через первые дополнительные конденсаторы 19a, 19b между цепью обратного тока трансформатора 13 и кузовом 5b трансформаторного вагона 3 на кузов 5b вагона, и оттуда снова течет через эквипотенциальный провод 12a, а также конденсатор 16 и заземляющий контакт 17 в рельсы 30. Если дополнительно или альтернативно к первым дополнительным конденсаторам 19a, 19b в обратной токовой цепи рабочего тока располагается второй дополнительный конденсатор 20 в цепи высокого напряжения трансформатора 13, высокочастотная доля тока направляется здесь также по цепи через эквипотенциальный провод 12a, кузов 5a вагона, конденсатор 16, а также заземляющий контакт 17 и ось 7a в рельсы или, соответственно, рельсовый путь 30.

Здесь следует еще раз указать, что на фигуре изображена только часть рельсового транспортного средства 1. Поскольку рельсовое транспортное средство 1 включает в себя другой трансформаторный вагон, в отношении предусмотренных компонентов этот вагон предпочтительно соответствует показанному трансформаторному вагону 3. То же самое аналогично справедливо в отношении конструкции другого хвостового вагона рельсового транспортного средства 1.

В описанных ранее случаях переходный ток помех вследствие индуктивной связи с надземной линией, т.е. с контактным проводом 25, и обладающим очень низким сопротивлением, хорошо проводящим кузовом 5a, 5b, 5c вагона в качестве цепи обратного тока, предпочитает, таким образом, кузов 5a, 5b, 5c вагона, так что только лишь небольшая часть тока помех течет под рельсовым транспортным средством 1 в рельсы 30. Из-за того, что антенна 25 для транспортных средств расположена позади емкостного заземления кузова 5a, 5b, 5c вагона, т.е. позади емкостного соединения между кузовом 5a вагона и осью 7a, на антенну 25 для транспортных средств воздействует значительно меньшее магнитное поле помех, так как ток помех в области рельсов или, соответственно, рельсового пути 30 под рельсовым транспортным средством 1 соответственно уменьшился вследствие перенаправления, в частности, переходных токов помех через кузов 5a, 5b, 5c вагона. Благодаря этому предпочтительным образом помехоустойчивость соответствующей системы обеспечения безопасности поезда значительно улучшается.

Чтобы соответствующим образом также улучшить помехоустойчивость антенн для транспортных средств с высокими передаваемыми частотами, т.е., например, в мегагерцном диапазоне, емкостное соединение предпочтительно обладает емкостью, которая согласована с индуктивностью 18 электрического соединения между кузовом 5a хвостового вагона 2 и осью 7a таким образом, что результирующий колебательный контур имеет резонансную частоту в диапазоне передаваемой частоты антенны 25 для транспортных средств. Без осуществления соответствующего согласования индуктивность соединительной линии между конденсатором 16 и заземляющим контактом колес или, соответственно, заземляющим контактом 17 при высоких частотах образовали бы слишком высокое комплексное сопротивление, так что отвод помех через конденсатор 16 при известных обстоятельствах больше не осуществлялся бы удовлетворительным образом.

Благодаря согласованию емкости конденсатора 16 с индуктивностью 18 соединительной линии теперь осуществляется согласованное с передаваемой частотой или, соответственно, частотой сигнализации антенны 25 для транспортных средств «заземление отсасывающим контуром». Благодаря этому надежным образом обеспечивается отвод токов помех также для высоких частот, например, в мегагерцном диапазоне. Это дает то преимущество, что становится возможным повышение помехоустойчивости, например, также для европейской системы обеспечения безопасности поездов ETCS, которая работает в канале приема в частотном диапазоне около 4,2 МГц.

Следует указать, что описанный принцип согласованного отсасывающего контура соответствующим образом может также применяться, в принципе, в отношении первых дополнительных конденсаторов 19a, 19b или, соответственно, в отношении второго дополнительного конденсатора 20. Это относится, в частности, к случаю, когда соединение с низкой индуктивностью между высоковольтным или, соответственно, проводом обратного тока и кузовом 5a, 5b, 5c вагона является невозможным, так как, например, необходимы межсистемные линии к первым дополнительным конденсаторам 19a, 19b или ко второму дополнительному конденсатору 20.

Ниже в качестве примера описывается, как может осуществляться согласование емкости емкостного соединения, т.е. конденсатора 16, с индуктивностью 18 электрического соединения между кузовом 5a вагона и осью 7a. Так, например, это может происходить таким образом, чтобы для серии транспортных средств - предпочтительно на первом построенном транспортном средстве - однократно определялась емкость 16, т.е. емкость отсасывающего контура. Для этого может быть сначала расчетным путем определена емкость 16 при оценочной индуктивности линии, равной, например, 1 мкГн/м, соединительной линии к заземляющему контакту 17 и имеющейся частоте приема системы обеспечения безопасности поезда по следующей формуле:

где C означает емкость, L - индуктивность, а f - частоту приема или, соответственно, передаваемую частоту системы обеспечения безопасности поезда.

Затем конденсатор с определенной таким образом емкостью может быть введен в соединительную линию к заземляющему контакту колес или, соответственно, заземляющему контакту 17 или, соответственно, закольцован. При этом должна точно воспроизводиться реальная ситуация монтажа конденсатора 16 для серийного решения, чтобы одновременно учитывать влияние паразитных емкостей и индуктивностей уже в опытной конструкции. В одном из опытов может затем определяться резонансная частота полученного таким образом колебательного контура. Это может происходить, например, таким образом, чтобы подводящий провод к заземляющему контакту 17 был обмотан проводом, который накоротко замыкает выход контрольного генератора с внутренним сопротивлением, равным, например, 50 Ом. Напряжение на конденсаторе 16 снимается и измеряется, что, например, может осуществляться посредством осциллоскопа и предвключенной щуповой головки 10:1 с внутренним сопротивлением 10 МОм. Путем варьирования частоты определяется максимум напряжения в конденсаторе 16 и считывается соответствующая частота. С учетом паразитной емкости щуповой головки теперь может быть точно определена индуктивность линии. Тогда при повторном измерении с конденсатором 16, обладающим соответственно измененной емкостью, частота, при которой наступает максимум напряжения, должна по существу совпадать с передаваемой частотой системы обеспечения безопасности поезда.

В общем, следует стремиться к тому, чтобы допуски конструктивных элементов у различных транспортных средств одной серии были как можно меньше, чтобы описанный выше процесс согласования был необходим только один раз. Это может достигаться для индуктивности линии за счет сохранения постоянной длины емкостного соединения, а также за счет одинакового пути прокладки через хомуты для крепления кабеля к контакту 17 заземления. Предпочтительно конденсатор 16 должен, кроме того, обладать наименьшим возможным допуском, а также температурным и долговременным дрейфом.

Так как добротность отсасывающего контура является сравнительно низкой, т.е. отсутствует слишком сильное увеличение высоты резонансной кривой, это дает тот эффект или, соответственно, преимущество, что в этом случае отсасывающий контур обладает широкополосным действием, и допуски или, соответственно, дрейфы конструктивных элементов оказывают сравнительно небольшое влияние на эффективность схемы.

В соответствии с описанным ранее примером осуществления предлагаемое изобретением рельсовое транспортное средство позволяет путем сравнительно простых и связанных со сравнительно небольшими затратами мер, осуществляемых на транспортном средстве, значительно улучшать помехоустойчивость направленных на рельсовый путь антенн для транспортных средств или, соответственно, соответствующих систем обеспечения безопасности поездов.

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам. Рельсовое транспортное средство снабжено по меньшей мере одной направленной к рельсовому пути антенной системы обеспечения безопасности поезда. Кузов вагона рельсового транспортного средства и расположенная в области конца рельсового транспортного средства ось электрически соединены посредством емкостного соединения. Антенна транспортного средства расположена на большем расстоянии от конца рельсового транспортного средства, чем электрически соединенная с кузовом вагона ось. Решение направлено на повышение помехоустойчивости системы обеспечения безопасности поезда. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Рельсовое транспортное средство (1), снабженное по меньшей мере одной направленной к рельсовому пути (30) антенной (25) транспортного средства системы обеспечения безопасности поезда, отличающееся тем, что
- кузов (5а, 5b, 5с) вагона рельсового транспортного средства (1) и расположенная в области конца рельсового транспортного средства (1) ось (7а) электрически соединены посредством емкостного соединения, и
- указанная по меньшей мере одна антенна (25) транспортного средства расположена на большем расстоянии от конца рельсового транспортного средства (1), чем электрически соединенная с кузовом (5а, 5b, 5с) вагона ось (7а).

2. Рельсовое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что емкостное соединение включает в себя электрически включенный между кузовом (5а, 5b, 5с) вагона и осью (7а) конденсатор (16), а также предусмотренный на оси заземляющий контакт (17).

3. Рельсовое транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что емкостное соединение обладает емкостью, которая согласована с индуктивностью электрического соединения между кузовом (5а, 5b, 5с) вагона и осью (7а) таким образом, что результирующий колебательный контур имеет резонансную частоту в диапазоне передаваемой частоты антенны (25) транспортного средства.

4. Рельсовое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что кузов (5а, 5b, 5с) вагона и расположенная в области другого конца рельсового транспортного средства (1) другая ось электрически соединены посредством другого емкостного соединения.

5. Рельсовое транспортное средство по п.4, отличающееся тем, что по меньшей мере одна другая антенна транспортного средства расположена на большем расстоянии от другого конца рельсового транспортного средства (1), чем электрически соединенная с кузовом (5а, 5b, 5с) вагона другая ось.

6. Рельсовое транспортное средство по п.4 или 5, отличающееся тем, что другое емкостное соединение включает в себя электрически включенный между кузовом вагона и другой осью другой конденсатор, а также предусмотренный на другой оси другой заземляющий контакт.

7. Рельсовое транспортное средство по п.4, отличающееся тем, что другое емкостное соединение обладает емкостью, которая согласована с индуктивностью электрического соединения между кузовом (5а, 5b, 5с) вагона и другой осью таким образом, что результирующий другой колебательный контур имеет резонансную частоту в диапазоне передаваемой частоты другой антенны транспортного средства.

8. Рельсовое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что рельсовое транспортное средство (1) приводится посредством электродвигателя и имеет трансформатор (13), соединяемый через токоприемник (15) с контактным проводом (35).

9. Рельсовое транспортное средство по п.8, отличающееся тем, что кузов (5а, 5b, 5с) вагона и ветвь цепи обратного тока трансформатора (13) соединены электрически посредством первого дополнительного емкостного соединения.

10. Рельсовое транспортное средство по п.8 или 9, отличающееся тем, что кузов (5а, 5b, 5с) вагона и сторона высокого напряжения трансформатора (13) электрически соединены посредством второго дополнительного емкостного соединения.

11. Рельсовое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что рельсовое транспортное средство (1) снабжено электродвигательным приводом со снабжаемой постоянным током тяговой установкой.

12. Рельсовое транспортное средство по п.11, отличающееся тем, что кузов (5а, 5b, 5с) вагона и ветвь цепи обратного тока тяговой установки электрически соединены посредством третьего дополнительного емкостного соединения.

13. Рельсовое транспортное средство по п.11 или 12, отличающееся тем, что кузов (5а, 5b, 5с) вагона и сторона высокого напряжения входа тяговой установки электрически соединены посредством четвертого дополнительного емкостного соединения.

14. Рельсовое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна антенна (25) транспортного средства представляет собой антенну транспортного средства европейской системы обеспечения безопасности поездов ETCS (European Train Control System).

15. Рельсовое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что рельсовое транспортное средство (1) представляет собой электрический моторвагонный поезд.