Устройство для электроснабжения вагонов метрополитена

(51)5 В 601 9/02 АВТОРСКОМ ИДЕТКЛЬСТВУ 2 Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4875975/11 (22) 22.10.90 (46) 15,08,92. Бюл, Ф (71) Московский инст нодорожного трансп, (72) Г.Г.Рябцев, А.И.Х и Г.Е.Киксман (56) Авторское свидет В 1136977; кл, В 60(54) УСТРОЙСТВО ДЛ НИЯ ВАГОНОВ МЕТ (57) Использование: порт, автоматическое емниками вагоно 30тут инженеров железортаоменко, А.М.Кадомцев ельство СССР 9/02, 1983.Я ЭЛЕКТРОСНАБЖЕРОПОЛИТЕНА электрический транс- управление токоприв метрополитена. Сущность изобретения: устройство содержит датчики 12, 13 тока, состоящие из магнитопроводов 14, 15 и элементов 16, 17 Холла. Выходы последних подключены к входам полярных пороговых ключей 18, 19, которые, в свою очередь, соединены выходами с входами блока 28 управления токоприемниками вагона и индикаторными элементами 29, 30, 33, 34, Устройство обеспечивает обнаружение короткого замыкания в силовых проводах токоприемников вагона, отключение токоприемников от контактного рельса и индикацию отказавшего провода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.1754507 тыреиндикатора, причемчерезокномагни- та Холла 16 ЭДС не генерируется, и на выходах операционного усилителя 20 и клютоп ровода каждого датчика тока 4Изобретение относится кэлектрическо- ствующего полярного порогового ключа,му транспорту, в частности к устройствам первый выход каждого полярного пороговоавтоматического управления токоприемни- го ключа соединен с соответствующим вхоками вагонов метрополитена. дом блока управления токоприемниками иВ известном устройстве в случае корот входом соответствующего индикатора не- кого замыкания на каком-либо вагоне состэ- посредственно, а второй выход - через одинва в силовом проводе между иэ инвертирующих элементов, причем кажтокоприемником и аппаратом защиты от- дый полярный пороговый ключ выполнен включают от контактной сети половину со- . видеоперационногоусилителя,квыходукостава, в которую входит отказавший вагон. 10 торого подключены две цепочки из последоПри этом определение части состава с отка- вательно включенных диода, стабилитроназавшим вагоном осуществляют путем под- " и нагрузочного резистора.ключения орной из частей состава к На чертеже показана схема устройства.контактной сети, и если в этой части оказал- Токоприемники 1 - 4 вагона подключеся отказавший вагон, то происходит повтор- ны силовыми проводами 5-8 через соедининое короткое замыкание., тельную коробку 9 и аппарат защиты 10 кОтмеченное является недостатком из- цепи 11 электрических потребителей, У соевестного устройства, так как повторное ко- динительной коробки размещены датчикироткое замыкание приводит к дальнейшему тока 12 и 13, которые содержат магнитопроразвитию на вагоне повреждения, возник воды 14, 15 и элементы Холла 16, 17. Силошего при первом коротком замыкании, а вые провода 5 и 6 проходят через датчик 12отключение от контактной сети вместе с от- во встречном -друг к другу направлении,казавшим вагоном и части исправных ваго- Аналогичным образом проходят провода 7 инов снижает мощность состава и требует 8 через датчик 13, В ыходы элементов Холлаего удаления с линии, что вызывает сбой 25 16 и 17 соединены с входами полярных пографика движения поездов. Крометого, из- роговых ключей 18 и 19, Ключ 18 содержитвестное устройство не определяет конкрет-операционный усилитель 20, диоды 21 и 22,ное место короткого замыкайия среди стабилитроны 23 и 24, резисторы 25 - 27.имеющихся на вагоне четырех токоприем- Аналогичные элементы содержит полярныйников, что увеличивает время и затраты нэ 30 "пороговый ключ 19. Ключи 18 и 19 имеют поремонтвагона, .: - .: .два выхода 18.1,18.2 и 19,1, 19,2. На выхоЦель изобретения - повышение надеж- дах 18.1 й 19.1 формируются сигналы полоности в работе за счетисключениявозмож- жительной йолярйости, на выходах 18,2 иности повторного короткого замыкания на19.2 - отрицательной; Выходы 18.1 и 19.1вагоне, поиска конкретного отказавшего ва соединены с входами блока 28 управлениягона (а не части состава с отказавшим ваго- . токоприемниками 1 - 4 и индикаторами 29 ином), поиска конкретного места .отказа на 30, Выходы 18.2 и 19.2 соединены через инвагоне.: . - -: вертирующие элементы 31 и 32 с входамиУказанная цель достигается тем, что в блока 28 и индикаторами 33 и 34, Токоприемустройство для электроснабжения вагонов 40 ники 1 и 2 находятся на контактном рельсе 35.метрополитена, содержащее четыре отжи- Устройство работает следующим обрамающихся токоприемника; сгруппирован-: зом,ные по два с каждой стороны вагона и . Приисправномсостояниисиловыхпросоединенные силовыми проводами через водов 5-8 токоприемники (например, 1-2)последовательно включенные соединитель вагона находятся на контактном рельсе 35,ную коробку и аппарат защиты с электриче-и ток от контактного рельса поступает в: скими потребителями, блок управления цепь 11 электрическихпотребителей. Силотокоприемниками, введены два размещен- вые провода 5 и 6 размещены в магнитопроных у соединительной коробки датчика то- воде 14 датчика тока 12 во встречном другка, каждый из которых выполнен на основе 50 другу направлении, поэтому наводимые. в.магнитопровода с установленным в зазоре нем равными по величине токами проводовэлементом Холла, два полярных пороговых 5 и 6 магнитные потоки взаимно уничтожаключа, два инвертирующих элемента и че- ются; В результате этого на выходе элемен пропущены силовые провода отдвух расположенных с одной стороны, вагона токоприемников во встречном друг к другу направлении, выход элемента Холла каждого датчика тока подключен ко входу соответча 18 сигналы отсутствуют. Блок 28 управления токоприемниками находится, всостоянии, при котором токоприемники 1 и 2 прижаты к контактному рельсу 35, индика-. торы 29 и ЗЗ выключены. В проводах 7 и 8тока нет, поэтому на выходах датчика 13 и ключа 19 сигналы отсутствуют, и индикато-, ры 30 и 34 выключены.Если при движении вагона по токоразделу один из токоприемников 1 или 2 сходит с контактного рельса 35, то ток в цепь 11 электрических потребителей поступает уже по одному проводу (5 или б), Уровень этого тока равен номинальному значению тока электрических потребителей вагона, В этом 10 режиме от протекающего по одному из проводов (5 или 6) тока наводится ЭДС Холла в элементе 16. Полярность ЭДС зависит от номера провода, по которому протекает ток (например от тока провода 5 ЭДС имеет условно называемую "прямую" полярность,а от тока провода 6, создающего в магнитопроводе 13 поток встречного направления,ЭДС имеет "обратную" полярность). Уро-"20 вень выходной ЭДС элемента 16 соответствует номинальному значению тока электрических потребителей вагона. Эта ЭДС подается на вход операционного усилителя 20 и усиливается им, Выходное на 25 пряжение усилителя 20 имеет ту же полярность, что и ЭДС, генерируемая элементом Холла 16, Уровень выходного напряжения усилителя 20 в рассматриваемом режиме соответствует номинальному значению тока в силовом проводе (5 или 6), Порог 30 срабатывания (т,е, уровень стабилизации) стабилизаторов 23 и 24 выбирается в несколько раз выше укаэанного уровня выходного напряжения усилителя 20, В результате этого напряжение с выхода усилителя 20 не поступает через стабилитрон 23 или 24 на нагрузочные резисторы 26 или 27, и на выходе ключа 18 сигналы отсутствуют, Следовательно, состояние блока 28 уп равления не изменяется и индикаторы 29 и 33 выключены.Если же происходит короткое замыкание, например в проводе 6, то через участки проводов 5 и 6, лежащие внутри магнитопровода 14 датчика 12, протекает ток короткого замыкания от токоприемника 1 к точке повреждения провода б. Магнитные потоки, создаваемые в магнитопроводе 14 от этого тока, имеют одно направление, и от них в элементе 16 создается ЭДС Холла, полярность которой, согласно принятому выше условию, будет "прямой", Ток короткого замыкания во много раз превышает номинальное значение тока электрических выходе элемента 16 будет генерироваться ЭДС, уровень которого много выше уровня, соответствующего случаю, когда вагон проезжает токораздел. Под действием этой ЭДС на выходе усилителя 20 формируется потребителей вагона. Следовательно, на 55 напряжение положительной полярности, Это напряжение поступает через диод 21 на стабилитрон 23, Диод 22 предотвращает поступление указанного напряжения на стабилитрон 24, который включен в проводящем направлении относительно этого напряжения.Уровень стабилизации стабилитрона 23 выбран ниже уровня напряжения, возникающего на выходе усилителя 20 в режиме короткого замыкания. Поэтому стабилитрон 23 начинает пропускать ток, от которого на резисторе 26 создается падение напряжения пОложительной полярности, подаваемоемоеа выход 18,1 ключа 18. От этого сигнала срабатывает блок 28 и отжимает все токоприемники 1-4 вагона в нерабочее состояние. (Восстановление рабочего состояния токоприемникОв осуществляетсясоциальной командой от контроллера машиниста после устранения отказа. Если восстановление рабочего состояния будет проводиться до устранения отказа, то устроиство вновь автоматически их отключает в указанном выше порядке).Срабатывание устройства при коротком замыкании происходит практически мгновенно, и к моменту подачи после короткого замыкания в контактную сеть напряжения с тяговой подстанции состав уже готов к работе, но уже без отказавшего вагона, Номер отказавшего провода на вагоне фиксируется индикатором 29, который включается от сигнала, формируемого на выходе 18,1 элемента 18. Такая индикация сокращает вреля поиска места отказа во время ремонта вагона в депо.Если происходит повреждение провода 5, то ток короткого замыкания протекает от токоприемника 2 к точке повреждения провода 5 в обратном указанному выше направлении, В результате этого на выходе элемента Холла 16 генерируется ЭДС "обратной" полярности. Усилитель 20 усиливает эту ЭДС и формирует на своем вь 1 ходе напряжение отрицательной полярности, Уровень этого напряжения выше уровня срабатывания стабилитрона 24. Стабилитрон 24 начинает пропускать ток, от которого создается падение напряжения на резисторе 27, и появляется сигнал отрицательной полярности на выходе 18,2 узла 18. (Подача указанного напряжения на резистор 26, а, следовательно, и на выход 18,1 предотвращается диодом 21), Сигнал с выхода 18.2, имеющий отрицательную полярность, инвертируется в элементе 31 и подается на вход блока 28 и индикатора 33. Блок 28 срабатывает и отжимает от контактного1754507 Корректор Г, Вашкович Редакто Ю,Петрушко .Техред М.Моргентал Заказ 2856ТиражПодписное ВВИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 рельса токоприемники вагона, а индикатор Таким образом, предлагаемоеустройст 33 сигнализирует о пробое провода 5. во обеспечйвает обнаружение короткого заАналогично описанному работает уСт- мыкания в силовых проводахройство, если на контактном рельсе нахо- токоприемников вагона, отключение токодятся токоприемники 3 и 4. В этом случае, 5 приемников от контактного рельса и индиесли повреждается провод 8, то ток корот- кацию отказавшего провода. Все режимыкого замыкания протекает от токоприемни- устройства выполняются автоматически безка 3 к месту повреждения провода 8, и повторногокороткогозамыкания, Изсостаэлемент Холла 17 генерирует ЭДС "прямой" ва выключается только отказавший вагон,полярности, от которого срабатывает ключ 10 что позволяет использовать состав для19 и формирует на выходе 19.1 сйгнал, От дальнейшей работы. Все это повышает наэтого сигнала срабатывает блок 28 управле- дежность работы устройства.ния токоприемника и индикатор 30 провода8. Если же повреждается провод 7; то ток Ф о р м у л а и з о б р е те н и япротекает через датчик 13 от токоприемни 1, Устройство для электроснабжения вака 4 в обратном указанному выше направле- гонов метрополитена, содержащее четырении, и элемент Холла 17 генерирует ЭДС отжимающихся токоприемника, сгруппиро"обратной" полярности, а ключ 19 формиру- ванные по два с каждой стороны вагона иетсигнал на выходе 19.2, вызывая срабаты- соединенные силовыми проводами черезвание блока 28 и индикатора 34 провода 7. 20 последовательно включенные соединительУстройство обеспечивает обнаружение ную коробку и аппарат защиты с электричекороткого замыкания и в нерабочих прово- скими потребителями, блок управлениядах, Например, если на контактном рельсе токоприемниками, о т л и ч а ю щ е е с я тем,.35 находятся токоприемники 1 и 2, а пробой что, с целью повышения надежности рабовозник в проводе 8, то ток короткого замы ты, в него введены два размещенных у сое. кания протекает от токоприемников 1 и 2 динительной коробки датчика тока, каждыйчерез датчики 12 и 13. Через датчик 12 ток из которых выполнен на основе магнитопротекает по проводам 5 и 6, но онйвклю- провода с установленным в зазоре элеменчены встречно, и поэтому на выходеэлемен-том Холла, два полярных пороговых ключа,та Холла 16 ЭДС отсутствует, По датчику 13 30 два инвертирующих элемента и четыре инток короткого замыкания протекает в на- . дикатора,причемчерезокномагнитопрово правлении, которое он бы имел, если бы да каждого датчика тока пропущеныповреждение произошло в проводе 8 присиловые провода от двух расположенных снахождении на контактном рельсе токопро- одной стороны вагона токоприемников воиемников 3 и 4. Следовательно, элемент 35 встречномдругк другунаправлении, выходХолла 17 генерирует ЭДС "прямой" поляр- элемента Холла каждого датчика тока подности, ключ 19 формирует сигнал на выходе ключен к входу соответствующего полярно-19.1, в результате чего срабатывает блок 28 го порогового ключа, первый выход каждогоуправления токоприемниками и индикатор полярного порогового ключа соединен с со 30 провода 8, 40 ответствующим входом блока управления.При пробое провода 7 ток короткого за- токоприемниками и входом соответствуюмыкания протекает от токоприемников 1 и 2 щего индикатора непосредственно, а вток месту повреждения также через датчики . рой выход - через один из инвертирующих12 и 13. При этом датчик 12,.как й в предыду- . элементов.щем случае, не срабатывает, а по датчику 13 45 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е еток протекает в направлении, при котором с я тем, что каждый полярный пороговыйэлемент Холла 17 генерирует ЭДС "обрат- ключ выполнен в виде операционного усиной" полярности, В результате этого на вы- лителя, к выходу которого подключены двеходе 19.2 ключа 19 появляется сигнал, от цепочки из последовательно включенныхкоторого срабатывает блок 28 управления 50 диода, стабилитрона и нагрузочного резитокоприемниками и индикатор 34 провода стора.