Měření rušivých vlivů železničních vozidel na zabezpečovací zařízení Karel Peška, VÚŽ
[email protected]
Měření rušivých vlivů železničních vozidel na zabezpečovací zařízení ovlivněné části systému
rozhraní člověk/stroj
vstup tech. prostředky (detektory)
zpracování
akční člen
výstup
Měření rušivých vlivů železničních vozidel na zabezpečovací zařízení
Možná nápravná opatření - měřitelné systematické vlivy nahodilé
- při znalosti účinků možná regulace - jen prevence
• • • •
Elektromagnetické vlivy - elektrické pole EN 50121-3-1 - magnetické pole - galvanické vazby
Kvalifikace zdrojů a cílů nekompatibilit
• Zdroje ovlivnění: • •
vysokoenergetické periodické přechodové jevy blízkostní jevy
•
•
detektory -- kolejové obvody – počítače náprav – detekční smyčky přenosová zařízení
vodivé proudy vliv (fyz. fenomén)
mg. pole (tlumené kmity)
Kolejová vozidla
fitr meziobvodu
• Regulace pohonu : – – – –
odporová řízenými usměrňovači pulsně šířkovou modulací asynchronní pohony s čtyřkvadrantovými usměrňovači/měniči – CZE
trakční měnič
vstupní filtr
vstupní měnič/usměrňovač
CZE
3
Kolejová vozidla
• • • •
Trendy obvodového řešení Stejná topologie pro AC i DC Chování určuje způsob řízení spínacích prvků Způsob řízení zásadně ovlivňuje chování v oblasti EMC
Vliv způsobu řízení PWM na generované spektrum i
tn
tn+1 T
tn+2
t
T
i
tn+1
tn T
tn+2 T
t
Zdroj ovlivnění • • •
obecně generátorem výkonu zájmovou složkou proud obecně mění svoje projevy v závislosti
I
– na kmitočtu – v čase – poloze pracovního bodu
fre kv en čn ío bla st
f
časová oblast
•
Hodnocení v – časové oblasti (time domain) – kmitočtové oblasti 0
t
Pracovní bod předmětu zkoušky
Fmax
•
C ZE – relativní stabilita pracovního bodu – spojité řízení
F[N]
• nabíječů • klimatizace
Pmax
• vmax
v[m/s]
nemožnost uvést předmět zkoušky do libovolného pracovního bodu
Požadavky na zpracování dat
Dynamika:
Selektivita
I[A] 80
103
60
102
40
101
20
100
0
10-1
-20
10-2
-40
10-3
Narrow Band Pass Filtr
300A
70 dB
-60dB
100mA -26 dB
A[dB]
5mA -3dB fo
0
10
20
30
40
50 1,0
60
70
1,28 1,36
25 (18/14) Hz
80 1,5
90
100 ∆f
f[Hz] 10 ∆f
Spektrální hustota
Ir[-]
3,0
3
2 1,5 1,0
1 0,27
25Hz
50Hz
75Hz
f[Hz]
275Hz
Magnetická pole z
•
•
V současnosti není prováděna systematická rutinní ochrana proti účinkům mg. mole U hnacích vozidel s asynchronními pohony je nově vyšetřována kompatibilita s LS Počítače náprav bez ochrany
•
Metodika měření je známa
30 mm
•
Bmax
y 0
x
y
z
S54
83,5
75,0
UIC60
86,0
90,0
– Nejsou ustáleny dynamické limity
Rozptylová pole asynchronních motorů a LS
Fenomén „471“
Měření Na KO
Na vozidle
Rec1 Rec2 U
I
U
3000V ss 25kV 50Hz
I
A Ptrac
v
3 kVss, 25 kV/50 Hz, 15 kV/16 Hz
M měřící řetězec
1 kV ss / 16 Hz 1,5 kV/50 Hz 3 kV ss/50 Hz L>0
Z
<1500m
Rec3 podvozek I
podvozek II
Měřicí řetězec HP 3581C D
Rogovského potenciometr + Integrátor
A HDD A D
SW
y SW
x
Charakteristiky měřicího řetězce
•
Filtr – šířka propustného pásma – zvlnění v propustném pásmu – potlačení nepropustného pásma
•
Detektor – efektivní hodnota
•
Integrátor – časová konstanta
•
Řetězec jako celek – přesnost – odstup S/N
Možnosti VÚŽ
Odezva naprázdno, 20mA/div, fo=75Hz/3Hz
Odezva na signál I1=100mA/75Hz, 20mA/div, fo=75Hz/3Hz
Odezva na signál I2=300A/50Hz, 20mA/div, fo=75Hz/3Hz
Odezva na signál I2=300A/50Hz + I1=100mA/75Hz, 20mA/div, fo=75Hz/3Hz
Ukázka záznamu Ir [mA]
200
v [kmh-1]
133 67 0
Ir
162 108
v
54 0
obr. č. A185: Měření č. 11., část a, rozjezd 80% rel. tahu, 3 kV DC, of=50 Hz, ∆f=3Hz
Vliv počtu asynchronních hnacích jednotek na výsledný produkt His to g ram pro udo výc h maxim DC 3 kV rušivý pro ud [mA] 40
50
60
70
80
90
100 110
120
130 140
150
160 170
180 190
200
210 220
230
240 250
260
270 280
6
5
50 Hz 4
če tno st
3
2
4TU 3 TU 2 TU
1
0
-1
75 Hz -2
-3
Závislosti velikosti rušivých proudů
•
Režim EDB stejné chování (při zvládnutém návrhu mírně lepší) – motor buzen stejně, pouze záporný skluz – přibuzení na týlové hraně - spojitý proud?
• •
Zanedbatelná napěťová závislost (proudové buzení) Značná závislost na způsobu spoluchodu vícečetných měničů
•
Nepředpověditelná výkonová závislost – menší měniče CZE často nejhorší chování při chodu naprázdno – často lokální maximum v rozmezí 10-20% jmenovitého výkonu (bod nasazení přibuzování řízeného usměrňovače ??)
•
Výrazný vliv čtyřkvadrantového usměrňovače/vstupního měniče
Zkušebnictví •
Zkoušky v ČR výhradně na referenční trati (i metro)
•
Výhody: – výhradní napájení – stejné podmínky
•
Nevýhody: – nevíme nic o sacích efektech
Hodnocení naměřených hodnot
• •
•
•
•
TSI EN 50121-3-1 – jen vozidla – 6.1 - národní standardy – 6.2.1(2) - národní standardy – 6.3. - nahrazení ČSN 342885 ČSN 342600 – nezná nic jiného než KO a konduktivní proudy – nezná časové charakteristiky ČSN 342613 – zná jen kolejová vozidla (jedno) – chráněná pásma se neshodují s normou základní UIC 550 - jen pro ústřední napájení vlaku – limity hrubě překračují české standardy – odlišná metodika měření
2+16 (14+1) + 0 2+0 + 1
• • •
„Elektromagnetický profil“ stacionární zařízení na úkor rezerv profilu zavést členění – – –
(trakční skupina) hnací (funkční) jednotka ovlivňující díl
