הקדמה: הצורך בתקשורת אלחוטית רציפה בכל מהלך היום הניעה את יצרני האנטנות לפתח אנטנות מיוחדות, אשר ישרתו את ציבור הלקוחות גם בשעת נסיעה ברכב או ברכבת.
חברת LEA האיטלקית פתחה סדרה של אנטנות, המוגנות בפטנט אירופאי, אשר מיועדות לעמידה בתנאי בטיחות מחמירים כגון: התנהגות האנטנה במצב של שוק חשמלי ופגיעת ברק. בחברת LEA קיימת משפחת GSM-DCS-UMTS, אנטנות לשימוש ברכבות לתחום תדרים 440-2170MHz, עם וללא אופצית GPS.
תקני הבטיחות ברכבות לעמידה בתנאי עבודה ובטיחות באירועים אקראיים מאופיינים בתקנים בינלאומיים שלUIT–International Union of Railways איגוד הרכבות הבינלאומי, אשר אומץ ונבדק ע”י SNCF, חברת הרכבות הצרפתית הגדולה באירופה.
תקנים לעמידה בשוק חשמלי
על-מנת להגן על הצוות והנוסעים ברכבת בזמן אירוע של מכת מתח גבוה (25,000 וולט AC ו/או 1,500 וולט DC), האנטנה אשר מותקנת על גג הרכבת צריכה להיות מסוגלת לשמור על מתח AC של 60 וולט מכסימום ומתח DC של 48 וולט מכסימום. כמו כן, האנטנה צריכה לדאוג לפרוק את הזרם שנוצר לגוף הרכבת (כ-15,000 אמפר במתח AC וזרם של 40,000 אמפר במתח DC).
באיור 1 ניתן לראות תקן לעמידה בתנאי בטיחות שאומץ ע”י איגוד הרכבות הבינלאומי UIC, אשר מציין את המתחים והזרמים המותרים בפגיעת מתח AC ו/או מתח DC
שרשרת התרחשויות בפגיעת מתח חשמלי גבוה
במידה ולא קיימים אמצעי הגנה מפני שוק חשמלי (פגיעת מתח גבוה או ברק),
המתח הגבוה פוגע באלמט המקרין של האנטנה, יוצר קשר ישיר בין האנטנה והמכשור בתא הקטר, אשר עלול לפגוע במכשור הרכבת ולפגוע בצוות הרכבת והנוסעים.
עיקרון הפעולה של הגנת האנטנה מפני שוק חשמלי
על-מנת למנוע שוק חשמלי, קיימים באנטנות של חברת LEA מספר רכיבים אשר גורמים לניתוק האנטנה בזמן אירוע השוק החשמלי.
פעולתם המשותפת של הרכיבים מאפשרים מתח עבודה תקין, הנמוך מ-48 וולט במחבר האנטנה.
רכיבי האנטנה שפותחו ע”י חברת LEA מוגנים תחת פטנט אירופאי
נתיך חשמלי: הנתיך החשמלי בנוי משכבת חומר מוליך, המאפשרים העברת הסיגנל האלקטרומגנטי בתנאים תקינים. עם עליית המתח באופן פתאומי, הנתיך ניתך כתוצאה מזרם גבוה ומנתק את האנטנה למעבר מתח גבוה למחבר.
עמידה בפני שוק מתח גבוה: כאשר מתפתח מתח של אלפי וולטים בין הדקי האנטנה, רכיבי האנטנה שפותחו גורמים לפריקת מתח בין ההדקים. והמתח במחברי האנטנה נשאר נמוך.
בדיקות בטיחות שנעשו לאנטנות
האנטנות של חברת LEA נבדקו במעבדות EDF בפריז, לוודא ביצועים ועמידה מלאה בדרישות הבטיחות.
במהלך הניסוי הוזרק מתח גבוה של 25,000 וולט AC ומתח DC של 1,500 וולט ישירות לאלמנט המוליך של האנטנה, למשך 100ms.
האנטנות הנבדקות עמדו בהצלחה בניסוי.
רכיבי האנטנה התנתקו או הותכו במהלך הספקת המתח הגבוה ומחבר האנטנה אשר מתחבר למערכת החשמלית של הרכבת נותר נקי וללא נזק.
האנטנות אושרו ע”י מעבדות EDF וחברת הרכבות הצרפתית SNCF.
מאת: חיים בייטל, אלומה
באדיבות חברת LEA, המיוצגת בישראל ע”י חברת אלומה.
חיים בייטל, מנהל הנדסה ותפעול חברת אלומה – מתן פתרונות טכנולוגיים מתקדמים.
Aluma – Innovative Technologies Solutions
