3.1. Короткі відомості з теорії

Педаль типу ПБМ-56. Безконтактна магнітна педаль типу ПБМ-56 є пасивним магнітоіндукційним точковим колійним датчиком, який використовується на сортувальних гірках для виключення переводу стрілки під відчепом у разі втрати поїзного шунта (конструкція педалі та спосіб її кріплення до рейок наведені на рис. 3.1). Педаль ПБМ-56 кріпиться на внутрішній стороні рейки і складається із сердечника 2 з насадженою на неї обмоткою 1. Сердечник є постійним магнітом розміром 60x68х80 мм, виготовлений із сплаву марки «магніко». Обмотка намотана дротом типу ПЭЛШО з діаметром 0,27 мм. Кількість витків в обмотці – 5000, а опір обмотки – 300 Ом. Верхню площину магніту розташовують на 10 мм нижче за головку рейки.

Рис. 3.1. Безконтактна магнітна педаль типу ПБМ-56

При переміщенні гребеня колеса або іншої феромагнітної маси над педаллю змінюється конфігурація магнітного потоку Ф, внаслідок чого в обмотці з числом витків w індукується електрорухома сила яка визначається за формулою:

.(3.1)

Швидкість проходження колеса над педаллю визначає швидкість зміни магнітного потоку (), а отже, і значення вихідного сигналу. У моменти наближення та віддалення колеса над центром педалі вихідний сигнал міняє полярність, від чого спрацьовує поляризоване реле типу РП-7, яке є приймачем сигналу від педалі. Реле розміщується у блоці повільнодіючих повторювачів педальних реле типу БМП-62. Для захисту контактів даного реле у блоці є контур, що призначений для іскрогасіння та складається з резистора типу МЛТ-1 (68 Ом ± 10 %) і конденсатора типу КБГ-КП-2-200 В (1,0 мкФ± 10 %). Також педаль ПБМ-56 може використовуватися спільно із захисним блоком ЗС-75 (рис. 3.2.).

Лінійні дроти від педалі ПБМ-56 до блоку слід підключати так, щоб реле ПД1 (ПД2) вмикалось при наближенні колеса до педалі, а не при віддаленні від неї. Якщо при швидкому наближенні до магніту педалі металевого предмету реле не перекине якір до робочого (лівого) контакту, то слід поміняти місцями лінійні дроти. Педаль можна розташовувати на відстані не більше 4 км від колійного приймача і з’єднати двома жилами кабелю діаметром 0,9 мм.

Рис. 3.2. Схема захисного блоку ЗС – 75

Для збільшення терміну служби малопотужного контакту реле ПД1 (ПД2) його підключають не до обмотки реле ПД, а через транзисторний одновібратор, зібраний на транзисторах VT2 і VT3. За відсутності відчепа транзистор VT3 відкритий, а транзистор VT2 закритий, оскільки на його базу через дільник на резисторах R9 і R10 поступає негативний потенціал, який по рівню менше потенціалу на емітері (визначається падінням напруги на резисторі R13). Конденсатори С3 і С4 повністю заряджені до значення рівного різниці напруги джерела живлення і напруги на резисторі R13. Оскільки обмотка реле ПД включена в коло колектора транзистора VT2, то дане реле вимкнене.

При наближенні колеса відчепа до педалі спрацьовує поляризоване реле ПД1 (ПД2) і замикається контакт Я-Л, і паралельно резистору R9 підключається резистор R8. У результаті цього значення падіння напруги на резисторі R10 перевищить значення падіння напруги на резисторі R13 і транзистор VT2 відкриється. Це приведе до включення реле ПД, яке своїми контактами розмикає коло живлення стрілочного колійного реле 31СП і підключає паралельно своїй обмотці конденсатор С2. Транзистор VT3 в цей час закритий, оскільки конденсатори С3 і С4 підключаються позитивним виводом до його бази. Створюється коло розряду конденсаторів С3 і С4: резистор R11 – джерело живлення (М-П) – резистор R13 – перехід К-Е VT2. Час розряду даних конденсаторів вибраний так, щоб воно перевищувало час вмикання реле ПД, чим забезпечується його надійне вмикання. Таким чином, час знаходження одновібратора у ввімкненому стані залежатиме не від стану контакту реле ПД1 (ПД2), а від значення конденсаторів С3 і С4.

Коли конденсатори С3 і С4 розрядяться, то одновібратор повернеться в початковий стан: транзистор VT2 закритий, а VT3 – відкритий. Реле ПД має уповільнення на відпадання 0,9-1,0 с, яке забезпечує конденсатор С2. Якщо на гірці використовуються довгі стрілки з маркою хрестовини 1/9, то в блоці встановлюють перемичку між виводами 116 та 117. В результаті цього паралельно конденсатору С2 підключається конденсатор С1, що збільшує уповільнення на відпадання реле ПД до 1,8…2,0 с.

Щоб забезпечити нормальне функціонування колійного датчика, слід періодично, один раз в квартал, перевіряти й за необхідності регулювати реле ПД1 (ПД2). Для перевірки можна використовувати будь-яке джерело постійного струму напругою 5 В, що може регулюватися. При збільшенні струму в обмотці реле до 1,8…2,0 мА якір повинен перекинутися до лівого контакту. Потім струм збільшують до 5 мА, а потім поступово зменшують. При струмі 0,7…1,0 мА якір повинен повернутися в початкове положення до правого контакту. Реле регулюють боковими гвинтами, причому зазор між контактами не можна встановлювати менше 0,1 мм.

Параметри безконтактної магнітної педалі ПБМ-56:

– швидкості руху коліс від 1,5 до 30 км/год;

– температура навколишнього середовища від – 40 до + 60 °С;

– маса педалі 7,0 кг.

Недоліком педалі ПБМ-56 є те, що при швидкості відчепа менше 1,5 км/год амплітуда сигналу на реле РП-7 буде недостатня для його вмикання. Це зв’язано з тим, що напруга в обмотці педалі визначається швидкістю зміни магнітного потоку (3.1). За швидкості відчепа більше 30 км/год поляризоване реле РП-7 не встигне спрацювати через малу тривалість імпульсу на обмотці педалі.

Колійний датчик ДП-50-80.В даний час більш сучасним є колійний датчик типу ДП-50-80 конструкція якого наведена на рис. 3.3, позбавлений недоліків педалі ПБМ-56. Цей датчик використовується з перетворювачем сигналу датчика ПСДП-50-81. На відміну від педалі ПБМ-56 колійний датчик ДП-50-80 працює від джерела живлення змінного струму, в якості якого використовується колійний трансформатор ПОБС-5АУЗ (конструкція колійного датчика ДП 50-80 наведена на рис. 3.3).

Рис. 3.3. Конструкція колійного датчика ДП 50-80

Основними частинами датчика є електромагнітна головка 1, регулювальні і гумові прокладки 2, платформа 3 і крюковий болт 4. Основна платформа призначена для кріплення датчика до підошви рейок типів Р50 і Р65, а додаткова – для кріплення датчика до підошви рейки типу Р75. Гумова прокладка служить для усунення ударних і зменшення вібраційних дій рейки на датчик, а регулювальна прокладка для регулювання відстані між головкою рейки і електромагнітною головкою.

Усередині електромагнітної головки знаходиться чутливий елемент датчика – електромагнітна система (див. рис. 3.3), що складається з верхнього сигнального і нижнього компенсуючого стрижньових магнітопроводів із полюсними накладками, розташованих паралельно головці рейки, та з нанизаними на них обмотками живлення ( й ) і вихідними обмотками ( і ). Напруга живлення (20±2 В) частотою 50 Гц подається на виводи 1-2, а сигнал знімається з виходу датчика (виводи 4-5), вивід 3 служить для дистанційної настройки і контролю справності датчика. Електромагнітна головка залита епоксидною смолою, нерозбірна і ремонту не підлягає.

Обмотки живлення утворюють два магнітні потоки: сигнальний і компенсуючий . При відсутності колеса в зоні установки датчика магнітний потік замикається через магнітопровід, повітряні проміжки і головку рейки, а магнітний потік через магнітопровід, повітряні проміжки, платформу і підошву рейки. Оскільки магнітні потоки проходять по магнітних колах із різним опором, то на виході датчика (виводи 4-5) виникає сигнал розладу, рівний різниці напруги, що наводяться у зустрічно включених обмотках і (2-3 В). При проході над датчиком колеса повітряні проміжки між сигнальним стрижнем і головкою рейки зменшуються, внаслідок чого збільшується магнітний потік і в результаті збільшується електрорухома сила (ЕРС), індукована у вторинній обмотці сигнального стрижня. Напруга на виході датчика збільшується до 35 ± 3 В. Сигнал змінного струму з виходу колійного датчика передається по кабелю на вхід перетворювача сигналу педалі ПСДП-50-81 (рис. 3.4). Колійний датчик ДП-50-80 дозволяє формувати сигнал реагування на реборду колеса при швидкостях руху складу від 0 до 36 км/год.

Рис. 3.4. Схема перетворювача сигналу датчика ПСДП-50-81

Перетворювач ПСДП-50-81 призначений для дистанційної настройки датчика і перетворення гармонійного сигналу датчика у стандартні сигнали постійного струму і напруги, які необхідні для управління роботою релейних та електронних схем. Основними функціональними вузлами схеми перетворювача є:

– вузол настройки – резистори R1, R2, R3 і конденсатор С1;

– розділювальний трансформатор Т3;

– мостовий випрямляч на діодах VD1 – VD4;

– вимірювальний тригерний елемент на транзисторах VT1 і VT2;

– параметричний стабілізатор напруги на елементах R10 і VD5;

– підсилювач сигналу на транзисторах VT3 і VT4.

Вузол настройки, призначений для усунення сигналу розладу датчика, складається з частотного фільтра, амплітудного і фазового регуляторів напруги. Фазовий регулятор (резистори R1 і R3) включає індуктивні опори вихідних обмоток датчика. Амплітудний регулятор складається з резистора R2, підключеного до джерела напруги 5 В частотою 50 Гц. Фільтр виконаний на конденсаторі С1, який дозволяє шунтувати високочастотні складові сигналу датчика. Переміщенням движків резисторів R2 і R3 проводиться дистанційне регулювання датчика так щоб за відсутності колеса на виводах Х1 і Х2 перетворювача напруга була не більше 0,1 В. Вузол настройки підключається до датчика лінією зв’язку із трьох дротів.

Розділювальний трансформатор Т3 призначений для узгодження вихідного опору датчика з вхідним опором перетворювача, а також для збереження симетрії жил кабельної лінії щодо «землі» при заземленні загальної жили джерела живлення, необхідного для усунення перешкод в лінії зв’язку.

Мостовий випрямляч забезпечує двонапівперіодне випрямлення гармонійного сигналу датчика, а конденсатор С2 згладжує випрямлений сигнал.

Вимірювальний тригерний елемент призначений для перетворення сигналу випрямляча в прямокутний імпульс, тривалість якого пропорційна довжині зони чутливості датчика і обернено пропорційна швидкості руху складу. За відсутності колеса транзистор VT1 відкритий струмом бази, який створюється дільником на резисторах R5 і R6, і знаходиться в режимі насичення. Транзистор VT2 в цей час закритий, внаслідок чого в підсилювачі транзистор VT3 буде відкритий, а VT4 закритий, і реле 1ПД буде вимкнене. З появою сигналу стан тригера не зміниться до тих пір, поки сигнал не зросте до рівня порогу вмикання. В цьому випадку струм бази транзистор VT1 стане рівним нулю, і він закриється, а струм бази транзистора VT2 стрибкоподібно зросте, що приведе до його відкриття. Це приведе до закриття в підсилювачі транзистора VT3, відкриттю транзистора VT4 і вмиканню реле 1ПД. В цьому стані тригер знаходиться, поки сигнал датчика не зменшиться до рівня порогу повернення. Різниця напруги порогів вмикання і вимикання захищає пристрій від впливу перешкод і пульсацій сигналу.

Стабілізатор напруги, призначений для живлення тригерного елемента стабільною напругою +5 В за наявності викидів та зниження напруги в мережі. Підсилювач сигналу може керувати поляризованими реле в блоці БМП-62, реле типу НМШ, а також будь-якими іншими навантаженнями з опором не менш 500 Ом (виводи 52 – 71).

Перетворювач виконаний в корпусі реле НМШ і встановлюється в релейних приміщеннях на стативах та в шафах. У кришці корпусу передбачені отвори для доступу до осей змінних резисторів вузла настройки, а також до виводів X1 і Х2 для вимірювання напруги гармонійного сигналу, що поступає з датчика.

Фотоелектричний пристрій (ФЕП). Застосування на гірках ГРК і колійних датчиків не виключає переводу стрілки під довгобазовими вагонами, у яких відстань між осями більше 11,4 м, тому на головних і пучкових стрілках сортувальних гірок встановлюють ФЕП. Решту стрілок обладнують виходячи з умов габариту.

Основні вузли ФЕП: освітлювач, фотодатчик і пристрій обробки, в якості якого використовується або релейна чарунка типу РЯ-ФУ-72, або захисний блок ЗС-75. Освітлювач складається з наступних елементів: світлофорна лампа типу ЖС12-25 (12 В, 25 Вт), плоско-опукла лінза діаметром 53 мм із фокусною відстанню 80 мм, трансформатор живлення типу СТ-6 або СОБС-2. Така ж лінза разом із фоторезистором типу ФСК-1 складає вузол фотодатчика. Габаритні розміри при установці освітлювача і фотодатчика наведені на рис. 3.5. Освітлювач і фотодатчик розміщують так, щоб кут нахилу оптичної осі до горизонту складав вісім градусів, тоді промінь світла перекривається хребтовою балкою та автозчепленням і не фіксуються просвіти між вагонами у відчепі. Точка перетинання променя світла з віссю шляху повинна віддалена від вістряків стрілки на відстані 2160…4500 мм. Цю відстань вибирають з умови, щоб промінь світла перетинався будь-яким вагоном, у тому числі й довгобазовим, до тих пір, поки перша вісь другого візка не вступить на вістряки стрілки. Можливі два варіанти розміщення освітлювача і фотодатчика в плані: промінь світла перетинає шлях під кутом 35…40° або під прямим кутом. В першому варіанті зона дії ФЕП в межах стрілочного рейкового кола більше, ніж в другому, тому він є більш поширеним. Для захисту фотодатчика від сонячного проміння, віддзеркаленого від бокових поверхонь вагонів, фотодатчик розташовують з тіньової сторони вагону, щоб він перекривав сонячне проміння. Для усунення прямого попадання сонячного проміння на фотодатчик, освітлювач і фотодатчик захищаються козирком, а напрям світлового променя встановлений знизу вгору.

Рис. 3.5. Основні габаритні розміри при установці ФЕП

В експлуатаційних умовах через запотівання або покриття інеєм захисного скла фотодатчиків можливі збої в роботі ФЕП. Для зменшення збоїв у простір між козирком і лінзою рекомендується насипати декілька гранул силікагелю – речовини, що поглинає вологу.

Принципова схема ФЕП наведена на рис. 3.2. Послідовно з фоторезистором включена обмотка 1-2 поляризованого реле Ф типу РП-7 (паспорт РСЧ. 521.004; опір обмоток 8500/8500 Ом). Пристрій обробки сигналу складається з наступних елементів: резистори типа МЛТ-1 (R1 – 5,1 кОм, R2 – 1,5 кОм, R3 – 12 кОм, R4 – 51 Ом, R5 – 3,9 кОм, R6 – 12 кОм), транзистор VT1 (типу МП-25Б), фотоконтрольне реле ФК (типу НМШ2-2000).

При освітленні фоторезистора через нього протікає струм 1,1…2,0 мА, достатній для того, щоб реле Ф утримувало якір біля лівого контакту Л. За рахунок негативного зсуву на базі транзистор VТ1 буде відкритий, і реле ФК знаходиться під струмом. Контакти реле ФК замикають коло контролю вільності стрілки. Якщо промінь світла перекривається вагоном, то струм фоторезистора зменшується і не перевищує 0,5 мА. Реле Ф перекидає якір до правого контакту Я-П, вимикається транзистор VT1 і вимикається реле ФК.

Контакти реле ФК уключені в коло живлення повторювача колійного реле 31СП і в схему управління стрілкою послідовно з контактом колійного реле, які наведені на повній схемі включення ФЕП (див. рис. 3.2). Реле ФК вимикає стрілочне колійне реле 31СП тільки тоді, коли те вже вимкнене накладанням поїзного шунта (розімкнений тиловий контакт реле 31ИС) або спрацювала педаль (розімкнений тиловий контакт реле ПД). Цим виключаються помилкові вимикання колійного реле 31СП у разі перекриття світлового потоку людьми або птахами, що приводить до збоїв при передачі маршрутних завдань в БГАЦ. При відмові фотоелектричного пристрою через несприятливі метеорологічні умови або виходу з ладу елементів схеми можна ввімкнути реле ФК по його другій обмотці натисненням спеціальної пломбованої кнопки ВФК на гірковому пульті.

Настройка ФЕП полягає в поєднанні оптичної осі освітлювача з автозчепленням (щит з відміткою контрольної точки Л) і отвором діафрагми фотодатчика. При цьому добиваються максимального значення світлового проміння. У разі потреби оптичну систему фотодатчика можна настроювати поворотом корпусу лінзи. Світловий і темновий струми фоторезистора слід перевіряти один раз на сім днів. Не рідше одного разу на рік перевіряють і регулюють блок ЗС-75. Для цього замість фоторезистора підключають послідовно сполучені постійний резистор 56 кОм і змінний резистор 15 кОм, за допомогою якого змінюють струм в обмотці реле Ф від 0 до 2 мА. При струмі 1,1 мА, що контролюється міліамперметром, реле Ф повинно перекинути якір до лівого контакту і в результаті ввімкнеться реле ФК.