Obwody torowe i czujniki

Obwody torowe

Obwody torowe służą do kontroli niezajętości toru w oparciu o kontrolę zwierania toków szynowych przez zestaw kołowy. Powszechnie stosowane w urządzeniach stacyjnych są obwody torowe zamknięte.

Obwód torowy zamknięty

Obwód torowy zamknięty składa się z nadajnika (źródła zasilania) oraz odbiornika (przekaźnika torowego) podłączonego do części toru ograniczonej złączami izolowanymi (odcinek izolowany). Źródło zasilania i odbiornik umieszczane są w przekaźnikowni lub szafach przytorowych. Obwód zasilany jest prądem przemiennym. Przy niezajętości odcinka obwód prądu sygnałowego zamknięty jest przez jeden z toków szynowych, przekaźnik torowy i drugi z toków szynowych. Kiedy na odcinku izolowanym znajdzie się tabor, obwód jest zwierany przez jego zestawy kołowe i przekaźnik torowy odwzbudza się, sygnalizując zajętość. Obwód tego typu może również sygnalizować usterki takie jak pęknięcie szyny, uszkodzenie nadajnika lub odbiornika, co objawia się identycznie jak zajęcie odcinka.

Dławik torowy

Ponieważ szyny są jednocześnie wykorzystywane jako przewód powrotny dla prądu zasilającego pojazdy elektryczne, prąd sygnałowy musi zostać odseparowany od prądu trakcyjnego. Funkcję tą spełniają dławiki torowe, umieszczane przy złączach izolowanych. Pozwalają one na przepływ prądu trakcyjnego między dwoma odcinkami zatrzymując prąd sygnałowy.

Obudowa dławika torowego

Obwód torowy otwarty

W obwodzie torowym otwartym osie taboru zamykają otwarty w stanie zasadniczym obwód powodując wzbudzenie przekaźnika torowego, co sygnalizuje zajętość odcinka. Obwody torowe otwarte cechują się szybkim działaniem i niewielkim zużyciem energii, ale w przeciwieństwie do obwodów zamkniętych nie pozwalają na wykrycie usterek - w razie uszkodzenia obwód będzie wykazywał niezajętość, przez co jego zastosowanie jest ograniczone. Obwody tego typu używane mogą być jako informacyjne, jako odcinki wyłączające w niektórych typach urządzeń samoczynnej sygnalizacji przejazdowej, a także do kontroli niezajętości zwrotnic w rejonie górek rozrządowych.

Elektroniczny obwód nakładany

Elektroniczny obwód nakładany (EON) jest obwodem bezzłączowym, działa na podobnych zasadach jak obwót torowy zamknięty. Zasilany jest prądem o częstotliwości akustycznej. Obwód składa się z nadajnika oraz dwóch odbiorników, połączonych z torem po przeciwnych stronach. Zasięg działania obwodu ograniczany jest poprzez stosunkowo dużą indukcyjność szyn i może wynosić od 50 do 300 m (w przypadku zastosowania odbiornika ze wzmacniaczem). Zaletami EON jest wyeliminowanie złączy izolowanych, stosunkowo mały pobór energii a także możliwość nakładania na siebie różnych obwodów zasilanych prądami o różnej częstotliwości. Ponadto, dzięki zastosowaniu dwóch układów odbiorczych, umożliwia stwierdzenie kierunku jazdy. EON powszechnie stosowany jest do sterowania urządzeniami samoczynnej sygnalizacji przejazdowej czy też zamiast punktowych czujników torowych na stacjach wyposażonych w urządzenia mechaniczne.

Skrzynka przytorowa obwodu EON

Czujniki torowe

Czujniki torowe umożliwiają stwierdzenie przejazdu osi w danym miejcu, co ma zastosowanie w sterowaniu samoczynną sygnalizacją przejazdową czy też przy zwalnianiu utwierdzenia przebiegów na stacjach z urządzeniami mechanicznymi. Istnieje wiele typów czujników torowych, różniących się budową i zasadą działania.

Przycisk szynowy typu Neptun

Jednymi z najwcześniej stosowanych czujników były czujniki pneumatyczne. Przykładem takiego czujnika jest przycisk szynowy typu Neptun. Składa się on z przycisku umieszczonego pod szyną, połączonego z membraną umieszczoną wewnątrz zbiornika z powietrzem. Membrana dzieli zbiornik na dwie komory połączone ze sobą przewodem, w skład którego wchodzi szklana rurka w kształcie litery U wypełniona rtęcią, nad lustrem której znajdują się dwie elektrody. Wjechanie taboru na przycisk powoduje ugięcie szyny i membrany, a w rezultatcie przepływ powietrza, przepchnięcie rtęci w rurce i zwarcie obwodu. Wadą takiego rozwiązania było ryzyko niezadziałania czujnika w przypadku przejazdu lekkich jednostek z dużą prędkością i możliwość rozregulowania.

Czujnik magnetyczny ELS-3

Czujnik magnetyczny ELS-3 składa się z magnesów trwałych umieszczonych w obudowie znajdującej się przy szynie, między którymi znajduje się zestyk hermetyczny (kontaktron). Przejazd koła nad czujnikiem powoduje chwilową zmianę stanu pola magnetycznego, co powoduje zwarcie zestyku. Rozwiązanie takie skuteczne jest do prędkości 160 km/h, powyżej której narasta ryzyko zbyt krótkiego czasu zmiany pola i niezadziałania zestyku.

Czujnik mechaniczny ELS-6

Czujniki ELS-3 były zastępowane przez ten typ czujników ze względu na niekorzystne oddziaływania lokomotyw elektrycznych. Zasada działania czujnika ELS-6 polega na naciskaniu obrzeżem koła dźwigni, co przenoszone jest na zwieranie zestyków elektrycznych. Czujnik może być wyposażony w dwie dźwignie, co pozwala na stwierdzenie kierunku jazdy.

Czujnik magnetoindukcyjny

Nowszym rozwiązaniem są czujniki magnetoindukcyjne. W powszechnie stosowanym w urządzeniach samoczynnej sygnalizacji przejazdowej czujniku typu CTI elementem wykrywającym przejazd osi jest magnes z nawiniętym uzwojeniem cewki. Obrzeże przejeżdżającego koła wchodzi w obszar szczeliny powietrznej obwodu magnetycznego, powodując wzrost strumienia magnetycznego i zadziałanie zestyku. W głowicy czujnika znajdują sie dwa niezależne układy magnes-cewka przesunięte względem siebie o 55 mm, co umożliwia wykorzystanie czujnika do stwierdzenia kierunku i pomiaru prędkości przejeżdżającej osi. Zazwyczaj czujniki instaluje się parami przy obu szynach. Zaletą czujnika CTI jest prosta budowa i duża dokładność w wyznaczaniu momentu przejazdu środka osi nad czujnikiem.

Czujnik CTI i skrzynka kablowa

Liczniki osi

Możliwe jest zastosowanie czujników magnetoindukcyjnych do wykrywania zajętości odcinka toru. Wykorzystywane są do tego celu np. czujniki typu SEL czy RSR180, działające na podobnych zasadach jak czujnik CTI. Czujniki zainstalowane są na końcach odcinka i połączone są z układem który zlicza liczbę osi wjeżdżających i wyjeżdżających odcinka. Wyzerowanie liczby osi oznacza, że odcinek jest wolny od taboru. Możliwe jest wykorzystanie jednego licznika przez dwa sąsiednie układy zliczające. Liczniki osi mogą zastąpić obwody torowe stosowane do kontrolowania zajętości na stacjach lub na szlakach.

Czujnik RSR180 używany w licznikach osi