АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СТРЕЛОЧНЫМ ПЕРЕВОДОМ ТРАМВАЙНОГО ПУТИ
AUTOMATED CONTROL SYSTEM FOR TRAM TRACK SLIP SWITCH

Изобретение относится к электрооборудованию городского электротранспорта, в частности трамвайного пути, и может быть использовано для электропривода стрелочных переводов железных дорог.
Известен используемый в настоящее время на предприятиях городского электротранспорта России и стран СНГ электропривод автоматических стрелочных переводов, представляющий собой электромагнит с подвижным стальным сердечником, приводящий в движение рычажную систему механизма стрелочного перевода и питающийся от высокого напряжения контактной сети (±600 В), коммутируемого токосъемником трамвая и коммутационным устройством, установленным на контактной сети трамвая, в зависимости от режима работы электропривода трамвая: «под током», «без тока».
Недостатками данного типа электропривода является: наличие коммутационного устройства контактной сети, вызывающего электроэрозионный износ вставок токосъемников трамваев из-за электрической дуги, а также перенапряжения, вызывающие электрические пробои изоляции катушек электромагнитов, и, как следствие, снижающие надежность электропривода и требующие материальных затрат на его ремонт.
Известен электропривод автоматического стрелочного перевода, выпускаемого фирмой «Сименс», Германия, представляющий собой электродвигательный привод с редуктором и конечными выключателями, при этом электродвигатель питается от напряжения переменного тока 220/380 В.
Данный электропривод отличается высокой стоимостью и большими материальными затратами при модернизации, а также затратами, связанными с электроснабжением удаленных стационарных пунктов питания с напряжением 220/380 В.
Известно устройство обогрева стрелочных переводов, предотвращающее замерзание подвижных частей переводов в зимнее время при отрицательных температурах, представляющее собой нагревательный элемент, встроенный в элемент стрелочного перевода и питаемый низким напряжением 5 В через понижающий трансформатор от сети переменного тока 220 В.
Недостатком данного устройства является также как и во втором описываемом устройстве - затраты, связанные с электроснабжением от пунктов питания с напряжением 220 В.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению, прототипом, является «источник питания низковольтных цепей трамвая», патент на изобретение №2301157, от 6 февраля 2006 г., содержащий преобразователь напряжения контактной сети (±600 В) в напряжение питания низковольтных цепей (±28 В), коммутатор, конденсатор и датчик напряжения.
Изобретение решает задачу повышения надежности электроприводов стрелочных переводов трамвайного пути и токосъемных устройств трамвая, исключает затраты на электроснабжение электроприводов от удаленных пунктов питания с напряжением переменного тока 220/380 В, позволяет автоматизировать переключения направления движения трамваев в соответствии с кодом маршрута, снижает затраты на модернизацию эксплуатируемых стрелочных приводов благодаря использованию существующих исполнительных механизмов, а также питания устройства электрообогрева в зимнее время от единого источника питания.
Задача решается путем питания электромагнита электропривода разрядом конденсатора большой мощности, заряжаемого низким напряжением постоянного тока (±28)В в периоды между переводом стрелок в течение нескольких секунд от преобразователя, питаемого от напряжения контактной сети (±600) В и подключаемого в любой точке контактной сети трамвая, а также использования указанного преобразователя для питания нагревателя электрообогрева стрелочных переводов в зимнее время.
Для решения этой задачи в устройство, содержащее преобразователь, конденсатор большой мощности, токоограничивающий резистор и первый датчик напряжения, дополнительно введены: первый коммутатор-переключатель, приемник управления стрелочным переводом, передатчик кода маршрута, второй коммутатор, датчик температуры, второй датчик напряжения, при этом первый вход коммутатора-переключателя через токоограничивающий резистор соединен с положительным выводом (+28 В) преобразователя напряжения, второй вход и первый выход - с положительным полюсом конденсатора, третий вход - с выходом первого датчика напряжения, вход которого соединен с положительным полюсом конденсатора, четвертый вход - с выходом приемника управления стрелочным переводом, получающего сигнал от передатчика кода маршрута, установленного на транспортном средстве, второй выход коммутатора-переключателя соединен с входом электромагнита привода стрелочного перевода, первый вход второго коммутатора соединен с выходом датчика температуры, второй вход - с положительным полюсом преобразователя, третий вход - с выходом второго датчика напряжения, вход которого соединен с положительным полюсом конденсатора, выход второго коммутатора соединен с входом электронагревателя стрелочного перевода. Отрицательные полюса конденсатора, электромагнита и электронагревателя соединены с общим отрицательным полюсом низкого напряжения (-28 В) преобразователя. Выход электромагнита электропривода соединен с входом сигнализатора разрешенного направления движения через блок концевых выключателей, при этом сердечник электромагнита выполнен из активного магнитного материала - постоянного магнита.
Преобразователь предназначен для заряда конденсатора низковольтным напряжением в течение нескольких секунд и питания в зимнее время электронагревателя стрелочного перевода в периоды между процессами заряда конденсатора по сигналу датчика температуры. Конденсатор обеспечивает импульсное питание электромагнита электропривода стрелочного перевода путем мощного разряда по сигналу приемника управления стрелочным переводом, получающим сигнал-код от передатчика приближающегося транспортного средства. Первый датчик напряжения служит для ограничения уровня напряжения разряда конденсатора с целью ограничения величины тока и снижения времени последующего заряда конденсатора. Второй датчик напряжения контролирует верхний уровень напряжения заряда конденсатора, разрешая при этом включение второго коммутатора по сигналу датчика температуры.
Перечисленные признаки подтверждают соответствие заявляемого решения изобретательскому уровню.
На чертеже представлена блок-схема заявляемого решения.
Автоматизированная система управления стрелочным переводом содержит преобразователь 1, положительный вывод которого соединен через токоограничивающий резистор 5 с первым входом коммутатора-переключателя 9, второй вход и первый выход которого соединен с положительным полюсом конденсатора 10, третий вход - с выходом первого датчика напряжения 11, а четвертый вход - с выходом приемника управления стрелочным переводом 8, принимающего сигнал от передатчика кода маршрута 7, второй выход коммутатора-переключателя 9 соединен с входом электромагнита 14 электропривода стрелочного перевода. Входы первого 11 и второго 6 датчиков напряжения соединены с положительным полюсом конденсатора 10. Первый вход коммутатора 3 соединен с выходом датчика температуры 2, второй вход - с положительным выводом преобразователя 1, третий вход - с выходом второго датчика напряжения 6, а выход - с входом электронагревателя стрелочного перевода 4. Электромагнит 14 через блок конечных выключателей 13 соединен с блоком сигнализации разрешенного направления движения 12, при этом сердечник электромагнита выполнен из активного магнитного материала - постоянного магнита.
Работает автоматизированная система управления стрелочным переводом следующим образом.
Напряжение (±600 В) от контактной сети поступает на преобразователь 1 и преобразуется в низковольтное напряжение (±28 В), обеспечивающее через токоограничивающий резистор 5 и замкнутый переключающий контакт коммутатора-переключателя 9 зарядку конденсатора 10 в течение нескольких секунд. В таком режиме автоматизированная система управления стрелочным переводом находится до приближения к стрелочному переводу транспортного средства, имеющего встроенный передатчик кода маршрута 7. Сигнал кода маршрута принимается приемником управления стрелочным переводом 8, переключающим коммутатор-переключатель 9, при этом положительный вывод конденсатора 10 отключается от резистора 5 и подключается к входу электромагнита 14 привода стрелочного перевода. Конденсатор 10 разряжается мощным импульсом через электромагнит 14, переключающим стрелочный перевод, при достижении конечного положения блок концевых выключателей 13 переключает сигнализатор разрешенного направления движения 12. При разряде конденсатора 10 до расчетного нижнего уровня напряжения срабатывает первый датчик напряжения 11 и возвращает коммутатор-переключатель 9 в режим зарядки конденсатора 10. По приходу следующего транспортного средства процесс повторяется.
В зимнее время, при отрицательных температурах, по сигналу датчика температуры 2 при достижении в течение нескольких секунд полного заряда конденсатора 10, контролируемого вторым датчиком напряжения 6, по сигналу последнего коммутатор 3 подключает напряжение преобразователя 1 к нагревательному элементу 4, осуществляется размораживание механизма стрелочного перевода.
Таким образом решается задача питания электропривода электромагнита 14 и, в зимнее время, электронагревателя 4 от единого источника питания - преобразователя 1, подключаемого в любой точке контактной сети трамвая,
Использование данного изобретения позволяет исключить коммутационное устройство на контактной сети, вызывающее электроэрозионный износ вставок токосъемников трамваев, повысить надежность работы электромагнитов за счет питания низким напряжением (±28 В вместо ±600 В), снизить затраты благодаря подключению питающего напряжения в любой точке контактной сети трамвая, затраты за счет использования единого источника питания для электропривода и обогрева стрелочного перевода в зимнее время, а также затраты, связанные с модернизацией существующих стрелочных переводов, предоставляет возможность полной автоматизации процесса управления стрелочными переводами по кодам маршрутов следования.
Источники информации
1. Вагон трамвайный. Модель 71-608К. Техническое описание. Инструкция по эксплуатации, 1993 (Усть-Катавский вагоностроительный завод им. С.М.Кирова.).
2. Патент на изобретение №2301157 от 06.02.2006. «Источник питания низковольтных цепей трамвая», автор: Лебедь Л.Н. и др.