УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ОТ СНЕГА И ЛЬДА ПУТЕМ ЭЛЕКТРООБОГРЕВА "СЭИТ-04М"

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а точнее к устройствам электрообогрева стрелочных переводов в зимний период и может быть использована для очистки стрелочного перевода от снега и льда и для предотвращения его оледенения.
Известно устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева («Усовершенствованная система элеткрообогрева стрелочных переводов СЭИТ-04», ОАО Росжелдорпроект, 2006 г.), которое содержит трубчатые электронагреватели и датчики температуры, установленные на рамных рельсах, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором и автоматическим регулятором, причем в состав последнего входит коммутатор, включенный в цепь питания однофазного трансформатора, а на входе управления указанного коммутатора установлен релейный элемент с гистерезисной характеристикой, к его входу подключен выход элемента сравнения, первый вход которого соединен с датчиками температуры рамных рельсов.
Существенными признаками, общими с заявляемым устройством, являются: датчик температуры рельса; электронагреватели и блок электропитания электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором (в заявляемом устройстве первый источник электропитания с однофазным трансформатором); коммутатор (в заявляемом устройстве первый коммутирующий элемент); релейный элемент с гистерезисной характеристикой (в заявляемом устройстве блок с гистерезисной характеристикой).
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются следующие недостатки аналога:
- применение трубчатых электронагревателей, обогревающих рельс в режиме теплового облучения, что приводит к неоправданному расходу тепловой энергии;
- коммутатор, включенный в цепь питания однофазного трансформатора, нарушающий нормальный режим работы мощного трансформатора и сокращающий ресурс работы последнего.
Известно «Устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева» (патент РФ на изобретение №2415988) содержащее трубчатые электронагреватели и датчики температуры, установленные на рамных рельсах, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором и автоматическим регулятором, причем в состав последнего входит коммутатор, включенный в цепь питания однофазного трансформатора, а на входе управления указанного коммутатора установлен релейный элемент с гистерезисной характеристикой, к его входу подключен выход элемента сравнения, первый вход которого соединен с датчиками температуры рамных рельсов, отличающееся тем, что дополнительно предусмотрены датчик температуры наружного воздуха и нелинейный функциональный преобразователь, соединенные последовательно и подключенные ко второму входу элемента сравнения.
Существенными признаками, общими с заявляемым устройством, являются электронагреватели, датчики температуры, блок электропитания с однофазным трансформатором (в заявляемом устройстве первый источник электропитания с однофазным трансформатором), коммутатор (в заявляемом устройстве первый коммутирующий элемент), датчик температуры рамных рельсов, датчик температуры наружного воздуха.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является неэффективность снеготаяния при высоком расходе электроэнергии.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является «Устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева» (патент РФ на полезную модель №97386). Это устройство содержит: плоскоовальные электронагреватели, установленные на рамных рельсах, датчик температуры наружного воздуха, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором, коммутатор, элемент сравнения, причем датчик температуры наружного воздуха соединен со вторым входом элемента сравнения, датчик температуры рельса, установленный на рамных рельсах и соединенный с первым входом элемента сравнения, датчик осадков, сигнал с которого поступает на третий вход элемента сравнения, а выход элемента сравнения соединен с блоком плавной регулировки напряжения, выход которого соединен со входом коммутатора, причем коммутатор включен во вторичную обмотку однофазного трансформатора блока электропитания, а напряжение через коммутатор поступает на плоскоовальные электронагреватели.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются следующие недостатки прототипа:
- повышенный расход электрической и тепловой энергии из-за применения простого элемента сравнения, не обеспечивающего отражения в своей работе всех возможных изменений окружающей среды;
- использование общего трансформатора для всех нагревателей, что снижает надежность системы в целом и не обеспечивает ее многофункциональность.
Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие:
- рамные рельсы;
- плоскоовальные электронагреватели;
- датчик температуры рельса;
- датчик температуры наружного воздуха;
- датчик осадков;
- коммутатор (в заявляемом устройстве первый коммутирующий элемент);
- блок электропитания электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором (в заявляемом устройстве первый источник электропитания с однофазным трансформатором).
Техническим результатом заявляемого устройства является увеличение надежности конструкции при одновременном снижении расхода электроэнергии.
Технический результат достигается тем, что в устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева, содержащее плоскоовальные электронагреватели, рамные рельсы, с установленным на них датчиком температуры рельса, датчик осадков, датчик температуры окружающего воздуха, первый источник электропитания с однофазным трансформатором, выход которого соединен с первым коммутирующим элементом, датчик температуры рельса соединен с блоком с гистерезисной характеристикой, а датчики осадков и температуры окружающего воздуха подключены к блоку с изменяемой гистерезисной характеристикой, в свою очередь блок с гистерезисной характеристикой и блок с изменяемой гистерезисной характеристикой соединены с блоком логического объединения, выход которого соединен с первым и вторым коммутирующими элементами, входы которых соединены с первым и вторым источниками электропитания с однофазными трансформаторами, а выходы соединены с попарно соединенными плоскоовальными электронагревателями и с входами первого и второго устройств контроля изоляции, выходы которых соединены с входами соответствующих первого и второго коммутирующих элементов и с входами блока защитного отключения, выход которого соединен с первым входом устройства плавного пуска и коммутации, выходы которого подключены к первому и второму источникам электропитания с однофазными трансформаторами, второй вход устройства плавного пуска и коммутации подключен к сети переменного тока 380B, на третий его вход поступает сигнал с блока задержки отключения, на вход которого поступает сигнал с выхода блока с изменяемой гистерезисной характеристикой, кроме того на рамные рельсы установлены экраны рамных рельсов.
На чертеже представлена схема заявляемого устройства, где
1 - экраны рамных рельсов;
2 - рамные рельсы;
3 - плоскоовальные электронагреватели;
4 - датчик температуры рамного рельса;
5 - датчик осадков;
6 - датчик температуры окружающего воздуха;
7 - блок с изменяемой гистерезисной характеристикой;
8 - блок с гистерезисной характеристикой;
9 - блок логического объединения;
10 - первое устройство контроля изоляции;
11 - первый коммутирующий элемент;
12 - второй коммутирующий элемент;
13 - второе устройство контроля изоляции;
14 - первый источник электропитания с однофазным трансформатором;
15 - второй источник электропитания с однофазным трансформатором;
16 - блок задержки отключения;
17 - блок защитного отключения;
18 - устройство плавного пуска и коммутации.
Плоскоовальные электронагреватели 3 и экраны рамного рельса 1 жестко закреплены на рамных рельсах 2. Датчик температуры рельса 4 установлен на рамном рельсе 1 и соединен со входом блока поддержания температуры с гистерезисной характеристикой 8. Датчик температуры окружающего воздуха 6 соединен с первым входом блока поддержания температуры с изменяемой гистерезисной характеристикой 7. Ко второму входу блока с изменяемой гистерезисной характеристикой 7 подключается датчик осадков 5. Выходы блока с изменяемой гистерезисной характеристикой 7 и блока с гистерезисной характеристикой 8 подключены к входам блока логического объединения 9. Так же выход блока с изменяемой гистерезисной характеристикой 7 соединен с входом блока задержки отключения 16. Выход блока логического объединения 9 является входом управления первого и второго коммутирующих элементов 11 и 12. К выходу первого и второго коммутирующих элементов 11 и 12 подключены плоскоовальные нагреватели 3 и первое и второе устройство контроля изоляции 10 и 13. Выход каждого устройства контроля изоляции 10 и 13 подключен к соответствующим входам коммутирующих элементов 11 и 12 и к входам блока защитного отключения 17. Выходы блока защитного отключения 17 и блока задержки отключения 16 подключены к устройству плавного пуска и коммутации 18. Выход устройства плавного пуска и коммутации 18 подключен к источникам электропитания с однофазными трансформаторами 14 и 15, выходы которых подключены на соответствующие коммутирующие элементы 11 и 12.
Устройство работает следующим образом. Сигнал с датчика температуры рельса 4 непрерывно поступает на вход блока с гистерезисной характеристикой 8, на выходе которого формируется управляющий сигнал, пропорциональный температуре рельса. Сигнал с датчика температуры окружающего воздуха 6 непрерывно поступает на первый вход блока с изменяемой гистерезисной характеристикой 7, характеристика которого меняется в зависимости от сигнала с датчика осадков 5. В итоге на выходе блока с изменяемой гистерезисной характеристикой 7 формируется управляющий сигнал, зависящий от температуры окружающего воздуха и наличия осадков, что позволяет менять параметры нагрева в зависимости от погодных условий. Блок логического объединения 9, на основе сигналов от блока с изменяемой гистерезисной характеристикой 7 и блока с гистерезисной характеристикой 8, выдает управляющий сигнал на коммутирующие элементы 11 и 12, которые подают питание на плоскоовальные электронагреватели 3. Блок задержки отключения 16 формирует сигнал на отключение источников электропитания с однофазными трансформаторами 14 и 15 при длительном простое, обеспечивая дополнительную экономию электроэнергии. Устройство плавного пуска и коммутации 18, так же, обеспечивает плавный пуск источников электропитания с однофазными трансформаторами при первом включении или при длительном простое, снижая импульсные помехи и нагрузку на сеть.
Экраны рамных рельсов 1 позволяют снизить на 10-15% (в зависимости от температуры окружающей среда) потери тепла и следовательно уменьшить расход электроэнергии.
Для обеспечения безопасности движения поездов предприняты следующие меры:
- для защиты рельсовых цепей от сети переменного тока 220B 50 Гц при пробое плоскоовальных электронагревателей 3 их электропитание осуществляется через источники электропитания с однофазными трансформаторами 14 и 15, которые осуществляют гальваническую развязку от сети;
- электропитание групп плоскоовальных электронагревателей 3 на каждом рамном рельсе осуществляется от раздельных источников электропитания с однофазными трансформаторами 14 и 15. Такая схема питания исключает возможность замыкания рамных рельсов между собой;
- целостность изоляции плоскоовальных электронагревателей 3, кабелей подключения и источников электропитания с однофазными трансформаторами 14 и 15 непрерывно контролируется устройствами контроля изоляции 10 и 13. В случае нарушения изоляции от соответствующего устройства контроля изоляции 10 или 13 подается управляющий сигнал на отключение первого или второго коммутирующего элемента 11 или 12 и снимается питание с соответствующей группы плоскоовальных нагревателей 3. В случае невозможности отключения коммутирующего элемента 11 или 12 (неисправность коммутирующего элемента) блоком защитного отключения 17 формируется команда на отключение источников электропитания с однофазными трансформаторами 14, 15 посредством устройства плавного пуска и коммутации 18. В случае отключения обогрева по команде от блока защитного отключения 17 автоматического включения по снятию аварии не происходит и необходимо ручное вмешательство.
Заявляемое устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева «СЭИТ-04М» предназначено для предотвращения обледенения и удаления льда и снега в зоне остряков и рамных рельсов, сердечников крестовин стрелочных переводов на станциях, парках, горках в целях обеспечения бесперебойного движения поездов в период снегопадов и метелей. Устройство обеспечивает непрерывную работоспособность стрелочных переводов в зимнее время, независимо от выпадающих осадков.