Стрелочные электроприводы

В системах релейной централизации для перевода централизованных стрелок из одного положения в другое, обеспечения запирания и контроля положения их остряков и подвижных сердечников применяются стрелочные электроприводы.

Стрелки имеют два положения: нормальное (плюсовое) и переведенное (минусовое). Направление движения в плюсовое положение указывается на корпусе электропривода стрелкой. Установленный на стрелке электропривод должен осуществлять перевод остряков стрелки в одно из крайних положений (плюсовое или минусовое), обеспечивая при этом плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу или подвижного сердечника крестовины к усовику, а также отведение другого остряка от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм, не допуская запирания остряков стрелки при зазоре между прижатым остряком и рамным рельсом 4 мм и более.

Электропривод должен обеспечивать работу в трех режимах:

• нормальном, когда стрелка переводится из одного положения в другое и дает контроль каждого положения;
• недохода остряка стрелки на 4 мм и более при возникновении препятствия между остряком и рамным рельсом;
• взреза стрелки, когда происходит принудительный перевод остряков стрелки под действием скатов колесных пар.

В электрической централизации применяются стрелочные электроприводы с внутренним запиранием остряков следующих типов:

• невзрезные стрелочные электроприводы типов СП, СПБ, которые устанавливаются на стрелочных переводах из рельсов тяжелых типов Р65, Р75, в том числе с гибкими остряками, а также имеющих с крестовины с подвижным сердечником (крестовины с НПК);
• невзрезные горочные стрелочные электроприводы типов СПГ, СПГБ, применяемые на стрелках, расположенных в стрелочных зонах сортировочных горок и подгорочных парков;
• невзрезные винтовые электроприводы типов ВСП, УВП устанавливаемые взамен приводов СП, СПБ;
• взрезные стрелочные электроприводы типа СПВ, которые устанавливаются на стрелках, расположенных в маневровых районах станций и на путях промышленного транспорта.

Электропривод типа СП осуществляет совместный перевод и одновременное запирание обоих остряков стрелки, развивает большое тяговое усилие (до 6 кН), более надежен в работе, чем взрезной. Такой электропривод не имеет взрезного устройства, и при взрезе стрелки происходит поломка его частей.

Электропривод СП состоит из корпуса (1) с крышкой, электродвигателя (2), механической передачи (3) (редуктора) с фрикционной муфтой и внешней парой шестерен, автопереключателя (4), рабочей линейки (6) (шибера), главного вала с шиберной шестерней (7) и двух контрольных линеек (5). Соединяется электродвигатель с механической передачей посредством соединительной муфты (9), упрощающей снятие и установку электродвигателя. В корпусе электропривода предусмотрена штепсельная розетка (8) для подключения переносной лампы при обслуживании и ремонте электропривода в темное время.

Рабочая линейка (шибер) соединяется с двумя остряками стрелки посредством рабочей и связной тяг, каждая контрольная линейка - отдельной тягой с одним из остряков.

В торце корпуса электропривода имеются два отверстия: в одно вставляется курбельная рукоятка для перевода стрелки вручную, во второе – ключ замка крышки привода. Эти отверстия закрыты курбельной заслонкой (10), связанной с ножом курбельного выключателя (11), который включен в рабочую цепь электродвигателя. Для ручного перевода стрелки с помощью курбеля заслонка сдвигается, курбель вставляется в отверстие, надевается на хвостовик вала электродвигателя и прокручивается. При повороте заслонки курбельный нож поднимается, блокировочные контакты курбельного выключателя размыкаются и рабочая цепь электродвигателя разрывается, вследствие чего привод отключается от управления с поста централизации. Это предусмотрено в целях обеспечения безопасности работников, выполняющих ручной перевод стрелки, либо обслуживание или ремонт электропривода.

На ручное управление курбелем стрелку может переводить ДСП с разрешения поездного диспетчера при неисправностях, связанных с нарушением работы электропривода или элементов схемы управления стрелкой, а также при выполнении электромехаником регулировочных работ на выключенной стрелке. Перевод стрелок курбелем осуществляется оператором поста централизации, сигналистом или другим работником службы движения, предусмотренным для этой цели ТРА станции.

Внутри корпуса привода имеется специальная защелка, срабатывающая при опускании курбельной заслонки и препятствующая ее возврату обратно. Поднять курбельную заслонку и вернуть курбельный нож в исходное положение можно только сдвинув защелку, для чего требуется специальным ключом открыть замок и поднять крышку корпуса электропривода. Эту операцию выполняет электромеханик.

Для перевода стрелки подается напряжение на электродвигатель (1), вал которого начинает вращаться. Вращение через соединительную муфту передается механической передаче, состоящей из редуктора (2), фрикционной муфты (5) и внешней пары шестерен (3 и 4). Механическая передача позволяет получить необходимую скорость вращения главного вала и вращательный момент необходимой величины. Далее вращательное движение передается через главный вал (12) на главную (шиберную) шестерню (13) и преобразуется в поступательное движение шибера (6), связанного переводными тягами с остряками стрелки. Перемещение шибера вызывает перевод остряков стрелки.

Запирание остряков стрелки в крайних положениях осуществляется запирающим устройством, образованным широким зубом на шиберной шестерне и скошенным зубом на зубчатой рейке шибера. Заклинивание шибера в крайних положениях исключает самопроизвольное отведение прижатого остряка от рамного рельса. Разблокируется запорное устройство в начале вращения шиберной шестерни в обратном направлении.

При недоходе остряка стрелки до рамного рельса (например, из-за попадания постороннего предмета между остряком и рамным рельсом) возрастает усилие, необходимое для перевода стрелки, электродвигатель начинает работать на фрикцию - трение, возникающее между дисками фрикционной муфты (5) по причине их пробуксовки, и не выходит из строя из-за остановки. Тем не менее, продолжительная работа на фрикцию может вызвать перегрев и поломку электродвигателя, поэтому имеется схема сброса нагрузки, за счет которой происходит отключение питания электродвигателя при его длительной работе на фрикцию.

Автопереключатель в электроприводе служит для автоматического выключения электродвигателя в конце перевода стрелки, изменения направления его вращения и создания цепей контроля положения остряков. Применяются автопереключатели контактного и бесконтактного типа.

Автопереключатель контактного типа (11) содержит четыре группы контактов, которые имеют определенное назначение. Наружные контакты являются рабочими (силовыми): через них замыкаются электрические цепи питания электродвигателя. Внутренние контакты являются контрольными: через них создаются цепи контроля положения остряков. Все группы контактов попарно замыкаются ножами поворотных кулачков. Положение кулачков определяется положением главного вала и контрольных линеек. Когда остряки стрелки находятся в плюсовом (нормальном) положении, кулачки повернуты так, что их ножи замыкают рабочие контакты (Р) - для обеспечения возможности перевода стрелки в минусовое положение, и контрольные контакты (К) - для контроля плюсового положения (на аппарате управления горит зеленая контрольная лампа).

При переводе стрелки в минусовое положение, когда начинает вращаться главный вал, поворачивается нижний кулачок и его ножи размыкают внутренние контрольные контакты (К) и замыкают внешние рабочие контакты (Р'). При этом размыкается контрольная цепь плюсового положения стрелки и на аппарате управления загорается красная контрольная лампа.

При полном переводе стрелки в минусовое положение происходит поворот верхнего кулачка таким образом, что его ножи размыкают рабочие контакты (Р) и замыкают контрольные контакты (К'). Таким образом при переведенном (минусовом) положении стрелки замкнуты контрольные контакты (К'), создающие цепи контроля минусового положения (на аппарате управления горит желтая контрольная лампа), и замкнуты рабочие контакты (Р') для перевода стрелки в плюсовое положение.

Если происходит недоход остряка до рамного рельса на 4 мм или более, вырезы на контрольных линейках не совмещаются и один из кулачков автопереключателя остается в промежуточном положении, в результате чего контрольные контакты не замыкаются. Контроль положения стрелки не появляется, и на аппарате управления горит красная контрольная лампа. Двигатель работает на фрикцию, а потом останавливается за счет срабатывания схемы сброса нагрузки.

При взрезе стрелки контрольные линейки смещаются относительно друг друга, т.к. нарушается взаимное положение остряков. Контрольная линейка отжатого остряка поворачивает кулачок, который занимает среднее положение, размыкая контрольные и рабочие контакты. Стрелка теряет контроль своего положения, на аппарате управления мигает красная контрольная лампа и звенит звонок взреза стрелки.

Нарушения нормальной работы электроприводов с автопереключателями контактного типа в основном происходят из-за потери контакта в автопереключателе. Одним из факторов, влияющих на работоспособность автопереключателя, является сила контактного нажатия, которая в процессе эксплуатации снижается из-за механического износа контактов и ножей. Кроме того, при размыкании рабочих контактов между ними и ножами образуется электрическая дуга, что приводит к их подгаранию и увеличению переходного сопротивления. В зимнее время возможна потеря контакта в электрической цепи в результате образования инея на контактах и ножах автопереключателя. Для предотвращения таких случаев предусмотрены различные защитные меры: на ножи наносятся специальные насечки, используются графитовая смазка или глицерин, над контактами монтируется обогревательное устройство (проволочные керамические резисторы), предотвращающее образование инея на контактах автопереключателя.

С целью повышения надежности работы стрелочных электроприводов в них устанавливают бесконтаткные автопереключатели. В состав такого автопереключателя входят два датчика трансформаторного типа. Принцип действия бесконтактного автопереключателя основан на изменении коэффициента взаимоиндукции между обмотками трансформатора за счет смещения магнитного шунта (ротора). Ротор может занимать три фиксированных положения: контрольное, промежуточное и переведенное. Если шунт находится против полюсов с питающей (первичной) и сигнальной (вторичной) обмотками (переведенное положение), то в последней наводится э.д.с., достаточная для возбуждения контрольного реле. При увеличении воздушного зазора между первичной и вторичной обмотками, вызванном поворотом ротора на определнный угол (контрольное и промежуточное положения), э.д.с. во вторичной обмотке резко уменьшается, чем регистрируется потеря контроля положения остряков. Датчики бесконтактных автопереключателей включены в цепи обмоток реле, контакты которых осуществляют переключения в рабочих и контрольных электрических цепях стрелочного электропривода.

На стрелочных переводах, расположенных в стрелочных горловинах сортировочных горок устанавливаются горочные невзрезные стрелочные электроприводы. За счет изменения передаточного числа механической передачи они отличаются большей скоростью перемещения шибера, однако развивают меньшее тяговое усилие. Бóльшая скорость перевода остряков стрелок необходима из-за малых временных интеравлов между скатывающимися с горки отцепами. С другой стороны, остряки стрелок на сортировочных горках имеют меньшую длину и меньший вес, т.е. для их перевода требуется меньшее тяговое усилие. Широкое распространение получили горочные стрелочные электроприводы типа СПГБ, в которых используются бесконтактные автопереключатели, более устойчивые к частым переключениям, обусловленным многократными переводами стрелок при роспуске составов с сортировочной горки.

Винтовой стрелочный электропривод с внутренним замыканием остряков типа ВСП разработан на новой элементной базе: шариковинтовой пары качения (ШВП), автопереключателя с быстродействующими микропереключателями, кулачковой системы замыкания шибера, металлокерамической фрикционной муфты. Применение такой конструкции позволяет уменьшить габариты электропривода и повысить точность и надежность работы его контрольной системы.

Взрезные стрелочные электроприводы типа СПВ осуществляют раздельный перевод остряков стрелки и замыкание только прижатого остряка. В конструкцию электропривода входит взрезное устройство (10), через которое вращение передается на главный вал и к двум шиберным шестерням, входящим в зацепление с шиберами. Каждый шибер связан со своим остряком. При переводе стрелки сначала начинает движение прижатый остряк, а затем - отжатый.

В случае взреза стрелки остряк, отводимый от рамного рельса скатом колесной пары, начинает движение, воздействуя на свой шибер. Шиберная шестерня начинает вращать главный вал, при этом шибер выходит из запертого состояния, а взрезное устройство расцепляет главный вал и вал зубчатого колеса редуктора. Тем самым исключается излом элементов электропривода, но нарушается управление стрелкой. Восстановление работоспособности электропривода производится с помощью курбельной рукоятки.

Взрезные стрелочные электроприводы развивают меньшее тяговое усилие, чем невзрезные (до 3 кН), а увеличение массы и скоростей движения поездов, применение новых конструкций стрелочных переводов из рельсов тяжелых типов с гибкими остряками, жестко связанными между собой тягами, исключили возможность применения электроприводов серии СПВ, требующих обязательно раздельного хода остряков. Исходя из этого, а также из целесообразности применения на сети железных дорог единой унифицированной конструкции, производство и установка электроприводов серии СПВ в настоящее время прекращены.

1. Для чего предназначены стрелочные электроприводы, используемые в системах ЭЦ?
2. Назовите режимы работы стрелочных электроприводов.
3. Какие типы стрелочных электроприводов применяются в системах ЭЦ?
4. Каковы основные особенности невзрезных электроприводов?
5. Из каких элементов состоят электроприводы СП, СПБ?
6. Что является источником вращательного момента в стрелочном электроприводе?
7. Для чего предназначена механическая передача с фрикционной муфтой?
8. Каковы функции автопереключателей?
9. В чем преимущества автопереключателей бесконтактного типа?
10. Как осуществляется контроль положения остряков стрелки?
11. Каким образом можно выполнить ручной перевод стрелки, оборудованной стрелочным электроприводом?
12. Чем характеризуются стрелочные электроприводы, устанавливаемые в стрелочных горловинах сортировочных горок?
13. Каковы конструктивные и эксплуатационные особенности электроприводов типа ВСП?
14. В каких случаях применяются взрезные стрелочные электроприводы?
15. С чем связан отказ от массового использования электроприводов типа СПВ в настоящее время?