Электрообогрев стрелочных переводов

Электрообогрев стрелочных переводов, защита от снега и льда.

Системы электрообогрева стрелок СЭИТ отличается простатой настройки, установки и дальнейшего обслуживания.

Блоки системы унифицированы, что позволяет без сложностей ее масштабировать.

Нагревательные элементы (ТЭНы) плоско-овальной формы мощностью до 3000 Вт крепятся к стрелочным переводам.

Питание к ТЭНам поступает от однофазных изолировочных трансформаторов, которые находятся в шкафе управления электрообогревом ШОИТ.

Число стрелок, обогреваемых одним шкафом, — от одной до четырех.

Количество шкафов определяется конкретным расположением стрелок на данной станции и их числом.

Для питания ТЭНов одной стрелки используется два или три однофазных изолировочных трансформатора (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема шкафа обогрева стрелок ШОИТ-02М 15(18)/1: KL1 — клеммник для подключения шкафа (ввод питания); GX1…GX3 — элементы защиты от перенапряжения; QF1 — автоматический выключатель защиты питания шкафа; QF7 — выключатель питания шкафа в режиме «Лето»; блок А4 — контроллер для связи с метеостанцией и АРМ ДС; БКУ-04 — логический блок управления электрообогревом стрелки; ТР1…ТР3 — изолировочные трансформаторы; К1…К3 — контакторы; 1QF1—1QF3 — автоматические выключатели защиты кабелей питания ТЭНов

Главный элемент шкафа ШОИТ — логический блок управления и контроля обогревом стрелки БКУ.

Число комплектов БКУ, размещаемых в одном шкафу, — от одного до четырех. Стрелка обогревается группами ТЭНов, которые питаются от своего изолировочного трансформатора.

Питание на вход каждого трансформатора подается через свой контактор (К1—К3), поэтому при возникновении аварийных отклонений параметров на одной группе ТЭНов отключается электрообогрев только части стрелки.

Управление электрообогревом стрелок может осуществляться двумя способами:

• в ручном режиме — органами управления, расположенными на панели ручного управления шкафа;
• в режиме дистанционного управления — с пульта дежурного по станции (АРМ ДС).

Программным обеспечением пульта предусмотрено, чтобы включение электрообогрев стрелочных переводов в каждом шкафу при общем включении производилось поочередно, с задержкой времени для уменьшения броска тока при включении изолировочных трансформаторов.

Устройство обогрева отдельной стрелки работает следующим образом.

В исходном состоянии нагревательные элементы обесточены при заданном диапазоне положительных температур рельсов от t1 до t2 — контакторы реле в коммутирующем устройстве и/или выключатели панели управления находятся в выключенном положении.

При этом учитывается прогнозное состояние сигналов на выходе БКУ по результатам текущей обработки входных данных в рамках введенного программного обеспечения (алгоритма работы устройства обогрева).

Электрообогрев стрелочных переводов возможен при выполнении следующих условий:

• температура рельса («температура холодного рельса») ниже заданной;
• сопротивление изоляции изолированной сети переменного тока 220 В и ТЭНов выше нормы;
• команды (блокировки) на запрет обогрева отсутствуют, в частности, не включен режим «Лето».

При уменьшении температуры рельсов ниже t1 или по упреждающей команде от БКУ по результатам текущей обработки входных данных от датчиков, одно или оба реле запитываются с последующим замыканием их нормально разомкнутых контакторов, что при заранее включенных вручную местным обслуживающим персоналом выключателях (рубильниках) на панелях управления обеспечивает подачу питания от внешнего источника на первичные обмотки трансформаторов (параллельно) и далее в виде рабочего тока по электрическому кабелю через клеммные колодки на ТЭНы.

Последние нагреваются, передавая тепло рамным рельсам.

При достижении «рабочей» температуры (в заданном диапазоне значений) происходит таяние изморози, наледи, града, снега, т.е. обеспечивается необходимый для работоспособности стрелочного перевода тепловой режим.

При превышении температуры рельсов верхнего значения t2, а также с учетом интегральной оценки логическим блоком БКУ всех поступающих на его вход данных (кроме того, возможны команды с диспетчерских пультов и на местных панелях управления) питание реле отключается.

Выключение нормально разомкнутых контакторов определяет обесточивание ТЭНов.

Температура нагрева каждой стрелки контролируется отдельным датчиком и определяется системой в зависимости от метеоусловий и климатической зоны.

Рекомендуемые температуры нагрева рельса приведены в таблице.

В комплект поставки системы электрообогрев стрелочных переводов СЭИТ-04М входит метеостанция, состоящая из датчиков температуры и осадков, устанавливаемых на осветительном столбе высотой 5,5 м (рис. 3).

Рис. 3. Метеостанция на осветительном столбе

Датчик осадков представляет собой устройство, которое в автоматическом режиме отслеживает наличие осадков, определяет их тип (дождь, снег), измеряет температуру воздуха и т.п.

Связной контроллер ДО, установленный в непосредственной близости от датчика осадков, обеспечивает передачу информации по волоконно-оптической линии связи на контроллер медиа-конвертера, установленный в 19-дюймовой стойке станции.

Контроллер датчика осадков на основании данных об осадках «принимает решение» о необходимости включения (выключения) обогрева.

Конкретный алгоритм работы устройства электрообогрев стрелочных переводов определяется как программным обеспечением с закладываемой логикой сравнения всех входных данных по цепи «устройства—БКУ», так и оперативным командным вмешательством со стороны обслуживающего персонала, включая дежурных по станциям и диспетчеров всех уровней по установленному рейтингу.

Введение дополнительных устройств для оценки атмосферных условий расширят возможности их интегральных оценок в БКУ, особенно в прогнозном плане.

В частности, информация о влажности воздуха и ветра, в дополнение к температуре окружающего воздуха и наличия/отсутствия осадков, позволяет упредить появление и развитие изморози, а также легкого обледенения объекта обогрева.

В режиме «Лето» управление обогревом блокировано.

Крепление нагревательной арматуры к рамным рельсам осуществляется согласно разработанным институтом «Гипротранссигналсвязь» ТУ 32 ЦШ 2150 — 2011.

Конструкторы стрелочных переводов проектируют современные стрелки совместно с производителями электрообогрева так, что уже на стадии технических условий, а затем и на стадии проектирования учитывается применение систем электрообогрев стрелочных переводов на данном конкретном проекте стрелочного перевода, что позволяет добиться наиболее грамотного размещения арматуры электрообогрева и, как следствие, равномерного прогрева рельсов и повышения общего КПД системы.

Это позволяет уменьшать затраты на проектирование, монтаж и обслуживание системы электрообогрев стрелок.

Система СЭИТ-04М компактна, легко устанавливается и проста в управлении. Встроенная подсистема диагностики позволяет быстро выявить неисправность и устранить ее.

Вся электроника, которая может потребовать ремонта или замены, заключена в отдельных блоках и имеет разъемные соединения.

Устранение неисправности производится простой заменой нужного блока. Система имеет антивандальное исполнение и сигнализацию несанкционированного открытия шкафа.

Кроме собственно электрообогрева стрелки, система СЭИТ-04М может быть оборудована световыми устройствами для освещения стрелочного перевода в темное время суток и розеткой для подключения путевого электроинструмента, располагаемой на шкафе ШОИТ.

Каждый шкаф ШОИТ соединен с пультом управления на посту ЭЦ (ДЦ) при помощи линии связи.

Оптоволоконная связь резко повышает качество и надежность функционирования устройства (рис. 5), особенно применительно к удаленным путевым участкам с неблагоприятными климатическими и грунтовыми условиями.

Рис. 5. Структурная схема оптоволоконной связи шкафов ШОИТ-02М с АРМ ДС: К01…К03 — нумерация оптических кабелей; А1 — оптическая панель; А2 — блок медиаконвертеров и контроллеров датчиков осадков (ДО); А3 — сетевой коммутатор для связи медиа-конвертеров с АРМ ДС

Оптическое волокно по сути является кабелем, который способен переносить сигналы на очень высокой скорости.

Качественно изготовленный кабель передает информацию без внезапных сбоев или случайных неполадок на большие расстояния.

Он одинаково стабильно работает как на прием данных, так и на передачу любой информации.

Преимущества оптоволокна над медными кабелями давно известны: это и отсутствие побочного электромагнитного излучения, и невосприимчивость к электромагнитным помехам, и повышенная дальность передачи данных (от 70 до 300 км) благодаря минимальным потерям из-за рассеивания света и, конечно, повышенная пропускная способность.

Наконец, в отличие от электрических цепей, для передачи данных по оптоволокну требуется всего один проводник.

Главным минусом оптического кабеля считается сложность монтажа.

Соединение отдельных частей требует особого профессионализма и наличия необходимых инструментов.

Чтобы соединить волокна, применяется специальная сварка.

К недостаткам оптического волокна, вызванным физическими свойствами самого материала, также можно отнести относительную хрупкость (невозможность сгиба оптического кабеля под прямым углом) и трудность обнаружения места излома.

Газовый обогрев стрелочных переводов

Гораздо менее известен газовый обогрев стрелочных переводов с помощью пропана.

Для его применения на станции необходим резервуар со сжатым газом или подвод природного газа по распределительной сети.

Требуемый расход пропана определяется числом обогреваемых стрелочных переводов и климатическими условиями.

Пропан для обогрева стрелок подается под давлением от 1 до 1,1 бар.

Приборы, регулирующие подачу газа, должны обеспечивать нужное эксплуатационное давление на самом удаленном стрелочном переводе.

Обогрев стрелки происходит следующим образом: по присоединенному шлангу газ подается к соплам.

Пройдя через сопло, газ поступает в диффузор, где в результате его расширения создается пониженное давление.

Под действием перепада давления в диффузор поступает воздух через специальный клапан.

В трубе сгорания смесь газа и воздуха воспламеняется при включении электрического зажигания. Под действием пламени происходит нагрев пластин, расположенных в трубе.

Включением этой установки управляют с пульта поста централизации или поездного диспетчера в зависимости от температуры воздуха и наличия осадков.

Иногда применяют ручное управление, однако в этом случае требуется постоянный контроль и повышается расход газа.

Недостатками данной системы являются повышенная пожароопасность, отсутствие в России необходимой инфраструктуры, использование специальной арматуры.

Крайне оригинален способ геотермального обогрева стрелок, разработанный немецкими коллегами.

В качестве источника тепла здесь выступают глубинные слои земли, имеющие повышенную температуру.

С помощью вертикального теплообменника подземное тепло поступает к рамным рельсам, нагревая их.

К несомненным достоинствам этой системы относится экономия электроэнергии, а главный недостаток заключается в необходимости устройства теплообменника, глубина заложения которого зависит от многих факторов и может быть достаточно большой (на станции Хольцминдер — 99 м).

В.Ф. Кочубей, главный инженер ООО «КТН»,

И.А. Евдокимов, технический директор ООО «КТН»

Рекомендовано к изучению:

Неисправности стрелочных переводов, причины.

Помощь студентам железнодорожникам, каталог готовых студенческих работ на железнодорожную тематику