5. TRAČNIČKI KONTAKTI Drugi je način određivanje stanja kolosijeka s pomoću tračničkih kontakata. Tračnički kontakt je dio signalno-sigurnosnog uređaja pomoću kojeg vozila u vožnji djeluju na signalni uređaj, tako što kontakt služi za uključenje ili isključenje signalnog uređaja ili njegovog dijela, brojanje osovina, mjerenje brzine i slično. Oni uključuju ili isključuju strujne krugove za indikaciju stanja kolosijeka. Tračnički su kontakti ugrađeni tik uz tračnice na pruzi, a sklopovi za indikaciju stanja nalaze se u relejnim uređajima u kolodvorima ili samostojećim kućicama odnosno ormarima. Na taj se način obavlja kontrola kolosijeka samo u pojedinim točkama.. Umjesto izoliranih odsjeka ugrađuju se tračnički kontakti zbog ovih nedostataka izoliranih odsjeka: 1. zbog velikog odvoda zastora, 2. kad su zbog asimetrije na tračnicama jake povratne struje električne vuče, 3. zahtijeva stalnu kontrolu i održavanje, 4. ne mogu se koristiti u tunelima radi vlage, 5. nepouzdan rad u kišnom periodu, 6. na kolosijecima s metalnim pragovima ne mogu se koristiti. Prema konstrukciji i načinu djelovanja kontakti mogu biti mehanički, magnetski, elektronički i optički. 5.1. MEHANIČKI TRAČNIČKI KONTAKTI Mehanički kontakt uključuje i isključuje strujni krug relejnih uređaja za kontrolu zauzeća kolosijeka. Spoj i prekid kontakta obavlja se mehanički, nailaskom i pritiskom kotača ili progibom tračnice uslijed težine vozila. Prijenos na mehaničke dijelove a preko njih na kontaktne slogove može se izvesti i hidrauličkim sistemom posredstvom tekućina (petrolej, ulje, živa). Nedostaci mehaničkih tračničkih kontakata jesu njihova osjetljivost na led, snijeg, nečistoće i trošenje dijelova. Izlazni signal (rezultat progiba tračnice) neujednačen je za različite težine vozila. Obzirom na tromost mehaničkih elemenata i uporabu toksičkih elemenata (žive) ne smiju se više ugrađivati.
Slika 5.1. Mehanički tračnički kontakt 5.2. MAGNETSKI TRAČNIČKI KONTAKT Magnetski tračnički kontakti, električki su pasivni elementi, a rade uz pomoć ugrađenih stalnih magneta, bez posebnog napajanja. Oni moraju reagirati na svaki prolaz pojedine osovine vozila s kotačima od feromagnetskog materijala, a najčešće se rabe na uređajima za utomatsko osiguranje cestovnih prijelaza za uključenje i isključenje cestovne signalizacije. Magnetski tračnički kontakt mora imati ugrađen kontaktni slog s mirnim, radnim ili preklopnim kontaktima, koji su direktno signalnim kabelima vezani za signalni uređaj. Kontaktni slog mora biti izveden kao signalni relej, vodonepropusno i vodotjesno, bez mogućnosti otvaranja, a lako izmjenjiv i podesiv. Magnetski tračnički kontakti moraju pouzdano raditi bez obzira na izvedbu i promjer kotača vozila za sve brzine od 0 do 200 km/h, a na prugama s manjim brzinama dozvoljena je uporaba kontakata za brzine do 160 km/h. Ne smiju reagirati na ostale dijelove vozila i ne smiju biti osjetljivi na djelovanje stranih magnetskih polja. Radi povećanja pouzdanosti, definiranja smjera vožnje i sprečavanja lažne pobude upotrebljavaju se udvojeni kontakti, tako što se magnetski tračnički kontakti ugrađuju na svaku tračnicu posebno, međusobno razmaknuti po vertikalnoj osi kolosijeka. Magnetski tračnički kontakt učvršćuje se pripadajućim pričvrsnim priborom i zaštitnim odbojnicimana stopu tračnice, između pragova, a razina tucanika treba biti najmanje 100 mm ispod kontakta. Magnetski tračnički kontakt prikazan je na slici 5.2. Na lijevoj je strani prikazano stanje slobodnog, a na desnoj zauzetog mjesta kolosijeka. Slika 5.2. Magnetski tračnički kontakt
Kod nas se koriste Siemensovi magnetski tračnički kontakti na ranžirnim kolodvorima, te kao uključne i isključne točke kod putnih prijelaza. Kontakti se koriste u sklopu s brojačima osovina. Velika im je prednost da ne trebaju nikakav pobudni napon, a kotači vagona ih uključe bez direktnog dodira, djelovanjem svog željeznog vijenca na silnice stalnog magneta. Magnetski tračnički kontakt, prikazan na slici 4.2., smješten je u kućište na unutrašnjoj strani kolosijeka. Na lijevoj je strani nacrtan osnovni položaj dijelova magnetskog kontakta. Ima tri stalna magneta SMl, SM2 i SM3. Jaram i polni nastavci P od mekog su željeza. Kotva K polariziranog releja može se zatkretati pa pritišće ili otpušta kontakte. Zbroj djelovanja silnica permanentnih magneta na kotvu u osnovnom položaju jest takav, da se zbroj silnica poništava i opruga OP drži gornji kraj kotve na lijevoj strani. Kad naiđe vozilo, silnice magneta SM1 djelomično se zatvaraju preko vijenca kotača. Prevladava djelovanje silnica magneta SM2 i SM3, pa se kotva zakrene udesno i pri tome nategne oprugu i uključi odgovarajuće kontakte. Prebacivanje kotve može biti brzo i magnetski kolosijećni kontakti rade pouzdano za brzine vozila do 200 km/h. Nedostaci magnetskih kontakata jesu mehanički pokretni dijelovi (koji se troše) i starenje permanentnih magneta (koji s vremenom slabe), što nepovoljno utječe na pouzdanost i osjetljivost. 5.3. ELEKTRONIČKI TRAČNIČKI KONTAKT Elektronički tračnički kontakt u sklopu s brojačem osovina služi za kontrolu stanja međukolodvorskih razmaka, prostornih odsjeka kod APB-a, a ugrađuje se i u kolodvorskom području gdje se ne mogu izvesti klasični strujni krugovi s izoliranim odsjecima. Elektronički tračnički kontakt je zapravo elektromagnetski jer treba proizvoditi neprekidno magnetsko polje koje se zatvara preko tračnice, tako što će vijenac kotača vozila zasloniti prijelazni magnetski tok i tako prouzročiti promjenu toka. Kučište kontakta treba biti izrađeno od plastične mase otporne na udarce, toplinu i atmosferske utjecaje. Elektronički tračnički kontakt (prikazan na slikama 5.3 i 5.4.) ima na vanjskoj strani tračnice odašiljačku zavojnicu Od, a na unutrašnjoj zavojnicu prijemnika Pr. Uz tračnicu je postavljen komplet s generatorom ( u koji ulazi kabel za napajanje) i pojačalom (iz kojeg izlazi kabel za prijenos signala). Komplet je kabelima spojen s odašiljačem i prijemnikom. Odašiljačka i prijemna zavojnica elektronskog kontakta prikazane su na slikama 5.3. i 5.3a. Odašiljačka je zavojnica pobuđivana iz generatora frekvencije f=5khz. U jezgri odašiljačke zavojnice stvori se magnetski tok Φo = Φ l +Φ 2. Silnice magnetskog toka prolaze zrakom, tračnicom i jezgrom zavojnice prijemnika, kao što je predočeno na slici. Pri tom je Φ 1 > Φ 2 kod neaktiviranog kontakta. Tok Φ p =Φ 1 - Φ 2 inducira zavojnici prijemnika napon Up = dφ p /dt. Prolaskom kotača vozila
dio toka Φ l (onaj prema prijemniku) oslabi i postane Φ 1 '. Kod montaže i ugađanja nagib jezgre odašiljača se podesi tako, da bude Φ l ' = Φ 2. Slika 5.3. Elektronički tračnički kontakt Zbog toga je za aktiviran kontakt Φ l ' - Φ2 = 0 pa se u zavojnici prijemnika ne inducira napon. Na slici 5.4. prikazan je komplet elektroničkog kontakta s elektroničkim priključnim ormarićem EPO. U tom je ormariću generator Ge i pojačalo Po (zapravo sklopovi za pojačanje, oblikovanje i prijenos impulsa). U ovakvo brojačko mjesto BM spada još odašiljačka zavojnica Od, prijemna zavojnica Pr i kabeli s naznakom smjerova signala. Na desnoj je strani slike 4.4. prikazan oblik signala iz zavojnice prijemnika za osnovno stanje i smanjeni inducirani napon u slučaju aktiviranja kontakta, kad kotač vozila (na slici crtkano naznačen dio kotača) smanji magnetsku vezu dviju zavojnica. Slika 5.3a. Elektronički tračnički kontakt na tračnici Slika 5.4. Komplet elektroničkog kontakta
Elektronički tračnički kontakti EK prikazani na slici 5.3a. koriste se u sklopu brojača osovina i predstavljaju dio vanjskog uređaja. Na krajevima odsjeka brojača osovina nalaze se brojačka mjesta BM. Na tim su mjestima ugrađeni elektronički kontakti EK. Broj poslanih impulsa iz brojačkog mjesta jednak je broju osovina koje su prošle preko tog mjesta. Elektronički su kontakti kabelima spojeni e električnim priključnim ormarićem EPO postavljenim pokraj kolosijeka. U njemu su smješteni uređaji za napajanje kontakata, te sklopovi za oblikovanje izlaznih impulsa. Brojačka su mjesta povezana s grupom brojača osovina GBO u stanici četverožilnim kabelima. Ta grupa na svom izlazu preko releja Re indicira stanje kontroliranog odsjeka. Svako brojačko mjesto ima dva kontakta kao na slici 5.5. Slika.5.5. Elektronički kontakti s grupom brojača osovina Ta su brojačka mjesta međusobno udaljena d = 0,15 m.prolaskom kotača, kontakti reagiraju vremenski jedan iza drugog i daju karakterističan slijed impulsa za ubrojavanje osovina npr.pozitivne impulse. Kontakti drugog brojačkog mjesta daju oblikovane negativne impulse u GBO, gdje se vrši izbrojavanje. Kod vožnje u suprotnom smjeru ti se impulsi pojavljuju u obrnutom slijedu, pa time određuju smjer vožnje. Na prugu se ugrađuju dva kontakta, kako bi se mogli razlikovati smjerovi vožnje, tako što vozilo nailazi na kontakt učvršćen na desnoj tračnici u smjeru pravilne vožnje, a međusobni je razmak kontakata od 150 do 200 mm prema vrsti tračnica: S49 150+10 mm S54 180+10 mm UIC 60 180+10 mm S64 200+10 mm. Elektromagnetski tračnički kontakt mora pozdano brojiti osovine bez obzira na izvedbu, promjer i materijal kotača, za sve brzina u granicama od 0 do 200 km/h, a ne smije reagirati na ostale dijelove vozila (viseći dijelovi, magnetske kočnice i slično) i ne smije biti osjetljiv na djelovanje stranih magnetskih polja (od povratne struje vuče ili magnetskih kočnica). Mora ispravno raditi u temperturnom području od -40 do +70 ºC, a konstrukcija kontakta mora biti takva da oteža namjerno
izazivanje smetnji umetanjem metalnih dijelova, i dovoljno robusna kako se ne bi mogla lako oštetiti, Materijal zastora ne smije utjecati na rad kontakta, a izvedba kontakta mora biti vodotijesna i otporna na utjecaj snijega i leda.prijemna i odašiljačka zavojnica zaštićuju se, od dijelova koji vise ispod vagona, odbojnicima smještenim na razmaku oko 12 centimetara od kontakata. Nedostatak elektroničkih kontakata jest nepouzdanost u radu kod svih promjera kotača i brzina vozila. Vagoni za prijevoz vozila (Huckepackwagen) imaju manji promjer kotača od standardnih, te uvijek i sigurno ne aktiviraju kontakte. Kod velikih brzina vozila dobiveni je impuls vrlo kratak, pa se može desiti da ne aktivira brojilo. Kod nas ugrađeni kontakti registriraju osovine do brzina 200 km/h. 4.4. BROJAČI OSOVINA Brojač osovinaje dio signalno-sigurnosnog uređaja, koji obavlja neprekidnu kontrolu nezauzetosti kolosijeka, skretnica i odsjeka pruge, tako što broji osovine koje ulaze i izlaze iz odsjeka i memorira stanje. Uz osnovne funkcije, brojačem osovina se može uključiti i razrješiti automatski uređaj cestovnog prijelaza, mjeriti brzina vlaka i slično. Elektronički brojači osovina najčešće se ugrađuju na APB-u, jer ne ograničavaju dužinu prostornog odsjeka i u kolodvorima, gdje se uporabu izoliranih odsjeka ograničava stanje gornjeg ustoja pruge. Elektronički brojač osovina mora biti tako izveden, da povratna struja vuče, bez obzira na sustav vuče, ne djeluje na vanjske dijelove brojača. Elektronički brojač osovina treba biti sastavljen od: elektromagnetskog tračničkog kontakta, elektroničke priključne glave, kabelske veze i unutarnjeg uređaja. Kompletan bi uređaj brojača osovina trebao imati slijedeća svojstva: - mora brojiti kod svih brzina vozila, mora brojiti bez obzira na okolinu: tipove kotača, pragove i zastor, mora brojiti i kod variranja napona napajanja i izlaznih impulsa, mora se jednostavno ugraditi, popravljati, ugađati i održavati, da ne izazove zastoj u prometu zbog radova, mora biti neosjetljiv na vremenske prilike, mora biti neosjetljiv na sve ostale metalne dijelove vagona, osim onih koji ga aktiviraju, mora biti neosjetljiv na vibracije tračnica, mora biti podešen tako, da kvar daje signal još veće sigurnosti.
Sika 5.6. Prikaz rada brojača osavina Postoje različiti tipovi brojača osovina. Na slici 5.6. prikazan je principijelan rad brojača osovina s magnetskim kontaktima Al, B1 i A2, B2. Budući da su magnetski kontakti pasivni elementi (ne daju nikakav signal), oni svojim kontaktima uključuju davače impulsa. Brojači ulaza (na lijevoj strani slike) daju broj impulsa Nu, koji je zapravo broj osovina koje su ušle u odsjek prema označenom smjeru vožnje. Kad te iste osovine napuste odsjek, brojač izlaza, (na desnoj strani slike), daje u usporedivač impulsa broj impulsa Ni, koji je jednak broju osovina koje su napustile odsjek. Kad je: Nu = Ni izlazni relej Re uključi strujne krugove postavnice i signalno-sigurnosnih uređaja za stanje slobodnog odsjeka. Sklopovi brojača osovina moraju biti tako izvedeni, da na izlazu releji svojim kontaktima aktiviraju potrebne uređaje za stanja: - slobodno, - zauzeto i - smetnje. Elektronička priključna glava služi za povezivanje elektromagnetskog tračničkog kontakta i unutrašnjih dijelova brojača osovina, a sastoji se od kučišta, postolja i poklopca. Elektronička priključna glava i unutarnji uređaj brojača osovina moraju se povezati telekomunikacijskim kabelom, koji služi za napajanje elektroničkih sklopova u elektroničkoj priključnoj glavi i za prijenos impulsa brojanja od elektroničke priključne glave prema unutarnjem uređaju. Za to se koristi jedna četvorka i četverožični spoj uređaja i glave, a iznimno se može koristiti jedna parica i dvožični spoj. Primjenjuje se telekomunikacijski kabel promjera žila 1,2 mm, kako bi se omogućila ugradnja elektroničke priključne glave na udaljenosti do 12 km od unutarnjeg uređaja. Kod drugih konstrukcija kabela dozvoljava se udaljenost kod koje je najveće vlastito prigušenje 1,5 Np kod frekvencije 5 khz.
Unutarnji uređaj brojača osovina služi za napajanje ostalih dijelova brojača, za prijam i obradu signala, koje prima od vanjskih dijalova, identifikaciju i memoriju stanja odsjeka, koji se kontrolira. On pokazuje je li kontrolirani odsjek slobodan, zauzet, postoji li smetnja, a s njega se može očitati broj osovina koje se nalaze u odsjeku. Uređaj mora ispravno i pouzdano raditi pri promjenama napona napajanja ± 15 % i promjeni frekvencije ± 4 %. Nestanak napona napajanja iz mreže i ponovni dolazak ne smije prouzročiti lažno pokazivanje stanja kontroliranog odsjeka. Uređaj brojača osovina mora biti tako izveden da se u slučaju, kada nakon prolaska vlaka preko kontroliranog odsjeka brojač i dalje pokazuje stanje zauzetosti, može nakon provjere izvršiti vraćanje memorije brojača u stanje nula. Takav postupak mora se posebno automatski registrirati. Vraćanje pripadajućih signala APB-a na slobodno treba se obaviti tek nakon prolaska slijedećeg vlaka, koji pokraj signala sa signalnim znakom za zabranjenu vožnju prolazi s posebnim pismenim nalogom izdanim iz prometne službe. Za vlakove velikih brzina rabe se dvostruki elektronički brojači osovina, kako bi se zadovoljili minimalni uvjeti sigurnosti željezničkog prometa. Shema jednog brojačkog mjesta za elektroničke postavnice odnosno za elektronički automatski pružni blok prikazana je slikom 5.7. Slika 5.7. Dvostruki elektronički brojač osovina Unatoč mogućnosti primjene na dugim odsjecima i dobrog rada kod velikih brzina vlakova, još uvijek ne zadovoljava pouzdanost tračničkih kontakata s brojačima osovina. Nije riješena zaštita uređaja od utjecaja magnetnih polja kod većih promjena struje vuče, kao i utjecaj magnetiziranih osovina i kotača vagona.
Najveća primjedba primjeni tračničkih kontakata za vlakove velikih brzina jest i to, što se njima ne može detektirati napuknuće tračnica. Tračnički se kontakti mogu koristiti i za mjerenje brzine vlaka. Kontakti se montiraju na tračnicu međusobno udaljeni za dužinu L i elektroničkim se uređajima mjeri vremenski razmak t između dvaju uzastopnih impulsa. S pomoću ugrađenog indikatora (može biti mikroračunalo) lako se očita brzina vozila v = L/t. Najmodernija izvedba brojačkog mjesta sadrži kratki tonfrekventni izolirani odsjek, dvostruki brojač osovina i mjerač brzine osovine, a prikazan je shematski slikom 5.8. Slika 5.8. Moderno brojačko mjesto na dvokolosiječnoj pruzi ZADATAK: Međusobna udaljenost brojačkih mjesta iznosi L=0,15m. Vremenski razmak između dvaju uzastopnih impulsa je t=0,01s. Brzina vozila koje je aktiviralo kontakte iznosi: s 0, 15m v = = = 15 m v= 15 t 0, 01 s s. 3,6 = 54 (km/h)