Pojazdy szynowe przemierzają setki tysięcy kilometrów, często w zmiennych warunkach pogodowych, dlatego nie mogą sobie pozwolić na opóźnienia. Właśnie z tego względu w transporcie szynowym nie ma miejsca ani czasu na wadliwe produkty i awarie.

Ważne jest zarówno rygorystyczne podejście do przeglądów taboru, łącznie z rewizjami, jak i odpowiedni dobór produktów spełniających odpowiednie wymagania. Coraz częściej stosuje się także serwis predyktywny, dzięki któremu można – na przykład na podstawie pomiaru drgań, zapobiec awariom spowodowanym np. zużyciem danego komponentu. Pozwala to na zmniejszenie liczby awarii i lepsze planowanie serwisu. Takie podejście przyczynia się do redukcji przestojów o około 20–40%, a także zmniejsza koszty utrzymania o 10–40%. W efekcie ma to przełożenie również na punktualność pociągów. W roku 2024 aż 91,64% pociągów pasażerskich dotarło do celu z opóźnieniem mniejszym niż 6 minut.

Przekaźnik nadzorczy – zabezpieczenie układu przed uszkodzeniem.

Jednym z elementów, które pomagają w utrzymaniu niezawodności komponentów takich jak silniki czy układy trójfazowe są przekaźniki nadzorcze napięcia. Ich podstawowym zadaniem jest kontrola napięć w układzie.

Jak widać na rysunku powyżej do przekaźnika nadzorczego podłączamy 3 fazy, których stan chcemy kontrolować. W przypadku wystąpienia anomalii na wyjściu styk przełączny zmieni swoje położenie. Można to wykorzystać jako informację do sterownika, że wystąpiła anomalia, ale również może to posłużyć jako element rozłączający styk głównego stycznika układu. Jeśli chodzi o same pomiary to mamy tutaj możliwość kontroli wypadnięcia fazy i rotacji. W przypadku zaniku którejkolwiek fazy przekaźnik nadzorczy zadziała, co widać na diagramie poniżej. Napięcie L2 zanika i styk wyjściowy zmienia swoje położenie, a następnie dioda LED na urządzeniu sygnalizuje wystąpienie anomalii. Zanik fazy jest niebezpieczny dla silnika, ponieważ może uniemożliwić jego ponowne uruchomienie, co będzie skutkowało przegrzaniem (spaleniem) uzwojenia. Natomiast jeśli silnik będzie pracował bez jednej fazy może również dojść do uszkodzenia przez przegrzanie, a dodatkowo należy pamiętać, że silnik w takiej sytuacji pracuje nierówno, co również nie jest dla niego bezpieczne. Podobna sytuacja występuje w przypadku grzałek trójfazowych – przy zaniku jednej fazy w pozostałych wzrośnie prąd, co będzie skutkowało przegrzaniem.

Równie istotna jest kontrola rotacji faz. Przy zamianie kolejności faz silnik może zacząć pracować w drugą stronę, co może być niekorzystne, a wręcz niebezpieczne dla jego działania. Przede wszystkim jednak nie jest to zgodne z zaprojektowanym działaniem układu. Przy zamianie kolejności faz występuje bardzo duże ryzyko w przypadku urządzeń, które mechanicznie są przystosowane do pracy w jednym kierunku jak pompy czy przenośniki – może to skutkować trwałym uszkodzeniem mechanizmu.

Jak widać, przekaźnik nadzorczy spełnia bardzo ważną funkcję i pozwala w bardzo prosty sposób uchronić urządzenia przed uszkodzeniem chociażby dostarczając PLC potwierdzenie o prawidłowym stanie zasilania.

Przekaźnik zmierzchowy – automatyczna kontrola oświetlenia

W zautomatyzowanym środowisku kolejowym niezawodność i precyzja decydują również o komforcie pasażerów. Należy jednak pamiętać także o energooszczędności.

Do sterowania oświetleniem w pojazdach szynowych często wykorzystujemy przekaźniki zmierzchowe. Układ jest prosty w budowie, a daje możliwość automatycznego i niezawodnego działania.

Jak widać na rysunku obok układ składa się z przekaźnika zmierzchowego, czujnika zewnętrznego oraz układu, którym sterujemy tzn. oświetlenia. Czujniki zewnętrzne mogą mieć dwie formy. Pierwsza to fotoelektryczny czujnik, który jest dostarczony w zestawie, natomiast drugą opcją jest czujnik montowany na panelu.

Dzięki temu zyskujemy możliwość montażu na tzw. elewacji oraz na panelu operatorskim.

Aby umożliwić uruchomienie jak największej ilości punktów świetlnych, czy też mocy w przekaźniku został zastosowany styk AgSnO2, który jest odpowiedni do uruchamiania obciążeń pojemnościowych np. oświetlenie LED. Należy o tym pamiętać, ponieważ klasyczny materiał styku AgNi nie nadaje się do tego typu obciążeń i mógłby spowodować zespawanie styku.

Dzięki zastosowaniu styków AgSnO2 możemy podłączyć oświetlenie o mocy jak niżej:

Mamy również możliwość nastawienia odpowiedniego natężenia oświetlenia dla naszych potrzeb od 1 do 100 lux-ów. Dodatkowym plusem są niewielkie gabaryty, dzięki którym możemy zaoszczędzić miejsce w rozdzielnicy.

Aby ograniczyć fałszywe odczyty, w przekaźniku zostało zastosowane opóźnienie 1 sekunda przed włączeniem i 6 sekund przed wyłączeniem. Przekaźniki te są często wykorzystywane do sterowania oświetleniem we wnętrzu pojazdów szynowych, ale należy również pamiętać o możliwości zastosowania ich w infrastrukturze kolejowej, jak na przykład do automatycznego załączania oświetlenia na peronach i stacjach oraz technicznego oświetlenia przytorowego.

Wszystko na czas – przekaźniki czasowe

Praca pojazdu szynowego składa się z pewnych sekwencji. To poszczególne kroki do wykonania, które czasem wymagają funkcji opóźnienia, załączenia na określony czas elementu wykonawczego czy też cyklicznego załączania układu. Zazwyczaj rolę tę przejmuje sterownik, ale są miejsca, gdzie nie jest on dostępny, wówczas prościej i taniej jest zastosować klasyczny przekaźnik czasowy. Do dyspozycji mamy funkcje czasowe takie jak na przykład zadziałanie po nastawionym czasie, czyli klasyczne opóźnienie zadziałania, wykorzystywane tam, gdzie chcemy zachować pierwszeństwo uruchomienia. Drugą opcją jest załączenie na nastawiony czas, po uruchomieniu układu przekaźnik włączy styk wyjściowy na nastawiony przez nas czas.

Kolejna dostępna funkcja to praca cykliczna, najprostszy przykład jej wykorzystania to cykliczne uruchamianie oświetlenia sygnalizacyjnego. Dostępne są również przebiegi czasowe uzależnione od zbocza sygnału sterującego, dodatnie oraz ujemne. Zakres czasu, który możemy tutaj zastosować jest szeroki od 0,1 sekundy do 24 godzin. Aby zapewnić maksymalną niezawodność przekaźniki czasowe serii 80 do zastosowania kolejowego posiadają uniwersalne napięcie zasilania w zakresie od 24 do 240 [V] prądu stałego jak i zmiennego.

Przekaźniki czasowe, spełniające odpowiednie normy, jak na przykład seria 80 firmy Finder, pomimo powszechnego zastosowania przekaźników PLC, nadal znajdują zastosowanie w kolejnictwie.

Klasyka nadal w natarciu – klasyczne przekaźniki kolejowe

Opisując komponenty wykorzystywane w kolejnictwie nie należy zapominać również o klasycznych przekaźnikach elektromechanicznych, są one wykorzystywane między innymi do separacji układu sterowania od układu wykonawczego.

Grupą przekaźników elektromechanicznych jest seria 7s przekaźniki do obwodów bezpieczeństwa z mechanicznie sprzężonymi zestykami.

Jak to wygląda konstrukcyjnie? Styki są mechanicznie połączone przez element z tworzywa, co zabezpiecza przed nierównomierną pracę styków. Przykład: Mamy przekaźnik dwustykowy jeden styk wykorzystywany do sterowania układu natomiast drugi odpowiada za sygnalizację o stanie przekaźnika do PLC. Mechaniczne sprzężenie styków stosuje się gdyż może się zdarzyć tak, że przy zwykłym przekaźniku styk się „zespawa”, czyli pozostanie zwarty i pomimo tego, że na cewkę podamy zasilanie to drugi styk będzie miał minimalną przerwę i w PLC będziemy mieli informację o prawidłowym stanie układu.

W przypadku przekaźnika z mechanicznie sprzężonymi zestykami ryzyko takie nie występuje, ponieważ mechaniczne połączenie zapewni równomierną pracę styków również w przypadku awarii przekaźnika.

Przekaźnik 7S.16 dedykowany do aplikacji kolejowych zapewnia kategorię SIL2, dzięki czemu może być wykorzystywany w aplikacji bezpieczeństwa. Do dyspozycji jest sześć styków pokazanych na ilustracji poniżej. Dwa styki normalnie zamknięte oraz cztery styki normalnie otwarte, co zapewnia dużą swobodę w projektowaniu układu.

W kolejnictwie często wykorzystywane są klasyczne przekaźniki, choćby do separacji sygnałów, od jednostykowego przekaźnika o prądzie 6[A] po wykonania czterostykowe.

Przekaźniki interfejsowe są często wykorzystywane jako separacja, ponieważ sterowniki czy też karty sterowników są drogimi produktami, a ich wymiana wymaga dużych nakładów pracy. Przekaźnik służy jako bufor pomiędzy układem sterowania, czyli sygnałem z np. sterownika, a wyjściowym układem, którym sterujemy. W tym przypadku, gdy uszkodzeniu ulegnie układ wyjściowy (np. przez zwarcie), uszkodzi się tylko i wyłącznie przekaźnik, który jest łatwo wymienny, a wyjście przekaźnika pozostaje sprawne. Analogicznie wygląda to w sytuacji z wejściem sterownika: czujnik jest podłączony na cewkę przekaźnika, który następnie podaje sygnał na wejście sterownika. W tym układzie w przypadku uszkodzenia czujnika czy wystąpienia jakiegokolwiek przepięcia, przekaźnik zostanie uszkodzony, a wejście sterownika będzie nadal sprawne.

Jednym z istotnych zastosowań przekaźników w systemach kolejowych jest realizacja funkcji łączeniowej. W takim przypadku przekaźnik działa jako element pośredniczący, umożliwiający sterowanie obwodami wykonawczymi o wyższym poborze prądu, niż jest w stanie dostarczyć obwód sterujący. Często wiąże się to z różnicą poziomów napięć pomiędzy układem sterującym a układem wykonawczym. W pojazdach szynowych przekaźniki te wykorzystywane są m.in. do załączania obwodów oświetlenia, sterowania mechanizmami drzwiowymi oraz aktywacji układów pomocniczych, takich jak wentylatory, sprężarki czy układy grzewcze.

Podsumowanie

Jak widzimy rodzajów przekaźników wykorzystywanych w kolejnictwie, ale również w infrastrukturze transportu szynowego jest bardzo dużo. Od podstawowych przekaźników, które są wykorzystywane jako element łączący dwa różne układy po specjalistyczne urządzenia do sterowanie oświetleniem. Warto również pamiętać o urządzeniach wymagających stabilnego zasilania, wrażliwych na wahania napięcia czy też kolejności faz. Więcej informacji na temat zastosowania przekaźników w kolejnictwie znajdziecie na stronie www.findernet.com/pl.

FINDER Polska Sp. z o.o.
ul. Logistyczna 27
62-080 Sady
finder.pl@findernet.com