Стрелочные электроприводы и электродвигатели

Необходимость модернизации стрелочного электропривода.Всегда ли можно верить контролю положения стрелки? Известно, что контрольные линейки и тяги служат для определения истинного положения остряков стрелочного перевода и контроля взреза. Конт­рольные тяги регулируют так, чтобы стрелка не давала контроля при отставании остряка более 4 мм. К тому же в настоящее время приме­няют раздельное крепление рабочей и контрольной тяг, чтобы исклю­чить ложный контроль при изломе серьги.

При взрезе стрелки перемещается прижатый остряк, который воздействует на контрольную тягу, связанную с соответствующей контрольной линейкой. Зуб взреза контрольной линейки выталкивает рычаг автопереключателя, который размыкает контрольные контакты. Но так происходит только при определенных условиях.

Вот один из характерных случаев, происшедших на станции Акри Московской дороги, по счастливой случайности не приведший к жертвам. С грузового поезда упал тяжелый предмет и некоторое время волочился за поездом. На одной из противошерстных стрелок главного хода этот предмет сбил отбойный брус, ударил по межостряковой и контрольной тягам. В результате вследствие изгиба остряк отошел от рамного рельса на 40 мм. Но так как межостряковая и контрольная тяги имели изгиб одинакового значения, контрольная линейка не переместилась относительно шибера. Линейка не воздействовала на рычаг автопереключателя, и контроль положения стрелки остался. Затем по этой стрелке прошли пять пассажирских поездов, после чего отжатый остряк был обнаружен монтером пути.

Усилие, которое требуется, чтобы выдавить рычаг автопереключа­теля, должно быть равным примерно 800 кг. При таком усилии вполне вероятен изгиб длинной контрольной тяги и, как следствие, отсутствие контроля взреза стрелки, поэтому усилие на изгиб контрольной тяги должно быть всегда гораздо больше, чем усилие, необходимое для перемещения рычага автопереключателя.

Контрольные тяги необходимо регулировать так, чтобы не было изгибов, следов удара. Следует обращать на это особое внимание при осмотрах стрелочных гарнитур.

Если контрольная линейка перемещается более чем на 100 мм, то независимо от положения контролируемого остряка рычагу автопере­ключателя ничто не мешает занять крайнее положение, дав при этом ложный контроль положения стрелки. Поэтому удлинили контрольные линейки.

Характерным примером для этого случая может служить крушение на станции Шерабат Среднеазиатской дороги. В электроприводе СП-6 на контрольной линейке был установлен упор, который срезается, не давая западать рычагу автопереключателя. Но из-за неудачной конст­рукции и трудности контроля рычага от упоров отказались и практически во всех приводах установили контрольные линейки (на 150 мм). Считается, что на большее расстояние линейка не может перемещаться.

Испытываются электроприводы, в которых перемещение линейки контролируется с помощью геркона, установленного на станине элект­ропривода. Контакт геркона включен в цепь контроля стрелки и замыкается только при наличии линейки в требуемом положении.

Нарушение может также возникнуть, когда взрез стрелки сопро­вождается изломом подшипника главного вала и станина автопере­ключателя приподнимается. В этом случае рычаг автопереключателя замыкает контрольные контакты. То же самое происходит при ослаб­лении крепления станины автопереключателя.

Решением вопроса получения достоверного контроля явилось бы создание устройства, в котором непосредственно контролировалось бы расстояние между остряком и рамным рельсом.

Профилактика обнаружения отказов электродвигателей.Возмож­ны следующие неисправности электродвигателей постоянного тока и их причины.

1. Искрение щеток (при вращении якоря в одну сторону щетки
искрят сильнее, чем при вращении в другую), плохое состояние щеток,
неправильная установка щеткодержателей, слабое или слишком
сильное нажатие на коллектор, возвышение одних пластин коллектора
над другими, короткое замыкание в якоре, биение коллектора, сдвиг
щеток с нейтрали.

Мероприятия по устранению данного повреждения следующие: правильно притереть щетки к коллектору стеклянной шкуркой; поджать пружины при слабом нажатии, а при сильном ослабить их так, чтобы нажатие щеток на коллектор соответствовало установленной норме; ввернуть регулировочный винт заподлицо с корпусом щетко­держателя (но не до отказа); при возвышении одних пластин над другими или биении коллектора пластины подогнать по высоте; устра­нить короткое замыкание, которое может произойти из-за сообщения проводов и остатков олова между "петушками" коллектора после пайки или заусенцев после обточки; устранить загрязнение коллектора протиранием чистой тряпкой, слегка смоченной в бензине; устранить грязь, накопившуюся в зазоре между ламелями коллектора, используя заостренную пластину из твердого дерева или пластмассы; установить щетки по нейтрали.

2. Электродвигатель медленно увеличивает частоту вращения и
перегревается - излишне длительное включение; повторно-кратко­
временный режим работы; работа на фрикцию; плохой ход из-за корот­кого замыкания, обрыва в одной или нескольких секциях якоря или
замыкания между пластинами коллектора, а также из-за отсутствия
смазочного материала в подшипниках.

Мероприятия по устранению данного повреждения следующие: при коротком замыкании или обрыве в секциях перемотать якорь; удалить заусенцы, создающие замыкание на коллекторе; проверить пайку выводных концов секций к коллекторным пластинам; смазать подшип­ники двигателя.

3. Отсутствие вращения электродвигателя после включения:
перегорание предохранителей; отсутствие щеточного контакта; обрыв
в обмотке возбуждения или якоре.

Для устранения данного повреждения нужно проверить целость плавкой вставки предохранителей, наличие щеточного контакта и обрыва (место обрыва установить с помощью контрольной лампы или мегаомметра).

4. Отклонение частоты вращения электродвигателя при номиналь­ном напряжении и номинальной нагрузке от номинальной или неоди­наковость частоты при вращении в разные стороны; различный ток при
вращении электродвигателя в разные стороны - щетки сдви­нуты относительно нейтрали в первом случае по направлению враще­ния, во втором - против направления вращения электродвигателя.
Чтобы устранить эту неисправность, щетки электродвигателя нужно
установить по нейтрали.

Возможны следующие неисправности электродвигателей перемен­ного тока и их причины.

1. Перегрев обмотки и сердечника статора: повышенное напряже­ние сети; при перегрузке электродвигателя сообщение витков в обмот­ке статора; неправильное соединение выводных концов обмоток;
короткое замыкание между фазами; замыкание листов статора заусен­цами; задевание ротора за статор при вращении.

Мероприятия по устранению данной неисправности следующие: снизить напряжение до номинального; проверить нагрузку и напряже­ние питания; устранить междувитковые сообщения, если они обнару­жены; правильно включить электродвигатель; удалить заусенцы шибером, а ротор отцентровать, место зачистки покрыть лаком.

2. Электродвигатель медленно увеличивает частоту вращения,
ротор перегревается; плохой контакт между стержнями обмотки и
короткозамыкающими кольцами из-за разрыва стержня или отрыва от
кольца; обрыв в одной фазе статора при включении обмоток электро­двигателя "звездой".

Чтобы устранить данное повреждение, нужно найти место повреж­дения; приварить (припаять) стержень к кольцу, а при его разрыве заменить кольцо; установить вольтметром отсутствие напряжения в одной из фаз; устранить обрыв.

3. Отклонение в меньшую сторону от номинальной частоты враще­ния электродвигателя при номинальной нагрузке; пониженное напря­жение сети; недостаточный контакт в цепи ротора или включение
обмотки "звездой" на напряжение 127 В.

Для устранения данного повреждения следует: повысить напряже­ние; перемонтировать ротор; включить обмотку статора при напряже­нии сети 127 В "треугольником".

4. Неустойчивость работы электродвигателя: обрыв в фазе.

Управление стрелками

В устройствах блочной маршрутной централизации участковых станций применяют двухпроводную схему управления стрелочными электроприводами. Более 100 тыс. стрелок оборудованы двухпровод­ной схемой с электродвигателями постоянного тока. Эта схема была разработана в 1950 г., и до сегодняшних дней она осталась прежней, изменилась лишь аппаратура в связи с переходом на малогабаритные реле и созданием блока ПС-220.

Схема управления стрелочным электроприводом должна обеспе­чивать: перевод стрелки из одного положения в другое и реверсиро­вание ее из любого положения; исключение перевода стрелки, замкну­той в маршруте, и при занятой стрелочной рельсовой цепи; полное завершение начавшегося перевода стрелки, если рельсовая цепь была занята после начала перевода (реверсирование перевода при этом исключается); перевод стрелки при занятой рельсовой цепи только при дополнительном фиксируемом действии агента; достоверную индика­цию на пульте управления с отражением нормального и переведенного положений (исключение перевода и ложного контроля положения стрелки при взрезе должно обеспечиваться конструкцией привода).

При использовании проводов управления для цепи контроля обеспечивается разделение источников питания рабочей и контроль­ной цепей, двухполюсное отключение контрольного реле от линейных проводов во время перевода стрелки и отключение всех полюсов источника рабочего тока после окончания перевода стрелки. Это выполняется с помощью реле I и II классов надежности.

Кроме перечисленных требований, схема обеспечивает сохранение контроля положения стрелки и размыкание цепей электродвигателя привода при поднятии курбельной заслонки для ручного перевода стрелки.

Допускается совмещение в одних и тех же линейных проводах рабочих и контрольных цепей с условием, что при возбуждении пуско­вых реле контроль положения стрелки отключится. Рабочие цепи после перевода стрелки размыкаются, как правило, контактами автопереключателя. Во время перевода стрелки обеспечивается непрерывный контроль рабочего тока в цепи, а при электродвигателе трехфазного тока - наличие всех трех фаз. При нарушении этого контроля рабочая цепь должна размыкаться.

Повреждение элементов схемы не приводит к получению ложного контроля положения стрелки и ее переводу при занятом стрелочном участке или в замкнутом маршруте. Схема также обеспечивает немед­ленную фиксацию повреждений любого элемента контрольной цепи, а в рабочей цепи - не позднее очередного перевода стрелки.

Схема управления стрелочным приводом не допускает опасных для движения поездов положений или получение контроля, не соот­ветствующего положению стрелки, при одном из следующих повреждений: нарушение цепи в контактах реле или автопереключателя; сваривание или иное ложное соединение контактов реле; отказ в работе якоря поляризованного реле; короткое замыкание или обрыв проводов; сообщение линейных проводов или сообщение проводов, соединяющих электроприводы спаренных стрелок; неправильное подключение линейных проводов, когда один провод ошибочно подключен вместо другого; однополюсное соединение линейных проводов с любым источником электропитания; заземление одного из линейных проводов или его сообщение с корпусом электропривода; соединение линейных проводов схемы через кабель с другими цепями; перегорание предохранителей, включение и выключение электропита­ния; наведение в линейных проводах посторонних токов; образование дуги на контактах реле, коллекторе электродвигателя или наличие коммутационных процессов в любых частях схемы; пробой или обрыв конденсаторов и диодов, входящих в схему; изменение временных характеристик реле и переходных сопротивлений его контактов; короткое замыкание контакта стрелочного коммутатора, кнопки управления или контакта реле I класса надежности.

Схема также должна обеспечивать: проверку отпускания якоря реле I класса надежности, если цепь его обмотки размыкается контак­том, конструкция которого не исключает ложного замыкания; блоки­ровку пусковых реле от рабочего тока после размыкания цепи возбуж­дения до конца перевода; контроль положения стрелки при согласо­ванных значениях емкости и сопротивления линейных проводов.

Схема не должна допускать перевода стрелки или разворота якоря электродвигателя привода под действием э.д.с. источника контроль­ного тока при остановке стрелки в среднем положении. В схеме необ­ходимо предусматривать выключение стрелки из зависимости заменой управляющей аппаратуры макетом с обеспечением соответствующей индикации на табло.

Схема должна обеспечивать, как правило, последовательный перевод спаренных стрелок и двойное управление стрелкой. Измене­ние полярности подключения выпрямительного и других приборов, устанавливаемых в приводе и включаемых в контрольную цепь, не должно приводить к возникновению ложного контроля.

Квалифицированное обслуживание стрелок требует хороших знаний устройств и умения логически оценивать каждый случай отказа и неисправности. Рассмотрим некоторые, наиболее характерные виды работ технологического процесса обслуживания централизован­ных стрелок. Одним из основных видов работ является проверка стрелок на плотность прилегания остряков к рамному рельсу. Такую проверку в соответствии с технологической картой желательно прово­дить при участии старшего электромеханика, находящегося у пульта управления, электромеханика и электромонтера, находящихся на стрелке. Старший электромеханик, находящийся у пульта управления, с разрешения дежурного переводит стрелки, электромеханик шабло­ном проверяет плотность прижатия остряков. Электромонтер следит за движением поездов и маневровых единиц, своевременно предупреж­дая электромеханика об опасности. Между старшим электромехаником и электромехаником имеется радиосвязь.

Для проверки плотности прилегания остряков с помощью обыч­ного шаблона требуется перевести стрелку не менее пяти раз.

Стрелку возвращают в исходное состояние при работе электродви­гателя на фрикцию, что приводит к сильному искрообразованию на контактах пусковых реле. Частые переводы каждой стрелки при большом числе стрелок и сплошной проверке стрелок требуют значи­тельных затрат времени. Для сокращения времени на некоторых дистанциях стрелки проверяют с помощью специального шаблона, снабженного длинной рукояткой. Заложив шаблон между остряком и рамным рельсом, переводят стрелку, как только электродвигатель начинает работать на фрикцию, нажимают на рукоятку и благодаря упору извлекают зажатый шаблон. Перевод заканчивается. Потом переставляют шаблон на другой остряк и проверяют плотность приле­гания остряков в том же порядке. С использованием специального шаблона требуется всего два перевода стрелки вместо пяти, чем сокращается время проверки каждой стрелки, а также время воздейст­вия на контакты пусковых реле.

Рассмотрим ряд неисправностей и способы их устранения.

В двухпроводной схеме при переводе стрелочной рукоятки стрел­ка не переводится, рабочий ток отсутствует. Одной из причин является перегоревший предохранитель в рабочей цепи стрелки. Если предохра­нитель исправен и после возвращения стрелочной рукоятки в перво­начальное положение контроль стрелки восстанавливается, то это означает, что линейная цепь исправна. Следует несколько раз пере­вести рукоятку, так как возможно, что реверсирующее реле Р не переключило поляризованный якорь, и цепь рабочего тока не замы­кается. Если стрелка не переводится, то вольтметром постоянного тока нужно проверить, поступает ли рабочее напряжение на выводы линей­ной цепи Л1, Л2 при повороте стрелочной рукоятки (учитывая, что линейная цепь замыкается только на время замедления реле НПС).Если напряжение поступает, то дальнейший поиск неисправности следует вести непосредственно на стрелке с помощью вольтметра. Прежде всего следует проверить работу реверсирующего реле Р, пере­ведя стрелку с поста ЭЦ, предварительно вскрыв путевую коробку. При нормальной работе реле Р, использовав питание контрольной цепи, проверить исправность цепи электродвигателя, подключив прибор к разомкнутым контактам 41-42 (11-12) автопереключателя.

Причинами нарушения контрольной цепи положения стрелки могут быть: сгоревший предохранитель, нарушение контакта автопе­реключателя, неисправность контрольного блока БВС. При исправно­сти предохранителя необходимо вольтметром проверить наличие напряжения сначала постоянного, а затем переменного тока на зажи­мах проводов Л1 и Л2. Если переменное напряжение есть, а постоянно­го нет, то нарушен контакт автопереключателя или неисправен блок БВС. Дальнейший поиск следует вести на стрелочном электроприводе. Вольтметром следует проверить наличие напряжения между контак­тами 41 (11), 34 (24), 33 (23), 32 (22) автопереключателя. Если в контак­тах цепь не нарушена, то нужно подключением вольтметра постоянно­го тока к контактам 32-33 автопереключателя проверить исправность блока БВС.

Другие характерные неисправности централизованных стрелок ипричины их возникновения приведены ниже:

Трудности эксплуатации устройств электрической централизации

Большое число отказов в устройствах ЭЦ дают электроприводы и электродвигатели. По состоянию на 1990 г. вэксплуатации на дистан­циях находятся примерно 10 типов электроприводов. В основном ис­пользуются электроприводы СПВ, СП-2, СП2Г, СП-3, СП-6, СПГ, СПГ-Б. Показательно то, что электроприводы типа СПВ, работающие с рельса­ми типа Р43 и выпущенные 40 лет назад, работают более надежно и устойчиво, чем приводы более поздних выпусков и в том числе типо­вой электропривод СП-6, работающий с рельсами Р50.

На сети дорог эксплуатируются десятки тысяч электроприводов с конструктивными и технологическими недостатками, чем создается потенциальная возможность отказов и аварий. Наиболее уязвимым местом электропривода является автопереключатель. Потеря контакта в автопереключателе составляет 43-45 % общего числа отказов элект­роприводов. К заводским недоработкам автопереключателя относятся большие допуски изготовления колодок и ножей, расхождения в размерах отверстий для крепления, низкое качество литья, отчего происходят частые изломы колодок и ножей. Электроприводы не контролируют отставание остряка от рамного рельса и замыкаются, если убрать рамный рельс. Электропривод следует дополнить устрой­ством, непрерывно контролирующим зазор между остряком и рамным рельсом. Наблюдаются частые случаи повреждения электроприводов в маневровых районах.

При маневровой работе по незапертым в маршруте стрелкам при закрытом маневровом светофоре происходит взрез стрелок, непра­вильно установленных по маршруту. Из-за взреза изгибаются тяги и стрелочные остряки, электропривод выходит из строя. На восстановле­ние централизованных стрелок после взреза нужно несколько часов, что сбивает график движения поездов и маневровых работ. В маневро­вых районах необходимо применять электроприводы взрезного типа, а также совершенствовать гарнитуру электропривода, так как динами­ческие воздействия подвижного состава отрицательно сказываются на состоянии изоляции гарнитуры, вызывая отказ в работе рельсовой цепи.

Большое число отказов приходится на электродвигатели. Из-за низкого качества электродвигателей, выпускаемых Саратовским заводом, массовый характер имеют обрывы на коллекторах и якорных обмотках. По этой причине дистанция вынуждена в график технологи­ческого обслуживания устройств централизации добавлять работу по проверке электродвигателей для выявления обрывов проводов сек­ций на коллекторе с периодичностью 1 раз в месяц. Это мероприятие половинчатое, поскольку выводы проводов секций не залиты изоля­ционной смолой, и обрывов не избежать. Не лучше ли будет, считают работники дистанций, если с завода будут поставляться якоря к электродвигателям без обмоток и тогда не нужно будет терять время на то, чтобы снимать обмотку и выбрасывать ее, а новую наматывать в мастерской дистанции. Саратовский завод выпускает электродвигате­ли и с другими технологическими недостатками, заставляя работников дистанций затрачивать много времени на их устранение.

Много трудностей в эксплуатации создает блочная маршрутно-релейная централизация. В основном эта система отвечает требова­ниям времени, но за долгие годы мало совершенствуется и модернизируется. Система считается блочной, но ведь на каждые три статива блочного монтажа приходится один статив свободного монтажа, что усложняет эксплуатационное обслуживание. Слабым местом в экс­плуатации системы БМРЦ являются приборы и технология их установ­ки. Часты случаи потери контроля в штепсельных разъемах блоков. При их установке на статив гнутся контакты розеток и нарушаются контакты в электрических цепях.

Целесообразнее было бы не блок вставлять в розетку, а розетку устанавливать на блок и крепить ее. Проектные и конструкторские организации занимаются разработкой новых систем, таких, как систе­мы электрической централизации с индустриальным монтажом (ЭЦИ), но не учитывают, что блочную структуру можно и нужно развивать на базе существующей системы. Появляется законный вопрос работников дистанции: почему до_сих пор в блочном исполнении не делается увязка с временной двусторонней автоблокировкой, с переездами, а также комплекты выдержки времени и др.?

Еще одним существенным недостатком системы БМРЦ является отсутствие информационного контроля за состоянием устройств. При большом количестве аппаратуры и сложности электрических схем электромеханик, не имея визуального контроля за работой централи­зации, затрачивает много времени на поиск и устранение отказов, что часто приводит к задержке поездов и сбою графика. Чтобы ускорить поиск отказов на современном техническом уровне, необходимо создать автоматизированное рабочее место (АРМ) электромеханика. До сих пор проектными и конструкторскими организациями не разрабо­тан проект такого рабочего места электромеханика на посту ЭЦ. Авто­матизированное рабочее место должно быть снабжено измерительной панелью, электронным мегаомметром, измерительной аппаратурой, сигнализатором заземлений с выдачей информации по системе ЧДК дежурному инженеру. На измерительную панель необходимо вывести все точки для электрических измерений параметров релейных концов рельсовых цепей, напряжений на питающих трансформаторах, конт­рольных реле стрелок, светофорах, напольных кабелях, батареях и др. На АРМ также должны быть выведены точки для необходимых элект­рических измерений и поиска отказов в схемах БМРЦ.

Для ускорения контрольных измерений, поиска отказов, диагно­стических проверок рабочее место должно быть автоматизировано на базе микроЭВМ, микропроцессорного автомата, видеотерминала с полным программным обеспечением работы. Это позволит по разрабо­танным программам выполнять не только традиционные измерения, поиск отказов, но и осуществлять диагностирование работоспособ­ности ЭЦ в основных режимах - установки, замыкания и размыкания маршрутов. Программные проверки позволят своевременно принять меры по предупреждению отказов, значительно уменьшить число проверок, а в ряде случаев отказаться от ненужных проверок. Перио­дичность программных проверок следует устанавливать не по жестко­му графику, а по прогнозированному времени работоспособности устройств, что позволит повысить производительность труда линейных работников.

Устройства АРМ, функционирующие по разработанным диагности­ческим программам, могут использоваться при пусконаладочных работах по окончании строительства и сдачи в эксплуатацию устройств ЭЦ, а также в виде обучающих тренажеров в процессе эксплуатации. На линейных подразделениях основная роль по обеспечению безопас­ности движения поездов принадлежит кадрам. От квалификации кадров зависят: качество выполнения электромехаником и электро­монтером работ по графику технологического процесса; организация работы на своем участке старшим электромехаником; обеспечение регулировочных, наладочных, пусковых работ инженерными работни­ками, которые наряду с этим являются новаторами и организаторами внедрения новой техники, технологии и модернизации существующей. Квалификация технических работников всех уровней зависит от их подготовки в средних и высших технических учебных заведениях железнодорожной специализации.