Три задачи
Сензорите и актуаторите на железницата имат три задачи: контрол, управление и диагностика. Пример са релсовите вериги, броячите на оси, ETCS балисите, детекторите на горещи букси, габаритните рамки, сензорите за дерайлиране, акустичните системи, GSM-R и Euroloop. Най-важното е да се знае има ли влак в участъка. Пасивното състояние на системата е „свободен“, а влакът я активира, например затваря прелеза.
Релсовата верига
Участък от 1000–1200 m е отделен от съседните с изолирани настави. В единия край се подава ток в релсите, в другия има пътно реле. Когато участъкът е свободен, токът стига до релето и то е привлечено: „свободен“. Влакът свързва двете релси накъсо с колоосите си и токът минава през тях вместо през релето. Релето отпада: „зает“.
Пречка е баластът. Траверсите и мокрите камъни провеждат малко ток между релсите, и колкото по-мокро е, толкова повече. Утечката се мери в Ω·km: по-малко значи по-голяма утечка. Ръжда, листа и пясък по релсите пък пречат на колелата да дадат добро късо.
Баластът е 3 Ω·km, а влакът е на 0,5 от дължината на участъка. Релето получава 1610 mV (държи над 300 mV): свободен.
Пусни влака: колоосът е 0,06 Ω и „изяжда“ тока, релето отпада. При сух баласт и влак близо до захранването релето е най-близо до прага. Това е най-трудният случай за засичане, затова прагът на релето се избира според него. Счупи релсата: токът не стига и релето отпада – „зает“. Така релсовата верига открива и счупена релса, а броячът на оси не може. Наводни баласта: утечката изяжда тока, релето отпада, макар влак да няма. Това е изкуствена заетост. Влаковете чакат, но никой не е в опасност.
Видовете релсови вериги са:
- постояннотокови – най-старите;
- импулсни;
- фазочувствителни – най-разпространените, с две напрежения, изместени на 90°;
- кодово-импулсни;
- честотни – например София–Пловдив, с 4 честоти;
- КЕРВ – къси, електронни, без изолирани настави, за прелезите.
В метрото са с автоматична локомотивна сигнализация.
Броячът на оси
Броячът на оси има две броячни точки, по една на всеки край на участъка. Датчикът е бобина с магнитно поле, което се променя, когато покрай нея мине желязното колело (μ_r ≈ 5000 срещу 1 за въздуха). Броячът брои осите, които влизат, и тези, които излизат. Участъкът е зает, ако са влезли повече, отколкото са излезли.
| Влезли оси | Излезли оси | Участъкът |
|---|---|---|
| 0 | 0 | свободен |
Влакът с 24 оси влиза и излиза – участъкът е свободен. Ако датчикът изпусне една ос, излезлите са с една по-малко и участъкът остава „зает“: пак безопасна грешка. Освобождава го само диспечерът, след като провери на място. Броячът на оси не зависи от баласта и от ръждата, но не вижда счупена релса.
ETCS, евробализата и влакното
Евробализата е точков предавател, монтиран между релсите (ETCS). Влакът я захранва отгоре с 27,095 MHz AM (downlink) и тя му отговаря с FSK (uplink): 3,951 MHz е „0“, 4,516 MHz е „1“ (център 4,234 MHz, девиация 282,24 kHz). Скоростта е 564,48 kbit/s, така че дори при 500 km/h влакът хваща три копия на телеграмата от 1023 или 341 бита. Балисите вървят по двойки: една постоянна и една променлива.
DAS (Distributed Acoustic Sensing) пуска лазерни импулси в обикновено едномодово оптично влакно покрай линията. Вибрациите променят отражението от всяко място и десетки километри кабел стават сензор. Така се вижда къде е влакът, какво е състоянието на пътя, има ли изкопи, кражби на кабел или свлачища.
Самопроверка
1. Как релсовата верига открива влака?
Колоосите свързват релсите накъсо – токът минава през тях вместо през пътното реле; релето отпада → „зает“.
2. Какво е изкуствена заетост и опасна ли е?
Релето отпада без влак (мокър баласт, счупена релса, повреда). Не е опасна – води към безопасното състояние; влаковете чакат.
3. Какво може релсовата верига, а броячът на оси – не?
Да открие счупена релса – прекъснатата релса спира тока до релето.
4. Кога броячът на оси обявява участъка за свободен?
Когато излезлите оси са равни на влезлите.
5. На какви честоти работи евробализата?
Захранване от влака 27,095 MHz AM; отговор FSK – 3,951 MHz („0“) и 4,516 MHz („1“), 564,48 kbit/s.