ІІІ Монтаж пристроїв зовнішнього встановлення

3.1 Габарити встановлення напільних пристроїв

Пристрої електричної централізації поділяються на колійні (напільні) та постові. До напільних пристроїв відносяться: стрілочні електроприводи; світлофори щоглові, карликові, на консолях та містках; релейні шафи та батарейні колодязі чи шафи; електричні рейкові кола (ізолюючі стики, трансформаторні та релейні ящики, рейкові з'єднувачі, дросель-трансформатори та ін.); маневрові колонки; кабельні мережі. 

Рейковими колами обладнують усі стрілочні та колійні ділянки, чим створюється безперервний контроль їх стану, виключається можливість переведення стрілок та завдання маршруту при їх зайнятості, визначається місцезнаходження рухомого складу на елементах колійного розвитку станції. Стрілочні електроприводи забезпечують дистанційне переведення, замикання та контроль положення вістряків стрілок відповідно до заданого маршруту. Світлофори регулюють рух поїздів із перевіркою всіх умов безпеки.

Кабельними мережами до стрілочних приводів, світлофорів, рейкових кіл та інших приладів передається електрична енергія. У релейних шафах знаходиться необхідна апаратура, а в батарейних шафах і колодязях - акумуляторні батареї.

Світлофори розташовують з правого боку за напрямком руху або над віссю огороджуваної ним колії, також допускається встановлення світлофорів із лівого боку (тільки на одноколійних ділянках). Якщо за умовами габариту не можна встановити світлофор у міжколійї, його розташовують на містках або консолях. 

Під час монтажу важливою умовою забезпечення безпеки руху поїздів є дотримання габаритів наближення споруд і пристроїв СЦБ відповідно до вимог державних стандартів і ПТЕ (на загальній мережі відповідно до вимог габариту С, а на територіях промислових підприємств - габариту Сп).  Вимірювання відстаней між осями колій, а також від осі колії до пристроїв СЦБ, виконують в перерізах, перпендикулярних до осі колії.

Вертикальну координату вимірюють:

• в прямих - від рівня верху головки рейки (УГР);

• в кривих - від рівня верху головки внутрішньої рейки.

Горизонтальні відстані до найближчих точек пристроїв СЦБ вимірюють:

• в прямих - від осі колії;

• в кривих - від внутрішньої грані найближчої до пристроїв СЦБ рейки на відстані 760 мм.

Відстань по горизонталі від осі найближчої колії до найбільш виступаючих частин пристроїв СЦБ на перегонах або біля крайніх колій на станції на прямих ділянках колії від рівня верху головки рейки приймають не менше:

• 3100 мм на висоті до 3200 мм;

• 2450 мм на висоті від 3200 до 4300 мм.

Відстань по горизонталі від осі найближчої колії до найбільш виступаючих частин пристроїв СЦБ на прямих ділянках колії на станціях (за виключенням обладнання, розташованого біля крайніх колій):

• при висоті обладнання до 200 мм над рівнем верху головки рейки (колійні ДТ, ТЯ тощо) не менше 1745 мм;

• при висоті до 1100 мм над рівнем верху головки рейки (карликові світлофори тощо) - не менше 1920 мм;

• при висоті понад 1100 мм над рівнем верху головки рейки (щоглові світлофори, маневрові колонки тощо) - не менше 2450 мм.

Найбільш виступаючі частини пристроїв СЦБ, що розташовуються на відстані менше 3100 мм від осі колії на узбіччі та в міжколійї на перегонах і біля крайніх колій на станціях, розташовують нижче рівня головки рейки на 100 мм (окрім датчиків, що кріпляться до рейок, гарнітур стрілочних електроприводів).

Для робіт з монтажу пристроїв зовнішньої установки додається проєктна документація, до складу якої входять схематичні плани станцій з осигналізуванням, двониткові плани станцій, колійні плани перегонів, принципові та монтажні схеми, документація та кабельні роботи.

Вхідні, вихідні з головних колій і колій беззупинного пропуску поїздів, групові, гіркові та прохідні світлофори встановлюють щоглові. Щогловими, як правило, передбачають маневрові світлофори з витяжних тупиків, загороджувальні світлофори і світлофори з гілок примикання. Решту світлофорів застосовують карликові. 

Вхідні світлофори на ділянках з автономною тягою встановлюють на відстані не ближче 50 м від початку вістряків першого протишерстного або від граничного стовпчика першого пошерстного стрілочного переводу. На ділянках з електротягою ця відстань збільшується до 300 м. 

Встановлення світлофорів по відношенню до ізолюючих стиків:

• як правило світлофори розміщують в створі з ізостиком;

• при двоколійному АБ біля спарених сигнальних установок з однобічним рухом поїздів допускається зміщувати ізостик не більше ніж на 10,5 м за напрямком руху і не більше ніж на 2 м - проти напрямку руху;

• при одноколійному АБ біля спарених сигнальних установок та біля вхідних світлофорів ізостики можна зміщувати в обидва боки не більше ніж на 2 м;

• на станційних коліях для прийому і відправлення поїздів в обох напрямках ізостики встановлюють по мінімально допустимій відстані до граничного стовпчика (3,5 м), а вихідні і маневрові світлофори розташовують на найближчій до ізостиків відстані за умовами габариту наближення споруд таким чином, щоб відстань між ізостиками і світлофором не перевищувала 40 м.

На узбіччі колії релейні та батарейні шафи встановлюють на відстані не менше 3100 мм від осі колії, при встановленні РШ в міжколійї його ширина має бути не менше 7040 мм. При встановленні шаф в кривих ділянках колії відстань від осі збільшують в залежності від радіусу кривих.

На одиночних сигнальних установках РШ, як правило, розміщують перед світлофором, рахуючи по ходу поїзда, на відстані не менше 1100 мм від осі щогли. Як виключення допускається встановлення РШ на протилежному від світлофора боці колії. На спарених установках шафи розташовують перед світлофором, який знаходиться з боку високовольтної лінії АБ. При двох і більше шафах їх розташовують в ряд на відстані 800 мм один від одного.

Батарейну шафу розташовують в створі з РШ на відстані 800 мм від неї.

Колійні дросель-трансформатори на перегонах, як правило, встановлюють на узбіччі земляного полотна:

• на одноколійних ділянках - з боку РШ, а за його відсутності - з боку траси прокладання лінійного кабелю;

• на двоколійних ділянках - на узбіччі тієї колії, до якої відноситься дросель-трансформатор.

На багатоколійних перегонах дросель-трансформатори допускається встановлювати в міжколійї.

Дросель-трансформатори на перегонах встановлюють не ближче 985 мм від внутрішньої грані головки найближчої рейки і не менше ніж на 100 мм нижче УГР.

На станції дросель-трансформатори розташовують не вище 200 мм над рівнем УГР, при цьому найбільш виступаючі частини розташовують не ближче 985 мм від внутрішньої грані головки рейки.

Дросель-трансформатори "2ДТ" встановлюють таким чином, щоб поперечна вісь дросель-трансформатора співпадала з ординатою ізостика.

Колійні трансформаторні ящики типів ПЯ, ТЯ встановлюють на узбіччі колії або в міжколійї на двох залізобетонних підставках. 

При підключенні одного рейкового кола ящик, як правило, встановлюють паралельно колії таким чином, щоб його поперечна вісь знаходилася навпроти межі рейкових кіл, а кришка відкривалася в бік колії.

При підключенні одного рейкового кола ящик, як правило, встановлюють перпендикулярно колії, до якої він відноситься, на відстані 200 мм від межі рейкового кола до найближчої стінки ящика.

На станціях ящики встановлюють не вище 200 мм над УГР на відстані не ближче 1145 мм від внутрішньої грані головки найближчої рейки до найближчої частини ящика (бокової стінки при встановленні паралельно колії або перемичок при встановленні перпендикулярно колії).

На перегонах ящики встановлюють на узбіччі на відстані 3100 мм від осі колії

3.2 Будова стрілочного електроприводу

Насамперед визначимо основні терміни, які ми будемо використовувати: стрілочний перевід, стрілка та стрілочний електропривід.

Стрілочний перевід - це пристрій для переведення поїзда з однієї колії на іншу. Його основні частини: стрілка, хрестовина з контррейками і з'єднувальні рейки між ними. Стрілочні переводи розрізняють за типом рейок - Р43, Р50, Р65 і Р75, де цифра означає масу одного погонного метра рейки в кілограмах і за марками хрестовини - 1/6, 1/9, 1/11, 1/18. Знаменник дробу вказує у скільки разів довжина осердя хрестовини перевищує її ширину.

Стрілка - частина стрілочного переводу, яка має рамні рейки, вістряки та перевідний механізм. Перевідний механізм може бути ручним або у вигляді стрілочного електроприводу.

Стрілочний електропривід - пристрій для переведення, запирання та контролю положення централізованих стрілок.  

Отже, електропривід є частиною стрілочного переводу і повинен відповідати наступним вимогам:

- забезпечувати щільне прилягання притиснутого вістряка до рамної рейки у крайньому положенні;

- не допускати замикання стрілки при зазорі між притиснутим вістряком і рамною рейкою 4 мм і більше;

- відводити другий вістряк від рамної рейки на відстань не менше 125 мм. 

Для запобігання відходу притисненого вістряка від рамної рейки та попадання коліс рухомого складу в цей простір вістряки стрілок запирають, сам привід надійно закріплюють до рамних рейок спеціальною гарнітурою, яку ізолюють від рейок, а колійні елементи стрілочних переводів встановлюють суворо за рівнем та шаблоном. На рисунку нижче представлено будову невзрізного стрілочного електроприводу СП-6.

Основними частинами стрілочного електроприводу є: корпус 1, електродвигун 2 постійного або змінного струму, редуктор 3 з вбудованим в тому ж блоці фрикційним зчепленням 4, з'єднувальна (вирівнювальна) муфта 5, головний вал із шиберною шестернею 6, шибер 7 із кулачковим замикальним механізмом, блок автоперемикача 8, що складається з нерухомих 9 і рухомих 10 контактів, пружина 11, контрольні лінійки 12, що мають вушка 13 для з'єднання з контрольними тягами через пальці 14, курбельний блок-контакт 15, курбельна заслінка 16, замок 17, панель освітлення 18, елементи обігріву 19 і роз'єм для введення монтажу 20.

Корпус, виготовлений із чавуну, призначений для кріплення всіх внутрішніх частин приводу. Він має отвори для вводу шиберу та контрольних лінійок з одного та іншого боку, отвори для вводу кабелю, та доступу до валу електродвигуна. Зайві отвори закриті заглушками. Корпус зверху закривається сталевою кришкою, яка по периметру має ущільнення для виключення потрапляння всередину бруду, води тощо.

Курбельна (блокувальна) заслінка з курбельним блок-контактом служить для вимкнення приводу при огляді або при переході на ручне керування (контакти обривають робоче коло). 

Нормально курбельна заслінка знаходиться у верхньому крайньому положенні і закриває курбельний отвір в електроприводі, в якому її утримує запірний болт. Останній запирає заслінку і може відкриватися спеціальним ключем, який є у електромеханіка, або курбелем.

Курбельна заслінка насаджена на вісь, що проходить всередину електропривода. На осі закріплений контактний ніж. У верхньому положенні заслінки він замикає дві контактні пружини, через які проходить електричне коло зворотного проводу мотора електродвигуна. Щоб перевести стрілку, потрібно опустити курбельну заслінку, в отвір вставити перевідну рукоятку (курбель). Чотиригранний внутрішній отвір курбеля охоплює гранену вісь мотору. При обертанні курбеля приводиться в дію вісь мотору. Переведення курбелем вважається закінченим, коли зростає зусилля для обертання курбелю і вістряки стрілки займуть одне з крайніх положень. 

При опущеній курбельній заслінці контактний ніж розмикає електричне коло зворотного проводу мотора і переведення стрілки з пульта унеможливлюється.

Курбельна заслінка має додатковий пристрій, який не дозволяє підняти її. Щоб це зробити, потрібно ключем відкрити електропривід і, впливаючи рукою на запірний механізм, підняти її. Зробити це може тільки електромеханік або електромонтер, оскільки кожух приводу замкнений замком.

Електродвигун, являючись перетворювачем електричної енергії в механічну, забезпечує переведення вістряків стрілки з одного крайнього положення в інше, а також повернення її з будь-яких проміжних положень. 

З'єднувальна (вирівнювальна) муфта забезпечує під'єднання валу електродвигуна з вхідним валом редуктора.

Передаточний механізм здійснює передачу обертального моменту та перетворює обертаючий рух валу електродвигуна на зворотно-поступальне переміщення шиберу. Цей механізм (див. рис. нижче) складається з редуктора, фрикційного механізму, великого зубчастого колеса насадженого на головний вал з шиберною шестернею. 

Обертальний рух якоря електродвигуна передається через з'єднувальну муфту  валу-шестерні 13 редуктора, розташованого в корпусі 1; обертання від шестерні 3 через проміжну шестерню 4 передається на шестерню 11. У корпус редуктора заливається масло, що забезпечує зменшення втрат енергії і використовується для змащування поверхонь тертя.

Через фрикційний механізм, розташований в корпусі 12, обертання передається на вал-шестерню 10 і зубчасте колесо 2 головного вала 6. Шиберна шестерня 8, яка виконана як одне ціле з головним валом, здійснює переміщення шиберу 7 на фіксовану відстань. Це обумовлено конструкцією шиберної шестерні, яка має обмежувач повороту 14. Зубчасте колесо 2 вільно насаджене на головний вал. Виступ 5 колеса після повороту на кут в 46 градусів приходить в зчеплення з диском 9 головного вала. Таким чином, холостий хід приводу становить 46 градусів. На зубчастому колесі 2 є трапецієвидний виступ 4 для обмеження повороту колеса.

У фрикційному механізмі (див. рис. нижче) корпус 3 становить єдине ціле з шестернею 1 редуктора і разом з нею вільно розташований на валу-шестерні 2. На втулку 4, яка тісно закріплена на валу-шестерні 2, надівають вісім дисків: чотири чавунних 6, закріплених жорстко з корпусом за допомогою шпонок 5; чотири сталевих 7, жорстко закріплених на втулці 4. Диски вставлені упереміж: після чавунного сталевий і т. д. (на рис. показано по одному диску кожного виду). Після дисків на вісь надівають три тарілчасті пружини 8 і потім на кільце 9 втулку 10, регулювальну гайку 12 з прорізями для стопорного ґвинта і кришку 11. Обертанням гайки 12 стискають тарілчасті пружини, через що диски притискаються один до одного, і між ними виникає пружне зчеплення тертя. 

Під час роботи двигуна під час переведення стрілки разом із корпусом фрикційного механізму обертаються чавунні диски. За рахунок сили тертя зусилля передається сталевим дискам і, отже, на головний вал.

При застопоренні вістряків, головний вал зупиняється і диски, зв'язані з валом фрикційної муфти, також зупиняються. А диски, жорстко зв'язані з корпусом, долаючи силу тертя, продовжують обертатися електродвигуном. За рахунок долання сил тертя створюється додаткове навантаження на двигун, кількість обертів двигуна знижується, а струм, при вірному регулюванні, повинен зрости на 25 - 30%.

Автоперемикач призначений для комутації контрольних і робочих кіл у схемі керування електроприводом, основною функцією автоперемикача є забезпечення контролю положення вістряків стрілки.

Конструкція автоперемикача (див. рис. нижче) складається з корпусу, до якого приєднані перемикаючі важелі 1, 2, що можуть обертатися на осях 3, 4. З перемикаючими важелями зв’язані ножові важелі 5, 6, які також обертаються на осях 3, 4.

Головки перемикаючих важелів закінчуються роликами 7, які обертаються на запресованих пальцях.

Ролики катаються на поверхні шайби головного валу 8, що має два вирізи, у які при крайніх положеннях западають головки перемикаючих важелів. Перемикаючі важелі з’єднуються пружинами 9.

Ножові важелі 5 в верхній частині закінчуються контактними ножами, а в нижній частині - мають клювоподібні закінчення 12, які у крайніх положеннях западають у вифрезеровані частини контрольних лінійок, що мають назву контрольних вирізів 11.

Диск головного вала має виріз в який у крайньому положенні стрілки западає головка перемикаючого важеля 5 і виріз для взаємодії з виступаючою частиною диска зубчастого колеса.

За рахунок цих змін у положенні механізму автоперемикача він не відновлює контроль до кінця переводу. Після переводу контрольні лінійки займають контрольне положення. 

Для повороту перемикаючого важеля диск головного вала своїм вирізом повинен підійти до кінцівки упорного важеля 6 з роликом, а клювоподібна кінцівка перемикаючого важеля повинна розміститись над вирізом контрольної лінійки. Таким чином здійснюється  контроль роботи передаточного механізму. Внаслідок чого, упорний важіль опускається, обертаючи перемикаючий важіль, який розмикає контакти робочого кола і замикає контрольні контакти.

Нумерація контактів автоперемикача показана на рисунку нижче. Контакти (31-32, 33-34, 35-36) і (21-22, 23-24, 25-26) називаються контрольними, а контакти (11-12, 13-14, 15-16) і (41-42, 43-44, 45-46) робочими.

На початку переведення вістряків стрілки контрольні контакти електропривода 31-32, 33-34, 35-36 розмикаються, а робочі контакти 41-42, 43-44, 45-46 замикаються, тим самим підготовляється робоче коло електродвигуна для зворотного переведення стрілки.

Наприкінці переведення стрілки робочі контакти 11-12, 13-14, 15-16 розмикаються, а контрольні контакти 21-22, 23-24, 25-26 замикаються, тим самим дається контроль нового, переведеного положення вістряків стрілки.

Контрольні лінійки є невід'ємною частиною конструкції автоперемикача. Вони призначені для контролю положення кожного вістряка. Конструкція контрольної лінійки показана на рисунку нижче. Вони мають на одному з кінців приварені вушки (8) і пальці для кріплення до стрілочних контрольних тяг.

На кожній контрольній лінійці розташовано по два контрольні вирізи, які використовуються під час правого і лівого встановлення приводу. У крайньому положенні стрілки зуб відповідного ножового важеля перебуває в суміщених вирізах обох лінійок. 

Для контролю положення кожного вістряка використовують дві контрольні лінійки. Між собою вони відрізняються тільки напрямком сторін кута контрольного скосу.

Замикаючий механізм забезпечує механічну фіксацію вістряків стрілки у крайньому положенні. Найбільш поширеними типами таких механізмів є: клинові, важільні та кулачкові. Вони у найбільшій мірі відповідають вимогам експлуатації: надійність роботи; проста конструкції; мінімальний відпираючий момент; жорстка фіксація гостряків у крайніх положеннях; незначний обсяг робіт з технічного обслуговування.

Розглянемо більш докладно побудову замикаючого механізму вітчизняних електроприводів (див. рис. нижче).

При взаємодії шиберної шестерні 2 і шиберу 1 виникає перетворення обертального руху у поступальний. Шиберна шестерня жорстко зв'язана з головним валом, має п’ять робочих і два запираючих зуба 4. Замикаючі зубці мають спеціальну форму. На шибері також є зубці. За рахунок взаємодії скошених зубів 3 шибера і зубців шиберної шестерні виникає так зване внутрішнє запирання стрілки. Після повороту на кут 20° шиберна шестірня виходить з зачеплення з робочим шибером для подальшого його переміщення. Після повороту шестерні на кут 32° її зубці входять у нормальне зачеплення з зубцями шибера. Наприкінці переведення шибер зупиняється, а шиберна шестерня, продовжуючи обертання, робить поворот ще на 16°, у результаті чого потовщений зубець 4 шестірні находить на скошений зубець 3 шибера, замикаючи вістряки стрілки в переведеному положенні. Виступ 5 на шестерні головного вала обмежує його обертання при крайніх положеннях стрілки.

Головний вал обертається на підшипниках, один з них знаходиться у корпусі редуктора, інший - у корпусі автоперемикача. Шибер підєднується до робочої тяги стрілочної гарнітури. Приводи мають строго фіксований хід шиберу. Його розмір визначається ходом вістряків і додатковим переміщенням шиберу для механічного замикання та розмикання вістряків. Хід шибера в електроприводах СП-6 становить 154 +/-2мм.

Пристрій для обігріву контактів автоперемикача запобігає обмерзанню контактної системи автоперемикача через різкі коливання температури та вологості всередині приводу, а також слугує для ввімкнення освітлювальної лампи.

3.3 Стрілочна гарнітура

Стрілочна гарнітура  призначена для встановлення стрілочних електроприводів і складається з елементів:

- з'єднувальної тяги, яка зв'язує вістряки  між собою і забезпечує одночасне переведення їх з одного положення в інше;

- робочої тяги, яка з'єднує шибер електропривода зі з'єднувальною тягою.

Ці тяги являють собою сталеві круглі стрижні товщиною не менше 36-40 мм, квадратні 34х34 мм і прямокутні 60х20 мм, кінці яких відповідно оброблені для шарнірного з'єднання їх з сережками, жорстко прикріпленими до шийок або підошв вістряків.

- двох контрольних тяг, які служать для з'єднання відповідно вістряків, шибера і контрольних лінійок із сергами вістряків; в комплект гарнітури, як правило, входять дві контрольні тяги - коротка і довга - для з'єднання контрольних лінійок з ближнім і дальнім від електропривода вістряками;

- фундаментних кутників, на які кріпиться електропривід;

- зв'язної смуги, що скріплює кутники один з одним і зі стрілочними брусами;

- елементів кріплення фундаментальних кутників до рамних рейок (болти, контргайки, закрутки, стопорної планки з підігнутими уздовж гайки кінцями);

- елементів ізоляції у вузлах кріплення гарнітури до рамних рейок і вістряків (фіброві або склолітові прокладки і втулки, що вдягаються на болти).

Фундаментні кутники, зв'язна смуга і електропривід утворюють жорстку раму. Електропривід розміщується на двох фундаментних кутниках: лівому і правому.

Зв'язні смуги слугують для з'єднання фундаментних кутників між собою, а також для кріплення їх до стрілочних брусів. Кожна смуга має фігурний вигин для пропуску тяг. Вигин являється також опорою для кожуха електроприводу. Зв'язна смуга перешкоджає зсуву фундаментних кутників відносно один одного і зменшує вібрацію електроприводу при проходженні рухомого складу.

Кутники до стрілок з комплектом ізоляції слугують для прикріплення фундаментних кутників до рейок.

Щоб фундаментні кутники не шунтували рейкові кола, встановлюють прокладки, втулки, шайби з ізоляційного матеріалу.

Ізоляцію вістряків виконують для виключення шунтування рейкових кіл робочими і контрольними тягами. В комплект ізоляції серьги для приєднання з'єднувальної або контрольної тяги входять: одна ізолююча прокладка, яка встановлюється між серьгою і вістряком; дві ізолюючі втулки, які надягаються на болти кріплення серьги до вістряка; дві ізолюючі шайби, які підкладаються під металеві шайби.