Možnosti další postupné modernizace PZS s reléovou logikou. Ing. František Fiala Provozně technický ředitel První SaZ Plzeň a.s. E-mail: fiala@prvni-saz.cz Mobil: 602 389761
Dosud používané systémy PZS s kompletní reléovou logikou: VÚD SSSR AŽD 71 VÚŽ 76
Zhodnocení stávajícího stavu a technických možností reléových systémů PZS pro další modernizaci, případně opravy 1. Systém PZS typu VÚD Základní charakteristika systému: Umístění v řadě případů vpřístrojové skříni ŠM 3 Výstražníky VÚD (demontáže poruchových štítů) Kontrolní skříň (původní: doutnavka a dvě žárovky) Kolejové obvody VÚD (ventilové) a střední sériový KO (doplněné o soubory PST, PSS, VKO) Speciální relé v reléové logice PSZ Napájecí soustava: elektrická přípojka 230 V AC, 50 Hz, baterie 24 V, 60 Ah, rotační měnič 24 V DC/230 V AC, 50 Hz V zapojení PZS se realizuje zasměrování za podmínek: současně obsazený přibližovací úsek a střední kolejový obvod. Diskutabilní zůstává otázka zapojení spouštěcího relé N, které je v základu nevybuzené.
Umístění přístrojové skříně ŠM 3 nebo rámu této skříně do reléového domku. Náhrada výstražníků typu VÚD výstražníky typu AŽD s úpravou zapojení. Při umístění rámu VÚD do reléového domku lze použít baterii s vyšší kapacitou. Možnosti pro opravy: Náhrada rotačního měniče 24 V DC/230 V AC, 50 Hz za statický - elektronický. Poznámka: Je problematické nahrazovat i z části zapojení reléové logiky PZS typu VÚD shodným zapojením s relé typu NMŠ. Nové zapojení by muselo splňovat podmínky normy ČSN EN 50129 (SIL 4), což by mohlo u některých obvodů zapojení působit problémy.
Možnosti pro případnou modernizaci: Využití ventilových kolejových obvodů (KO 2701) jako přibližovací úseky pro novější typy PZS (dočasné řešení). Závěr: Pro PZS typu VÚD je nutné cíleně připravovat podmínky pro jejich náhradu za jiné typy PZS.
2. Systém PZS typu SSSR Základní charakteristika systému: PZS z důvodu zasměrování (současné obsazení přibližovacího úseku a středního úseku na přejezdu) předpokládá použití středního sériového kolejového obvodu nebo jiného činného prvku. Umístění vnitřních náležitostí PZS je v reléových skříních a bateriových studnách, nověji v domkách. Konstrukce výstražníků se samostatnými svítilnami. Zapojení PZS využívá relé typu NMŠ, a to v minimálním počtu. V nejstarším zapojení PZS se nekontroluje svícení žárovek výstražníků a nevyhodnocuje se kontrola činnosti systému. Napájení žárovek výstražníků není realizováno ze stabilizovaného zdroje a není stabilizovaná frekvence kmitání světel. Řada PSZ tohoto typu nemá indikační a ovládací prvky v dopravnách.
Možnosti pro opravy: Náhrada středních sériových kolejových obvodů neohraničenými kolejovými obvody (ASE). Použití výstražníků typu AŽD 71 nebo AŽD97. Možnosti pro modernizaci: Žádné možnosti v podstatě neexistují. Doplňovat systém PZS např. o kontrolu svícení žárovek výstražníků není řešení a ve své podstatě by se jednalo o nová zapojení s povinností splnit podmínky normy ČSN EN 50129. Závěr: Pro PZS typu SSSR je nutné opět cíleně připravovat podmínky na jejich náhradu za jiné typy PZS. Shodný závěr lze uplatnit i pro PZS typu VÚŽ 76, které spřihlédnutím k malému počtu nasazení nebudu zde rozebírat.
3. Systém PZS typu AŽD 71 Základní charakteristika systému: Základní bezpečnostní reléovou logiku systému (zapojení kolejových relé, směrových relé, relé pro vyhodnocení anulace, spouštěcí relé, tlačítková relé, relé kontroly uzavřeného nebo otevřeného přejezdu závor, relé ústřední kontroly systému, relé ovládání bílého světla, relé doplňujících závislostí) tvoří relé typu NMŠ. Zapojení červených světel výstražníků je realizováno s využitím středu reléové baterie a s relé typu NMŠ1-0,25/0,7. Zapojení bílého světla pozitivního signálu je realizováno s využitím tyristorového kmitače napájeného napětím 230 V AC a s relé typu NMŠ. Zapojení časových souborů je realizováno s využitím různých výrobků srůznou mírou spolehlivosti (TM10, UČJ, TMŠ-2 atd) a s výslednými relé typu NMŠ na výstupu. Zapojení indikačních prvků PZS je realizováno většinou obvody s jednopólovým odpojením relé a se společným zpětným vedením. Indikační relé jsou typu TESLA (HC 105 30 a HT 210 227). Napájecí systém vytváří elektrická přípojka 230 V AC a reléová baterie se jmenovitým napětím 28,8 V dobíjená 2 ks dobíječů. Pro vyhodnocení kriteria anulace a volnosti přejezdu jsou používané anulační soubory ASE 2,3,4. Zasměrování PZS je realizováno již obsazením přibližovacího úseku (přítah relé AS nebo BS). Vnitřní část PZS je umístěna převážně v reléovém domku.
Možnosti pro opravy: Před provedením specifikace rozsahu možných oprav pokusím se definovat slabá místa těchto PZS: Zapojení relé ústřední kontroly systému v řadě případů je tvořeno pouze činností jednoho relé (KZ) bez činnosti dalšího relé (NS), což má dopady na nejednotnost indikace poruchových stavů. Napájení systému je z reléové baterie s nestandardním jmenovitým napětím (28,8 V) problémy se skladbou samostatných článků. Napájení žárovek výstražníků červených světel je z dělené reléové baterie, což vyžaduje dva samostatné dobíječe. Napájecí napětí pro žárovky červených světel výstražníků není stabilizované a tím i intenzita svícení žárovek je úměrná velikosti napětí baterie. Napětí pro žárovky výstražníků je možné regulovat pouze regulačním odporem v patici výstražníku a velikostí odporu smyčky žil přívodního kabelu. Kmitání žárovek červených světel výstražníků není stabilní a je nerovnoměrné, což je dáno technickými vlastnostmi reléového kmitače. Reléový kmitač a jeho dekodér v systému je provozně náročný (roční kontroly relé v opravnách, kontroly a výměny kondenzátorů). Kmitač v obvodu pozitivního signálu (TR 72) je zastaralé konstrukce a napájecí sběrnice pro napětí 230 V AC, 50 Hz nejsou zálohované. Stavové indikace činnosti PZS nejsou realizovány zcela korektním způsobem (telefonní relé TESLA) Celkově používání rozvodů středu reléové baterie v zabezpečovacích obvodech nepatří mezi nejlepší technická řešení.
Z uvedeného popisu slabých míst PZS se pak rýsují možnosti pro opravy: Úprava zapojení světel výstražníků s použitím vhodného a spolehlivého zdroje napětí 24 V/12 18 V, např. Stejnosměrného měniče napětí SMN01.1, který navíc zajistí i žádoucí stabilizaci napájecího napětí žárovek a umožní i jeho plynulou regulaci v rozsahu od 12 V až do 18 V. Dále doplněním o prvek, který nahradí reléový kmitač s dekodérem, např. Bezpečný zdroj kmitavého signálu BZKS20, a který umožní zavést stejnosměrné napájení i pro pozitivní signál. Zapojení světel výstražníků je uvedeno v dokumentu P SaZ 4/2002 (Typové výkresy pro projektování PZS typu AŽD 71 s elektronickými prvky SMN01 a SMN01.1 a BZKS20). Popsané řešení pak umožní používat reléovou baterii se jmenovitým napětím 24 Vbez rozvodů středu baterie dobíjené jedním dobíječem. Náhrada zastaralých časových souborů za modernější typy s bezpečnou činností, které budou napájené napětím z reléové baterie, např. BEČS-05, CJ atd. Opravy nebo výměny venkovních prvků PZS (výstražníky, stojany automatických závor, anulační soubory, prvky detekce volnosti a obsazení přibližovacích úseků atd).
Možnosti pro modernizaci: Využití kompletních zapojení obvodů základní bezpečnostní reléové logiky systému s doplněním činnosti druhého relé ústřední kontroly (NS) pokud ho stávající zapojení PZS již neobsahuje, a doplněním elektronických doplňků SMN01.1 a BZKS20 pro obvody světel výstražníků. Výměny starých typů časových souborů za elektronické (např. BEČS-05). Zapojení indikačních prvků PZS upravit podle zásad konstrukce schémat v zabezpečovací technice a realizovat krytí PZS hlavními návěstidly, a to pokud možno z obou směrů. Při nedostatku počtu žil v závislostním kabelu PZS lze uvažovat o využití přenosového zařízení s bezpečným přenosem (např. ElZaS21) nebo realizovat autonomní systém PZS, u kterého krycí funkce zajišťují přejezdníky. Zapojení doplnit o vnitřní diagnostiku činnosti PZS, např. o Elektronická záznamová zařízení EZZ 01 nebo EZZ 02, případně EZZ 02P. Napájecí systém, který je tvořen reléovou baterií se jmenovitým napětím 24 V a dobíječem, realizovat optimálně pro zajištění vysoké míry spolehlivosti (kapacita a typ baterie). V zapojení PZS důsledně osazovat systémy přepěťových ochran, především PONB94, POKL94 a ochrany v elektrické přípojce 230 V AC pro reléový domek. Zvolit optimální prvky detekce volnosti a obsazení přibližovacích úseků. Pro nekoridorové tratě pak uvažovat především s počítači náprav.
Závěr: Je možné konstatovat, že takto výrazně zlepšený reléový systém PZS typu AŽD 71 s elektronickými doplňky představuje při počtu provozovaných PZS perspektivní typ, který umožní prodloužit doby životnosti minimálně o 10 let, a to bez rizika. S malou mírou použití elektronických prvků, které v provozu potvrdily vysokou spolehlivost s minimálními počty poruch, zůstávají zachovány výhody reléových systémů, tj. jsou opravitelné na místě dislokace pracovníky údržby, nevyžadují další specializované servisy, nemají požadavky na speciální a svým použitím ojedinělé náhradní díly a mají vysokou odolnost proti spínacím a atmosférickým přepětím. Otázkou zůstává, zda by takto doplněný systém PZS neměl mít své nové označení typu a zda je vhodné jej dále rozvíjet. To jsou však otázky k diskuzi a záleží na rozhodnutí správce zařízení. Úplně na závěr uvedu ještě jeden příklad k možnostem zlepšení užitných vlastností provozovaných PZS tohoto systému. V současné době PZS, a jsou jich tisíce, využívají výstražníky typu AŽD 71 nebo AŽD97 bez fotometrického dohledu, které jsou vybavené optikou s paticemi pro dvouvláknové žárovky typu SIG 1820 OSRAM. Pokud jsou splněné podmínky pro činnost pozitivního signálu dle ČSN 34 2650, činí doba svícení tohoto signálu (bílé světlo) ve srovnání s dobou trvání světelné výstrahy a stavu anulace u PZS v průměru cca 80 % až 90 % celkové doby činnosti PZS.
Z uvedeného vyplývá, že nejkratší doba životnosti je u žárovek využívaných pro pozitivní signál; výrobce uvádí průměrnou životnost žárovek 600 hod. Vyrobená náhrada žárovky bílého světla, kterou tvoří malý počet výkonových svítivých diod (4 ks) umístěných v patici původní žárovky, bude mít dobu životnosti minimálně o dva řády vyšší; výrobce uvádí typickou životnost až 50 000 hodin. Další výhodou je možnost podstatného snížení příkonu (typicky až čtyřnásobně) v porovnání s dosud používanou žárovkou bílého světla výstražníku, a to díky vyšší účinnosti konverze elektrického signálu na optický. Základem nově vytvořeného obvodu pozitivní signalizace je impulzní zdroj konstantního proudu (310 ma), který připravujeme jako součást výrobku SMN01.1 (nově SMN01.2). Náhrada žárovky podle dosud provedených zkoušek zachovává požadované optické parametry světla výstražníku.
Souhrnný přehled výrobků, které navrhujeme v současné době k využití pro modernizace a opravy PZS: SMN01.1 (První SaZ Plzeň a.s.) BZKS20 (Signal Mont s.r.o.) BEČS-05 (První SaZ Plzeň a.s.), CJ (AŽD Praha s.r.o.) EZZ 01, EZZ 02, EZZ 02P (První SaZ Plzeň a.s.) ElZaS21 (První SaZ Plzeň a.s.) EM 50/250 (První SaZ Plzeň a.s.)
SMN01.1
BZKS20
BEČS-05 / CJP, CJS
EZZ01 / EZZ02
ElZaS21
EM50/250
DĚKUJI ZA POZORNOST Ing. František Fiala