Izolované úseky - detekce obsazení
- Úvod
- Proudová detekce
- Vozidla
- Přechod
- Umístění
- Závěr
Úvod
Důrazně
upozorňuji, že popisuji systém
Lenz,
a že jiné systémy mohou mít stejné nebo podobné jen dílčí části !!!
V článku
Komponenty jsou detailnější
informace o některých použitých prvcích.
Izolované úseky kolejí se v modelové železnici používají z
různých důvodů. K odstavení, vypnutí mašin (snad jen v analogu), pro zpětné
smyčky a triangly, k připojení různých efektových komponent (brzdění, závory
...) atd. Tady se ovšem budeme zabývat pouze jedním z těch nejdůležitějších
důvodů, a tím je detekce obsazení (DO), tedy lokalizace kolejových
vozidel, zkrátka signalizace obsazení určité kolejové části.
Vyhodnocení DO už je věc další. Začíná to
někde u rozsvícené LED diody a končí vyhodnocením v softwaru
pro řízení modelové železnice v počítači (např. RailCo TC).
Princip je ovšem stejný a dále se budeme věnovat jen celému řetězci (viz
základní blokové schéma), tedy od detekce, až po RailCo
TrainController v PC. Že nemusí být použit celý řetězec, je jasné. Ještě upozorňuji, že
i způsoby detekce mohou být různé (jazýčková relé, optobrány, kolejové
kontakty ...), zde však bude popsán jen jediný, v současnosti nejrozšířenější
způsob, a tím je detekce proudovým snímačem.
Další informace jsou v článku
Detekce obsazení.
Na začátek
článku
Proudová detekce
Kontrola obsazení části kolejového úseku zjišťováním
proudu, který do úseku teče, je věc poměrně jednoduchá.
Základní schéma zapojení detekce obsazení (DO), pomocí proudových detektorů.
Vlastní proudový detektor může mít různé konstrukce.
Většinou se používají zapojení, zjišťující úbytek napětí na přechodu diody v
propustném směru, ale může to být také třeba proudový transformátor a pod.
Ve sledovaném úseku dochází k malému poklesu napětí oproti úsekům bez detekce,
ale lokodekodéry se s tím celkem dobře vyrovnají, navíc jsou k dispozici ještě
další triky, jak je vidět v odstavci
Přechod. Citlivost detektoru, tedy
nejmenší proud, který už způsobí, že DO hlásí obsazení, bývá v řádu jednotek mA.
Výstupy detektorů mohou být vyhodnocovány nejrůznějším
způsobem. Nejjednodušší je zřejmě jen indikace LED diodou, také se používá třeba
relé, obvykle se ale výstupy z DO připojují na vstupy kodéru
zpětného hlášení (KZH),
který této informaci přidělí adresu a pošle ji do centrály a případně do
počítače. Tady se tato informace objeví jako aktivní kontakt indikátor a slouží
k dalšímu zpracování, především k indikaci obsazení úseků, bloků, případně
zhlaví nebo jednotlivých výhybek.
Na začátek
článku
Vozidla
Vozidla, tedy mašiny a
vagony, jejichž polohu na kolejišti chceme zjišťovat, musí mít tedy
určitý
odběr
proudu. Mašina to v digitálu splňuje vždy (lokodekodér má i v
klidovém stavu a bez rozsvícených světel větší odběr, než je ten minimální),
vagony však musí sběr proudu z kolejí zajišťovat jinak. Buď zabudovanou elektronikou
(např. osvětlením) nebo se nápravy musí dodatečně upravit (naletovaný odpor,
vodivý lak). Vagon bez těchto úprav, je pro proudovou detekci
neviditelný. Především u vagonů vstupuje do hry několik aspektů, které si trochu
osvětlíme.
Základní schéma elektrické zapojení kol vozidla (lokomotivy), sběr proudu z
kolejí.
Na předchozím schématu je vidět, jak
jsou pospojena kola u mašiny. Výjimek je ovšem dost. Někdy chybí připojení
některého dvojkolí a jsou i případy zcela odlišné. Těch odlišností asi nalezneme
nejvíce u různých vlakových souprav, jako je třeba ICE. Není zvláštností, že
sběr proudu z kolejí provádí pouze první vagon, další je pouze hnací (s motorem)
a ostatní mají kola zcela izolovaná.
Příklady elektrického zapojení kol vagonů.
U vagonů bývá odlišností mnohem více.
Několik příkladů je znázorněno na předchozím obrázku. I vagon však může mít sběr
proudu z kolejí proveden stejně "kompletně", jako mašina, tedy na každé straně
vždy všechna kola propojena, a to je vlastně téměř ideální stav. Téměř
proto, že vagon bývá obvykle podstatně lehčí, než lokomotiva, a to sběru proudu
rozhodně neprospívá.
Záleží tedy nejen na kvalitě sběru proudu jednotlivými koly, ale také na pospojení jednotlivých
kol, náprav.
Na začátek
článku
Přechod
Podívejme se, jak se
vozidlo chová na přechodu
mezi
jednotlivými
úseky, to je v okamžiku, kdy právě přejíždí dělenou kolejnici.
Teprve při detailnějším zkoumání zjistíte, že to nemusí být tak jednoduché,
jak to vypadá, a
vždy stejné. Důležitým faktorem je skutečnost, zda jsou
oba
sousední bloky
detekovány
nebo zda jde o přechod mezi úsekem napájeným
přímo
(JK) a úsekem
detekovaným.
Přechod (přejezd) vozidla mezi dvěma úseky.
|
Přechod |
loko |
úsek 1 |
úsek 2 |
1 |
A |
jede |
|
|
2 |
A |
stojí |
|
|
3 |
B |
jede nebo stojí |
|
|
Celkem jasné. Až na rozdíl mezi případy 1 a
2. Tedy odlišnost, když mašina na přechodu zastaví nebo jede.
Mašina prostě v případě a) na obrázku vjede zleva doprava, z
nedetekovaného úseku do úseku 1.
Úsek 1 se rozsvítí. Mašina zastaví. Je stále v bodě
A, tedy na přechodu. Spojí obě rozdělené kolejnice pod sebou. Úsek
1 zhasne. Mašina se rozjede, úsek 1 se rozsvítí. Vjede
celá do úseku 1, zastaví, úsek svítí už trvale.
Nerozumíte-li, přečtěte si to znovu nebo rovnou vyzkoušejte na svém kolejišti
(pokud to jde).
Příčina tohoto chování je jednoduchá. Pokud je
detekovaný úsek "zkratován", spojen, překlenut (mašinou nebo vagony)
s
nedetekovaným úsekem, nemůže být detektor funkční, nevytvoří se na
něm žádné napětí, úsek 1 zhasne. Pokud však mašina
jede, není toto spojení zcela pevné. Vlivem špatného styku kola s kolejnicí při
pohybu (nečistoty, sběrače...) se přechodový odpor spojení zvýší a citlivý
detektor na to už reaguje, sepne. Teoreticky, v ideálním případě, by to mělo
vypadat tak, že při přejetí přechodu
A by se úsek 1 aktivoval až v okamžiku, kdy vozidlo
opustí úsek bez detekce. Do ideálu však je daleko,
takže při pohybu vozidla v tomto místě
úsek 1 "zabliká". Problém je v tom, že nasazení sepnutí úseku 1 je
tedy závislé na kvalitě tohoto "zkratu". Čím kvalitnější, tím později dojde k
sepnutí. Toto je vlastně hlavní důvod k tomu, aby všechny úseky byly detekované,
tedy případ 3. Detektor ani nemusí být připojen na žádné další
zařízení, důležité je jen to, že i nedetekovaný úsek není připojen přímo na
K nebo J kolejnici. A tady je právě další potíž. Co
když sousední úseky budou detekovat opačnou kolejnici? Jeden J,
druhý K? To by pak nesmělo být k žádné kolejnici přivedeno napětí
přímo. Vždy by musel být vložen snímací prvek detektoru, tedy např. opačně
polarizované diody. Může se to zdát sice jako poněkud
kostrbaté řešení, navíc se zdvojnásobí úbytek napájecího
napětí, ale vyzkoušel jsem to a také to funguje.
Přesto je asi lepší raději detekovat stále jedinou kolejnici, třeba
K (viz odstavec
Umístění). Mimochodem, podobně se řeší i přechodové úseky reverzu,
jak je vidět dále.
Možná, že se předchozí úvahy mohou zdát zbytečné. Opak je
pravdou. Toto je jeden z klíčových momentů, který má vliv na
přesnost zastavení pomocí
softwarového ovládání (třeba RailCo). Pokud totiž vjíždí vozidlo do
detekovaného úseku, kterému předchází úsek bez detektoru, záleží jen na
kvalitě kontaktu kol s kolejnicemi a na délce propojení kol soupravy, kde dojde
k sepnutí DO, a kde se tedy začne odpočítávat brzdná dráha. Je
jasné, že u většího měřítka a u souprav s množstvím propojených kol to může být
zcela podstatné.
V případě 3, už to
funguje zcela standardně. Pokud je spojen přechod B, a aspoň v
jednom z úseků 1 a 2 je vozidlo s odběrem proudu,
svítí prostě oba spojené bloky. Jen ještě jedna poznámka.
Detektory mohou být pochopitelně různých typů, jenže pak se také může chovat
odlišně přechodové místo (rozdílná citlivost detektorů).
Je třeba si uvědomit i předchozí informace, především o
sběru proudu z kol vagonů. Za mašinou může být vlak nebo souprava a její vagony
mohou mít sběr z kol provedeny zcela různým i odlišným způsobem. Právě proto je v
odstavci
Vozidla tato problematika uvedena.
Z toho všeho plyne jediné.
Nejlepší je
detekovat všechny úseky, vždy stejnou kolejnici
a raději stejným
detektorem !!!
Protože stále občas přicházejí
dotazy k této problematice, neuškodí asi následující informace.
Napájení kolejového systému.
Základem napájení kolejového systému při softwarovém
ovládání, je předchozí obrázek. Shrnutě řečeno, buď DO nebo diody. Žádný úsek
přímo. Důvodem je přesnější výpočet dráhy zastavení. A to se vyplatí !!!
Ale protože testování ještě pokračovalo, nebude snad na
škodu uvést pár poznatků právě o kombinaci různých detektorů. Tou kombinací je
myšleno to, když dva sousední úseky jsou připojeny na různé typy detektorů. Jde
tedy o případ 3 z předchozí tabulky, kdy vozidlo (mající propojené nápravy)
stojí na přechodu mezi úseky. Teoreticky by se to mělo chovat tak, že oba úseky
jsou sepnuté. A taky se to tak chová, pokud jsou oba detektory stejné. Potíže
mohou vzniknout, když stejné nejsou. Důvodem je zřejmě jinak uspořádaný detekční
prvek (obvykle dvě až čtyři antiparalelně zapojené diody). Detaily vynechám,
podstatné je, že v tom případě může jeden z úseků přestat být aktivní. Zhasne.
Není to sice nic tragického, ale přece jen mi to vadilo, a tak jsem trochu
laboroval.
Mohl jsem vyzkoušet tři různé
detektory a dva kodéry. Detektor
Lenz
LB101,
připojený na kodér
Lenz
LR101,
Marathon
DO4,
připojený na kodér
LDT RS-16-O a
DIGI-CZ
006-A 4-nás. detektor, připojený
rovněž na
RS-16-O.
(Viz také článek
Detekce obsazení.). Ty kodéry jsou uvedeny jen pro úplnost,
na chování spojeného přechodu vliv nemají.
Pokud sousedil LB101 a DIGI-CZ, úsek s
DIGI-CZ zhasnul. Ostatní kombinace se chovaly korektně.
Na obrázku a) je běžné zapojení, na obr. b) jsou vložené antiparalelně zapojené
diody (červeně).
Stačila však jednoduchá úprava (viz předchozí obrázek) a
problém byl odstraněn. Nemusíte si lámat hlavu s tím, proč,
jak atd. Uvádím to hlavně pro inspiraci, aby bylo vidět, jaké se mohou
vyskytnout potíže a jak je lze odstranit. Možná varianta odstranění tohoto
problému je také použití stejných detektorů nebo těch kombinací, které to
nedělají. A mimochodem, podobně se ošetřuje i přechodový úsek reverzního modulu.
Tady se použijí buď dvě antiparalelně zapojené diody nebo čtyři (třeba z
můstku), podle toho, jaký je detektor na přilehlém (sousedním) úseku.
Zapojení reverzního úseku (běžný přechodový úsek nebo točna).
Na předchozím obrázku je připojení reverzního úseku, kde
do větve bez detektoru je vložen "falešný" detekční prvek
(červeně). Pokud tam tyto diody nedáme, nebude se detekce těchto úseků chovat
korektně. Je třeba si uvědomit, že koleje točny se vlastně zaměňují, takže by
docházelo k propojení úseku s detekcí a přímého
připojení. Počet diod (dvě nebo čtyři) je závislý na tom, jakého typu jsou
použité detektory. Při LB101 by patrně stačily diody jen dvě.
U reverzního úseku (na točně i ve smyčce) to lze však
vyřešit lépe, a to zapojením detektoru před
přepínač polarity (viz třeba Točna).
Později byly testovány ještě přechody v souvislosti s
poklesem napětí, a to přechody mezi detekovaným a nedetekovaným úsekem, případně
mezi úseky, detekovanými různými typy detektorů, tedy i s odlišnými úbytky
napětí. Jak už bylo řečeno, nejlepší je
detekovat všechny úseky stejným detektorem. Při
postupné výstavbě to však nelze vždy dodržet. V takových případech lze
"napěťově vyvážit"
úseky opět pomocí antiparalelních diod, jak je vidět na předchozím obrázku. Je
to jednoduché a velice levné řešení. Diody se pak vřadí nejlépe do výstupu
toho detektoru, který má menší úbytek, čímž dojde k jeho zvětšení na všech
vstupech. Zjištěné napěťové rozdíly asi nemá smysl
uvádět, neboť jde o obdélníkový průběh a běžná měřidla reagují s nestejnou
chybou. Důležitější je reálný dojem z pohybu mašiny. Nějaké změny vypozorovat
lze, ovšem vizuálně sotva, spíš "sluchově". Pokud dojde na nějakém přechodu k
větší změně v napětí, dá se při troše pozornosti vysledovat nepatrný rozdíl ve
zvuku. Musí to být ovšem mašina, která aspoň trochu "bzučí" a stejně je to téměř
neznatelné. Vizuální změna rychlosti je už ovšem zcela nepozorovatelná. Tyto
skutečnosti jsou uvedeny jen pro ty největší detailisty, k nimž budu asi také
přiřazen, neboť jinak by zde tento odstavec chyběl.
Existuje také další možnost, jak vyrovnat nestejné napětí
v detekovaných úsecích. Je to stabilizace napětí motoru, kterou je u některých
lokodekodérů možno nastavit. To však už záleží na použitých lokodekodérech. Zimo
takovou funkci nabízí na registru CV57 (viz manuály Zimo).
Teď už jsou snad známy všechny potřebné
náležitosti, takže se konečně dostaneme na volbu umístění přerušení
kolejí.
Na začátek
článku
Umístění
Především je zde otázka, jak je
přerušení uděláno. Možná zbytečně, raději "pro jistotu",
pár informací. Na spoustu typů
kolejiva jsou k dispozici nejen vodivé, ale i
izolované
spojky, standardní koleje s přerušením a pro ty, kdo dělají pevné kolejiště z
jednotlivých kolejových součástí (podloží, kolejnice ...), to už problém není
vůbec. Pilku by měl mít totiž každý modelář. V této souvislosti nutno
podotknout, že přeříznutá kolejnice by měla být
zajištěná
proti
posunu, aby se přerušení jednak vodivě
nespojilo
a také, aby se mezera příliš
nezvětšila. Někdy se do mezery vkládá nějaký izolant (třeba lepidlo).
Velikost mezery se dělá tak do 1 mm. Ještě upozornění ...
když je vše hotové a třeba špatně přístupné, přeřezává se to blbě, věřte
mi.
Izolované úseky, které slouží třeba k instalaci automatického
brzdění (ABC), k ovládání závor, reverzní smyčky a pod., zde probírat nebudeme.
Tady je na programu přerušení, které slouží k instalaci proudové detekce
obsazení (DO) a k jejímu dalšímu zpracování.
Fyzická poloha přerušení kolejnice, tedy
kde
to "přefiknout", klade dvě otázky.
Kterou
kolejnici a
kde
přesně.
Základní místa přerušení kolejnic.
Základní uspořádání je ad a), dále je
zobrazena už jen jedna strana (druhá se dělá obdobně). Podívejme se blíže, jak
se jednotlivé případy liší.
Která kolejnice:
ad b) Přerušena vždy
kolejnice K.
ad c) Přerušena vždy kolejnice J.
Tento způsob je použit, chceme-li nebo potřebujeme-li mít přerušenou vždy
stejnou kolejnici. Ta druhá je pak nepřerušená v celém kolejišti.
Také by to byla nutnost, pokud by detektory byly konstruovány pouze pro jednu
určitou kolej (s tím jsem se ale nesetkal).
ad d) Přerušení
srdcovkových kolejnic
těsně u výhybky.
Možná
nejpoužívanější, pokud má výhybka
napájenou srdcovku
(Tillig/PILZ
TT Modelové kolejivo EW2, EW3). V tom případě totiž
srdcovkové kolejnice stejně musíme někde přerušit, a pak je to možno
využít i pro vytvoření izolovaného úseku. Dvě mouchy jednou ranou.
DO,
které použijeme, musí však mít buď možnost připojení na libovolnou kolej (např.
Marathon DO4,
momentálně asi nedostupný nebo
DIGI-CZ) nebo je musíme požadovaně napárovat.
U většina detektorů, které jsem měl k dispozici, bylo jedno, zda se detekce
provádí na kolejnici J nebo K. Všechny výstupy pak ale byly stejně. Třeba
Lenz
LB101 má na desce dva
DO, které jdou použít jak pro
J, tak pro
K
kolejnici. Oba výstupy ale
stejně. Není problém tedy jeden detektor použít pro dva úseku s
přerušenou
K
kolejnicí, další zase pro dva úseky
J
atd. Podobně napárovat lze i většina jiných výrobků.
ad e) Přerušení obou
kolejnic.
Je to jistota, která nebude nijak omezovat připojená zařízení.
Izolované úseky jsou vždy vyvedeny dolů pod desku, a tam už to lze spojit
libovolně, dle potřeby. Přímo na J či K nebo na
DO.
Tak to by bylo to
Kterou. Otázce Kde přesně musí předcházet pár požadavků.
- Čeho chceme na výhybce a v jejím okolí docílit?
- Těsného zastavení u
výhybky
- Modelového zastavení
- Zabezpečení
- Bude indikována výhybka?
- Ano
- Ne
ad 1.A) Tento požadavek přichází v úvahu
v okamžiku, kdy kolej před výhybkou není dostatečně
dlouhá a probíhá boj mezi
její délkou a délkou vlaku.
ad 1.B) Modelové zastavení lze chápat
jako zastavení kdekoliv před námezníkem.
Námezník je nepřenosné, neproměnné návěstidlo, které se umísťuje
mezi dvě sbíhající se koleje. Upozorňuje na nejzazší vzdálenost, ve které mohou
vozidla stát, aby nedošlo k ohrožení jízdy vozidel po sousední koleji.
ad 1.A) B) je z provozního hlediska obdobné.
Prakticky je námezník umístěn vždy s nějakou rezervou,
kdežto těsné zastavení je vlastně posunutí této
úrovně, až na samou hranici rizika. V obou těchto případech je
jedno, zda je výhybka indikována či není. Při automatickém ovládání
nějakým softwarem, je místo zastavení řízeno programově.
ad 1.C) Při požadavku
lepšího zabezpečení provozu na výhybce
(zhlaví). Jakmile se úseku za přerušením (k výhybce) dotknou kola
vozidla se odběrem proudu, výhybka (celý indikovaný úsek) se jeví
jako obsazená. Záleží jen na uživateli, jak toto
obsazení vyhodnotí (v programu, indikací a pod.). S tím však souvisí
dva aspekty. Vzdálenost kol a konce vozidla je různá a
kvalita kontaktu jediného dvojkolí nemusí být (a
málokdy je) kvalitní (viz výše). Takže nějakého důkladného
zabezpečení se, při krátkém přesahu vozidla do výhybky, asi nemusíme
obávat. Pokud je vozidlo celé na výhybce, je-li jich tam více
nebo jde-li o mašinu, je už situace podstatně lepší.
Předchozí polemika vlastně všechno rozhodování
směřuje na požadavky uživatele. Zde jsou jen uvedeny všechny
argumenty, které by při tomto rozhodování měly pomáhat.
Kde přesně:
- Hned u výhybky - viz ad
b) až e) (předchozí
obrázek)
- U námezníku - viz ad
a).
Především nutno říct, že
indikované zhlaví je výhodné z několika důvodů. Pokud ho neindikujeme, je
elektricky připojeno na JK, na rozdíl od ostatních částí kolejiště, které by
měly (aspoň v případě použití RailCo TC) být indikovány. Základní rozdělení a
použití bloků je v článku
RailCo 5.8 - tipy a triky.
Vodiče k indikací zhlaví jsou tedy vlastně připraveny. Vlastní proudový detektor
je poměrně malá investice a lze jej dost jednoduše i postavit. Nejen že pak
nejsou žádné problémy se snižováním napětí na přechodech mezi detekovaným a
nedetekovaným úsekem (zatím jsem žádné nezjistil), neboť celé kolejiště je
detekováno, ale jsme připraveni tyto detektory pak kdykoliv připojit na další
vyhodnocovací obvody (KZH). Pokud toto připojení nebude zpočátku provedeno,
funguje vše stejně, jako by tam detektory nebyly.
Přidáme-li ještě
prioritu používání výhybek s napájenou srdcovkou, vychází jako nejvhodnější
ad d) Přerušení
srdcovkových kolejnic
těsně u výhybky, včetně indikace výhybky (zhlaví).
Není to sice nijak pevné pravidlo, vždy by se mělo vše posoudit co nejvíce
komplexně, ale pro mne je to vyřešené.
Na začátek
článku
Závěr
I zde jsem byl vyprovokován vašimi dotazy. Nikdy bych
neřekl, jak rozsáhlá tato problematika je, co vše obnáší, jaká dilemata se zde
vyskytují. Není třeba z toho ovšem dělat takovou vědu, předělat to jde skoro
vždycky, i když měnit polohu přerušení pro takových sto úseků, to bych snad
nepřál ani vám.
Na začátek
článku
Menu