ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ

Матвеева Ольга Леонидовна

студент 3 курса, специальности «Автоматика и телемеханика на транспорте» СТЖТ-филиал СамГУПС, г. Саратов

Е-mail: 

Селиверов Денис Иванович

научный руководитель, заместитель директора по УПР, СТЖТ-филиала СамГУПС, г. Саратов

Е-mail: denis-selivjorv@rambler.ru 

Стрелочный электропривод — электромеханический переводной механизм, применяемый на железнодорожном транспорте при электрической, диспетчерской и горочной централизациях. Он предназначен для перемещения остряков стрелочного перевода из одного положения в другое, запирания остряков в крайнем положении, получения непрерывного контроля фактического положения стрелки. Установка электропривода производится на специальную гарнитуру, которая крепиться к рельсам с правой или левой стороны стрелочного перевода [3]

Рисунок 1. Установка электропривода типа СП на стрелочном переводе

Для обеспечения безопасности движения поездов к стрелочным электроприводам всегда предъявлялись высокие требования надёжности. Стрелочные электроприводы должны обеспечивать при крайних положениях стрелок плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу, не допускать замыкания остряков стрелки при зазоре между прижатым остряком и рамным рельсом 4 мм и более, отводить другой остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125мм [1, c. 53].

Самый первый стрелочный электропривод на железных дорогах России появился в середине 20-х годов прошлого века. Такой электропривод типа 3900 с наружными шарнирными замыкателями был аналогом электропривода фирмы «Сименс и Гальске» образца 1906 года. Он применялся в СССР для замыкания стрелок до конца 1950-х годов. В настоящее время широкое применение на отечественных железных дорогах нашли электроприводы с внутренним замыканием невзрезные серии СП [2, c. 117].

До 1960 года осуществлялся промышленный выпуск электропри­водов типа СП-1, с I960 по 1970 год изготавливались электроприво­ды типа СП-2. Электропривод типа СП-2 имеет один рабочий шибер и две кон­трольные линейки. В приводе предусмотрен двусторонний выход ра­бочего шибера и контрольных линеек, что позволяет на стрелочной гарнитуре устанавливать привод с правой или левой стороны стрел­ки путем перестановки рабочего шибера и контрольных линеек. От ранее выпускаемого электропривода СП-1 электропривод СП-2 от­личается тем, что имеет иную конструкцию редуктора, усиленный упор, фрикционное сцепление с вала электродвигателя перенесено на вал редуктора.

Следующий этап совершенствования конструкции стрелочных электроприводов пришёлся на начало 1970-х годов. Тогда было введено раздельное крепление рабочих и контроль­ных тяг с остряками стрелок. В связи с переходом на гарнитуры с раздельным креплением рабочих и контрольных тяг диаметры при­соединительных отверстий в контрольных линейках и рабочем шибере были увеличены в новом электроприводе типа СП-2Р. Таким образом, электропривод СП-2Р отличается от выпускав­шегося ранее СП-2 только увеличенным диаметром отверстий на концах контрольных линеек и рабочего шибера.

С декабря 1973 года взамен электроприводов СП-2Р начали се­рийно выпускать стрелочные электроприводы типа СП-3. Стрелочный электропривод типа СП-3 имеет один рабочий шибер и две контрольные линейки; предназначен для перевода, запира­ния и контроля положения стрелок всех типов с нераздельным хо­дом остряков. В новом приводе был так же предусмотрен двусторонний выход рабоче­го шибера и контрольных линеек

Электропривод типа СП-3 имел ряд преимуществ перед ранее выпускаемыми СП-2 и СП-2Р. Переводное усилие на рабочем шибере привода СП-3 увеличе­но на 2 кН и доведено в среднем до 4,5 кН. Электропривод может развивать максимальное переводное усилие до 6 кН, что достигнуто за счет увеличения передаточного числа редуктора до 70 вместо 55 в элект­роприводах СП-2 и СП-2Р и применения более мощного электродвигателя МСП-0,25 вместо МСП-0,1.

В новой конструкции облегчено эксплуатационное обслуживание в части быстроты замены пружин автопереключателя. В электроприводе СП-3 в авто­переключателях применены пружины растяжения, которые устанав­ливаются над рычагами авто переключателя, взамен пружин круче­ния в СП-2Р.

Впервые введен электрообогрев привода для уменьшения образования конденсата и устранения явления индевения открытых контактов автопереключателя. А также установлены прозрачные колпаки из пластмассы над контактными колодками для устранения попадания конденсата на контактные пластины, улучшена герметизация корпуса привода за счет увеличения захода бортов крышки на 18 мм вместо 13 мм в приводе СП-2Р.

С 1982 года начали серийно выпускать стрелочные электроприво­ды типа СП-6 для электрической централизации с улучшенными экс­плуатационными характеристиками по сравнению с электроприво­дами типа СП-3.

Для маневровых районов станций применяются также электроприводы типа СПГ-ЗМ на базе электропривода СП-6, бесконтактные электроприводы типа СПГБ-4 на базе электроприво­да СП-3 и СПГБ-4М на базе электропривода СП-6.

В начале 1993 года модернизации подвергся и электропривод типа СП-6. С января начался выпуск модернизированных электроприводов СП-6М.

Для высокоскоростного движения выпускается электропривод типа СП-12 для работы с внешним замыкателем. Главным отличием электропривода СП-12 от СП-6М является другой ход шибера и ход кон­трольных линеек.

Рисунок 2. Электропривод типа СП-6

Ход шибера у СП-12 составляет 220±2 мм, ход контрольных линеек 154±2 мм или 140±2 мм. В то время как у СП-6М ход шибера 154±2 мм, ход конт­рольных линеек 154±2 мм. А также то, что запирание прижатого остряка осу­ществляется внешним замыкателем, а удержание отведенного остря­ка с помощью внутреннего замыкателя.

С июля 1995 года начали серийно выпускать бесконтактные го­рочные электроприводы СПГБ-4Б вместо СПГБ-4М.

Таким образом, в настоящее время для магистрального железно­дорожного транспорта выпускаются промышленностью электропри­воды СП-6М и СП-12 и горочные СПГБ-4Б, которые нашли самое широкое применение, как при новом строительстве железных дорог, так и при плановых заменах выработавших свой ресурс стрелочных электроприводов [2, c. 476].

Но на этом развитие электроприводостроения не остановилось. В 1999 году начато серийное освоение производства принципиально новых элект­роприводов — винтовых невзрезных с внутренним замыкателем типа ВСП-150.

Электропривод может быть собран как для правосторонней, так и для левосторонней установки на стрелке. Для этого шибер имеет два выхода, один из которых (нерабочий) закрыт кожухом, а линейки, переставляются, при этом крышка может быть установлена с противоположной стороны привода. Электропривод ВСП-150 выпускается с электродвигателем переменного тока МСТ-0,3-ВСП на 190 В. У традиционных электродвигателей переменного тока типа МСТ применяемых для электроприводов серии ВСП тоже изменился внешний вид. Средний срок службы современного электропривода составляет 20 лет.

Рисунок 3. Электропривод типа ВСП-150

Привод ВСП-150 разработан с целью замены существующих приводов СП-6М, а также для применения на вновь строящихся скоростных магистралях. Принципиальным отличием является наличие в электроприводе шарико-винтовой пары, которая работает с малыми потерями на трение, высоким КПД передачи, достаточным запасом прочности. Применена новая контрольная система на базе переключателей положений ПП-1, упрощена кинематическая схема, снижены эксплутационные расходы на обслуживание, усовершенствован узел защиты электродвигателя от перегрузок за счет применения фрикционной муфты [5].

На сортировочных механизированных горках для перевода, запи­рания и контроля положения стрелок с нераздельным ходом остря­ков в настоящее время так же применяются электроприводы типов СПГ-2, СПГ-3, СПГ-ЗМ, СПГБ-4, СПГБ-4М и СПГБ-4Б. В горочных электроприводах СПГ-2 и СПГ-3 устанавливается электродвигатель постоянного тока типа МСП-0,25 на номинальное напряжение 100 В. Для получения более высокой скорости перевода стрелки на клеммы электродвигателя подается напряжение 200 В. Последними модификациями горочных электроприводов являют­ся контактные электроприводы типа СПГ-ЗМ на базе электроприво­да СП-6, бесконтактные электроприводы типа СПГБ-4М на базе электропривода СП-6 и бесконтактные электроприводы типа СПГБ-4Б на базе электропривода СП-6М.

До 1974 года в нашей стране изготавливались и другие типы стрелочных электроприводов. Взрезной электропривод типа СПВ-5 имел максимальное переводное усилие 2500 Н. С 1974 по 1990 год изготавливались электроприводы типа СПВ-6, которые имели по сравнению с СПВ-5 ряд преимуществ. Это и увеличенное переводное усилие на рабочих шиберах, улучшенное эксплуатационное обслуживание в части быстроты за­мены пружин автопереключателя за счёт применения пружин растяжения в замен пружин кручении. В электроприводе СВ-6 был введен электрообогрев привода для уменьшения образования конденсата и устранения явления индевения контактов и установлены прозрачные колпаки из пластмассы над контактными колодками для устранения попадания конденсата на контактные пластины.

Увеличение массы и скоростей движения поездов, применение новых конструкций стрелочных переводов из рельсов тяжелых типов с гибкими остряками, жестко связанными между собой тягами, иск­лючили возможность применения электроприводов серии СПВ, тре­бующих обязательно раздельного хода остряков. Учитывая это, а также целесообразность применения на сети железных дорог единой унифицированной конструкции, производство электроприводов се­рии СПВ было прекращено.

Внутри электроприводов всех типов имеется блокировочный контакт, выключающий привод из электрической цепи в момент открывания крышки привода в целях безопасности обслуживающего персонала. При отсутствии электропитания привод может быть пе­реведен с помощью специальной рукоятки, поставляемой вместе с каждыми пятью электроприводами. При снятом электродвигателе привод может быть также переведен на ручное управление, для чего в комплекте к каждым пяти приводам, помимо специальной рукоятки, прикла­дывается ось ручного перевода [2, c. 477].

В настоящее время для замены находящихся в эксплуатации стрелочных электроприводов серий СП и ВСП разработано резко отличное устройство для перевода стрелки — устройство переводное стрелочное типа УПС. УПС представляет собой электромеханический модуль в полом металлическом брусе в комплекте с новыми монтажными элементами и новой стрелочной гарнитурой.

Рисунок 4. Установка электропривода УПС на стрелочном переводе

Электромеханический привод УПС, разработан на базе модернизированной конструкции стрелочного электропривода типа СП-6К и выполнен в виде модуля на собственной раме (несущей плите), который размещен в полом металлическом брусе. Защитные крышки УПС предотвращают попадание атмосферной влаги и загрязнений во внутреннее пространство полого металлического бруса, который по внутренней поверхности имеет покрытие, препятствующее образованию конденсата, являющегося причиной коррозии деталей механизмов. Механические узлы УПС спроектированы с применением изделий из сплавов с высокой стойкостью к динамическим нагрузкам, современных самосмазывающихся антифрикционных материалов.

УПС содержит новую высокоточную необслуживаемую фрикционную муфту, необслуживаемый редуктор, новые элементы электрокоммутации в автопереключателе, новую стрелочную гарнитуру с износостойкими самосмазывающимися изделиями в парах трения, конструктивно новое исполнение узлов для монтажа УПС на стрелочный перевод.

Рисунок 5. Действующий электропривод УПС на стрелочном переводе

Все эти преимущества устройства УПС позволяют увеличить период между очередным техническим обслуживанием в 2 раза, следовательно, пропорциональное снижение удельной трудоемкости работ [4].

Рассматривая новые конструкции стрелочных электроприводов необходимо отметить и то, что, несмотря на появление таких принципиально новых электроприводов как УПС в настоящее время не закончена модернизация и электроприводов серии СП. Так специалистами завода «Термотрон» налажен выпуск электроприводов типа СП-6К. Электропривод стрелочный невзрезной с внутренним замыканием типа СП-6К предназначен для перевода в повторно-кратковременном режиме, запирания и контроля положения в непрерывном режиме стрелок с нераздельным ходом остряков.

Рисунок 6. Электропривод типа СП-6К

По сравнению с электроприводом СП-6М электропривод СП-6К имеет ряд преимуществ. Ролики ножевого и переключающего рычага выполнены из антифрикционного материала ПАСМ. Это снижает затраты на обслуживание и их износ в процессе эксплуатации. В самом редукторе вместо подшипников качения используются подшипники скольжения из антифрикционного материала ПАСМ. Он не требует смазки в процессе эксплуатации. Так же в редукторе применены металлокерамические фрикционные диски. Они во время работы выдают более стабильные рабочие показатели. Сам редуктор «сухого» типа. Его зубчатая передача работает без смазки.

Для повышения сохранности элементов привода в конструкцию крышки введена защита шарниров. Крышка электропривода СП-6К с внутренней поверхности покрыта антиканденсатным материалом. Это предотвращает попадания конденсата на токоведущие и рабочие элементы привода. Для покрытия элементов электропривода применяется термодиффузионное оцинкование и вододисперсионная краска «Мета-Текс» [6].

Хорошо зарекомендовал себя электропривод СП-7К выпускаемый Армавирским электротехническим заводом. Этот электропривод предназначен для перевода остряков в повторно — кратковременном режиме, запирания и контроля положения в непрерывном режиме стрелок с нераздельным ходом остряков, работающих в особых условиях. Особыми условиями является наличие паводковых и талых вод, обильное количество осадков в виде дождя, не успевающих отводиться дренажными и иными инженерными сооружениями и естественным путем, наличие селевых потоков и пр. Эксплуатация или сохранение исправного состояния электропривода в таких условиях может быть длительная (до 3-х месяцев).

Электропривод выполнен на базе электропривода СП-6М. Отличительная особенность: наличие элементов, позволяющих уплотнить электропривод для работы в особых условиях. Электропривод может быть переведен на ручное управление при помощи специальной оси, надеваемой на выступающий из электродвигателя квадрат вала [7].

Ещё одним современным электроприводом является электропривод стрелочный СП-10 с внутренним замыканием, разработанный посредством модернизации электропривода стрелочного СП-6М. Модернизации подвергнуты узлы и детали, которые наиболее часто являются причиной отказов. В электроприводе применены следующие модернизированные узлы и детали: крышка привода с перекрываемыми вентиляционными отверстиями; редуктор с вынесенной за его корпус фрикционной муфтой; модульный автопереключатель механического, контактного типа, не требующий регулировки в условиях эксплуатации; взамен типового курбельного выключателя установлен выключатель новой конструкции, исключающий отказы, характерные для курбельного выключателя; в корпусе электропривода применены съёмные направляющие в виде вкладышей, изготовленные из антифрикционного материала, не требующего смазки [8].

Рисунок 7. Электропривод типа СП-10.

В настоящее время Армавирским электротехническим заводом налажено производство стрелочных электроприводов типа СП-12У, СП-12Н и СП-12К. Эти электроприводы стрелочные невзрезные типа предназначены для перевода, запирания и контроля положения стрелок, оборудованных внешними замыкателями остряков и подвижных сердечников крестовин (ПСК) с непрерывной поверхностью катания (НПК) со скоростями движения поездов до 200 км/ч.

Стрелочные электроприводы выпускаются в трёх вариантах исполнения: СП-12У — предназначен для перевода, запирания и контроля положения стрелок с раздельным ходом остряков с максимальным усилием перевода; СП-12Н - для перевода в повторно кратковременном режиме остряков стрелочных переводов; СП-12К — для перевода в повторно кратковременном режиме подвижных сердечников крестовин с НПК.

Современные электроприводы серии СП-10 и СП-12 устанавливаются без кабельной муфты, так как ввод кабеля осуществляется непосредственно в электропривод. Здесь же устанавливается и выпрямительно - резисторный блок. [9] 

Рисунок 8. Электропривод типа СП-12У.

Список литературы:

1.Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. ЦРБ-756, Москва 2000 г. — 189 с.

2.Сороко В.И. Автоматика, телемеханика, связь и вычислительная техника на железных дорогах России/ В.И. Сороко, В.М. Кайнов; Энциклопедия, том 1. — 3-е издание; НПФ «ПЛАНЕТА», 2006 г. — 957 с.

3.Стрелочный электропривод. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: ru.wikipedia.org (дата обращения 22.12.2012)

4.Устройство переводное стрелочное УПС. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: ntc-infotech.ru (дата обращения 22.12.2012)

5.Электропривод стрелочный с внутренним замыкателем типа ВСП-150. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: scbist.com (дата обращения 22.12.2012)

6.Электропривод СП-6К. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: termotron.4br.ru (дата обращения 22.12.2012)

7.Электропривод СП-7К. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: www.specprom-ekb.ru (дата обращения 23.12.2012)

8.Электропривод СП-10. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: www.ntc-infotech.ru (дата обращения 23.12.2012)

9.Электроприводы стрелочные невзрезные. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: www.aemz.elteza.ru (дата обращения 23.12.2012)