Detekce obsazení

Detekce obsazení má za úkol informovat centrálu, ovládací pult, strojvedoucího atd. o přítomnosti vlaku nebo vozidla v kolejovém úseku. Nejedná se o detekci polohy, cílem není určit přesné místo, ale naopak zda je kolejový úsek volný (je možné jím vést vlak) nebo obsazený. Výsledek detekce obsazení se může zobrazovat (na displeji, LED indikátory, ...) ale samotná technologie detekce zobrazování neřeší.

Provedení detektorů se liší pro analogová a digitální kolejiště, principy jsou však obdobné (pokud je možné je využít)

Principy detekce

Proudové detektory

Pracují na principu zjištění odebíraného proudu v úseku. K zjištění vozidla tak potřebují aby vozidlo odebíralo aspoň minimální proud. Neumožňují přesnější detekci polohy, indikuji jen že "v úseku někde neco je". Obslužný software však může vyhodnotit aktivaci úseku v souvislosti se stavy okolních úseků jako pohyb soupravy přes jejich hranici - případně dopočitat podle nastavené rychlosti polohu, např. pro účely zastavení na stanovené pozici.

Nejjednodušší detektory pracují na principu úbytku napětí na nějakém měřicím prvku:

• Dioda, usměrňovací můstek
• Odpor

Nevýhodou je pak snížené napětí v napájeném úseku. Např. pokud použijeme detektor s Gratzovým usměrňovacím můstkem, bude v detekovaném úseku napětí o cca 1.4V nižsí než nominální napětí zdroje. Doporučuje se upravit napájení úseků bez detekce tak, aby bylo napětí co nejvíc podobné - jinak může dojít k chybnému vyhodnocení úseku jako volného. Možné je také zrychlení / zpomalení na hranici detekovaného úseku kvůli rozdílnému efektivnímu napětí.

Složitější detektory pak mohou obsahovat elektroniku pro potlačení zákmitů. Proudové detektory vyžadují vytvoření izolovaných úseků

• V digitálním kolejišti vždy hnací vozidlo proud odebírá, a koleje jsou neustále připojené k napájení.
• V analogovém kolejišti nejde (bez dalšího) použít pro soupravy stojící na odpojených úsecích.

Aby detekoval samostatné vagony, ne hnací vozidla, musí vagon(y) odebírat proud větší, než je citlivost detektoru. Měly by tedy obsahovat

• [digi] Funkční dekodér
• Osvětlení
• Kolečka opatřená odporovým lakem,
• Jiný prvek, které odebírá proud (nejčastěji odpor - rezistor).

Reference:

• Lokopin: Detekce obsazení
• Lokopin: Izolované úseky - detekce obsazení

Proudové indukční detektory

Pracují na principu indukce v cívce; nesnižují napětí v napájecím okruhu a poskytují galvanické oddělení vlastního detektoru a napájení vozidel. Proudové detektory vyžadují vytvoření izolovaných úseků

Podobně jako proudové detektory vyžadují odběr proudu vozidly. Není možné použít pro analogovou trakci s vyhlazeným napětím - vyžaduje střídavý proud. Při použití PWM nebo nevyhlazeného napájení je nutno zkontrolovat, aby nedocházelo k přesycování transformátoru a vyzkoušet citlivost.

Optické závory

Optická závora je pár (infračervená( LED jako zdroj a jedno z:

• fototranzistor
• fotoodpor
• fotodioda

jako snímač. Obvykle se používá infračervené světlo. Závoru je možné provést tak, že míří přes hlídaný úsek, nejlépe šikmo tak, aby překážka v úseku (vozidlo) přerušilo paprsek a způsobilo signál obsazení úseku. Je možné použít několik detektorů a jejich výstupy sloučit. Když aspoň jeden reaguje - někde v hlidaném úseku je překážka na kolejích.

Optické závory umožnují přesnou detekci polohy (v závislosti na montáži). Nevyžaduje odběr proudu, ani izolované úseky detekuje i odstavené vagony bez osvětlení, funguje i na analogových kolejištích s odepínáním napájeni.

Nevýhodou je nutnost umístění vysílače a čidla do úrovně ložné plochy vozů, aby se zachytily i klanicové vozy, je složitější je zamaskovat.

Poznámka: pro konstrukci snímače mi kolegové doporučili použít spíše IR PIN diodu, která (pokud jsem pochopil) i na velmi světlém pozadí (sluníčko) dokáže generovat z pulzujícího světelného zdroje něco měřitelného, na rozdíl od fototranzistoru, který se prostě otevře na maximum jen vysokým osvětlením okolí - a hodnota napětí se pak už nijak nemění. Ale protože se na mně vybodli s konkrétním schématem, a neumím elektroniku, skončil jsem u fototranzistoru s Arduinem...

Problémy s detekcí obsazení

Zákmity

Při zjišťování přítomnosti soupravy může dojít k "zákmitům" nezávisle na technologii detektoru. Buď se jedná o falešnou detekci že je vozidlo přítomno (vysoká citlivost detektoru, například) nebo naopak o chybné vyhodnoceni že je kolej volná (např. při mžikovém přerušení odběru proudu na nečistotách).

Zákmity jsou zvlášť nepříjemné, je-li na detekci obsazení navazáný jiný prvek - např. stažení závor, shození návěstidel na "stůj" apod.

Řešení:

• pokud detektor umožňuje, nastavit hysterezi, pozdržení změny stavu apod.
• nastavení zpoždění detekce v ovládacím SW
  • TrainController
  • JMRI

Indukce na souběžných vodičích

U proudových detektorů může při souběhu párů J-K může dojít k falešné detekci kvůli indukci ovlivňující souběžné vodiče. Proudové detektory jsou citlivé a detekují proud v řádu mA. Řešením je vést k jednotlivým úsekům ve svazku jen vodiče z detektoru obsazení, vodiče napájející nepřerušovanou kolejnici pak vést tak, aby se se svazkem co nejméně křížily.

Reference: Diskuze: Proudový detektor

Svod, kapacita

Vlivem vlhkosti, např. ve štěrkovém loži může dojít k elektrickému propojení kolejnic sice s velkým odporem, přesto však s proudem, na který detektor už reaguje.

Byla take vyslovena teorie, ze se koleje mohou chovat jako kondenzator se vzduchovym dielektrikem - za pruchodu minimalniho proudu, ktery je obvykle pod hranici citlivosti detektoru.

Řešení:

• Snížení citlivosti detektoru
  • DCCKoleje

Reference:

• Diskuze: Falešná detekce - svod
• Diskuze: Falešná detekce - kondenzator

Konkrétní výrobky a zapojení

Analogová kolejiště

Proudové detektory:

• Masinky 2003: Indikace obsazení

Digitální kolejiště

Proudové detektory:

• Paco F. Cañada:
  • Detectors (schéma, popis)
  • S88 + Detectors (schéma, popis)
• Fulda: Zpětná vazba a automatizace (schéma, návod) - úprava původního zapojení Paco Cañada
• Lokopin: Detektory Lenz, LDT (popis, testy), Izolované úseky - detekce obsazení
• Šídlo: Detektor DCC koleje (popis, úprava pro více zdrojů či smyčku)
• DCCKoleje: Zpětná vazba S88 (DPS, součástky), - úprava původního zapojení Paco Cañada
  • Gerber soubory pro vyrobu: Soubor:S88-dcckoleje.zip

Indukční detektory:

• FREMO: Inductive current sensor
• Zdeno Janecek: Detekce obsazení pro Loconet