martes, 8 de diciembre de 2020

Bloqueo con semáforos mecánicos.

 

En el artículo anterior, puse el esquema que repito en la cabecera, para ilustrar la forma de conectar uno de estos semáforos mecánicos, o semáforos de brazo, que estoy instalando en mi maqueta. Las fotografías los mostraban en situación de hacer de señales de salida de las vías de una estación, pero es muy habitual que a partir de la salida desde una estación a la vía general (a plena vía, que diría un ferroviario) comience un cantón, de un sistema de bloqueo automático, de manera que se garantice que cuando un tren sale de la estación, el cantón al que entre esté libre.

En otros lugares (por ejemplo en: quierounamaqueta) he descrito la forma de hacer un bloqueo automático, pero utilizando bien relés biestables, o utilizando mis circuitos BLKS03, pero no utilizando semáforos mecánicos de los tipos Märklin 89401  y 89402 o Viessmann 4800 y 4801. En este artículo voy a describir la forma de hacerlo con estos elementos.

Lo primero que voy a decir es que, en teoría, un bloqueo automático hecho con estos elementos es el más sencillo de todos, porque en rigor no se necesita ningún otro accesorio, como los relés biestables, o los BLKS03. Solo con los semáforos y sensores de paso, se puede conseguir que funcione el bloqueo. 

Peeeeero, esto es en teoría, porque si hacemos eso, nos vamos a encontrar en la práctica varios problemas:

  • Aunque cumplamos la petición de alimentar los semáforos con 16 Voltios (continua o alterna) es fácil que en ocasiones el movimiento falle y no se complete, con lo que el funcionamiento del bloqueo fallará.
  • Los sensores que utilicemos para detectar el paso de los trenes, soportan el paso de toda la intensidad de corriente que acciona el motor del semáforo. Esto hace que no sea posible usar sensores Hall ni Reed. Sería necesario ir a vías de contacto (A este respecto, Vollmer indica para sus señales, que los interruptores para accionarlas deben estar previstos para 2 Amperios !)
  • No hay una forma fácil de obtener en un cuadro de control, una señalización, mediante leds, de la posición de los semáforos.
  • No hay una forma fácil de permitir que desde un cuadro de control, se pueda mover un semáforo, sin implicar el movimiento de los semáforos anterior o posterior del bloqueo

Como se puede comprobar, estas pegas coinciden prácticamente con lo que ocurre con el manejo de desvíos, lo cual es lógico porque el funcionamiento de estos semáforos es semejante al de los desvíos. Asi que, la solución es la misma: utilizar circuitos DDESVIO3. En la imagen de cabecera tenemos el esquema de conexionado de uno de estos semáforos utilizando un DDESVIO3 alimentado por una CDU. Con esto se eliminan todos los problemas anteriormente señalados. 

Partiendo de ese esquema voy a describir cómo se actuaría para crear un bloqueo automático, pero para simplificar los dibujos voy a prescindir de las alimentaciones tanto de la placa DDESVIO3 Como del propio semáforo. Estas alimentaciones deben estar puestas para cada semáforo y cada placa tal como aparecen en el esquema de la cabecera.

Entonces lo primero que hay que hacer, es establecer los cantones en el trazado. Para ello, como ya sabemos se interrumpe el carril derecho en dos puntos, cerca del final de cada cantón, creando un tramo de parada como en este esquema: (las imágenes se amplían haciendo click en ellas)


En esta figura y en las siguientes, hemos representado el final de un cantón y suponemos que el tren circula de izquierda a derecha. La línea de trazos indica el final de un cantón cualquiera (vamos a referirnos a él como cantón 3) de manera que a partir de esa línea empieza el cantón 4. El semáforo representado se sitúa al final del cantón 3. 

Se han dibujado también un conmutador manual que permite mover manualmente el semáforo de este cantón sin afectar a los colindantes, y los leds de señalización. Tanto el conmutador como los leds estarían en un cuadro de control. Esto ya soluciona dos de los problemas antes mencionados.

El tramo de parada está marcado como TP y tiene aislamientos de carril, marcados en verde por delante y por detrás.

Para accionar el semáforo, un poco por delante del final del cantón, situamos un sensor de paso, en este caso un sensor Hall de referencia  A1120EUA-T En la imagen vemos las conexiones de este elemento, a la regleta de entradas del DDESVIO3 Concretamente la conexión Vcc se conecta a la borna del mismo nombre de la placa, la conexión GND análogamente a la borna GND, y la conexión OUT se conecta a una de las bornas AS de la regleta. Además de esa misma borna a la que llega la salida OUT sacamos una derivación y la llevanos a una de las bornas AR de la placa del cantón anterior, que será el 2 en nuestro caso. 

Cuando hagamos lo mismo con la placa del cantón 4, sacaremos una conexión de la borna AS de su placa y la traeremos al anterior, en este caso al cantón 3 conectándola a una de las bornas AR

Utilizando las bornas AS y AR que nos han quedado libres conectamos el conmutador del mando manual, llevando su terminal central a la borna GND

Por supuesto, podemos usar sensores de tipo Hall, o cualquier otro tipo, ya que la intensidad que circula por ellos es de microamperios. Por el contrario la CDU asegura un fuerte impulso de tensión que garantiza el movimiento seguro del semáforo.

Por último usando los terminales rojos del semáforo, unimos uno al carril derecho del tramo de parada y el otro al mismo carril pero por fuera del tramo de parada.

Con esto, sin necesidad de ningún accesorio más ya tendremos un bloqueo automático operativo. Cuando el tren circula y pasa sobre uno de los sensores Hall, pone en rojo el semáforo final del cantón que acaba de abandonar, y simultáneamente en verde el semáforo del cantón anterior. 

Cuando el semáforo está en verde, se unen internamente dentro del semáforo los dos cables rojos, por lo que la alimentación llega al carril derecho del tramo de parada desde el carril derecho de fuera del tramo de parada, con lo cual el tren circula normalmente por el tramo Por el contrario, con el semáforo en rojo, los dos cables rojos están desunidos dentro del semáforo, por lo que el tramo de parada no recibe alimentación y el tren se queda parado con la locomotora en el tramo de parada.

Este es el caso clásico de un bloqueo automático hecho con este típo de semáforos. y funciona perfectamente con cuaqluier tipo de controladores, y tanto si se usa un solo controlador o varios a lo largo del trazado.

Pero como ya comenté, yo pretendo hacer para mi maqueta, un bloqueo  con paradas y arrancadas progresivas utilizando para ello controladores del tipo PWM75VO que tienen las funciones externas B H y T.  Con este sistema, la parada de los trenes se basa, no en un tramo de parada que se queda sin alimentación como en el caso precedente, sino en que el controlador hace disminuir o aumentar progresivamente la velocidad de la  locomotora de forma automática. 

Con este sistema es obligado que haya un controlador para cada cantón, ya que es normal que en un momento dado alguna locomotora funcione a marcha normal, otra esté decelerando, otra parada, otra acelerando, etc, asi que cada locomotora necesita un mando independiente de las demás, y como el bloqueo asegura que en un bloque nunca hay más de una locomotora al mismo tiempo, se garantiza así que cada locomotora está controlada con independencia de las otras.

La activación de estas funciones se hace también mediante sensores Hall que se sitúan en la vía, precisamente en los puntos donde deseemos que el tren comience la parada progresiva, y donde queremos que se detenga definitivamente. 

Para ello, comenzaremos por hacer un esquema como el siguiente:




































En este esquema vemos, además de la placa DDESVIO3 la placa de un controlador PWM75VO. A este controlador se han conectado dos sensores tipo Hall, el primero marcado como SB y el segundo como SH, que se sitúan en la vía en las posiciones en las que queramos que comience la frenada (SB) y donde queramos que el tren se detenga finalmente (SH), que será un poco antes del final del cantón. Las salidas de estos sensores SB y SH se llevan a la clema de entradas de funciones del controlador, uniéndolas a las bornas B y H. ("frenado progresivo" y "parada inmediata" )

Obsérvese que cada cantón se aísla del siguiente mediante aislamientos en ambos carriles, ya que cada cantón debe temer su propio controlador y no se pueden mezclar las órdenes de uno y otro.

Sin embargo si dejamos esto así, no nos sirve, ya que cuando un tren pase por SB empezará a frenar y cuando pase por SH se detendrá, sin relación alguna con la indicación del semáforo. Necesitamos que cuando el semáforo esté verde el tren no decelere ni se detenga, o dicho de otro modo que con el semáforo en verde el controlador ignore las señales que llegan de los sensores SB y SH.

En el artículo anterior, comenté que no iba a usar en mi maqueta los cables rojos del semáforo, ya que la parada de los trenes no sería por dejar sin tensión un tramo de parada. Sin embargo, me he dado cuenta de que esos cables, unidos con la luz verde u separados con la luz roja, me dan un método muy simple y eficiente de conseguir que el controlador obedezca o ignore las indicaciones de los sensores. 

 



Realmente el truco está en que el controlador PWM75VO ya tiene prevista una función para inhibir la recepción de estas entradas, y para ello cuenta con la la función "Auto". Cuando la entrada de esta función tiene una tensión de cero, las entradas B H y T no se leen. Asi que sencillamente, como se ve en el último esquema, basta unir uno de los cables rojos del semáforo a la borna GND del controlador, y la otra a la borna "Auto" para que el tren solo se detenga cuando los cables rojos están separados, es decir: con la luz roja.

Nos queda una cosa: suponiendo que el tren está parado en el semáforo de un cantón, en este caso el cantón 3, porque llegó al sensor SH y se detuvo, necesitamos algo para conseguir que el tren reanude la marcha. Lo que he hecho es añadir un tercer sensor ST conectado a la borna T del controlador. Este sensor estará por lo menos a la entrada del cantón posterior al siguiente, es decir si el que hemos dibujado es el cantón 3 este sensor deberá estar al principio del cantón 5. así si el cantón 4 estaba ocupado por un tren que circula delante el estacionado en el cantón 3, cuando este tren salga del cantón cuatro y entre en el cinco, es decir, cuando libere el cantón 4, activará este sensor que hará que el controlador del cantón 3 haga arrancar el tren. Si queremos garantizar que el cantón 4 está completamente libre antes de que arranque el tren del cantón 3, podemos adelantar este sensor, por ejemplo tanto como la longitud de un tren, de modo que sólo cuando el cantón 4 ha quedado completamente vacío arrancará el tren desde el cantón 3.

Análogamente hay otra cuestión: cuando el tren arranca después de estar detenido en un semáforo, lo hace también de forma progresiva, pero si a los pocos centímetros entra al siguiente cantón, empèzará a ser regido por el controlador del siguiente cantón, que estará normalmente en una velocidad alta y uniforme. Así que si queremos que se vea la aceleración del tren durante un espacio mayor, lo que hacemos es situar el sensor SH y el semáforo bastante antes del final del cantón De esta forma desde que el semáforo cambia a verde y el tren empieza a acelerar hay todavía un tramo de aceleración suficientemente largo, hasta el final del cantón, donde pasara a ser manejado por el siguiente controlador.

En definitiva, la posición de los sensores en la vía programa el movimiento de los trenes marcando el punto donde empiezan a acelerar, donde frenan, cuando arrancan de nuevo, etc etc.Es por lo tanto un método muy flexible y que puede ser ajustado con facilidad moviendo los sensores a las posiciones adecuadas.

Queda claro que el usuario puede intervenir en cualquier momento, ya sea actuando sobre los conmutadores manuales que incluyen las placas DDESVIO3 como con los propios mandos de los controladores, que activan las funciones B, H y T en cualquier momento, asi que aunque el sistema está previsto para un funcionamiento automático, es también posible intervenir manualmente en cualquier momento, o bien hacer una operación totalmente manual.

En estos esquemas se ha usado la placa DDESVIO en su mitad "A". Estas placas son dobles, de manera que tienen una segunda mitad "B" que permite operar un segundo cantón, por lo que por ejemplo con solo dos placas se puede operar un circuito de cuatro cantones.


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