Järnvägens signalsystem – principer och logik. Del 2

Detta är del 2. Läs först del 1 här!

Relaterat: Fler teknikartiklar av Jörgen Städje

Innehåll
 

Spårledningar i Ransta

Området på ritningen innefattar ett antal spårledningar, så många som behövs för att kunna kontrollera att olika spåravsnitt är fria från fordon. (Det finns inga romerska siffror här på IDG, så allt uttrycks med arabiska siffror. Det finns heller inga indexsiffror.) Spårledningen bortom Signal 21 kallas S1c och därefter följer S1a fram till Väg 1 där vägskyddet betjänas av spårledning Sv1. Strax före växel 101 kommer spårledning S101 och därefter delar sig banan i de två huvudspårledningarna S1 och S2. Dessa sträcker sig fram till plankorsningen Väg 2 där vägskyddet kräver två spårledningar, Sv2-1 och Sv2-2. När vägskyddet är avklarat kommer två nya huvudspårledningar, S1B och S2B. Efter växel 131 vidtar spårledning S131 som sträcker sig fram till Signal 22. Efter denna vidtar S1d bort mot Sala. Totalt 12 stycken. Symbolen T anger en isolerskarv, där spåret (I-rälen) är elektriskt avbrutet. Du ser också var spänningen matas på spåret och spårledningens polaritet, samt var spänningen känns av (upptag).

Spårledningens princip

Det är inte bara att spänningssätta ett spår och tro att man ska kunna detektera spännigen senare. Spårledningens spänningssituation är komplex eftersom den drabbas av olika typer av avledning (jordfel, överledning etc) och störningar, främst från soleruptioner.

Denna bild skildrar själva spårledningen och hur den matas, avtappas (upptag) och skyddas från jordmagnetiska fenomen, huvudsakligen orsakade av solstormar, störningar från intilliggande anläggningar mm. Schemat för hur spårledningen fungerar har jag valt att rita med elektronikschemasymboler för att det ska vara enkelt att begripa för en vanlig elare. Reläerna ser egentligen inte ut som på ritningen, utan är polariserade permanentmagnetiserade säkerhetsreläer som känner strömmens riktning, som jag ska be att få återkomma till. Järnvägskonstruktörer må gråta.

En räl ansluts till signalsystemet genom sk pinnlödning av en kabelsko. Obs: ej helt reglementsenlig lödning.

Lite terminologi: S-räl är den sammanhängande rälen, som aldrig är genomsågad. Den används för överföring av traktionsströmmen. I-räl är den isolerade rälen, som används för indikering av spårledning. Den är genomsågad. Som allra längst får en spårledning vara 2500 meter, eller kortare vid tung trafik med tanke på de högre störströmmar som traktionsströmmen från flera lok inducerar i spårledningen.

Isolerande mellanlägg, 4 och 6 millimeter.

Spänningen efter likriktarbryggan vid matningen är cirka 7 volt. Induktanserna L1-L3 finns för att förhindra att traktionsströmmen på 16 2/3 Hz flyter in och har sönder dioder och reläspolar. 6 Ω-potentiometern används för att se till att spänningen mellan rälerna blir precis den rätta, eftersom man har problem med avledning (högre strömförbrukning) dels om banvallen består av sand, dels om det är slipers av trä. Det sistnämnda är det sämsta fallet. Det hela försämras av att avledningen växlar med fuktigheten, särskilt vid regn. Ännu sämre blir det om vägbanan vid en järnvägskorsning saltas, eftersom det ökar ledningsförmågan ytterligare. Bäst är betongslipers och grov makadam. Ren snö och is är dock inget avledningsproblem alls.

Balansmotstånd vid ett vägskydd

Det mycket underliga skjutmotståndet på 30 Ohm vid upptaget är en balansering (spänningsdelare) för att precis rätt spänning ska komma fram till reläspolen, som är mycket känslig. Motståndet ska samtidigt spänningsdela ned den störström som kan uppkomma om traktionsströmmen skulle komma in, vilket i annat fall kan skada reläet. Man släpper normalt bara fram 1/6 av spårledningens spänning.

Indikationen för ett belagt spår uppkommer när S-räl och I-räl kortsluts. Det finns två fall. Fall 1 i bilden ovan är det vanliga, medan fall 2 är lite ovanligare, men ingalunda fel. När en plusspårledning och en minusspårledning kortsluts ihop, ser systemet det som att båda spårledningarna är belagda, vilket är med verkligheten överensstämmande.

Signalfel - driftfel

När en spårledning signalerar att spåret är belagt, fast det inte är det, kallas det för för driftfel. I dagligt tal används dock begreppet signalfel. Resultatet blir röda signaler i båda riktningar fast banan är fri. Signalfelen orsakar många miljontals kronor i förlorad arbetstid varje år för resenärer som inte kommer till jobbet, missar flyget eller gods som inte kommer fram i tid. Inte nog med att tåg kan bli stående i väntan på en grön signal som aldrig kommer, bakom dem bildas tågköer och det kan ta lång tid för driftledningen att få ordning på kaoset.

Spårledning är en metod som rätt balanserad är väldigt säker och dessutom egensäker mot fel. Det enda fel som kan uppstå är att den indikerar belagt spår, vilket är ofarligt. Spårledningens fiende är naturen själv. Med bara sex volt mellan rälerna och marken runt omring som är fuktig, blöt eller översvämmad, säger det sig själv att de där sex volten inte förslår långt. Olika typer av slipers gör sitt till. Träslipers drar gärna åt sig vatten och blir ledande, medan betongslipers inte gör det.

Emellertid kan rälsbrott uppstå på I-rälen varvid en sk ”blindtarm” skapas för spårledningen. Problem uppstår när blindtarmar grenar av och därmed inte säkert finns med i spårledningens hinderfrihetskontroll.. Detta motverkas av designregler.

Beväxning kring spåren måste förhindras eftersom växterna efter ett tag förmultnar och bildar en mullmatta som behåller fuktigheten och orsakar signalfel. Dessutom kan andra växter, som svampar, få fäste i mullen och angripa sliprarna. Växterna kan också flytta på ballastgruset, så att detta får sämre bärighet. Av den anledningen besprutar järnvägsbolagen ofta sina banvallar med något växtgiftmedel, eller borstar med stora stålborstar.

Isolerskarv i äldre utförande. I modernt, skarvfritt spår ska det vara limmade prefabricerade skarvar levererade som passräler, 5-7 meter långa.

Ett annat problem är kortslutningar över isolerskarvar, beroende på att metallflagor eller rost har lagts sig över det isolerande mellanlägget (4 eller 6 mm). Detta ger en överledning mellan två intilliggande spårledningar. Detta leder till förvirring av logiken, med matning från fel håll. För att systemet ändå ska vara felsäkert är varannan spårledning en sk plusspårledning (+ på I-räl) och varannan en minusspårledning (– på I-räl). I något fall kan det leda till att man får exempelvis två minusspårledningar mot varandra. Då klarar man det genom en sk Z-skarv, dvs att man låter S- och I-räl byta plats.

Resultatet blir att logiken ser två belagda spårledningar, fast kanske ingen av dem är belagda i verkligheten. Men det är inte ett farligt tillstånd. Systemet kan inte ge körbesked eller lägga om en växel om detta sker. Logiken förstår inte orsaken, men en tågklarerare kan ju se att det är konstigt att de båda sträckorna är belagda så långe.

Is och snö kan ge andra problem, nämligen att is från ett fordon faller ned i en växel och blockerar denna. Is är så stark att växelmotorn inte orkar krossa sönder den. Då får fjärren en indikation på att växeln som borde ha ställt om sig, har inte gjort det. Men det kan knappast räkna som signalfel, utan är snarare signalrätt.

Ska man gradera signalfelen så är det vanligaste att något ligger i vägen i en växeltunga så att växeln inte kan ställas om, det näst vanligaste är överledning i en isolerskarv och därefter kommer lampfel. Fel i logiken är sällsynta, vare sig logiken i grunden hanteras av reläer eller datorer.

Andra problem kan vara koppartjuvar som stjäl kablar och gör stopp i trafiken, eller vandaler som kastar sten på signalernas linser och förstör glödlamporna. Särskilt gäller det dvärgsignalerna som sitter i lagom höjd, och signaler vid vägkorsningar.

Jordmagnetism och solstormar

När Solen är på det humöret kan den skicka iväg miljardtals ton med laddade partiklar i vår riktning. När en sådan solstorm kommer in i det jordmagnetiska fältet faller partiklarna ned mot jorden vid Arktis och Antarktis. Vi tycker det ser snyggt ut och kallar det för norrsken. Men laddade partiklar som alla rör sig åt samma håll är bara ett annat sätt att säga ”elektrisk ström”. Strömmen, som kan vara åtskilliga tiotusentals ampere, flyter hit och dit i jordskorpan och längs andra ledare, som järnvägsspår och kraftledningar. Dessa störströmmar kan till exempel orsaka att utgångstransformatorn i ett kärnkraftverk magnetiseras. Den tappar då sin induktans och verkar som en kortslutning för generatorerna. Kärnkraftverket snabbstoppas men transformatorn kan hinna skadas ändå. När en spårledning drabbas av detta är det slut med all signalering eftersom inga normala signalnivåer gäller längre.

Är spårledningen kortare än 200 meter räcker det med ett upptag, för då anser man inte att jordströmmarna kan åstadkomma något allvarligt, I alla andra fall måste man detektera fritt spår i bägge ändar av spårledningen (se schemat) för att det ska gälla som fritt spår.

Spårreläerna är polariserade. Störströmmen som till största delen bara går i S-rälen kan i ena änden aktivera spårreläet trots att kortslutning finns i spåret. För det andra spårreläet motverkar störströmmen tvärtom att reläet aktiveras. Sammantaget skyddar konstruktionen med två polariserade reläer mot att störströmmen leder till att ett belagt spår indikeras fritt. Således undgår man säkerhetsfel, men störströmmen kan fortfarande orsaka driftfel, alltså att spårreläet faller trots att spåret är fritt.

Antag att det står ett fordon på spåret precis vid matningen. Då är spåret kortslutet där. Men på grund av att hela jordskorpan spänningssätts under en soleruption uppstår ändå en spänning av väldigt låg frekvens i andra änden av spårledningen, vilken kan påverka likströmsreläet (polariserat spårrelä i schemat).

Solstormar kan åstadkomma spänningsfall på upp till 7 volt per kilometer räls. Det är ganska hög ström, om man betänker att rälen har en resistans på 0,04 Ω/km vid rälsviken 60 kg/m. Strömmarna, som följer S-rälen, kan uppgå till över 100 A och stör därför spårledningarna.

Traktionsströmmen kan orsaka betydande spänningsfall i S-rälen. Ett tåg med ett lok med 400 ampere lokström kan orsaka 75 V/km vid skarvspår. Men det skyddar man sig mot med lämpliga induktanser.

Trafikverket har två permanenta mätledningar där man kontinuerligt registrerar jordmagnetiska störningar. Båda mätledningarna är ca 3 mil och ligger i ungefär rät vinkel i förhållande till varandra. Den ena går från Bro till Stockolm och den andra från Stockholm till Södertälje. Mätvärden över 5 V registreras och larm ges om den registrerade spänningen på någon av mätledningarna överstiger 20 V. Larm sänds automatiskt till TrV eldriftledare, till Vattenfall och till Telia. Längsspänningar på 80 volt har uppmätts på sträckan Stockholm-Södertälje.

Jordströmmar och felsökning av spårledningar är ett stort och brett ämne, som beskrivs detaljerat i Trafikverkets Information BT 95088.

Vägskyddets princip

Vägskydd är en viktig del i järnvägssäkerheten, som ska förhindra kollisioner mellan tåg och vägtrafik. Det sker genom att tåget annonserar sin närvaro långt i förväg via en spårledning och att logiken i vägskyddet tänder röda signaler och fäller bommar för vägtrafiken. När detta är klart, får tåget vit signal och kan passera vägkorsningen.

För att närstudera ett vägskydd har vi tagit oss till museijärnvägen NBVJs (Nora Bergslags Veteranjernväg) anläggning i Nora och krupit in i diverse signalkurer och skåp. NBVJ, som är staden Noras största turistmagnet, drivs av gäng mycket livaktiga entusiaster. Signalerna på denna anläggning är inte riktigt moderna. Anläggningen ligger på ett spår med liten trafik och framför allt låg hastighet. Det är mer som ett industrispår där kraven inte ställs lika högt.

Karta: Trafikverket:
http://www.trafikverket.se/PageFiles/9431/trafikledningsomrade_nord_hallsberg_140108.pdf

Kartbilden visar NBVJs utsträckning. Under sin glans dagar var NBJ, som den hette då, en viktig transportled för järnindustrin i Bergslagen. Man transporterade bland annat malm, timmer, torv, träkol och sprängämnen. Nora-Ervalla öppnades som Sveriges första järnväg med allmän lokdragen trafik i juni 1856, nästan ett halvår före statens första järnvägslinjer (Notera dock att Sveriges första järnväg för allmän trafik mellan Fryksta och Klarälven som invigdes 1849 med hästar i stället för lok!). I Nora, mitt i Bergslagen, fanns det vid den tiden mer än hundra järngruvor, järnbruk och hyttor. Alla orter har namn som påminner om gruvdrift, som -hytta, -hammar, -fors och -bruk. Järnet bröts i områdena ikring och dynamiten tillverkades i Gyttorp. Järnet smältes i hyttorna längs järnvägen och annorstädes, och tågen fraktade järnet till hamnen i Otterbäcken vid Vänern.

Klickar du på kartbilden får du se Trafikverkets hela karta över trafikledningsområde Nord. Mitt i kartan finns landets största bangård, Hallsberg, som också har en trafikcentral. Notera också staden Örebro, där det finns stora järnvägsverkstäder.

Någonstans mitt ute i bushen finns Torpa vägövergång. som är vårt studieobjekt.

Vägövergången har tre tillfartsvägar som varnas med var sitt kryssmärke med rött och vitt ljus. Alldeles intill övergången fanns en gång Torpa station, men det huset är numera en privatbostad. En mycket liten plattform finns dock kvar.

Intill vägövergången är I-rälen avsågad i tre sektioner, vilket ger tre spårledningar, kallade SII (spårledning två), Sv (spårledning väg) och SI (spårledning ett). Om man antar att tåget kommer från vänster, kommer det först att belägga spårledning SII, vilket ska ge som resultat att bommarna ska fällas (om sådana finns, vilket det inte gör här) och röd signal ska visas mot vägtrafiken. Eftersom det finns tre spårledningar finns det tre matningspunkter, tre upptag och fyra isolerskarvar i I-rälen.

Alla vägsignaler är parallellkopplade och klämtar och blinkar på samma sätt. För den lite speciella V-signalen (Vsi), se beskrivning nedan.

Signalsekvens

Signalsekvensen är följande: V-sigalen visar i normalläget rött (”rött i vägen”). När tåget kommer in på SII börjar logiken att fälla bommarna, visa rött för vägtrafiken och klämta med klockorna. Då har tåget emellertid fortfarande 600 meter kvar till korsningen. 600 meter räcker bra, för sth på platsen är 40 km/t. Tåget har fortfarande röd V-signal. När det är cirka 20 sekunder kvar tills tåget hinner fram till korsningen förväntas bommarna vara fällda och trafiken ha stannat och tåget får vit signal (”vitt i vägen”). Detta kvarstår så länge tåget belägger Sv eller SII. När tåget helt har lämnat Sv och SII och kommit in på SI blir V-signalen åter röd, bommarna höjs, klockorna tystnar och vägtrafiken får vit blink och korsningen är klar för nästa tåg.

Praktiskt utförande

Vi tittar in i ett äldre signalskåp. Tekniken är från 1950-talet, med signalreläer av typen JRB. Reläerna på hyllan utför säkerhetsuppdraget, medan de lite modernare kopplingarna inunder hyllan bara är plintar för att koppla in ledningar utifrån.

Alla signalanläggningar har batteribackup, för att inte slockna vid ett strömavbrott. Det är gamla rejäla NiFe-batterier, som dock sitter bakom en lucka på skåpets motsatta sida. Batterierna försörjer spårledningarna, relälogiken, blinkapparat, alla ljussignaler och klockor och ska räcka en timme (I modernare anläggniingar gäller Trafikverkets föreskrift om att batterierna ska räcka i nio timmar utan ström från hjälpkraftledning).

Till höger under hyllan hittar vi de gängse balansmotstånden för balansering av de tre spårledningarnas matning och upptag.

Detta är V-signalen, den signal som visar tågföraren huruvida korsningen får passeras. Träkonstruktionen i bakgrunden är en typisk ”plattform”.

V-signalen kan växla mellan rött och vitt. Istället för att ha en vit och en röd signal och två lampor som kan gå sönder, har man en och samma lampa och en röd glascylinder som hänger i en solenoid överst i signalhuset. Vid vit signal drar solenoiden och lyfter upp glascylindern så att lampan blir fri och lyser vitt. Det är mycket driftsäkert och dessutom elegant eftersom V-signalen visar rött mest hela tiden.

Om den enda lampan skulle ha gått sönder och inte visar något sken alls, är det liktydigt med ”otydlig eller felaktig signal” vilket enligt regelboken betyder stopp.

Järnvägsövergången har kryssmärken för vägtrafiken som betecknar ett korsande spår. Normalt blinkar den nedre lampan vitt, men vid belagd spårledning blinkar de två övre omväxlande rött och klockan, en original AGA-klocka från 1950-talet, klämtar.

Här är det NBVJs signalansvarige Nyström som ser över och rengör det månskensblå färgfiltret i kryssmärket. Anledningen till att glaset är lite blåtonat är att detta ska kompensera för glödlampans lite gulaktiga färg och ge neutralt vitt som resultat.

Samme Nyström får då och då också ta på sig arbetet med att få växelsignaleringen att fungera korrekt. Notera den korrekta, tidstypiska kasketten. Dock använder han en ej så tidstypisk digitalmultimeter.

Reläet är fortfarande kung

Det trevliga är att det finns väldigt lite datorer ute längs banorna. Idag är det ”System 59” (från just detta år) som gäller, ett reläsystem som är så in i baljan tillförlitligt att man inte har några direkta planer på att byta ut det. Det är också väldigt lätt att bygga ut. Allt man behöver är en lödkolv. Det finns ibland några lediga reläkontakter här och var om man vill implementera en ny funktion.

Oaktat alla datorer är det fortfarande signalreläer som gäller på de allra flesta svenska banor (ca 70%). Antalet datorställverk har dock nu hunnit bli ganska stort (ca 25%).

Logikkomponenterna – olika typer av reläer

De allra första signalreläerna var riktiga bestar som vägde runt 5 kilo och var stora som skokartonger. Allt eftersom teknikutvecklingen gick framåt krympte reläerna, men de har aldrig kommit ned i samma storlek som industrireläer eller småsignalreläer för konsumentbruk. Signalreläerna har alltid kåpa för att skydda dem mot miljön och klåfingrar samt eventuellt insekter (buggar).

Men även halvmoderna reläer är väldigt stora. Nästan A4-storlek i vissa fall. Eftersom driftsäkerheten är så hög, är halvmoderna reläer från 1950-talet fortfarande i drift.

Reläerna har front- och backkontakter. När reläet aktiveras, sluter frontkontakterna och när det faller, sluter backkontakterna. Konstruktionen är sådan att innan någon frontkontakt kan sluta ska alla backkontakter ha brutit. Skulle svetsning inträffa, alltså att en kontakt genom överström svetsas eller på annat sätt blir fast i ett läge kan ingen kontakt med motsatt funktion på reläet sluta. Med andra ord: Om exempelvis en frontkontakt fortsätter att sluta när reläet ska falla kommer ändå alla övriga frontkontakter att bryta som de ska medan ingen backkontakt kommer att sluta. Detta används för att övervaka logioken och eliminerar abnorma situationer.

Ursprungligen var reläerna inbyggda i ett ”glasakvarium”, men man övergick till plåt med glasfönster (och tätning) och slutligen till polykarbonatplast. Från början gjordes alla kopplingar manuellt med entrådig ledare på skruvplintar, men allt eftersom tiden gick, eliminerades de mänskliga misstagen vid underhållsarbete med sk insticksreläer som bara kunde pluggas ur och ersättas med ett annat.

Reläerna som visas i detta avsnitt är alla av LM Ericssons tillverkning. De är namngivna enligt LM Ericsson treställiga produktmärkningssystem. Systemet har funnits inom LM Ericsson i 90 år, och täcker allt från ursprungliga elektromekaniska telefoner, via telefonstationer till dagens radarsystem.

Alla reläbeteckningar börjar med bokstaven J som anger ”Trafiksignalsystem för järnväg och väg, enheter och utrustning”. Därefter följer bokstaven R som betecknar ”Reläer och reläsatser för trafiksignaler”. Slutligen kan man exempelvis lägga till bokstaven K som anger ”Insticksreläer, elektromagnetiska”. Efter detta följer fem siffror som anger typ, antal kontakter och så vidare. Reläerna fanns ofta med 12 eller 24 volt spolspänning.

Alla relätyper kunde utrustas ett antal olika spoltyper, allt från 24 volt likspänning ned till några tiondels volt för sk mätande reläer för glödtrådsvakt och högkänsliga spolar för övervakning av spårledningar. Permapolariserade reläer har en permanentmagnet i magnetkretsen som gör att de bara kan dra för rätt strömriktning (en permanentmagnet är mycket driftsäkrare än en diod). Andra typer har en spole som drar kontakterna fram och en annan som drar dem tillbaka. Ett remanent relä har en kärna av härdat stål. Vid tillslag magnetiseras kärnan och när strömmen bryts är kärnan fortfarande magnetisk och håller kvar kontakterna i tilläge. För att fälla relät måste en ström med omvänd riktning sändas genom spolen så att kärnan avmagnetiseras. Det är oerhört mycket driftsäkrare än någon sorts hållkrets. Utöver detta finns trögverkande reläer och växelströmsreläer.

JRB

JRB tillverkades från 1931 och fram till 1965 och fungerar utmärkt än idag, 80 år senare. En mycket snarlik och jämnårig typ är JRC som är något smalare och bara rymmer 4 kontakter. De verkar till synes vara outslitliga. Och om algoritmerna inte ändras, varför byta? If it works, don’t fix it.

En titt in genom glasväggen i akvariet visar kontaktgrupperna. Just här är det sex växlande kontakter som sluter genom att lyftas uppåt. Närmast i bild syns en brytande kontakt. Återgången manövreras enbart av gravitationen. Den kan inte gå sönder, som en returfjäder kan.

De slutande kontakterna är silver mot silvergrafit och den brytande är silver mot silver. Det går inte att svetsa fast något mot grafit.

JRG

JRG – ”litet” icke-insticksrelä

JRG är av ungefär samma årsmodell som JRB men har plåtkåpa och fyra växlande kontakter. Alla kontakter är metall mot metall (93% Ag). Just den här modellen, JRG 1608 har en spolresistans på 80 Ω.

Så här ser spolsidan av JRG ut utan kåpa. Den myckna metallen gör det till en tung sak.

JRK

JRK 10 är mycket vanligt i svenska järnvägsinstallationer. Det är något modernare och tillverkades mellan 1950 och 1986, eller till och med något senare. Reläet finns fotfarande att köpa nytt från Trafikverkets materielservice, om än bara från lager. Det finns med en oerhörd massa olika typer av spolar, och med 10 eller 22 kontakter. Med sina 25 centimeter liknar reläet snarast ett förvuxet telefonrelä, med plåtkåpa som miljöskydd och inspektionsfönster i glas. På bilden har kåpan skruvats loss och tagits av och står till höger. JRK är insticksreläer avsedda att pluggas i bakplan. Ett kort bakplan för två reläer syns närmast i bild.

Silverkontakternas (93% Ag) brytförmåga är 3A DC och 5 A AC. Det är viktigt att reläkontakterna inte kan svetsa. Vid prov med att kortsluta 6,25 wattsekunder energi över en JRK-kontakt, svetsar denna vid första provet men svetsar inte på nytt när vid upprepade prover med en insliten kontakt. Under de mer än 50 år som relätypen har funnits i omfattande användning, har inget fall av kontaktsvetsning rapporterats.

Enligt Trafikverkets bestämmelser ska JRK-reläer provas vart tionde år. Provning sker enligt TrVs PSR-föreskrift (Provning av Säkerhetsreläer) Det gäller både reläer i drift och reläer i lager. Ett centrallager som tar emot begagnade reläer ska prova dessa innan de läggs i lager.

Man kan behöva annat i en koppling än reläer. Därför finns modultypen JRL med samma kåpa som JRK, som passar i samma bakplan som JRK, som kan vara bestyckad med andra komponenter, sk relätillsatser. Ta exempelvis enheten JRL 10 111 som innehåller 6 x 1000 µF elektrolytkondensatorer, utförda som 6x(400+400+200 µF) med seriemotstånd 10 Ω, eller JRL 10 110 som innehåller fyra helvågslikriktare.

I genomgången av linjeblockering visas ett schema med en ”burk” namngiven som tlb 41 som bland annat innehåller två transformatorer och en likriktare. Denna ”burk” är ett exempel på JRL och tar lika stor plats som ett relä JRK 10.

Ännu senare kom JRK i en ny modell med polykarbonatkåpa, som var enklare att tillverka. Det fyller precis samma funktion som, och är bakåtkompatibelt med modellen med plåtkåpa.

JRK förekommer också i en dubbel version kallad JRK 11. Den ger i stort sett tillgång till dubbelt så många kontakter som JRK10. De två spolarna kan serie- eller parallellkopplas för olika manöverspänningar.

Här sitter fem stycken JRK 10 monterade på ett bakplan i en signalkur. De sitter som de gör för att gravitationen ska kunna fälla reläet. Kåpan längst till höger är en JRL, fylld med elektrolytkondensatorer. De används för att skapa fördröjningar, till exempel fördröjt från- eller tillslag.

JRF

JRF 510, ett så kallat miniatyrrelä an instickstyp med kåpa i karbonatplast, knappt större än en stor tändsticksak, ynka 92 millimeter högt. Brytförmågan är samma som för JRK, 3 A DC och 5 A AC, men kontakterna tål en urladdning på 10 wattsekunder utan att svetsa. Även JRF tillverkas med en mängd olika spolar i 24- eller 48-voltsutförande, samt som mätande relä. Till skillnad från tidigare typer har JRF kontaktskydd i form av en inbyggd RC-krets över spolen.

JRF fästs i bakplanet med en trådbygel, som inte finns med på bilden.

Växelströmsrelä

Här är ett lite avvikande växelströmsrelä med inbyggd helvågslikriktare. Det kommer från blå linjen i Stockholms tunnelbana. Det har bara två växlande kontakter. Notera revisionsetiketten på snöret. Reläerna får regelbunden service.

Tunnelbanan är speciell eftersom man där använder 75 Hz växelspänning för spårledning. För yttersta säkerhet är spårledningsreläerna (inte det ovan) därför utformade som induktionsreläer (sk skivrelärer), med en vridande skiva som manövrerar kontakterna. Skivan snurrar av virvelströmseffekten, precis som skivan i en gammaldags elmätare. Absolut säkert och i det närmaste outslitligt, och, kanske lika viktigt, reagerar inte på 50 Hz eller på likström.

Installation

Reläerna byggs ofta in i signalskåp som placeras ute i naturen, intill banan, eller om det rör sig om en större anläggning, sk signalkurer som är så stora att en tekniker kan krypa in i den. Det går bra att använda träskåp med tjärpapp på taket eftersom akvariereläerna är fukttäta.

Vad finner vi inuti skåpet? Ett antal JRG:er som styr signalerna efter växlarnas lägen. Dessutom finns ett par moderna industrireläer för icke-kritiska funktioner. Datorn används dock bara för att läsa schemor.

Jag börjar också få små aningar om varför de har behållit reläerna i kärnkraftverken på många ställen. Samma sorts ladder logic som används vid järnvägen kan förmodligen tillämpas rakt av i ett kärnkraftverk. Driftsäkerhet får en helt annan mening när man betraktar järnvägsanläggningar, mot när man till exempel ser på datorer och datorsystem.

Framtiden

Är datoriserade ställverk framtiden för de svenska järnvägarna? Inte nödvändigtvis. Visst byggs datorställverk ut hela tiden, men samtidigt byggs det en del reläställverk, bara man kan få tag i reläer. Datorställverk är lätta att bygga ut och modifiera men erfarenheten har visat att det är väldigt höga startkostnader för att omprojektera och säkerhetsgranska ett datorställverk. Som det är med allt med datorer kan det dyka upp logiska kullerbyttor som man inte såg från början.

Trafikverket har gjort prover med att ersätta glödlamporna i signalerna med lysdioder, men det har inte slagit igenom. Det har huvudsakligen tillämpats vid vägövergångar. Problemet med lysdioder är att det inte är helt enkelt att detektera om dioderna faktiskt lyser, på samma enkla sätt som med en glödlampa.

I det långa loppet kan det nya European Rail Traffic Management System (ERTMS) komma att ersätta dagens anläggningar. I grunden kommer fortfarande ett ställverk att finnas för att låsa rörelsevägar, lägga om växlar med mera. Däremot kommer dagens ATC helt och hållet att ersättas med ETCS som är en del av ERTMS. Signalerna kommer i de flesta fall att försvinna och ersättas av kommunikation med en radioblockcentral med järnvägens egen mobiltelefoni (GSM-R). Baliser får i stort sett bara rollen att ange position. De blir därför som regel fast kodade. Men som kostnadsbilden och driftsäkerheten ser ut just nu ligger det en bit in i framtiden för Sveriges del.

En solig dag på bangården i Järle.

Tack till

För att få full klarhet i hur järnvägens signaleringssystem fungerar talade vi med Göran Rönn, som arbetat med signalsystem hos SJ, Banverket och Trafikverket i väldigt många decennier. Hans kommentarer och historiska kunskaper har varit helt ovärderliga.

All information kring signalerna vid NBVJ har banans signalansvarige Thomas Nyström lämnat. Även honom är jag stort tack skyldig.

Läs mer

Spårtrafik: Säkra – styra – köra: http://www.ekeving.se/index.html
Om för mycket snö: http://www.idg.se/2.1085/1.483951/snoforintaren-ska-radda-resan
Trafikverkets detaljkartor: http://www.trafikverket.se/Foretag/Bygga-och-underhalla/Vag/Drift-och-underhall/Driftomradeskartor/
Nora Bergslags Veteranjernväg: http://www.nbvj.se/

Regelsamlingar
Läs Järnvägsstyrelsens trafikföreskrifter (JTF): www.transportstyrelsen.se/sv/Regler/Regler-for-jarnvag/JTF/Handbok-JTF
Banverkets föreskrift ”Symboler för signalteknisk dokumentation”: http://ida2004.banverket.se/bvdok_extern/ViewPdfDoc.aspx?docGUID=7c845f15-2c88-48df-a608-c91c7d14e897
Allt om vägskydd: http://ida2004.banverket.se/bvdok_extern/ViewPdfDoc.aspx?docGUID=ae14a9d0-64e3-46cf-8588-bf734dc74aad

Fora
Den som ännu inte hittat till Järnvägsmusei vänner på www.jvmv.se ombes snarast att hitta dit.
Det av järnvägsteknik som inte debatteras på Postvagnen är sannolikt inte värt att känna till: http://postvagnen.com/forum

Mina tidigare artiklar om järnvägen
ATC: http://www.idg.se/2.1085/1.160472/med-atc-systemet-gar-taget-som-pa-rals
Traktionsspänningen: http://www.idg.se/2.1085/1.300405/banverkets-omformare-haller-mattet
Tunnelbanans säkerhetssystem: http://www.idg.se/2.1085/1.253031/sa-fungerar-tunnelbanans-sakerhetssystem
X2000: http://www.idg.se/2.1085/1.163636/korglutningssystemet-haller-dig-bekvamare-pa-sparet
SJ 3000: http://techworld.idg.se/2.2524/1.454699/sj-3000---taget-som-saknar-lok
RC-loket: http://www.idg.se/2.1085/1.319922/rc-loket-en-elektroteknisk-bedrift
Ånglok i Bergslagen: http://www.idg.se/2.1085/1.339258
Bok: Svenska ellok: http://www.idg.se/2.1085/1.232899/fritt-fram-for-frossa-svenska-ellok

Konstiga ord

ATC: Automatic Train Control, det svenska tågskyddssystemet. Namnet är fel, för systemet utför ingen styrning. I engelsktalande läder säger man ATP, Automatic Train Protection.
Cst: Stockholm central. Alla svenska trafikplatser har en signatur (1-4 bokstäver) som återfinns på skyltar före stationen och framför allt på märkskylt för huvudsignaler.
Driftplats: En del av banan som en tågklarerare kan övervaka i detalj. Kallades förr station, och görs nog ofta så fortfarande fastän det inte är formellt helt korrekt.
Fjärrblockering (fjb): Kombination av fjärrstyrda driftplatser och linjeblockering mellan driftplatserna.
Industrirelä: Relätyp utan säkerhetsklassning. Innefattar i denna artikel även sådant som vanligen kallas telefonrelä.
JRB, JRC: Äldre typer av säkerhetsreläer, sk akvarium. LM Ericssons fabrikat.
JRG: Tämligen åldrig typ av säkerhetsrelä. LM Ericssons fabrikat.
JRK: Inte så åldrig typ av säkerhetsrelä. LM Ericssons fabrikat.
JRF: Modern typ av säkerhetsrelä. LM Ericssons fabrikat.
Järnvägsstyrelsens trafikföreskrifter (JTF): numera Transportstyrelsens trafikföreskrifter för järnvägar är en regelsamling för trafiksäkerheten vid järnvägar. Kan jämföras med trafikreglerna för vägtrafik.
sth: Största tillåtna hastighet
Säkerhetsrelä: Signalsäkerhetsrelä, ibland signalrelä, relä med säkerhetsklassning och underhållsschema.
Ombordansvarig: (Äldre beteckningar: tågbefälhavare, tbfh, konduktör eller tågmästare) En tjänsteman som på ett persontåg, en spårvagn eller dylikt, som har det övergripande ansvaret för passagerarna samt mottar och kontrollerar passagerarnas biljetter, färdbevis, rabattkort med mera.
Tågexpeditionen (Tgx eller tågx): Ett kontor på en järnvägsstation där säkerhetsarbetet utföres och där tågklareraren huserar.
Tågklarerare (Tkl): Tågklarerare är en tjänsteman på järnväg, med uppgift att övervaka tågens rörelser. En tågklarerare kan arbeta lokalt på en station som lokaltågklarerare, eller på en trafikcentral som fjärrtågklarerare (fjtkl).
V-signal (Vsi): Vägskyddssignal för tåget.