Pubblicato il 6 marzo 2021
Abbiamo di recente visto come si possano azionare posti di blocco per permettere il transito di più convogli su un’unica linea suddivisa in segmenti, un po’ come avviene al vero, e come si possano gestire confluenze e biforcazioni di linee dotate di posti di blocco. L’ipotesi di lavoro era che si potesse rilevare il transito di un convoglio (ad esempio tramite magnete + reed, o come noi preferiamo magnete + sensore ad effetto Hall). Inoltre si assumeva la presenza di convogli tradizionali, ovvero con la motrice in testa e la presa di corrente solo sulla motrice stessa.
In presenza di convogli di reversibili (push-pull, o automotrici) quest’ultima assunzione non è più valida, ed inoltre è possibile che il magnete si trovi ad entrambe le estremità del convoglio (ma potrebbero esservene altri nel mezzo, se ad esempio uniamo due convogli composti di automotrici, che possono circolare separatamente oppure assieme. Anche nelle trazioni multiple potremmo avere problemi, perché la lunghezza di due locomotori accoppiati potrebbe essere eccessiva per i sezionamenti previsti dalla soluzione standard. Del caso di convogli reversibili ci siamo occupati già per gestirne le soste, sia su binari unidirezionali che bidirezionali.
Veniamo quindi ora alla discussione di un binario unidirezionale dotato di posti di blocco. Come abbiamo visto nella nota citata, la soluzione standard è che il transito sulla sezione N faccia scattare il rosso sulla N-1, ed il verde sulla N-2. Vediamo come possiamo implementarla nel caso dei convogli generalizzati che abbiamo descritto.
La soluzione sarà simile, ma è necessariamente più complessa, tanto che avremo bisogno di tre relè per posto di blocco invece del singolo che ci bastava nel caso semplice.
Ricordiamo un po’ più in dettaglio come si risolve il caso semplice mostrato nella figura sopra.
In condizioni normali (linea libera) ogni blocco è associato ad un relè che, posto in condizione di set, da un lato dà corrente al sezionamento, dall’altro alimenta il LED verde del segnale. Quando un convoglio transita sul segmento N, provoca un reset sul relè del segmento N-1, ed un set su quello del segmento N-2. I due segmenti non possono essere entrambi occupati, perché N-1 è appena stato lasciato libero dal convoglio appena giunto in N. N-2 potrebbe essere libero, o occupato: di certo aveva il segnale rosso per proteggere il segmento N-1 che era occupato fino a poco fa. Comunque sia, ora si dà il rosso su N-1 e il verde su N-2: se lì c’era un convoglio, questo avanzerà su N-1, azionando il sensore che toglierà corrente al sezionamento e fermerà il convoglio in prossimità del segnale di N-1. Se invece in N-2 non c’era nulla, si torna alla situazione standard di “linea libera” su tale blocco: futuri convogli che sopraggiungeranno troveranno il verde e passeranno indisturbati.
Con il convoglio generico, che potrebbe avere la motrice in coda, occorrerà che l’intero segmento sia disattivabile, e non solo un suo piccolo sezionamento posto in prossimità del segnale. Occorrerà altresì che la corrente venga tolta solo nel momento in cui la testa del treno giungerà davanti al segnale rosso. Nella discussione delle soste di treno reversibili avevamo per questo introdotto due sensori: uno di ingresso nel segmento ed uno di arrivo al segnale. Qui cercheremo di farcela con un solo sensore posto presso il segnale, ma questo ci costerà l’aggiunta di un relè extra.
Useremo dei relè bistabili del solito tipo (i “Bistable 5V Coil Latching Relay DPDT 2A 30VDC 1A 125VAC HFD2/005-S-L2-D” discussi in una nota di qualche tempo fa, e sensori a effetto Hall, per cui lavoreremo in logica inversa e faremo dunque riferimento alla piedinatura discussa in un’altra nota: dovremo dare i 5 V ai “common” (pin 15 e 16), il RESET si avrà con ponendo a terra il pin 1, e farà ponte tra 4 e 6 e tra 11 e 13. Il SET invece si avrà con ponendo a terra il pin 2, e farà ponte tra 4 e 8 e tra 9 e 13.
Poiché assumeremo di usare sensore a effetto Hall, lavoreremo in logica inversa. I ragionamenti possono essere comunque adattati al caso di sensori di tipo reed, a logica diretta.
Veniamo alla soluzione proposta: ogni segmento avrà dunque un sensore posto a breve distanza dal segnale, e tre relè. Uno di questi (il relè R1) avrà un compito analogo a quello che avevamo ne caso semplice: accendere la luce verde e dare corrente alla linea in posizione di SET, ed accendere invece quella rossa e togliere la corrente in posizione di RESET.
E’ una prima approssimazione ma non ci basta: se il segnale è rosso, il treno si ferma appena la sua presa di corrente entra nel segmento, mentre noi vogliamo che proceda fino al segnale. Dunque la corrente di alimentazione della rotaia sezionata non va più direttamente alla rotaia, ma la portiamo ora ad un secondo relé (R2), che in posizione di SET alimenterà anche lui la rotaia. Faremo in modo che il passaggio del magnete sul sensore provochi un RESET su questo relè, e a questo punto nessuno dei due possibili cammini che alimentano la sezione di rotaia sarà più attivo, e dunque il convoglio si fermerà. Al tempo stesso, l’impulso verrà usato per dare un RESET al relè R1 del segmento precedente (N-1), ed un SET al relè R1 del segmento N-2 (esattamente come si faceva con convogli “tradizionali”). Su N-2 il segnale darà un SET anche la relè R2, così da riportarlo in condizione normale.
Abbiamo quasi fatto, ma ci resta un problemino. Il nostro convoglio può avere due (o più) magneti, e questi possono darci dei grattacapi. Consideriamo un treno che sia appena partito del segmento N-2 che abbiamo or ora liberato. Il sensore di testa ha già oltrepassato il sensore, ma quando gli eventuali magneti successivi transitano sul sensore di N-2, danno un RESET al relè R2 di questo segmento, lasciandolo in uno stato “errato”: infatti il prossimo treno che vi entrerà con un rosso troverà il segmento non alimentato, perché entrambi i relè sono in RESET, mentre noi avevamo costruito il sistema in modo che R2 fosse in SET fino al raggiungimento del segnale.
Dunque dobbiamo fare in modo che il segnale di RESET su R2 sia dato solo se il segnale è rosso, ma non se è verde. Avremmo dunque bisogno che R1 potesse agire su tre canali, e non su due soli. Non ci resta dunque che aggiungere un relè che chiameremo R1 AUX per sottolineare il fatto che SET e RESET su di esso sono gli stessi che diamo su R1. Useremo uno dei canali di R1 AUX per far si che il RESET su R2 sia dato solo se il segnale è rosso.
A questo punto abbiamo completato il nostro schema, che è mostrato in figura.
L’alimentazione binario (filo nero) entra sul pin 4 di R1. Da qui esce sul pin 8 in caso di set, e va ad alimentare il binario (filo viola), o dal pin 6 in caso di RESET (filo marrone) che lo porta al pin 9 di R2. In caso di SET su questo, esce dal pin 13 e va al binario (filo marrone).
I +5V vanno a tutti i poli negativi (15 e 16) di tutti i relè (perché usando un sensore a effetto Hall lavoriamo in logica inversa) e raggiungono anche il pin 13 di R1, da dove sono smistati sul 11 per accendere la luce rossa (in caso di RESET) o 9 per la luce verde (in caso di SET).
L’impulso proveniente dal sensore va al pin 4 di R1AUX, da dove esce sul pin 8 per raggiungere il pin di RESET su R2.
Possiamo riassumere dicendo che:
- l’impulso del sensore sul segmento N provoca:
- RESET su R2 se R1 è in posizione di RESET (entrambi R1 e R2 sono quelli del segmento N)
- RESET su R1 del segmento N-1
- SET su entrambi R1 e R2 del segmento N-2
- i relè R1 AUX di ciascun segmento ricevono lo stesso impulso (SET o RESET) del relè R1 dello stesso segmento.
- i relé R1 e R1 AUX effettuano le seguenti operazioni sul proprio segmento:
- in SET: luce verde, alimentazione al segmento, segnale di RESET a R2 disabilitato
- in RESET: luce rossa, non alimenta il segmento, segnale di RESET a R2 abilitato
- il relé R2 effettua le seguenti operazioni sul proprio segmento:
- in SET: alimenta il segmento
- in RESET: non alimenta il segmento
Il segmento è dunque alimentato solo se almeno uno tra R1 ed R2 è in posizione di SET.
Biforcazione
In precedenza abbiamo considerato la gestione della biforcazione e della confluenza di linee gestite tramite posti di blocco di tipo tradizionale, ovvero per convogli non reversibili. Vediamo ora come applicare quelle idee al caso di treni reversibili. Iniziamo con la biforcazione, che è semplice. Ricordiamo il principio a cui ci eravamo ispirati: il segmento con la biforcazione ha due “anime”, una da considerarsi nei percorsi verso destra ed una in quelli verso sinistra.
Un relè, associato allo scambio, decide quale anima attivare dando ad essa sia la corrente a 5V necessaria per il segnale, sia quella da fornire al binario sezionato. I collegamenti sono quelli naturali: ciascuna anima riceverà i segnale di reset dal segmento successivo, e il set da quello che si trova ancora dopo – ovviamente sul ramo di propria pertinenza, destro o sinistro.
Dunque l’implementazione sarà banale: è la stessa del caso “standard”, sostituendo al singolo relè che rappresenta un’anima la tripla di relè che abbiamo per ciascun segmento con treni reversibili. Quale delle due anime viene abilitata è, come nel caso standard, deciso da un relè che dà le due alimentazioni (segnali e sezionamento) ad una delle due, a seconda della posizione dello scambio assieme la quale viene azionato.
Confluenza
Anche per la gestione della confluenza possiamo rifarci a quanto detto per il caso standard. Ricordiamo la soluzione proposta per quel caso.
Dovremo sostituire ciascuno dei relè N-1SX e N-1DX con la tripla di relè che ci serve per gestire un segmento con convogli reversibili, mentre lasceremo invariati RELE SC e RELE SC2.
Certo, il numero di relè necessari in questo caso è piuttosto elevato. Volendo potremmo sostituire la logica cablata dai relè con la logica programmata su un Arduino o simile. Qualche relè servirebbe comunque, ma certo in numero minore. Ma questa soluzione la lasciamo come esercizio al lettore :-).
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