Структура и принцип действия устройства контроля перегона методом счета осей

Структура и принцип действия устройства контроля перегона методом счета осей Система контроля состояния перегона на основе счетчика осей подвижного состава при работе ее совместно с полуавтоматической блокировкой предназначена для автоматического контроля прибытия поезда на станцию в полном составе.Основные элементы системы: комплект точечных путевых датчиков, напольный электронный модуль, устройства обработки сигнала, реверсивный счетчик, тестирующая аппаратура, решающий прибор, приемные и передающие устройства, линия связи.

Отличительные особенности системы: структурное резервирование устройств обработки сигнала с использованием мажоритарного принципа «два из трех»; информация со счетных пунктов к решающему прибору передается циклически с использованием помехозащищенного кода; в системе обеспечивается выполнение функций диагностики технического состояния устройств; неправильный контроль работоспособности путевых датчиков и установи их на рельсах. Точечные путевые датчики В системе счета осей предусмотрено применение точечных путевых датчиков типа ВФД. Датчик ВФД состоит из четырех катушек, каждая из которых имеет по две обмотки.

Первичные обмотки всех катушек соединены последовательно и согласно. Начало обмотки первой катушки и конец обмотки четвертой катушки образуют вход датчика. Вторичные обмотки соединены попарно последовательно и встречно (между собой в паре). Две пары встречно включенных катушек образуют два выхода датчика.При проследовании колеса над датчиком в направлении от первой катушки к четвертой на выходах появляются сигналы синусоидальной формы.

Фаза сигнала зависит от того, над какой из катушек в данный момент находится центр колеса. Если колесо находится над катушкой с нечетным номером, фаза сигнала на выходе совпадает с фазой входного сигнала, если над катушкой с нечетным номером – входной и выходной сигналы находятся в противофазе.При движении колеса в вышеуказанном направлении, его воздействие на магнитное поле катушек вызывает появление сигналов в следующей последовательности: на выходе 1 появляется сигнал с фазой 00, затем – с фазой 1800, после что на выходе 2 также появляется сигнал с фазой 00, затем – с фазой 1800. При движении колеса в обратную сторону сигналы появляются в обратной последовательности.

Напольный электронный модуль Напольный электронный модуль (НЭМ) устанавливается в непосредственной близости от датчиков и соединяется с ними десятижильным кабелем.НЭМ содержит генератор синусоидального сигнала с частотой 35 кГц и амплитудой 20 В для питания датчиков, путевые усилители для усиления выходных сигналов датчик, имитатор проследования колеса для тестирования датчиков и блок питания который подключается к питающей сети 220 В, 50 Гц и к аккумуляторной батарее.

С устройствами обработки сигнала, расположенными на посту ЭЦ станции НЭМ соединяется шестижильным кабелем.Устройства обработки сигнала Аппаратура для обработки сигнала, полученного от НЭМ, размещается на посту ЭЦ станции и состоит из следующих блоков.

Блок первичной обработки сигнала содержит фазовые детекторы, фильтры нижних частот и компараторы. Всего имеется три таких блока (в соответствии с числом датчиков). В этих блоках осуществляется фазовое детектирование сигнала и его сглаживание с помощью ФНЧ, в результате чего выделяется огибающая сигнала. Далее при помощи компараторов мгновенное значение напряжения сигнала сравнивается с опорным.Совпадение этих напряжений сигнализирует о нахождении колеса в зоне чувствительности данной катушки и приводит к появлению на выходе компаратора высокого потенциала, по уровню соответствующего логической единице.

Блок первичной обработки сигнала содержит четыре компаратора, каждый из которых выдает логическую «1» при нахождении колеса в зоне чувствительности соответствующей ему катушки.Сигналы от четырех компараторов блока первичной обработки сигнала поступают на четыре входа блока регистрации проследования осей, где в зависимости от последовательности поступления сигналов определяется направление проследования колесной пары. Логическая схема этого блока устроена таким образом, что при изменении направления движения колеса во время его нахождения в зоне чувствительности любой из катушек датчика или вне зоны действия датчика, сбоя в счете осей не происходит, так как информация, несоответствующая направлению движения в регистр не запишется.

Сигналы с информацией о направлении движения с выходов трех блоков регистрации проследования осей подаются на вход схемы выбора кодового сигнала, которая в данной системе выполняет роль мажоритарного элемента.

В отличие от других известных мажоритарных схем, СВКС осуществляет мажоритирование сигналов, не совпадающих во времени. Схема состоит из шифратора, трех трехразрядных регистров сдвига и трех дешифраторов.Шифратор преобразует полученный на входе сигнал, фиксирующий проследование колесом датчика в определенном направлении в параллельный двоичный код, который при поступлении следующего сигнала запишется параллельно в регистр.

При поступлении новых сигналов двоичные числа, несущие в себе информацию о номере датчика и направлении проследования оси, сдвигаются в регистре под действием синхроимпульсов, вызванных появлением новых сигналов. Информация с параллельных выходов регистра постоянно считывается дешифратором.При появлении информации о правильной последовательности срабатывания датчиков дешифратор выдает на соответствующий вход счетчика импульс для счета (посредством включения одновибратора). При появлении информации, свидетельствующей том, что один из датчиков не сработал, но позволяющей определить направление, на счетчик также поступит импульс, а на входные поты двух микропроцессорных устройств (МПУ), выполняющих функции решающего прибора, поступит сигнал, несущий информацию о номере датчика, от которого не поступил сигнал, и направление движения колесной пары. При необходимости эту информацию можно регистрировать в оперативной памяти МПУ для последующего анализа.

При выходе из строя одного из датчиков или одного из трех каналов в устройстве обработки сигналов система счета осей сохраняет работоспособность. При необходимости можно задать режим работы СВКС, при котором счет осей будет осуществляться по одному датчику.

Реверсивный счетчик Реверсивный счетчик осей построен на трех интегральных микросхемах К155 ИЕ6 (двоично-десятичный реверсивный четырехразрядный счетчик), каждая из которых ведет счет соответственно единиц, десятков и сотен осей. Счетчик имеет три входа ( +1 1 «сброс») и двенадцать выходов для параллельной записи показаний счетчика в решающий прибор.

Возможен вариант системы счета осей с тремя счетчиками, который в данном проекте не рассматривается.Решающий прибор Решающий прибор состоит из двух работающих независимо друг от друга микропроцессорных устройств, которые посредством динамической схемы управляют состоянием импульсных реле. К каждому МПУ подключены два реле: КСП-контроля свободности перегона и КЗП-контроля занятости перегона.

Путевое реле КПН (КПЧ) возбуждается при условии нахождения реле КЗП1 и КЗП2 в обесточенном, а КСП1 и КСП2 в возбужденном состоянии. решающий прибор принимает решение о свободности (занятости) перегона на основании информации, поступающей на входные порты МПУ от счетчиков осей, тестирующих устройств, а также информации определяемой состоянием контактов реле НИП (ЧИП), НАП (ЧАП), КПН (КПЧ).Так при нулевом состоянии счетчиков (или при совпадающих показаниях) и одновременном занятии участков ИП и АП МПУ примет решение о занятости перегона, так как при такой ситуации подвижная единица должна находиться на границе участков ИП и АП, где установлены датчики, а совпадающие показания счетчиков свидетельствуют о неисправности датчиков или других элементов системы.

Информация со счетчика осей и другой аппаратуры, находящейся на другом конце перегона передается к МПУ решающего прибора при помощи системы связи.

Приемная и передающая аппаратура Для передачи информации о количестве сосчитанных осей, а также о состоянии некоторых управляющих входов системы с одного счетного пункта на другой в данном проекте предназначается использовать приемо-передающую аппаратуру, применяемую для передачи сигнала ТУ в системе диспетчерской сигнализации «Луч». Каждый групповой цикл этой системы связи содержит 30 тактов.Логично предположить, что для передачи 15 бит информации (12 бит - показания счетчика, остальные 3 код, несущий информацию о состоянии контактов реле НИП, НАП, КПН (ЧИП, ЧАП, КПЧ) и о результатах тестирования) можно использовать код с кодовым расстоянием не менее Выбор помехозащищенного, а также вопросы доработки используемой аппаратуры связи для ее совместной работы с устройствами счета осей в данном проекте не рассматриваются.

Характеристики приемо-передающей аппаратуры: • Рабочая частота канала 500 Гц; • Способ манипуляции в канале ТУ-ОФМ; • Скорость передачи – 62,5 Бод. Очевидно, что с развитием систем ИРДП, использующих для контроля перегона устройства счета осей, возникнет необходимость в создании специальной аппаратуры связи.

Контроль проследования поездов при полуавтоматической блокировке В полуавтоматической блокировке необходимы устройства, контролирующие проследование поездов и осуществляющие при приеме и отправлении в дополнение к ручному автоматическое закрытие за ними входных светофоров. В основном применялись устройства, работающие от воздействия поезда на изолированный рельс и механическую педаль.

Однако по мере увеличения скорости и размеров движения поездов, а также веса локомотивов и вагонов возрастает интенсивность воздействия подвижного состава на педали, отчего регулировка последних все чаще нарушается и частота отказов в работе быстро увеличивается.Для повышения надежности стали применять беспедальные схемы, основанные на воздействии поезда в определенном порядке на рельсовые цепи. При устройстве беспедальных схем руководствуются основными положениями.

В беспедальную схему входят две, нормально разомкнутые или нормально замкнутые рельсовые цепи. Нормально замкнутые рельсовые цепи применяют, если одновременно с РПБ ими оборудуют стрелочные участки и приемоотправочные пути для исключения возможности приема поездов на занятые пути и стрелки, при устройстве автоматической переездной сигнализации или электрической централизации, т.е. в тех случаях, когда такие рельсовые цепи необходимы для основных станционных устройств автоматики.

В остальных случаях применяют разомкнутые рельсовые цепи. Поскольку в нормально замкнутой рельсовой цепи путевое реле отпускает якорь с замедлением, то для обеспечения нормальной работы устройств при проследовании одиночных локомотивов, мотодрезин и других самоходных единиц подвижного состава длина рельсовой цепи в устройствах беспедального контроля должна быть порядка 100 м. Когда этого выдержать нельзя по условиям взаимного расположения стрелок и светофоров, допускается ее сокращение до 50 м. Длина нормально разомкнутой рельсовой цепи должна быть не менее 25 м. Съемные вагончики, съемные дрезины и путевые измерительные шаблоны должны иметь соответствующую изоляцию, чтобы по перемещениям по рельсам они не оказывали воздействия на рельсовые цепи. Повреждение изолирующих стыков рельсовых цепей (сгон изоляции) не должно вызвать получение ложного контроля проследования поездов.

О неисправности дежурному по станции или стрелочнику подается соответствующий сигнал.

С целью защиты схемы от срабатываний при случайных замыканиях рельсовых цепей металлическими предметами нормальное срабатывание всей беспедальной схемы, завершающееся получением контроля прибытия или перекрытием светофора, должно происходить при приеме только от прибывающих, а при отправлении от отправляющихся поездов.При этом для срабатывания всех приборов необходимо, чтобы была замкнута (занята) сперва первая, а затем вторая по ходу поезда рельсовая цепь, после чего разомкнута (освобождена) первая, а затем вторая цепь. На станциях с ручными стрелками должна реализовываться зависимость, при которой для осуществления дачи прибытия поезда должно произойти не только нормальное срабатывание беспедальной схемы, но и разделка маршрута приема.

Автоматическое закрытие входных и выходных светофоров на станциях с рельсовыми цепями на стрелках и приемоотправочных путях происходит после вступления первых скатов поезда за соответствующий светофор, а на станциях без таких рельсовых цепей - после прохода последних скатов (хвоста) поезда устройств, контролирующих проследование.

В схему контроля прибытия поезда при нормально замкнутых рельсовых цепях входят две рельсовые цепи 1П 3П. Если на станции имеется изоляция стрелок, то первая цепь 1П будет находиться между входным светофором и входной стрелкой, вторая 3СП - на стрелочном участке. Путевые реле 1П и 3П воздействуют на выключающее реле ВП через обратный повторитель ОП. Контроль прибытия поезда осуществляется возбуждением реле 1КП и ЧП (НП).Перекрытие входного и выходного светофоров с разрешающих на красные огни осуществляется непосредственно контактами путевых реле. Реле 1КП может возбудиться только при приеме поезда и после того, как обесточатся и возбудятся сперва реле 1П и затем 3П. Поочередные отпадание и притяжения якорей этих реле проверяются счетной схемой из реле 1СЧ и 2СЧ.