Диспетчерский контроль движения поездов

Введение

Диспетчерский контроль движения поездов позволяет диспетчеру видеть на световом табло участка в каждый момент времени местонахождение всех поездов и состояние входных, выходных светофоров на станциях в пределах диспетчерского круга. Эта информация дает возможность оперативно руководить движением поездов, принимать своевременные меры по безусловному выполнению установленного графика. Особое значение приобретает диспетчерский контроль на участках с интенсивным движением тяжеловесных составов и скоростных поездов.

По заданию ЦШ МПС РФ на кафедре «Автоматика и телемеханика на ж.д.» Петербургского Государственного Университета Путей Сообщения разработан «Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля (АПК-ДК). В июле 1999 года АПК-ДК был принят в постоянную эксплуатацию на Тульской дистанции сигнализации и связи. В декабре 1999 года заместителем министра Путей Сообщения А. С. Мишариным была подписана рекомендация по внедрению аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля на сети дорог.

Система АПК-ДК, кроме основных функций диспетчерского контроля, выполняет контроль и диагностику технического состояния систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) на перегонах и станциях, в том числе позволяет собирать статистику, выявлять предотказные состояния, анализировать причины некачественной работы и автоматизировать поиск отказов устройств СЦБ, то есть обеспечить возможность перехода на ремонтно-восстановительную технологию обслуживания СЖАТ за счет диагностики и прогнозирования состояния устройств и учета ресурса приборов по их фактической наработке. Данная информация передается дежурному электромеханику, диспетчеру дистанции сигнализации и связи, техническому персоналу, ответственному за сбор и обработку статистики отказов. А также, при необходимости, другим пользователям локальной вычислительной сети дистанции, отделения или управления дороги.

В начале 2002 года научно-исследовательской лабораторией «Системы диагностики и удаленного мониторинга» (НИЛ СДУМ) при кафедре «Автоматика и телемеханика на ж.д.» Петербургского Государственного Университета Путей Сообщения (ПГПС) была начата разработка новой системы контроля и технической диагностики устройств СЦБ, в основу которой заложены аппаратные средства, используемые в комплексе диспетчерского контроля АПК-ДК, хорошо зарекомендовавшем себя на сети железных дорог.

Исходя из вышеизложенного, видно, что вопрос изучения студентами специальности АТС аппаратных средств АПК-ДК является актуальным.

В связи с этим, кафедрой АТ было выдано задание - оборудовать участок железной дороги системой диспетчерского контроля типа АПК-ДК.

1. Общие характеристики аппаратных средств

1.1    Назначение и построение системы аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля

1.1.1 Назначение аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля

Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля АПК-ДК предназначен для централизованного контроля, диагностики и регистрации состояния устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, диагностики их технического состояния, а также организации управления движением поездов в пределах диспетчерского круга. АПК-ДК позволяет осуществлять сбор, обработку, хранение и отображение информации о состоянии объектов контроля в реальном масштабе времени.

Комплекс образует вычислительную сеть для обеспечения оперативной информацией диспетчерского аппарата отделения дороги, управления дороги и линейных предприятий (например, дистанций сигнализации и связи).

Система АПК-ДК выполняет контроль и диагностику технического состояния СЖАТ на перегонах и станциях, в том числе позволяет собирать статистику, выявлять предотказные состояния, анализировать причины некачественной работы и автоматизировать поиск отказов устройств СЦБ, т.е. обеспечивает возможность перехода на ремонтно-восстановительную технологию обслуживания СЖАТ за счет диагностики и прогнозирования состояния устройств и учета ресурса приборов по их фактической наработке. Данная информация передаётся дежурному электромеханику, диспетчеру дистанции сигнализации и связи, техническому персоналу, ответственному за сбор и обработку статистики отказов, а также, при необходимости, другим пользователям локальной вычислительной сети дистанции, отделения или управления дороги.

Также АПК-ДК обеспечивает поездного диспетчера информацией о поездном положении в пределах круга диспетчерского управления: свободности /занятости блок участков перегонов, главных и боковых приемоотправочных путей промежуточных станций, показаний входных и выходных светофоров, установленном направлении движения, состоянии переездов, температуре буксовых узлов и др.

.1.2 Структура системы АПК-ДК

АПК-ДК включает в себя три подсистемы, реализуемые с использованием программируемых контроллеров, промышленных компьютеров и специального программного обеспечения (ПО), а также каналов связи между ними, позволяющих организовать вычислительную сеть и автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей. Структурная схема АПК-ДК представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема АПК-ДК

Первая подсистема (подсистема нижнего уровня) состоит из специализированных контроллеров, обеспечивающих съём и первичную обработку информации, снимаемой с устройств ЖАТ.

Вторая подсистема (подсистема среднего уровня) состоит из концентраторов линейного поста (ЛП), собирающих информацию от подсистемы нижнего уровня и обеспечивающих обработку, хранение, архивацию и её передачу другим концентраторам, и концентраторов центрального поста (ЦП), которые кроме того обеспечивают передачу собранных данных на верхний уровень. Для выполнения указанных задач концентраторы объединяются в сеть передачи данных.

Третья подсистема (подсистема верхнего уровня) состоит из технических средств (АРМов) диспетчера дистанции сигнализации и связи и работников отделения дороги.

Структура системы АПК-ДК разрабатывается для каждого конкретного участка железной дороги с различным наполнением упомянутых подсистем источниками информации, устройствами сбора и передачи данных, концентраторами среднего уровня, с учетом количества и функционального назначения рабочих мест на верхнем уровне системы.

Информационное и программное обеспечение среднего уровня позволяет организовать сбор, обработку и передачу информации от низовых контроллеров, а также от других систем ЖАТ (микропроцессорных АБ, ЭЦ, ДЦ, контроля состояния подвижного состава и т.д.) на верхний уровень системы.

Информационное и программное обеспечение верхнего уровня позволяет реализовать выполнение специальных технологических функций и организовать различные виды АРМ: диспетчера дистанции сигнализации и связи (АРМ-ШЧД), поездного диспетчера (АРМ-ДНЦ) диспетчера железнодорожного узла (АРМ-ДНЦУ), вагонного оператора и т.д., а также обеспечивает обмен информацией с другими информационными системами (АСУ-Ш, АСОУП).

.1.3 Нижний уровень АПК-ДК

Нижний уровень системы АПК-ДК построен на специализированных контроллерах, обеспечивающих съём и первичную обработку информации, снимаемой с устройств ЖАТ. Все контроллеры устанавливаются в непосредственной близости от объектов контроля.

Для сбора информации с перегона используются приборы: АКСТ (автомат контроля сигнальной точки), УСЛ (устройство согласования линии), СЧД (селектор частот демодулирующий).

На станции промышленные индустриальные контролеры, - для сбора дискретной информации используется ПИК-120, а для сбора аналоговой информации ПИК-10, при необходимости может быть использован контролер УКСПС, он осуществляет обработку информации, поступающую от системы комплексного контроля технического состояния подвижного состава УКСПС и передачу ее в концентратор линейного поста. На станции предусмотрена возможность съема информации с устройств МПЦ, ДЦ.

.1.4 Средний уровень АПК-ДК

Подсистема среднего уровня АПК-ДК представляет собой совокупность концентраторов линейных пунктов (ЛП), решающих задачи сбора и обработки информации, полученной от контроллеров подсистемы нижнего уровня, концентраторов центрального поста (ЦП), передающих собранную информацию о работе устройств ЖАТ на верхний уровень, и сети передачи данных, в которую объединены эти концентраторы.

Концентраторы среднего уровня АПК-ДК работают под управлением операционной системы реального времени QNX версии 4.25. Организация связи между концентраторами осуществляется по сетям QNX (встроенный сетевой протокол FLEET). Связь между концентратом ЦП и АРМами верхнего уровня организована по сетевому протоколу TCP/IP.

Концентратор информации линейного пункта предназначен для решения следующих основных задач:

обработка сигналов, принимаемых от контроллеров съёма аналоговой и дискретной информации со станционных устройств ЭЦ (ПИК-10, ПИК-120, измерение тока перевода стрелок), аппаратуры УКСПС;

обработка сигналов, получаемых от аппаратуры контроля устройств АБ и АПС (СЧД-10, СЧД-8);

обмен информацией с другими концентраторами ЛП и ЦП;

обмен информацией с современными микропроцессорными системами АБ, ЭЦ, ДЦ, автоведения поезда, контроля состояния подвижного состава и т.д.;

вывод информации о свободности/занятости прилегающих к станции блок-участков перегонов и состоянии переездов на пульт ДСП;

отображение полученной дискретной и аналоговой информации в реальном масштабе времени;

архивация и хранение информации в течении заданного промежутка времени, отображение архива.

Количество устанавливаемых на станции концентраторов зависит от объема информации, снимаемой местными контроллерами нижнего уровня и ретранслируемой через данный ЛП по сети передачи данных, а также расположения объектов контроля (стативов ЭЦ, пульт-табло) и аппаратуры связи.

В качестве концентратора ЛП используется IBM PC совместимый компьютер (ПК) промышленного исполнения, дополненный необходимыми платами сбора и обработки данных. Использование на станциях промышленных ПК повышает надежность работы комплекса в целом и снижает время восстановления системы после отказа. Это достигается путём применения в составе комплектующих ПК узлов, удовлетворяющих жестким стандартам надёжности и безопасности в тяжелых условиях эксплуатации и предусматривающих возможность "горячей" замены, а также за счет оснащения промышленных плат дополнительными аппаратными средствами мониторинга состояния вычислительной системы (сторожевой таймер, система оповещения об отказах вентиляторов, источников питания, повышения температуры внутри корпуса, и т.д.).

Все платы расширения устанавливаются в шасси промышленного компьютера и устанавливаются в одну из 14 слот ISA пассивной кросс- платы. В качестве устройства хранения информации используется НЖМД объёмом не менее 2 Гбайт с интерфейсом EIDE.

При необходимости отображения информации концентратор комплектуется 15"-дюймовым ЭЛТ-монитором и манипулятором "мышь". Питание концентратора осуществляется от источника бесперебойного питания, подключенного к гарантированным полюсам ПХ220-ОХ220. Шасси, источник бесперебойного питания и монитор крепятся на специальной стойке или в шкафу для электротехнического оборудования в помещении релейной ЭЦ.

Концентратор информации центрального пункта предназначен для решения следующих основных задач:

приём, обработка и передача на верхний уровень информации, получаемой от концентраторов ЛП участка;

обмен собранной информацией с концентраторами ЦП соседних участков;

синхронизация текущего времени на концентраторах участка;

отображение полученной дискретной и аналоговой информации в реальном масштабе времени;

архивация и хранение информации в течении заданного промежутка времени, отображение архива.

Концентратор ЦП обычно устанавливается в здании ШЧ. Количество концентраторов зависит от объема информации, получаемой по сети передачи данных от концентраторов ЛП.

Конструктивно концентратор ЦП отличается от концентратора ЛП отсутствием средств сбора информации от контроллеров нижнего уровня и наличием сетевой карты интерфейса Ethernet 10Base-T/100Base-TX, необходимой для передачи полученной по сетям от концентраторов ЛП информации на АРМы верхнего уровня. Концентратор ЦП комплектуется НГМД, 15"-дюймовым ЭЛТ-монитором, клавиатурой и манипулятором "мышь".

.1.5 Верхний уровень АПК-ДК

Верхний уровень обеспечивает работу автоматизированных рабочих мест (АРМов) электромеханика поста ДЦ, электромеханика СЦБ, диспетчера дистанции сигнализации и связи, поездного диспетчера, энергодиспетчера и др., передачу информации в сеть отделения дороги, а также связь системы АПК-ДК с другими комплексными автоматизированными системами управления (АСОУП и АСУ-Ш).

Концентратор центрального пункта системы АПК-ДК увязан с автоматизированными рабочими местами верхнего уровня при помощи локальной вычислительной сети, работающей по протоколу FLEET (QNX) или TCP/IP.

Верхний уровень АПК-ДК содержит:

рабочие станции электромехаников поста ДЦ (РС ДЦ)

мобильные комплексы контроля и диагностики состояния устройств СЦБ и АПК-ДК (АРМ ШН);

технологический комплекс контроля и диагностики состояния устройств СЦБ (АРМ ШЧД);

технологический комплекс диспетчерского управления движением поездов (АРМ ДНЦ).

.1.6 Организация связи в системе АПК-ДК

Информация, собранная концентратором ЛП от контроллеров нижнего уровня, передается на центральный пункт непосредственно или транслируется через аналогичные линейные пункты. В качестве канала связи может быть использована физическая линия, выделенный ВЧ-канал с двухпроводным окончанием или цифровой канал. Соединения концентраторов выполняются по схеме "точка-точка" и /или "звезда". Вид канала связи и вид соединения определяется расстоянием между концентраторами (протяжённостью линии связи), объёмом передаваемой информации, наличием и видом аппаратуры связи, установленной в пределах участка, оборудуемого системой АПК-ДК.

Если концентраторы установлены в непосредственной близости друг от друга, то связь между ними организуется с использованием нуль-модемного кабеля по интерфейсам RS-232 на скорости до 57600 бит/с (до 10 м), RS-422 на скорости до 115200 бит/с (до 200 м) или сетевых карт по интерфейсу Ethernet 10Base-T / 100Base-TХ (до 100 м) на скорости 10 или 100 Мбит/с. При длине линии связи до 5 км и объёме передаваемой информации до 9600 бит/с связь также может быть организована по двум физическим парам. При этом виде соединения в концентратор устанавливается плата PCL-741 в режиме интерфейса "токовая петля" или аналогичная (такая связь - прошлое тысячелетие).

При длине линии связи до 9 км и объёме передаваемой информации до 9600 бит/с связь можно организовать по одной физической паре с использованием модемов. В качестве модема используется внешний модем U.S. Robotics Courier 56K, запрограммированный для работы в режиме выделенной линии. Для подключения модемов используются порты RS-232 процессорной платы, плат PCL-741/856B или аналогичных. Длина линии связи может быть увеличена до 11 км на основании испытаний канала (на практике, бывает, модемы работают до 22 км при скрости устойчивого соединения 9600 бит/с). Максимальная (т.е. достигнутая в реальных условиях) скорость по физике (медный магистральный кабель) составляет 19200 бит/с при длине линии связи около 12 км.

Выделенный ВЧ-канал используется при длине линии связи более 9 км. Подключение концентраторов к каналу связи осуществляется через модем по двухпроводной схеме (при четырёхпроводном канале дополнительно устанавливается двухпроводное дифференциальное окончание). Если объём передаваемой информации превышает пропускную способность выделенного ВЧ-канала, то для увеличения пропускной способности канала связи может быть организовано несколько параллельных модемных каналов. Максимальная (реально достигнутая) скорость соединения по ВЧ-каналу (аппаратура К-12+12 и К-60Т) составляет 33600 бит/с.

При использовании систем передачи с оптоволоконным линейным трактом расстояние перестаёт иметь значение. На текущий момент (конец 2003 года) по оптоволокну система АПК-ДК работает в Кандалакшской, Санкт-Петербург Московской и Чудовской дистанциях сигнализации и связи Октябрьской ж.д. через мультиплексоры "Морион" ТЛС-31 с использованием технологической системы ВТК-12 (плата ВД-12), в Бологовской, Тверской и Московской дистанциях - через первичные мультиплексоры "Морион" OGM-30E с использованием плат KOD-121 . Указанная аппаратура позволяет организовать обмен данными между концентраторами со скоростью 56700 бит/с (при использовании одного канального интервала потока Е1). Подключение концентратора к каналу осуществляется по интерфейсу RS-422 через плату PCL-745S/846B или аналогичную.

Теперь о современных системах передачи данных. К сожалению, причинам, известным руководству НИЛ СДУМ, изучение и внедрение новых технологий идёт очень медленно. Сначала о решениях "последней мили".

В декабре 2003 года были успешно проведены испытания нового оборудования линейного тракта "Морион" TE-5930. TE-5930 позволяет организовывать цифровые линейные тракты для одного или двух независимых потоков Е1 (физический интерфейс G.703) со скоростью 64 - 2048 кбит/с по одной паре медного (в том числе и обыкновенного СЦБийного!) кабеля. Сейчас это оборудование успешно работает на участке станция Мстинский Мост - модуль АБТЦ 200 км Октябрской ж.д. По кабелю СЦБ организован цифровой канал на скорости 256 Кбит/с на расстояние 13 км (для сравнения: до этого на этом участке работали модемы Courier 56K на скорости максимум 4800 бит/с). С использованием этой же аппаратуры в рамках испытаний были организованны каналы типа "точка-точка" на скорости 2048 Кбит/с по кабелю СЦБ на расстояние 2 км между станцией Торфяное и сигнальными точками 2 и 4 перегона Торфяное - Любань Октябрской ж.д. Выводы сделайте самостоятельно.

В качестве модема при этих испытаниях был использован модем для выделенных линий Cronyx PCM2D с интерфейсом Ethernet 10Base-T в настольном исполнении. Модем имеет стандартный интерфейс с линией G.703 2048 Кбит/с и поддерживает скорости передачи данных по цифровому интерфейсу от 64 Кбит/с до 2048 Кбит/с. Модем имеет встроенные диагностические режимы, что очень удобно при пуско-наладочных работах. Этот же модем был испытан при работе с полным потоком E1 через мультиплексор SMS-150. Канал был организован между станциями Дьяконово и Лукашовка Московской ж.д, скорость обмена данными составляла 2048 Кбит/с.

.2 Аппаратура сбора информации с перегонных устройств ЖАТ

.2.1 Автомат контроля сигнальной точки

Автомат контроля сигнальной точки, синтезирующий частоту, микроэлектронный (в дальнейшем - АКСТ), предназначен для контроля функционирования устройств автоматической блокировки и автоматической переездной сигнализации, устанавливается в релейных шкафах сигнальных точек или в релейном шкафу переезда. Связь с концентратором линейного поста по отдельно выделенной линии или по линии ДСН с частотным уплотнением каналов.

АКСТ могут выпускаться в различных исполнениях и отличающихся:

несущей частотой выходного сигнала;

видом модуляции выходного сигнала - амплитудная или частотная;

количеством и набором контактных и пороговых датчиков.

Несущая частота (fном) выходного сигнала АКСТ должна выбираться из стандартной сетки частот, приведенной в таблице 1.

Таблица 1 - Частоты АКСТ

АКСТ с амплитудной модуляцией обозначаются как АКСТ-СЧМ.

АКСТ с частотной модуляцией обозначаются как АКСТ-Ч.

АКСТ формирует выходной сигнал в виде последовательного циклического кода. Один цикл этого кода называется посылкой. Посылка состоит из определенного числа элементов, каждый из которых несет информацию о состоянии соответствующего датчика. Длительность элемента посылки может быть равна одному или двум базовым тактам в зависимости от состояния датчика. Посылки разделяются паузами, длительность которых равна трем базовым тактам.

Посылка АКСТ с амплитудной модуляцией (далее - АКСТ-СЧМ) представляет собой последовательность восьми или шестнадцати импульсов синусоидального напряжения номинальной частоты, разделенных интервалами, во время действия которых напряжение на выходе АКСТ отсутствует. Импульсы и интервалы являются элементами посылки. Во время разделительной паузы между посылками напряжение на выходе АКСТ отсутствует.

АКСТ-СЧМ формирующий восьмиимпульсную посылку (тип посылки А8) обозначаются как АКСТ-СЧМ-8.

АКСТ-СЧМ формирующий шестнадцатиимпульсную посылку (тип посылки А16) обозначаются как АКСТ-СЧМ-16.

Посылка АКСТ с частотной модуляцией (далее - АКСТ-Ч) представляет собой последовательность трёх, девяти или девятнадцати, следующих друг за другом элементов, с частотой синусоидального напряжения для нечетных элементов равной fном + 8 Гц, для четных элементов - fном - 8 Гц, для разделительной паузы - fном - 8 Гц.

АКСТ-Ч с возможностью формирования трёх и девяти элементной посылки (тип посылки Ч8) обозначаются как АКСТ-Ч-8.

АКСТ-Ч с возможностью формирования трёх, девяти и девятнадцати элементной посылки (тип посылки Ч16) обозначаются как АКСТ-Ч-16.

В зависимости от количества и набора контактных и пороговых датчиков к обозначению АКСТ добавляется цифра, обозначающая количество пороговых датчиков, записываемая через дробь, например - АКСТ-Ч-16/3.

Требования к пороговым датчикам формируются из списка номенклатуры завода-изготовителя или оговариваются при заказе АКСТ исходя из классификационной таблицы. Количественное соотношение контактных и пороговых датчиков, а также их размещение в посылке для различного исполнения АКСТ приведены в таблицах 2-5. В таблицах: Р1…Р16, Ж - контактные датчики, Д1…Д8 - пороговые датчики, R - выравнивающие элементы посылки.

Питание АКСТ осуществляется переменным напряжением от 12 до 15,6 В частотой 50 ± 1 Гц или постоянным напряжением от 13,5 до 18 В.

Вид климатического исполнения УХЛ2 по ГОСТ 15150-69.

Кроме базовой имеются два ряда модификаций АКСТ-СЧМ-8/х и АКСТ-СЧМ-16/х, набор контактных и пороговых датчиков, которых оговаривается при заказе.

В обозначении АКСТ-СЧМ цифра в числителе (8 или 16) обозначает количество информационных импульсов, формируемых АКСТ-СЧМ в блоках информации. Цифра в знаменателе указывает на количество пороговых датчиков.

Могут проектироваться и заказываться следующие модификации АКСТ-СЧМ:

АКСТ-СЧМ, АКСТ-СЧМ-8/0, АКСТ-СЧМ-8/1 (8/2, 8/3 ... 8/8), АКСТ-СЧМ-16/0, АКСТ-СЧМ-16/1 (16/2, 16/3 ... 16/7).

Распределение контактов разъема АКСТ-СЧМ-8/х и АКСТ-СЧМ-16/х соответственно, где: PI, P2, ..., Р16 - контактные датчики (контролируемые реле); Д1.1, Д1.2, ..., Д8.1, Д8.2 - пороговые датчики.

Клемма СЗ используется для подключения контактов реле Ж или ПВ.

Таблица 2 - Количественное соотношение контактных и пороговых датчиков, их размещение в посылке

Таблица 3 - Количественное соотношение контактных и пороговых датчиков, их размещение в посылке

Таблица 4 - Количественное соотношение контактных и пороговых датчиков, их размещение в посылке

Таблица 5 - Количественное соотношение контактных и пороговых датчиков, их размещение в посылке

При проектировании АПК-ДК необходимо выбирать нужные АКСТ руководствуясь таблицами 2-5. Сокращенное наименование исполнения АКСТ приведено в таблице 6. АКСТ с более высокими частотами располагаются ближе к станции.

Таблица 6 - АКСТ выпускаемые заводом изготовителем

АКСТ формирует выходной сигнал в виде посылок последовательного циклического кода в соответствии с текущим состоянием контактных и пороговых датчиков следующим образом. Длительность элемента посылки равна одному такту, если соответствующий датчик находится в состоянии «норма», и двум тактам, если датчик находится в состоянии «не норма». Состоянию «норма» соответствует замкнутое состояние внешних контактов датчиков Р1..Р16 и разомкнутое состояние внешнего контакта датчика Ж. Состоянию «не норма» пороговых датчиков Д1..Д8 соответствует условие срабатывания

Структура посылки типа А8 и А16 приведена на рисунке 2.

Посылка А8 должна состоять из восьми импульсов и семи интервалов между импульсами. Посылка А16 должна состоять из шестнадцати импульсов и пятнадцати интервалов между импульсами. Длительность интервалов между импульсами должна определяться состоянием датчика Ж. Длительность импульсов должна определяться состоянием контактных и пороговых датчиков в соответствии с таблицей 2 для АКСТ-СЧМ-8 и таблицей 3 для АКСТ-СЧМ-16.

АКСТ с частотной модуляцией выходного сигнала (АКСТ-Ч), в зависимости от текущего состояния датчиков должен формировать посылку переменной длительности следующим образом:

АКСТ-Ч формирует циклический код состоящий из трёх первых элементов посылки в соответствии с таблицами 4, 5 при текущем состоянии «норма» датчиков, соответствующих элементам посылки с номерами большими трех

АКСТ-Ч-8 формирует циклический код состоящий из девяти элементов посылки в соответствии с таблицей 5 при текущем состоянии «не норма» хотя бы одного из датчиков соответствующих элементам посылки с номерами 4..9;

АКСТ-Ч-16 формирует циклический код состоящий из девяти первых элементов посылки в соответствии с таблицей 5 при текущем состоянии «не норма» хотя бы одного из датчиков соответствующих элементам посылки 4..9 и текущем состоянии «норма» датчиков соответствующих элементам посылки с номерами 11..17, 19;

АКСТ-Ч-16 формирует циклический код состоящий из девятнадцати элементов посылки в соответствии с таблицей 5 при текущем состоянии «не норма» хотя бы одного из датчиков соответствующих элементам посылки с номерами 11..17, 19;

АКСТ обеспечивает световую индикацию состояния пороговых датчиков на передней панели прибора:

в состоянии «норма» индикатор не светится;

в состоянии «не норма» индикатор светится.

При подключении АКСТ надо обратить внимание на вид исполнения АКСТ, подключение к АКСТ датчиков производить по схеме приведенной в паспорте на этот тип АКСТ.

При подключении АКСТ надо обратить внимание на вид исполнения АКСТ, подключение к АКСТ датчиков производить по схеме приведенной в паспорте на этот тип АКСТ.

Схема подключения АКСТ типа АКСТ-Ч-16/3 приведена на рисунке 4, схема подключения АКСТ-СЧМ-16/3А приведена на рисунке 5, а АКСТ-СЧМ на рисунке 6.

После подключения АКСТ необходимо настроить уровень выходного напряжения АКСТ. Для этого АКСТ переводится в режим непрерывной генерации, устанавливаются перемычки между контактами b7-a4 разъема (для АКСТ-СЧМ-16/30). Все АКСТ, должны быть подключены к линии, но питание должно быть снято, чтобы в линии был сигнал регулируемого АКСТ. На станции подключается прибор ИУК на вход СЧД, путем перестановки перемычек на разъеме АКСТ и плавной регулировкой уровня сигнала регулятором «Уровень», АКСТ настраивается так, чтобы сигнал на входе приемника находился в допустимых приделах.

После этого регулятор фиксируется гайкой, АКСТ отключается от линии, нагружается на сопротивление 180 Ом. Вольтметром переменного тока измеряется установленное напряжение сигнала, результат записывается в карточку сигнальной точки. В дальнейшем этот уровень напряжения будут выставляться при техническом обслуживании или замене АКСТ на сигнальной точке. После регулировки сопротивление снимается, АКСТ остается подключенным к линии, но питание снимают, переходят к регулировки следующего АКСТ.

Рисунок 2 - Схема включения АКСТ-Ч-16/3

Рисунок 3 - Схема включения АКСТ-СЧМ-16/3А

Рисунок 4 - Схема включения АКСТ-Ч-16/3

.2.2 Селектор частот демодулирующий

Селектор частот демодулирующий восьмиканальный СЧД-8 предназначен для приема, выделения и демодуляции информационно-управляющих сигналов, переданных по многоканальной линии связи с частотным уплотнением каналов. СЧД-8 представляет собой типовой IBM PC совместимый модуль расширения с разъемом ISA.

В составе аппаратно-программного комплекса диспетчерского контроля (АПК-ДК) СЧД-8 используется в качестве приёмного модуля концентратора линейного пункта (станционного концентратора), обеспечивая нормализацию, выделение, демодуляцию и передачу кодированной информации от перегонных объектов ( на перегоне стоят АКСТ).

СЧД-8 выпускаться в восьми вариантах, отличающихся:

видом модуляции принимаемых сигналов - амплитудная или частотная:

СЧД-8, принимающие амплитудно-модулированные сигналы обозначаются как СЧД-А-8;

СЧД-8, принимающие частотно-модулированные сигналы обозначаются как СЧД-Ч-8.

частотами настройки каналов.

Частоты настройки каналов СЧД-8 приведены в таблице 1.

Питание СЧД-8 осуществляется постоянными напряжениями +5±0,25 В, +12±0,6 В, -12±0,6 В, подаваемыми через ламельный разъём магистрали стандарта ISA.

Таблица 7 - Частота настройки каналов

Как видно из таблицы 1 СЧД-8 обеспечивает выделение и демодуляцию восьми тональных сигналов для исполнений -02, -03, -04 и шести тональных сигналов для исполнения -01.

Рабочее напряжение сигнала одной частоты на входе СЧД-8 в пределах 200-500 мВ

Конструктивно СЧД-8 выполнен в виде типового IBM PC совместимого модуля расширения с разъемом ламельного типа для подключения к магистрали стандарта ISA с крепежной планкой.

Визуализация принятых демодулированных сигналов осуществляется через отверстия в крепежной планке посредством светодиодов :

индикатор соответствующего канала светится при приеме элемента, интерпретируемого как логическая единица;

индикатор соответствующего канала не светится при приеме элемента, интерпретируемого как логический ноль.

Входной сигнал поступает через параллельно включенные разъёмы ХР6, ХР7, обеспечивающие ретрансляцию входного сигнала на другие приемники СЧД-8. В разъёмах контакт «1» - вход, контакт «2» -общий.

СЧД - 8 представляет собой 8-канальный (для исполнений -02, -03, -04) или 6 - канальный (для исполнения -01) синхронный приемник с общими для всех каналов устройством нормализации входного сигнала и синтезатором частот.

При выборе типа СЧД-8 надо руководствоваться с методическими указаниями И-352-01 при комплексном проектировании АПК-ДК.

Распределение частот контролируемых перегонных объектов необходимо делать следующим образом:

если количество перегонных объектов на контролируемом участке не более восьми, то ближайший к СЧД-8 объект должен иметь частоту f = 22. Далее по удалению номер частоты понижается.

если количество перегонных объектов на контролируемом участке более восьми, то ближайший к СЧД-8 объект должен иметь частоту f = 30. Далее по удалению номер частоты понижается.

Другими словами необходимо применять типовые приемники СЧД-8 в следующем приоритетном порядке:

1)   СЧД-8-04,

2)   СЧД-8-03,

3)   СЧД-8-02,

4)   СЧД-8-01.

Информационный сигнал должен поступать на вход СЧД-8 (сопряжение с многоканальной линией связи с частотным уплотнением каналов) через устройство гальванической развязки. В качестве устройства гальванической развязки может использоваться устройство согласования линии (УСЛ), сигнальный трансформатор или неполярный конденсатор ёмкостью не менее 1 мкФ с рабочим напряжением не менее 400 В.

Подключение СЧД-8 к концентратору должно осуществляться при отключенном напряжении питания.

Ремонт и регулировка СЧД-8 должны производиться в РТУ дистанции сигнализации, связи и вычислительной техники.

Все пайки должны производиться паяльником напряжением питания не выше 36 В и мощностью не более 25 Вт. Жало паяльника должно быть заземлено.

Не допускается любой вид воздействия, ухудшающий естественное воздушное охлаждение СЧД-8.

Техническое обслуживание СЧД-8 при эксплуатации должно проводиться совместно с устройством, в состав которого он входит, в соответствии с требованиями Инструкции ЦШ-720.

1.2.3      
Блок согласования линии

Для согласования СЧД-Ч-8 с линией связи используется внешний модуль блок согласования линии (БСЛ). БСЛ выполненн в виде типового IBM PC совместимого модуля расширения или в корпусе реле НМШ. Модуль позволяет подключить две линии связи на разъем ХР1. Выход БСЛ, разъемы ХР4 или ХР5 подключаются на вход СЧД-8.

Регулировку общего уровня сигнала на СЧД-8 производят переустановкой перемычек на разъеме ХР2 для первого выхода и на разъеме ХР3 для второго выхода модуля БСЛ. Схема установки перемычек на плато БСЛ, при регулировке, показано в приложении А рисунок 3.

1.2.4       Индикатор уровней каналов селектирующий

Индикатор уровней каналов селектирующий (ИУКС-02) используется для настройки уровней сигналов в линии связи «перегон-станция» (например линия ДСН), с целью надёжной демодуляции приёмной аппаратурой (СЧД-8 или аналогичной) этих сигналов, выдаваемых в линию аппаратурой АКСТ с перегонных сигнальных точек.

Индикатор уровней каналов селектирующий ИУКС-02), предназначен для визуальной оценки уровня сигнала определенного канала в многоканальной линии связи с частотным уплотнением.

ИУКС-02 обеспечивает выделение и демодуляцию одного из тридцати тональных сигналов, таблица 8 в зависимости от номера канала, установленного переключателем «Каналы».

Таблица 8 - Соответствие номеров каналов переключателя ИУК-02 и значения частот

На ИУКС-02 можно производить установку пяти диапазонов уровней принимаемых сигналов, соответствующих различному волновому сопротивлению линии. Позиция переключателя и соответствие позиции волновое сопротивление приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Соответствие положения переключателя «диапазон» волновому сопротивлению

Для измерения прибор ИУКС-02 подключается на клеммы 1,2 разъема ХР6 приемника СЧД-8, переключателем каналов выставляется номер частоты, соответствующий регулируемому АКСТ, при установленном диапазоне «5»ИУКС, стрелка индикатора должна быть на середине шкалы то есть соответствовать 50 делениям. Регулировку производят потенциометром на приборе АКСТ, установленном на сигнальной точке.

Питание ИУКС-02 осуществляется переменным напряжением 14В-24В частотой 50 ± 0,5 Гц или напряжением постоянного тока 21В - 32В.

1.3 Аппаратура сбора информации со станционных устройств ЖАТ

.3.1 Аппаратура съёма дискретной информации, промышленный индустриальный контролер ПИК-120

Промышленный индустриальный контролер (ПИК-120), имеет 120 цифровых входов и предназначен для преобразования в стандартный цифровой вид постоянного напряжения от -36В до =36В или переменного напряжения 36В 50Гц, поступающего на входы, и передачи в последовательном коде полученного в результате преобразования массива данных в концентратор по его запросу.

Промышленный индустриальный контролер размещается в шкафу УКС-4 (устройство коммутирующее станционное). УКС-4 предназначен для установки и организации питания от сети 220В 50 Гц приборов ПИК 120М. Совокупность контроллеров создает распределенную систему сбора и обработки информации.

В распределенной системе сбор информации выполняется контроллерами, рационально приближенными к объекту. При этом сокращается длина кабельных линий и снижает стоимость монтажных работ. Система АПК ДК работает с дискретными сигналами, снимаемыми с пульта управления, и аналоговыми сигналами, снимаемыми с путевых реле. По этой причине шкафы УКС-4 с контроллерами ПИК-120, реализующие сбор дискретной информации, целесообразно разместить в помещении, где расположен пульт.

Для подключения сигнальных цепей в шкафах УКС-4 и контроллеров ПИК-120 использованы соединители РП14, широко применяемые на железной дороге. Эти предпосылки определили конструктивные особенности контроллера и его характеристики.

В состав шкафа УКС-4 входят, в зависимости от варианта исполнения, до четырёх контроллеров ПИК-120, кабель, соединяющий контроллеры ПИК-120 с монтажной платой, и нестабильный источник питания +10В для централизованного питания всех ПИК-120.

В состав прибора ПИК 120 входят:

плата микроконтроллера;

корпус с одним разъёмом СН2-10ШБ и пятью блочными разъёмами РП14/30.

На сто двадцать цифровых дифференциальных входов оптронного преобразователя могут поступать постоянные напряжения в диапазоне -36В £ U £ +36В или переменные напряжения амплитудой 36В и частотой 50Гц. Эти напряжения через ограничительные резисторы прикладываются к оппозитно включённым светодиодам входных оптронов. Все 120 дифференциальных пар входов образуют 15 восьмиканальных групп. В каждой группе «возвратные» провода каналов 2…7 объединены в «возвратный» провод группы, а первый канал имеет независимый «возвратный» провод.

Примечание: «Возвратный» провод - провод дифференциальной входной пары, в цепи которого нет токозадающего резистора.

Каналы с независимым «возвратным» проводом позволяют подключать гальванически развязанные сигналы, что расширяет возможности использования ПИК-120.

Эмиттерные выводы фототранзисторов оптронов каждой группы через последовательно соединённые с ними диоды также объединены в одну цепь (провода К1…К15). Далее, цепи поступают на выходы порта В и С микроконтроллера. Устанавливая высокий уровень напряжения на каком-либо проводе Кх, можно блокировать выходы соответствующей группы оптронов.

Коллекторы фототранзисторов одноимённых групп оптронов нагружены на общий резистор, образуя схему «ИЛИ» (в каждой из восьми сборок по 15 коллекторов). Для фототранзисторов первых оптронов в группах это цепь «OUT1», для вторых «OUT2»,…, для восьмых «OUT8».

Эти цепи «OUT1»…»OUT8» соединены с восемью входами преобразователя, формирующего на своих выходах напряжения с уровнями ТТЛ. Если на каком-либо цифровом входе активной группы оптронов есть напряжение, то на соответствующем выходе преобразователя присутствует низкий уровень напряжение. В противном случае на выходе формируется постоянное напряжение +5В.

В каждый момент времени активной может быть только одна группа оптронов. На выходе преобразователя формируются напряжения, соответствующие этой группе оптронов, и подаются на восемь входов порта С и Е микроконтроллера для дальнейшего преобразования этого ряда сигналов в один байт.

Независимо от посылок ХОСТ-процессора прибор ПИК-120 непрерывно ведёт обработку сигналов, поступающих на цифровые входы.

Электропитание микроконтроллера и других активных и пассивных компонентов ПИК -120 осуществляется от стабилизатора напряжения +5В. На вход стабилизатора подаётся нестабильное напряжение +10В от внешнего выпрямителя.

Связь микроконтроллера с управляющим ХОСТ-процессором осуществляется по двум последовательным линиям Rx и Tx типа «токовая петля». Выходы микроконтроллера и линия связи соединены через развязывающие оптронные преобразователи. Скорость передачи информации равна 9600 бодам.

Рисунок 5 - Функциональная схема прибора ПИК-120

Команды, получаемые ПИК-120 от ХОСТ-процессора, имеют следующий формат:

NUL,SYN,NUM,COM,CS,

где - NUL - стартовая посылка (00h);

SYN - синхронизация (16h);

NUM - номер (адрес) ПИК (40h…43h);

COM - командная посылка;

CS - контрольная сумма, подсчитанная для NUM,COM.

Команды, посылаемые ПИК-120 ХОСТ-процессору, имеют формат:

NUL,SYN,NUM,COM,LEN,DATA,...,DATA,CS,

где -NUL - стартовая посылка;

SYN - синхронизация (16h);

NUM - номер (адрес) ПИК-120 (40h…43h);

COM - командная посылка;

LEN - длина посылки данных;

DATA - передаваемые данные;

CS - контрольная сумма, подсчитанная для NUM,COM, LEN, DATA,...,DATA;

Далее приведен набор команд, которые могут быть переданы от внешнего контроллера к ПИК -120, и описание ответной реакции ПИК-120 на команды:

«D» - Считать 120 цифровых входов. В ответ ПИК-120 передаёт данные от 120 цифровых входов (15 байт).

«V» - Опрос версии. В ответ ПИК-120 передаёт 1 байт, содержащий номер версии (текущая версия 05).

«#» - Ошибка. Получен неизвестный код команды. Данных нет.

Этот символ ПИК передаёт в случае ошибки в принятой посылке.

«P» - Сбой питания. В этом случае ПИК отвечает на команду «D» в течение 1 сек после сбоя питания посылкой «P».

Примечание: Время между посылками байтов не должно превышать 10 сек, иначе произойдет «переинициализация» последовательного порта (UART).

Одновременно к линии связи может быть подключено 16 приборов ПИК 120М. Поэтому в составе системы каждому прибору ПИК 120М необходимо присвоить адрес в диапазоне от 0 до 15.

По конструкция ПИК-120 представляет собой стальную пластину - основание с «отбортовкой», к которому на резьбовых стойках привинчена плата А1 с радиоэлементами. Плата соединена с разъёмами монтажными проводами, уложенными в жгуты. Перечни сигналов и соответствие их номерам контактов на разъемах Х1 -Х6 приведены в таблицах 10-15.

Таблица 10-Разъем Х1СН2-10ШБ

Таблица 11 - Разъём Х2 (РП14/30)

Таблица 12 - Разъем Х3 (РП14/30)

Таблица 13 - Разъем Х4 (РП14/30)

Таблица 14 - Разъем Х5 (РП14/30)

Таблица 15- Разъем Х6 (РП14/30)

1.3.2 Программируемый индустриальный контролер типа ПИК-10

Во многих отраслях промышленности существует необходимость сбора данных, приведение их к единой форме и передачи для дальнейшей обработки на более высокий уровень. Такие задачи должны решаться и на железнодорожном транспорте в системах управления и контроля. Реализацией такого решения является применение в составе системы АПК ДК специализированных контроллеров ряда ПИК (программируемый индустриальный контроллер), совокупность которых создает распределенную систему сбора информации.

В данном разделе рассмотрены назначение и состав прибора ПИК 10 , его место в системе АПК ДК, приведена функциональная схема и описаны устройство и работа прибора, способ измерения сопротивления изоляции внешних цепей. Кроме того, приведено краткое описание принципиальной электрической схемы прибора ПИК 10.

Прибор ПИК 10 имеет 10 аналоговых и 10 цифровых входов, и предназначен:

для измерения средних значений напряжений сигналов, снимаемых с путевых реле и поступающих на аналоговые дифференциальные входы;

для преобразования в стандартный цифровой вид сигналов переменного напряжения, поступающих на цифровые входы. Присутствие переменного напряжения на конкретном входе преобразуется в логическую единицу, отсутствие - в логический ноль в соответствующем бите десятиразрядного двоичного слова:

для измерения сопротивления изоляции внешних рельсовых цепей;

для передачи измеренных значений напряжений в виде последовательного цифрового кода на внешний хост-процессор по его запросу;

для передачи полученного в результате преобразования десятиразрядного цифрового кода на внешний хост-процессор по его запросу;

для передачи измеренных значений сопротивления изоляции в виде последовательного цифрового кода на внешний хост-процессор по его запросу;

для формирования сигнала включения внешнего модема радиоканала или других средств связи.

В распределенной системе, сбор информации выполняется контроллерами, рационально приближенными к объекту. Это экономит кабельную продукцию и снижает стоимость монтажных работ. Система АПК ДК работает с дискретными сигналами, снимаемыми с пульта управления, и аналоговыми сигналами, снимаемыми с путевых реле. По этой причине контроллеры, реализующие сбор дискретной и аналоговой информации целесообразно разместить вблизи от помещения пульта, в релейном помещении непосредственно на стативе.

Для подключения сигнальных цепей использованы соединители РП14, широко применяемые на железной дороге. Все эти соображения в первую очередь повлияли на конструктивные особенности контроллеров, на их характеристики и позволили унифицировать конструкцию контроллера.

В состав прибора ПИК 10 входят:

плата микроконтроллера;

плата источника питания и реле;

корпус с двумя блочными разъёмами РП14/30.

Команды, получаемые ПИК 10 от ХОСТ-процессора, имеют формат NUL,SYN,NUM,COM,CS,

где -NUL - стартовая посылка (00h);

SYN - синхронизация (16h);

NUM - номер (адрес) ПИК (30h…3Fh);

COM - командная посылка;

CS - контрольная сумма, подсчитанная для NUM,COM.

Команды, посылаемые ПИК 10 ХОСТ-процессору, имеют формат NUL,SYN,NUM,COM,LEN,DATA,...,DATA,CS,

где -NUL - стартовая посылка;

SYN -синхронизация (16h;

NUM - номер (адрес) ПИК 10 (30h…3Fh);

COM - командная посылка;

LEN - длина посылки данных;

DATA - передаваемые данные;

CS - контрольная сумма, подсчитанная для NUM, COM, LEN, DATA,...,DATA.

Далее приведен набор команд, которые могут быть переданы от внешнего контроллера к ПИК 10, и описание ответной реакции ПИК 10 на команды:

-«D» - Считать 10 цифровых входов. В ответ ПИК 10 передаёт данные от 10 цифровых входов (2 байта), 1-й байт - 8 младших входов, 2-й байт - 2 старших входа).

-«S» - Старт всех 10 аналоговых каналов. В ответ ПИК 10 возвращает только код команды «S». (т.к. данных нет, то LEN принимает значение, равное нулю) (время выполнения команды 12 сек).

"A" - Считать все 10 аналоговых каналов. В ответ ПИК 10 возвращает данные от аналоговых каналов (20 байт U0,R0, U1,R1,… U9,R9), начиная с младших входов. Если на момент запроса обработка аналоговых каналов не завершилась (мах 12сек после команды "S"), то в ответ ПИК 10 передает «#» (данных нет).

"X" - Считать 10 цифровых и 10 аналоговых каналов. В ответ ПИК 10 передаёт 22 байта данных, где первые 2 байта содержат данные цифровых каналов, а последующие 20 напряжения и сопротивления утечек аналоговых каналов Dlоw (биты 0-7), Dhigh (биты 0,1), U0,R0, U1,R1... U9,R9. Если на момент запроса обработка аналоговых каналов не завершилась (мах 12 сек после команды "S"), то в ответ ПИК 10 передает «#» (данных нет).

"0"..."9" - Старт одного из десяти аналоговых каналов 0...9. В ответ ПИК 10 передаёт код команды "0"..."9", данных нет. Время выполнения команды 1,2 сек.

"O" - Считать показания с запущенного ранее канала. В ответ ПИК 10 посылает 3 байта данных - номер канала, значения измеренного напряжение и сопротивления (CHAN,Un,Rn). Если на момент запроса обработка аналогового канала не завершилась (1,2 сек после команды «0».. «9») то в ответ ПИК 10 посылает «#» (данных нет).

"V" - Опрос версии. В ответ ПИК 10.2 передаёт 1 байт, содержащий номер версии (текущая версия 05).

На рисунке изображена функциональная схема прибора ПИК 10. К десяти аналоговым дифференциальным входам релейно-транзисторного коммутатора могут прикладываться переменные напряжения амплитудой 0В£U£50В частотой 25Гц, 50Гц, или 75Гц. Эти напряжения подаются на контакты реле. Для каждого канала имеется отдельное реле. Нормальное состояние контактов всех реле - разомкнутое.

На выход релейно-транзисторного коммутатора попадает входное напряжение через контакты одного из десяти реле, которое включено в данный момент. Во включённом состояние может находиться только одно реле. С выхода релейно-транзисторного коммутатора напряжение поступает на дифференциальный вход аналогового преобразователя.

Рисунок 6 - Функциональная схема прибора ПИК-10

Таким образом, к дифференциальному входу аналогового преобразователя последовательно прикладывается напряжение каждого аналогового канала

Источником аналоговых сигналов являются путевые реле, с цепей которых эти сигналы и снимаются. Для предотвращения возникновения перегрузки этих цепей, в каждый провод последовательно включён резистор.

На другом конце аналоговой линии в каждой цепи дифференциального входа аналогового преобразователя также установлен последовательный резистор. Для входных напряжений 0В£U£50В эти резисторы должны иметь сопротивление 51.1 кОм. В случае необходимости, изменяя номинал этих резисторов, можно изменять диапазон входных напряжений.

В аналоговом преобразователе входное напряжение выпрямляется прецизионным выпрямителем, фильтруется, и в виде однополярного аналогового сигнала, с напряжением, равным среднему значению входного сигнала, подаётся на мультиплексор и АЦП микроконтроллера, где преобразуется в восьми битный код.

В системе АПК ДК, где применяется прибор ПИК 10, внешние аналоговые дифференциальные цепи изолированы от заземлений и заземлённых корпусов. Сопротивление изоляции внешних аналоговых цепей должно быть не менее 15Мом…20Мом. Для получения оперативной информации о текущем значение этого параметра необходимо измерять сопротивление утечки между внешними аналоговыми цепями и «землёй». Для измерения сопротивления изоляции используется источник постоянного напряжения, НЧ фильтр с повторителем, входные цепи аналогового преобразователя и релейно-транзисторный коммутатор. Способ измерения сопротивления утечки иллюстрируется на рисунке 7. «Минус» источника напряжения 24В соединён с системным заземлением, а «плюс» - через высокоомный резистор Rв (2Мом) и измерительный резистор Rизм с«локальным корпусом» прибора ПИК 10.

Рисунок 7 - Способ измерения сопротивления утечки

«Локальный корпус» объединяет общие цепи прибора ПИК 10 и изолирован от системных корпусов и заземлений. Через «локальный корпус», резисторы входных цепей аналогового преобразователя и контакты включённого реле релейно-транзисторного коммутатора, напряжение +24В прикладывается к одной из внешних аналоговых цепей. Ток источника напряжения +24В протекает по указанной цепи и замыкается через сопротивление изоляции Rиз. При этом на измерительном резисторе Rизм выделяется напряжение, пропорциональное величине сопротивления изоляции Rиз. Чтобы на измерительном резисторе не выделялось переменное напряжение сигнала, действующего на включённом аналоговом входе, параллельно измерительному резистору подключён конденсатор, образующий вместе с Rизм и Rв НЧ фильтр. Далее, напряжение, снимаемое с измерительного резистора, подаётся на АЦП микроконтроллера, где преобразуется в цифровой код

В связи с тем, что измерять достаточно высокое сопротивление изоляции необходимо на фоне переменной составляющей напряжения в линии (до 50 вольт) с нижней частотой 25Герц, время цикла измерения по каждой линии должно составлять 1,2с (время на перезарядку конденсатора в фильтре). По каждому каналу при измерении напряжения и сопротивления, полученные данные усредняются за 256 выборок, которые делаются в течение 40 мс (время, кратное периоду частоты 25, 50 или 75 Гц).

Точность измерения напряжения составляет 2%. Наиболее высокая точность измерения сопротивления изоляции реализуется для значений Rиз в диапазоне от 1 до 20 МОм и составляет 5%. Далее, при Rиз до 100 МОм, точность несколько ухудшается до 10%. При Rиз свыше 100 МОм результаты измерения могут рассматриваться лишь как оценочные, но при таких высоких значения Rиз этого оказывается вполне достаточно.

На десять цифровых дифференциальных входов оптронного преобразователя могут поступать переменные напряжения амплитудой 36В и частотой 50Гц. Эти напряжения через ограничительные резисторы прикладываются к оппозитно включённым светодиодам входных оптронов. В соответствующих выходных цепях преобразователя формируются пульсирующие напряжения с амплитудой, соответствующей ТТЛ. Если на конкретном входе есть переменное напряжение, то на соответствующем выходе также присутствует пульсирующее напряжение. В противном случае на соответствующем выходе формируется постоянное напряжение +5В.

Эти сигналы поступают на входы портов С и D микроконтроллера, который производит окончательное преобразование десяти пульсирующих сигналов в десяти битное слово.

Независимо от посылок ХОСТ-процессора прибор ПИК10 непрерывно ведёт обработку сигналов, поступающих на цифровые входы. Обработка сигналов, поступающих на аналоговые входы, и измерение сопротивления утечки производится по команде ХОСТ-процессора.

Электропитание микроконтроллера и других активных и пассивных компонетов ПИК 10 осуществляется от источника питания, формирующего из первичного напряжения 220В 50Гц стабилизированные постоянные напряжения +24В, +12В, -12В, и два напряжения +5В. Стабилизаторы получают питающее напряжение от силового трансформатора, который обеспечивает гальваническую развязку с первичной сетью.

Связь микроконтроллера с управляющим ХОСТ-процессором осуществляется по двум последовательным линиям Rx и Tx типа «токовая петля» или через интерфейс RS-485. Выходы микроконтроллера и линия связи соединены через развязывающие оптронные преобразователи. Максимальная скоростью передачи информации равна 9600 бодам. Рабочее значение скорости принято равным 4800 бодам.

Одновременно к линии связи может быть подключено 16 приборов ПИК 10. Поэтому в составе системы каждому прибору ПИК 10 необходимо присвоить адрес в диапазоне от 0 до 15. Адрес ПИК 10 задается перемычками на входном разъеме в двоичном коде: наличие перемычки«GND - Nx» означает «0» в разряде «Nx» адреса, отсутствие перемычки - «1» в соответствующем разряде адреса.

ПИК 10 размещён в корпусе, идентичном по габаритным размерам и посадочным местам реле НМШ. На металлическом основании корпуса размещены два блочных разъёма Х1 и Х2 типа РП14/30 (штыри) с направляющими. Разъёмы направлены штырями во внешнюю сторону конструкции. Во внутреннюю часть конструкции направлены части контактов разъёмов, предназначенные для распайки проводов.

В корпусе ПИК-10 имеется прорезь, в которую наблюдать светодиоды, контролирующие работу прибора.

В таблицах 16 и 17 приведены перечни сигналов и соответствие их номерам контактов на разъёмах X1, X2 типа РП14/30.

Таблица 16 -Разъём X1 РП14/30

Таблица 17 -Разъём X2 РП14/30

.3.3 Модуль нормализации сигналов с гальванической развязкой ADAM-3014

Модуль нормализации сигналов с гальванической развязкой ADAM-3014 фирмы "ADVANTECH" используется для контроля тока перевода стрелок с электродвигателями постоянного тока. Контроль тока перевода осуществляется подключением ADAM-3014 к существующему шунту амперметра.

Крепление модуля осуществляется с помощью монтажного рельса типа DIN. Модуль соединяется с шунтом витой парой выполненной из монтажного провода сечением 0.75мм2 Модуль устанавливается в непосредственной близости от шунта амперметра. На станциях с несколькими амперметрами, устанавливаются несколько модулей ADAM-3014 по числу амперметров.

С выхода модуля измеряемое напряжение подается на один из входов АЦП платы PCL-818L или аналогичной, расположенной в концентраторе, для его преобразования в цифровой код.

Соединение с концентратором АПК-ДК выполняется кабелем парной скрутки ТППэп 5х2х0.5мм2. Со стороны модуля кабель подключается с помощью винтовых зажимов самого модуля.

К концентратору кабель подключается через переходную колодку типа КРП-10, и далее гибким кабелем КММ 4х0.35 соединяется с разъемом типа DB-37F, ответная часть которого установлена в концентраторе.

Питание модуля подается по кабелю, соединяющему модуль и колодку КРП-10 от адаптера питания 220/24В. Адаптер питания может использоваться один для двух модулей ADAM-3014.

информация рельсовый диспетчерский контроль

2. Разработка электрических схем АПК-ДК

.1 Комплекс сбора информации с перегонных устройств

Для сбора информации на каждой сигнальной точке и на переезде установим АКСТ (автомат контроля сигнальной точки). Для контроля сигнальных точек возьмем АКСТ-СЧМ-16/3А, для переезда АКСТ-СЧМ-16/2А. Выбор обоснован тем, что АКСТ-СЧМ-16 новый аппарат контроля, перспективный, хорошо работает СЧД-8 (селектор часто демодулирующий), на сигнальные точки выпускаются АКСТ-СЧМ-16/3А имеющие три входа для аналоговых сигналов, на переезд АКСТ-СЧМ-16/2А, этот тип АКСТ имеет два входа для аналоговых сигналов.

АКСТ выпускаются запрограммированные на одну из 30 несущих частот в диапазоне 384-4224Гц с шагом 128Гц.

Для уменьшения влияния помех АКСТ с вышей частотой устанавливают на ближайшей к станции приема сигнальной точке или переезде. В указаниях по проектированию СЧД-8 отмечается, что приоритетным является следующее применение СЧД-8:

если количество перегонных сигнальных точек на контролируемом участке не более восьми, то ближайший к СЧД-8 АКСТ должен иметь частоту f=3200Гц, этой частоте присвоен номер 22.

если количество перегонных объектов более восьми, то ближайший к СЧД-8 АКСТ должен иметь частоту f=30. Далее по удалению номер частоты понижается

В дальнейшем будем пользоваться номерами частот, помня, что каждому номеру присвоена своя частота, всего 30 частот и номера присвоены по возрастающей от 01 до 30.

2.2 Комплекс сбора информации со станционных устройств ЖАТ

.2.1 Подключение аппаратуры для съёма аналоговой информации с рельсовых цепей

Программируемый индустриальный контроллер ПИК-10 имеет 10 аналоговых и 10 цифровых входов, и предназначен для:

измерения средних значений напряжений сигналов переменного тока поступающего на аналоговые дифференциальные входы;

измерения сопротивления изоляции электрических цепей (кабель, монтаж и т.д.) контролируемых объектов.

На станции «Боярский» будет использовано девять контролере ПИК-10. Четыре для измерения уровней напряжения на путевых реле рельсовых цепей станций «Боярский», четыре для измерения изоляции кабеля релейных концов рельсовых цепей. Один для измерения уровней напряжения питающих фидеров.

.2.2 Подключение аппаратуры для съёма аналоговой информации о токе перевода стрелок

Ток, который потребляет стрелочный электропривод в процессе эксплуатации, может служить показателем технического состояния стрелочного электропривода и стрелочного перевода в целом. Отказы в стрелочных электроприводах приводят к нарушению безопасности движения поездов, поэтому аппаратно программный комплекс контролирует ток перевода стрелок. Разработчиками в АПК-ДК заложена новая программа, которая по графику тока перевода дает заключение о состоянии электродвигателя. (Обрыв вывода обмотки якоря на ламели коллектора, увеличение переходного сопротивления коллектор-щетка)

Контроль тока перевода осуществляется подключением к существующему шунту амперметра модуля нормализации сигналов с гальванической развязкой ADAM-3014 фирмы "ADVANTECH". Шунт для амперметра находится на панели ПР-ЭЦ.

Модуль ADAM-3014 осуществляет гальваническую развязку, выход модуля соединяется с плато АЦП РСL-818L через разъем STC-37.

.2.3 Подключение аппаратуры для съёма дискретной информации

Для съема дискретной информации о состоянии объектов на станции используется программируемый индустриальный контролер ПИК-120, который имеет 120 входов. Все 120пар входов образуют 15 восьмиканальных групп. В каждой группе «возвратные» провода каналов 2…7 объединены в «возвратный» провод группы, а первый канал имеет независимый «возвратный» провод. Каналы с независимым «возвратным» проводом позволяют подключить гальванически развязанные источники сигналов, что расширяет возможности использования ПИК-120.

Входа контролера, для съема информации подключаются параллельно лампочкам табло, загорается лампочка, полюс питающий лампочку поступает на вход контролера, только для съема контроля положения стрелок используются непосредственно контакты реле плюсового контроля (ПК) и минусового контроля (МК), этот способ используют на станциях с маршрутным набором, стрелочные рукоятки на которых стоят в среднем положении и лампочки контроля положения не горят. Монтажные провода подключаются на клеммных панелях табло.

3. Модернизация лабораторного стенда системы АПК-ДК

Согласно задания кафедры АТ на перегоне Узловая - Байкал находится четыре сигнальные точки автоблокировки и переезд.

Для сбора информации на каждой сигнальной точке и на переезде установим АКСТ (автомат контроля сигнальной точки). Для контроля сигнальных точек возьмем АКСТ-СЧМ-16/3А, для переезда АКСТ-СЧМ-16/2А. Выбор обоснован тем, что АКСТ-СЧМ-16 новый аппарат контроля, перспективный, хорошо работает с СЧД-8 (селектор часто демодулирующий), на сигнальные точки выпускаются АКСТ-СЧМ-16/3А имеющие три входа для аналоговых сигналов, на переезд АКСТ-СЧМ-16/2А, этот тип АКСТ имеет два входа для аналоговых сигналов. Т.е в зависимости от того какой объект контролируем, такой тип АКСТ и выбираем.

Для уменьшения влияния помех, действующих на линию связи и соответственно приёмную аппаратуру и устройства согласования, АКСТ с вышей частотой устанавливают на ближайшей к станции приема сигнальной точке или переезде, самая дальняя сигнальная точка должна иметь наименьшую частоту.

В дальнейшем будем пользоваться номерами частот, помня, что каждому номеру присвоена своя частота, всего 30 частот и номера присвоены по возрастающей от 01 до 30.

На основании вышеизложенного, для лабораторной установки применены АКСТ с частотами:

сигнальная точка №1 f=22 (3200Гц);

сигнальная точка №4 f=21 (3072Гц);

переезд f=20 (2944Гц);

сигнальная точка №3 f=19 (2816Гц);

сигнальная точка №2 f=18 (2688Гц).

Используемые в лабораторной установке АКСТ-СЧМ-16/3А (для сигнальных точек) и АКСТ-СЧМ-16/2А (для переезда), работают с СЧД-Ч-8-03, который принимает частотно модулированные сигналы в полосе частот от 22 до 15.

На сигнальной точке №1, с пульта преподавателя, предусмотрено введение следующих неисправностей:

имитация отсутствия резервного питания, вместо контакта аварийного реле резервного питания включены контакты кнопки №712;

неисправность линии ДСН,- так же включен контакт кнопки №713;

имитация понижения уровня напряжения полюсов СХ-12, МСХ-12, контактами реле АКСТ, которое обесточивается при нажатии кнопки на пульте преподавателя, и подключает обмотку трансформатора с заниженным напряжением;

имитация неисправности основной нити красного огня, в схему огневого реле введены контакты кнопки №714 на пульте преподавателя.

На сигнальной точке №2, с пульта преподавателя, предусмотрено введение следующих неисправностей:

имитация отсутствия резервного питания, вместо контакта аварийного реле резервного питания включены контакты кнопки №78;

неисправность линии ДСН,- так же включен контакт кнопки №79;

имитация неисправности основной нити красного огня, в схему огневого реле введены контакты кнопки №710 на пульте преподавателя;

имитация неисправности резервной нити красного огня, в схему огневого реле введены контакты кнопки №711 на пульте преподавателя;

возможна имитация неисправности обеих нитей лампы красного огня, для этого нужно нажать обе кнопки №7100 и №711;

предусмотрена возможность подачи на вход блока питания, от которого питается сигнальная точка 2 переменного напряжения заниженного уровня, - при нажатии кнопки №720 обесточивается реле АКСТ и подключает другие выводы трансформатора, постоянное напряжение тоже занизится.

На сигнальной точке №3, с пульта преподавателя, предусмотрено введение следующих неисправностей:

имитация отсутствия резервного питания, вместо контакта аварийного реле резервного питания включены контакты кнопки №715;

неисправность линии ДСН,- включен контакт кнопки №716;

имитация неисправности резервной нити красного огня, в схему огневого реле введены контакты кнопки №712 на пульте преподавателя;

имитация занятости блок участка, вместо контакта Ж1 введены контакты кнопки №717.

На сигнальной точке №4, с пульта преподавателя, предусмотрено введение следующих неисправностей:

имитация отсутствия резервного питания, вместо контакта аварийного реле резервного питания включены контакты кнопки №813;

неисправность линии ДСН,- включен контакт кнопки №814;

На сигнальной точке 4 на верховку 25 статива 13 выведены монтажные провода линии связи и выхода с АКСТ, установкой перемычек на которых производится регулировка уровня сигнал. Если в линию связи подключить удлинитель и внести затухание, то возникнет необходимость в регулировки уровня сигнала от АКСТ сигнальной точки 4.

Блок согласования линии служит для гальванической развязки линии связи и приемника СЧД, он же позволяет регулировать общий уровень сигнала поступающий от АКСТ на приемник СЧД. Функционально в одном блоке БСЛ имеется два согласующих устройства, как показано на схеме приложения Б. В условиях лаборатории информация будет сниматься с перегонных устройств через один СЧД поэтому достаточно задействовать один комплект согласующего устройства.

На стенде использовано два контролере ПИК-10. Один для измерения уровней напряжения на путевых реле рельсовых цепей станций Байкал, Узловая и измерения изоляции кабеля релейных концов рельсовых цепей. Второй для измерения уровней напряжения питающих фидеров.

Лабораторная установка электрической централизации кафедры АТ имеет четыре действующие рельсовые цепи, по две на станции Байкал и Узловая.

Так же предусмотрена возможность понижения сопротивления изоляции кабеля на рельсовые цепи НП, ст. Узловая и ЧДП ст. Байкал с пульта преподавателя. На ст. Байкал возможно понижение изоляции кабеля секции ЧДП нажатием кнопки №611 на пульте преподавателя до 16 Мом, кнопки №612 до 15 Мом и при нажатии обеих кнопок, примерно до 7,5 МОм. На станции Узловая аналогично, только используются кнопки №313 и №112.

Второй контролер ПИК-10 предназначен для съема информации с фидеров питания. Лаборатории кафедры имеют один фидер питания. Для того, чтобы обеспечить контроль двух фидеров, второй фидер питания симитирован. Для реализации этого решения установка содержит дополнительный трансформатор ПОБС-3М, запитанный от первого фидера. Напряжения со вторичной обмотки трансформатора имитируют второй фидер.

Для более полной реализации возможностей программного комплекса АПК-ДК на втором фидере возможно изменение уровней напряжения на фазах В и С с помощью реле 2 СУН, которое управляется с пульта преподавателя кнопкой №613.

Ток, который потребляет стрелочный электропривод в процессе эксплуатации, может служить показателем технического состояния стрелочного электропривода и стрелочного перевода в целом. Отказы в стрелочных электроприводах приводят к нарушению безопасности движения поездов, поэтому аппаратно программный комплекс контролирует ток перевода стрелок. Разработчиками в АПК-ДК заложена новая программа, которая по графику тока перевода дает заключение о состоянии электродвигателя. (Обрыв вывода обмотки якоря на ламели коллектора, увеличение переходного сопротивления коллектор-щетка)

Контроль тока перевода осуществляется подключением к существующему шунту амперметра модуля нормализации сигналов с гальванической развязкой ADAM-3014 фирмы "ADVANTECH". Шунт для амперметра находится на панели ПР-ЭЦ, выход к амперметру с клемм К11-4 и К11-3. На эти клеммы и запроектировано подключение модуля ADAM.

Модуль ADAM-3014 осуществляет гальваническую развязку, выход модуля соединяется с плато АЦП РСL-818L через разъем STC-37.

Для съема дискретной информации о состоянии объектов на станции используется программируемый индустриальный контролер ПИК-120, который имеет 120 входов. Все 120пар входов образуют 15 восьмиканальных групп. В каждой группе «возвратные» провода каналов 2…7 объединены в «возвратный» провод группы, а первый канал имеет независимый «возвратный» провод. Каналы с независимым «возвратным» проводом позволяют подключить гальванически развязанные источники сигналов, что расширяет возможности использования ПИК-120.

Входа контролера, для съема информации подключаются параллельно лампочкам табло, загорается лампочка, полюс питающий лампочку поступает на вход контролера, только для съема контроля положения стрелок используются непосредственно контакты реле плюсового контроля (ПК) и минусового контроля (МК), этот способ используют на станциях с маршрутным набором, стрелочные рукоятки на которых стоят в среднем положении и лампочки контроля положения не горят. Монтажные провода подключаются на клеммных панелях табло.

Для лабораторной установки задействовано два контролера ПИК-120, которые будут размещены в специальном шкафу УКС-4, позволяющем разместить 4 контролера. На свободных местах разместится остальная аппаратура: два ПИК-10, ADAM-3014, БСЛ.

Двух ПИК-120 не достаточно для съема информации со всех контролируемых объектов на станциях, поэтому на станции Байкал информация снимается со всего задействованного, а на станции Узловая выборочно, по согласованию с кафедрой.