Латвийская железная дорога Электронный кодовый путевой трансмиттер кпт-э. Краткое описание

  “Применение на железнодорожном транспорте современной микроэлектронной базы является допустимым только при обеспечении такого уровня безопасности движения, который был бы не ниже уровня, гарантируемого традиционными устройствами на базе контактных реле”.

    “Современный этап развития СЖАТ характеризуется широким использованием для их построения микроэлектронной и микропроцессорной техники. По сравнению с релейной данная элементная база позволяет существенно расширить функциональные возможности систем. Но при разработке и обслуживании микроэлектронных устройств от инженера требуется более высокая квалификация, поскольку методы анализа и синтеза таких устройств достаточно сложны. Прежде всего, возникают проблемы обеспечения безотказности, безопасности и контролепригодности.” [1,2].

    “Использование в качестве элементной базы интегральных микросхем при построении устройств железнодорожной автоматики потребовало разработки принципиально новых решений по сравнению с известными подходами к проектированию средств промышленной автоматики. Чтобы система железнодорожной автоматики могла служить основным средством регулирования движения поездов , она должна выполнить одно из основных требований – обеспечить защиту от опасных отказов при повреждении отдельных элементов или сбоях в работе ее устройств. Другими словами, в основу построения систем интервального регулирования движения поездов положен принцип, согласно которому отказы в отдельных узлах аппаратуры могут вызывать только включение более запрещающего сигнала или сигнала остановки.”[1,2]

Использование безконтактных датчиков БКПТ выявило, что из-за наличия конструктивных недоработок, которые не обеспечивают необходимый уровень безотказности устройства, а именно:

• 
  временная нестабильность выходного кода;
  
• 
  повреждение выходных усилителей (ключей) и схемы управления ими;
  
• 
  несоизмеримые с выполняемой функцией габариты;
  
• 
  высокая стоимость.
  

• 
  самопроверяемая, удалённая от источников внешних воздействий, минимальная структура;
  
• 
  диверсифицированная структура, контролируемая специальным устройством;
  
• 
  структура с жестким разделением выполняемых   функций.
  

• 
  Диапазон рабочих температур -40...+65 º С;
  
• 
  Относительная влажность 95%;
  
• 
  Номинальное напряжение питания ~ 207 – 242 В;
  
• 
  Потребляемая мощность не более 6 ВА;
  
• 
  Напряжение включения/выключения формирователя 200/150 В;
  
• 
  Число-кодовые последовательности 515 или 715;
  
• 
  Точность возпроизведения импульсов интервалов ±1%;
  
• 
  Электронный контакт 0.25А/24В, защищённый предохранителем;
  
• 
  Электрическое сопротивление замкнутого контакта 0.5 Ом;
  
• 
  Максимальное напряжение вход/выход твёрдотельного реле 2,5 кВ;
  
• 
  Габариты: высота 162 мм, длина 170 мм, ширина 80 мм.
  

 

Функциональная схема КПТ-Э.

1. 
   Контрольное устройство.
   

2. 
   Формирователь кодовых последовательностей.
   

- исключение или защиту от логических ошибок;

- диверсифицикацию на уровне контрольного устройства;

- структуру с минимальным количеством элементов;

- защиту от помех по цепям питания.
Тогда согласно основного назначения необходимо обеспечить:

- сохранение схемы включения;

- гальваническую развязку между каналами;

- стабильность выходных параметров;

- оптимальную стоимость изделия;

- согласованность с сущёствующими методиками проверки КПТШ, БКПТ.

- условия управления отказом при повреждении;

- условия перехода в защитный отказ при повреждении.
Защита от логических ошибок определяется использованием микроконтроллеров с минимальным набором инструкций и среды разработки программного обеспечения – ассемблер.

Диверсификация прибора достигается использованием различных микроконтроллеров в КУ и ФКП, а также программного обеспечения разработанного в объединённой группе разработчиков.

Структура содержит только два элемента – КУ и ФКП.

КУ и ФКП имеют отдельные источники питания.

Выходы, реализованные на твердотельных реле, предназначенных для работы в системах индустриальной автоматики и рекомендованные для замены электромеханических реле (7), позволяют сохранить существующие схемы включения.

По принципу действия КПТ-Э является автоматом на базе однокристального RISC-микроконтроллера, имеет кварцованную тактовую частоту, оптическую развязку с переферийными устройствами.

Кварцованная тактовая частота позволяет получить высокие точностые характеристики, формируемых кодовых последовательностей, т.е. ± 2 мсек.

ФКП представляет собой три независимых канала построенных по принципу Контроль(КУ) – Ведущий(Канал КЖ) – Ведомый(Канал Ж) – Ведомый(Канал З).

КУ не применяется, если в схемах СЖАТ используются схемы, определяющие наличие сбойных кодовых последовательностей.

Описание работы КПТ-Э.

При включении, подача напряжения питания ~220В, контрольное устройство КУ прибора производит оценку отличия поданного напряжения от номинального. При напряжении свыше 200 В, КУ подключает к цепи питания ~ 220В каналы формирователя кодовых последовательностей устройства ФКП и вырабатывает сигнал разрешения работы ФКП.

ФКП вырабатывает число-кодовые последовательности. Первая число-кодовая последовательность уже является действительной. Канал «КЖ» является синхронизирующим для каналов «Ж» и «З». Момент синхронизации индицируется светодиодом «ФКП» на корпусе прибора.

КУ осуществляет непрерывную оценку действительности кодов вырабатываемых ФКП. Действительность вырабатываемых кодовых последовательностей, непрерывно оценивается КУ по двум критериям – это точность воспроизведения (временные параметры) и соответствие значения кода каналу.

Рис. 2 Внешний вид

По результатам оценки соответствия число-кодовых последовательностей, КУ

индицирует зелёным свечение светодиода «КУ» на корпусе прибора полное соответствие кодов ФКП, жёлтым – изменение точности воспроизведения или отсутствие кодовых состовляющих, красным – критическое несоответствие (см. рис 2).

При критическом несоответствии в кодовой состовляющей или при критическом снижении напряжения питания КУ отключает ФКП от цепи питания ~220В.

Функции контрольного устройства электронного кодового путевого трансмиттера KПТ-Э.
Контрольное устройство обеспечивает следующие функции и задачи:

1. 
   Контролирует наличие и нижний уровень напряжения питания переменного тока подобно реле напряжения и обладает гистерезисом. Управляет подачей питания на модуль ФКП. В случае понижения напряжения питания ниже определенного уровня выключает модуль ФКП, выключая тем самым подачу кодовых сигналов;
   
2. 
   Контролирует временные параметры кодовых сигналов для каналов КЖ, Ж, З формируемых модулем трансмиттера. В случае несоответствия установленным нормам t_ном ± 4^ мс выдается предупреждающая звуковая и визуальная сигнализация (светодиод на корпусе прибора);
   
3. 
   Расшифровывает и контролирует значение кода каналов КЖ и Ж. При этом импульсы и интервалы короче 50* мс игнорируются. В случае отсутствия кода (потеря связи с ФКП) или получения ошибочного кода, который был воспринят контрольным устройством как более разрешающий для данного канала, фиксирует как критическую ошибку и направляет ее в счетчик критических ошибок, увеличивая его значение на 1. При достижении значения счетчика – 2* устройство отключает питание модуля ФКП, выключая тем подачу кодовых сигналов. В случае если в счетчике критических ошибок находится число менее 2, устройство продолжает выдавать питание на модуль ФКП. При этом значение счетчика критических ошибок уменьшается на 1 до достижения нулевого значения через каждые 10* правильно расшифрованных кодовых цикла, которые соответствуют данному каналу.
   

Схема проверки электронного кодового путевого трансмиттера KПТ-Э.
КПТ-Э может быть проверен работниками ремонтно-технологического участка по приведённой ниже методике.

Используя ЛАТР на входы 0 – 220 В подаётся напряжение питания величиной 170 В. По оценке входного напряжения КУ не подключает питание сети к ФКП и светодиод «КУ» загорается красным цветом.

Далее напряжение на входе 0 - 220 В повышается до величины в 210 В и по оценке входного напряжения КУ подключает питание сети к ФКП, светодиод КУ загорается желтым непрерывным цветом и светодиод «ФКП » мигает красным цветом в такт импульсов синхронизации. После получения 2 ух кодовых цикла от каждого канала, если их параметры соответствуют норме, светодиод с желтого цвета переключается на зеленый.

Далее на контактные группы КЖ/ОКЖ, Ж/ОЖ, З/ОЗ последовательно подключаются измерительный прибор для измерения временных параметров реле (CLRM-2, CLRM-3, ИВП-АЛСН) и производиться измерение и соответствие воспроизводимых число-кодовых последовательностей маркировке прибора 515/715.

Измеренные величины должны соответствовать установленным значениям при допустимом отклонении ±1% (см. табл. 1).

Таблица 1.

Тип	Первый		Второй		Третий
	Имп.	Инт.	Имп.	Инт.	Имп.	Инт.
515 КЖ	230 мс	570 мс	-------	------	-------	------
515 Ж	380 мс	120 мс	380 мс	720 мс	-------	------
515 З	350 мс	120 мс	220 мс	120 мс	220 мс	570 мс
715 КЖ	300 мс	630 мс	-------	-------	-------	-------
715 Ж	350 мс	120 мс	600 мс	790 мс	-------	-------
715 З	350 мс	120 мс	240 мс	120 мс	240 мс	790 мс

 

Рис. 1.Принципиальная схема канала ФКП.

Рис. 2. Принципиальная схема КУ.


Рис. 3. Обозначение контактов КПТ-Э.

Рис.4 Чертёж корпуса КПТ-Э
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики / Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Христов Х.А., Гавзов Д.В; Под ред. Вл. В. Сапожникова.- М.: Транспорт, 1995. -272 с.
   
2. 
   Лисенков В.М., Шалягин Д.В., Бестемьянов П.Ф. Автоматическая локомотивная сигнализация АЛС-ЕН. Структурное и аппаратное обеспечение безопасности движения поездов // Автоматика, телемеханика и связь. -1988.-№11.- С.7-10.
   
3. 
   Трансмиттер бесконтактный кодовый путевой БКПТ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 36933-00-00ТО: Инструкция электротехнического завода. - Саратов, 1986.
   
4. 
   Лисенков В.М. Безопасность технических средств в системах управления движением поездов. -М.: Транспорт, 1992.- 192 с.
   
5. 
   Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. О синтезе конечных автоматов с исключением опасных отказов // Автоматика, телемеханика и связь. -1972.-№8.- С.93-99.
   
6. 
   Шалягин Д.В., Киреев И.В. Анализ микроэлектронных функциональных модулей устройств железнодорожной автоматики // Микроэлектронные системы управления движением поездов: Межвуз. сб. науч. тр. - М.:МИИТ, 1992.- Вып.862.- С. 39-44.
   
7. 
   IXYS semiconductors 2006/2007. www.ixys.com
   

 Можно изменить на этапе разработки

жүктеу/скачать 2.6 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: