Проектирование автоблокировки на однопутном перегоне, на заданном участке

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….….…4

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………..…..5

1.1 Микропроцессорные средства автоматики…………………………….…….5

1.2 Автоматическая блокировка …………………………………………….…...9

1.3 Система автоблокировки АБ-ЧКЕ ……………………..…………………...12

1.4 Обоснование выбора системы…………………………………………...….15

2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………...…16

2.1 Алгоритм обнаружения контрольного сигнала в системе АБ-ЧКЕ……….16

2.2 Схема контроля для микропроцессорного приемопередатчика………..…17

2.3 Структурная схема микропроцессорного приемопередатчика……………21

3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………..….25

4 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..…26

 

ВВЕДЕНИЕ

На первых железных дорогах следование поездов между станциями регулировалось временными интервалами. Развитие техники привело к созданию систем полуавтоматической и автоматической блокировки. Основной системой регулирования движения поездов на перегонах являются автоблокировка, регулирующая движение поездов при помощи путевых светофоров и кодов автоматической локомотивной сигнализации (АЛС). Внедрение устройств автоблокировки и диспетчерской централизации повышает пропускную способность однопутных участков на 50...60 %, двухпутных — в 3—5 раз.

В комплексе с автоблокировкой получила применение система бдительности машиниста и контроля скорости поезда. Разработана и внедрена автоблокировка без проходных светофоров с централизованным размещением аппаратуры ЦАБ, в которой регулирование движения поездов осуществляется только средствами АЛСН. Для определения начала торможения вместе с АЛСН применяется система автоматического управления тормозами САУТ, которая постоянно совершенствуется. В настоящее время разработано и внедряется комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ с бортовыми микропроцессорами взамен устройств АЛСН.

Перегонные системы разрешают или запрещают отправление поезда на перегон, исключают возможность отправления поезда на занятый перегон или блок-участок.

К перегонным устройствам относятся:

-полуавтоматическая  ПАБ;

-автоматическая блокировка;

-диспетчерский  контроль за движением поездов;

-автоматическая локомотивная сигнализация АЛС;

-автоматическая  переездная сигнализация, а также  автоматические шлагбаумы.

 

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Микропроцессорные средства автоматики

Технология изготовления интегральных элементов развивается по пути расширения функциональных возможностей схемы, заключаемой в один корпус.

Появление первых процессоров ЭВМ, выполненных в виде интегральных схем (ИС), привело к буму микропроцессорной техники, а точнее, к широкому применению средств и методов вычислительной техники в системах управления технологическими процессами, в том числе и на железнодорожном транспорте.

В настоящее время выпускается большое количество серий ИС, которые в сочетании с микропроцессорами (МП) позволяют создавать системы автоматизации любой сложности.

Поскольку в таких системах МП является ключевым элементом, рассмотрим подробнее его организацию исходя из его места в ЭВМ.

Ядром ЭВМ (рис. 1) является центральный процессор, осуществляющий арифметические и логические   операции с данными, представляемыми в виде машинных слов, длиной от 4 до 64 бит. Слова организуются по байтам (1 байт = 8 бит), хранятся в регистрах памяти и в процессе преобразований пересылаются с одного регистра в другой.

Арифметическо-логический блок процессора осуществляет операции сложения, перемещения, дополнения, сравнения, сдвига и т. д. со словами данных, хранящихся в регистрах и внутренней памяти машины. Программа, представляющая собой последовательность слов с командами и данными, хранится в памяти (внутренней или внешней) и под воздействием схемы управления реализуется в порядке записи.

Процессор также содержит регистр для записи признаков (флажков) по переносу, знаку, нулевому результату, проверяемым при командах условного перехода, и стековый регистр, нужный для более удобной организации последовательности команд.

Внутренняя память ЭВМ необходима для оперативного хранения данных (оперативное запоминающее устройство) в процессе работы и постоянного хранения (постоянное запоминающее устройство) часто используемых программ и данных. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) должно хранить, как минимум, программу запуска машины при первоначальном включении питания, когда в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) и процессоре еще ничего не записано.

 

Рис. 1 Обобщенная структурная схема ЭВМ

 

Рис. 2 Обобщенная структурная схема процессора

 

Во время работы процессор отыскивает команды и данные, хранящиеся в ОЗУ, определяет их значение и совершает   соответствующие действия. При выполнении текущей команды по ее содержанию процессор определяет задание для следующей операции.

Внешняя память ЭВМ необходима для хранения больших массивов информации.

Обычно во внешней памяти хранятся те данные, которые не нужны при данном расчете или не вмещаются в ОЗУ, так как обращение процессора к внешней памяти занимает очень много времени по сравнению с ОЗУ.

Устройство ввода-вывода информации необходимо для общения с машиной внешних потребителей - людей и технических систем. Поэтому различают устройства, предназначенные для ввода-вывода буквенно-цифровой и графической информации, ориентированной на человека, и устройства взаимосвязи со средствами автоматизации технологических процессов. В последнем случае организуется взаимодействие ЭВМ и средств автоматики на основе обмена цифровой информацией в режиме реального времени. Это означает, что процессы преобразования, передачи и восприятия информации о событиях не должны быть заметны для хода управляемого производственного процесса.

Шина данных является средством связи между всеми составными частями ЭВМ. По ней осуществляется передача слов, причем в любой момент времени с шиной работают только два устройства: одно - передает, другое - принимает.

Шина состоит из группы информационных линий (обычно по числу разрядов машинного слова), группы адресных линий и группы управляющих линий. Информационные линии обычно являются двунаправленными, по ним передаются данные в любом направлении. Однако в каждый момент времени данные могут передаваться только в одном установленном направлении.

Группа адресных линий (адресная шина) предназначена для выбора и подключения к шине данных устройства, с которым будет взаимодействовать процессор. Группа управляющих линий (шина управления) предназначена для задания процессором режима работы машины по выполнению текущей операции (передача или прием данных в процессор, прерывание, прямой доступ в память и т. д.).

Успехи в производстве микросхем привели к созданию мини и микроЭВМ, по содержанию мало чем отличающихся от рассмотренной структуры ЭВМ.

Под мини-ЭВМ обычно понимают малую вычислительную машину, центральный процессор которой выполнен на ИС средней и большой степени интеграции и размещен на одной или нескольких платах.

МикроЭВМ представляет собой вычислительную машину, у которой процессор выполнен на одной или нескольких ИС большой степени интеграции (микропроцессор) и размещается вместе с ИС внутренней памяти (ОЗУ и ПЗУ) на одной-двух платах. Вычислительные возможности мини-ЭВМ и микропроцессоров (МП) в значительной степени совпадают, поэтому свойства системы больше зависят от состава внешних устройств.

МикроЭВМ характеризуется высокой скоростью выполнения команд, сравнительно малыми емкостями ОЗУ и ПЗУ, небольшой длиной обрабатываемых слов (до 16 разрядов), малым числом внешних устройств, селекторным режимом обмена с внешними устройствами, небольшими размерами и потребляемой мощностью. Поскольку микроЭВМ обладает высокой производительностью, но слаборазвитым интерфейсом (системой связи) с внешними устройствами, то стремятся в приборах, устройствах и системах встраивать МП непосредственно в места, где необходима обработка информации.

Чаще всего такие функционально законченные и конструктивно оформленные изделия, содержащие микропроцессор, модули памяти и устройства сопряжения с конкретным технологическим оборудованием для выполнения определенных программ управления, называют микроконтроллерами.

Программируемость и многофункциональность МП позволяют по-новому подходить к разработке любых средств автоматизации. Традиционная жесткая логика систем (аппаратная реализация) целесообразна только в случаях автоматизации небольшого числа простых по содержанию операций, выполнение которых должно происходить с высокой скоростью и надежностью.

Процессор является центральным устройством любой ЭВМ, от которого зависит ее производительность. Типовой процессор (рис. 2) содержит набор регистров для оперативного хранения данных (операнды), над которыми производятся операции, систему коммутаторов для направленного перемещения данных, сумматор с блоком формирования дополнения для выполнения арифметических операций (арифметическо-логическое устройство) и устройство управления, координирующее работу функциональных блоков процессора в соответствии с содержанием очередной команды программы. Программа работы записана в память машины и содержит все указания по управлению процессором.

 

 

1.2 Автоматическая блокировка

В настоящее время на железных дорогах применяются два вида путевой блокировки - автоматическая и полуавтоматическая. При путевой блокировке обоих видов разрешение занять перегон подается сигналами открытых выходных и проходных светофоров. Это позволяет запирать перегоны блокированием выходных светофоров. Последние на станциях при путевой блокировке нормально закрыты. Открытие любого из выходных светофоров исключает возможность открытия остальных, служащих для отправления на этот же перегон поездов с других путей станции.

При автоматической блокировке (автоблокировке) перегон между станциями делится на более короткие перегоны (блок-участки) длиной от 1000 до 2600 м раздельными пунктами в виде нормально открытых автоматически действующих проходных светофоров, которые отделяют друг от друга на межстанционном перегоне несколько движущихся поездов. Поезда отправляют на перегон между станциями, не ожидая, пока предыдущие прибудут на соседнюю станцию. Этим повышается пропускная способность железнодорожных участков.

 

Рис. 3 Перегон

 

Известно, что порядок движения поездов предусматривает строгое последовательное выполнение указанных выше действий. При автоблокировке большая часть их выполняется автоматически без участия дежурного по станции. Во время отправления поезда со станции разрешение машинисту занять блок-участок подается выходным светофором, открываемым дежурным по станции. Блокирование первого блок-участка происходит в тот момент, когда выходной светофор при проходе его головой поезда автоматически закрывается и тем самым замыкается ограждаемый им блок-участок. Деблокирование первого блок-участка тоже происходит автоматически после того, как участок будет фактически освобожден поездом и можно, открывая выходной светофор, отправлять следующий поезд.

Поезда, находящиеся на перегоне, движутся по сигналам проходных светофоров. Нормально проходной светофор открыт, разрешая занять блок-участок. Как только поезд вступает на ограждаемый им участок, светофор автоматически закрывается, запрещая следующему поезду движение на этот участок пути до полного его освобождения. Проверка освобождения блок-участка поездом, а также открытие проходного светофора происходят автоматически.

В зависимости от условий эксплуатации на железных дорогах страны сейчас применяются однопутная, двухпутная и двусторонняя системы автоблокировки.

Однопутная автоблокировка применяется на однопутных участках и служит для разграничения поездов при движении по одному пути в любом из направлений и исключает встречное одновременное движение.

На однопутных перегонах при открытии выходного светофора (установлении направления движения) исключается возможность открытия соседней станцией выходных светофоров для отправления поездов на этот же перегон в противоположном направлении.

Двухпутная автоблокировка используется при движении поездов по каждому пути двухпутного участка только в одном направлении. Это позволяет организовывать движение поездов в попутном направлении через 8 мин и даже меньше и увеличивать тем самым пропускную способность двухпутных линий по перегонам до 180 поездов в сутки в каждом направлении.

Рис. 4 Перегон с двухсторонней автоблокировкой

 

На отдельных грузонапряженных линиях предусматривается двустороннее движение поездов по обоим путям двухпутного перегона или участка. Только тогда, когда возникает временная необходимость в пропуске поездов преимущественно в одном направлении, организуется движение поездов в одну сторону по обоим путям перегона. Автоблокировку, предназначенную для таких целей, называют двусторонней. Светофоры неустановленного направления при однопутной и двусторонней автоблокировке погашены.

 

 

1.3 Система автоблокировки АБ-ЧКЕ

Система разработана для повышения устойчивости функционирования рельсовой цепи в условиях изменяющегося в широких пределах сопротивления изоляции, повышения надежности аппаратуры, помехозащищенности системы контроля состояния рельсовой линии, снижение электро- и материалоемкости, а также эксплуатационных затрат на содержание устройств. Система АБ-ЧКЕ функционально и электромагнитно совместима с релейной автоблокировкой. Микропроцессорный дешифратор АБ-ЧКЕ различает комбинации желтого и зеленого огней и имеет сигнальные реле Ж, ЖЗ. 3. Это позволяет реализовать 4-х четырехзначную сигнализацию без дополнительных устройств.