Проектирование автоблокировки на однопутном перегоне, на заданном участке

Рис. 5 Блоки АБ-ЧКЕ в совмещении с релейной аппаратурой в РШ

Микропроцессорный путевой приемник (МПП-ЧКЕ) содержит следующие функциональные узлы числовой кодовой автоблокировки:

БИ-ДА- блок исключения:

БС-ДА - блок счетчиков:

БК-ДА - блок конденсаторов:

КПТ-5 (КПТ-7) - кодовый путевой трансмиттер:

ТШ-65В - трансмиттерное реле:

ИМВШ-111 (или ИВГ) - импульсное путевое реле.

Вход приемника соединен с рельсовой линией через дроссель-трансформатор ДТ-0,2 (ДТ1-150) и устройство защиты и согласования УЗС (рис. 8.1.). В качестве УЗС используется защитный блок ЗБФ-1 при электрической тяге постоянного тока или полосовой фильтр ФП-25 (ФП-75) на участках с тягой переменного тока. Приемник имеет также защиту от грозовых перенапряжений.

Структурно МПП-ЧКЕ выполнен по схеме «два по два», т.е. состоит из двух двухкомплектных каналов и интерфейсного модуля ИМ (рис. 8.1.). Каждый канал содержит два узла ЦП-1 и ЦП-2 центрального процессора и схему контроля СК. В интерфейсный модуль входят: узел выбора канала и перезапуска, бесконтактный коммутатор тока БКТ. схемы контроля передаваемойкодовой комбинации и контроля целостности нитей накала светофорных ламп, а также система сопряжения с аппаратурой системы частотного диспетчерского контроля (ЧДК) Нормально оба канала МПК-ЧКЕ находятся в рабочем состоянии. Один из них является ведущим, а другой ведомым. Ведущий канал через узел

выбора и перезапуска ИМ подключен к рельсовой линии, сигнальному реле, бесконтактному коммутатору тока и камертонному генератору ГК-б системы ЧДК. Этот канал выполняет технологический алгоритм обработки информации сигнальной точки автоблокировки.

После демодуляции и декодирования принятого сигнала становятся под ток соответствующие сигнальные реле (Ж, ЖЗ или 3). Выключение этих сигнальных реле при скачкообразном уменьшении полезного сигнала под действием поездного шунта осуществляется сразу, а при смене кодирования - в конце последней принятой кодовой комбинации.

В запоминающем устройстве МПП хранятся эталонные кодовые комбинации, используемые в системе автоблокировки. В процессе декодирования принимаемый сигнал сравнивается с контрольным. Для идентификации кодовой комбинации временные различия длительностей импульсов, интервалов и цикла мел<ду эталонным и принятым сигналами не должны превышать 0.05с. Если кодовые комбинации не совпадают или разница в длительности посылок превышает 0.05с. осуществляется обработка сигнала. В противном случае происходит выполнение команды - подключение соответствующего сигнального реле.

Рис. 6 Функциональная схема АБ-ЧКЕ

 

В блоке МПП-ЧКЕ предусмотрен контроль целостности нитей накала ламп проходного светофора. При перегорании нитей на программном уровне осуществляется перенос красного огня, а также происходит изменение кодирования при перегорании ламп разрешающих огней на светофоре в соответствии и Инструкцией по сигнализации.

 

В интерфейсном модуле с помощью БКТ осуществятся модуляция сигнала, питающего рельсовую цепь, а также контроль правильности передаваемой кодовой комбинации. Для включения сигнальных реле Ж. ЖЗ и 3 в ИМ имеются три усилителя мощности, обеспечивающие необходимое напряжение для срабатывания реле типа АНШ-1230.

 

 

 

1.4 Обоснование  выбора оборудования

АБ-ЧКЕ – это новотехнологичная микроэлектронная система, специально разработанная для повышения

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.

 

2 ТЕХНИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

2.1 Алгоритм обнаружения контрольного сигнала в системе АБ-ЧКЕ

В приёмопередатчике системы АБ-ЧКЕ процедуры контроля состояния рельсовой линии, демодуляции, декодирования и формирования сигналов выполнены на программном уровне. Обнаружение полезного сигнала осуществляется методом поиска разладки случайного процесса. В алгоритме обнаружения учтены статистические характеристики дестабилизирующих факторов, позволяющие компенсировать их мешающее воздействие на функционирование рельсовой цепи.

В ППМ использована простейшая процедура обнаружения разладки - алгоритм кумулятивных сумм с отражающим экраном. Он представляет собой модифицированный последовательный анализ Вальда. Правило обнаружения разладки строится на сравнении на h-ом шаге решающей статистики Sph с фиксированным порогом UПВ. Статистика Sph рассчитывается по формуле:

 

  (2.1)

 

где W(yh|Θ2), W(yh|Θ1) - условные плотности распределения вероятностей наличия сигнала с параметрами Θ2 и Θ1 в выборке {yh}; Θ1 - амплитуда сигнала на входе приёмника в шунтовом, а Θ2 – в нормальном режимах; {ξ} = max{0, Sph}.

С целью повышения устойчивости работы автоблокировки, в условиях изменения в широких пределах сопротивления балласта, приёмник ППМ дополнен адаптивным алгоритмом обработки сигналов, обеспечивающим автоматическую регулировку порога обнаружения и коэффициента возврата.

Обнаружитель сигналов ППМ имеет следующие рабочие характеристики. Вероятность обнаружения сигнала в шунтовом режиме при пороге обнаружения разладки - 20 и соотношении сигнал/помеха 3 не превышает 10-12. Вероятность правильного обнаружения в нормальном режиме не менее 0,99995.

 

 

2.2 Схема контроля для микропроцессорного приемопередатчика

Схема контроля СК контролирует синхронность и синфазность работы комплектов, входящих в канал. Принципиальная схема Схемы контроля и перечень элементов приведены в Приложении 1. Входными являются сигналы свертки КТ1 и КТ2, поступающие с МЦП1 и МЦП2.

С помощью инвертора DD1 формируется сигнал КТ2

Сигнал КТ2 выпрямляется с помощью конденсаторов CI, C5 и диодов VD2, VD5. Значение сопротивления R4 задает предел изменения напряжения эмиттера транзистора VT4 от ОВ до -0,7В.

На выводы 3 и 4 выпрямительного моста VD1 поступают КТ1 и КТ2. Если они синхронны и находятся в противофазе, то с вывода 2 моста VD1 на катод фотодиода в оптроне ED1.1 подается положительный потенциал, а с вывода 1 на анод фотодиода в оптроне ED1.2 подается нулевой потенциал.

После подачи положительного импульса "Запуск!" на конденсатор С12, отрицательный потенциал с его обкладки подается на эмиттеры транзисторов VT1 и VT2. Далее на эмиттеры VT1 и VT2 отрицательный потенциал поступает при подаче контрольной частоты на выпрямительные диоды VD6 и VD7.

На конденсаторы СЗ и С4 с выхода таймера в противофазе подается контрольная частота 89 кГц. При поступлении положительного импульса на С4, на базе VT2 - нулевой потенциал, который выше потенциала эмиттера, и VT2 открыт. При поступлении паузы на С4, потенциал на одной его обкладке падает с +5 В до 0 В, на второй обкладке — с 0 В до -5 В, и потенциал базы VT2 становится ниже потенциала эмиттера. VT2 закрывается. Транзистор VT1 работает аналогично.

С коллекторов транзисторов VI1 и VT2 на катоды светодиодов в оптронах ED1.1 и ED1.2 в противофазе подается контрольная частота, импульсы которой имеют отрицательную полярность. Когда открыт VT2, через фотодиод оптрона ED1.1 на конденсатор С6 поступает положительный потенциал с вывода 2 моста VD1. VT1 и ED1.2 при этом закрыты.

 

Рис. 7 Схема сигнальных точек системы АБ-Е1

 

Когда открыт VT1, через фотодиод оптрона ED1.2 на конденсатор С6 поступает нулевой потенциал с вывода 1 моста VD1. При этом VT2 и ED1.1 закрыты.

Когда с ED1.1 на С6 поступает положительный импульс, VT4 открыт и потенциал его эмиттера равен потенциалу коллектора, т.е. нулю. На резисторе R8 при этом падает 4,3 В и на открытом р-n переходе база-эмиттер транзистора VT4 падает 0,7 В.

Когда с ED1.2 на С6 поступает пауза, потенциал на одной его обкладке изменяется с +5 В до 0 В, на второй обкладке с 0 В до -5 В. VT4 при этом закрыт, т.к. потенциал его базы (-5В) оказывается ниже потенциала эмиттера. На R8 при этом падает 9,3 В.

Когда VT4 закрыт, на эмиттер транзистора VT5 поступает отрицательный потенциал, и VT5 открыт. Когда VT4 открыт, то потенциал базы транзистора VT5 равен потенциалу его эмиттера и VT5 закрыт.

Когда VT5 открыт, на базу транзисторов VT7 и VT8 поступает отрицательный потенциал. При этом VT8 закрыт, a VT7 - открыт. Положительным потенциалом, поступающим с эмиттера VT7 заряжается конденсатор С11. Во время заряда конденсатора С11 диод VD6 закрыт, VD7 - открыт.

Когда VT5 закрыт, на базу транзисторов VT7 и VT8 поступает отрицательный потенциал. При этом VT7 закрывается, VT8 - открывается. Когда открывается VT8, потенциал на одной обкладке конденсатора СП изменяется с +5 В до 0 В, на второй обкладке — с 0 В до -5 В. Отрицательный потенциал с СП через открытый диод VD6 поступает на эмиттеры транзисторов VT1, VT2, и заряжает конденсатор С12. Когда диод VD6 закроется, на эмиттеры транзисторов VT1 и VT2 отрицательный потенциал будет поступать с обкладки конденсатора С12.

Импульс запуска для второго каскада схемы контроля "Запуск2" подается на конденсатор С13, и отрицательный потенциал с обкладки С13 поступает на эмиттер транзистора VT3. Далее на эмиттер VT3 отрицательный потенциал поступает при подаче контрольной частоты на конденсатор С10 и диоды VD6 и VD7.

На второй каскад схемы контроля с коллекторов транзисторов VT7 и VT8 поступает контрольная частота. Когда на конденсатор С2 поступает положительный импульс, транзистор VT3 открыт и на выводе 8 оптоэлектронного ключа DD3 — отрицательный потенциал. При этом DD3 открыт, и на его выходе - ноль.

Когда на С2 поступает пауза, VT3 закрыт, и ключ DD3 закрывается. При этом на его выходе - единичный потенциал. Таким образом на выходе DD3 образуется контрольная частота. Через инвертор DD4.1 частота поступает на входы элементов DD4.2-DD4.5. Транзистор VT6 и микросхема DD4 представляют собой двухтактный инвертор. С инвертора контрольная частота поступает на конденсатор С10. Во время пауз отрицательный потенциал с С10 через открытый диод VD4 поступает на эмиттер транзистора VT3, и заряжает конденсатор С13. Когда диод VD4 закроется, на эмиттер транзистора VT3 отрицательный потенциал будет поступать с обкладки конденсатора С13.

Во втором каскаде схемы контроля должно соблюдаться число инверсий, при котором не будет отрицательной обратной связи между выходом двухтактного инвертора и оптоэлектронным ключом DD3. Т.е. когда открывается ключ DD3, на эмиттер VT3 должен поступать отрицательный потенциал. В противном случае во втором каскаде может возникнуть генерация. Для соблюдения требуемого числа инверсий используется DD4.1.

Выходом схемы контроля является вывод 10 инвертора DD4, с которого контрольная частота поступает на модули ППМ.

Если сигналы КТ1 и КТ2 расходятся, то между выводами 1 и 2 выпрямительного моста VD1 отсутствует разность потенциалов. В результате оптроны ED 1.1 и ED 1.2 закрываются. На выходах первого и второго каскадов схемы контроля пропадает контрольная частота.

Если пропадает сигнал КТ2, то на эмиттеры транзисторов VT4 и VT5 перестает поступать отрицательный потенциал и на выходе схемы контроля пропадает контрольная частота.

Схема контроля соответствует требованиям необратимости защитного состояния. После пропадания частоты на выходах первого и второго каскадов, на эмиттеры транзисторов VT1 и VT2 в первом каскаде и VT3 во втором каскаде перестает поступать отрицательный потенциал и даже если КТ1 и КТ2 вновь совпадут, оптрон ED1 и ключ DD3 не будут открываться. Работа схемы может восстановится только после поступления импульсов перезапуска на конденсаторы С12 и С13.

Схема контроля соответствует требованиям безопасности. Отказ любого из ее элементов не приводит к появлению контрольной частоты на выходе схемы контроля при расхождении или пропадании сигналов КТ1иКТ2.

 

2.3 Структурная схема микропроцессорного приемопередатчика

Структурная схема микропроцессорного приёмопередатчика приведена на рис. 1. В схеме приняты следующие условные обозначения: АЦП1,АЦП2-аналого-цифровые преобразователи; МЦП1-1, МЦШ-2, МЦП2-1, МЦП2-2 - микропроцессорные контролеры; СК1, СК2-схемы контроля первого и второго каналов; СД - схема диагностики; СКИ-схема коммутации интерфейса; Ивв, Ивыв - интерфейсы ввода и вывода; БКТ1, БКТ2 - бесконтактные коммутаторы тока; Ком. вх.- коммутатор входной цепи; МИП-модуль источника питания.

Рис. 8 Структурная схема приемопередатчика

 

Из рельсовой цепи на вход ППМ подаётся амплитудно-манипулированный сигнал. Через коммутатор Ком.вх. входной сигнал поступает на микросхемы аналого-цифрового преобразования АЦП1 и АЦП2 первого и второго каналов. Цифровые значения входного сигнала подаются на микропроцессорные контролеры. В контроллерах выполняются процедуры приёма, обработки и формирования сигналов в соответствии с технологическим алгоритмом функционирования. В результате дешифрирования кодовых комбинаций включаются сигнальные реле Ж, ЖЗ или 3.

 

Рис. 9 Структурная схема микропроцессорного путевого приемника системы АБ-Е1.

 

Соответствие между принимаемыми кодовыми комбинациями и числом возбужденных сигнальных реле приведено в табл. 1. Соответствие между принимаемой кодовой комбинацией и состоянием сигнальных реле.

 

Таблица 1.

Принимаемая кодовая комбинация	Состояние сигнальных реле
КЖ	Ж, ЖЗ, 3
Ж	Ж, ЖЗ, 3
3	Ж, ЖЗ, 3
Отсутствие кодовых сигналов	Ж, ЖЗ, 3

 

Примечание: Черта над символами, обозначающими реле, означает его возбуждённое состояние, а черта снизу - обесточенное.

В кодере, в зависимости от принятой информации, происходит формирование кодовых комбинаций, передаваемых в смежную рельсовую линию. Кодовая последовательность через интерфейс выходных цепей управляет работой бесконтактного коммутатора БКТЦ при правильном направлении движения) или БКТ2 (при неправильном направлении движения). Амплитудно-манипулированные сигналы подаются в рельсовую цепь.

Контроль синхронной и синфазной работы комплектов, входящих в каналы ППМ, осуществляется схемами контроля. Для этого в каждом комплекте имеются контрольные точки, с которых через схемы сжатия информационные сигналы КТ подаются на схемы контроля СК1 и СК2. Нарушение синхронности и синфазности контрольных сигналов в первом канале фиксируется СК1, а во втором - СК2. При отказе одного из комплектов гаснет индикаторный светодиод "Диагн.1", либо "Диагн.2". Схема диагностики СД обнаруживает неисправный канал и через схему коммутации интерфейса СКИ подключает внешние цепи к входам и выходам исправного канала. В зависимости от этого загорается светодиод ведущего канала "Ведущ.1", либо "Ведущ.2".