 |
Микроэлектронная система автоблокировки АБ-Е2.
|
|
|
|
В системе АБ-Е2 применяются тональные рельсовые цепи без изолирующих стыковПоэтому с целью защиты от влияния смежных рельсовых цепей и от рельсовых цепей параллельного пути для формировании сигнального тока пришлось использовать 4 несущие частоты (1953 и 2441 Гц для одного пути; 2170 и 2790 Гц для другого пути.) Указанные частоты чередуются в рельсовых цепях смежных блок-участков. Обычно в пределах блок-участка организу ются две рельсовые цепи, получающие питание от одного общего передатчика, подключаемого к середине БУ. Этот передатчик используется
также для увязки показаний напольных светофоров и для передачи ин-
формации на локомотив при нахождении поезда на первой половине БУ.
При вступлении локомотива за точку подключения данного передатчика
начинается передача сигнала АЛС с конца БУ. Путевые приемники под-
ключаются к рельсовой линии по концам блок-участка.
Методы контроля состояния рельсовой линии, а также методы фор-
мирования и обработки сигналов аналогичны методам, принятым в системе АБ-Е1. Отличие заключается в технической реализации узлов:
1. В системе АБ-Е2 путевой приемник и приемопередатчик конструк-
тивно реализованы в виде общей моноблочной конструкции – микро-
процессорном приемопередатчике МПП. Микропроцессорный приемопе-
редатчик одной сигнальной установки:
• контролирует состояния рельсовых цепей, относящихся к смеж-
ным блок-участкам и примыкающих к данной сигнальной точке;
• в соответствии с поездной ситуацией и принадлежностью блок-
участка кодирует информацию, формирует электрический сигнал и пере-
дает его в рельсовую линию через свой выход, подключенный в середине
БУ; этот сигнал используется как для контроля состояния двух рельсовых
|
|
|
цепей данного блок-участка, так и для передачи информации к предыду-
щей сигнальной точке;
• формирует и через свои соответствующие выходы подает сигна-
лы АЛС в середину и в конец рельсовой линии; включение сигналов АЛС
зависит от места нахождения поезда;
• управляет сигнальными реле;
• обеспечивает контроль горения ламп светофора и целостности
их нитей;
• передает по проводной линии связи к впередистоящей сигналь-
ной точке информацию о вступлении головы поезда на ограждаемый блок-
участок (команда на включение сигнала АЛС).
2. Схема МПП реализована на устройствах с программируемой
логикой. Для исключения опасных отказов применена дублированная
структура с контролем синхронности работы параллельных каналов обра-
ботки данных. При рассогласовании их работы производится диагностика
каждого канала и отключение неисправного.
3. Приемопередатчик формирует не только сигналы АЛС-ЕН, как в
системе АБ-Е1, но и сигналы АЛСН. Причем производится контроль вре-
менных параметров передаваемого сигнала АЛСН. При искажении двух следующих подряд кодовых комбинаций их передача прекращается и вы-
ход передатчика запирается.
В состав приемопередатчика входят следующие основные устройства:
• два цифровых фильтра входных сигналов (по одному на каждой
вход от рельсовой линии) для выделения полезных сигналов с заданными
несущими частотами на фоне помех;
• два аналого-цифровых преобразователя для преобразования
аналоговых сигналов в цифровую форму с целью дальнейшей обработки
микропроцессорным приемником;
• модем для модуляции и демодуляции сигналов; демодуляция и
дальнейшее декодирование сигнала производится дублированной струк-
турой, если была зафиксирована свободность и исправное состояние
рельсовой цепи ограждаемого блок-участка;
|
|
|
• кодек для кодирования и декодирования кодовых комбинаций; в
результате декодирования кодовых комбинаций (с учетом принадлежно-
сти сообщения данному блок-участку) производится управление сигналь-
ными реле; кроме того, осуществляется формирование кодовых комбина-
ций для питания рельсовых цепей предыдущего БУ и для передачи к пре-
дыдущей сигнальной установке. Сформированные кодовые комбинации
несут в себе информацию о состоянии впередилежащих БУ и сведения о
принадлежности сигнала данному БУ (синхрогруппа). После модуляции и
усиления сигнал подается в рельсовую линию.
Кроме указанных устройств в приемопередатчик входят схемы кон-
троля работы дублированной структуры, схема диагностики, кодер и мо-
дулятор сигналов АЛС-ЕН, формирователь и бесконтактные коммутаторы
сигналов АЛСН, интерфейсы входных и выходных цепей и ряд других
функциональных узлов.
Настройка приемопередатчика на конкретные параметры входных и
выходных сигналов (несущие частоты и рабочие синхрогруппы) осуществ-
ляется настроечными перемычками через интерфейс входа U.
Выходная мощность передатчика рабочих сигналов составляет
60ВА. Порог срабатывания при контроле состояния рельсовой линии ра-
вен 0,55В.
Для схемы микропроцессорного путевого приемника предусмотрено
тестирование микропроцессора и микросхем ОЗУ, ПЗУ и АЦП. При
тестировании микропроцессора производится побитная установка разрядов регистров общего назначения сначала в «1», а затем в «0». Кроме этого выполняется установка и сброс флажков регистра состояния и контроля
правильности исполнения условных переходов.
Тест ОЗУ включает побитную установку разрядов ячеек ОЗУ, ис-
пользуемых программой, сначала в «1», а затем в «0» с контролем пра-
вильности выполнения операции.
Тест ПЗУ заключается в подсчете контрольной суммы ПЗУ. Для это-
го содержимое ячеек памяти, занимаемых программой, суммируется, а за-
тем сравнивается с контрольным значением.
Тест АЦП заключается в последовательной проверке правильности
работы микросхем АЦП для трех эталонных значений входного напряже-
ния: +5, 0 и –5В.
Если была обнаружена ошибка при тестирования
|
|
|
Тональные рельсовые цепи.
Основной отличительной особенностью ТРЦ является питание двух смежных РЦ от одного общего источника сигнального тока (генератора) и возможность работы без изолирующих стыков. Такое построение ТРЦ сокращает число аппаратуры, кабеля для соединения аппаратуры с рельсовой линией, используемых частот сигнального тока и позволяет просто реализовать рельсовые цепи без изолирующих стыков.
На рис. 2.1 показана структура, поясняющая принцип построения ТРЦ
Сигнальный ток частотой F1 или F2 от генераторов Г подается в
рельсовую линию, по которой распространяется в обе стороны от точки
подключения. От генератора Г1 питается рельсовая цепь 1, от генератора
Г 2/3 – рельсовые цепи 2 и 3 и т. д. Путевые приемники ПП1 и ПП2, ПП3
и ПП4 подключаются к общей точке релейных концов РЦ. Приемники об- гируют на сигнал определенной частоты и амплитуды. Путевые реле
на выходах приемников нормально возбуждены. При нахождении подвижной единицы (или изломе рельса), например, на 4П путевое реле ПР4
обесточивается. Возбуждение этого реле от сигнального тока рельсовой
цепи 3П исключено из-за большого затухания частоты F2 в приемнике
ПП4(F1). Исключается и возможность возбуждения этого реле сигнальным
током частоты F1 от генератора Г1 рельсовой цепи 1П из-за естественного
затухания в рельсовой линии на протяжении трех РЦ (1, 2 и 3). Расчеты
показали, что уровень помехи от этого сигнала будет примерно в 100 раз
ниже уровня полезного сигнала, поступающего на обмотку реле от генератора собственной РЦ.
В отдельных случаях (при малой длине РЦ 2П и 3П и высоком уровне сигнала в 1П) предусматривается применение и чередование трех час-
тот. В связи с отсутствием изолирующих стыков шунтовой режим ТРЦ на-
ступает не только при нахождении подвижной единицы на участке пути
между генератором и приемником, но и при нахождении в некоторой зоне
за пределами подключения этих приборов. Эту зону называют зоной до-
полнительного шунтирования. Так, например, при приближении под-
вижной единицы на расстояние Lш от точки подключения генератора Г4/5
|
|
|
(см. рис. 2.1) путевое реле ПР5 обесточивается. Величина этого расстояния зависит от несущей частоты и удельного сопротивления балласта и в
предельном случае составляет 10-15% от длины рельсовой цепи.
Рассмотренная аппаратура размещается в станционном помещении
или в релейных шкафах в зависимости от типа АБ и соединяется с рель-
совой линией при помощи сигнального кабеля. На поле (непосредственно
у пути) размещаются устройства согласования и защиты УСЗ.
В реальных схемах для повышения помехозащищенности от тягово-
го тока и токов РЦ параллельного пути предусмотрена модуляция сиг-
нального тока частотами 8 и 12 Гц.
Диапазон несущих частот сигнального тока (400…800 Гц) принят
исходя из условия обеспечения оптимальных эксплуатационных характе-
ристик ТРЦ. Конкретные частоты в этом диапазоне были выбраны в про-
межутках между гармониками тягового тока и тока промышленной частоты.
Гармонические составляющие постоянного тягового тока имеют частоты
300, 600, 900, … Гц. Причем, чем выше частота, тем ниже уровень гармо-
ники. Поэтому в ТРЦ с аппаратурой первого поколения для систем ЦАБ
были выбраны частоты f8=425 Гц и f9=475 Гц. При разработке аппаратуры
второго поколения были добавлены частоты f11=575 Гц, f14=725 Гц и f15=775 Гц. Это позволило применять в системах АБ три частоты, исполь-
зовать ТРЦ на станциях в системе электрической централизации и на ли-
ниях метрополитенов в системе автоматического регулирования скорости.
В аппаратуре третьего поколения для повышения помехозащищен-
ности ТРЦ на участках с электротягой переменного тока были приняты не-
сущие частоты 420, 480, 580, 720 и 780 Гц, что позволяет использовать эти
ТРЦ при любом виде тяги. В децентрализованных системах АБ в подав-
ляющем большинстве случаев для ТРЦ3 достаточно использовать две
частоты. Так, в соответствии с нормами проектирования рельсовые цепи с
одинаковыми частотами могут повторяться при расстоянии 2000 м от пи-
тающего конца одной рельсовой цепи до приемного конца другой. То есть,
суммарная длина РЦ 1П, 2П и 3П (см. рис. 2.1) должна быть не менее 2000
м. При длине влияющей ТРЦ3 менее 750 м это расстояние должно быть
не менее 1750 м.
В ТРЦ4 используются частоты 4545, 5000, 5555 Гц.
Максимальная длина тональных рельсовых цепей Lmax=1000 м (для
ТРЦ4 – 300 м). При этом выполнение всех режимов работы ТРЦ обеспе-
чивается при rи min=0,7 Ом⋅км. С уменьшением минимального удельного
сопротивления изоляции рельсовой линии предельная длина ТРЦ снижа-
ется. Так, при rи min=0,1 Ом⋅км Lmax=250 м, при rи min=0,04 Ом⋅км Lmax=150 м.
ТРЦ может использоваться и с изолирующими стыками. При этом ее пре-
|
|
|
дельная длина увеличивается до 1300 м.
К тональным рельсовым цепям относятся также рельсовые цепи,
используемые в системе АБ-УЕ (диапазон частот 1900 - 2800 Гц). Исполь-
зование адаптивного путевого приемника (см. п. 1.4) позволило сущест-
венно увеличить длину этих рельсовых цепей по сравнению с рассмотрен-
ными выше. Необходимо отметить также, что РЦ системы АБ-УЕ являются
кодовыми. Далее рассматриваются ТРЦ разработки ВНИИЖТа.
Основные достоинства ТРЦ связаны с возможностью их работы без
изолирующих стыков. При этом:
1. Исключается самый ненадежный элемент СЖАТ – изолирующие
стыки (на долю изолирующих стыков приходится 27% всех отказов уст-
ройств СЖАТ).
2. Отпадает _необходимость установки дорогостоящих дроссель-
трансформаторов для пропуска тягового тока в обход изолирующих сты-
ков. При этом уменьшается число отказов по причине обрыва и хищений
перемычек и снижаются затраты на обслуживание.
3. Улучшаются условия протекания обратного тягового тока по рель-
совым нитям. 4. Сохраняется прочность пути с длинномерными рельсовыми пле-
тями.
В выбранном диапазоне несущих частот уровень гармонических со-
ставляющих тягового тока меньше, чем при более низких частотах, что по-
зволило:
1. Повысить помехозащищенность РЦ.
2. Повысить чувствительность приемников и, как следствие, снизить
мощность, потребляемую ТРЦ.
3. Кроме того, применение более высоких частот позволяет легче
реализовать добротные фильтры меньших габаритов и повысить защи-
щенность приемников от влияния соседних частот.
Возможность удаления аппаратуры от рельсовых линий на доста-
точно большое расстояние обеспечивает экономическую целесообраз-
ность применения ТРЦ в следующих случаях:
1. Для контроля свободности перегона и исправности рельсов в сис-
теме ПАБ, что повышает безопасность движения и дает возможность вне-
дрения систем диспетчерской централизации.
2. Для организации защитных участков требуемой длины в кодовой
и импульсно-проводной АБ. При этом установка дополнительных релей-
ных шкафов и линейных высоковольтных трансформаторов в пределах
блок-участка не требуется.
3. В качестве РЦ наложения для получения требуемой длины участ-
ков приближения к переезду. Это позволяет сократить до минимума преж-
девременность закрытия переезда.
4. На участках с пониженным сопротивлением балласта.
Кроме того, к достоинствам ТРЦ следует отнести отсутствие кон-
тактных реле, работающих в импульсном режиме, что существенно повы-
шает надежность и долговечность аппаратуры. Известно, что среди при-
боров СЖАТ наибольшее число отказов приходится на дешифраторы ко-
довой автоблокировки, трансмиттерные реле и импульсные путевые реле.
Недостатками ТРЦ являются малая предельная длина и наличие
зоны дополнительного шунтирования.
|
|
|
