Напольное оборудование устройств счета осей

Рельсовый датчик. В устройствах типа ЭССО на каждом входе и выходе контролируемого участка пути устанавливается по два рельсовых датчика – основной и дублирующий типа ДПВ-02 (рис. 3, б).

Рис. 3. Схема рельсовых датчиков (а) и

подключения их к напольным электронным модулям (б)

Рельсовые датчики счетного пункта устанавливаются на рельсы внутри колеи, по возможности, в одном или в соседних шпальных ящиках, на границах контролируемого путевого участка. Основной РД закрепляется на левый рельс, а дублирующий РД – на правый рельс по отношению к нечетному направлению движения. Допускается устанавливать основной и дублирующий РД на один рельс в соседних шпальных ящиках, причем при таком варианте установки первым по ходу в нечетном направлении движения устанавливается основной РД, вторым – дублирующий [2]. В каждом датчике имеется по две катушки индуктивности – Д0 и Д1 (рис. 3, а).

Рельсовые датчики с напольными электронными модулями соединяются трехжильными экранированными кабелями, которые заводятся в путевой ящик ПЯ-1, устанавливаемый на расстоянии не более 3 м, а в негабаритных местах – не более 9 м от места крепления РД.

Основной и дублирующий НЭМ через двухжильные выводы подключаются к линейной цепи (провода Л, ОЛ) параллельно, полярность подключения – произвольная.

Жилы кабеля основного РД подключается к одноименным проводам трехжильного вывода основного НЭМ (красный-красный, синий-синий, белый-белый).

Кабель дублирующего РД подключается к проводам трехжильного вывода дублирующего НЭМ следующим образом: красный-синий, синий-красный, белый-белый.

Напольный электронный модуль НЭМ-51 осуществляет подсчет числа импульсов от проходящих над рельсовым датчиком колесных пар и передает информацию о количестве осей к постовым устройствам. Кроме того, НЭМ непрерывно контролирует положение РД относительно рельса.

Рассмотрим работу напольного электронного модуля типа НЭМ-51 совместно с индуктивными элементами рельсового датчика, которую иллюстрирует структурная схема (рис. 4).

В НЭМ-51 имеются два автогенератора АГ1 и АГ2, частота генерируемых сигналов которых зависит от индуктивностей, установленных в рельсовом датчике РД (рис. 3, а). Выводы индуктивностей рельсовых датчиков Д0 и Д1 соединены с автогенераторами АГ1 и АГ2, которые вырабатывают сигналы на частотах 60 и 90 кГц.

При проходе колеса над датчиком изменяется добротность контура и частота генерируемых сигналов, а также амплитуда сигнала на выходе автогенератора. Это изменение амплитуды приводит к изменению длительности импульса, которая измеряется с помощью однокристальной
микроЭВМ. Использование двух генераторов и взаимное расположение индуктивностей в датчике позволяет определять направление движения, а также либо суммировать число осей, прошедших над датчиком, либо вычитать. Эта разность прошедших над РД осей для одного направления будет иметь положительный знак, для другого – отрицательный.

Рис. 4. Структурная схема напольного электронного модуля НЭМ-51

Основным элементом НЭМ является однокристальная микроЭВМ (ОЭВМ), которая предназначена:

– для обработки информации, считываемой со схемы формирования дискретных сигналов ФДС1 и ФДС2;

– температурной автоподстройки сигналов, вырабатываемых рельсовым датчиком РД и автогенераторами;

– формирования сигнала, подлежащего передаче по линии связи к приемному пункту с решающим прибором;

– определения направления движения подвижной единицы; суммирования (вычитания) количества проследовавших колесных пар над датчиком.

В микроЭВМ программным способом производится анализ моментов поступления информации с индуктивно-чувствительных элементов Д0 или Д1, это позволяет определить направление движения подвижной единицы. В микроЭВМ формируется также счетчик разности проследовавших осей, с указанием направления движения поезда.

Автогенераторы АГ1 и АГ2 предназначены для питания чувствительных индуктивных элементов рельсовых датчиков переменным высокочастотным током и для фиксации изменения параметров этого тока в моменты прохода колесных пар.

Наличие ферромагнитных масс в зоне действия датчика приводит к изменению амплитуды, частоты колебаний и добротности задающего контура. Каждый автогенератор соединен со своим чувствительным элементом жилами штатного кабеля. При обрыве одной или двух жил кабеля или коротком замыкании между ними, а также при обрыве или коротком замыкании любого элемента автогенератора происходит срыв генерации автогенератора, после этого контрольно-путевое реле на выходе решающего устройства постового оборудования обесточивается, переводя систему в состояние защитного отказа – ложная занятость контролируемого участка.

Детекторами АД1 и АД2 выделяются аналоговые электрические сигналы в моменты прохода колес над чувствительными элементами рельсового датчика.

При проходе колес подвижного состава над рельсовыми датчиками схемы формирования дискретных сигналов (ФДС) вырабатывают дискретные сигналы из аналоговых сигналов с выходов детекторов. Схемы ФДС состоят из усилителя сигнала чувствительного элемента датчика, который позволяет обеспечить необходимую чувствительность системы, и аналого-цифрового преобразователя, преобразующего аналоговый сигнал с датчика в цифровую форму, удобную для обработки его микроконтроллером (ОЭВМ).

Схемы автоподстройки датчиков, входящие в аппаратно-програм­мный блок самоконтроля, позволяют под управлением контроллера скомпенсировать зависимость параметров автогенераторов и усилителей от изменения температуры окружающей среды и разброса параметров элементов.

Источник вторичного электропитания (ИП) получает питание переменного тока по линии связи (Л, ОЛ) от постовых устройств и предназначен для получения стабилизированного постоянного напряжения для питания элементов НЭМ.

Схема формирования сигнала синхронизации (ФСС) вырабатывает из переменного напряжения частотой 50 Гц сигнал синхронизации (прямоугольные импульсы длительностью 10 мс), необходимый для передачи информации к приемнику.

Аппаратно-программный блок анализирует направление движения путем обработки последовательности сигналов, поступающих от ФДС, и выдает дискретные сигналы прохода колес с признаками направления движения поезда. Счетчик разности проследовавших осей, с указанием направления проследования поезда (входит в состав аппаратно-программного блока), фиксирует разность осей, прошедших над рельсовым датчиком, в обоих направлениях.

Передатчик дискретной информации (ПДИ), непрерывно, с заранее установленной периодичностью, передает последовательным кодом данные счетчика о разности проследовавших осей. Всего передается 16 бит информации, которые содержат:

– 4 стартовых бита;

– 10 бит счетчика осей;

– один бит признака основного или дублирующего канала;

– один бит наличия отказа;

– 4 пустых бита (пауза, конец передачи одного цикла).

В целях обеспечения помехоустойчивости при передаче по линии связи каждый информационный бит кодируется четырьмя битами, т.е. каждый НЭМ в линию Л, ОЛ передает 64 бита. Поскольку передача одного бита длится 10 мс, то длительность передачи информации одним НЭМ составляет (4+10+1+1+4)∙4∙10 = 800 мс. Такая низкая частота передачи информации позволяет с высокой достоверностью воспринимать информацию на приемном конце при длине физической линии связи до 10 км. Синхронизация передающих и приемных устройств осуществляется от общего источника питания 220 В, 50 Гц, посылаемого по линейным проводам с постовых устройств в счетный пункт.

В самом начале, в течение 800 мс, информация передается с основного НЭМ, затем, с задержкой в 800 мс, начинается передача информации с дублирующего НЭМ. Основной НЭМ в это время находится в режиме ожидания. Такая очередность работы основного и дублирующего НЭМ продолжается в течение всего времени, пока на них подается питание.

Эти данные по двухпроводной линии связи поступают к приемнику на посту электрической централизации ЭЦ. При обрыве или коротком замыкании линии связи НЭМ с постовым приемником произойдет искажение кодовой посылки а, следовательно, и фиксация отказа канала, т.е. путевое реле контролируемого участка выключится. Система перейдет в состояние защитного отказа.

В случае обнаружения неисправности (обрыв или короткое замыкание линии связи НЭМ с рельсовым датчиком или же отказ элементов схемы либо программного обеспечения самого НЭМ) передатчик дискретной информации формирует код. Он содержит признак неисправности, её тип и передается непрерывно, с заданной периодичностью, к плате постовых устройств.

Аппаратно-программный блок непрерывного контроля исправности индуктивных чувствительных элементов, автогенераторов и детекторов выявляет отказы индуктивных чувствительных элементов и штатного кабеля, а также отказы элементов автогенератора, усилителей, схем автоподстройки и детектора.

Аппаратно-программный блок контроля оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) тестирует корректность информации в ячейках ОЗУ и ПЗУ ОЭВМ. Невыполнение тестов приводит к передаче в линию признака ошибки теста памяти, выключению путевого реле контролируемого участка, одновременному включению индикации отказа датчика и канала отказавшего НЭМ.

С целью оптимизации напольного оборудования научно производственным центром «Промэлектроника» разработана новая конструкция
НЭМ-51 – НЭМ51М, которая заменяет два НЭМ-51.

Структурная схема напольного электронного модуля НЭМ-51-М приведена на рис. 5 [15].

Напольный электронный модуль типа НЭМ-51М содержит два автогенератора АГ1 и АГ2, два детектора АД1 и АД2, источник вторичного электропитания ИП, передатчик дискретной информации (ПДИ) и схему формирования сигнала синхронизации (ФСС), которые выполняют те же функции что и в НЭМ-51. Отличие заключается в наличии двух однокристальных микроЭВМ (ОЭВМ1 и ОЭВМ2) исхем формирования прямоугольных импульсов ФПИ1 и ФПИ2, которые формируют прямоугольные импульсы частотой, равной частоте автогенераторов.

Рис. 5. Структурная схема напольного электронного модуля НЭМ-51М

МикроЭВМ ОЭВМ1 предназначена для обработки информации, полученной с рельсового датчика РД по амплитудному каналу, являющимся основным, а ОЭВМ2 осуществляет обработку информации, полученной по дублирующему частотному каналу. Помимо этого, обе микроЭВМ осуществляют формирование сигнала, подлежащего передаче в линию, определяют направление движения подвижной единицы и подсчет проследовавших осей, а также контроль исправности рельсовых датчиков и узлов НЭМ.