Особенности и этапы развития перегонных систем автоматики

используемые рельсовые цепи - РЦ переменного тока с непрерывным питанием и микропроцессорным путевым приемником;

увязка показаний светофоров осуществляется по рельсовой линии;

четырехзначная сигнализация проходных светофоров.

Частота питания РЦ была выбрана равной 174,38 Гц исходя из условий помехозащищенности, уменьшения длины кодовых комбинаций и обеспечения приемлемого затухания сигнала в РЛ для получения достаточно большой длины РЦ.

Контроль состояния РЛ осуществляет микропроцессорный путевой приемник. При фиксации освобождения или занятия РЦ приемник выполняет те же процедуры, что и приемник АБ-ЧКЕ. Это позволило обеспечить устойчивую работу РЦ длиной до 2500 м при изменении удельного сопротивления балласта в диапазоне 0,45…50 Ом·км. Приемник реализован в виде двухкомплектной структуры с проверкой идентичности работы комплектов.

Амплитуда сигнала на входе приемника свободной РЦ составляет примерно 3 В. На выходе приемника включено путевое реле нейтрального типа.

Для увязки показаний проходных светофоров используется двоичный восьмиразрядный модифицированный код Бауэра с кодовым расстоянием d=4, что позволяет использовать 16 сообщений и обеспечивает высокую защищенность от искажений.

Формирование сигналов осуществляется с применением двукратной фазоразностной модуляции. При этом в каждом сообщении организуется два параллельных фазовых подканала _ информационный (для передачи полезной информации) и синхроподканал (для передачи сигнала цикловой синхронизации и признака данного БУ). Для каждого пути двухпутного участка предусмотрено по 2 синхрогруппы, которые чередуются в смежных РЦ. Этим обеспечивается защита от пробоя изолирующих стыков и от влияния РЦ параллельного пути.

Демодуляцию и декодирование сигналов производит приемопередатчик, который подключается к РЛ через фронтовой контакт путевого реле только при свободной РЦ. При занятой РЦ он отключен и находится в режиме непрерывного самотестирования, что исключает накопление отказов. Приемопередатчик расшифровывает только те сообщения, синхрогруппа которых соответствует данному БУ. На выходе декодера включены три сигнальных реле, которые обеспечивают четырехзначную сигнализацию проходных светофоров (красный, желтый, желтый и зеленый, зеленый).

Формирование кодовых сигналов для передачи к предыдущему светофору и их модуляция также производятся приемопередатчиком.

Приемопередатчик реализован в виде троированной мажоритарной структуры. При рассогласовании в работе трех комплектов решение о правильности работы устройства в целом принимается методом голосования по большинству одинаково работающих комплектов.

АБ-Е1 обеспечивает работу микроэлектронной системы АЛС-ЕН повышенной значности и помехозащищенности и сопрягается с напольными устройствами системы АЛСН.

Микроэлектронная система автоблокировки АБ-Е2

В системе АБ-Е2 применяются тональные рельсовые цепи без изолирующих стыков (достоинства таких РЦ изложены в п. 2.2). Поэтому 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 организуются 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 информации 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 подключаются к рельсовой линии по концам блок-участка.

Методы контроля состояния рельсовой линии, а также методы формирования и обработки сигналов аналогичны методам, принятым в системе АБ-Е1. Отличие заключается в технической реализации узлов:

В системе АБ-Е2 путевой приемник и приемопередатчик конструктивно реализованы в виде общей моноблочной конструкции - микропроцессорном приемопередатчике МПП. Микропроцессорный приемопередатчик одной сигнальной установки:

контролирует состояния рельсовых цепей, относящихся к смежным блок-участкам и примыкающих к данной сигнальной точке;

в соответствии с поездной ситуацией и принадлежностью блок-участка кодирует информацию, формирует электрический сигнал и передает 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 предыдущей сигнальной точке;

формирует и через свои соответствующие выходы подает сигналы 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 сигнальной точке информацию о вступлении головы поезда на ограждаемый блок-участок (команда на включение сигнала АЛС).

Схема МПП реализована на устройствах с программируемой логикой. Для исключения опасных отказов применена дублированная структура с контролем синхронности работы параллельных каналов обработки данных. При рассогласовании их работы производится диагностика каждого канала и отключение неисправного.

Приемопередатчик формирует не только сигналы АЛС-ЕН, как в системе АБ-Е1, но и сигналы АЛСН. Причем производится контроль временных параметров передаваемого сигнала АЛСН. При искажении двух следующих подряд кодовых комбинаций их передача прекращается и выход 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 структурой, 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 принадлежности сообщения данному блок-участку) производится управление сигнальными реле; кроме того, осуществляется формирование кодовых комбинаций для питания рельсовых цепей предыдущего БУ и для передачи к предыдущей 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 контроля работы дублированной структуры, схема диагностики, кодер и модулятор 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) осуществляется настроечными перемычками через интерфейс входа U.

Выходная мощность передатчика рабочих сигналов составляет 60ВА. Порог срабатывания при контроле состояния рельсовой линии равен 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, используемых программой, сначала в «1», а затем в «0» с контролем правильности выполнения операции.

Тест ПЗУ заключается в подсчете контрольной суммы ПЗУ. Для этого содержимое ячеек памяти, занимаемых программой, суммируется, а затем сравнивается с контрольным значением.

Тест АЦП заключается в последовательной проверке правильности работы микросхем АЦП для трех эталонных значений входного напряжения: +5, 0 и -5В.

Если была обнаружена ошибка при тестировании, осуществляется перевод аппаратных средств в безопасное состояние.

Микропроцессорная унифицированная система автоблокировки АБ-УЕ

Система АБ-УЕ является в настоящее время наиболее совершенной системой единого ряда систем автоблокировки. Ее главной отличительной особенностью является унификация аппаратуры. Унификации подвергнуты методы технической реализации отдельных модулей, функциональные узлы, элементная база и конструкция. Это позволило сократить номенклатуру изделий, применить индустриальные методы обслуживания и ремонта устройств. Кроме того, в системе АБ-УЕ исключены электромагнитные реле и другие электромеханические приборы, применяется встроенная подсистема дистанционного контроля и диагностики аппаратуры, предусмотрена возможность дистанционного изменения настроек и технических параметров сигнальной точки. Путем изменения программного обеспечения система АБ-УЕ может быть настроена на реализацию функций и выполнение технологического алгоритма любой системы АБ с децентрализованным размещением аппаратуры.

Способы определения состояния рельсовой линии, защиты от помех тягового тока и повышения устойчивости работы РЦ при существенных изменениях сопротивления изоляции РЛ, а также методы формирования и обработки сигналов аналогичны способам, принятым в системе АБ-Е2.

Схемные решения и программное обеспечение системы АБ-Е2 усовершенствованы по сравнению с системами предыдущих модификаций на основе опыта их разработки и эксплуатации. Основные узлы приемопередатчика при использовании РЦ без изолирующих стыков выполняют следующие функции:

цифровой сигнальный процессор фильтрует и демодулирует сигналы контроля рельсовой линии (КРЛ) и производит их обработку; на основании сравнения напряжения на входе с пороговым напряжением и сравнения формы принятого сигнала с переданным принимает решение о состоянии "своей рельсовой цепи"; модулирует сигналы КРЛ и АЛС-ЕН; формирует сигналы АЛСН; контролирует соответствие выходных напряжений заданным значениям; тестирует АЦП;

микроконтроллер модуля управления получает от сигнального процессора информацию о величинах напряжений в рельсовых цепях и принятом кодовом сообщении; принимает решение о состоянии смежной рельсовой цепи на основании анализа величины напряжения, определения разрешенности принятой кодовой комбинации и соответствия принятой синхрогруппы заданной; управляет огнями светофора, контролирует целостность нитей ламп с выработкой соответствующих управляющих воздействий при их неисправности; формирует кодовые комбинации сигналов КРЛ, АЛС-ЕН и АЛСН; включает кодирование; обеспечивает перестройку сигнальной точки при смене направления движения поездов;

постоянное и оперативное запоминающие устройства хранят соответственно программы обработки данных и промежуточные результаты.

Кроме того, в состав приемопередатчика входят интерфейсы, шинный формирователь, усилители, схема контроля, модем и ряд других узлов.

Помимо приемопередатчика проходной сигнальной точки, разработаны две модификации для увязки АБ-УЕ со схемами входного светофора и устройствами станционной централизации. При этом перегонные и станционный приемопередатчики совместно с персональным компьютером объединены в сеть. Это позволило использовать одну пару проводов для организации работы автоблокировки и решения дополнительных задач по управлению и контролю. Так, с перегона на станцию в системе АБ-УЕ передается информация о поездном положении, показаниях светофоров, величине напряжения в рельсовых цепях, неисправностях аппаратуры сигнальных точек. Эта информация отображается на мониторе компьютера. С помощью этого компьютера на сигнальных точках перегона могут быть заданы значения напряжений сигналов КРЛ, АЛСН и АЛС-ЕН; кодовые сигналы АЛС-ЕН в зависимости от наличия временных ограничений скорости; переданы команды смены направления движения поездов.

Связь компонентов сети осуществляется через последовательные порты с использованием модемов. Каждый компонент сети имеет свой адрес. Причем каждый канал приемопередатчика выступает как самостоятельный компонент сети. Скорость передачи сообщений равна 4800 бит/с. Для предотвращения ошибок, вызванных отказами аппаратных средств или искажениями сообщений, принят ряд мер по обнаружению таких ошибок программным путем.

Конструктивно приемопередатчик реализован в виде модульной структуры, что существенно облегчает процесс его обслуживания, восстановления работоспособности системы и ремонта модулей.