Устройство контроля рельсовых цепей, устройство управления и система автоблокировки
Технические решения относятся к средствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте и составляющим их устройствам, в частности к системам автоблокировки, предназначенным для интервального регулирования и обеспечения безопасности движения поездов на перегонах. Устройство контроля рельсовых цепей содержит блок обработки информации (БОИ КРЦ), на первый вход которого поступают сигналы от рельсовых цепей (РЦ), на второй - низкое напряжение питания, выход и порт ввода/вывода подключены соответственно к первому входу и порту ввода/вывода усилителя мощности (УМ) соединительными устройствами, на второй вход УМ поступает низкое напряжение питания, на третий - высокое, с выхода УМ передают сигналы в РЦ, причем не менее одного соединительного устройства выполнено на объединительной плате. БОИ КРЦ, УМ и объединительная плата могут быть установлены в едином корпусе. Устройство управления (УУ) содержит первый блок обработки информации (БОИ1), каждый, требующий электрической развязки, контакт порта межканального обмена которого подключен к соответствующему контакту порта межканального обмена БОИ2 через соответствующее устройство гальванической развязки, первые информационные порты БОИ1 и БОИ2 являются соответственно первым и вторым информационными портами УУ, а вторые информационные порты БОИ1 и БОИ2 - соответственно третьим и четвертым информационными портами УУ, БОИ1 и БОИ2 выполнены с возможностью подачи необходимого напряжения питания. Система автоблокировки, выполненная с возможностью подачи необходимого напряжения питания на требующие питания устройства, содержит выполненное, как описано выше, устройство управления, первый и второй информационные порты которого подключены к шине верхнего уровня, а третий и четвертый информационные порты - к шине нижнего уровня, к которой подключены посредством своего информационного порта не менее одного устройства контроля рельсовых цепей, преобразователь сигнала электрической централизации, устройство межстанционной связи, каждое из которых имеет информационный вход и выход. 3 н.п.ф..
Предлагаемые в качестве полезных моделей технические решения относятся к средствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте и составляющим их устройствам, в частности к системам автоблокировки, предназначенным для интервального регулирования и обеспечения безопасности движения поездов на перегонах. Системы, характеризующиеся контролем целостности и свободности участков пути посредством рельсовых цепей тональной частоты без изолирующих стыков, имеют надежный алгоритм формирования модели поездной ситуации по сигналам от рельсовых цепей и/или по координатам поездов и предназначены для передачи на локомотив сигналов с помощью путевых светофоров, каналов АЛСН и/или АЛС-ЕН.
Ближайшими аналогами предлагаемых технических решений являются система автоблокировки с тональными рельсовыми цепями, централизованным размещением аппаратуры и дублирующими каналами передачи информации микропроцессорная (41571-00-00 РЭ, ОАО «Ижевский радиозавод»), а также входящие в ее состав устройство управления и устройство контроля рельсовых цепей. Система автоблокировки содержит устройство управления и подключенные к нему по системной шине нижнего уровня исполняющие устройства. Устройство управления (УУ) содержит два функционально независимых блока обработки информации, соединенных портами межканального обмена и подключенных через соответствующие фильтры к входу питания УУ. Каждый из блоков обработки информации подключен к шине верхнего уровня для получения/передачи информации внешним устройствам (например, к диспетчерскому пункту), а также к шине нижнего уровня для осуществления управления, контроля и диагностики исполняющих устройств (в том числе устройство контроля рельсовых цепей). Недостатком устройства управления и системы автоблокировки является необходимость отключения всей системы при отказе одного из блоков обработки информации.
Устройство контроля рельсовых цепей (КРЦ) содержит блок обработки информации (БОИ), на который поступают команды по внутрисистемной шине, питающее напряжение и сигналы из рельсовой цепи (РЦ), от БОИ передают сформированные сигналы в РЦ через усилитель мощности (УМ). Блок КРЦ и УМ связаны также посредством Портов Ввода/вывода для контроля и коррекции работы УМ. На другие входы УМ подают также низкое и высокое напряжение питания. Питание на блок КРЦ и УМ, а также сигналы из/в РЦ могут подавать через соответствующие фильтры. Соединение блока обработки информации КРЦ и УМ осуществляется посредством соединительных устройств (кабелей), чувствительных влиянию электромагнитных помех, что снижает качество и точность передаваемой информации. Кроме того, в системах обычно используется множество устройств КРЦ, что обуславливает большие габариты системы.
Целью полезной модели является также создание компактного устройства КРЦ, позволяющего без потерь и искажений передавать информацию между блоком КРЦ и УМ.
Целью полезной модели является создание УУ и системы автоблокировки, обеспечивающих возможность ремонта УУ без отключения системы, что повысит безопасность движения на перегоне.
Цель достигается в устройстве контроля рельсовых цепей тем, что не менее одного соединительного устройства для подключения блока обработки информации к усилителю мощности реализовано на объединительной плате. На первый и второй входы блока обработки информации поступает соответственно сигналы от РЦ (для их контроля) и низкое питающее напряжение, а выход подключен соединительным устройством к первому входу усилителя, через выход которого передают сформированные блоком сигналы для РЦ. Порт ввода/вывода блока подключен соединительным устройством к Порту ввода/вывода усилителя для контроля и коррекции его работы. На второй и третий входы усилителя подают соответственно низкое и высокое напряжение питания. Исключение кабельных соединений позволяет повысить надежность работы устройства, а также уменьшить его габариты. Кроме того, объединение в единый конструктив блока обработки информации и усилителя мощности посредством объединительной платы позволяет реализовать все функции управления и контроля РЦ в одном устройстве.
Предпочтительно, чтобы сигналы от РЦ поступали на первый вход БОИ КРЦ через первый фильтр, напряжение питания на вторые входы БОИ КРЦ и УМ - через второй фильтр, напряжение питания на третий вход УМ - через третий фильтр, а сигналы в РЦ с выхода УМ - через четвертый фильтр. При этом подключение фильтров к блоку и усилителю осуществляется соответствующими соединительными устройствами, выполненными на объединительной плате. Использование второго фильтра для питания блока и усилителя также позволяет уменьшить габариты устройства.
Предпочтительно, чтобы устройство контроля рельсовых цепей установлено в отдельном корпусе. В качестве корпуса могут использовать любые стандартные изделия, выпускаемые Российскими либо зарубежными фирмами (например, крейты для аппаратуры шкафов монтажных серии VARISTAR фирмы SchrOFF (DE)).
Цель достигается в системе автоблокировки с устройством управления, содержащем первый и второй блоки обработки информации (БОИ1 и БОИ2), тем, что каждый, требующий гальванической (электрической) развязки, входной или выходной контакт порта межканального обмена БОИ1 подключен к соответствующему контакту (выходному или входному) порта межканального обмена БОИ2 через соответствующее устройство гальванической развязки. При этом каждый из блоков подключен к шине верхнего уровня для получения/передачи информации внешним устройствам, а также к системной шине нижнего уровня (внутрисистемной шине). Устройство выполнено с возможностью подачи питания на БОИ1 и БОИ2. Система содержит также подключенные к системной шине нижнего уровня исполняющие устройства - не менее одного устройства контроля рельсовых цепей, преобразователь сигнала электрической централизации, устройство межстанционной связи - каждое из которых имеет информационный вход и выход. Все устройства системы выполнены с возможностью подачи на них необходимого стабилизированного напряжения питания.
Предпочтительно, чтобы УУ содержал фильтр, к первому и второму выходам которого подключены соответствующие блоки обработки информации, а вход является входом питания УУ.
Предпочтительно, чтобы в системе автоблокировки устройство контроля рельсовых цепей было выполнено, как описано выше.
Таким образом, гальваническая развязка обеспечивает возможность замены вышедшего из строя блока обработки информации без отключения второго, а, следовательно, система автоблокировки остается в рабочем режиме.
Далее состав и работа устройства управления и устройства контроля рельсовых цепей будут описаны в предпочтительных вариантах в составе системы автоблокировки.
На Фиг. приведена структурная схема системы автоблокировки с устройствами управления и контроля рельсовых цепей в предпочтительном варианте.
В предложенном составе система обеспечивает регулирование рельсовыми цепями на участке железнодорожного перегона.
Система автоблокировки, изображенная на Фиг., содержит устройство управления 1 (УУ), первый и второй информационные порты (ИнфП1 и ИнфП2) которого подключены к шине верхнего уровня (Ш1), а третий и четвертый информационные порты (ИнфП3 и ИнфП4) - к шине нижнего уровня (Ш2), к которой подключено посредством его информационного порта (Инф.П.) каждое из исполняющих устройств - устройство контроля рельсовых цепей 2 (КРЦ), преобразователь сигнала электрической централизации 3 (ИЭЦ), устройство межстанционной связи 4 (ИСС). Информационные входы и выходы (инф. вх. и инф. вых) исполняющих устройств предназначены для связи с внешними устройствами и системами. В состав системы могут входить и другие исполнительные устройства.
УУ включает первый блок обработки информации 5 (БОИ1 УУ) и второй БОИ 6 (БОИ2 УУ). Каждый из выходных контактов порта межканального обмена одного блока подключен к входной цепи соответствующего устройства гальванической развязки 7 (ГР), общий провод этой цепи подключен к общему контакту порта этого же блока, а выходная цепь этого ГР подключена к соответствующему входному контакту порта межканального обмена другого блока, общий провод этой цепи подключен к общему контакту порта этого же блока. Первые информационные порты (инф. порт) БОИ1 и БОИ2 являются ИнфП1 и ИнфП2. УУ соответственно, а вторые инф. порты БОИ1 и БОИ2 - ИнфП3 и ИнфП4 УУ соответственно. К входу питания УУ (Питание) подключен фильтр УУ 8 (Фуу), к первому и второму выходам которого подключены соответственно входы БОИ1 и БОИ2.
Устройство КРЦ содержит блок обработки информации 9 (БОИ КРЦ), первый вход (Вх1) которого подключен к инф. вх. КРЦ через первый фильтр 10 (Ф1) КРЦ, второй вход (Вх2) - к первому входу питания (пит.1) КРЦ через второй фильтр 11 (Ф2), выход (Вых) - к первому входу (Вх1) усилителя мощности 12 (УМ), порт ввода/вывода - к порту ввода/вывода УМ (Порт вв/выв), инф. порт БОИ КРЦ является Инф.П. устройства КРЦ. В УМ второй вход (Вх2) подключен к пит.1 КРЦ через Ф2, третий вход (Вх3) - к второму входу питания (пит.2) КРЦ через третий фильтр 13 (Ф3), а выход - к инф. вых. КРЦ через четвертый фильтр 14 (Ф4) КРЦ.
Соединение всех входящих в КРЦ устройств (БОИ КРЦ и УМ между собой, а также их соединение с фильтрами) осуществляется путем подключения их входов, выходов и портов к соответствующим разъемам на объединительной плате 15 (ОП), на которой выполнена необходимая разводка для образования соединительных устройств и получения описанной выше схемы КРЦ. Таким образом, КРЦ представляет собой единую конструкцию - устройство, удобное для сборки и обслуживания при эксплуатации, занимающее минимальный объем за счет исключения кабельных соединений, а также подачи питания на БОИ КРЦ и УМ через один общий Ф2.
Для работы системы на вх. пит. УУ, на вход пит.1 КРЦ (через Ф2 к УМ и БОИ КРЦ), а также на входы питания ИЭЦ 3, ИСС 4 (на Фиг. не показаны) подают низкое (24 В) стабилизированное напряжение питания, на вход пит.2 КРЦ (через Ф3 к УМ) - высокое (350 В). Схемы организации питания широко известны, не являются предметом заявки, поэтому не описаны.
Исполняющие устройства предназначены для сбора, обработки информации (через Инф. вх.) от устройств и систем на перегоне и ее передачи (через Инф.П.) на УУ, от которого получают управляющие команды для исполнения или трансляции (через Инф. вых.).
УУ предназначено для выполнения логических зависимостей на основании информации от исполняющих устройств (в том числе о состоянии этих устройств), управляющих команд, получаемых по Ш1 от внешних устройств (например, от диспетчерского центра, службы автоматики и телемеханики через преобразователь интерфейсов, от автоматизированного рабочего места дежурного по станции - АРМ ДСП и др.), формирования управляющих команд для исполняющих устройств и информационных данных для внешних устройств. При этом информация по Ш1 и Ш2 поступает одновременно на БОИ1 УУ и БОИ2 УУ, представляющие собой два двухканальных независимых блока обработки информации. Один блок является активным (обрабатывает данные и формирует выходные сигналы), другой находится в «горячем» резерве (в режиме готовности к замещению активного блока), т.е. является пассивным. При любом сбое или отказе активного блока, происходит переключение активности блоков, т.е. пассивный блок становится активным, а сбойный блок инициализируется и переходит в «горячий» резерв. При сбое или отказе пассивного блока переключения активности блоков не происходит. Информация о сбое или отказе отображается на панели индикации УУ, а также на внешних устройствах.(например, на АРМ ДСП). В этом случае выключают отказавший блок и заменяют его на исправный. При этом для отсоединения порта межканального обмена отказавшего блока необходимости отключения исправного не возникает за счет соединения каждого из незащищенных контактов для передачи дискретных сигналов БОИ1 УУ и БОИ2 УУ через соответствующие устройства ГР. В качестве каждого из устройств ГР для каждой цепи дискретных сигналов порта межканального обмена в данной реализации полезной модели используют оптопару. При этом входная цепь (вход) оптопары подключена к выходному контакту порта одного из БОИ, а ее общий провод (первый общий провод) - к общему контакту порта этого же БОИ, выходная цепь (выход) оптопары подключена к соответствующему входному контакту порта другого БОИ, а ее общий провод (второй общий провод) - к общему контакту порта этого БОИ.
В качестве устройств ГР возможно также использование, например, набора оптопар.
Заметим, что некоторые контакты порта межканального обмена могут не требовать защиты, т.к. гальваническая развязка соответствующих цепей дискретных сигналов осуществлена в одном из блоков. Например, в БОИ1 установлена оптопара, входная цепь которой подключена к выходной цепи БОИ1, а ее общий провод - к общей цепи БОИ1, выходная цепь оптопары подключена к выходному контакту порта БОИ1, а ее общий провод подключен через общий контакт порта БОИ1 к общему контакту порта БОИ2. Входные контакты БОИ1 могут быть защищены установкой оптопары, подключенной аналогично к соответствующему выходному контакту БОИ2. Таким образом, функции блока ГР частичного переносят на платы БОИ1 и/или БОИ2. Оптопары на платах в этом случае могут выполнять и другие функции (например, служить усилению выходного сигнала).
Для безопасного отключения входа питания, первого и второго инф. портов перед ними в схему каждого из блоков включены соответствующие гальванические развязки, организованные по известным схемам. Например, ГР на входе питания служит трансформатор.
КРЦ предназначено для контроля свободности участка РЦ, а также генерирования кодов локомотивной сигнализации по командам от УУ. Основные функции БОИ КРЦ:
- генерирование сигналов контроля рельсовой линии (КРЛ) и передачу их к РЦ - через вых БОИ КРЦ, УМ, ф4, инф. вых КРЦ;
- формирование группового сигнала РЦ, передачу его к РЦ - через вых БОИ КРЦ, УМ, Ф4, инф. вых КРЦ;
- прием, демодуляцию, логическую обработку сигналов КРЛ от двух смежных рельсовых цепей - через инф. вх. КРЦ, Ф1, вх.1;
- определение «свободности-занятости-целостности» рельсовых линий за счет контроля уровней сигналов и кодов, передаваемых по ним - через инф. вх. КРЦ, Ф1, вх.1;
- контроль исправности и сохранения параметров в заданных пределах входных приемных цепей, а также контроль соответствия входных сигналов УМ заданным параметрам - через порт вв/выв.
ИЭЦ является интерфейсным устройством, предназначен для увязки системы автоблокировки с подключенными к нему через Инф. вх. и Инф. вых релейными устройствами электрической централизации или другими релейными устройствами железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ)..
ИСС предназначено для информационно-логического объединения с другой территориально удаленной системой автоблокировки, образующей вместе с описываемой системой единый комплект системы автоблокировки. Устройство имеет соответствующий интерфейс для подключения к шине Ш2 и встроенный модем, подключаемый к инф. вх. и инф. вых. ИСС. Основной функцией ИЭЦ является функция удаленного моста межсетевого взаимодействия технологических процессов систем с фиксированной маршрутизацией.
Несмотря на то, что технические решения показаны и описаны на примере их конкретных реализации, следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема полезной модели, определенных приведенной в заявке формулой полезной модели.
1. Устройство контроля рельсовых цепей, содержащее блок обработки информации (БОИ КРЦ), на первый вход которого поступают сигналы от рельсовых цепей (РЦ), на второй - низкое напряжение питания, выход и порт ввода/вывода подключены соответственно к первому входу и порту ввода/вывода усилителя мощности (УМ) соединительными устройствами, на второй вход УМ поступает низкое напряжение питания, на третий - высокое, с выхода УМ передают сформированные блоком обработки информации сигналы в РЦ, отличающееся тем, что не менее одного соединительного устройства выполнено на объединительной плате.
2. Устройство контроля рельсовых цепей по п.1, отличающееся тем, что БОИ КРЦ, УМ и объединительная плата установлены в едином корпусе.
3. Устройство контроля рельсовых цепей по п.1, отличающееся тем, что сигналы от РЦ поступают на первый вход БОИ КРЦ через первый фильтр, напряжение питания на вторые входы БОИ КРЦ и УМ - через второй фильтр, напряжение питания на третий вход УМ - через третий фильтр, а сигналы в РЦ с выхода УМ - через четвертый фильтр.
4. Устройство контроля рельсовых цепей по п.3, отличающееся тем, что фильтры подключены к БОИ КРЦ и УМ соединительными устройствами, реализованными на объединительной плате.
5. Устройство управления (УУ), содержащее первый блок обработки информации (БОИ1), порт межканального обмена которого подключен к порту межканального обмена второго блока обработки информации (БОИ2), первые информационные порты БОИ1 и БОИ2 являются соответственно первым и вторым информационными портами УУ, а вторые информационные порты БОИ1 и БОИ2 - соответственно третьим и четвертым информационными портами УУ, БОИ1 и БОИ2 выполнены с возможностью подачи необходимого напряжения питания, отличающееся тем, что каждый требующий электрической развязки контакт порта межканального обмена БОИ1 подключен к соответствующему контакту порта межканального обмена БОИ2 через соответствующее устройство гальванической развязки.
6. Устройство управления по п.5, отличающееся тем, что дополнительно содержит фильтр, к первому и второму выходам которого подключены соответствующие блоки обработки информации, а на вход подают необходимое напряжение питания.
7. Система автоблокировки, выполненная с возможностью подачи необходимого напряжения питания на требующие питания устройства, содержащая устройство управления, первый и второй информационные порты которого подключены к шине верхнего уровня, а третий и четвертый информационные порты - к шине нижнего уровня, к которой подключены посредством своего информационного порта не менее одного устройства контроля рельсовых цепей, преобразователь сигнала электрической централизации, устройство межстанционной связи, каждое из которых имеет информационный вход и выход, отличающаяся тем, что устройство управления выполнено по п.5.
8. Система автоблокировки по п.7, отличающаяся тем, что устройство контроля рельсовых цепей выполнено по п.1.
