Admin

Аппаратура бесконтактного автоматического контроля АБАКС

Ю.Ю. Пусвацет, заведующий отделом УО ВНИИЖТ

В 1997 г. специалистами Уральского отделения ВНИИЖТа при активном участии Свердловской дороги была разработана аппаратура бесконтактного автоматического контроля стрелки АБАКС. С 2000 г. аппаратура внедряется на сети дорог в рамках выполнения программы повышения безопасности движения поездов. Данной публикацией разработчики начинают цикл статей; раскрывающих принципы действия электрических схем аппаратуры, ее увязки с железнодорожной автоматикой, перспективы дальнейшего развития. Надеемся, что опубликованная информация поможет электромеханикам СЦБ и работникам РТУ дистанций более грамотно подойти к вопросу эксплуатации аппаратуры АБАКС.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

АБАКС состоит из напольного и постового оборудования. Функциональная схема напольной части аппаратуры представлена на рис. 1. Она состоит из двух датчиков прилегания остряков (ДПО), устанавливаемых в шейках рамных рельсов, и блока контроля прилегания остряков (БКПО). Блок контроля содержит следующие основные узлы: задающий автогенератор ЗГ; формирователь импульсов Ф; транзисторные ключи ТК+ и ТК— с подключенными к ним датчиками контроля прилегания остряков Д+ и Д— соответственно в плюсовом и минусовом положении стрелки; компараторы К+ и К—; схемы сравнения импульсов по длительности (дискриминаторы по длительности) ДД+ и ДД—; регулируемые одновибраторы РО+ и РО—;
схему контроля СК; схему логики Л; схемы выходных усилителей ВУ; схему индикации И.

Напольная часть аппаратуры работает следующим образом. Формирователь импульсов Ф в блоке БКПО вырабатывает короткие импульсы (2) длительностью 2...4 мкс, являющиеся синхронизирующими для всей схемы, с частотой F3 (1) задающего генератора ЗГ. Импульсы (2) на короткое время открывают транзисторные ключи ТК. При этом в параллельных колебательных контурах, образованных катушками датчиков с разомкнутой магнитной системой и конденсаторами схемы, возбуждаются затухающие гармонические колебания (3) с частотой возбуждения FB~ 100F3. Причем длительность затухания колебаний в каждом контуре зависит от расстояния между чувствительной стороной катушки датчика и ферромассои остряка стрелочного перевода. Указанное объясняется изменением параметров контура ввиду изменения величины вносимых в него потерь за счет изменения расстояния между разомкнутым магнитопроводом датчика и поверхностью ферромассы остряка.

Затухающие колебания подаются соответственно на входы компараторов К, которые формируют контрольные импульсы (4). Длительность контрольных импульсов (4) на выходе компараторов К определяется длительностью затухания колебаний в контуре и соответствует расстоянию между чувствительной стороной катушки датчика и остряком стрелочного перевода. Импульс контроля подается на один из входов схемы сравнения импульсов по длительности ДД, на второй вход которого подается опорный импульс (5), вырабатываемый регулируемыми одновибраторами РО.

Регулируемые одновибраторы запускаются короткими импульсами (2) формирователя Ф синхронно с запуском схемы возбуждения колебаний на ТК. Длительность опорных импульсов (5) РО определяет расстояние между остряком и рамой, при котором включится сигнализация контроля отжима (отставания) остряка. Схемы ДД сравнивают импульсы от компараторов (4) и одновибраторов (5) по длительности и вырабатывают сигналы отжима (отставания) остряка, которые подаются в схему логической обработки Л.

Блок контроля БКПО содержит также схему контроля СК, обеспечивающую контроль целостности соединительных линий к датчикам, исправность самих датчиков и контроль прижатия металлических масс вплотную к датчикам. Последний контроль необходим в случаях, когда попавшая в полость между остряком и рамой металлическая стружка или окалина может быть прижата к датчику и определена схемой как наличие остряка в зоне контроля (ближе 4 мм при фактическом зазоре более 4 мм).

Схема логической обработки сигналов Л от дискриминаторов ДД и схема контроля СК управляют выходными усилителями ВУ и схемой индикации И. Схема индикации показывает положение стрелки (плюсовое или минусовое) при нормативном прилегании остряка (ближе 4 мм) и включает индикацию отжима при отходе остряка от рамы на 4 мм и более.

На корпусе блока установлены четыре клеммы для подключения датчиков, две для подключения питания— ± 24 В (на функциональной схеме не показана) и по одной клемме для подключения входа «4Д», выхода «Отжим» и выхода «РКЦ».

Вход «4Д» был предусмотрен для возможного группового подключения блоков контроля по схемам параллельного или последовательного соединения. При этом экономились жилы кабеля для подключения, так как выходной сигнал отжатия (отставания) остряков выдавался на пульт от группы оборудованных стрелок. Однако такой сигнал не нес информацию о том, на какой конкретно стрелке произошел отжим. Электромеханику приходилось выходить на поле и открывать последовательно все муфты с БКПО группы стрелок, чтобы по индикации на блоках определить сработавший. По этой причине от использования входа «4Д» с 2001 г. отказались.


Выход «Отжим» является основным для подключения к пульту сигнализации АБАКС-ДСП на посту ЭЦ. Выход «РКЦ» был предусмотрен для управления размыканием контрольной цепи стрелки. Практически он дублирует состояния выхода «Отжим», кроме сигналов неисправности датчиков и схемы (прерывистые сигналы), и при любой неисправности обесточивает выходную цепь. В настоящее время выход «РКЦ» не используется при подключении, но может быть задействован при неисправности выхода «Отжим».

На рис. 2 представлена диаграмма, поясняющая работу напольной части аппаратуры. Затухающие колебания, возбуждаемые в контуре, следуют с периодичностью импульсов T3=1/F, формирователя. В зависимости от расстояния S между остряком и рамным рельсом формируются импульсы контроля на одном из входов схемы сравнения длительности импульсов тик, и на другой вход подаются образцовые импульсы длительностью т0. При этом, если длительность импульсов т0 больше или равна длительности тик, внешние цепи выходных усилителей ВУ находятся под током. При отставании остряка от рамного рельса на расстояние 4 мм и более по сигналам схем сравнения импульсов по длительности ДД срабатывает схема логики Л, и в момент времени tOTK внешние цепи ВУ обесточиваются.

На рис. 3 представлена диаграмма, поясняющая расчет разрешающей способности аппаратуры. Допустим частота задающего автогенератора F3=800 Гц, тогда частота возбуждения колебаний в параллельных контурах, образованных катушками датчиков и конденсаторами схемы, FB~100F3=80 кГц. Для упрощения расчета будем считать, что частота FB не изменяется в процессе затухания колебаний. Схема настраивается таким образом, чтобы при нахождении ферромассы остряка на расстоянии 4 мм от чувствительной стороны катушки датчика длительность затухания колебаний в контуре составляла приблизительно 1/5 часть от периода Т„ Период Т3= 1 /F3= 1 /800= 1,25*10-3 с. Период колебаний TB=1/FB=1/80 000=12,5-10"6 с. Количество периодов колебаний Тв, укладывающихся в 1/5 периода Т3, Кв=Т3/5-Т = 1,25-10-3/5-12,5-10"6=20.

При нахождении ферромассы остряка на расстоянии 4 мм от чувствительной стороны катушки датчика на один из входов схемы сравнения импульсов по длительности ДД (см. рис. 1) поступают контрольные импульсы длительностью тИК1. При уменьшении расстояния между чувствительной стороной катушки датчика и ферромассой остряка, соответствующего уменьшению длительности затуханий на один период колебаний, формируется импульс контроля длительностью тИК2- При этом Кв=20— 1=19 периодов Тв и, соответственно, получаем Кв=20+1=21 период Тв.

Таким образом, разрешающая способность аппаратуры соответствует изменению длительности затухании на один период FB. В узкой зоне контроля зависимость между длительностью затухания колебаний и расстоянием от ферромассы остряка до чувствительной стороны катушки датчика можно принять пропорциональной.


Пульт сигнализации для дежурного по станции АБАКС-ДСП (рис. 4) состоит из следующих узлов: 10 индикаторных ячеек ИЯ1-ИЯ10; диодов развязки VD1—VD10; тумблеров отключения звуковой сигнализации раздельно по каждой ячейке SA1—SA10; платы задержки срабатывания звукового сигнала ПЗС; платы звукового генератора ЗГ; тумблера отключения задержки срабатывания звукового сигнала ТЗ; звукового излучателя ЗИ; источника питания постоянного тока 24 6 (питает не только схему пульта, но и напольную часть аппаратуры).

Входные сигналы от напольной части оборудования поступают через гнезда разъема (Вх1—Вх10) к индикаторным ячейкам. На входах индикаторных ячеек включены х>птроны развязки для обеспечения помехозащищенности пульта. Каждая индикаторная ячейка имеет на передней панели пульта светодиодный индикатор отжима остряка, обозначенный отжим . Выходы ячеек объединены через развязывающие диоды и тумблеры отключения звуковой сигнализации и подключены к входу платы задержки звукового сигнала ПЗС. Звуковой сигнал вырабатывается генератором ЗГ и воспроизводится пьезокерамическим излучателем ЗИ.


В исходном состоянии и отсутствии отжимов или отставания остряков стрелок, оборудованных АБАКС, от рамы входные оптроны индикаторных ячеек обтекаются током от напольной части аппаратуры. Таким образом, контролируется целостность соединительных линий от напольного до постового оборудования. При отходе остряка от рамы любой из оборудованных АБАКС стрелок обесточивается входной оптрон ячейки, и на ней включается светодиодный индикатор "отжим". Через соответствующий диод VD и тумблер SA сигнал передается на плату задержки включения звукового сигнала ПЗС. С выдержкой времени примерно 10 с плата ПЗС запускает звуковой генератор ЗГ, и пьезокерамический излучатель ЗИ воспроизводит сигнал тональной частоты.

Следует отметить, что сигнализация на пульте включается всякий раз, когда стрелка переводится из одного крайнего положения в другое. Частое включение звука при большом количестве оборудованных АБАКС стрелок могло бы дестабилизирующим образом влиять на работу дежурного по станции. В связи с этим в схему и введена задержка включения звукового сигнала. В то же время при проверке работоспособности аппаратуры электромеханик имеет возможность отключить задержку звукового сигнала тумблером ТЗ. Светодиодная индикация на ячейках не отключается.


Типовое подключение напольной части аппаратуры к пульту показано на рис. 5. При таком включении по двум жилам от пульта АБАКС-ДСП на поле подается питание 24 В постоянного тока. Питание параллельно подключается на все блоки контроля прилегания остряков БКПО. К каждому блоку подключены по два датчика контроля прилегания остряков соответственно для контроля при плюсовом и минусовом положениях стрелки. Блоки располагаются в универсальных кабельных муфтах УПМ-24 в непосредственной близости к стрелочному переводу и электроприводу и подключаются по выделенным жилам кабеля СЦБ к пульту АБАКС-ДСП через специальный разъем. От каждого блока БКПО к пульту на входы Вх1—Вх10 разъема подключены контрольные линии, по одной от каждого блока. Таким образом, при оборудовании аппаратурой АБАКС 10 стрелок от поста ЭЦ на поле должно выводиться 12 жил кабеля СЦБ. Если к пульту подключены пять оборудованных стрелок, то пять неиспользуемых ячеек пульта (он рассчитан на 10 стрелок) отключаются замыканием их входов на минус встроенного источника питания 24 В от ответной части разъема. В этом случае от поста на поле должны быть выведены семь жил кабеля СЦБ. Таким же образом определяется количество жил кабеля при подключении другого числа стрелок, однако экономически целесообразно подключение 10 стрелок на пульт.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin