6.5 Автоматическая локомотивная сигнализация алс-му
Назначение и основные функции системы
Автоматическая локомотивная сигнализация АЛС-МУ является современным средством для повышения безопасности движения в поездной и маневровой работе локомотива, а также улучшения условий ведения поездов.
Система АЛС построена на микроэлектронной элементной базе, позволяет значительно уменьшить габариты, энерго- и материалоемкость аппаратуры, повысить надежность работы устройств, упростить процесс проектирования, расширить функциональные возможности, а также сократить затраты на установку и обслуживание.
АЛС-МУ может выполнять следующие функции:
приема и дешифрации числовых кодовых сигналов от путевых устройств АЛСН и отображения их на локомотивном светофоре;
контроля и индикации параметров движения (фактической скорости, ускорения движения, пройденного пути, текущего времени);
расчета и индикации допустимой скорости движения в зависимости от конструктивных признаков локомотива и показаний локомотивного светофора;
контроля и индикации давления воздуха в тормозной магистрали локомотива;
контроля бдительности машиниста;
контроля скорости движения и экстренного торможения поезда при превышении допустимой скорости движения относительно скорости, определяемой согласно показаниям локомотивного светофора;
контроля скорости движения при приближении к напольному светофору с запрещенным показанием;
выключения режима тяги при выдаче сигнала на автостопное торможение;
приема сигналов от телеметрической системы контроля бодрости машиниста (ТСКБМ) и отмены воздействия на режим тяги локомотива при наличии признака бдительности машиниста при периодическом контроле бдительности;
выдачи акустического сигнала при срыве ЭПК и режиме экстренного торможения;
формирования сигналов работы локомотива для устройства регистрации;
исключения самопроизвольного (несанкционированного) движения локомотива;
исключения возможности движения при отключенном ЭПК и аппаратуре АЛС-МУ;
переключения режимов "маневровый/поездной";
введения и корректировки постоянных параметров, учитывающих конструктивные особенности локомотива (мотор-вагонного поезда);
диагностики и проверки работоспособности аппаратуры и контроля исправности элементов индикации при включении аппаратуры и во время работы локомотива;
работы по принципу "горячего" резервирования.
Аппаратура АЛС-МУ предназначена для работы на всех типах локомотивов в условиях наличия вибрации, пыли, электромагнитных полей и теплоизлучающих источников.
Принципы построения алс-му
Обеспечение функциональной безопасности и надежности аппаратно-программных средств аппаратуры АЛС-МУ основано на следующих технических решениях и принципах:
аппаратного резервирования 2х2 (два комплекта по два контроллера);
построения устройства обработки информации на базе универсальных микроЭВМ по двухканальному принципу с периодическим обменом информации для контроля синхронности и идентичности сигналов;
одновременной передачи входных сигналов в специализированную микроЭВМ к обоим обрабатывающиминформацию комплектам;
двухканальной обработки ответственной информации в блоке электроники;
применения схемы сравнения с контролем ее динамического режима работы и использования входных и выходных цепей с использованием гальванической развязки ответственных цепей;
обеспечения достоверности передачи информации в каналах связи с информационной и временной избыточностью;
постоянного тестирования аппаратных средств блока электроники;
электропитания каналов блока электроники от вторичныхисточников с гальванической развязкой и надежной работой при динамических изменениях напряжения первичных цепей питания;
модульного принципа построения аппаратуры блока электроники с исключением межмодульных соединений.
В блоке электроники АЛС-МУ требования безопасности и надежности обеспечиваются введением аппаратной избыточностис дублированием функциональных модулей.
Блок электроники АЛС-МУ имеет двухканальный принцип построения с двумя комплектами, один из которых находится в “горячем” резерве (рис. 6.18). С целью самоконтроля надежной работы он имеет генератор тестовых последовательностей, реализованный программно, для постоянного тестирования каналовс детальной проверкой состояния аппаратуры при нахождении системы в “фоновом” режиме.
Рис. 6.19. Структурная схема блока электроники АЛС-МУ
Блоком сравнения БС осуществляется потактовое сравнение выходной информации. При совпадении информации от каналов на выходе блока БС появляется частотный сигнал, который поступает на вход усилителя ЭПК и он в этом случае не оказывает воздействия на тормозную магистраль.
К системе подключаются два датчика пройденного пути и скорости, каждый к своему каналу блока электроники. Каждый датчик имеет свои автономные цепи питания от разных модулей вторичных источников питания.
Сигналы АЛСН, принимаемые приемными катушками, поступают через блок внешних соединений на вход входного устройства для фильтрации и детектирования.
Передача данных между блоками ввода и диагностики, а также электроники и индикации выполняется по последовательному интерфейсу (ИРПС и “токовая петля”).
Программное обеспечение системы АЛС-МУ
Программное обеспечение АЛС-МУ построено по модульному принципу. При появлении запроса прерывания управляющий программный модуль определяет источник этого запроса и его приоритет, в соответствии с этим вызывает соответствующий функциональный модуль обработки поступившего прерывания.
В системе реализовано два уровня прерывания: высокий и низкий. К прерываниям высокого уровня относятся прерывания, которые приходят с частотой 1 кГц от генератора и последовательного коммуникационного порта. Прерывания низкого уровня инициируются путем установки в единицу соответствующих бит-флагов в 1-миллисекундном прерывании.
В управляющем модуле имеется таймер текущего времени. В зависимости от его состояния устанавливаются запросы на обработку функциональных модулей соответствующих временных циклов: 8-миллисекундного, 32-миллисекундного. В управляющем модуле подсчитывается количество запросов, которые пришли от БС и после 56 циклов запроса формируется запрос на технологический цикл по диагностической обработке функциональных модулей.
Прерывания высокого уровня имеют равный приоритет и выполняются в порядке очередности их поступления с приоритетом относительно прерываний низкого уровня. При поступлении прерывания низкого уровня программа первоначально анализирует наличие запроса на вызов 8-миллисекундного цикла обработки прерывания, потом 32-миллисекундного цикла, а затем технологического цикла.
В технологическом цикле выполняется проверка работоспособности усилителя ЭПК, блока индикации и датчиков пути, а также скорости.
По окончании процедуры обработки прерываний выполняется тестирование аппаратных средств: ОЗУ, ПЗУ и регистров контроллера. При поступлении сигнала прерывания тестирование останавливается и после обработки прерывания выполнение “фонового” теста продолжается из того места, где он был прерван.
Обеспечение безопасности программных средств блока электроники АЛС-МУ основано на использовании одинаковых программ в обоих комплектах обработки информации. Отсутствиеошибок ПО определяется следующим образом:
моделированием технологических ситуаций в составе аппаратуры;
модульной организацией ПО;
возможностью контроля выполнения программы блоком ввода и диагностирования, а также аппаратными средствами.
Состав аппаратуры АЛС-МУ
В состав аппаратуры АЛС-МУ (рис. 6.19) входят:
блок электроники локомотивный (БЭЛ-МУ);
блок индикации локомотивный горизонтальный (БИЛ-ПГ);
блок индикации локомотивный вертикальный (БИЛ-ПВ);
датчик пути и скорости (ДПС-50);
блок регистрации (БР) и кассета регистрации;
преобразователь давления (ПД);
блок ввода и диагностики (БВД-М)
фильтр питания (ФП).
Блоки электроники, индикации, регистрации, преобразовательдавления располагаются в кабине машиниста. Датчик пути и скорости установлен на буксе колесной пары.
Блок ввода и диагностики - сервисное устройство, предназначенное для ввода/считывания массива постоянных характеристик РПЗУ блока электроники, контроля и диагностикиАЛС-МУ. Он имитирует следующие сигналы:
ПД – преобразователь давления;
БР – блок регистрации;
БИЛ-ПГ (БИЛ-ПВ) – блок индикации локомотивный горизонтальный (вертикальный;
БВД-М – блок ввода и диагностики
ФП – фильтр питания;
БЭЛ-МУ – блок электроники локомотивный;
ЭПК – электропневматический клапан;
ТСКБМ – телеметрическая система контроля бдительности машиниста;
ПК1, ПК2 – локомотивные приемные катушки;