6.2. Электронные централизации

Реализация функций ЭЦ на бесконтактных элементах требует нетрадиционного подхода к разработке схемного обеспечения. Так, в релейных системах вопросы исключения опасных отказов решаются применением реле первого класса, у которых обмотки конструктивно выполнены отдельно, территориально разнесены, а расстояния между клеммами (контактами) достаточны, чтобы не учитывать возможность их смыкания. В бесконтактных системах вследствие малых размеров логических операторов очень остро встает вопрос приведения их в безопасное состояние в результате межвиткового пробоя, сообщения между обмотками, входными и выходными клеммами и дорожками печатных плат, а также пробоя транзисторов и диодов.

В этом отношении в наиболее благоприятных условиях находится маршрутный набор, схемы которого не связаны с обеспечением безопасности движения поездов. Поэтому первые разработки электронных ЭЦ в нашей стране начинались с бесконтактного маршрутного набора (БМН). Они были предложены вначале ЛИИЖТом, а затем ГТСС и находились в опытной эксплуатации в ряде установок БМРЦ.

В качестве логических операторов набора разработки ЛИИЖТа использовались универсальный транзисторный элемент, реализующий функцию Вебба (ИЛИ-НЕ), диодная матрица на три входа (И), статический триггер (ПАМЯТЬ), тиристор (ПАМЯТЬ). Для сопряжения БМН с исполнительной группой реле в необходимых случаях применялся двухкаскадный инверторный усилитель. БМН полностью использовал логику релейных схем и по аналогии содержал триггеры: кнопочные, направления, противоповторные, вспомогательные и стрелочные управляющие. Схемы были оформлены в блоки НМI, НМII, НПМ, НСО, НСС, НН и общий НБО (включение питания, вспомогательное управление, отмена маршрута).

В качестве примера рассмотрим схему противоповторного триггера (рис. 6.1). В нормальном состоянии на входы диодной матрицы от шин направления ШН и кнопочной КНШ поступает плюс источника питания (логический нуль) и все падение напряжения приходится на резистор R. При нажатии начальной кнопки срабатывает кнопочный триггер, а затем триггер направления, входы диодной матрицы оказываются заперты отрицательным потенциалом (сигналами "1"), в результате на управляющий вход противоповторного триггера поступает сигнал "1", и он "опрокидывается". С инверсного выхода МПТ в удобной форме сигнал подается в схемы контрольно-секционных и сигнальных реле, а с прямого  в схему соответствия. После срабатывания сигнального реле триггер возвращается в исходное состояние (ср. с рис. 5.12).

Р ис. 6.1. Схема противоповторного триггера

Основу БМН разработки ГТСС составляли интегральные микросхемы серии К-194 (диодно-транзисторные логические элементы И-НЕ), в нем использовался несколько отличный от релейных схем алгоритм и содержались блоки НМ, НПМ, НСО и НСС.

Зарубежная и отечественная практика проектирования и эксплуатации электронных централизаций свидетельствует о том, что задача безопасного функционирования исполнительной части может быть успешно решена применением логических операторов на базе различного рода ферритовых модулей. Так, для этих целей используются ферритовая пороговая ячейка фирмы Westinghouse and Signal Limited (Англия), малогабаритный высокочастотный трансформатор с ферритовым тороидальным сердечником и дроссель насыщения фирмы ACEC (Бельгия), транзисторно-магнитные логические элементы (Югославия), феррит-диодная ячейка (Франция), наконец, в нашей стране  феррит-транзисторная ячейка, предложенная ЛИИЖТом.

Феррит-транзисторная ячейка (ФТЯ) (рис. 6.2) представляет собой малогабаритный кольцевой сердечник с транзистором, усиливающим выходной сигнал, и обмотками: 1  записи (входной), 2  считывания (тактовой), 3  гашения (запрета), 4  базовой (выходной), 5  коллекторной. Базовая обмотка намотана так, что импульс записи не ведет к открытию транзистора, а только переводит ферритовое кольцо из состояния намагниченности -Br в +Br (т.е. из состояния логического нуля в состояние логической единицы). Тактовый импульс , поступающий на обмотку считывания, переводит ферритовое кольцо в состояние намагниченности -Br и индуцирует в базовой обмотке ЭДС отрицательной полярности, вследствие чего транзистор открывается и на выходе ФТЯ появляется рабочий импульс . Обмотка гашения намотана встречно с обмоткой записи и работает с ней в одних тактовых импульсах.

Р ис. 6.2. ФТЯ и пояснение ее работы: а  принципиальная схема ячейки;

б  петля гистерезиса; в  временная зависимость прохождения импульсов

Наряду с импульсным режимом работы в качестве защитных мероприятий в электронной централизации разработки ЛИИЖТа использовались специальная схема включения обмоток от трехполюсной батареи и временное парафазное кодирование (ВПК). При ВПК значение информации на выходе логического элемента (есть-нет) определялось не величиной амплитуды (1 или 0), а номером того такта, в котором импульс появился. Так, при четырехтактном режиме работы для передачи сигнала I = 1 выделялись два информационных такта (записи и считывания), а для сигнала I = 0  два сопутствующих (записи и считывания). Непрерывное перемагничивание кольца предотвращало накопление импульсных помех, обеспечивало синхронизацию работы и облегчало настройку логических схем.

С помощью ФТЯ на высоком уровне защищенности были разработаны логические операторы, реализующие функции И, ИЛИ, НЕ, ПАМЯТЬ, а схемные узлы оформлены в блоки М, В, СП, СО по аналогии с релейными, и общий О (фиксация категории маршрута, направления движения, отмена маршрута). Включение рабочих цепей стрелочных электроприводов и ламп светофоров выполнялось реле первого класса надежности.

В качестве примера рассмотрим построение с использованием ФТЯ части сигнальной цепи (рис. 6.3).

Р ис. 6.3. Схема сигнальной цепи на ФТЯ в пределах блока СП

Здесь на входы ячеек Я1-Я5 подаются сигналы от схемных узлов, контролирующих состояние стрелочного путевого участка СП, маршрутных триггеров 1М, 2М, замыкающего реле З и триггера искусственного размыкания РИ. Такты четвертый и первый являются информационными, а второй и третий  сопутствующими. В соответствии с рис. 6.3 сигнальная цепь реализует частную функцию

. (6.1)

В ней каждая ячейка выполняет логическую операцию И:

, (6.2)

где Х1  значение импульса записи, поступающего на вход данной ячейки;

Х2  значение импульса считывания, снимаемого с выхода предыдущей ячейки.

Для ячейки Я1 (Х1 = , Х2 = ) возможны следующие варианты состояний (в скобках указаны номера тактов записи и считывания):

реле СП под током ( (4)), информация от ячейки Я2 имеется ( (1)), I = 1(1);

реле СП без тока ( (2)), информация от ячейки Я2 отсутствует ( (3)), I = 0(3);

реле СП без тока ( (2)), информация от ячейки Я2 имеется ( (1)), I = 0(3, считывание осуществляется второй тактовой обмоткой ТИЗ);

реле СП под током ( (4)), информация от ячейки Я2 отсутствует ( (3)), I = 0(3).

Таким образом, узел сопряжения с сигнальным реле в каждом первом такте будет давать команду на возбуждение, если условия (6.1) выполняются, а в каждом третьем такте  на обесточивание, если условия нарушаются.

Система прошла опытную эксплуатацию на одной из станций Ленинградского узла.