2.6.2 Радиолокационный индикатор скорости рис – взм

На оборудуемой сортировочной горке в качестве измерителей скорости движения отцепов по тормозным позициям используются радиолокационные измерители скорости РИС-В3М. Отличительными их особенностями от РИС-В2 являются: повышенная дальность действия, более широкий диапазон измеряемых скоростей, высокая точность, устойчивость к сильно флуктуирующим входным сигналам.

Основные технические характеристики РИС-В3М: напряжение питания осуществляется от промышленной сети переменного тока 220В частотой 50 Гц; диапазон рабочих температур от - 40°С до +60 °С; время нахождения в режиме памяти при пропадании входного сигнала – не более 2 с; частота излучаемого сигнала – 37,5±1% ГГц, мощность – 10-20 мВт и не превышает 50 мВт; масса не более 12 кг; потребляемая мощность от сети, не более 25 Вт.

РИС-В3М стабильно работает в условиях воздействия вибрационных нагрузок в диапазоне частот от 10 до 70 Гц с ускорением до 3,8g, а также сохраняет работоспособность в любых атмосферных условиях: дождь, туман, иней, роса. Диапазон измеряемых скоростей РИС-В3М от 1,5 до 35 км/ч (что соответствует диапазону доплеровских частот от 105 до 2450 Гц). При необходимости программным путём диапазон измеряемых скоростей может быть расширен до диапазона 0,4 – 46 км/ч [2].

Излучение СВЧ сигнала антенной РИС-В3М не представляет опасности для эксплуатационного персонала при соблюдении правил эксплуатации.

В основу работы РИС-В3М положен эффект Доплера, состоящий в том, что при перемещении источника СВЧ-колебаний по отношению к наблюдателю и наоборот частота колебаний в месте наблюдения отличается от собственной частоты источника колебаний, причём приращение частоты пропорционально радиальной составляющей скорости движения.

Приращение частоты за счёт эффекта Доплера выражается формулой:

(1)

где – доплеровская частота; – частота излучаемого сигнала; – скорость движения объекта; – скорость света; – угол между направлением излучения и вектором скорости объекта.

Схема электрическая функциональная РИС-В3М представлена на рис. 2.12.

Г енерируемый приёмно-передающим модулем (ППМ) СВЧ-сигнал, излучается антенной в направлении движущегося объекта и этой же антенной принимается отраженный от объекта сигнал. Доплеровская частота выделяется ППМ и в виде гармонических колебаний поступает в блок обработки, где усиливается, фильтруется, преобразуется в цифровой вид, обрабатывается в цифровом виде, а затем вновь преобразуется в аналоговый вид и уже в форме меандра поступает на выход РИС-В3М. Передачу и приём СВЧ-радиосигнала частотой 37,5 ГГц через конструктивно совмещённую приёмо-передающую антенну 1 осуществляет ППМ 5 в ставе генератора СВЧ-сигнала 3, смесителя 4 и развязывающего ферритового модуля 2.

Рисунок 2.12 – Функциональная схема радиолокационного индикатора скорости РИС-В3М

Работа ППМ основана на перемножении сигналов гетеродина 3 с отражённым сигналом, принятым антенной, и дальнейшим выделением на смесителе низкочастотной составляющей доплеровского сигнала с частотой, пропорциональной скорости движения вагона. ППМ выполнен в волноводном варианте на волноводе сечением 7,2 3,4 мм.

Рупорно-линзовая антенна 1 представляет собой гладкий конический рупор. Коэффициент усиления антенны более 30 дБ. Фокусирующая линза выполнена из радиопрозрачного материала – фторопласта.

Входным сигналом РИС-В3М является отражённый от отцепа и принятый антенной СВЧ-сигнал, имеющий фазовую задержку, пропорциональную скорости отцепа. Выходной сигнал РИС-В3М формируется на выходах усилителей 7 и 8 в виде двух импульсных, отрицательной полярности частотных сигналов F1 и F2, пропорциональных скорости отцепа, сдвинутых по фазе на 180° (формы меандра). Инверсию фазы сигнала в одном из каналов проводит блок 11. Наличие парафазного продублированного импульсного выхода позволяет создать симметричный канал, чем повышает помехоустойчивость сигнала в сложной помеховой обстановке.

При работе РИС-В3М из-за флуктуаций входного сигнала, отражённого от отцепов, возможна кратковременная потеря индикаторов информации об отцепе, вследствие замираний отражённого сигнала. Для исключения этого явления при пропаданиях доплеровской частоты на входе блока обработки процессор переводит РИС-В3М в режим памяти предыдущего значения до тех пор, пока не произойдёт новое обнаружение сигнала (но не более 2 с). Результат вычисления частоты (скорости) преобразуется в кодеке 9 в аналоговый вид и подаётся на схему формирования 10 частотных выходных сигналов. Частотный преобразователь 10 выполнен на микросхеме AD654JN. Схема формирования частотного выхода 10 осуществляет преобразование сигнала с кодека в импульсный сигнал типа меандр, частота которого соответствует частоте принятого доплеровского сигнала. Этот импульсный сигнал поступает на выход по двум каналам 7, 8 в противофазе.

При отсутствии отцепа на тормозной позиции сигнал стабильной фиксированной частоты, формируемый на оном из выходов процессора 13, подаётся на вход «калибровка» РИС-В3М, т.е. на вход генератора приёмно-передающего модуля, этим достигается сквозной контроль функционирования всего тракта индикатора скорости. Выходной сигнал контроля передаётся на пост ЭЦ по штатному информационному каналу с частотного выхода РИС-В3М. Этот режим называют дежурным. Наличие контрольной, фиксированной частоты на входе КДК УВК-системы воспринимается как работоспособное состояние.

При наличии отцепа на тормозной позиции сигнальный (измерительный) режим, на информационном выходе появляется сигнал доплеровской частоты, пропорциональный скорости движения отцепа. При этом контрольный сигнал в линию связи не передаётся.

Крепёжные элементы РИС-В3М обеспечивают ручную регулировку положения индикатора в вертикальной плоскости не менее чем на ±10°, а в горизонтальной плоскости регулировку не менее чем на ±15° при помощи четырёх пазов, выполненных в основании, которое фиксируется четырьмя болтами.

В нашем случае на одной тормозной позиции ТП размещено два скоростемера.

Координаты их установки и юстировка должны строго со­блюдаться. В противном случае это может привести к неправиль­ной реакции схем управления замедлителями и, в результате, к бою вагонов, нагону или перетормаживанию. Координата установки крепежной штанги с установочной плат­формой для скоростемера выбирается на расстоянии 2200+100 мм относительно оси пути с внешней стороны железнодорожной ко­леи.

Рисунок 2.13 - Схема размещения двух РИС-ВЗМ на тормозной позиции

Допускается размещение двух скоростемеров на ТП в двух вариантах их установки:

• в координатах А и А₁ с ориентацией в направлении роспуска вагонов;

• в координатах А и А_2, при этом с ориентацией одного скорос­темера в направлении роспуска, а другого (А₂) навстречу роспуску.

При размещении скоростемеров по варианту (А— А₁) первый скоростемер, устанавливаемый в точке А, ориенти­рован осью диаграммы направленности антенны на точку В₂, со­ответствующую концу первой балки замедлителя, расположенно­го на дальнем рельсе относительно скоростемера, а второй скоростемер, устанавливаемый в точке А₁, ориенти­рован осью диаграммы направленности антенны на точку В₁, со­ответствующую концу второго замедлителя, расположенного на дальнем рельсе.

При размещении скоростемеров по варианту (А—А₂) первый скоростемер устанавливается в точке А также, как и по варианту (А—А₁), а второй скоростемер устанавливается в точке А₂ и ориенти­руется осью диаграммы направленности на точку В, расположен­ную в начале второго замедлителя и на дальней относительно ско­ростемера тормозной балке. Координаты размещения скоростемеров А, А₁ и А₂ полностью определяются размерами L₁ и L₂.

В дипломном проекте размещение РИС – В3М производится по варианту А— А_1.