Дс1, дс2 – датчики пути и скорости

Рис. 6.20. Структурная схема АЛС-МУ для однокабинного варианта

• сигналы канала АЛСН с частотами сигнального тока 25, 50 и 75 Гц, амплитудной модуляцией и числовым кодом;

• сигналы датчика скорости с частотой от 3 до 10000 Гц, по двум каналам, сдвиг по фазе между которыми составляет 90⁰;

• сигнал направления движения локомотива «вперед/назад»

• сигналы о положении главного контролера машиниста, кнопки ДК (ВК), рукоятки бдительности РП (РБ), рукоятки бдительности специальной РПС (РБС), тумблера режимов работы «поездной/маневровый», системы ТСКБМ;

Внешний вид локомотивного оборудования в кабине машиниста и электронного оборудования в служебных отсеках приведены соответственно на рис. 6.20 и 6.21.

Рис. 6.21. Приборы управления и контроля в кабине машиниста

Рис. 6.22. Электронное оборудование в служебных отсеках

Увязка аппаратуры АЛС-МУ с локомотивными устройствами

Аппаратура АЛС-МУ обеспечивает прием сигналов от:

• приемных катушек типа ПЭ, ПТ, КПУ-1 устройств АЛСН;

• датчиков пути и скорости;

• устройств контроля положения главного контролера машиниста, ключа ЭПК, кнопки ДК (ВК), рукоятки бдительности РП (РБ), рукоятки бдительности специальной РПС (РБС) и тумблера режимов работы “поездной / маневровый”;

• телеметрической системы контроля бдительности машиниста ТСКБМ (при наличии).

Блок электроники обрабатывает принятую информацию и формирует информацию для блоков индикации и регистрации, а также управляющие сигналы для ЭПК и цепи отключения режима тяги.

Аппаратура АЛС-МУ принимает амплитудно-модулированнуюинформацию от приемных катушек со следующими параметрами:

• частотой сигнального тока 25(±0,5), 50(±1,0), 75(±1,5) Гц;

• порогом чувствительности на этих частотах:

а) 25 Гц – от 58 до 81 мВ;

б) 50 Гц – от 105 до 130 мВ (автономная тяга);

в) 50 Гц – от 180 до 220 мВ (электрическая тяга);

г) 75 Гц – от 200 до 240 мВ;

• динамический диапазон входных сигналов – не менее 30 дБ;

• избирательность на частотах соседних каналов и гармоник сети переменного тока частотой 50 Гц - не менее 40 дБ;

• время восстановления чувствительности приемника при скачкообразном уменьшении входного сигнала на 30 дБ от номинального уровня - от 900 до 1300 мс.

Параметры измерения скорости движения:

• диапазон скоростей от 0 до 250 км/ч;

• погрешность в диапазоне скоростей до 10 км/ч составляет  1 км/ч, от 10 до 250 км/ч – 1% ( 1 км/ч).

Датчик пути и скорости обеспечивает формирование импульсных сигналов по двум независимым каналам с параметрами:

• амплитуда импульсов от 0,6  до 1,4 ;

• сдвиг фаз между выходными сигналами разных каналов 90 (30)⁰;

• частоты импульсов от 1 до 3500 Гц;

• количество импульсов на оборот колеса от 32 до 600;

Аппаратные средства АЛС-МУ обеспечивают роботу с электропневматическими клапанами автостопа типа ЭПК-150, ЭПК-153 с номинальным напряжением питания электромагнитовот 0,6до 1,4.

6.6 Система маневровой автоматической локомотивной сигнализации с использованием цифрового радиоканала связи

В настоящее время одной из приоритетных задач является разработка систем автоматизированного управления движением маневровых локомотивов на станциях.

К числу таких систем относится маневровая автоматическая локомотивная сигнализация с применением цифрового радиоканала связи (МАЛС), внедряемая в настоящее время на железных дорогах России (рис. 6.22).

Рис. 6.23. Структура системы МАЛС

Система МАЛС предназначена для обеспечения безопасности проведения маневровых работ на железнодорожных станциях, запрета движения локомотива (состава) со скоростью выше допустимой, автоматической его остановки перед закрытым сигналом или местом проведения работ и выдачи скоростных рекомендаций по оптимальным режимам передвижения.

Система МАЛС является безальтернативным средством обеспечения безопасности движения при маневровых работах и при перевозке опасных грузов, позволяющая с высокой надёжностью исключать превышение скорости, проезд запрещающихсигналов и взрез стрелок. Применение этой системы позволяет исключить столкновения вагонов и локомотивов на станциях, а также предотвратить возникновение аварий, имеющих место на ряде железных дорог из-за ошибок обслуживающего персонала. Цифровой радиоканал связи системы МАЛС совместно с ЭВМ обеспечивают оперативность управления локомотивами и отслеживания их местонахождения.

Состав и основные характеристики системы

Структурно система МАЛС состоит из двух взаимосвязанных частей: аппаратуры станционной и локомотивной (бортовой) (рис 6.22).

Станционное оборудование МАЛС

Функционально станционное оборудование МАЛС построено в трех уровнях: первый для считывания информации с реле ЭЦ, второй для логической обработки данных, ввода команд пользователя и оперативной обстановки и третий для управления подвижными объектами через цифровой радиоканал связи.

Станционное оборудование МАЛС располагается в здании поста ЭЦ станции. Контроллеры опроса (КО) устанавливаются в помещении релейной на высоте, удобной для наблюдения за индикаторами состояния контроллера. Количество КО зависит от путевого развития станции, каждый из которых может опрашивать до 128 свободных тройниковых контактов реле.

Ими одновременно формируются массивы данных в двух внутренних комплектах, сравнивается информация на непротиворечивость и выдается в каналы связи станционного формирователя (СФ МАЛС). На основании оперативной информации от устройств ЭЦ и команд дежурного по станции СФ МАЛС формирует команды для подвижных объектов и передает их в цифровой радиоканал связи через приемо-передающее устройство (ППУ).

Рис. 6.24. Состав станционной и локомотивной аппаратуры системы МАЛС

В ответной информационной "телеграмме" передаются параметры подвижного объекта.

Основные технические параметры станционной аппаратуры системы МАЛС можно свести к следующим (табл. 6.2).

Таблица 6.2

Наименование параметра	Значение параметра
Цикл опроса контактов реле, с	0,3
Интерфейс КО, мА	20
Скорость передачи данных КО, бод	1200
Число контролируемых объектов, шт.	10
Цикл выдачи сигнала "приглашения" на вход в систему, с	40
Цикл обмена, с: низкого приоритета высокого приоритета	не более 5 не более 1
Несущая частота цифрового радиоканала, МГц	460
Скорость обмена радиоканала, бод	9600
Мощность излучения, Вт	5
Объем журнала работ, сутки	7

Аппаратура СФ МАЛС и АРМ размещается в помещении ДСП, на крыше которого устанавливается антенное оборудование.

В состав станционной аппаратуры также входят АРМ ДСП (два комплекта), адаптер связи, принтер, согласующее устройство, блок питания радиомодема, антенное оборудование, источники бесперебойного питания и сервисное оборудование МАЛС.

Исходной информационной базой системы МАЛС являются:

• данные о состоянии исполнительных устройств ЭЦ: путевые, стрелочно-путевые, сигнальные, замыкающие реле и контроля положения стрелок;

• параметры по каждому элементу путевого развития станции о длине и допустимой скорости, вносимые на этапе адаптации программного обеспечения системы в соответствии с технико-распорядительным актом станции;

• места производства работ на путевом развитии станции;

• оперативная информация обо всех подвижных объектах МАЛС: фактическая скорость, местоположение и т.д.

Функциональная безопасность МАЛС основана на использовании двухкомплектного построения аппаратуры на всех функциональных уровнях системы (рис. 6.23).

Контроллеры опроса, используемые на нижнем уровне системы, имеют двухкомплектное построение со встроенной схемой контроля (СК). С выхода каждого КО информация по независимым каналам передается в адаптеры, установленные в первом и втором АРМ ДСП станционного формирователя МАЛС.

Контроль передаваемой по внутренним каналам информации системы осуществляется по протоколу CRC32.

Рис. 6.25. Схема построения станционной аппаратуры МАЛС

Системные блоки АРМ ДСП производят независимую обработку входной информации с функцией сравнения входных данных и конечного результата через стандартный сетевой канал по протоколу TCP/IP. Допустимая рассинхронизация комплектов АРМ ДСП не более 50 мс.

Подвижные объекты на станции находятся под постоянным контролем системы и при нарушении штатного радиообмена аппаратура подвижного объекта переходит в безопасное состояние.

В системе предусмотрена возможность получения информации о состоянии централизации станции от таких систем, как ДЦ «Сетунь» и др., а также обратной передачи информации о состоянии ЭЦ станции.

При стыковке МАЛС с аппаратурой «Диалог-Ц» имеется возможность передачи маршрутных заданий на локомотив непосредственно с АРМ ДСП, что позволяет полностью автоматизировать управление маневровой работой.

В системе МАЛС также заложена возможность передачи маршрутных заданий на поездные локомотивы, оборудованные системой КЛУБ-У с цифровым каналом радиосвязи. Это позволяет повысить безопасность прохода поезда по станции, исключить проезд запрещающего сигнала и превышение допустимой скорости движения.

Состав и функции ботовой аппаратуры (БА МАЛС)

В состав БА МАЛС (рис. 6.24) входят: бортовой контроллер на базе промышленного одноплатного компьютера, клавиатура, блок переключателей с модулями дискретного ввода, блок индикации, датчики импульсов с платой контроллера, приемо-передающее устройство (радиомодем), антенное оборудование, плата питания.

Рис. 6.26. Бортовая аппаратура системы МАЛС

Конструктивно основные блоки БА МАЛС располагаются в одном корпусе и соединяются с другими блоками посредством кабелей. Датчики импульсов, служащие для определения скорости и направления движения, закрепляются на 2-й и 5-й колесных парах локомотива.

Бортовой контроллер (БК) получает команды от станционной аппаратуры через ППУ. Контроллер опрашивает состояние оборудования локомотива через блок переключателей и считывает информацию с датчиков импульсов ДИ1 и ДИ2. Информация для машиниста отображается на экране монитора блока индикации, а команды машинист вводит в бортовой контроллер с помощью функциональной клавиатуры блока управления.

Исходной информацией для БА МАЛС являются:

• функциональное состояние аппаратуры;

• тип и номер локомотива;

• диаметр колес локомотива (вводятся после каждой обточки колесных пар);

• состояние электрооборудования локомотива (положение контроллера, реверсора и т.д.);

• число импульсов на один оборот колеса;

• название станции;

• тип системы, в которой работает станция;

• маршрутное задание (информация передается станционной аппаратурой по цифровому каналу радиосвязи).

В качестве канала связи между стационарными устройствами и локомотивным оборудованием в системе МАЛС используется цифровой радиоканал, который совместно с производительным компьютером обеспечивает оперативность управления локомотивами и отслеживания за их местоположением.

Бортовой компьютер МАЛС - промышленный одноплатный компьютер PC-510 (рис. 6.25) фирмы Octagon System (США).

При использовании платы РС-510 в бортовой аппаратуре МАЛС были задействованы следующие ее компоненты:

• каналы ввода-вывода для подключения матричной клавиатуры типа КР-3 и сигналов блока переключателей;

• последовательный порт СОМ1 в режиме RS-232C для связи с радиомодемом;

• порт СОМ6 в режиме RS-485 для обмена с контроллером датчиков импульса;

• видеоадаптер с программированием BIOS для поддержки электролюминесцентного графического плоскопанельного дисплея типа Planar EL 640.480-AG1 ET;

• электронный диск DiskOnChip (DOC) фирмы M-Systems, сконфигурированный как SSD0;

• встроенная оперативная память типа EDO емкостью 1 Мбайт; сторожевой таймер, отслеживающий «зависание» программы.

Рис. 6.27. Одноплатный компьютер PC-510

BIOS платы РС-510 настраивается для загрузки операционной системы (ОС) с элемента SSD0, то есть с электронного диска DOC. В электронный диск при установке БА МАЛС «зашиваются» DOS и прикладная программа бортовой части системы. При модификации программы ее установка на уже оборудованные локомотивы осуществляется простой заменой DOC.

Основные технические параметры локомотивной аппаратуры системы МАЛС приведены в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Наименование параметра	Значение параметра
Напряжение питания, В	5010
Уровни входных коммутируемых сигналов, В	50, 75, 100
Цикл опроса входных сигналов, с	0,2
Максимальное время задержки ответа на телеграмму станции, с	0,1
Максимальная длина телеграммы, байт	256
Скорость обмена радиоканала, бод	9600
Мощность излучения, Вт	5
Потребляемая мощность, Вт	100

Программное обеспечение локомотивного оборудования МАЛС

Технология системы МАЛС предусматривает три режима работы локомотива:

1 Ручной. В этом режиме связь с постом отсутствует, и управление локомотивом осуществляется в обычном режиме. На мониторе отображается только текущая скорость и общее пройденное расстояние.

2 Автономный. Локомотив находится на связи с постом ЭЦ и готов принимать "телеграммы" маршрута. В целом движение локомотива автономно.

3 Телеуправление. Локомотив находится под полным контролем аппаратуры поста ЭЦ и движется по установленному маршруту с заданной на каждой изолированной секции допустимой скоростью.

Режим телеуправления является основным при работе и обеспечивает заданный уровень безопасности маневровых работ. В этом режиме программа БА МАЛС отслеживает ряд критических, с точки зрения безопасности, ситуаций:

• «скатывание» локомотива (начало движения локомотива без сигнала тяги или движение в направлении, противоположном заданному);

• превышение допустимой скорости движения;

• проезд запрещающего сигнала светофора;

• движение по занятому пути;

• движение на участках с ограничениями (на участках, где ведутся путевые работы или временно введены ограничения по скорости).

Программное обеспечение (ПО) станционной аппаратуры системы МАЛС работает в операционной системе OS/2 и основано на использовании объектно-ориентированных подходов, что позволяет сделать систему гибкой, управляемой и способной органично адаптироваться к эксплуатационным требованиям. Исходный язык программирования - С++.

Прикладное ПО бортового оборудования МАЛС представляет собой стандартное приложение DOS, реализующееся в режиме реального времени. ПО осуществляет постоянный мониторинг состояния движения локомотива, клавиатуры, состояния электрооборудования локомотива, данных радиоканала (телеграммы поста ЭЦ). Выводит на монитор информацию о допустимой скорости движения, ожидаемой скорости движения на следующей изолированной секции, числе свободных впередилежащих блок-участков, расстоянии до первого по ходу изолирующего стыка; расстоянии до места проведения работ и до конца маршрутного задания; установленном режиме работы и заданном маршруте и другую информацию. В критических ситуациях программа воздействует на управление силовой установкой локомотива и производит плавное или экстренное его торможение.

Структурно прикладное ПО состоит из ядра и драйверов, осуществляющих взаимодействие с подключенными периферийными устройствами (клавиатурой, радиомодемом и т.п.). Обмен данными между ядром и драйверами происходит посредством буферов обмена. На исходном языке программирования (С++) драйверы, как правило, представлены отдельными модулями. Такая структура позволяет независимо модифицировать модули, сохраняя при этом функциональную целостность программы.

Функциональная безопасность МАЛС основана не только на двухкомплектном построении аппаратуры на уровне считывания данных с реле ЭЦ (рис. 6.23), но и на уровне обработки данных, ввода команд пользователя и вывода оперативных данных, а также управления подвижными объектами по радиоканалу.

Сейчас система выполняет основные задачи обеспечения безопасности при выполнении маневров на станции и информирует машиниста о негабаритных местах, местах работ на путях в заданном маршруте, допустимой скорости движения и т. д.

Кроме того, конструкторские решения МАЛС создали предпосылки к интеллектуальному ее наполнению и превращению в систему нижнего уровня для формирования и передачи исходных данных в вышестоящие компьютерные системы, облегчения и изменения технологии работы ДСП, маневрового диспетчера, электромеханика СЦБ. Создана основа для разработки новых программно-технических комплексов, обеспечивающих получение в локомотивном депо оперативной информации и создание единой информационной базы по техническому и функциональному состоянию подвижных единиц, приписанных к депо и оборудованных аппаратурой КЛУБ, МАЛС, ГАЛС, другими системами.