2.3. Дорожные контроллеры

2.3.1. Функциональные блоки

Основным видом периферийных технических средств АСУД являются дорожные контроллеры, обеспечивающие переключение светофорной сигнализации на перекрёстках.

В настоящее время 15 фирм России выпускают дорожные контроллеры (ДК) разных типов и конструкций. Но, несмотря на это разнообразие, все производители ДК придерживаются общих принципов. Обобщённая структурная схема дорожного контроллера представлена на рис. 2.2.

В структуре построения любого ДК можно выделить ряд основных блоков, каждый из которых выполняет обязательную функциональную задачу. К таким блокам относятся следующие: системный, питания, связи и силовой.

Рис. 2.2. Обобщенная структурная схема дорожного контроллера

Основное назначение блока связи заключается в расшифровке информации, поступающей из ЦУПа, и формирование объектной сигнализации.

Главным элементом системного блока является микропроцессор с памятью и программным обеспечением. Этот блок выполняет все логические операции ДК, а именно: выбор приоритета, режима управления, формирование команд на переключение светофорной сигнализации, осуществление контроля за неисправностью составных частей и обеспечение взаимодействий всех блоков.

Блок питания обеспечивает формирование требуемых уровней напряжения и тока для всех блоков ДК.

Разнообразие ДК обусловлено рядом требований и причин.

Во-первых, выполнение всей схемы ДК на единой плате (ДКС-Д) либо на различных платах – субблоках (ДКС16). В случае выполнения на единой плате стоимость изготовления существенно снижается по сравнению с субблоковым вариантом, но при этом значительно сокращается возможность ДК по подключению к нему внешних устройств (устройство связи с ДТ, выносной пульт управления).

Во-вторых, требование к количеству коммутируемых групп ламп изменяется от 8 до 64 и зависит от сложности организации движения на перекрёстке. Наиболее распространёнными являются варианты ДК на 16 (около 75%) и 24 (около 15%) коммутируемых групп ламп. Совершенно очевидно, что изготовление ДК в соответствии с требованием количества коммутируемых групп ламп является экономически выгодным.

И, в-третьих, все изготовители ДК при выборе конструктивных решений адаптируются к условиям завода-изготовителя и его наработкам.

В настоящее время в России фирмы, имеющие наибольшие объемы реализации ДК, находятся в городах: Нальчик, Нарткала, Екатеринбург (две фирмы), Омск, Красноярск, Пенза.

Ниже приведено описание распространённого во многих городах России типового дорожного контроллера ДКС, выпускаемого ЗАО «Автоматика-Д» (г. Омск).

2.3.2. Дорожный контроллер дкс-д

Назначение изделия. Контроллеры дорожные ДКС-Д, внешний вид которых приведен на рис. 2.3, предназначены для работы на городских перекрестках с малой и средней сложностью организации движения и осуществляют:

- координированное управление транспортными и пешеходными светофорами в составе АСУД;

- локальное управление движением транспорта и пешеходов по жесткой временной программе, выбираемой в зависимости от времени суток, дня недели, месяца;

- оперативное задание режима «Желтое мигание» от встроенного тумблера ЖМ.

Рис. 2.3. Внешний вид ДКС-Д

ДКС-Д могут работать в составе АСУ дорожным движением разных поколений, таких как АСС-УД, АСУД «Сигнал», АСУД-С, КТС-М. ДКС-Д рассчитаны на непрерывную круглосуточную работу в стационарных условиях на открытом воздухе при температуре от -40 до +50 С.

Технические характеристики. Технические данные ДКС-Д в зависимости от модификации приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

	Отличительные признаки
Модификация	Функция связи с центром	Тип клеммного блока для расключения входных кабелей	Тип нагрузки	Габаритные размеры, мм
ДКС-Д	Нет	Под пружину	Лампы	520х430х350
ДКС-Д-01	Есть
ДКС-Д-02	Нет		Светодиоды
ДКС-Д-03	Есть
ДКС-Д16	Нет	Под винт	Лампы	670х430х382
ДКС-Д16-01	Есть
ДКС-Д16-02	Нет		Светодиоды
ДКС-Д16-03	Есть

Максимальное число выходных силовых цепей для подключения групп светофорных ламп – 16. При подключении светодиодных секций сохраняются все функции контроля.

Максимальное количество направлений – 6.

Максимальное количество регулируемых фаз – 6.

Максимальный ток нагрузки, коммутируемый в любой момент времени, – 15 А.

Максимальный ток нагрузки одной силовой цепи – не более 3 А для ламповой нагрузки и не более 1,2 А для светодиодной нагрузки.

Минимальный ток нагрузки одной силовой цепи соответствует току лампы накаливания мощностью 60 Вт, для светодиодной нагрузки – 40 мА.

Контроллеры ДКС-Д обеспечивают возможность щадящего включения ламп, увеличивающего ресурс их работы в 1,5 – 2 раза.

ДКС-Д обеспечивают возможность работы ламп при пониженном напряжении питания (режим «полнакала») в вечернее и ночное время суток по команде из ЦУПа.

ДКС-Д обеспечивают контроль на перегорание красных ламп при следующих условиях:

• количество цепей контроля – 8;

• максимальный ток нагрузки одной контролируемой цепи – до 1 А (например, две лампы мощностью 100 Вт), для светодиодной нагрузки – 0,4 А;

• к одному силовому выходу, включающему красные лампы, возможно подключение неконтролируемых и контролируемых цепей;

• подключение контролируемых цепей к силовому выходу – в произвольной последовательности с учетом удобства расключения на входной клеммной колодке;

• контролируемые цепи могут объединяться в группы;

• переход на режим желтого мигания «ЖМ» осуществляется при перегорании всех красных ламп в контролируемой группе;

• после замены перегоревших красных ламп ДКС-Д автоматически переходят из режима «ЖМ» через режим «Кругом красный» в режим переключения фаз.

Также ДКС-Д обеспечивают контроль на включение до шести групп зеленых ламп с учетом следующего:

• при обнаружении конфликтной ситуации (в случае несанкционированного включения зеленых ламп) осуществляется переход на режим «ОС» («Отключить светофоры»);

• после устранения конфликтной ситуации и подачи сетевого напряжения ДКС-Д переходят через режим «Кругом красный» в режим переключения фаз.

ДКС-Д обеспечивают контроль перегрузки и короткого замыкания по каждой силовой цепи и при их обнаружении – отключение данной силовой цепи с возможностью сохранения режима переключения фаз либо режима «ЖМ» в случае перегорания с коротким замыканием последней контролируемой красной лампы в группе. При подаче сетевого напряжения ДКС-Д начинают работу с режима «Кругом красный», после чего включают фазу. Возможно задание в привязке времени режима «Кругом красный» от 3 до 20 с. После выключения режимов «ОС» и «ЖМ» ДКС-Д в случае вызова фазы начинают работу с режима «Кругом красный», а затем включают фазу.

ДКС-Д обеспечивают гибкую схему организации движения в следующих сочетаниях:

• максимальное количество транспортных направлений – 5, шестое направление – «стрелка»;

• транспортных направлений – 4, пешеходных – 2;

• любое количестве транспортных, пешеходных направлений и «стрелок» с учетом распределения их по пяти транспортным направлениям.

Привязка силовой цепи (тиристора) к цвету осуществляется предварительным программированием специальной микросхемы с помощью стационарной ПЭВМ и может быть частично изменена на месте эксплуатации с помощью пульта инженерного (ПИ).

Число вызывных фаз от ТВП или ТВП-М – не более 2. Включение фазы от ТВП не приводит к нарушению координации при работе ДКС-Д из ЦУП. ДКС-Д обеспечивают включение надписи «Ждите» на ТВП и лампы накаливания с аналогичным назначением на ТВП-М с момента поступления заявки от ТВП до включения запрашиваемого пешеходного направления.

Параметры сигнала «Ждите», поступающего в ТВП, и сигнала для включения лампы накаливания в ТВП-М:

• переменное напряжение от 187 до 242 В;

• частота – (501) Гц;

• форма синусоидальная.

Параметры сигнала вызова, поступающего от ТВП (ТВП-М):

• уровень «логической 1» – от 0 до 0,4 В;

• уровень «логического 0» – разрыв цепи.

Контроллеры ДКС-Д обеспечивают следующие основные временные параметры:

• интервал изменения длительности основных тактов – от 1 до 120 с;

• интервал изменения длительности промежуточных тактов – от 3 до 20 с;

• длительность одновременного включения красного и желтого сигналов светофоров перед включением зеленого сигнала – 3 с;

• длительность мигания зеленого сигнала светофоров непосредственно перед его выключением – 3 с;

• интервал изменения длительности минимального времени зеленого сигнала светофоров по любому направлению транспорта – от 3 до 60 с;

• дискретность изменения временных уставок – 1 с;

• погрешность отсчета интервалов времени – не более 0,003 %.

При отработке «Зеленого мигания» и «Желтого мигания» ДКС-Д обеспечивают следующие параметры мигающих сигналов:

• число миганий в минуту – 60;

• длительность включенного состояния ламп светофоров в течение одного мигания – 0,5 с.

Дорожные контроллеры ДКС-Д обеспечивают работу в локальном режиме по одной из временных программ, задаваемых внутренним таймером реального времени в зависимости от времени суток, дня недели, месяца. Одна из программ – «Желтое мигание». Максимальное количество временных программ – 8. В течение всего срока службы ДКС-Д обеспечивается сохранение показаний таймера при кратковременном отключении сетевого напряжения.

К ДКС-Д возможно подключение пульта инженерного, с помощью которого осуществляется контроль состояния контроллера, ручное управление его работой, установка таймера реального времени и ряд сервисных функций, обеспечивающих возможность запуска ДКС-Д на перекрестке и дальнейшего обеспечения и проверки его работоспособности.

Состав изделия. ДКС-Д содержат основные составные части, приведенные на рис. 2.4 для ДКС-Д, ДКС-Д16, а также соединительные элементы. Модели ДКС-Д отличаются друг от друга модификацией используемого блока ДКС-Д (наличием или отсутствием в нем платы Ц и модификацией панели ПЛ и платы Р16), а также типом соединительных элементов (под винт или под пружину), типом подключаемой нагрузки (лампы или светодиоды) и размерами компоновочного шкафа, в котором располагаются все составные части контроллера.

Рис. 2.4. Состав ДКС-Д

Устройство и работа. Конструктивно ДКС-Д выполнены в виде навесного металлического шкафа, имеющего дверь, закрываемую на секретные замки. На задней стенке шкафа имеются вентиляционные отверстия, защищенные от попадания воды, на днище – отверстия для ввода кабелей. Внутри шкафа в его верхней части установлен по направляющим блок ДКС-Д, в нижней части на кронштейне расположены розетка и предохранитель для подключения к сети внешних потребителей и ответная часть разъема для стыковки с блоком.

С лицевой стороны блока слева находится панель ПЛ, справа – силовой узел. Блок имеет мезонинную архитектуру расположения основных составных частей: к панели ПЛ, позади нее, укреплена плата Р16, к тыльной стороне блока укреплена плата ДКС-Д. Указанные части соединяются между собой разъемными жгутами. С тыльной стороны платы ДКС-Д блок защищен экраном. Структура построения ДКС-Д приведена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Структурная схема ДКС-Д

Силовой узел предназначен для ввода, распределения и подачи вручную сетевого напряжения, кроме того, он содержит плату УСМ и источник питания ИП-ДКС-Д. Плата УСМ обеспечивает отключение сетевого напряжения (отключение светофоров) по сигналу «ОС конфл.» при возникновении конфликтной ситуации. Источник питания ИП-ДКС-Д формирует напряжение +5 В для питания остальных узлов, а также формирует признак перехода синусоиды через ноль «Синхр.1» и «Синхр.2». На лицевой панели силового узла расположен автоматический выключатель «СЕТЬ», тумблер для включения источника питания «СЕТЬ ИП», предохранитель «СЕТЬ 2А» и индикатор напряжения «+5 В».

Панель ПЛ выполнена в четырех модификациях.

С лицевой стороны панели ПЛ и ПЛ-02 расположены:

• индикаторы единичные «Р» и «Н», которые включаются соответственно при работе и неисправности;

• предохранители («5 А» для ПЛ и «2 А» для ПЛ-02), обеспечивающие защиту выходных силовых цепей от перегрузок и короткого замыкания;

• тумблер ЖМ для включения режима ЖМ;

• розетка «ПИ RS485» для подключения пульта инженерного ПИ по стыку RS485.

С лицевой стороны панелей ПЛ-01 и ПЛ-03 расположены:

• индикаторы единичные «Р», «Н» и «ЛС», которые включаются соответственно при работе, неисправности и обмене по линии связи с ЦУП;

• предохранители, обеспечивающие защиту выходных силовых цепей от перегрузок и короткого замыкания;

• тумблер ЖМ для включения режима ЖМ;

• розетка «ПИ RS485» для подключения пульта инженерного ПИ по стыку RS485 и розетка «ИЦ» для подключения имитатора центра ИЦ.

С монтажной стороны панели любой модификации слева на стойках размещены:

• розетка А3-XS3 «FU1-FU16» для связи панели с платой ДКС-Д по цепям «1F» – «16F»;

• вилка А1-ХР1 «Л1-Л8» для связи платы Р16 с платой ДКС-Д по цепям «Л1» – «Л8».

Плата ДКС-Д выполняет функции узла управления и контроля, обеспечивающего программно-аппаратным путем реализацию заданных алгоритмов взаимодействия ДКС-Д с внешними устройствами и задач управления светофорной сигнализацией, а также контроль работоспособности [7].

Плата Р16 содержит токосъемные резисторы для контроля перегорания ламп нагрузки (модификация Р16) или светодиодных секций (модификация Р16-01).

Принципиальное построение модификаций ДКС-Д приводится на электрической схеме.

Сетевое напряжение подается на вилку XP1 силового узла, откуда поступает на тумблер «СЕТЬ ИП» для питания источника ИП-ДКС-Д и на автоматический выключатель «СЕТЬ».

Тумблером G1 «СЕТЬ» сетевое напряжение подается через розетку XS2 силового узла на вилку А3-XP2 панели ПЛ (ПЛ-02), откуда общий провод сетевого напряжения подается на плату Р16 (Р16-01) и плату ДКС-Д.

Тумблером S1 «СЕТЬ ИП» сетевое напряжение через вставку плавкую FU1 «СЕТЬ 2 А» подается на розетку XS1 силового узла, к которой подключена вилка XP1 источника ИП-ДКС-Д. С вилки XP1 источника ИП-ДКС-Д снимается напряжение «+5 В», которое через розетку XS1 силового узла поступает для включения индикатора «+5 В».

Формируемые источником ИП-ДКС-Д напряжения питания через розетку XS1 источника подаются на вилку А3-XP1 панели ПЛ (ПЛ-02), откуда через розетку А3-ХS1 панели ПЛ (ПЛ-02) поступает на вилку XP3 платы ДКС-Д напряжение «+5 В», а на розетку XS5 панели ПЛ (ПЛ-02) – напряжение «+ 5 В ПИ» для питания пульта ПИ. На эту же розетку с вилки ХР2 платы ДКС-Д через розетку А3-ХS4 панели приходят цепи «А» и «B» для обмена по стыку RS485.

На вилку XP3 платы ДКС-Д от источника ИП-ДКС-Д передаются через розетку XS1 источника, вилку А3-XP1 и розетку А3-XS1 панели сигналы «Синхр.1» и «Синхр.2».

С вилки А4-ХР1 платы ДКС-Д через розетку А3-XS3 и вилку А3-XP2 панели ПЛ (ПЛ-02) транслируются на розетку XS32 силового узла сигналы «ОС конфл.» и «+5 В», поступающие на плату УСМ для отключения питания при возникновении конфликтной ситуации.

Связь между платой ДКС-Д и платой Р16 (Р16-01) осуществляется по цепям «Л1» – «Л8» через розетку А4-XS1 платы ДКС-Д и вилку А1-XP1 платы Р16 (Р16-01).

Связь между платой ДКС-Д и панелью ПЛ (ПЛ-02) по цепям «FU1» – «U16» осуществляется через вилку А4-XP1 платы ДКС-Д и розетку А3-XS3 панели ПЛ (ПЛ-02).

Силовые цепи и цепи связи с ТВП платы ДКС-Д выведены на розетку А4-XS2 платы ДКС-Д.

Напряжение питания «+5 В Ц» и «0 В Ц» поступает на розетку XS7 платы Ц (от источника ИП-ДКС-Д через розетку XS1 источника и вилки А3-XP1, А3-ХР5 панели ПЛ-01 и ПЛ-03).

Цепи обмена информацией по стыку RS485 выведены на розетку XS1 платы Ц и через вилку А3-XP3 панели ПЛ-01 и ПЛ-03 подсоединяются к розетке XS5 панели.