8(499)343-27-33
8(964)647-88-49
m-pereezd@mail.ru
Главная Схема проезда
Звоните!
8(499)343-27-33
8(964)647-88-49

Электронные системы управления

На дорогах страны проходят опытную проверку различные электронные системы управления (ЭСУ) стрелками, сигналами и другими объектами железнодорожной автоматики, обеспечивающими безопасность движения поездов. На современном этапе развития радиоэлектронного приборостроения управление исполнительными объектами централизации и блокировки с помощью одних только электронных приборов весьма затруднительно, а в ряде случаев невозможно. Поэтому как у нас в стране, так и за рубежом непосредственная коммутация рабочих цепей стрелок, светофоров и других аналогичных устройств выполняется контактами исполнительных реле, обмотки которых через специальные устройства согласования (СУС) подключаются к выходам ЭСУ.

Анализ известных СУС показал, что эти устройства должны обеспечивать не только согласование временных и энергетических характеристик ЭСУ и исполнительных реле, но и защищать объекты управления от опасных отказов при неисправностях самих систем управления.

Широкое распространение в СУС нашли дискретные полупроводниковые приборы (ППП), на примере которых будет рассмотрена пригодность данной элементной базы для построения СУС. С одной стороны, применение ППП в СУС перспективно и обусловлено высокими показателями их надежности, небольшой стоимостью, простотой согласования с ЭСУ. С другой стороны, исследования и опыт использования первых СУС на ППП показали, что многие устройства согласования допускают опасный отказ. Это объясняется тем,что при разработке СУС не были учтены последствия специфических дефектов ППП.



К основным дефектам, которые могут привести системы железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) в состояния, угрожающие безопасности движения поездов, принято относить следующие: обрыв в электрической цепи; короткое замыкание любого прибора; кратковременное или длительное выключение электропитания; колебание в установленных пределах напряжения электропитания; возникновение одного или двух заземлений в электрической цели; сообщение проводов между собой и с посторонним источником электропитания; перегорание или изъятие предохранителей, а также изъятие из схемы отдельных узлов (блоков) для их ремонта и замены. При этом устанавливаются ограничения, в соответствии с которыми в СЖАТ не должны накапливаться перечисленные дефекты, а появление первого же из них должно вызывать переход системы в защитное состояние.

В первых СУС применялись схемы с непосредственным подключением исполнительных реле при помощи полупроводниковых коммутирующих элементов (КЭ), соединенных последовательно или параллельно с исполнительными реле, и использовались источники питания как постоянного, так и переменного тока.

Опыт применения СУС с источником питания постоянного тока показал, что в них имеет место опасный отказ, возникающий при коротком замыкании или обрыве в цепи КЭ. Поэтому в дальнейшем в СУС с источником питания постоянного тока стали применяться схемы с трансформаторным подключением исполнительных реле.

В СУС с источником питания переменного тока при коротком замыкании в исполнительном реле, обрыве в цепи КЭ, выполненном на транзисторе, электромагнитное исполнительное реле постоянного тока выключается, что является защитным отказом, допустимым в СЖАТ. Однако СУС с источником питания переменного тока также допускают опасный отказ. Это происходит при особых видах повреждений структуры ППП, когда последние преобразуются в другие, более простые приборы. Авторы предлагают назвать это явление трансформацией, распространив термин не только на ППП. но и на отдельные устройства СЖАТ.

Трансформацией устройств и приборов СЖАТ условимся называть появление таких изменений в их структуре, в результате которых предписанные им функции выполняются с более низким качеством, но без утраты работоспособности.

Рассмотрим два примера. Предположим, что в схеме СУС у транзистора пробит управляющий переход база эмиттер, где создается устойчивое короткое замыкание. В этом с случае транзистор поврежден частично и может рассматриваться как более простой по структуре прибор — диод, образованный переходом коллектор — база.

Оценить количественные показатели трансформации дискретных ППП можно из следующих факторов. Причинами короткого замыкания в них чаще всего являются дефекты изготовления переходов, частицы газов, неравномерная толщина базы, заусенцы и брызги индия, трещины в р-п-переходе и т. п. Обрывы внутренних выводов вызваны, как правило, использованием для соединения электродов с внешними выводами тонкой, неоднородной по сечению и по сопротивлению проволоки, а также нарушением режима пайки и механическими повреждениями корпуса. Обрывы внешних выводов могут быть следствием, например, их некачественного приваривания к корпусу. Таким образом, причинами внезапных отказов ППП можно считать дефекты изготовления, перенапряжения между электродами, кратковременную перегрузку по току и механические повреждения.

В результате анализа схемных решений СУС, который производился по патентным материалам, установлено, что для СУС. Выполняющих ответственные функции, наиболее часто применяются устройства с непосредственным подключением исполнительного реле, с мостиковыми и трансформаторными выходами.

Схема бесконтактного дешифратора для числовой кодовой автоблокировки с непосредственным подключенном исполнительном реле реализует известный принцип конденсаторного дешифратора, обязательную очередность процессов заряда конденсатора О от ЦП постоянного тока и последующего разряда накопленной энергии на обмотку исполнительного реле. Однако при пробое диода и конденсатора, а также при обрыве в цепи диода создается прямая цепь для включения реле, т. е. имеет место опасный отказ.



СУС мостикового типа - принцип действия таких схем основан на поочередном включении перекрестно установленных пар КЭ. При этом СУС с диодным выпрямителем позволяет использовать исполнительное реле постоянного тока. Оба устройства за счет динамического режима работы коммутируемых элементов (КЭ) имеют защитный отказ при дефектах в цепях КЭ. Однако схемы мостикового типа требуют использования схемы управления, выполненной с исключением опасных отказов. Кроме того, для их устойчивой работы необходима достаточно высокая частота поступления команд от ЭСУ.

При построении электронных систем управления на базе ЭВМ требуется высокая эффективность использования машинного времени. Исследования, выполненные на кафедре «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» ЛИИЖТа. показали, что для решения задач проверки и реализации взаимозависимостей между стрелками и сигналами на станционной ЭВМ достаточно затрачивать не более 30 % машинного времени. Эффективное использование остальных 70 % машинного времени может быть достигнуто за счет использования их в качестве специальных устройств согласования.

Анализ отечественных и зарубежных вариантов схемных решений СУС показал, что, во-первых, в настоящее время нет и, возможно, нецелесообразно иметь универсальный вариант СУС, пригодный для всех видов электронных систем управления. Во-вторых, практически все известные варианты СУС допускают опасный отказ при анализе их схем по всем дефектам, учитывающим явление трансформации. Изложенное обусловливает актуальность и сложность задач разработки СУС для электронных СЖАТ.

Для успешного решения этой задачи авторами обобщен отечественный и зарубежный опыт в данной области и выделены следующие основные принципы построения специальных устройств согласования: на входе СУС должно обеспечиваться n-кратное повторение ответственной команды; каждая ответственная команда должна иметь m-кратную избыточность (численные значения пит определяются расчетом);

СУС должно с исключением опасных отказов обеспечивать контроль соответствия команд управления заданному закону их формирования;

СУС должно обеспечивать переход в контролируемое защитное состояние при любом одиночном дефекте; в СУС должно с исключением опасных отказов обеспечиваться накопление команд управления; приборы СУС при восприятии каждой команды должны работать в режиме динамического переключения; дли питания СУС должен использоваться источник с контролем исправности.

Есть схемы, разработанные на основе изложенных принципов и предназначенные для включения исполнительных реле в системах электрической централизации, которые строятся на базе ЭВМ. СУС снабжено контролируемым источником питания, имеющим защиту от появления пульсаций напряжения питания. Отличие этого устройства от уже известных состоит в наличии цепи удержания исполнительное реле во включенном состоянии во время интервалов между командами, поступающими от ЭВМ. СУС содержит: блок логики, контролирующий правильность поступления сигналов с выходов ЭСУ (ЭВМ); цепь включения исполнительного реле, в которую входят усилитель, трансформатор, диод, конденсатор; цепь удержания исполнительного реле во включенном состоянии, состоящую из усилителя, трансформатора, накопителя энергии на диоде и конденсатора; генератор на ОПТ, выход которого через собственный контакт исполнительного реле подключен ко второму входу усилителя.



Устройство позволяет выполнить первоначальное включение реле по п-м командам ЭСУ. Дальнейшее удержание исполнительного реле во включенном состоянии в интервалах между поступающими с меньшей скоростью командами ЭВМ осуществляется за счет работы генератора, расходующего энергию, запасенную накопителем в момент получения команды. Таким образом, время, образующееся между командами ЭВМ на удержание исполнительного реле во включенном состоянии, может быть использовано для решения других задач, например задач АСУЖТ. Лабораторные испытания описываемого устройства, моделирование всех дефектов в его схеме по различным неисправностям, включающим трансформации полупроводниковых приборов и контролируемых источников питания, показали, что оно исключает опасный отказ при любых дефектах. Разработанное устройство будет использовано в новых ЭСУ.



Звоните!
8(499)343-27-33
8(964)647-88-49