Реферат: Микропроцессорные системы автоблокировки

В процессе функционирования МПП-ЧКЕ с контрольных точек ЦП1 и ЦП2 обоих каналов через специальные узлы сжатия данных на входы схем контроля СК подаются тестовые сигналы, которые сравниваются. При рассогласовании комплектов СК перезапускает их, контролируя восстановление синхронности функционирования. Сбой или неисправность в ведущем канале одновременно фиксируется схемой выбора, которая реконфигурирует структуру МПП-ЧКЕ, переключая его выходы на ведомый. Для восстановления работоспособного состояния неисправного канала в приемнике используется восемь импульсов перезапуска. Если в течение этой серии импульсов канал не начнет нормально функционировать, схема рестарта прекращает работу, а выходы МПП-ЧКЕ остаются подключенными к ведомому каналу. По системе частотного диспетчерского контроля на станцию передается информация о предотказном состоянии МПП-ЧКЕ. Для этого в интерфейсном модуле приемника имеется специальная ключевая схема, обеспечивающая сопряжение аппаратуры МПП-ЧКЕ с камертонным генератором ГК-6 системы ЧДК. Если от импульсов запуска восстанавливается синхронная работа комплектов, то вновь запущенный ведущий канал подключается к выходам МПП-ЧКЕ.

В блоке МПП-ЧКЕ предусмотрен контроль целостности нитей накала ламп проходного светофора. Наличие этой информации позволяет на программном уровне осуществлять функции переноса красного огня, изменять кодирование при перегорании ламп разрешающих огней на светофоре в соответствии с требованиями Инструкции по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации.

В интерфейсном модуле с помощью БКТ осуществляется модуляция сигнала, питающего рельсовую цепь, а также контроль правильности передаваемой кодовой комбинации. Для включения сигнальных реле Ж, ЖЗ и 3 в блоке ИМ имеются три усилителя мощности, обеспечивающие необходимое напряжение (10-12,5 В) для срабатывания реле. В качестве сигнальных используются нейтральные реле АНШ2-1230.

Для удобства обслуживания аппаратуры АБ-ЧКЕ на лицевой панели корпуса МПП-ЧКЕ установлены световые индикаторы, сигнализирующие о наличии питающего напряжения и рабочем состоянии ведущего и ведомого каналов. По характеру мигания световых индикаторов, включенных на входе и выходе МПП-ЧКЕ, можно судить о принимаемой и формируемой кодовых комбинациях.

2. Микроэлектронная система автоблокировки АБ-Е1

В состав аппаратуры сигнальной точки автоблокировки входят: блоки приемопередатчиков непрерывного канала связи (БПП-НКС) и системы передачи информации по проводной линии связи (БПП-СПИ); микропроцессорный путевой приемник (МПП); устройства защиты и согласования с рельсовой линией (УЗС) и проводной линией связи (УЗСЛ). УЗС включает в себя трансформатор усилителя мощности БПП-НКС (ТКУ), дроссель согласования (ДС), электронный блок защиты (БЗЭ) и блоки конденсаторов БК-1 и БК-2. Конструктивно микроэлектронная аппаратура автоблокировки выполнена в виде металлических корпусов, внутри которых размещаются типовые элементы замены. Размеры аппаратуры АБ-Е1 таковы: БПП-НКС и БПП-СПИ - 500x332x230 мм; МПП - 420x332x230мм; УЗСЛ - 195x120x140мм; блоки ДС, БК-1, БК-2 и ТКУ-145x120x115 мм.

Автоблокировка АБ-Е1 функционально и электромагнитно совместима с автоматической локомотивной сигнализацией АЛС-ЕН.

Для повышения устойчивости функционирования системы КРЛ в условиях воздействия дестабилизирующих факторов обработка полезных сигналов в приемнике осуществляется по алгоритму кумулятивных сумм. Благодаря его применению удалось обеспечить устойчивую работу рельсовой цепи длиной 2500 м при колебаниях сопротивления балласта от 50 до 0,45 Ом·км.

Проблема обеспечения безопасности микроэлектронных аппаратных средств автоблокировки решается применением: трехкомплектного резервирования стандартных модулей, выполняющих одинаковые функции; мажоритарной структуры построения для обнаружения неисправного или отказавшего комплекта; жесткой синхронизации и потактного сравнения сигналов в контрольных точках различных комплектов; специальных устройств контроля с односторонними отказами, обеспечивающих надежное отключение неисправного комплекта и последующий его ввод в работу.

В системе АБ-Е1 использован один непрерывный частотный канал (НКС) с несущей 174,38 Гц. Передача информации осуществляется в результате двукратной фазоразностной манипуляции и кодирования сообщений модифицированным кодом Бауэра.

Структура организации кодового цикла параллельная: по одному подканалу передаются кодовые комбинации (КК), а по другому - сигналы цикловой синхронизации (ЦС) в виде синхрогрупп (СГ). Применение двукратной ФРМ позволяет повысить помехоустойчивость в 2 раза по сравнению с амплитудной модуляцией. Использование комбинаций кода Бауэра в информационном и синхроподканалах обеспечивает эффективную кодовую защиту.

В структурной схеме двух сигнальных точек микроэлектронной автоблокировки АБ-Е1 (рис.4.27) показаны: блоки приемопередатчиков сигналов непрерывного канала связи и системы передачи информации по линейной цепи; микропроцессорный путевой приемник; устройство защиты и согласования с рельсовой линией;

Рис. Структурная схема двух сигнальных точек микроэлектронной автоблокировки АБ-Е1.

Путевое МП, сигнальные реле 30, 31, 32, реле двойного снижения напряжения ДСН и извещения о приближении поездов ИП1-ИПЗ. Все перечисленные реле нейтральные АНШ2-1230.

Приемник МПП предназначен для контроля состояния рельсовой линии. При ее свободном и исправном состоянии возбуждается реле МП. Если рельсовая линия занята подвижным составом или неисправна, то реле МП обесточено.

Блок БПП-НКС предназначен для демодуляции и декодирования ФРМ-сигналов, управления сигнальными реле, формирования и усиления сигналов, передаваемых в рельсовую цепь соседнего блок-участка. Блок БПП-НКС рассчитан на подключение четырех сигнальных реле. Однако реально в БПП-НКС используются только три: 30, 31 и 32. Настройка блоков приемопередатчиков для формирования синхрогрупп и кодовых комбинаций в зависимости от числа свободных блок-участков и разрешенной скорости движения осуществляется настроечными перемычками НП.

Устройство УЗС разработано с учетом обеспечения требований электромагнитной совместимости системы АБ-Е1 с аппаратурой автоблокировки числового кода.

Питание микроэлектронных; блоков БПП-НКС, БПП-СПИ и МПП осуществляется через понижающие трансформаторы ТП (ПОБС-5А). Для защиты устройств от воздействия импульсных помех по цепям питания в первичные обмотки ТП включены сетевые фильтры СФ. Электроснабжение сигнальной точки автоблокировки осуществляется от высоковольтной линии. Мощность, потребляемая одиночной сигнальной точкой, не превышает 80 В·А.

Приемник-МПП выполнен по двухкомплектной схеме с жесткой синхронизацией (рис.4.28). Каждый комплект содержит модули центрального процессора ЦП1, ЦП2 и сигнатурные анализаторы СА. Контроль правильности функционирования МПП осуществляет однокаскадная схема контроля СК. Первоначальный запуск приемника и синхронизация ЦП1 и ЦП2 осуществляет узел запуска УЗ. Входные цепи приемника содержат: полосовой фильтр ПФ, детектор огибающей Д, интегратор И и аналого-цифровой преобразователь АЦП.

Рассмотрим работу приемника. Полезный сигнал с выхода рельсовой линии через полосовой фильтр ПФ поступает на детектор огибающей, где выпрямляется, сглаживается в интеграторе И и затем с помощью АЦП квантуется по амплитуде и дискретизируется по времени. Значения сигнала в двоичной форме по шине данных ШД подаются на входные порты узлов ЦП1, ЦП2 обоих комплектов.

Рис. Структурная схема микропроцессорного путевого приемника системы АБ-Е1.

Поступившие данные обрабатываются в соответствии с хранящимся в ПЗУ алгоритмом. Если после выполнения расчетов значение решающей статистики превысит порог, то на шинах У1 и У2 появляются управляющие импульсы напряжения, открывающие входы схемы контроля. В этом случае контрольный сигнал V частотой 89,9 кГц с выхода узла запуска через СК подается на усилитель мощности УМ для включения реле МП. Если кумулятивная сумма не превышает порога, то сигналы на выходах У1 и У2 отсутствуют, а якорь реле МП отпущен.

В процессе нормального функционирования приемника с контрольных точек узлов ЦП1 и ЦП2 по информационным шинам ИШ на схему сигнатурного анализатора СА подаются тестовые сигналы. СА формирует общие контрольные сигналы 1КТ, , 2КТ и 2, характеризующие работоспособность узлов ЦП1 и ЦП2. Если формы сигналов , 1КТ и 2КТ, совпадают, то схема контроля фиксирует правильную работу комплектов. Свечение индикаторных светодиодов ЧО к ПО свидетельствует об исправном состоянии приемника. В противном случае фиксируется сбой. На выходах Диагностика 1 и Диагностика 2 появляются управляющие импульсы, воздействующие на узел запуска УЗ, который с заданной выдержкой времени формирует управляющие импульсы Запуск 1 и Запуск 2 для восстановления работоспособного состояния комплектов приемника. Если в результате воздействия этих импульсов нормальное функционирование приемника восстанавливается, то управляющие сигналы Диагностика 1 к Диагностика 2 снимаются. В противном случае, когда отказ в одном из каналов приемника устойчивый и восстановления работоспособного состояния приемника не происходит, ячейка защиты ЯЗ отсчитывает восемь импульсов запуска и останавливается. Приемник переходит в устойчивое положение безопасного отказа.

При первом включении питания, а также после перерывов электроснабжения работоспособное состояние приемника восстанавливается узлом запуска по шинам Запуск 1 и Запуск 2. После включения напряжения на этих шинах появляется последовательность импульсов, устанавливающая микропроцессорные комплекты узлов ЦП1 и ЦП2 в исходное состояние. С этого момента начинается нормальное функционирование приемника МПП.

Номенклатура ТЭЗ МПП такая: узел центрального процессора и ячейки запуска, узел схемы контроля, источник питания и полосовой фильтр.

Блок БПП предназначен для приема, обработки, формирования и передачи информации. Он имеет два варианта исполнения. В первом варианте БПП рассчитан для работы по рельсовой линии - БПП-НКС, во втором - по проводной линии связи - БПП-СПИ. При работе по непрерывному каналу связи используется несущая частота 174,38 Гц, а при работе с системой передачи информации - 2790 Гц.

Блок БПП имеет троированную мажоритарную структуру с аппаратным резервированием (рис.4.29). Мажоритарный принцип построения аппаратуры предполагает сравнение результатов функционирования комплектов аппаратуры и принятие решения о правильности работы устройства в целом методом голосования по большинству одинаково работающих узлов. Например, в системе АБ-Е1 принято, что микроэлектронные блоки автоблокировки отвечают требованиям безопасности, если в процессе работы как минимум два комплекта из трех показывают одинаковые результаты выполнения алгоритма обработки сигналов.

Блок БПП-НКС выполнен на элементах жесткой логики с применением микросхем малой и средней степеней интеграции серий 133, 1533. В состав БПП входят полосовой фильтр ПФ, усилитель-ограничитель УО, трехкомплектные модем и кодек, схема контроля и модуль диагностики СК и МД, ячейка запуска ЯЗ и синтезатор частот.