Устройство управления автостопом
Владельцы патента RU 2748818:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)
Изобретение относится к средствам автоматики и телемеханики метрополитенов и железных дорог и предназначено для управления автостопом, а также контроля его положения. Устройство управления автостопом состоит из управляющего узла (1) и контрольного узла (2). Управление двигателем автостопа или его удержание осуществляется напряжением, формируемым гальванически изолированным инвертором (6) при условии поступления сигналов телеуправления на дублированный вход первого (3) или второго (4) гальванически изолированного логического элемента «И» с несимметричным отказом. Контроль положения автостопа осуществляется путем подачи кодовых импульсов передатчиком (8) в контрольную цепь автостопа и считывания приемником (9) обратного сигнала, выделяемого на датчике тока (12). В результате повышается быстродействие устройства и его надежность. 1 ил.
Изобретение относится к области автоматики и телемеханики метрополитенов и железных дорог и предназначено для управления автостопом, а также контроля его положения.
Известно устройство управления автостопом (Махмутов К.М. Устройства интервального регулирования движения поездов на метрополитене: Пособие для инженерно-технических работников метрополитенов. / Под ред. Баюшкиной Г.Г. - М.: Транспорт, 1986, с. 228), содержащая контакты линейного реле, коммутирующие фазы питающего напряжения, причем обмотка линейного реле включена в цепь контактов путевых реле всех рельсовых цепей, входящих в ограждаемый участок.
Недостатком данного устройства является наличие релейно-контактной аппаратуры, что является весьма нежелательным в современных микропроцессорных системах, в силу трудоемкости интеграции в соответствующие информационные и вычислительные структуры из-за низкого быстродействия и потребности в дополнительных переходных устройствах (Сапожников Вл. В. и др. Микропроцессорные системы централизации: Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта. / Под ред. Сапожникова Вл.В. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008, с. 184), а также ее низкой надежности.
Анализ изобретательского уровня показал, что в существующем уровне техники отсутствует бесконтактное техническое решение, реализующее управление автостопом и контроль его положения.
Задача изобретения заключается в повышении быстродействия устройства и уровня надежности при управлении и контроле положения автостопа.
Технический результат достигается тем, что устройство управления автостопом, состоящее из управляющего узла, содержащего два гальванически изолированных логических элемента «И» с несимметричным отказом, генератор управляющих сигналов, гальванически изолированный инвертор, блок диагностики, и контрольного узла, содержащего гальванически изолированные передатчик и приемник, ограничитель тока, оптопару, датчик тока, при этом в управляющем узле оба гальванически изолированных логических элемента «И» с несимметричным отказом параллельно присоединены к генератору управляющих сигналов, который последовательно соединен с гальванически изолированным инвертором, причем к его выходам, предназначенным для подключения рабочей цепи автостопа подключены входы блока диагностики, при этом в контрольном узле гальванически изолированный передатчик последовательно соединен с ключом оптопары, ограничителем тока, причем выход передатчика и вход приемника предназначены для подключения контрольной цепи автостопа, а датчик тока включен между входом приемника и землей контрольного узла, при этом цепь управления оптопарой подключена к выходу приемника, остальные выходы которого предназначены для подключения каналов телесигнализации.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема заявляемого устройства.
Заявляемое устройство управления автостопом содержит управляющий узел 1 и контрольный узел 2. Управляющий узел 1 содержит первый 3 и второй 4 гальванически изолированные логические элементы «И» с несимметричным отказом, генератор управляющих сигналов 5, выполненный в виде микроконтроллера, гальванически изолированный инвертор 6, выполненный на бесконтактных ключах, блок диагностики 7. Контрольный узел 2 содержит гальванически изолированные передатчик 8 и приемник 9, ограничитель тока 10, оптопару 11, датчик тока 12.
Устройство управления автостопом имеет следующие соединения.
В управляющем узле 1 первый 3 и второй 4 гальванически изолированные логические элементы «И» с несимметричным отказом, входы которых являются дублированными входами устройства, параллельно присоединены к генератору управляющих сигналов 5, который последовательно соединен с гальванически изолированным инвертором 6, причем к его выходам, предназначенным для подключения рабочей цепи автостопа дополнительно подключены входы блока диагностики 7, выход которого предназначен для подключения канала внешней подсистемы диагностики. В контрольном узле гальванически изолированный передатчик 8 последовательно соединен с ключом оптопары 11, ограничителем тока 10, причем выход передатчика 8 и вход приемника 9 предназначены для подключения контрольной цепи автостопа, а датчик тока 12 включен между входом приемника 9 и землей контрольного узла 2, при этом цепь управления оптопарой 11 подключена к выходу приемника 9, остальные выходы которого предназначены для передачи кодовых сигналов контроля положения автостопа и сигнала о срабатывании защиты от короткого замыкания. Управляющий узел 1 и контрольный узел 2 подключены также к устройствам электропитания гальванически изолированного постоянного напряжения.
Устройство управления автостопом работает следующим образом.
При поступлении команды на открытие (направление 1) или закрытие (направление 2) автостопа по каналам телеуправления сигналы поступают на соответствующие выбранному направлению дублированный вход первого 3 или второго 4 гальванически изолированного логического элемента «И» с несимметричным отказом. Использование дублированной структуры и реализация конъюнкции являются одним из средств обеспечения безопасного функционирования бесконтактного устройства управления автостопом. Выходной сигнал первого 3 или второго 4 гальванически изолированного логического элемента «И» с несимметричным отказом используется в качестве напряжения питания для генератора управляющих сигналов 5. Любой отказ в схеме первого 3 или второго 4 гальванически изолированного логического элемента «И» с несимметричным отказом приводит к прекращению формирования выходного сигнала, что обеспечивает переход устройства в защитное состояние.
Генератор управляющих сигналов 5 при наличии напряжения питания, поступающего от выхода первого 3 или второго 4 гальванически изолированного логического элемента с несимметричным отказом, формирует сигналы для гальванически изолированного инвертора 6, выполненного на бесконтактных ключах, который преобразует постоянное напряжение питания в переменное напряжение, в результате чего на его выходах, подключенных к рабочей цепи автостопа начинают выдаваться фазы напряжения, необходимые для работы двигателя и изменения состояния автостопа, либо его удержания. В случае возникновения отказов элементов гальванически изолированного инвертора 6, прекращается преобразование постоянного напряжения в переменное, на выходе напряжение не формируется и управляющий узел 1 переходит в защитное состояние. Пробой бесконтактных ключей инвертора не опасен, поскольку в этом случае через обмотки двигателя автостопного привода до момента срабатывания плавкого предохранителя в цепи устройств электропитания будет протекать постоянный ток, не способный инициировать вращение ротора. При этом блок диагностики 6 обеспечивает контроль токов перевода и исправности рабочей цепи и формирует соответствующие сообщения для передачи во внешнюю подсистему диагностики.
Контрольная цепь автостопа опрашивается входным кодовым сигналом, который в нее подается через гальванически изолированный передатчик 8, в результате чего на датчике тока 12 выделяется сигнал, принимаемый гальванически изолированным приемником 9, выходы которого служат для подключения каналов телесигнализации. Напряжение питания контрольной цепи автостопа подается через ограничитель тока 10. При нахождении автостопа в крайнем положении его контрольная цепь будет замкнута, что создаст условие для прохождения кодового сигнала от передатчика 8 к приемнику 9 и дальнейшей выдаче сигнала о его состоянии в каналы телесигнализации. При этом, в случае длительного протекания значительного по величине тока (короткого замыкания) оптопара 11 обеспечивает периодическое отключение контрольной цепи от источника питания, что приводит к снижению тепловой нагрузки на элементную базу контрольного узла, в результате чего приемник 8 выдает соответствующее сообщение в канал телесигнализации на верхний аппаратный уровень.
Таким образом, введение в устройство управления автостопом управляющего узла, содержащего два гальванически изолированных логических элемента «И» с несимметричным отказом, генератор управляющих сигналов, гальванически изолированный инвертор, блок диагностики, и контрольного узла, содержащего гальванически изолированные передатчик и приемник, ограничитель тока, оптопару, датчик тока позволяет полностью исключить применение релейно-контактной аппаратуры при реализации функции управления автостопом и контроля его состояния, что повышает быстродействие устройства, делая его пригодным для применения в составе современных микропроцессорных систем.
К недостаткам применения релейно-контактной аппаратуры также относят значительный расход дорогостоящих материалов, таких как серебро и медь, при ее изготовлении, относительно большие габариты и массу, ограниченный коммутационный ресурс, трудоемкость обслуживания в виде необходимости межинтервальных профилактических проверок и ремонта. Поэтому дополнительный эффект предлагаемого изобретения заключается в повышении уровня надежности, облегчении труда обслуживающего персонала и снижении капитальных и эксплуатационных затрат.
Устройство управления автостопом, состоящее из управляющего узла, содержащего два гальванически изолированных логических элемента «И» с несимметричным отказом, генератор управляющих сигналов, гальванически изолированный инвертор, блок диагностики, и контрольного узла, содержащего гальванически изолированные передатчик и приемник, ограничитель тока, оптопару, датчик тока, при этом в управляющем узле оба гальванически изолированных логических элемента «И» с несимметричным отказом параллельно присоединены к генератору управляющих сигналов, который последовательно соединен с гальванически изолированным инвертором, причем к его выходам, предназначенным для подключения рабочей цепи автостопа подключены входы блока диагностики, а в контрольном узле гальванически изолированный передатчик последовательно соединен с ключом оптопары, ограничителем тока, причем выход передатчика и вход приемника предназначены для подключения контрольной цепи автостопа, а датчик тока включен между входом приемника и землей контрольного узла, при этом цепь управления оптопарой подключена к выходу приемника, остальные выходы которого предназначены для подключения каналов телесигнализации.
