Содержание
Обозначения и сокращения
Введение
1 Общие сведения об объекте автоматизации
1.1Однониточный план станции Караганда – Пассажирская
1.2 Схема электрической централизации
1.2.1 Описание алгоритма маршрутного набор
1.2.2 Схема алгоритма отмены маршрута
1.2.3 Искусственная разделка маршрута
1.3 Технические требования к разрабатываемой микропроцессорной
системе электрической централизации
1.4 Постановка задачи
2 Разработка микропроцессорной системы электрической централизации
2.1 Датчики входных сигналов
2.2 Исполнительные устройства
2.3 Принципы построения микропроцессорных систем
централизаций
2.4 Разработка структурной схемы микропроцессорной системы
2.5 Выбор элементной базы
2.6 Проектирование шифратора кнопок
2.7 Разработка принципиальной схемы контроллера, регистров управления
и контроля
3 Охрана труда
4 Промышленная экология
5 Экономические расчеты
5.1 Цель проекта и ее обоснование
5.2 Расчет капитальных вложений
5.3 Годовые эксплуатационные расходы
5.4 Эффективность от внедрения
Заключение
Список использованной литературы
6
7
8
8
8
14
17
19
19
23
24
24
24
30
32
32
37
37
39
46
49
49
49
50
52
54
55
7
Введение
Железнодорожный транспорт имеет важное экономическое и
стратегическое значение для Республики Казахстан. Большая часть грузов и
пассажиров перевозится по железной дороге. Своевременная и безопасная
доставка грузов и пассажиров до места назначения, сохранность верхнего
строения пути и подвижного состава зависит от многих факторов, но в большей
части от наличия и технического состояния устройств автоматики и
телемеханики (АТ). Железные дороги Республики Казахстан оборудованы
различными устройствами АТ, обеспечивающими безопасность движения
поездов, увеличение пропускной способности железнодорожных линий,
улучшение условий труда железнодорожников. Однако многие виды
эксплуатируемых систем морально и физически устарели, длительное время не
модернизировались, не заменялась элементная база. Существуют некоторые
требования при разработке МПЦ и к электрическим централизациям в общем.
Вот некоторые из них.
Реализация параллельных процессов в управляющих вычислительных
системах обеспечивается последовательной, конвейерной, матричной и
мультипроцессорной обработкой информации. При последовательной
обработке система имеет один процессор, в котором параллельные процессы
обрабатываются фактически последовательно во времени (по очереди). При
матричной обработке вычисления обеспечивает матрица процессорных
элементов с общей системой управления. Мультипроцессорная обработка
осуществляется множеством процессоров, имеющих общие шины и общую
память для обмена информацией между собой.
Второе требование это обеспечение безопасности. Концепция
безопасности МПЦ, которая используется в большинстве случаев, состоит в
следующем: одиночные дефекты аппаратных и программных средств не
должны приводить к опасным отказам устройств и должны обнаруживаться
при рабочих или тестовых воздействиях не позднее, чем в системе возникает
второй дефект.
Более 70% протяженности железных дорог оборудованы устройствами, из
которых порядка 60% устаревших систем. Из общего количества
эксплуатируемых стрелок, более 90% включены в электрическую
централизацию, из которых 45% устаревших систем. Таким образом,
эксплуатируемые устройства сигнализации и блокировки на 35-40% морально
устарели, находятся за чертой срока годности, определяемых нормативными
документами, не отвечают требованиям безопасности движения и соответствия
техническим нормам, что вызывает необходимость интенсивной модернизации
и реконструкции устройств, внедрение новой техники и передовой технологии.
При этом встает вопрос выбора для внедрения наиболее приемлемых
современных систем АТ.
С развитием новейших технологий и микропроцессорной техники ставится
8
задача замены контактной системы электрической централизации на основу
микро-ЭВМ, что довольно улучшит пропускную способность станции,
безопасность установки маршрута, наибольшую безотказность системы.
9
1 Общие сведения об объекте автоматизации
1.1Однониточный план станции Караганда-Пассажирская
Станция Караганда Пассажирская является промежуточной станцией для
приема и отправки пассажирских поездов и электропоездов, а также пропуска
грузовых составов через станцию.
Соблюдая стандарты габарита приближения строений, на станции
расположено здание пассажирского вокзала и поста электрической
централизации.
Однониточный план станции отражает расположение путей, стрелок,
поездных и маневровых светофоров с указанием их ординат относительно оси
станции.
Распределение назначения путей: 1п, 2п главные (для приема и пропуска
нечетных и четных поездов соответственно);4п, 6п, 8п, 10п, 12п для приема
пассажирских поездов и электропоездов к пассажирским платформам, а также
4п, 6п, 8п служат для приема сборных поездов и для разгрузки грузов.
Всего на станции расположено 15 путей.
Стрелок включенных в электрическую централизацию типа УЭЦ-М
насчитывается 64, а светофоров 79 из них маневровых 53. Светофоры Н, Ч, Н1,
Ч2 (К, З, 1Ж, ) и во всех красные огни выходных сигналов с боковых путей
оборудованы 2-х нитевыми лампами.
В 21 тупике установлен сброс-остряк для исключения выхода
установленного в тупике состава и при этом создания враждебной ситуации.
Из-за негабаритности установки предельных столбиков предусмотрены
негабаритные изостыки.
Светофоры Ч и Н является входными с перегона на станцию,
соответственно по четному и нечетному направлению, и имеют по пять
сигнальных ламп(красный, зеленый, лунно-белый два желтых огня).Светофоры
ЧД и НД имеют по три сигнальных огня два желтых и красный. Н1, Н3, Н4, Н5,
Н6, Н8, Н10, Н12, Ч2, Ч3,Ч4, Ч5, Ч6, Ч8, Ч10, Ч12 являются выходными для
отправления состава со станции и имеют по четыре сигнальных показания
красный, желтый, зеленый и лунно-белый огни.
Все маневровые светофоры содержат по две лампы с сигнальными
показаниями лунно-белый и синий (разрешает или запрещает проведению
маневров).
1.2 Схема электрической централизации
На железнодорожной станции Караганда Пассажирская применяют
усовершенствованную электрическую централизацию УЭЦ-М с центральными
зависимостями и центральным питанием. Система блочная, со штепсельным
включением реле в блок, с использованием единой элементной базы для
10
наборной и исполнительной группы (малогабаритных реле РЭЛ). Наборная и
исполнительная группы собирают на реле типа РЭЛ, ПЛ, ОЛ (от 9 до 12 шт.)
В системе УЭЦ-М два типа наборных блоков и 10 исполнительных.
Блок НПМ наборный поездного и маневрового светофоров. Блок содержит
два комплекта аппаратуры, каждый из которых служит для управления блоками
ВД и В или блоком М маневровых светофоров с пути, с участка пути за
входным светофором. Блок содержит реле: 1КН, 2КН кнопочные; 1В,
конечные, 1ПВ, 2ПВ поездные вспомогательные; 1РК ,2РК повторители
кнопок; 1ОП, 2ОП, 1ОП1, 2ОП1 – противоповторные реле.
Блок НМ наборный маневрового светофора. Блок НМ содержит два
комплекта аппаратуры, каждый из которых служит для управления блоком М
одиночного маневрового светофора в горловине, светофора в створе, светофора
с участка пути в горловине.
Блок содержит реле: 1КН, 2КН кнопочные; 1АКН, 2АКН автоматические
кнопочные; 1РК, 2РК повторители кнопок; 1ВП, 2ВП вспомогательные
промежуточные; 1МП, 2МП противоповторные; 1ВКМ, 2ВКМ
вспомогательные конечные.
Блок ВД управления поездным светофором (входным или выходным). Блок
ВД является дополнительным к блоку В или В1и содержит реле: КС
контрольно-секционное; Н начальное поездное; НМ начальное маневровое;
ОН общее начальное; ВН вспомогательное начальное; С, С1 сигнальное
поездное; З замыкающее; СО соответствия зеленого огня; ИП известитель
приближения ОТ, ОТ1 – отмены маршрута.
Блок В управления поездным светофором. Блок В осуществляет
зависимости по контролю и управлению поездным светофором при наличии
пригласительного сигнала, мигающего показания, горения на светофоре более
одной лампы. Блок содержит реле: С сигнальное поездное; МС сигнальное
маневровое; О1, О2 – огневые реле; ЗС – реле зеленого огня; МГС – реле
мигающей сигнализации; ПС сигнальное реле пригласительного сигнала; ГМ
реле главного направления; СОЖ – реле соответствия желтого огня.
Блок В1 управления поездным светофором. Блок В1 осуществляет
зависимости по контролю и управлению поездным светофором с красным,
желтым, зеленым и лунно-белым огнями и содержит аппаратуру
исполнительной и наборной групп, а также реле: КН кнопочное; В
конечное; ПВ поездное вспомогательное; РК повторитель кнопок; ОП
противоповторное; С сигнальное поездное; МС сигнальное маневровое, О
огневое; ЗС – реле зеленого огня.
Блок М управления маневровым светофором. Блок М осуществляет
зависимости по контролю и управлению маневровым светофором, за
исключением светофоров из тупика. Блок содержит реле: КС, КС1
контрольно-секционные; С сигнальное; Н начальное; КМ конечное; З
замыкающее начало маршрута; СЗ – замыкающее конца маршрута; О – огневое;
ОТ, ОТ1 – отмены маршрута; ИП – известитель приближения.
Блок МТ управления маневровым светофором. Блок МТ осуществляет
11
зависимости по контролю и управлению маневровым светофором из тупика и
содержит аппаратуру исполнительной и наборной групп. Блок содержит реле
КН кнопочное; РК повторитель кнопки; МП противоповторное; ВКМ
вспомогательное конечное; КС, КС1 контрольно-секционные; С – сигнальное;
Н начальное; З – замыкающее; О – огневое; ОТ – отмены маршрута.
Блок П приемоотправочного пути. Блок П осуществляет контроль
состояния пути, контроль вступления поезда на маршрут и исключает
враждебные маршруты на путь. Блок содержит реле: П повторитель путевого;
1КС, 2КС контрольно-секционные; 1И, исключающие;
1КМ,2КМконечные маневровые; РЦК реле контроля рельсовой цепи; ПКО,
ПКО1 конечные поездные отмены маршрутов; ОКС – общий повторитель
контрольно-секционных реле.
Блок УСП изолированного участка в горловине станции. Блок УСП
осуществляет зависимости по контролю состояния, замыканию и размыканию
изолированной секции в маршруте. Блок содержит реле: 1М, маршрутное;
З, З1 замыкающие; 1КС, 2КС контрольно-секционные; П, П1 повторители
путевого реле; РИ – искусственной разделки; И – индикации; БИ снятия
контроля изоляции; МП медленно действующий на возбуждение повторитель
путевого реле.
Дополнительный блок СПД
2 изолированного участка. Блок СПД 2
содержит два комплекта аппаратуры, каждый из которых является дополнением
к блоку УСП. Блок содержит реле 11Р, 12Р, 21Р, 22Р разделки; 1ВП, 2ВП
вспомогательные путевые; 1РЦК, 2РЦК контроля рельсовой цепи; Д
дополнительных функций.
Стрелочный С коммутационный блок. Блок С осуществляет коммутацию
схем в соответствии с установленным маршрутом, выдает команды на перевод
стрелок от маршрутного набора и содержит аппаратуру исполнительной и
наборной групп. Блок содержит реле: ПК плюсовое контрольное; МК
минусовое контрольное; ПКП плюсовое контроля поляризованных якорей
пусковых и контрольных реле стрелок; МКП тоже минусовое; ВЗ вреза
стрелки; СТК– контроля стрелки; ПУ, МУ плюсовое и минусовое
управляющие; УК – угловое реле.
Блок ПИ извещения на переезд. Блок ПИ устанавливают на каждый путь,
пересекаемый переездом по плану станции. Блок содержит реле: 1КС ,2КС
контрольно-секционные; ОС, ОС1 открытия светофора; ПИ, КПИ
извещения; МКПИ, ВКПИ вспомогательные реле извещения; ПЗ
замыкающие; 1Н, 2Н – направления.
Полную схему наборной группы составляют из четырех цепей межблочных
соединений: включения кнопчных реле КН (111 цепь); автоматических
кнопочных реле АКН (112 цепь), реле АКН устанавливают во всех блоках НМ;
управляющих стрелочных реле ПУ, МУ, которые устанавливают в блоках С
исполнительной группы (113 цепь); начальных реле Н схемы соответствия (114
цепь).
Цепи реле направлений собирают в виде отдельной схемы на каждую
12
горловину станции.
В исполнительной группе основную схему составляют из 10 цепей
межблочных соединений: 11 и 12 каскадного включения реле КС; 13 и 14
реле отмены маршрута 1Р,2Р; 15 и 16 сигнальных реле С; 17 и 18
маршрутных реле 1М, 2М; 19 замыкающих реле З; 15 реле РЦК и СТК
фиксации кратковременных отказов напольных устройств.[2]
Схемы наборной группы. Схема кнопочных реле и реле направлений. В
маршрутном наборе использованы кнопочные реле РК, КН, АКН и
дополнительные реле ПВ лист 4. Реле РК включаются непосредственно от
кнопок установки маршрутов и замыкают цепи реле КН ,1С, ОП.
При наборе маневрового или поездного маршрута от светофора Ч
кнопочные реле и реле направлений работают, таким образом, от нажатия
кнопки ЧМ включаются реле 2РК и вслед за ним по местной цепи реле 2КН.
Одновременно через фронтовой контакт реле 2РК включается первый счетчик,
который входит в группу реле направлений. Возбуждение счетчика возможно,
если все реле направлений Н, Ч, НМ, ЧМ находятся без тока, т. е. маршрутная
кнопка нажимается как начальная.
После срабатывания первого счетчика подается питание в шину ВПП для
возбуждения противоповторного реле 2ОП в блоке НПМ (Ч). Притягивая
якорь, реле 2ОП фиксирует начало маршрута от светофора Ч. После отпускания
кнопки ЧМ или Ч1 реле 2КН через фронтовой контакт реле 2ОП подключается
к цепи 111 межблочных соединений. Реле 2КН выключается после
возбуждения реле ПУ (МУ) в блоках С на трассе устанавливаемого маршрута.
Через фронтовой контакт реле 2КН подается питание в шину ВНМ, от
которой через фронтовой контакт реле возбуждается и затем
самоблокируется реле направлений НМ возбуждение остальных реле
направлений исключается. Через фронтовой контакт реле НМ подается питание
в шины Н, НМ, ЧМ наборной группы.
Тыловым контактом реле НМ размыкается первая цепь возбуждения
счетчика 1С,но счетчик остается под током по цепи самоблокировки и
отключается контактом кнопочного реле 2РК при отпускании маршрутной
кнопки. Аналогично при наборе маршрута отправления по светофору Ч после
нажатия кнопки Ч1 включаются в последовательном порядке реле 2РК, 2ВП,
1С, 2КН, Н, 2ОП.
Фронтовым контактом реле Н включается питание в шины Н, Ч; Н, Ч, НМ;
Н наборной группы.
При наборе маневрового маршрута от светофора М14 от нажатия кнопки
м14 последовательно работают реле 1РК, 1КН, 1С, ЧМ наборной группы.
Фронтовым контактом реле ЧМ включается питание в шину ЧМ наборной
группы.
Схема противоповторных вспомогательных промежуточных и конечных
реле, схема автоматических кнопочных реле.
Реле наборной группы при наборе маневрового маршрута от светофора Ч
до светофора М16 работает так. От нажатия кнопки начала маршрута ЧМ1
13
срабатывают реле 2РК, 2КН, 1С, НМ и появляется питание в шинах ВПП и НМ.
От шины ВПП через фронтовой контакт реле 2РК получает питание и
срабатывает противоповторное реле 2ОП в блоке НПМ (Ч) и фиксирует начало
маршрута от светофора Ч.
После отпускания кнопки и выключения реле 2РК реле 2ОП остается в
возбужденном состоянии до срабатывания сигнального реле МС и открытия
светофора. Нажатием кнопки конца маршрута М16 последовательно в блоке
НМ (2) светофоров М16, М14 включаются реле 2РК и 2КН.
От шины НМ через фронтовой контакт реле 2РК срабатывает
вспомогательное конечное маневровое реле 2ВКМ и фиксирует конец
маршрута у светофора М16 .После отпускания кнопки реле 2ВКМ блокируется
через контакт замыкающего реле СЗ участка до светофора.
Фронтовым контактом реле 2ВКМ в Цепь 112 межблочных соединений
АКН подается полюс питания П, второй полюс питания М подается через
фронтовые контакты реле 2КН, 2ОП блока НПМ (Ч). По трассе маршрута
срабатывают последовательно соединенные реле 1АКМ в блоках НМ
(М14,М16) и (М4).
В блоке НМ (М4) от шины питания НМ через фронтовой контакт 1АКН
срабатывает вспомогательное промежуточное реле 1ВП ,блокируется реле
через контакт замыкающего реле З участка за светофором .Фронтовыми
контактами реле 1ВП включаются в цепь 113 межблочных соединений для
возбуждения управляющих реле ПУ (МУ).
При наборе маневрового маршрута от светофора М30 на путь 2п до
светофора М14 нажатием кнопки начала маршрута М30 работают реле 1РК,
1КН, 1С, ЧМ и появляется питание в шинах ВПП и ЧМ.
От шины ВПП через фронтовой контакт реле 1РК срабатывает
противопровторное реле 1МП и фиксирует начало маршрута от светофора М14.
Нажатием кнопки конца маршрута м14 в блоке НМ срабатывают реле
1РК,1КН. От шины ЧМ через фронтовой контакт реле 1РК срабатывает
вспомогательное реле 2ВП и фиксирует конец маршрута.
При работе поездного маршрута отправления с пути 2п от нажатия кнопки
начала маршрута ч2 в блоке НПМ (Ч2) срабатывают реле 2ПВ, 2РК, 2КН, в
группе реле направлений срабатывают реле 1С ,Н, и появляется питание в
шинах ВПП и Н.
От шины ВПП срабатывают реле 2ОП и фиксирует начало маршрута от
светофора Ч2. После нажатия кнопки нд конца маршрута в блоке НПМ
срабатывают реле 1ПВ, 1РК, 1КН, 1В. Фронтовыми контактами реле 2КН, 2ОП
блока НПМ(Ч2) и контактами реле 1КН, 1В замыкается цепь 112, по которой во
всех блоках НМ, входящих в маршрут, срабатывают реле АКН. Через
фронтовые контакты этих реле от шины Н получают питание и срабатывают
реле 1ВП. Схема стрелочных управляющих и угловых реле. Стрелочные
управляющие реле ПУ, МУ устанавливают в блоках С и включают по цепи 113
межблочных соединений набора. Схема наборной группы для второго главного
пути показана на листе 4. Для настройки схем АКН и схем ПУ, МУ в блоках С
14
устанавливают угловые коммутационные реле УК. Реле УК при возбуждении
фронтовыми контактами, включенными в точке, соответствующей одной из
стрелок съезда, определяет возможность задания маршрута по минусовому
положению данного съезда и исключает возможность задания маршрута по
плюсовому положению этой стрелки. Для исключения обходных цепей реле УК
включают через диодную матрицу собранную в блоке БДШ 20, аналогично
системе БМРЦ.
На рассматриваемом фрагменте путевого развития, можно выделить
границы реле ПУ стрелки 4, 6.Границами этих стрелок являются кнопки Чк,
М4к с одной стороны и кнопка М16к с другой. Границы стрелок 18, 16
кнопки М16к, М14к с одной стороны и М22к с другой стороны; 30 стрелка
имеет границы между кнопками М22к и М30к и т.д. При задании коротких
маршрутов, имеющих один элемент, например по светофору М22 до светофора
М30, питание с одной стороны подается контактом противоповторного реле, а с
другой - контактом вспомогательного конечного реле. При задании маршрутов,
содержащих несколько элементов, например маршрута приема по светофору Ч
на путь 2п, питание реле ПУ, МУ на внутренних границах элементов подается
контактами вспомогательных промежуточных реле ВП.
Реле УК предназначены для выбора трассы основного маршрута. Эти реле
включаются контактами кнопочных реле тех кнопок, которые во-первых,
расположены по плану станции относительно данного съезда со стороны
перегона и, во-вторых, по этому съезду возможна установка маршрута по его
минусовому положению. Топологически контакты реле УК располагаются в
острых углах схем реле АКН, которые соответствуют углам станции,
образованным съездом и прямым путем при движении со стороны перегона.
Это позволяет устанавливать маршруты по обоим положениям стрелок съездов.
При включении кнопочного реле НКН или КН срабатывают все реле УК
соединенные через вывод 15 блока С с контактом данного кнопочного реле,
однако, само блокируются лишь те из них, где срабатывает минусовое
управляющее реле.
Вспомогательное и резервное управление. Предназначено для включения на
светофоре разрешающего показания при неработающей схемы соответствия
или схеме стрелочных управляющих реле, а также при отмене маршрута,
заданного через ложно занятую секцию, после проследования состава по
маршруту. Чтобы использовать вспомогательное управление, дежурный
должен нажать кнопку подсветки табло и определить положение стрелок. Если
положение стрелок не соответствует задаваемому маршруту, то стрелки
переводят с помощью стрелочных коммутаторов.
Для установки маршрута отправления при вспомогательном управлении
нажатием и отпусканием кнопки " Отмена " схемы маршрутного набора
приводятся в исходное состояние. Затем нажатием кнопки вспомогательного
управления выключается реле ВУ и своим контактом выключает шины питания
Н, Ч, НМ, ЧМ. После этого нажимают кнопки начала и конца маршрута.
От нажатия кнопки начала маршрута Ч1 в блоке НПМ (Ч) последовательно
15
срабатывают реле 2ПВ, 2РК, 2КН, 1С, 2ОП, Н.
От нажатия кнопки Ч2 конца маршрута в блоке НПМ (Ч2) включаются реле
1ПВ, 1РК, 1КН. Через фронтовые контакты реле 1РК, конца маршрута, Н
направления, тыловые контакты реле и ВУ подается питание в шину ВУ,
которая подключена к блокам наборной группы. От шины ВУ в начале
маршрута в блоке ВД (Ч), минуя схему соответствия, срабатывает начальное
реле Н.
Если задается маневровый маршрут от светофора Ч до светофора М16, то от
нажатия кнопки начала маршрута ЧМ в блоке НПМ (Ч) срабатывают реле 2РК,
2КН, 1С, НМ, 2ОП. ОТ нажатия кнопки М16 конца маршрута в блоке НМ
светофоров М14, М16 срабатывают реле 2РК, 2КН.
Через фронтовые контакты реле 2РК и НМ включается шина питания ВУ.
От этой шины в начале маршрута в блоке ВД (Ч), минуя схему соответствия,
срабатывает реле НМ, в конце маршрута в блоке М (М16) включается реле КМ,
определяя конец маневрового маршрута.
После этого схемы исполнительной группы работают также как и при
нормальной установке маршрута.
Режимом вспомогательного управления пользуются для размыкания без
выдержки времени секций, после использования маршрута, заданного через
ложно занятую секцию. В этом случае необходимо с помощью
вспомогательного управления снова установить этот же маршрут, а затем его
отменить.
Если маршрутный набор полностью не работает (запала кнопка, разомкнута
цепь противоповторного реле и т. д.), предусматривается резервное управление
для задания поездных маршрутов (светофоры с главных путей и путей
безостановочного пропуска). На пульте-табло устанавливаются
дополнительные поездные кнопки светофоров.
При нажатии такой кнопки в блоке ВД исполнительной группы
возбуждается реле ВН. Контактами реле ВН подается питание в схемы
начального реле, реле КС и сигнального реле, маршрут устанавливается.[1]. В
пунктах 1.2.1 и 1.2.2 приводится описание алгоритмов работы наборной группы
при задании маршрута и его установке, с приведением блок схем.
1.2.1 Описание алгоритма маршрутного набора
При задании основного маршрута нажимают начальную (i=1) и конечную
(j=k=2) кнопки, в результате чего последовательно выполняются операторы 3
21. После нажатия начальной кнопки в блоке, принадлежащем открываемому
светофору, срабатывает кнопочное реле 1КН , 2КН (ФО4) по 111 цепи
межблочных соединений. Это реле замыкает цепи реле направлений и угловых
кнопочных реле УК. Включается реле НМ, ЧМ, Н, Ч, которое подключает
полюс питания к соответствующей шине направления от этой шины в блоке
начальной кнопки включаются противоповторные реле (ФО6).
При отпускании начальной кнопки все указанные реле остаются во
включенном состоянии по цепям самоблокировки. Таким образом, после
16
нажатия и отпускания начальной кнопки фиксируется вид и направление
передвижения (реле направления), начало маршрута (противоповторное реле) и
трасса основного маршрута (угловые кнопочные реле).
При нажатии конечной кнопки (ФО7) в блоке, определяющем конец
маршрута, включается реле 1КН, 2КН (ФО9). В результате в этом блоке Н, Ч,
НМ, ЧМ срабатывает вспомогательное конечное реле (ФО10) 1В,2В в поездном
маршруте или 1ВКМ, 2ВКМ в маневровом. При отпускании конечной кнопки
эти реле получают питание по цепям самоблокировки.
Фронтовыми контактами противоповторного и вспомогательного конечных
реле замыкается 112 цепь межблочных соединений - цепь автоматических
кнопочных реле АКН (ФО11). Реле АКН срабатывают в блоке НМ,
соответствующих промежуточным маневровым или вариантным кнопкам. В
этих блоках контактами реле АКН включаются вспомогательные реле
ВП(ФО12).
Контактами реле П, 2ОП, МП в блоке начальной кнопки, реле ВП в
промежуточных блоках и реле В и ВКМ в блоке конечной кнопки замыкаются
113 цепи межблочных соединений цепи управляющих стрелочных реле ПУ и
МУ (ФО13). Это приводит к выключению реле 1КН, 2КН и АКН (ФО14) во
всех блоках и формированию команды на перевод ходовых и охранных стрелок
по трассе маршрута (ФО15).
По окончании перевода стрелок замыкается 114 цепь, образуя схему
соответствия (С, ФО17), в которой проверяется правильное выполнение
команды, т.е. соответствие между командой на перевод и фактическим
положением стрелок. Если указанное соответствие имеет место, то включается
начальное реле исполнительной группы (реле Н в поездном или реле НМ в
маневровом маршруте). Фронтовыми контактами начального и
противоповторных реле замыкается цепь контрольно-секционных реле КС,
которые срабатывают, если выполняются условия безопасности движения U2, и
выключают маршрутные реле. Маршрутные реле выключают замыкающие реле
З, т.е. происходит установка маршрута (ФО18).
Разомкнувшимися фронтовыми контактами реле З отключаются цепи
самоблокировки реле В, ВКМ. Срабатывает проверка выполнение условий
безопасности U3 включается сигнальное реле С в поездном и МС в маневровом
маршруте. На соответствующем светофоре включается разрешающее
сигнальное показание (ФО20). Разомкнувшимися тыловыми контактами реле С
или МС включаются противоповторные реле 1ОП, 2ОП, МП (ФО20). Схемы
маршрутного набора возвращаются в исходное состояние.
При задании вариантного маршрута нажимается k кнопок (k>2), как в
алгоритме на рисунке 1. Вторая (промежуточная) кнопка нажимается в качестве
вариантной (ЛО8, нет). Это чаще всего сигнальные кнопки поездных
маневровых светофоров или специальные вариантные кнопки. В блоке такой
кнопки срабатывают реле КН. Эти реле включают в своем блоке реле ВП, а в
блоке направления вспомогательное реле направления ВПМ или ВОМ О24).
В результате отключается полюс питания кнопочных реле КН (ФО25), что
17
повышает надежность установки вариантных маршрутов вместо основных при
быстрых манипуляциях кнопками на пульте управления.
Если между начальной и промежуточной кнопками есть другие кнопки,
управляющие блоками НМ, то замыкается 112 цепь межблочных соединений, и
в этих блоках включаются реле АКН, которые включают реле КН
(ФО26),последние реле ВП(ФО27). Далее включается реле ПУ и МУ (ФО28),
в результате чего переводят стрелки, находящиеся по плану станции.
нажатие кнопок
начало
U2
включение
разрешения
включение С
выключение КС
включение КС
замыкание маршрута
отмена
КС
U3
выключение С
выключение показаний
разрешения
задание невозможно
конец
С
18
нет нет
да
да
да
нет
нет
нет да
нет
да
Рисунок 1 Алгоритм установки маршрута
Стрелки находятся между кнопками i и j, также выключаются кнопочные
U4
19
реле КН (ФО29), получающие питание через тыловые контакты сработавших
управляющих реле. После выключения кнопочных реле вновь появляются
полюса КН (ФО30), что позволяет включить кнопочные реле при нажатии
следующей кнопки.
Если очередная нажатая кнопка также является промежуточной (k), то
приведенный алгоритм повторяется с использованием операторов 7, 8, 15, 16,
23 - 30. Этот цикл существует до тех пор, пока кнопка j не нажата в качестве
конечной. Установка маршрута происходит после срабатывания схем
маршрутного набора (ФО3) и перевода стрелок (ФО4). Условия безопасности
движения множества U2 (ЛО5) контролируются цепью контрольно-секционных
реле (ФО6), после чего выключаются маршрутные и замыкающие реле, т.е.
замыкается маршрут (ФО7). Затем с проверкой выполнения условий множества
U3 (ЛО9) включается сигнальное реле С (ФО10) и открывается светофор
(ФО11). Правильность сигнальных показаний контролируется выполнением
условий множества U4 (ЛО12). При невыполнении указанных требований
задание маршрута и открытие светофора невозможны О18), а если условия
безопасности нарушаются при открытом светофоре, то это приводит к его
закрытию (ФО17). При закрытии светофора маршрут не замыкается, а,
следовательно, прием или отправление по заданному маршруту невозможен.[2]
1.2.2 Схема алгоритма отмены маршрута
При отмене неиспользованного маршрута на пульте управления нажимают
групповую кнопку отмены ОГ, а затем начальную кнопку светофора, по
которому установлен отменяемый маршрут. При нажатии кнопки ОГ
выключается реле ОГ и ОН. Реле ОГ тыловым контактом подключает реле ОГ1
к проводу ВОГ и, следовательно, к контактам всех кнопочных реле, проверяя
их выключенное состояние. Если кнопочные реле находятся без тока, то реле
ОГ1 выключается, включая в провод ВОГ реле ВОГ.
Одновременно на табло через тыловые контакты реле ВОГ и ОГ1
загорается мигающим красным светом лампа отмены маршрутов. Если после
нажатия кнопки ОГ отмена маршрута не требуется, то реле ОГ и ОГ1 могут
быть возвращены в исходное (включенное) состояние через фронтовой контакт
реле СОГ повторным нажатием кнопки ОГ.
На схеме алгоритма отмены маршрутов включение отмены маршрутов
показано оператором ФО2, рисунок 2.
Нажатие кнопки у светофора отменяемого маршрута вызывает
переключение контактов кнопочного реле КН, что вызывает выключение
сигнального реле и закрытие светофора (ФО3). Кроме того, кнопочное реле
выключает реле ВОГ, которое замыкает цепь реле ВОГ1. На табло лампа
отмены маршрута загорается непрерывным светом. После замыкания тылового
контакта сигнального реле в блоках ВД и М исполнительной группы
включается реле отмены ОТ О8). Реле ОТ предназначено для включения
комплектов выдержки времени и реле разделки Р.
начало
Вкл. отмены
20
нет
да
нет
да да
нет
нет
нет
да
нет
да
нет
да
да
Рисунок 2 Схема алгоритма отмены маршрута
1.2.3 Искусственная разделка маршрута
21
Режим искусственной разделки маршрутов используется для размыкания
секций маршрута в случае неисправности рельсовых цепей или потери
контроля положения стрелок. Для включения режима искусственной разделки
маршрутов на пульте управления предусматриваются индивидуальные для
каждой секции кнопки искусственной разделки ИР и общая для всей станции
групповая кнопка ГИР.
При нажатии индивидуальных кнопок в блоках УП и СП указанных секций
включаются реле искусственной разделки РИ, в цепях которых полюсом МИВ
проверяется свободность блока выдержки времени ИСБ от искусственной
разделки другого маршрута. Реле РИ, сработав, размыкают цепь питания реле
ГРИ и подготавливают цепь включения реле Р в каждом блоке.
После нажатия кнопки ГИР включается реле ГРИ1, которое занимает
комплект искусственной разделки, отключая полюс питания МИВ, включает
блок выдержки времени ИСБ, подготавливает цепи включения реле Р, ГРИ и
цепь самоблокировки реле ИВ. Через 3 мин. 15 с. на выходе блока ИСБ
срабатывает реле ИВ, которое включает реле Р в блоке СП. Это реле включает
реле и данного блока, которые выключают реле РИ, в результате чего
необходимая секция СП размыкается, а к полюсу питания П через контакт реле
ИВ подключается реле Р предыдущей секции. Далее процесс повторяется до
тех пор, пока не будет разомкнута последняя секция. Затем включается реле
ГРИ, которое выключает реле ГРИ1. Схема возвращается в исходное состояние.
1.3 Технические требования к разрабатываемой микропроцессорной
системе
Существуют некоторые требования при разработке МПЦ и к электрическим
централизациям в общем. Вот некоторые из них.
Реализация параллельных процессов в управляющих вычислительных
системах обеспечивается последовательной, конвейерной, матричной и
мультипроцессорной обработкой информации. При последовательной
обработке система имеет один процессор, в котором параллельные процессы
обрабатываются фактически последовательно во времени (по очереди). Это
возможно, если скорость вычисления существенно выше скорости изменения
самого технологического процесса (например, процесса движения поезда).
Тогда создается иллюзия параллельности вычислений. При функциональной
обработке система имеет несколько независимых устройств, которые
одновременно выполняют различные функции. Конвейерная обработка
предусматривает разбивку вычислительного процесса на несколько этапов,
которые реализуются параллельно последовательно в различных процессорах
(по принципу конвейера). При матричной обработке вычисления обеспечивает
матрица процессорных элементов с общей системой управления.
Мультипроцессорная обработка осуществляется множеством процессоров,
имеющих общие шины и общую память для обмена информацией между собой.
22
Второе требование это обеспечение безопасности. Концепция
безопасности МПЦ, которая используется в большинстве случаев, состоит в
следующем: одиночные дефекты аппаратных и программных средств не
должны приводить к опасным отказам устройств и должны обнаруживаться
при рабочих или тестовых воздействиях не позднее, чем в системе возникает
второй дефект.
Безопасность достигается благодаря резервированию аппаратных и
программных средств, организации внутри процессорного и межпроцессорного
контроля и безопасному поведению при отказах.
Резервирование аппаратных средств в применении многоканальных систем
с жесткой или мягкой синхронизацией каналов. Сравнение результатов
обработки информации в n каналах осуществляется с помощью безопасных
схем сравнения. В многопрограммных системах выполняется резервирование
программного обеспечения. Наилучшие результаты по безопасности в этом
случае дают принципы N-версионного программирования, применяемые на
уровне алгоритмов и программ.
Задачу обнаружения отказов решают внутри и межпроцессорный
контроль. Обнаруживать отказы требуется с максимально возможной глубиной
и как можно быстрее. Наиболее эффективно внутри процессорный контроль
осуществляется тестированием системы в отведенные для этого промежутки
времени или применением принципов самоконтроля (самопроверяемости) и
анализа. Межпроцессорный контроль состоит во взаимной проверке работы
процессоров на уровне системных шин, памяти и выходов (контроль с
сильными связями). Применяется также вариант, когда один процессор
реализует вычисления, а другой их проверяет (контроль со слабыми связями).
Существует большое разнообразие безопасных структур, которые
реализуют отраженные методы безопасности. Рассмотрим некоторые из них .
Одноканальная система с одной программой, рисунок 3 может быть
применена при организации достаточно полной проверки микро-ЭВМ с
помощью самопроверяемых средств внутреннего контроля ССВК и при
наличии безопасных выходных схем БВС для включения управляемых
объектов УО.
Х Z
УО
Y
Рисунок 3 Структурная схема одноканальной системы с одной программой
микро-ЭВМ
ССВК
БВС
23
При возникновении отказа ССВК формирует сигнал Y, с помощью
которого система может быть переведена в защитное состояние по входу 0
(например, отключение питания, и (или) выходы Z отключаются от УО с
помощью БВС. Безопасность данной системы зависит от эффективности
способов самопроверки. Тестовые проверки должны выполняться достаточно
часто. Прикладные программы не должны иметь ошибок при загрузке.
Дублированная система со слабыми связями, рисунок 4, состоит из двух
микро-ЭВМ, в которых процессоры и программы могут быть не одинаковыми.
Процессор микро-ЭВМ1 реализует основные вычисления, а микро-ЭВМ2 их
проверяет, для этого осуществляется обмен информацией по шине W.
Синхронизация каналов необязательна. Контроль микроЭВМ осуществляется
благодаря наличию тестовых программ параллельными вычислениями и
сравнением результатов. При обнаружении ошибок микро-ЭВМ2 формирует
сигнал Y, и выходы микро-ЭВМ1 отключаются от УО.[1]
X Z УО
W
Y
Рисунок 4 Структурная схема дублированной системы со слабыми связями
Дублированная система с тестированием и сильными связями содержит
генератор тестов ГТ и мультиплексор МКС и применяется если множество
входных воздействий Х не обеспечивает необходимую глубину проверки
каналов обработки информации. В этом случае в процессе рабочего
функционирования периодически выделяются отрезки времени, в течении
которых с помощью мультиплексора сигналы X отключаются от входов
системы, и к последующим подключается генератор тестов. Результаты
тестирования обоих каналов сравниваются БСС1. При обнаружении ошибки
система переводится в защитное состояние. Данный принцип используется
также тогда, когда система большую часть времени рабочего
функционирования находится в ждущем режиме (при этом сигналы X
длительное время не изменяются).
Самопроверяемая дублированная система, рисунок 5, состоит из двух
каналов, построенных в виде самопроверяемых устройств. Сигналы контроля
W1 и W2, формируемые ССВК1 и ССВК2, сравниваются ССВК3. Последняя
вырабатывает сигнал ошибки Y. Минимальная кратность не обнаруживаемых
микро-ЭВМ1
микро-ЭВМ2
БВС
24
отказов равна четырем по два отказа в каждом канале, которые не
обнаруживаются ССВК и одинаково искажают выходные сигналы Z1 и Z2.
Самоконтроль каналов может быть аппаратным и программным. Возможно
использование независимых программ в каждом процессоре.
X
Z1 УО
Y W1
Y
W2
Z2
Рисунок 5 Структурная схема самопроверяемой дублированной системы
Дублированная система с умеренными связями, рисунок 6, включает в себя
две одинаковые микро-ЭВМ с одинаковыми программами. Работа обоих
каналов синхронизирована. Результаты обработки информации сравниваются
на уровне выходов Z1 и Z2 с помощью БСС. Вот одна из наиболее
распространенных на практике безопасных структур. Минимальная кратность
не обнаруживаемых отказов в ней равна двум - по одному отказу в каждой
микро-ЭВМ, которые одинаковым образом искажают выходные сигналы Z1 и
Z2. Прикладные программы должны бать свободны от ошибок при загрузке.
Одиночные отказы не опасны. Кратные независимые отказы могут не
учитываться, если время обнаружения отказа очень мало.
Z1
X
УО
Z2
микро-ЭВМ1
ССВК1
ССВК3
ССВК2
микро-ЭВМ2
БСС
микро -
ЭВМ1
микро-
ЭВМ2
БСС
25
Рисунок 6 Структурная схема дублированной системы с умеренными
связями.
Используемая на станции система электрической централизации (УЭЦ-М) с
центральными зависимостями и центральным питанием построена по блочной
схеме со штепсельным включением реле в блок с использованием единой базы
для наборной и исполнительной групп (реле типа РЭЛ).
При разработке данной системы учитывались требования ведомственных
норм технического проектирования ВНТП/МПС 85, а также применены
решения направленные на расширение функциональных возможностей и
повышение надежности электрической централизации: управления огнями
входных светофоров с центральным питанием ламп с местным
аккумуляторным резервом для ламп красного и пригласительного огней;
использование двухнитевых ламп; автоматическая регистрация
кратковременных отказов рельсовых цепей и контроль цепей стрелок в
установленном поездном маршруте; предварительная индикация на табло для
защиты от перекрытия сигнала при ошибочном нажатии кнопки ИР секции.
1.4 Постановка задачи
В дипломном проекте ставится задача разработки микропроцессорной
системы электрической централизации, реализующей наборную группу для
основной части станции (исключая тупики, вытяжные пути и т.д.).
Наборная группа должна осуществлять задание поездных и маневровых
маршрутов, давать команды исполнительным устройствам (перевод стрелок,
открытие или закрытие светофоров и т. д.). Она также должна обеспечивать
проверку и контроль уcтановки маршрута, а также отображать его на табло.
Кроме того, в функцию наборной группы входит задача неустанавливать
маршрут, если он враждебен исполняемому или произошел сбой в системе.
26
2 Разработка микропроцессорной системы электрической централизации
2.1 Датчики входных сигналов
Контроль перевода стрелки в плюсовое положение в первую очередь
осуществляет автопереключатель и общее контрольное реле (ОК). Ролик
запорного рычага под действием пружины находится в вырезе цилиндра.
Лапка запорного рычага толкает рычаг в право полное переключение которого
возможно только в том случае, когда совпали вырезы на контрольных
линейках и в эти вырезы запал клювообразный конец рычага.
В результате рычаг замыкает контрольные контакты автопереключателя.
Другая пара контактов замыкает рабочие контакты.
Начала вращения главного вала при переводе стрелки в минусовое
положение ролик запорного рычага выталкивается на поверхность цилиндра.
Запорный рычаг поворачивается влево, поворачивая и рычаг, который
размыкает контрольные, и замыкает рабочие контакты. На станции применена
двухпроводная схема управления стрелочными переводами.
На входных и выходных светофорах применяются двухнитевые лампы
красного и желтого огней для переключения на резервную нить в случае
перегорания основной. Контроль горения ламп светофоров осуществляются
при помощи огневых реле постоянного тока (для каждой лампы используется
свое реле),обмотка реле включена последовательно с нитью накала лампы.
Вторая нить накала включается в работу при перегорании основной при
замыкании контактов огневого реле контроля горения лампы светофора.
2.2 Исполнительные устройства
В системе УЭЦ увеличено число межблочных соединений и одновременно
сокращено число разновидностей блоков, выполняющих одинаковые функции.
Вместо трех блоков маневровых светофоров применяют один М с двойным
комплектом однотипной аппаратуры, вместо одного исполнительного и двух
наборных блоков один совмещенный стрелочный коммутационный блок С.
Схема контрольно-секционных реле. Реле КС выполняют контроль секций,
входящих в маршрут, также как в системе БМРЦ. В качестве реле КС
использованы высокоомные реле РЭЛ, вследствии чего вместо
последовательного их соединения применено каскадное включение по цепям
11, 12 межблочных соединений. В поездном маршруте приема в цепь 11
включены последовательно два реле КС: одно установлено в блоке ВД (Ч) и
второе в П (2п) .
В маршруте отправления в цепь 11 также включены два реле КС: одно
установлено в блоке ВД (Ч2), второе (НОКС) - в конце цепи вне блока. В
маневровых маршрутах в цепь 111 включается только одно реле КС,
установленное в блоке светофора, по которому устанавливают маршрут. В
27
маршруте приема цепь 11 реле КС включается контактом начального реле ОН
блока ВД (Ч) и конечного реле 2КН блока П (2п).
Цепь 11, по которой срабатывают реле КС блока ВД (Ч) и 2КС блока П (2п),
замыкается через все блоки маршрута при условии правильности и свободности
установленного маршрута. Фронтовым контактом сработавшего реле КС
включается цепь 12, по которой каскадно последовательно включаются реле
2КС в блоках УСП секций ЧП, 4/6СП, 18СП, 16СП, 30СП.
Возбудившиеся каскадно реле 2КС выключают цепи замыкающих реле, чем
замыкаются секции в маршруте приема. В маршруте отправления с пути 2п по
светофору Ч2 в блоке ВД (Ч2) контактом реле ОН включается цепь 11, по
которой срабатывает реле КС в блоке светофора и реле НОКС в конце цепи,
расположенное вне блока.
Фронтовым контактом реле КС блока ВД (Ч2) включается цепь 112, по
которой каскадно срабатывают реле 1КС в блоках УСП тех же секции, что и в
маршруте приема, секции маршрута отправлений замыкаются.
В маневровом маршруте от светофора М4 до М16 цепь 11, по которой
срабатывает реле КС, включается контактом реле Н блока М (М4) и контактом
реле КМ блока М (М16). Фронтовым контактом реле КС включается цепь 12,
по которой срабатывает реле 2КС блока УСП (4/6СП),после чего данная
секция замыкается в маневровом маршруте. В маневровом маршруте от
светофора М30 до светофора М14 цепь 11 включается контактами реле Н блока
М (М30) и контактом реле КМ блока М(М14).
В поездных маршрутах каскадные реле КС не должны выключатся при
кратковременном выключении основного реле КС, поэтому в цепь их
возбуждения параллельно контакту реле КС включен контакт сигнального реле
С поездного маршрута. Основные реле КС выключаются при вступлении
поезда за светофор контактом путевого реле П первой секции маршрута,
каскадные - после обесточивания основного реле КС в маневровых маршрутах
или после обесточивания сигнального реле в поездных маршрутах.
Схема сигнальных реле поездных маршрутов включаются по цепи 15
межблочных соединений, маневровых маршрутов по цепям 15, 16
межблочных соединений. Схема предназначена для управления сигнальными
показаниями поездных и маневровых светофоров с проверкой условий
безопасности движения поездов.
В цепи 15 основных и каскадных реле КС конролируется правильность
установленного маршрута, контактами реле 1М, 2М, З, РН - замыкание секции
маршрута и отсутствие искусственного их размыкания. Дополнительно
предусматриваю выключение секции из зависимости (если секция не первая за
сигналом) контактом реле БИ, шунтирующим контакт реле КС.
В маршруте отправления сигнальное реле С включается в цепь 15
контактом начального реле Н блока ВД (Ч2). Полюс питания М подается через
контакт противоповторного реле блока НПМ (Ч2), полюс П в конце цепи -
через замкнутый контакт реле НОКС контроля установленного направления
движения. Полная цепь 15 проходит через все блоки, входящие в маршрут
28
отправления с пути 2п по светофору Ч2.
Поездное сигнальное реле должно иметь замедление на отпускание для
исключения перекрытия светофора в случаях переключения фидеров
электроснабжения или кратковременных нарушений в цепи 15 (шунтирование
рельсовых цепей, потеря контроля положения стрелок и др.) Для создания
замедлений вместо конденсаторов используют групповой комплект выдержки
времени, выполненный на реле 1 класса надежности, и включение
повторителей сигнального реле в блоках В и ВД (Ч2).
Повторители соеденены последовательно и срабатывают после замыкания
фронтовых контактов основного реле С. При нарушениях в цепи 15 и
выключении основного реле С его повторители получают подпитку о шин ПВ3,
МВ3 комплекта выдержки времени и, удерживая якорь в притянутом
положении, перекрывают время кратковременных нарушений. В маршруте
приема основное реле включается в цепь 15 контактами реле Н в блоке ВД (Ч)
и реле 2КС в блоке П перед этим сигналом.
Реле С срабатывает по цепи 15 с контролем свободности и замыкания всех
секций, входящих в маршрут приема, и свободности пути. Вслед за реле С
срабатывают его повторители С1 и ЧС, и входной светофор открывается.
В маневровом маршруте от светофора М16 до М22 реле С включается в
цепь 15 контактами реле 1КС в блоке М (М16) и реле КМ блока М (М22).При
условии замыкания и свободности секций 18СП, 16СП срабатывает реле С и
открывает маневровый светофор М16. Маневровый светофор не должен
закрываться при вступлении первых скатов за светофор.
Перекрытие светофора должно происходить после полного освобождения
участка перед светофором или после освобождения первого участка за
светофором, если участок приближения остался занятым или не имеет
изоляции. При начавшемся движении и вступлении поезда за светофор М16 в
сигнальном блоке отпускает якорь реле КС, которое тыловым контактом
включает сигнальное реле в цепь 16 схемы. Эта цепь доходит до блока УСП
(18СП) первой секции маршрута, в котором возбуждается реле 2М, 1КС, 2КС,
фронтовой контакт реле 1М, тыловые контакты реле П, БИ, фронтовой контакт
реле 1М, тыловые контакты реле РИ, З, 2М, после чего переходит в цепь 15
основной цепи питания сигнального реле. Выключение сигнального реле и
перекрытие маневрового светофора происходят при размыкании контакта реле
ИП в блоке М (М16) при условии полного освобождения участка приближения
или же контакта реле П блока УСП (18СП) при удалении состава и
освобождении первого за светофором стрелочного путевого участка.
В цепь 15 сигнальных реле в блоках УСП последовательно с фронтовым
контактом реле включен фронтовой контакт реле 1КС (последовательно с
контактом включен контакт 2КС). Такое включение исключает перекрытие
светофора при кратковременном наложении и снятии поездного шунта, так как
первое по ходу маршрутное реле возбудится, а сбросится после включения
медленнодействующего на протяжении повторителя путевого реле.
Схема маршрутных и замыкающих реле. Схему строят по плану станции.
29
Эта схема имеет три цепи межблочных соединений - 17, 18, 19.В каждом блоке
УСП установлены два маршрутных реле 1М, и замыкающее реле З,
Включенные по симметричным цепям.
Если маршрут не установлен, то в каждом блоке УСП маршрутные реле
выключены, замыкающее реле возбуждено по цепи, проходящей через тыловые
контакты реле 1КС и 2КС.
При установке маршрута отправления по светофору Ч2 с момента
образования цепей 11, 12 каскадно срабатывают реле 1КС в блоках УСП
маршрута. В каждом блоке УСП при размыкании тылового контакта реле 1КС
выключается реле З и замыкает данную секцию в маршруте. Секционное
размыкание маршрута отправления при прохождении поезда происходит так.
При вступлении поезда за светофор выключается реле КС в блоке ВД (Ч2) и
реле 1КС в блоках УСП маршрута. С проверкой обесточенного состояния реле
КС и занятия первой секции маршрута 39СП (выключено реле П в блоке УСП)
замыкается цепь 17 возбуждения реле 1М в блоке УСП (39СП):
Реле срабатывает по цепи А, по цепи Б реле самоблокируется. С
момента освобождения участка приближения (путь отправления) и секции
39СП маршрута замыкается цепь 18, по которой срабатывает реле 2М:
Контактом реле ИП в блоке ВД (Ч2) проверяется освобождение пути 2п,
контактом реле П освобождение секции 39СП. После срабатывания по цепи
18 реле М2 самоблокируется.
После занятия второй секции 27СП маршрута и освобождения первой
секции 39СП замыкается цепь 17, по которой срабатывает реле 1М блока УСП
(27СП).
С момента срабатывания и самоблокировки реле подготавливается цепь
19 для возбуждения реле З секции 39СП. Полное размыкание этой цепи
произойдет после возбуждения медленнодействующего на подъем повторителя
путевого реле МП .
После срабатывания по цепи 19 реле З самоблокируется и остается под
током до повторной установки маршрута и возбуждения реле 1КС (2КС).
Тыловым контактом реле З выключаются цепи самоблокировки реле и
2М, которые полностью выключаются. С момента отпускания якорей реле 1М и
блока участка 39СП замыкается цепь 18, по которой с проверкой
размыкания данной секции (контакт реле З) срабатывает реле блока
участка 27СП.
После возбуждения по цепи 18 реле самоблокируется и остается под
током до размыкания данной секции. При дальнейшем движении поезда
посекционное размыкание происходит в той же последовательности, что и
секций 39СП и 27СП.
Последняя секция маршрута НДП размыкается с занятием перегона
(тыловые контакты реле Ч1ИП, НОКС) возбуждение реле ОТ в блоке ВД (НД)
встречного светофора и реле МП секции НДП после ее освобождения.
Образуется цепь размыкания последней секции маршрута.
После срабатывания и самоблокировки реле З выключается реле 1М, 2М, и
30
секция НДП размыкается.
Если в маршруте отправления отправочный путь не освобождался часток
приближения занят), то реле и З первой и последующих секций не
возбуждаются и маршрут не размыкается. В этом случае первая и
последующие секции маршрута разомкнутся после того, как поезд освободит
весь маршрут и займет участок удаления. При прохождении поездом
встречного сигнала в блоке этого сигнала срабатывает реле ОТ. После этого
образуется цепь возбуждения реле блока УСП (39СП). Для образования
этой цепи используется цепь 18 между блоками УСП(39СП) и ВД (Ч2)
соединение 13 между блоками ВД(Ч2) и (НД).
После срабатывания реле блока УСП (39СП) произойдет
последовательная разделка всех секций маршрута. Маршрут приема по
светофору Ч на путь 2п размыкается в той же последовательности, что и
маршрут отправления, с той разницей, что маршрутные реле в блоках УСП
срабатывают в обратной последовательности.
Схема отмены маршрутов строят по плану станции (цепи 13 и 14)
межблочных соединений. В схеме использованы высокоомные реле разделки
1Р и 2Р в блоках СПД и реле отмены ОТ1 в сигнальных блоках.[2].
Принцип и последовательность работы схемы указана в алгоритме.
Схемы фиксации кратковременных отказов и известителя приближения
строится по цепи 15 межблочных соединений. Кратковременные отказы
фиксируются только в установленном поездном маршруте и при открытом
поездном светофоре.
Одним из кратковременных отказов является обесточивание путевых и
стрелочных контрольных реле, входящих в установленный маршрут.
Для регистрации отказов в блоках П (СП) устанавливают реле РЦК, в
блоках реле СТК, вне блоков на штепсельных стативах устанавливаются реле
НУК (ЧУК), регистрирующие отказы участков удаления. В маршруте
отправления питание ПЛ в цепь 15 подается при открытом входном светофоре
через фронтовой контакт реле С1 в блоке ВД (Ч).
В случае потери контроля, например стрелки 10, находящейся в плюсовом
положенииё, в блоке С (4) выключается реле ПК и ВЗ, в цепь 15 подключается
реле СТК.
Притягивая якорь реле СТК блокируется через собственный контакт от
шины ПСБ и включает соответствующую лампочку на специальной панели
электромеханика, расположенной на релейном стативе. Реле выключает
электромеханик изъятием и последующим вставлением предохранителя ПСБ.
В случае обесточивания путевых реле П и МП, например секции 18СП или
4/6П по цепи 15 возбуждается и затем самоблокируется реле РЦК. Это реле
включает контрольную лампочку отказа на релейном стативе.
Контроль наличия поезда на участке приближения к открытому светофору
выполняют известительные реле ИП.
Реле ИП в блоке ВД нормально выключено и включается контактом реле
ОН по обмотке 2-3 при установке маршрута. Обмотка 1-4 питается через
31
параллельно соедененные контакты реле ОТ1, ИП. Если рассматривается
работа схемы ИП для выходного светофора, то цепь питания проходит через
блок П с проверкой свободности пути (контакт путевого реле П) в маршруте
отправления и маневровом маршруте. В маршруте отправления или
маневровом маршруте с пути реле ИП обесточивается при занятом пути, в
маршруте сквозного пропуска с вступлением поезда на изолированный
участок, лежащий за входным светофором, контактом реле 1КС.
Схемы искусственного размыкания и замыкания маршрутных секций,
выключения из зависимости с сохранением пользования сигналами. Для
искусственного размыкания в каждом блоке УСП установлено реле И. От
нажатия кнопки в блоке возбуждается реле И. Дежурный нажатием кнопки
"отмена" может выключить реле И, если он ошибочно нажал кнопку другой
секции. Принцип и порядок работы диспетчера и схемы описывается алгоритме
искусственной разделки.[2] В системе УЭЦ предусматривается возможность
выключения секции из зависимости с сохранением пользования поездными
сигналами без вмешательства электромеханика. Неисправную секцию
дежурный выключает нажатием кнопки ИР данной секции, отчего срабатывает
реле И данной секции. На табло загорается мигающая сигнализация, также как
при искусственном размыкании при замыкании секции. Убедившись в
правильности своих действий, дежурный нажимает групповую кнопку снятия
контроля изоляции СК (удерживая кнопку в нажатом состоянии до замыкания
маршрута).
От нажатия кнопки СК в блоке УСП срабатывает реле БИ. Возбудившись
реле БИ фронтовым контактом шунтирует разомкнутый контакт реле П
неисправной секции, чем сохраняется цепь 11 включения реле КС.
Одновременно с этим реле БИ размыкает свой тыловой контакт в цепи
включения реле С. Однако эта цепь остается замкнутой вследствии
возбуждения реле 1КС (2КС), сигнальное реле срабатывает, и светофор
открывается. Дальнейший порядок замыкания и размыкания остается тот же,
что и при неисправной секции маршрута.
Управление входным светофором. Огнями входного светофора управляет
основное сигнальное реле НС, включенное через блок ВД (Ч,Н) в цепь 15
межблочных соединений. Кроме того используются дополнительные
сигнальные реле НЗС зеленого огня, НЖЗС желтого и зеленого огней, НМГС
мигающих огней. В маршруте безостановочного пропуска по пути, по цепи 15
срабатывает реле НС, по цепи 18 реле НЗС. Цепь 18 реле НЗС проходит через
фронтовые контакты маршрутных реле Н1ГМ, НГМ, ГМ по главному пути,
сигнальных реле С входного и выходного светофоров. Контактами сигнальных
реле Н1ЗС или Н1ЖЗС контролируется горение на выходном светофоре
зеленого или желтого и зеленого огней, цепь заканчивается в блоке В (Ч2).
При горении на выходном светофоре желтого огня в цепь 18 вместо реле
НЗС через тыловые контакты реле Н13С Н1ЖЗС включается сигнальное реле
НЖЗС входного светофора. В маршруте на боковой путь по цепи 19 через
тыловой контакт реле ГМ блока В(Ч) срабатывает реле НМГС и включает
32
мигающие огни на входном светофоре.
Схема включения огней входного светофора с четырехзначной
сигнализацией построена с центральным питанием без местного
аккумуляторного резерва. В схеме использованы двухнитевые лампы желтого и
красного огней и резервированием лампы зеленого огня при ее перегорании
лампой желтого. Кроме сигнальных реле НС, НЗС, НЖЗС, НМГС, также
устанавливаются неблочные реле ГМ, СО, СОЖ и их повторители.
Схема сигнальных реле выключается при неправильном показании
входного светофора с помощью реле ВНП. Указательное реле РУ включено как
повторитель огневых реле Ж1О, Ж2БО, ЗО. Переключение с основной нити
желтой лампы на резервную производит реле СОЖ, а нити красной лампы
реле КО. Реле СО включает желтый огонь, если перегорает лампа зеленого огня
или прекращается мигание.
Состояние цепей схемы соответствует горению на входном светофоре
красного огня. Цепь этого огня замкнута тыловыми контактами огневых реле
Ж1О, ЗО, ЖЗО1.
При приеме на первый путь (1п) на входном светофоре горит желтый огонь,
а на выходном этого пути красный огонь. При сквозном пропуске
соответственно зеленый и зеленый, желтый огни и т.д.
2.3 Принципы построения микропроцессорных централизаций
Управление движением поездов на станциях можно определить, как
ответственны асинхронный параллельный процесс. Передвижения поездных
единиц осуществляются параллельно и независимо во времени (передвижения
не синхронизируются). Поэтому в МПЦ должна осуществляться одновременная
обработка информации о нескольких маршрутах с учетом безопасности
управления.
Реализация параллельных процессов в управляющих вычислительных
системах обеспечивается последовательной, функциональной, конвеерной
матричной и мультипроцессорной обработкой информации. При
последовательной обработке система имеет один процессор, в котором
параллельные процессы обрабатываются фактически последовательно во
времени (по очереди). Это возможно, если скорость вычислений существенно
выше скорости изменения данных самого технологического процесса
(например, процесса движения поезда). Тогда создается иллюзия
параллельности вычислений. При функциональной обработке система имеет
несколько независимых устройств, которые одновременно выполняют
различные функции. Конвеерная обработка предусматривает разбивку
вычислительного процесса на несколько этапов, которые реализуются
параллельно-последовательно в различных процессорах (по принципу
конвееера). При матричной обработке вычисления обеспечивает матрица
процессорных элементов с общей системой управления. Мультипроцессорная
33
обработка осуществляется множеством процессоров, имеющих общие шины и
общую память для обмена информацией между собой. Существуют следующие
схемы микропроцессорных электрических централизаций, которые
целесообразно использовать при построении систем.
Однопроцессорная система, используется при последовательной обработке
информации. При этом централизацию обычно называют компьютерной.
Такую схему применяют в основном для крупных станции с мощной ЭВМ или
для малых станций, когда достаточно одной микро-ЭВМ. В первом случае ЭВМ
помимо задач электрической централизации, может решать и другие задачи
(обрабатывать информацию, поступающую от систем считывание номеров
вагонов, хранить нормативно-справочную информацию и др.). Следующий вид
схемы это система с радиальной структурой, в которой реализуется принцип
функциональной обработки. Каждая микро-ЭВМ такой системы служит для
управления каким-либо районом станции. Связь между районами ЭВМ
осуществляется через центральный управляющий процессор.
В системе с магистральной структурой применяется мультипроцессорная
обработка информации. Элементы такого вида системы присоединяются к
общей магистрали (шина).
Сетевая структура представляет собой систему конвеерного типа, когда
районные микро-ЭВМ обмениваются обмениваются информацией с соседними
микро-ЭВМ. Рассмотренные системы имеют свои достоинства и недостатки.
Их следует оценивать прежде всего по сложности программного обеспечивания
(ПО), надежности и быстродействию. Наиболее простым ПО обладают
однопроцессорная и сетевая система. Наилучшими свойствами по надежности
обладает сетевая структура.
У микропроцессорных систем электрических централизаций повышается
безопасность и безотказность системы по сравнению с релейными ЭЦ,
повышается срок службы. МПЦ имеет большое время наработки до появления
опасного отказа. Микропроцессорная система обладает большими
расширенными функциональными возможностями, а именно такими как:
- расширением зоны управления, применения автоматической
двухсторонней связи между МПЦ и бортовой аппаратурой локомотива;
- организации автоматизированного сбора информации с других станций и
подсистем для оптимизации принимаемых решений;
- накопление задаваемых маршрутов и автоматический выбор трассы
маршрутов;
- автоматическая установка маршрутов в соответствии с текущим временем
и графиком движения поездов;
- автоматическое управление устройствами пассажирской автоматики;
- автоматическая регистрация действий оператора и хранение в памяти
ЭВМ всех поездных ситуаций за определенный промежуток времени;
- использование компьютерной системы в режиме советника для
дежурного по станции в качестве экспертной системы.
Принципиальным отличием МПЦ от релейных систем является то, что
34
алгоритмы централизации реализуются в них программным способом. Это
позволяет легко настраивать типовое программное обеспечение для конкретной
станции.[1]
2.4 Разработка структурной схемы микропроцессорной системы
Для обеспечения безопасности при кратковременных отказах и сбоях в
системе применяем дублированную систему с использованием двух
микропроцессоров (МП), выходные команды которых сравниваются в так
называемом безопасном элементе сравнения (БСС). Сравнивается каждый
разряд в отдельности для исключения ошибки и нарушения движения. Оба
микропроцессора и схема поразрядного сравнения синхронизированны. При
сравнении двух команд и при полном их совпадении формируется сигнал
разрешения на установку маршрута. При приеме кода начальной и конечной
кнопки происходит перевод стрелок заданного маршрута (формирование,
сравнение и передача команд для перевода стрелок). Команда подается в блок
управления стрелкой. Контроль за переводом стрелки осуществляет
автопереключатель (АП). При приеме микропроцессором сигнала о переводе
стрелок замыкается маршрут. Происходит формирование команды для
открытия или закрытия светофора в зависимости от устанавливаемого
маршрута. Принцип управления светофором тот же, что и у стрелочного
перевода. Контроль за горением лампы светофора осуществляет контрольный
токовый трансформатор (КТ). Сигнал о горении лампы поступает на
микропроцессор.
2.5 Выбор элементной базы
При разработке микропроцессорной системы электрической централизации
применяются микросхемы на основе транзисторно-транзисторной логики ( ИС
ТТЛ ) являющиеся в настоящее время распространнеными логическими
схемами, которые используются в качестве элементной базы ЭВМ.
Отечественной промышленностью выпускается ряд серий ИС ТТЛ. К
наиболее перспективным можно отнести быстродействующие с диодами
Шотки (К531, КР1531); маломощные с диодами Шотки (К555, К1533). Все
перечисленные серии микросхем работают от источника напряжения питания 5
В. и электрически совместимы друг с другом. Электронные узлы, выполненные
на основе ИС одной из серий, могут быть непосредственно соеденены с узлами,
выполненными на основе другой серии, при обеспечении требований к
нагрузочной способности схем. В данной разработке наиболее подходящая для
применения серия ИС ТТЛ – К1533.
В качестве активных элементов этой серии использованы транзисторы и
диоды Шотки. Чтобы транзистор не входил в насыщение, между его базой и
35
коллектором включают диод. Идеальным диодом является диод с барьером
Шотки.
При проектировании цифровых устройств необходимо знать основные
статические и динамические параметры логических схем: выходные
напряжения; входные токи; пороговые напряжения; число входов
(коэффициент объединения по входу); помехоустойчивость схемы;
потребляемую мощность и ток потребления.
Входные и выходные характеристики помогают правильно использовать
логические элементы в системе.
ИС ТТЛ серии К1533 имеет следующие входные и выходные параметры:
Iвх(0) = – 0.2мА, Uвх max (0) = 0.8В , Iвх(1) = 0.02 мА, Uвх min(1) = 2В, Uвых
(0) =0.4В, Iвых (0) = 4мА, Uвых (1) = 2.5В, Iвых (1) = – 0.4 мА.
Потребляемый ток при нуле и единице составляет: Iпот(0)=3 мА, Iпот (1) =
0.85 мА, что соответствует самому минимальному току среди ИС ТТЛ.
При разработке аппаратуры следует учитывать изменение основных
параметров ИС при изменении температуры, напряжения питания и нагрузки.
Аппаратура должна быть спроектирована так, чтобы ее нормальная работа
сохранялась при установке любого образца ИС данного типа т. е.
обеспечивалась взаимозаменяемость. При изменении температуры происходит
незначительное изменение токов ИС, поэтому для практических целей
зависимость рассеиваемой мощности от температуры можно не учитывать. А
также можно не учитывать зависимость мощности рассеивания от частоты
переключения элементов.
Помехоустойчивость также зависит от различных факторов. А именно
таких, как увеличения напряжения питания еобходим стабилизированный
источник питания) и т.д.
На ИС этой серии (К1533), в разрабатываемой микропроцессорной системе
электрической централизации, выполнены следующие устройства: входные и
выходные регистры (управление исполнительными устройствами и контроль за
ними), селектор адреса, шифратор кнопок.
Схеме контроля за состоянием исполнительных устройств реализована на
регистрах серии К1533ИР22 графическое обозначение показано на рисунке 7.
RG
2
3
5
6
7
0
0
ST
OE
2
3
5
6
7
2
3
5
6
7
8
9
9
8
7
6
5
3
2
36
Рисунок 7 Графическое обозначение регистра серии К1533ИР22
Назначение входов и выходов микросхемы.
ST служит для разрешения записи информации в регистр.
OE необходим для разрешения выдачи информации на выходе.
DI0 DI7, DO0 DO7 информационные входа и выхода соответствен но.
Схема управления исполнительными устройствами собрана на регистрах
серии К1533ИР23. Условное графическое изображение данной микросхемы
показано на рисунке 8.
Рисунок 8 Графическое обозначение регистра К1533ИР23
Назначение выходов аналогичное, что и у регистра ИР22. Отличием
является то, что разрешение записи осуществляется фронтом сигнала
подаваемого на вход С.
Управление выбором требуемого регистра для контроля и управления
исполнительными устройствами осуществляется при помощи селектора
адреса. Он реализован на микросхемах типа К1533ИД7 (дешифратор).
Графическое обозначение показано на рисунке 9 и ниже приводится назначение
выводов микросхемы. Для осуществления управлени 34-мя регистрами
контроля и управления потребуется пять микросхем типа К1533ИД7.
Для исключения перегрузки порта микроконтроллера команда управления с
порта заносится в регистр, а с регистра непосредственно на адресные входы и
входы разрешения.
RG
2
3
5
6
7
0
0
OE
2
3
5
6
7
2
3
5
6
7
8
9
9
8
7
6
5
3
2
C
DC
2
5
0
0
2
3
6
7
A D
EN
&
2
3
5
6
5
9
7
37
Рисунок 9 Графическое обозначение дешифратора серии К1533ИД7
A0 A2 три адресных входа.
D0 D7 выхода с унитарным кодом, т. е на одном из выходов может
присутствовать 0, а на все остальных по еденице.
Имеется три входа разрешения. Микросхема будет работать только тогда,
когда все входы разрешения будут активными.
При проектировании шифратора кнопок применяются следующие
микросхемы:155ЛА4 (содержащая в своем корпусе 3 элемента -НЕ); 155ЛА2
( корпусе находится 1 элемент 8И-НЕ); 155ЛА3 (4 элемента 2И-НЕ); 155ЛА1 (2
элемента 4И-НЕ). Ниже приводятся их графические обозначения.
Для предотвращению перегрузки процессора при обмене информацией
применяются регистры буфера обмена входных той же серии, что и регистры
контроля К1533ИР22. Для выходных в качестве буферного регистра
применяется микросхема серии К1533АП6. Условное графическое обозначение
показано на рисунке 10.
Рисунок 10 Графическое обозначение К1533АП6
Для успешного применения ИС ТТЛ в разработке и обеспечения надежной
работы, что не мало важно в системе ЭЦ необходимо знать технические
характеристики ИС, строго руководствоваться требованиями технических
условий по режимам эксплуатации и правилам электромонтажа. Не допускать
выхода параметров за значения указанные для предельных режимов
эксплуатации. Как показала практика применения ИС ТТЛ как логических, так
и триггерных схем, на помехоустойчивость и быстродействие системы их
работы могут оказывать влияние входы, которые не используются в
электрической схеме и остаются разомкнутыми. Каждый вход ИС обладает
паразитной емкостью. Для исключения нежелательных эффектов, вызываемых
этими емкостями, существуют специальные методы подключения
неиспользуемых входов ИС.
Неиспользуемые входы могут быть подключены к плюсу источника
питания через резистор, сопротивление которого не менее 1 кОм. Один такой
RG
2
3
5
6
7
0
0
OE
2
3
5
6
7
2
3
5
6
7
8
9
9
8
7
6
5
3
2
T
38
резистор обеспечивает подключение 20 входов логических элементов.
Если напряжение источника питания ограничено 4,5 В, допускается
подключать неиспользуемые входы непосредственно к шине источника
питания.
В качестве микропроцессорного комплекта к разрабатываемой системе
применяется однокристальная микро-ЭВМ второго поколения серии
КР1816ВЕ51 выполненный по n-МДП технологии. Микросхема
представляет собой однокристальную микро-ЭВМ, содержащую
функциональные узлы ( центральный процессор, ОЗУ данных, многоканальный
интерфейс ввода/вывода, 8-ми разрядный таймер/счетчик, тактовый
генератор, устройство синхронизации, программную память).Микросхема
данной серии имеет в своем распоряжении внутреннее ПЗУ (постоянное
запоминающее устройство) емкостью 4096 байт. Условное графическое
обозначение микросхемы К1816ВЕ51 приведено на рисунке 11. А также
указано назначение выходов и входов используемой микросхемы.
TO0, TO1 входы управления двумя таймерами счетчиками.
INT0, INT1 два входа аппаратного прерывания.
RST вход для системного сброса т. е. для перевода ОМЭВМ в исходное
состояние.
PSEN выходной сигнал заставляющий внешнюю память команд выдать на
линии порта P0 код команды или константы.
R D, T D соответственно вход приемника и выход передатчика
последовательной передачи данных.
ALE выходной сигнал извещающий о том, что на линиях порта.
P0.0..P0.7 P2.0.–.P2.3 выставляется двенадцати разрядный адрес памяти.
WR, RD выходные сигналы заставляющие записывать и читать
соответственно с линии порта P0 слово данных.
CR1, CR2 выводы для подключения кварцевого резонатора, который
определяет тактовую частоту ОМЭВМ.
P0, P1, P2 это три восьмиразрядных порта ввода/вывода. P0 является
особым и используется по многим назначениям (выдача адреса на внешнюю
память; чтение кодов команд и констант из внешней памяти команд, чтение и
запись информации во внешнюю память данных).
10
12
1
25
8
40
26
21
24
38
37
16
7
19
35
32
13
2
17
31
27
3
20 29
5
30
4
18
39
36
28
6
11
33
23
15
34
22
14
U
CC
EA
RXD
TXD
INT1
INT0
T0
T1
GND
XTAL1
RST
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7
ALE
WR
RD
PSEN
XTAL2
9
SMC
39
Рисунок 11 Условное графическое изображение К1816ВЕ51
Все 8 линий порта P0 (P0.1. P0.7) являются трехпозиционными, то есть
либо выдают сигналы 0, 1 либо переводятся в отключенное состояние. Порты
P1 и P2 двухпозиционные. Ниже приводится схема типового контроллера
который применяется в разработке микропроцессорной системы электрической
централизации (наборная группа).
2.6 Проектирование шифратора кнопок
При наборе одного из маршрутов на станции, необходимо задать его начало
и конец при помощи нажатия начальной и конечной кнопки. При нажатии
кнопок необходимо, чтобы сформировался 8-разрядный код, при поступлении
которого на порт P0 однокристальной микро-ЭВМ задаются команды на
первод стрелок и открытия светофоров входящих в маршрут.
На станции имеется 48 поездых маршрутов, входящих в принятый участок
станции Караганда-Пассажирская. На пульте диспетчера напротив каждого
входного и выходного светофора расположены кнопки при нажатии которых
определяется начало и конец маршрута. На задание основных поездных
маршрутов таких кнопок насчитывается 20.
Для преобразования сигнала от нажатия начальной и конечной кнопок в
восьми разрядный код необходимо разработать шифратор кнопок.
Для того чтобы построить схему шифратора необходимо составить таблицу
состояния кнопок и присвоить выходной код каждому маршруту.
Н S19, НД S18, Н1 S17, Н3 S16, Н4 S15, Н5 S14, Н6 S13, Н8
S12, Н10 S11, Н12 S10, Ч S9, ЧД S8, Ч2 S7, Ч3 S6, Ч4 S5, Ч5 S4,
Ч6 S3, Ч8 S2, Ч10 S1, Ч12 S0.
Для каждого разряда составляется выражение и определяются применяемые
элементы, на которых будет реализована схема шифратора. Для упрощения
сложности схемы, объединяют часто повторяющиеся функции применяя для
них один элемент микросхем серии К155.
Для построения схемы шифратора кнопок потребуются следующие
элементы: 3 микросхемы серии 155ЛА1, 2 микросхемы 155ЛА2, 4 микросхемы
155ЛА3, и 1 микросхема серии 155ЛА4.
Сформированный выходной код через регистр серии ИР22 поступает на
входа Р0.0. P0.5 и задает команду на выполнение программ по замыканию
маршрута и контролю за их состоянием. Для реализации шифратора кнопок
используются логические элементы 2И–НЕ, 3И–НЕ,4И-НЕ и 8И-НЕ.
2.7 Разработка принципиальной схемы контроллера и регистров
40
управления и контроля
Для обеспечения безопасной безотказной работы микропроцессорной
системы электрической централизации применяется принцип дублирования
системы. Этот принцип основан на применении двух микро контроллеров
работа которых синхронизирована. Установки маршрута в таком случае
осуществляется только в том случае когда команды управления и работа
программного обеспечения одинаковы. Управление и контроль установки
маршрута осуществляется при помощи типового контроллера.
Схема контроллера управления исполнительными устройствами приведена
на листе в графической части. Порт P1 однокристальной микро-ЭВМ (DD 17)
осуществляет управление селектором адреса, выдает команды на управление
исполнительной группой, принимает данные по контролю за их состоянием.
Команды на управления исполнительной группой записываются в выходные
регистры серии К1533ИР23 (DD1 DD17). Данные по контролю за их
состоянием поступают на порт P1 с входных регистров серии К1533ИР22
(DD1 DD17). Каждая отдельно взятая линия регистра выполняет одну из
заданных ей функций (перевод в плюсовое положение (минусовое), контроль
положения, горение одного из огней светофора и контроль за ним). Сигналы о
контроле состояния за исполнительными объектами снимаются с разъема XP1,
а сигналы управления поступающие на исполнительные устройства поступают
снимаются с разъема XS1. Выбор регистра осуществляется при помощи
селектора адреса.
41
3 Охрана труда
Большая часть контингента железнодорожников занята работой
непосредственно на путях перегонов и станций. К особенностям работы на
путях можно отнести: наличие путей с интенсивным разносторонним
движением, протяженные тормозные пути, ограниченное расстояние между
осями путей, а также подвижным составом и сооружениями, большая
протяженность фронта работ при ограниченном обзоре, низкая освещенность
рабочей зоны в темное время суток.
Одной из основных причин повышенной опасности труда на
железнодорожном транспорте является необходимость работы в зоне, которая
существенно ограничена габаритом подвижного состава. При выполнении
служебных обязанностей железнодорожникам приходится многократно
пересекать пути.
Воздействие климатических факторов вносит ряд дополнительных
трудностей. В зимний период резко ухудшается состояние производственной
территории. Из-за снежных заносов ухудшаются условия перехода путей,
передвижения по междупутьям. В гололед резко увеличивается опасность
падений. С изменением погоды связан целый ряд отказов в работе технических
средств, устройств железнодорожного транспорта. В сильные морозы
увеличивается число механических повреждений из-за снижения прочности
металла, замерзания смазки и т. д. При гололеде увеличивается опасность
обрыва контактного провода. Интенсивные снегопады приводят к отказам в
работе стрелочных переводов. Устранение отказов технических устройств
сопряжено с повышенной опасностью, так как производятся в
непосредственной близости от движущегося состава или в опасных зонах.
На электрически централизованных участках дорог работа связана с
обслуживанием электроустановок. Повышенная опасность состоит в том, что
расстояния, которые разделяют разнопотенциальные элементы контактной
сети, определяются всего лишь размерами изолирующих элементов.
Опасность поражения электрическим током имеется на работах,
выполнение которых связано с прикосновением к элементам обратного тока к
рельсам и соедененными с ними устройствам. Такими работами заняты
монтеры контактной сети, СЦБ и связи, монтеры пути. На участках
переменного тока, при коротких замыканиях в тяговой сети потенциалы
рельсов относительно земли могут достигать 3 кВ.[7, п 2.1]
Безопасность движения поездов один из важнейших эксплуатационно-
технических показателей железнодорожного транспорта. С ростом
грузооборота, сокращением интервалов между поездами требования к
безопасности повышаются.
Нарушение безопасности может привести к внезапному перерыву в
движении поездов, аварии и даже крушению, что влечет за собой большие
материальные потери , а подчас и человеческие жертвы. К нарушениям
42
безопасности движения поездов связанных с работой электрической
централизации относятся: неисправное действие устройств СЦБ и связи, порча
контактной сети, вызвавшие полный перерыв движения в течении одного часа
и более, не ограждение сигналами опасного места; повреждение
электроснабжения СЦБ; врез стрелки и т. д.[1, п 4.3]
Устройства сигнализации, централизации и блокировки играют огромную
роль в обеспечении безопасности движения. При использовании
железнодорожной автоматики безошибочно исполняются сложные сочетания
многочисленных последовательных и быстро протекающих операций.
Известно, что человек в системах управления в среднем на каждые 1000 –
10000 элементарных операций ( включение-выключение, нажатие кнопок,
рычагов и т. д.) делает одну ошибку, а при совместных технических средствах
на каждые 100000 1000000 операций приходится примерно один их отказ.
Этим и объясняется стремление уже с начальных этапов развития техники СЦБ
уменьшить влияние ошибок человека на функционирование устройств по
обеспечению безопасности движения поездов. Применяются только те
технические средства, в которых не возникает опасных явлений при отказе
конструктивных элементов и воздействии внешних помех.
Неправильные, случайные или умышленные действия обслуживающего
персонала при управлении и ремонте технических средств не должны
приводить к нарушению безопасности движения. Для выполнения этого
условия все схемы и устройства сигнализации, централизации и блокировки
(СЦБ) построены на принципах автоматического (объективного) опознавания
повреждений. Принято, что в случае повреждения устройство, связанное с
обеспечением безопасности движения, должно переходить в положение,
соответствующее запрещающему сигналу или исключающее возможность
управления.
Надежность действия электрических систем СЦБ обеспечивается двумя
путями: применение элементов, практически не имеющих опасных отказов и
следовательно, не требующих контроля их исправного состояния; применением
элементов которые с некоторой вероятностью могут иметь отказы, но
дополняются схемами контроля исправности и защиты от опасных отказов.
Безопасность движения также зависит от строго определенной
последовательности действий, дисциплины труда, знаний и опыта, дежурных
по станции и машинистов.
Для обеспечения безопасности движения поездов может быть применена
специальная телефонная связь поездная межстанционная и поездная
диспетчерская.
Работа железнодорожников (электромонтеров контактной сети,
электромехаников связи и СЦБ, работников пунктов технического
обслуживания станций и др.) протекает в основном на открытом воздухе.
Поэтому тепловое самочуствие работников существенно зависит от состояния
наружной атмосферы, теплозащитных свойств одежды и обуви, а также от
продолжительности отрезков времени непрерывного пребывания на открытом
43
воздухе.
К профилактическим мероприятиям следует отнести ношение легкой
одежды из пористых тканей, периодическое охлаждение тела (душ, обливание
и т. п.), обильное питье. Для предотвращения солнечного удара необходимо
защищать голову от солнечной радиации головными уборами из светлой
пористой ткани.
В зимний период может произойти переохлаждение и даже обморожение.
Следует иметь в виду, что при температуре ниже –30 одежда не
предотвращает потерю тепла, а лишь замедляет интенсивность теплоотдачи.
Для предупреждения нежелательных переохлаждений предусматривают:
перерывы в работе для обогрева в помещениях с нормальным микроклиматом,
ношение теплой не продуваемой и относительно легкой спецодежды и т.д.
При сильных морозах, особенно сопровождающихся ветром, работы на
открытом воздухе не проводятся. Такие дни оформляются специальным актом.
[7, п 6.3]
Для освещения станций применяются более 20 вариантов осветительных
установок, которые различаются, как по назначению, так и по конструктивному
исполнению. В них могут быть использованы разные опорные конструкции,
типы осветительных приборов и способы размещения. На отдельно стоящих
опорах применяют подвесные светильники СПП, СППР, СЗПР, СЗП и
консольные СКЗР и РКУ и лампами ДРЛ 125 и ДРЛ 250. Для установки
прожекторов используют типовые мачты высотой 35 м. Основной недостаток
такого освещения заключается в принципиальной невозможности создания
хорошего освещения, по условиям затенения междупутий. Приемлемое
качество освещения достигается при использовании мачт высотой 28 м. На
мачтах такого типа устанавливаются либо прожектора либо светильники типа
ИТЖ с галогенными лампами накаливания, светильники такого типа более
экономичны и обладают высоким эксплуатационным качеством.
На посту электрической централизации применяется совмещенное
освещение. В качестве осветительных приборов в основном используются
люминисцентные лампы дневного освещения из-за своего высокого
коэффициента полезного действия. [7, п8.7]
Обслуживание действующих электроустановок, проведение оперативных
переключений, производство монтажных работ, а также ремонтных и
наладочных и последующих испытаний требуют строгого выполнения
организационных и технических мероприятий, применения технических
средств по предупреждению поражения человека электрическим током.
На посту электрической централизации требования предъявляемые к
электрическому оборудованию во многом зависят от помещения в котором оно
установлено.
Релейная аппаратура и аппаратура питания (220, 380В) расположена в
помещении с высокой опасностью поражения электрическим током.
Напряжение электроинструмента и переносных светильников не должно
превышать 42 В.
44
Остальные помещения: мастерские, уборные, связевая и т. д. относятся к
помещениям без повышенной опасности.[7. п 11.4]
Правилами техники безопасности определены требования к персоналу
обслуживающему электроустановки. К обслуживанию электроустановок и
релейной аппаратуры допускаются работники не моложе 18 лет, прошедшие
медицинское освидетельствование. Все они должны хорошо знать
оборудование, схемы и особенности обслуживаемых устройств и линий, иметь
отчетливое представление о возможных опасностях, знать и умело применять
правила техники безопасности, уметь оказывать первую до врачебную помощь
пострадавшему. Уровень требуемых знаний определяется присвоенной
квалификационной группойпо технике безопасности. Чем выше
квалификационная группа, тем больше требований предъявляются к работнику,
его теоретической и практической подготовке. [9]
К основным техническим средствам, обеспечивающим безопасность работ в
электроустановках, относят: защитное заземление; зануление; выравнивание
потенциалов; защитное отключение; электрическое разделение сети;
применение малого напряжения; ограждения и блокировку; изоляцию
токоведущих частей; электрозащитные средства.
Использование этих средств, в различных сочетаниях позволяет обеспечить
защиту людей от прикосновения к токоведущим частям, от опасного перехода
напряжения на нетоковедущие части, от шаговых напряжений, от опасного
перехода высшего напряжения на сторону низшего. [7. п11.5]
Все работы, связанные с эксплуатацией, ремонтом, наладкой
электрооборудования, ведутся обслуживающим персоналом в возрасте не
моложе 18 лет, который подразделяется на пять квалификационных групп.
К I квалификационной группе относятся лица, связанные с обслуживанием
электроустановок, но не имеющие электротехнических знаний, отчетливого
представления об опасностях, возникающих при работе с электроустановками,
и мерах безопасности, не прошедшие проверки знаний по технике безопасности
(разнорабочие, уборщики, строительные рабочие и т. п.).
Ко II квалификационной группе относятся лица, имеющие представление
об опасности электрического тока, знающие основные меры предосторожности
при работе с электроустановками (мотористы, уборщики электроустановок
напряжением свыше 1000 В, практиканты учебных заведений, лица не
электротехнической специальности, но постоянно работающие с
электроустановками).
К III квалификационной группе относятся лица, имеющие элементарные
знания электротехники, знакомые с устройством электроустановок, отчетливо
представляющие об опасностях при работах с электроустановками, знающие
общие правила электробезопасности и правила допуска к работе.
К IV квалификационной группе относятся лица, имеющие знания по
электротехнике в объеме техникума, полное представление об опасности при
работах с электроустановками, знающие правила электробезопасности (как
общие, так и специальные), правила пользования и испытаний защитных
45
средств, применяемых при работе на электроустановках.
К V квалификационной группе относятся лица, знающие схемы и
оборудование своего участка, правила техники безопасности, умеющие
организовать безопасное производство работ и вести надзор за ними,
обучающие персонал других групп правилам электробезопасности и оказания
первой помощи пострадавшим при поражениях электрическим током.
Пригодность лиц к обслуживанию электроустановок с точки зрения
здоровья определяется с помощью медицинских осмотров: предварительного
при приеме на работу и периодических, которые проводятся не реже одного
раза в два года. Результаты медицинских осмотров заносятся в личные карты.
С поступающими на работу, связанную с обслуживанием электроустановок,
проводится вводный инструктаж, цель которого ознакомление с безопасными
методами труда. Кроме вводного инструктажа проводится дополнительный
инструктаж непосредственно на рабочем месте.
После проведения инструктажа заполняется специальная карточка, которая
хранится в личном деле работника. Кроме инструктажа инженерно-технические
работники и и рабочие проходят периодическое обучение правилам безопасной
работы на электроустановках и периодически подвергаются проверке знаний
действующих правил. Дежурный персонал один раз в год сдает экзамен по
правилам безопасной работы, а остальной персонал подвергается проверке
знаний действующих правил раз в два года. В помещениях электроустановок на
видном месте должны быть вывешены четкие и ясные инструкции о
безопасности всех работ по обслуживанию установки или устройства. Кроме
того, работникам, обслуживающим электроустановки, должны быть выданы
под расписку инструкции, знание которых для них обязательно.
Инструкция должна содержать четкие указания: о правах, обязанностях и
ответственности обслуживающего персонала; последовательности включения и
отключения электрооборудования; о порядке наблюдения за оборудованием;
его обслуживании и регулировании в процессе эксплуатации и при авариях; о
порядке осмотра и ремонта оборудования; мерах по технике безопасности и
правилах пожарной безопасности. Лица, не имеющие непосредственного
отношения к обслуживанию данной электроустановки, в помещение, где она
расположена, не допускаются.
Оперативное обслуживание электроустановок осуществляет дежурный
персонал, а при отсутствии постоянного дежурства оперативно-ремонтный
персонал. Оперативное обслуживание может выполнять один человек или
несколько. Квалифакицонные группы лиц оперативного персонала, старшего по
смене или одиночного дежурного должны быть не ниже IV в
электроустановках напряжением выше 1000 В и не ниже III в установках
напряжением до 1000 В. Дежурство одного человека в установках напряжением
выше 1000 В допускается при соблюдении следующих условий: камеры с
токоведущими частями должны иметь запирающиеся на замок сетчатые или
сплошные ограждения высотой не менее 1,7 м от пола; приводы масляных
выключателей – дистанционное управление и надежную защиту.
46
Одиночному дежурному запрещается снимать ограждения, проникать за
них, производить работы на оборудовании, принимать участие в ремонтных и
монтажных работах. В установках напряжением до 1000 В дежурному
разрешается участвовать в ремонтных и монтажных работах. Целью
технического обслуживания (ТО) является поддержание работоспособности
системы ЭЦ на заданном уровне качества ее функционирования, т. е.
обеспечения безопасности движения поездов и своевременности приготовления
маршрутов. Необходимость ТО вызвана тем, что процесс эксплуатции под
действием внутренних (износ, старение, дефекты изготовления) и внешних
(воздействие окружающей среды) факторов изменяются характеристики,
которые могут явиться причиной опасных и защитных отказов устройств.
Основными параметрами технического обслуживания являются стратегия, а
также состав, периодичность, технология и организация выполнения работ в
течении срока эксплуатации системы. Применяемая стратегия содержит
профилактические, ремонтные и восстанровительные работы.
Профилактические работы выполняются через определенное время после
окончания предыдущей профилактики. Ремонтные работы выполняются с
выключением и разборкой устройств в определенные сроки.
Восстановительные работы обеспечивают немедленное устранение отказов.
Организация технического обслуживания возможна на дистанции сигнализации
и связи и регламентируется ПТЭ и инструкцией по техническому
обслуживанию устройств СЦБ. Устранение неиспрвавности и техническое
обслуживание обеспечивают работники дистанции с соблюдением требований.
Инструкций по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах,
Инструкции по обеспечению безопасности движения поездов при производстве
работ по техническому обслуживанию и ремонту устройств СЦБ (ЦШ/4397), а
также разработанных технологических процессов и технологических указаний.
Для установления единого регламента работ по ТО имеются
технологические карты, Которые способствуют применению наиболее
рациональных технологических приемов и методов их выполнения. Все
основные работы делятся на три группы: работы, связанные с выключением
устройств , работы выполняемые с согласия ДСП и с предварительной записью
в журнале осмотра без выключения устройств, и работы выполняемые с
согласия ДСП без записи в журнал осмотра.
К первой группе относятся такие работы, как замена электропривода или
отдельных узлов, узлов стрелочной гарнитуры, кабеля к электроприводу или
монтажа в электроприводе и другие аналогичные виджы работ. Ко второй
группе работ относятся плановые проверки и осмотр устройств. В третью
группу входят работы по замене ламп в светофорах, сигнального
трансформатора и регулировки напряжения ламп, замена штепсельных
приборов (реле), ламп табло и др. Полный перечень работ каждой группы
приводится в инструкции по обеспечению безопасности движения при
производстве работ по техническому обслуживанию устройств СЦБ
(ЦШ/4397).
47
В журнале осмотра указывают результат осмотра, обнаруженные
неисправности и повреждения, время начала и окончания работ, исполнителя и
ответственного руководителя работ. В пределах одного поста ЭЦ при
сохранении пользования сигналами разрешается одновременно выключать для
ремонта не более одной стрелки и не более двух рельсовых цепей. При
выключении стрелок применяют блок-макеты. Периодическую проверку
постовой аппаратуры и ее ремонт выполняют в ремонтно-технолдогических
участках (РТУ и КИП) по технологическим картам, в которых указывают тип
изделия или узла, выполняемые пункты из перечня операций, измерительные
приборы, инструмент и материалы, исполнителя.[1]
Электрическая централизация, а также здание, где она располагается
относятся к разделу не представляющих особой пожарной опасности и
проводят общие мероприятия по предупреждению пожаров и взрывов:
запрещают применение открытого огня, зажигательных средств, курение в не
установленных местах; сбор в металлический ящик бывшие в употреблении
обтирочные и другие материалы, пропитанные маслом, керосином, мазутом и т.
п.; строго конролируют состояние электрических сетей светильников,
электрооборудования и нагревательных приборов; следят за тем, чтобы после
окончания работы все огнедействующие приборы и освещение, кроме
дежурного, были выключены; содержат в чистоте чердачные помещения;
вывешивают таблички в каждом помещении с указанием фамилии работника
ответственного за пожарную безопасность.[7, п16.4]
48
4 Промышленная экология
Экология происходит от греческого слова «ойкос» - жилище,
местопребывание и слова «логия» - наука. Экология - это наука, изучающая
условия существования живых организмов, их взаимосвязь между собой и
средой, в которой они обитают.
Растёт социальная роль экологических знаний. Современная экология
представляет собой разветвленную систему наук, использующую различные
методы, в том числе системный анализ, математическое моделирование, и не
только изучает законы функционирования природных и антропогенных систем,
но и ищет оптимальные формы взаимоотношения природы и человеческого
сообщества.
Непрерывная интенсификация и расширение масштабов хозяйственной
деятельности общества ведут к обострению экологических проблем, к прямому
и побочному влиянию производственной деятельности на состав и свойства
атмосферы, тепловой режим планеты, фон радиоактивности, к загрязнению
Мирового океана, водоёмов, суши и уменьшению запасов пресной воды,
уменьшению запасов невозобновляемых сырьевых и энергетических ресурсов,
выделению в биосферу неперерабатываемых биохимических и токсических
отходов, экологическому воздействию антропогенных, особенно
урбанизированных, ландшафтов, влиянию экологических факторов на
физическое и психическое здоровье человека и на генофонд человеческих
популяций.
Охрана окружающей среды это система государственных мероприятий,
направленных на рациональное природопользование, сохранение и
оздоровление окружающей среды в интересах ныне живущих и будущих
поколений людей.
Научно–технический прогресс неизбежно усиливает воздействие человека
на природу. В связи с этим вопросы охраны окружающей среды приобрели
особое значение и требуют немедленного решения. Это относится
непосредственно и к железнодорожному транспорту и транспортному
строительству.
К факторам неблагоприятного воздействия железнодорожного транспорта
на окружающую среду относят выбросы вредных веществ в атмосферный
воздух, внешние шумы железнодорожных объектов, загрязнение почвы и
водоёмов.
Акустическое загрязнение воздушного бассейна есть часть общей
экологической проблемы, относящейся к охране человека и окружающей
среды.
Говоря об отрицательном воздействии транспорта на окружающую среду
необходимо иметь в виду и создаваемый им шум. Шум влияет на многие
аспекты нашей повседневной жизни. Колебания среды, воспринимаемые
органом слуха, называются звуком. Шум представляет собой сочетание звуков
49
различной интенсивности и частоты, неприятно действующих на нервную
систему, мешающих работе и отдыху.
Звуки, распространяющиеся в воздухе, вызывают воздушный шум. Звук
распространяется в виде звуковых волн определенной длины. Длина волны (,
м) зависит от скорости распространения (с, м/с) звука, частоты колебаний (f,
Гц).
В то же время звуковые колебания с физической стороны могут
характеризоваться звуковым давлением и интенсивностью звука. Возникающие
в среде давления при прохождении через нее звуковых волн называют
звуковым давлением – Р, Н/м
2
(Па).
Производственная деятельность железнодорожного транспорта оказывает
воздействие на окружающую среду всех климатических зон и географических
поясов нашей страны. При планировании обновления железных дорог, парка
локомотивов, увеличения скорости перевозок следует решать и задачи по
предотвращению и уменьшению загрязнения окружающей среды.
На основе широкого использования новейших достижений научно-
технического прогресса появляется возможность создания новых
прогрессивных технологий, которые по самому своему существу становятся
экологически чистыми, не наносят ущерба окружающей среде, а также
возможного одновременного решения экологических, технических,
организационных и экономических проблем развития общественного
производства при меньших затратах.
Шум от поездов вызывает негативные последствия, выражающиеся прежде
всего в нарушении сна, ощущении болезненного состояния, в изменении
поведения, увеличении употребления лекарственных препаратов и т. д.
Нарушение сна может иметь различные формы: удлинение периода засыпания,
пробуждение во время сна, т.е. переход от глубокого к более легкому,
поверхностному. Мгновенные прерывания сна учащаются с увеличением
частоты и силы звука.
Шум может стать причиной стрессового состояния, характеризующегося
повышением активности центральной и вегетативной нервной систем. Шум
поезда слагается из шума локомотива и вагонов. При работе тепловоза
наибольший шум отличается у выпускной трубы двигателя, где уровни
звукового давления достигают 100 110 дБА. Даже на расстоянии 50 м от оси
крайнего пути наружный шум тепловоза составляет 83 – 89 дБА.
Основным источником шума вагонов являются удары колес на стыках и
неровностях рельсов, а также трение поверхности катания и гребня колес
оголовку рельса. Качение колес по сварному рельсу без выбоин и
волнообразного износа приводит к образованию шума в широком диапазоне
частот. При этом уровни и частотный спектр шума зависят от состояния
рельсового пути и колес, а также от возбуждаемых в них колебаний. Дефекты
поверхности рельсов вызывают вибрации и удары, снижают устойчивость
рельсов и верхнего строения пути в целом, приводят к износу подвижного
состава и повышению уровня шума на величину до 15 дБА. Стыки рельсов
50
вызывают ударный шум с повышение его уровня до 10 дБА. К таким же
результатам приводят различные неровности, выбоины и нарушения кривизны
поверхности катания и гребня колес. При движении в кривых малого радиуса
иногда возникают скрежущие шумы. Такие шумы наблюдаются и при
пользовании дисковыми тормозами.
Существенное значение имеют шумы вызываемые работой двигателя
локомотивов. Шум создаваемый электровозом, обычно не превышает уровень
шума производимого вагонами. Шумы возникают также от ударов в ходовых
частях, от дребезжания тормозных тяг, колодок, автосцепки и др. Высокий
уровень и среднечастотный характер колесного шума поезда по санитарной
оценке весьма неблагоприятны и требуют эффективных мер его снижения.
Однако применяемые на практике методы и приемы пока не дают заметного
эффекта. Так общее снижение шума в результате укладки безстыкового пути и
установки резиновых прокладок между рельсами и шпалами составляет всего 6
12 дБА. В тоже время волновой износ рельсов повышает шум на 20 дБА.
Резиновые прокладки в колесах на железнодорожном транспорте не
применяются. Для защиты от шума при проектировании железных дорог
необходимо предусматривать в городах обходные линии для пропуска
транзитных грузовых поездов без захода в город, размещать сортировочные
станции за пределами населенных пунктов. Совершенствование конструкции
подвижного состава сопровождается понижением уровня шума. Так,
эксплуатировавшиеся ранее пассажирские поезда при скорости 130 км/ч на
стыковом пути создавали шум, уровень которого достигал 92 дБА на
расстоянии 25 м от пути. Современные поезда при скорости 160 км/ч на
бесстыковом пути создают шум 89 дБА.
Снижение шума
50
в источнике его возникновения может быть достигнуто
на железнодорожном транспорте: заменой звеньевого пути бесстыковым с
упругими прокладками между рельсами и шпалами; проведением комплекса
работ, обеспечивающих снижение шума от локомотивов и вагонов;
переоборудованием системы громкоговорящего (паркового) оповещения
другими видами связи; уменьшением числа подаваемых сигналов; ограждением
железнодорожных путей и т.д. Весьма эффективным средством защиты
населения от шума является строительство вдоль железнодорожного полотна
объектов промышленного и хозяйственного назначения. Интересен опыт
строительства гаражей вдоль железнодорожной линии с целью защиты от
шума. Благодаря этому уменьшается воздействие шума на прилегающей
территории, повышается безопасность движения в следствии уменьшения
заходов на путь в не установленных местах. Кроме того гаражи препятствуют
появлению стихийных свалок, нестандартных ограждений. При установлении
шумопоглащающих экранов вдоль железной дороги на расстоянии 25 м от оси
пути, имеющих минимальную высоту 1.5 м и шумопоглащающее покрытие на
внутренней стороне, уровни шума проходящих поездов могут быть снижены на
10 дБА на расстоянии до 100 м. Изгороди, деревья и другие посадки приводят к
аналогичному эффекту при достаточной ширине посадок. В соответствии с
51
расчетами полоса зеленых насаждений шириной 50 м снижает уровень шума на
5 10 дБА.
При новом строительстве требуется определять железнодорожные линии и
станции от жилой застройки городов и других населенных пунктов разрывами.
Предусмотренные нормами санитарные разрывы 100 м в городах и 50 м в
поселках от железнодорожной линии до жилой застройки недостаточны.
Сортировочные, пассажирские и грузовые станции должны находится от жилой
зоны на расстоянии не менее 300 м.
52
5 Экономические расчеты
5.1 Цель проекта и ее обоснование
Основной целью проекта, является усовершенствование электрической
централизации аборной группы), на станции Караганда - Пассажирская, т. е
перевод ее на новую элементную базу (микропроцессорная система). С целью
увеличения пропускной способности станции в целом и повышения
безопасности и безотказности.
При переводе электрической централизации на новую элементную базу
уменьшается занимаемая площадь помещения, а в следствии и затраты на его
содержание. Происходит уменьшение потребляемой мощности электроэнергии.
Из-за большей безотказности микропроцессорной системы уменьшается
время на организацию ремонта и техобслуживания. С появлением недорогих
микропроцессоров и БИС памяти возникла возможность планирования сетей с
распределенной архитектурой контрольных функций, значительно снижающих
зависимость от повреждений.
Изготовление и строительство МПЦ упрощается, так как в них исключается
большой объем монтажных работ, неизбежный для релейной системы.
Система образуется из вычислительных блоков, оформленных в виде БИС, и
имеет малые размеры. При разработке МПЦ уменьшаются расходы
дефицитных материалов. В таблице 1 приведены расходы реле, серебра и меди
в системах типа УЭЦ-М и БМРЦ в пересчете на одну централизованную
стрелку.
Таблица 1
Расход дефицитных материалов
Система ЭЦ
Число реле
Расход серебра, г
Расход меди,кг.
УЭЦ–М
БМРЦ
36
46
240
300
9,2
12,6
Централизация позволяет достичь большую экономичность в
использовании запасных частей и тестового оборудования и обеспечить
лучшую координацию между системой и напольными устройствами станции.
Стоимость монтажных и пуско-наладочных работ снижается из-за уменьшения
межрелейных соединений. Особенности эксплуатации МПЦ системы
электрической централизации позволяют минимизировать размеры станции и
ее сложность, а следовательно и финансовые вложения.
5.2 Расчет капитальных вложений
С целью сопоставления эффекта с существующей системой электрической
53
централизации типа УЭЦ–М, рассчитываем капитальные вложения по
внедрению разработанной системы МПЦ (наборная группа). В общую сумму
вложений входят.
1) Затраты на приобретение оборудования (его стоимость).
2) Затраты на его транспортировку (2%).
3) Затраты на монтаж оборудования (9% от стоимости оборудования).
Стоимость системы электрической централизации для заданного участка
станции, исходя из стоимости комплектующих деталей, сборки,
организационных работ с учетом НДС составляет сумму затрат стоимости
оборудования входящих в систему ЭЦ.
Стоимость одного микроконтроллера 35000 тг.(для обеспечения
безопасности принята дублированная система, используется два
микроконтроллера).
Стоимость регистровых плат для управления и контроля за
исполнительными устройствами станции 10000 тг.
Исполнительная группа остается на базе реле и стоимость ее составляет
1458000тг.
Стоимость напольных устройств для заданного участка станции составляет:
стрелочных переводов 5400000 тг; маневровых и поездных светофоров
21500000 тг.
Итого стоимость модернизированной системы электрической
централизации с учетом НДС составит:
С=( 350002+10000+1458000+5400000+21500000)=28438000 тг.
где С–расходы по станционному оборудованию.
2 % от стоимости наборной разработанной группы составляют затраты на
транспортировку.
235000+10000=800000.02=1600 тг.
Затраты на монтаж оборудования составят 9% от стоимости наборной
группы:
800000.09=7200 тг.
Итого рассчитанные капитальные вложения составляют:
28438000+1600+7200=28446800 тг.
5.3 Годовые эксплуатационные расходы
Годовые эксплуатационные расходы складываются из следующих статей:
54
- заработная плата штата основной деятельности с отчислениями на
социальные нужды;
- затраты на электроэнергию со стороны производственных нужд;
- расходы на материалы и запасные части;
- амортизационные отчисления;
- прочие производственные расчеты.
Расчет годового фонда заработной платы штата основной деятельности
(СЦБ и связи) производится на основании расчета численности
производственного персонала и должностных окладов сложившихся на
Карагандинском отделении дорог. Для нашего участка, с учетом норматива
численность персонала составляет 6 человек. Отчисления на социальные нужды
составляют 21% от годового фонда заработной платы. Получаем:
О
сн
=21600000,21=453600 тг.
Годовой фонд заработной платы штата основной деятельности с отчислениями
на социальные нужды составит:
ФОТ = ФО + О
сн
, (1)
где ФО основной фонд заработной платы без отчислений на социальные
нужды;
О
сн
отчисления на социальные нужды.
ФОТ=2160000+453600=2613600 тг.
Величина амортизационных отчислений определяется исходя из
первоначальной стоимости оборудования и установленных норм амортизации.
Стоимость внедряемого оборудования наборной группы составляет 80000
тг. Норма амортизации составляет 20%. Отсюда амортизационные отчисления
рассчитываются по формуле:
Э
а
общ
0.97Н
а
, (2)
где Э
а
амортизационные расходы;
С
общ
стоимость внедряемого оборудования;
0.97 коэффициент определяющий долю капитальных затрат, переходящих
в основные производственные фонды;
Н
а
средняя норма амортизации для ОФ.
Э
а
= 800000.970.20=15520 тг.
Затраты на электроэнергию для производственных нужд от сторонних
55
источников электроснабжения определяются в зависимости от потребляемой
мощности и тарифов на электроэнергию по формуле:
Э
эл.эн
=
,
1000
365
(3)
где Т – тариф на электроэнергию (5.75 тгкВтч);
I расход тока нового разработанного оборудования в комплексе с
существующими исполнительными устройствами
величина номинального станционного напряжения (220 В);
В число стрелочных переводов входящих в разработку (27);
365 число дней в году;
коэффициент нагрузки ( 0.5 );
коэффициент полезного действия выпрямительной установки (0.7).
Э
эл.эн
=
10005,07,0
365272202075,5
= 712375,68 тг.
Расходы на материалы и запасные части принимаются из расчета 2 5% от
основных фондов. Принимаем 3% .Расходы составят:
28438000
03,0
= 853140 тг.
Прочие затраты на производственные, управленческие и эксплуатационные
нужды определяются укрупнено в размере 10% от общей суммы затрат.
Общая сумма затрат без учета затрат на производственные нужды
составляет:
Э
об
= 2613600+15520+712375,68+853140=4194635,68 тг.
Производственные расходы составят:
Э
пр
= 4194635,68 тг.
Э
общ
= 4614099,3 тг.
5.4 Эффективность от внедрения
В заключении экономической части определяем показатели экономической
эффективности от внедрения разработанной системы. Главным показателем
является срок окупаемости,который можно определить по формуле:
56
T =
,
ЭЭ
КК
(4)
где К и К капитальные вложения существующей и разрабатываемой
микропроцессорной систем, тг.;
Э и Э эксплуатационные расходы соответственно, тг.
Капитальные вложения системы электрической
централизации,находящейся в эксплуатации составляет 41230000 тг.
(учитывается количество стрелок и светофоров входящих в участок).
Эксплуатационные затраты системы типа УЭЦ–М составляют 7530000 тг. За
счет снижения затрат на потребление электроэнергии снижение занимаемой
площади системой ,уменьшения затрат на приобретение материалов и запасных
частей эксплуатационные расходы предлагаемой системы снизились до
4614099,3 тг.
Исходя из заданных значении капитальных вложений и эксплуатационных
расходов определяем срок окупаемости:
Т =
3,46140997530000
2843800041230000
4,39 года
Нормативный срок окупаемости составляет 5 - 8 лет.
Коэффициент эффективности обратный сроку окупаемости равен:
E=
23.0
39,4
1
года
.
Что соответствует принятому нормативному коэффициенту.
57
Заключение
В дипломном проекте на тему "Автоматизированная система задачи и
набора маршрута железнодорожной станции Караганда-Пассажирская" были
рассмотрены положения по проектированию наборной группы для участка
станции для управления и контроля за исполнительными устройствами
(стрелочные привода и светофоры). Учитывая технические требования к
микропроцессорным системам электрических централизаций в целом,
предложена разработка схемы на базе однокристальной микро-ЭВМ. В
разрабатываемую схему вошли следующие узлы: шифратор кнопок задачи
проездного маршрута, регистры управления исполнительной группой, регистры
контроля датчиков исполнительных устройств и микроконтроллер на базе
микро-ЭВМ серии К1816ВЕ51.
Существующие требования при разработке МПЦ и в электрических
централизациях соблюдены.
Реализация параллельных процессов в управляющих вычислительных
системах обеспечивается последовательной, конвейерной, матричной и
мультипроцессорной обработкой информации. Мультипроцессорная обработка
осуществляется множеством процессоров, имеющих общие шины и общую
память для обмена информацией между собой.
Обеспечение безопасности. Концепция безопасности МПЦ, которая
используется в большинстве случаев, состоит в следующем: одиночные
дефекты аппаратных и программных средств не должны приводить к опасным
отказам устройств и должны обнаруживаться при рабочих или тестовых
воздействиях не позднее, чем в системе возникает второй дефект.
В проекте рассмотрены разделы охраны труда и промышленной экологии,
где отражены основные положения по обеспечению безопасности работы и
охране экологии на железнодорожном транспорте.
В заключении рассмотрена экономическая эффективность от внедрения
разработки (наборной группы системы электрической централизации для
участка станции Караганда-Пассажирская).
Приводится список основной используемой литературы в процессе
проделанной работы
58
Список использованной литературы
1 Сапожников В.В. Станционные системы автоматики и телемеханики.
М.: Транспорт, 1997. 432с.
2 Общее положение о станциях. - Астана: РГП «Казахстан темiр Жолы»,
2000 30с.
3 Казаков А.А. Бубнов Б.Н. Казаков А.Н.Станционные системы
автоматики" 1997 – 309с.
4 Переборов А.С., Брылеев А.М. и др. Телеуправление стрелками и
сигналами", –Москва: Транспорт, 1981 – 390с.
5 Справочник. Напольные устройства СЦБ.–М.: Транспорт 1981 – 120с.
6 Данилов Р.В., Ельцов С.А., Ю.П.Иванов и др. Справочник.Применение
интегральных микросхем в электронной вычислительной технике. –М.; Радио
и связь 1987 – 384с.:ил.
7 Охрана труда на железнодорожном транспорте. Под. ред. Г.Сибарова, -
М.; Транспорт 1981; – 287с.
8 Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.:
Энергия; 1989. – 407с.
9 Техника безопасности на станции Караганда-Пассажирская.
10 Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. М.;
Транспорт 1987 – 207с.
11 Дмитриев В.А., В.И.Зеленков, А.Д.Шишков Экономика промышленного
железнодорожного транспорта. –М.; Транспорт 1989 – 360с.
12 Бузанов С.П., Харламов В.Ф. Охрана труда на железно-дорожных
станциях. – М.: Транспорт, 1986 – 240с.
13 Схемы запоминающих устройств.Справочник. А.Ю. Гордонов Н.В.
Бекин В.В. Цыркин и др. –М.; Радио и связь 1990. – 288с.