Устройство ПСЧ (Модернизация системы автоматической идентификации подвижного состава)

1 Перечень сокращений

САИ - система автоматической идентификации подвижного состава железнодорожного транспорта

РП - рабочий проект оборудования железной дороги средствами системы САИ

ОСА - облучающая и считывающая аппаратура

НСУ - напольное считывающее устройство

ПСЧ - пункт считывания

КБД-2 - кодовый бортовой датчик

ПС - подвижной состав

ПЭВМ - персональная ЭВМ

ТО - техническое описание и руководство по эксплуатации ПМЖИ.461512.001 ТО

АКУ - антенное контрольное устройство

КОН - канал общего назначения

ПЭ-1 - устройство фиксации колёсных пар

КД - колёсный датчик(ПЭ-1)

КПО - контроллер подсчёта осей колёсных пар (от ПЭ-1)

БПМ - блок питания модема

АВР - автомат включения резерва

СПД - система передачи данных

RS-232 - последовательный асинхронный канал передачи данных

2 Общие положения

1. Пункт считывания КНГМ 466452.001-01(ПСЧ) предназначен,средствами
   развёрнутой в нём аппаратуры системы идентификации подвижного
   состава(ПС), обеспечивать автоматическую фиксацию параметров
   проследовавшего мимо данного ПСЧ железнодорожного состава и передачу их
   в концентратор,для автоматической идентификации ПС.

2. Настоящая инструкция предназначена в соответствии с техническими
   требованиями по установке и монтажу напольной части пункта
   считывания(ПСЧ) системы "Пальма" регламентировать требования и условия
   необходимые для входного контроля аппаратуры, входящей в состав
   комплектации ПСЧ, монтажа ПСЧ этой аппаратурой и его эксплуатации.
   Инструкция содержит указания о порядке проведения монтажа ПСЧ,
   инструкции по входному контролю составных устройств и в целом аппаратуры
   ПСЧ и требования к его эксплуатации.

3. Монтаж аппаратуры производится в стандартном шкафу НСУ типа
   ШРУМ-М,доукомплектованного в соответствии с Приложением 4 настоящей
   инструкции и развёрнутого в соответствии с техническими требованиями по
   установке и монтажу напольной части пункта считывания системы "Пальма" и
   требованиями РП, утверждённого для данного района эксплуатации С АИ.

4. Требования к персоналу

К работе по проведению входного контроля и установке ОСА допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие образование не ниже среднего, изучившие настоящую инструкцию и эксплуатационную документацию на составные части аппаратуры по перечню Приложения 4 и имеющие допуск по технике безопасности к работе на электроустановках с напряжением до 1000В.

2.5 Настоящая инструкция предназначена для ввода в эксплуатацию и
эксплуатации ПСЧ, в том числе развёрнутых на базе ШНСУ-М,поставленных
эксплуатирующей организации в 2001г.

3 Устройство и работа ПСЧ

3.1 В состав ПСЧ входят (Рисунок1): облучающая и считывающая аппаратура (ОСА), состоящая из считывателя 1 с устройством фильтрации напряжения первичного электропитания 5 и антенны 2, контроллер подсчёта осей колёсных пар (КПО) 3, холодостойкий модем TGSA 4 с блоком питания б, два устройства фиксации колёсных пар (Э-1) 7,8, двухканальная система сетевого питания 9 и обогреватель ПСЧ 10.

Рисунок 1

Аппаратура ПСЧ представляет двухканальную систему опроса параметров проходящего мимо него подвижного состава (ПС): высокочастотный канал опроса установленных на локомотивах и вагонах ПС датчиков КБД-2, состоящий из антенны 2 , высокочастотного, низкочастотного тракта считывателя и его узла формирования конечной информации от датчика; низкочастотный канал фиксации моментов прохождения колёс состава над ПЭ-1, включающий в себя два устройства фиксации колёсных пар 7,8, КПО, и узла считывателя формирования конечного сообщения о моментах прохождения колёс . При наезде первого колеса состава на ближайший по движению датчик ПЭ-1

В низкочастотном канале формируется импульс длительностью 10-11мсек, по переднему фронту которого в считывателе обнуляется таймер внешних событий, поступающих в считыватель и одновременно включается СВЧ излучение. В датчике КБД-2 (рисунок 2), устанавливаемым, как правило, за 2-ым колесом 1-ой тележки, при попадании его в зону облучения антенны, за счёт части принимаемого излучения его антенной, расположенной на

Рисунок 2

передней плоскости датчика, формируется напряжение питание интегральной микросхемы 563РТ1.Микросхема начинает генерировать код, записанный в её памяти, в виде кодовой последовательности импульсов частотой 20 и 40 кГц. При этом битам информационного кода соответствуют импульсные посылки:

Последовательность "М" представляет собой специальную маркерную последовательность (маркер), обозначающую конец информационной посылки. Маркер занимает в информационном слове два последних бита (126 и 127 считая нумерацию битов с нулевого бита).

Ток через выпрямитель определяется потенциалом вывода 22 DD1. Импульс последовательности на выводе 22 формируется коммутацией вывода 22 на шину питания(вывод 42),при этом выпрямитель работает в режиме холостого хода. При паузе последовательности вывод 22 коммутируется открытым транзистором ИМС на шину "Земля"(клемма 9), формируя режим короткого замыкания выпрямителя. Изменение величины тока нагрузки выпрямителя меняет условие согласования антенны с его входным "волновым" для антенны сопротивлением и в результате меняется величина отражённой ею мощности СВЧ. Таким образом, мощность отраженного сигнала, модулируются в соответствии с информацией, записанной в ПЗУ DD1. Часть генерируемой считывателем мощности СВЧ ответвляется направленным ответвителем в канал гетеродина считывателя (рисунокЗ), в котором на смесителе, выделяется кодовая последовательность датчика, поступающая затем через усилитель низкой частоты в сигнальный процессор. В сигнальном процессоре формируется двоичная последовательность поступившего сообщения датчика. Эта последовательность поступает в центральный процессорный модуль(ЦПМ), в котором формируется в формате протокола обмена сообщение датчика и время его поступления в ЦПМ относительно момента обнуления таймера внешних событий и загружается в буфер обмена. Чтобы исключить переполнение буфера многократным считыванием информации от одного и того же датчика за время его нахождения в зоне облучения, в считывателе устанавливается рабочий режим «сравнение с предыдущим датчиком». Поэтому повторные сообщения, совпадающие с записанным с буфер, игнорируются.

В процессе прохождения колёс локомотива и вагонов через датчики ПЭ-1 по переднему фронту формируемых КПО импульсов в ЦПМ формируется сообщение содержащее номер датчика ПЭ-1 и время поступления импульса от этого датчика в ЦПМ относительно момента обнуления таймера внешних событий . Это сообщение поступает в собственный буфер обмена. Информацию буферов обмена в последовательности: сообщения о прохождении колёс,а затем сообщения о датчиках КБД-2 Считыватель по запросам концентратора передаёт через интерфейс RS-232C по линии связи модема в концентратор. Концентратор формируется файл первичных сообщений(файл с расширением.bin),который обрабатывается программой распознавания,формирую щей 266 сообщение(см. Приложение 3).

3.2 Работа составных частей ПСЧ

3.2.1 Антенна.

Приёмопередающая антенна Рис.2 предназначена для облучения СВЧ

энергией датчиков, расположенных на объектах идентификации, и приёма

отражённых от этих датчиков СВЧ сигналов.

Основные технические характеристики:

-коэффициент усиления на частоте генерации Ку- не менее 10;

-коэффициент стоячей волны по напряжению Kctv - не более 1,65;

-минимальная наработка на отказ -10000 ч;

-масса, кг -не более 3;

-материал корпуса - металлический;

-способ крепления - болтовой.

В составе антенны предусмотрено контрольное устройство (сборка

А1), содержащее ИМС 563РТ1.В режиме контроля считывателя через

сочленение разъёма XPl c разъёмом АКУ(антенное контрольное устройство)

на считывателе подаётся напряжение питания на ИМС,переводя её в

режим циклической генерации импульсной последовательности тестовой

информации, записанной в ПЗУ микросхемы.

Рисунок 3

Эта импульсная последовательность через зонд 3 модулирует высокочастотное поле антенны, имитируя работу датчика КБД-2. Тем самым обеспечивается

контроль работы всех узлов считывателя в полном объёме. Перестраиваемый антенный ответвитель WT1 служит для балансировки плеч антенны, обеспечивая необходимые параметры диаграммы направленности антенны.

3.2.2 СЧИТЫВАТЕЛЬ Структурная схема считывателя представлена на Рисунке 3

ЗГ- Задающий генеретор УМ СВЧ- Усилитель мощности

НО- Направленный ответвитель сверхвысокочастотный

СМ-Смеситель УНЧ- Усилитель низкой частоты

Структурная схема считывателя

Рисунок 4

Функционально в состав считывателя входит приёмо-передающее устройство и модуль центрального процессора, управляющего работой считывателя (Рисунок4). Приёмо-передающее устройство содержит задающий генератор несущей частоты(ЗГ), усилитель мощности СВЧ сигналов (УМ СВЧ), направленный ответвитель(НО), смеситель с квадратурным расщеплением сигнала(СМ), полосовой усилителя низкой частоты (УНЧ), сигнальный процессор обработки сигналов УНЧ и узел включения СВЧ излучения. Вырабатываемый генератором сигнал поступает

на усилитель СВЧ, где мощность сигнала увеличивается до 2 Вт. Этот сигнал подается на выходной СВЧ разъем блока через НО, откуда по кабельному соединению поступает в антенну. Антенна служит как для передачи, так и для приема отраженного датчиком сигнала. Принятый сигнал поступает на смеситель, где гетеродинный сигнал является ответвленной частью мощности выходного сигнала. Таким образом, реализуется автодинный прием. Во избежание фазового затухания сигнала в смесителе реализовано квадратурное расщепление сигнала (один сигнал сдвинут относительно другого на 90°). Два продетектированных сигнала поступают на полоснопропускающий УНЧ и формирователь уровней, где усиливаются и фильтруются по высокой частоте и поступают в сигнальный процессор.Конструктивно считыватель состоит из следующих модулей:

-источника питания;

-индикации ;

-центрального процессорного модуля;

-сигнального процессора;

-субблока СВЧ.

3.2.2.1 Модуль индикации предназначен для отображения вспомогательной информации о состоянии системы, результатах тестирования и конфигурирования системы и её отдельных узлов, а также вывода необязательной служебной информации.

Основные характеристики модуля приведены в таб. 1. Таблица 1

Характеристики	Ед.	значение	параметра
	изм.	мин	тип	макс
Напряжение питания VCC1,	В	4.75		5.25
Напряжение питания VCC2,	В	11.4		12.6
Напряжение питания VCC3,	В	-11.0		-13.0
Ток потребления по VCC1	мА	10	150	200
Ток потребления по VCC2	мА		5
Ток потребления по VCC3	мА		5
Разрядность алфавитно-цифровой информации			4, бегущая строка

Модуль индикации (Рисунок 5) состоит из интеллектуального дисплея на 4 символа DD2( SLR2016 фирмы Siemens) красного цвета свечения с параллельной записью 7-ми разрядного кода символа, де­шифратора сигнала записи дисплея DD1 КР1554ЛЛ1, а также 3 схем индикации наличия вторичного питания для номиналов +5 В, +12 В, — 12 В. Схемы индикации наличия питания выполнены на светодиодах VDL. VD3 АЛ102ВМ, подключенных к соответствующим номиналам напряжения через токоограничительные резисторы R 1...R3. Программное обеспечение ЦПМ позволяет выводить информацию на дисплей в 3 различных формах.

Рисунок 5

Статическая строка информации. В этом случае информация на дисплее состоит из 4 символов и не изменяется в течение длительных промежутков времени. Изменение статической информации вызывается изменением состояния программы, которое должно быть отражено на дисплее. Основные статически выводимые сообщения приведены в Табл.2:

Таблица 2

"Бегущая" строка информации. В этом случае информационное сообщение может быть как угодно длинным, но в каждый конкретный момент времени на дисплее видны только 4 символа из сообщения. Че­рез определенный промежуток времени видимая часть сообщения сме­щается вправо по строке, что создает иллюзию движения строки влево. Например, если должно быть выведено сообщение "Example" (это толь­ко пример!), на дисплее будет последовательно выведено:

Е

Ех

Еха

Exam

xamp

ampl

mple

ple

le

e

С помощью бегущей строки выводятся все сообщения меню, сооб­щения о состоянии и результатах тестирования. Строка с мерцающими символами. В этом случае строка длиной 4 символа содержит один мерцающий символ или все 4 мерцающих символа. Строка с мерцающими символами используется в диалогах конфигурации системы.