Пояснительная записка (Разработка многофункционального прибора безопасности электоровозов серии 3ЭС5К), страница 3

- КЛУБ-У + ТСКБМ;

- КЛУБ-У + САУТ-ЦМ/458;

- КЛУБ-У + САУТ-ЦМ/458 + ТСКБМ.

Автоматическое воздействие на движение поезда:

- выполнение служебного торможения;

- отключение тяги;

- выполнение экстренного торможения;

- выполнение экстренного торможения через электропневматический клапан.

Информация о препятствиях при работе с электронной картой изображена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Информация о препятствиях при работе с электронной картой

В режиме “Поездной” при работе с электронной картой после ввода номера пути, данные которого имеются в электронной карте, на модулях индикации отображается впереди расположенное препятствие, и БЛОК формирует допустимую и целевую скорость канала электронной карты при отсутствии других источников ограничения скорости.

Комплекс в режиме “Поездной” и “Маневровый” при работе с радиоаппаратурой передачи данных Tetra индицирует на модулях индикации информацию признака работы с радиоканалом Tetra или GSM-R и формирует значение допустимой скорости, полученной из радиоканала Tetra.

Комплекс должен обеспечивает выявление боксования колесных пар на которых установлены ДПС из состава комплекса, и отмену снятия напряжения с электропневматического клапана при боксовании в течение последующих 10 секунд при превышении фактической скорости движения над допустимой.

Прием информации от внешних источников:

- путевые генераторы САУТ;

- рельсовые цепи АЛСН;

- рельсовые цепи АЛС-ЕН;

- сигналы спутниковой навигационной системы;

- технологическая радиосвязь.

Использование записанной заранее в БЛОК информации:

- электронная карта;

- постоянные характеристики локомотива;

- информация, заносимая машинистом;

- база данных путевых параметров САУТ.

Выдача информации машинисту:

- показания локомотивного светофора в соответствии с кодами АЛСН и АЛС-ЕН;

- визуальная информация от САУТ на мониторе;

- речевая информация от САУТ;

- визуальная информация от КЛУБ-У и ТСКБМ на мониторе.

Варианты проверки бдительности машиниста:

- однократная проверка бдительности по свистку ЭПК;

- контроль бодрствования машиниста по алгоритму ТСКБМ;

- периодическая проверка бдительности машиниста по алгоритмам ТСКБМ и КЛУБ-У;

- проверка бдительности по речевой информации от САУТ.

Возможность воздействия машиниста на работу БЛОК:

- переключение красного локомотивного огня на белый;

- изменение допускаемой скорости;

- подтверждение бдительности при всех видах ее проверки;

- выбор одного из режимов работы во время стоянки.

Регистрация параметров движения:

- запись поездки на бесконтактный съемный носитель;

- запись поездки на кассету регистрации КЛУБ-У;

- запись параметров работы приборов безопасности на РПС;

- запись сигналов АЛСН, принимаемых катушками.

Конструктивные отличия безопасного локомотивного объединенного комплекса от систем КЛУБ-У, ТСКБМ и САУТ-ЦМ/458:

1. Расшифровку сигналов, поступающих с КП – РС, выполняет блок АЛС-ТКС. На рисунке 1.7 изображен блок АЛС-ТКС.

Рисунок 1.7 – Блок АЛС-ТКС

1. Для ввода дополнительной информации в подсистему САУТ используются только кнопки модуля ввода. Модуль ввода предназначен для безопасного ввода параметров и опроса рукояток бдятельности. На рисунке 1.8 изображен модуль ввода.

Рисунок 1.8 – Модуль ввода

1. Информация от САУТ выводится на монитор. Вывод информации на монитор изображен на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 – Вывод информации на монитор

В случае боксования, в информационной строке блока монитор или БИЛ-УМВ индицируется сообщение “Боксование”. Если в данный момент происходит превышение Vдоп, безопасный локомотивный объединенный комплекс в течение 10 секунд не производит автостопного торможения локомотива.

2 ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ АНАЛИТИЧЕСКОГО ДУБЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА БЕЗОПАСНОСТИ

Аналитическое дублирующее устройство безопасности – это устройство, позволяющее продолжать непрерывную и стабильную работу локомотивной бригаде, безопасно придерживаться пути следования, при выходе из строя любого прибора безопасности.

АДУБ, при выходе из строя какого – либо прибора безопасности получает сигнал от специальных датчиков безопасности, которые передают сигнал о выходе из строя к компьютеру. В компьютере установлено программное обеспечение, которое может выполнять функции любого прибора безопасности. После того как сигнал пришел на компьютер, происходит анализ какой прибор находится в неисправном состоянии и подается вывод на монитор локомотивной бригады. Машинист, видя какое устройств безопасности вышло из строя включает функции этого устройства на АДУБ.

Таким образом повышается надежность и безопасность движения поезда.

Данное устройство включает в себя: компьютер, монитор, микропроцессоры, регистратор в кабине локомотива и на железнодорожный путь.

2.1 Компьютер

Существует множество видов и типов компьютеров. Классификация их определяется различием задач, которые они должны выполнять.

Классификация компьютеров:

- персональные компьютеры;

- микропроцессоры (встроенные компьютеры-невидимки);

- суперкомпьютеры;

- специализированные компьютеры-серверы.

Главная задача компьютера – это вычисление. Первыми суперкомпьютерами были ЭВМ.

Суперкомпьютеры предназначены для решения самых сложных вычислительных задач, таких как: обработка огромного количества информации, моделирование сложных явлений, составления прогнозов).

Компьютер сервер предназначен для работы в глобальной либо локальной сети, может обслуживать другие компьютеры и оказывать информационных услуг им же.

Микропроцессор представляет из себя компьютер в уменьшенном виде.

В системе АДУБ используется компьютер отечественного производства “Эльбрус”. Компьютер “Эльбрус” поставляется Ижевским радиозаводом. Такой тип компьютера может работать в качестве микросервера, блока управления или информационного терминала. Этот компьютер актуален во всех сферах, так как у него повышенные требования к информационной безопасности.

Основные характеристики:

- технологический процесс 65нм;

- частоты 1 Гц;

- порты SATA-2 и USB 3.0;

- жесткий диск SSD на 120 ГБ;

- интерфейс mSATA;

- поддержка DDR3 c ECC в трехканальном режиме;

- оперативная память 24 ГБ с возможностью расширения до 96 ГБ;

- процессор Intel с мощным видеоядром, с возможностью ускорения вычисления общего назначения.

Процессор “Эльбрус” четырехъядерный и имеет свою особенность. Этот процессор использует специализированный компилятор, что обеспечивает большее количество одновременно работающих устройств.

Благодаря своей архитектуре “Эльбрус” позволяет выполнять за один такт намного больше операций (от 5 до 6) на каждом ядре. Так же такая система поддерживает двоичную трансляцию кодов, что обеспечивает удобную работу инженерам и программистам.

Особенности архитектуры “Эльбрус”:

- параллельное выполнение нескольких ветвей программы и уменьшение числа переходов;

- повышение эффективности использования ресурсов процессора за счет аппаратной поддержки циклов, так же с конвейеризацией;

- параллельно работающие 6 каналов арифметико-логических устройств;

- широкая команда, которая может при заполнении задать в одном такте до 23 операций;

- возможность скрыть задержки от доступа к памяти и лучше использовать АЛУ, благодаря программируемому асинхронному устройству предварительной подкачки данных с отдельными каналами считывания.

Так же в этом компьютере используется поддержка микропроцессорных систем, компенсирующие низкую частоту.

Операционная система “Эльбрус” – это отечественная разработка на базе Linux, которую превратили в операционную систему реального времени. Такая система обеспечивает второй класс защиты от несанкционированного доступа и второй доступ контроля недекларированных возможностей.

Компьютер “Эльбрус” – специализированный компьютер для систем обработки сигналов, научных расчетов и математического моделирования.

2.2 Датчики безопасности

Датчики безопасности, предназначены для защиты рабочего персонала, обеспечения безопасного протекания процессов, а также сохранности рабочего оборудования. Благодаря таким датчикам безопасности появляется возможность вовремя предупредить, а при возникновении аварийной ситуации немедленно предотвратить угрозу безопасности. Датчики различаются в зависимости от обнаружения объекта. Используются акустические, ультразвуковые, индуктивные, оптоэлектронные и другие датчики. Могут использоваться также и различные многофункциональные контроллеры безопасности и реле.

2.3 Монитор

Монитор – основа любого сенсорного устройства. Он специальным образом крепится внутрь корпуса, физически представляет из себя пластиковую или стеклянную пластину. Контроллер, обрабатывающий информацию, принятую от датчиков безопасности и передающий ее на компьютер, поставляется в комплекте с сенсорным экраном.

Сенсорные экраны могут подразделяться:

- резистивные, которые в свою очередь подразделяются на четыпроводные и пятипроводные экраны;

- матричные;

- поверхностно-емкостные сенсорные экраны;

- проекционно-емкостные сенсорные экраны;

- сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах;

- инфракрасные сенсорные экраны;

- оптические сенсорные экраны;

- тензометрические сенсорные экраны;

- индукционные сенсорные экраны;

- сенсорные экраны DST.

Такие экраны стойкие к загрязнению и имеют невысокую цену. Реагируют на касание любого гладкого твердого предмета (рукой в перчатке, медиатором, пером). Резистивные экраны обеспечивают высокую точность.

Недостатки резистивных экранов: малая долговечность, недостаточная защищенность от вандализма, низкое пропускание света.

Четырехпроводной экран выполнен из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. Резистивное покрытие нанесено как на мембрану, так и на панель. Микроизоляторы распределены равномерно по активной области экрана и изолируют проводящие поверхности, микроизоляторами заполнено свободное пространство между мембраной и стеклом. Контроллер, при замыкании мембраны и панели, регистрирует изменение сопротивления с помощью аналогово-цифрового преобразователя и преобразует сопротивление в координаты прикосновения. Алгоритм считывания: при подаче напряжения на верхний электрод, нижний замыкается. Правый электрод соединяется накоротко с левым и происходит проверка напряжения на них. Такое напряжение соответствует Y-координате экране; на правый электрод и левый подается напряжение и заземляются, с нижнего и верхнего считывается X-координата.

Пятипроводной экран является надежнее четырехпроводного благодаря тому, что резистивное покрытие на мембране заменено на проводящее. Заднее стекло имеет четыре электрода по углам и покрыто резистивным покрытием. Микропроцессор улавливает изменение напряжение мембраны при прикосновении и вычисляет координаты сенсорного экрана.

Матричные экраны имеют схожую, но упрощенную конструкцию как у резистивных. На мембране располагаются вертикальные проводники, а на стекле горизонтальные. Когда происходит нажатие на экран проводники соприкасаются. Микропроцессор получает соответствующие координаты от контроллера.

Матричные сенсорные экраны имеют очень малую точность. Плюсами данных экрана являются низкая цена, неприхотливость и простота.

Поверхностно-емкостные экраны основываются на предмете большой емкости, который проводит переменный ток.

Конструктивно такие экраны выполнены из стеклянной панели, которая покрыта прозрачным резистивным материалом. На проводящий слой подаются малое переменное напряжение от электродов, расположенных по углам. При прикосновении к экрану появляется утечка тока. В ранних емкостных экранах протекал постоянный ток, что упрощало конструкцию, на при плохом контакте приводило к сбоям.

Поверхностно-емкостные экраны являются надежными, влагоустойчивыми. Имеют хорошую прозрачность, не реагируют на руку в перчатке.

На проекционно-емкостных типах экранов нанесена сетка электродов на внутренней стороне. При нажатии на экран пальцем образуется конденсатор, и электроника измеряет емкость этого конденсатора.

Такие экраны имеют высокую прозрачность и широкий температурный диапазон, очень долговечны. На этих экранах может применяться стекло толщиной до 18 мм, благодаря которому увеличивается защита от вандалов.

Экран на поверхностно-акустических волнах имеют стеклянную панель с находящимися по углам пьезоэлектрическими преобразователями. Принимающие и отражающие датчики находятся по краям панели. Работа такого экрана основана на контроллере, который формирует высокочастотный электрический сигнал, посылающий его на пьезоэлектрический преобразователь. Пьезоэлектрический датчик преобразует получивший сигнал и отражающие датчики этот сигнал отражают. Эти отраженные волны попадают в принимающие датчики. Дальше эти волны посылаются в пьезоэлектрические преобразователи и уже преобразовываются в электрический сигнал, который анализирует контроллер. При соприкосновении с экраном, часть волн поглощается. Это изменение фиксируется и контроллер определяет точку соприкосновения.

Недостаток – при вибрации или воздействии шумов и загрязнении экрана возникаю сбои в работе. Если на экране будет лежать посторонний предмет, то этот предмет будет блокировать работу экрана.

Благодаря таким экранам появляется возможность отслеживать силу нажатия, так как сила нажатия на экран определяет степень поглощения акустических волн. Эти экраны имеют высокую прозрачность и долговечны, но имеют сложную конструкцию.

Принцип работы инфракрасных сенсорных экранов основывается на сетке, полученной вертикальными и горизонтальными инфракрасными лучами. При касании экрана эти лучи прерываются и контроллер опознает место прерывания.

Такие экраны боятся загрязнения, просты в исполнении и являются ремонтопригодными.