Пояснительная записка (Разработка многофункционального прибора безопасности электоровозов серии 3ЭС5К), страница 4

Оптические сенсорными экраны оборудованы инфракрасной подсветкой. Внутреннее отражение получается на границе “стекло-воздух”, а рассеивание свете на границе “стекло-посторонний предмет”.

Такие экраны позволяют различать нажатия предмет или рука.

Тензометрические сенсорные экраны аналогичны проекционно-емкостным сенсорным экранам. У таких экранов небольшая точность. Хорошо защищены от вандализма, влаги и перепадов температур.

Индукционные сенсорные экраны реагируют только на специальное перо.

Сенсорные экраны типа DST работают на пьезоэлектрческом эффекте в стекле. Эти экраны обладают высокой точностью, высокой скоростью реакции.

Сенсорные экраны, используемые в АДУБ, выполнены на основе поверхностно-акустических волн и имеют антивандальное стекло специального химического состава, позволяющее его устанавливать в общественных местах.

С целью надежной защиты от повреждения сенсорного экрана по углам стеклянной панели расположены пьезоэлектрические преобразователи в специальных скосах, часть из которых представляет собой приемники, а часть передатчики.

Преимущества сенсорных экранов АДУБ:

- при толщине 6 мм, сенсорный экран может выдержать удар сброшенного с высоты в 1 метр железного мяча весом 1 килограмм;

- экраны имеют минимальное время отклика, благодаря новым контроллерам;

- прямая работа с заводами – изготовителями;

- осколки разбившегося стекла не наносят ранений, так как используемое стекло в несколько раз прочнее обычного;

- сокращение количества проводов, за счет использования контроллера сенсорного экрана имеющего питания, исключение необходимости в поиске источника, питание экрана и его управление происходит по одному кабелю, подключенного к USB.

На рисунке 2.1 изображен сенсорный экран, используемый в аналитическом дублирующем устройстве.

Рисунок 2.1 – Сенсорный экран, используемый в АДУБ

2.4 Микропроцессор

Назначение микропроцессора:

Микропроцессор предназначен для управления работой всех блоков в компьютере, а также выполнения логических и арифметических операций над информацией. Микропроцессор является центральным блоком компьютера.

Состав микропроцессора:

- микропроцессорная память, предназначенная для записи, хранения, передачи информации, которая используется в вычислениях. Эта память используется для высокого быстродействия компьютера, построена она на регистрах;

- координирование взаимодействия различных частей компьютер выполняет устройство управления.

Основные функции:

- в нужные периоды времени формирует и подает определенные сигналы управления во все блоки машины;

- передает сформированные адреса ячеек памяти, которые используются выполняемой операцией, в соответствующие блоки компьютера;

- получает обратную последовательность импульсов от генератора тактовых импульсов;

- выполнение всех логических и арифметических операций над символьной и числовой информацией с помощью арифметико-логического устройства;

- связь с другими устройствами компьютера выполняет интерфейсная система микропроцессора. В нее входят:

- интерфейс микропроцессора внутренний;

- схемы управления системной шиной и портами ввода-вывода;

- запоминающие регистры буферные.

Так же могут быть подключены к системной шине и микропроцессору дополнительные платы с интегральными микросхемами, типовые внешние устройства, позволяющие улучшить и увеличить функциональные возможности микропроцессора. К таким можно отнести контроллер прерываний, сопроцессор ввода вывода, сопроцессор математический, контроллер прямого доступа к памяти.

Функции микропроцессора:

- запись и обработка данных в регистры адаптеров внешних устройств и основную память;

- дешифрация и чтение из основной памяти команд;

- чтение данных из регистров внешних устройств и основной памяти;

- формирование управляющих сигналов для блоков и узлов компьютера;

- прием и обработка на обслуживание внешних устройств команд и запросов от адаптера.

Микропроцессоры делятся:

- тип MISC – высокое быстродействие и минимальный набор системы команд;

- тип CISC – полный набор системы команд;

- тип RISC – уменьшенный набор системы команд;

- тип VLIW – наибольший набор системы команд.

Две наиболее важные характеристики микропроцессора:

- разрядность процессора, показывает наибольшее число разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняется операция. Чем больше информации может обработать за определенное время и чем больше производительность компьютера, тем должна быть больше разрядность процессора;

- тактовая частота, от нее зависит быстродействие компьютера. Измеряется в Гц. Режим работы процессора задает генератор тактовых импульсов. Тактовая частота показывает сколько за одну секунду выполняет операций микропроцессор. Процесс каждой операции выполняется за определенное время.

Временная остановка выполнения одной программы в целях быстрого выполнения другой, более приоритетной называется прерыванием. Определение приоритета запроса и формирование сигнала прерывания на микропроцессор выполняет контроллер прерываний, определяющий процедуры прерываний.

В данном аналитическом дублирующем устройстве используются микропроцессоры отечественного производства “Эльбрус”. Такой микропроцессор является универсальным, основывающийся на архитектуре широкого командного слова. Тактовая частота работы 300 МГц. За такт микропроцессор обрабатывает и отправляет до 23 операций. Основная задача микропроцессора “Эльбрус” основывается на создании высокопроизводительных вычислительных систем и серверов. Данный микропроцессор удачно прошел государственные испытания.

Основные характеристики микропроцессора “Эльбрус”:

- число ядер – 1;

- операции на ядро (в такт) – до 23;

- тактовая частота – 300 МГц;

- пропускная способность каналов оперативной памяти – 4,8 ГБ/сек;

- организация оперативной памяти – DDR2 ECC;

- кэш – память данных первого уровня (на ядро) – 64 Кб;

- кэш – память команд первого уровня (на ядро) – 64 Кб;

- кэш-память второго уровня (универсальная) – 256 Кб.

На рисунке 2.2 приведен микропроцессор “Эльбрус”.

Рисунок 2.2 – Микропроцессор “Эльбрус”

2.5 Видеорегистратор

Назначение видеорегистратора: предназначен для хранения, записи и воспроизведения информации.

Принцип работы: камеры, подключенные к видеорегистратору, передают видео на него через кабели. Регистратор получает это видео, преобразует и сжимает, записывает при необходимости на жесткий диск. Просмотреть видео можно как удалено, так и на сенсорном экране локомотивной бригады.

Видеорегистратор может записывать аудио сигналы при наличии микрофона. В основном видеорегистраторы используются в системах видеонаблюдения. Эти системы подразделяются на стационарные и мобильные, которые могут регистрировать обстановку во время движения.

Видеорегистраторы устанавливаются на различные объекты и могут выполнять различные назначения. Так они устанавливаются для автоматической регистрации вагонов и могут отслеживать их перемещение по территории предприятия.

Видеорегистраторы устанавливают для контроля данных, чека с кассовых терминалов, видеонаблюдения в офисе, домах и так же при организации системы видеонаблюдения с центром видео мониторинга.

Видеорегистратор схож с компьютером по своему устройству. На него устанавливается операционная система и программного обеспечение для управления. Видеорегистратор может работать как с цветным, так и с черно-белым изображением.

Для того чтобы выбрать видеорегистратор необходимо руководствоваться определенными параметрами, характеризующими работу устройства.

Основные параметры видеорегистратора:

- скорость записи;

- разрешение;

- тип компрессии;

- функциональность;

- количество входных видеоканалов;

- число записываемой информации;

- работа в сети;

- подключение аудиоканалов;

- подключение внешних накопителей информации;

- подключение IP-видеокамер;

- подключение через релейные входы внешних устройств.

Комплектация видеорегистратора:

- держатели;

- крепление магнитные;

- кабель USB;

- карта microSD на 64 ГБ;

- адаптер питания металлический.

В системе улучшенной системе безопасности БЛОК-М используется видеорегистратор отечественного производства DataKam G5.

Такой видеорегистратор разрабатывается и собирается в России.

Преимущества видеорегистратора DataKam G5:

- используется 7 качественных линз;

- видео записывается в Full HD формате, что позволяет различать даже самые мелкие детали;

- используется блендофильтр, защищающий от бликов и засвета солнца;

- линзу можно повернуть и настроить в удобную сторону;

- поддержка двух micro SD карт, такое сочетание позволяет делать резервную копию если одну флэшку нужно отдать на просмотр;

- возможность режиме скрытой съемки;

- легкость регулировки камеры, благодаря удобному держателю;

- использование держателя с неодиновыми магнитами.

Запись на видеорегистратор будет производиться как в кабине машиниста, так и на железнодорожный путь. Такая компоновка позволит наблюдать за действиями машиниста и быстро определить причину схода, крушения, столкновения и аварии. При попытке отключение видеорегистратора, срабатывает электропневматический клапан и движение будет остановлено до момента устранения ошибки. На рисунке 2.3 представлен видеорегистратор DataKam G5.

Рисунок 2.3 – Видеорегистратор DataKam G5

3 АНАЛИЗ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОМУ ПРИБОРУ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1 Безопасный локомотивный объединенный комплекс

Безопасный локомотивный объединенный комплекс (БЛОК) является многофункциональным прибором безопасности и включает в себя КЛУБ-У, САУТ-ЦМ/458 и ТСКБМ. Благодаря компоновки БЛОК увеличилось комфортность труда локомотивной бригады и удобство расположения оборудования. На рисунке 3.1 представлена блок – схема основных составляющих БЛОК.

Рисунок 3.1 – Блок-схема основных составляющих безопасного локомотивного объединенного комплекса

Составляющие приборы безопасности БЛОК поставляются разными заводами изготовителями.

3.2 Совершенствование системы безопасного локомотивного объединенного комплекса

Совершенствование системы БЛОК производится благодаря внедрению аналитического дублирующего устройства. Это устройство позволяет определить какой прибор безопасности вышел из строя и не прекращая движения выполнять полностью все функции этого прибора.

На рисунке 3.2 представлена блок-схема усовершенствованной системы БЛОК.

Рисунок 3.2 – Блок-схема усовершенствованной системы БЛОК

Аналитическое дублирующее устройство входит в состав аппаратуры БЛОК и является отдельным блоком, в который входят: компьютер, сенсорный экран, микропроцессор, датчики безопасности, видеорегистратор. Благодаря АДУБ уменьшается вероятность аварийных ситуаций, крушений и сходов.

3.3 Прием информации от внешних источников

Безопасный локомотивный объединенный комплекс оборудован путевыми устройствами АЛСН, АЛС-ЕН, МАЛС, полуавтоматической блокировкой, устройствами точечного канала передачи связи, системами координатного регулирования движения поездов на базе цифрового радиоканала.

Благодаря всем этим устройствам повышается безопасность движения локомотивов и уменьшается риск возникновения аварий, крушений и сходов.

На рисунке 3.3 изображено взаимодействие локомотива с различными устройствами.

Рисунок 3.3 – Прием информации от внешних устройств